Antes de falar especificamente das molas de suspensão, vamos relembrar a função específica do sistema de suspensão de um veículo.
Figura 1
Na figura 1 podemos ver uma condição normal e cotidiana, de um veículo que um veículo tem que enfrentar ao transitar qualquer tipo de caminho, seja este uma estrada, uma rua, ou um caminho fortemente esburacado.
Desta forma, podemos partir da premissa que não existem superfícies 100% planas e por tanto, a área delimitada pelas 4 rodas de um veículo não poderá contar com uma superfície de apoio constante e uniforma para o conjunto do veículo, sendo necessário criar condições particulares para cada uma das rodas possa acompanhar as irregularidades do caminho de forma independente, sem perder os contatos das rodas com o solo.
Existem diferentes tipos de suspensões, sistemas, e formas construtivas dos elementos elásticos e de absorção de movimento, para os quais de forma muito ampla e genérica poderíamos dividir em 2 grandes grupos:
Sistemas de suspensão por eixo rígido (sistema no qual um mesmo eixo absorve as imperfeições do caminho nas rodas solidarias ao eixo).
Sistema de suspensão independente (sistema no qual cada roda absorve as irregularidades do caminho de forma independente).
Neste sentido existem alguns pontos que podemos definir como fundamentais como tarefas a serem resolvidas por um sistema de suspensão:
- Absorver e copiar todas as irregularidades do caminho.
- Evitar transmitir as oscilações do caminho para a carroceria.
- Manter as 4 rodas em contato permanente com o solo
- Manter uma força constante aplicada na roda, na direção do solo.
Basicamente as funções descritas acima têm dois objetivos primordiais; por um lado segurança, mantendo a todo momento o máximo de aderência possível do pneu com o solo (garantindo tração, aderência lateral e capacidade de freada), e por outro lado conforto dos ocupantes do veículo, evitando ao máximo transmitir os movimentos gerados pelas diferentes irregularidades do caminho para a carroceria.
Neste contexto, vamos compreender qual é o papel e princípio de funcionamento das molas de suspensão.
O primeiro conceito relativo ao papel das molas de suspensão, está relacionado com a dinâmica das massas, para isso vamos falar um pouco das massas suspensas e massas não suspensas.
Figura 2
Como podemos ver na figura 2, existe uma região do veículo na qual todas as massas ficam suspensas (parte superior), com relação aos elementos elásticos dos componentes de suspensão considerados como massa não suspensa, localizados na parte inferior do veículo.
Basicamente podemos dizer que existe um conjunto de elementos de absorção dos movimentos resultantes das irregularidades do caminho (Massa não suspensa), os quais se conectam com a carroceria (massa suspensa).
Nesta dinâmica, o conjunto de molas têm um papel preponderante na absorção das oscilações e movimentos do conjunto da suspensão (massa não suspensa), proporcionando a partir da sua condição elástica uma situação muito favorável para o isolamento e estabilidade funcional da massa suspensa (carroceria).
Uma das funções caraterísticas das molas de suspensão está diretamente relacionada com a determinação da altura do veículo.
As molas são unidades de energia que oferecem uma força vertical, e a partir desta mesma força se estabelece a altura do veículo.
Figura 3
Como podemos apreciar na figura 2, existe uma relação entre a massa (peço do veículos distribuído nas 4 rodas), e a constante elástica de uma mola de suspensão.
Como falado anteriormente uma mola pode ser considerada como unidades de armazenamento de energia, por tratar-se de um componente elástico o qual se encontra comprimido no seu alojamento de montagem, exercem uma força vertical em sentido da sua expansão.
Desta forma, essa força de expansão será a encarregada de se opor a carga exercida pelo peso do veículo (massa) quem comprime a mola modificando seu curso, determinando desta forma, um equilíbrio de forças as quais na posição estática do veículo, definiram a altura do mesmo; lembrando que este equilíbrio de forças estabelecido pela carga e curso da mola, deverá acontecer da forma mais equilibrada possível em cada uma das quatro rodas.
Para compreender melhor o significado da constante elástica (k), podemos dizer que trata-se de uma propriedade física de uma mola resultante das caraterísticas da sua própria construção.
A constante elástica (K), representa a rigidez da mola determinada pela força necessária para comprimir a mesma em determinado curso; como representado na figura 3, a relação entre carga e curso.
Desta forma, o valor da constante (K), de uma mola será mais elevado, quanto maior for a rigidez da mesma.
E os principais fatores que determinam a constante elástica de uma mola variam conforme caraterísticas construtivas como:
Desde a perspectiva do cálculo, a constante elástica (K), é definida conforme a lei de Hooke a qual estabelece que uma força elástica representa uma resposta da matéria contra deformações a qual será sempre determinada no sentido contrário à deformação da mola; desta forma a lei de Hooke que estabelece a relação entre deformação estabelece a seguinte fórmula modular:
Fe= k . Δx
Onde (Fe), representa a força aplicada, (K), a constante elástica e (x), a deformação da mola no sentido de quanto se comprimiu ou esticou conforme a força aplicada.
A unidade da constante (k), resultante da (unidade de força/unidade de comprimento), é expressada em N/m (Newton por metro).
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