محتوایپست
فنر چیست؟
فنر یک جسم کشسان است که انرژی مکانیکی را ذخیره می کند و معمولا از فولاد ساخته می شود. هنگامی که یک فنر معمولی (بدون سختی) از وضعیت سکون خود فشرده یا کشیده می شود، نیروی مخالفی تقریبا متناسب با تغییر طول اعمال می کند.
ضریب فنر یا ثابت فنر تغییرات نیرو تقسیم بر اختلاف انحراف فنر است. به بیان ساده، گرادیان نیرو در مقابل منحنی انحراف. ضریب فنر کششی یا فشاری بر حسب واحد نیرو تقسیم بر فاصله (N/m یا lbf/in) بیان می‌شود.
امروزه تقریبا در هر صنعتی از فنرها استفاده می شود. فنرها دارای طراحی، شکل و اندازه‌های گوناگونی هستند. برای درک همه این ها، انواع فنرها، مزایا و معایب آن ها را به همراه کاربردهایشان مورد بحث قرار می دهیم.
انواع فنر
- فنر مارپیچ
- فنر کششی
- فنر پیچشی
- فنر فشاری
- فنر حلزونی
- فنر دیسکی
- فنر شمشی
- فنر خطی
- فنر با آهنگ متغیر
- فنر تخت
- فنر ماشین کاری شده
- فنر قالب سازی
- فنر زیگ زاگ
- فنر گازی
- فنر تعادل
1. فنر مارپیچ
فنرهای مارپیچ به عنوان متداول ترین نوع فنر در تولید محصولات به شمار می روند. این نوع فنرها به گونه ای پیچیده می شوند که شبیه یک رشته به نظر می آیند. سیم هایی به شکل مارپیچ (همانند نامشان) با مقاطع مختلف می توانند فنرهای مارپیچ را تشکیل دهند.
این فنرها عموما بر اساس قانون هوک عمل می‌کنند که طبق آن در محدوده‌های کشسانی، تنش اعمال‌شده مستقیما با کشش تولید شده متناسب است. این فنرها بسیار قابل اعتماد هستند و می توانند ضریب فنر ثابتی را ارائه دهند. فنرهای مارپیچ به چهار نوع اصلی تقسیم می شوند که در ادامه به آنها پرداخته می شود.
مزایا
- فنرهای مارپیچ در مقایسه با انواع دیگر بسیار قابل اعتماد هستند.
- نرخ ثابت فنر آن بسیار عالی است
- عموماً پایداری خوبی دارند
معایب
- عیب اصلی فنرهای مارپیچ این است که بسیار گران هستند
- مشکل تحمل بار نیز وجود دارد
2. فنر کششی
فنرهای کششی برای جذب و ذخیره انرژی و همچنین مقاومت در برابر نیروی کششی طراحی شده اند. هنگامی که نیروی کششی اعمال می شود، منجر به کشیده شدن فنر می شود. بر خلاف فنرهای فشاری، فنرهای کششی با کویل بسته هستند.
این فنرها معمولا در دو سر به اجزای دیگر متصل می شوند و وقتی از هم جدا می شوند فنر سعی می کند دوباره آنها را به هم نزدیک کند. فنرهای کششی به دلیل کشش اولیه خود بارهایی را در انحراف صفر تجربه می کنند. معمولا در کاربردهای داخلی و خارجی خودرو، مجموعه درب گاراژ، کاربراتور و غیره استفاده می شود.
مزایا
- می توانند به طور کامل در هنگام کار درهای زیر سقفی منبسط و منقبض شوند.
- این فنر می تواند تا 10000 سکل کاری دوام بیاورد.
معایب
- فنرهای کششی به طور کلی به قطعات بیشتری نیاز دارند.
- در این فنرها احتمال ساییدگی وجود دارد.
3. فنر پیچشی
فنرهای پیچشی با چرخاندن انتهای خود در امتداد محور خود کار می کنند، یک جسم الاستیک انعطاف پذیر که انرژی مکانیکی را در هنگام پیچ خوردگی ذخیره می کند. هنگامی که می چرخد، گشتاوری در جهت مخالف اعمال می کند که متناسب با میزان چرخش است.
به دلیل چرخش، زمانی که نیرو به صورت شعاعی عمل می کند این فنرها از جهت شعاعی استفاده می کنند. معمولا در کاربردهایی با چرخش کمتر از 360 درجه دیده می شوند. فنرهای پیچشی عمر طولانی دارند و به راحتی در انواع خودروها قابل تنظیم هستند. عموما در سنجاق‌های لباس، تخت شاسی، درب عقب ماشین و درب گاراژ استفاده می‌شود.
مزایا
- این فنرها محکم هستند و عمر طولانی دارند
- فنر پیچشی در مقایسه با فنر کششی روانکاری و نگهداری آسانی دارد
- این فنرها امکان حرکت کنترل شده را فراهم می کنند
معایب
- فنرهای پیچشی به طور کلی نمی توانند نرخ یک فنر پیشرفته ارائه دهند
4. فنر فشاری
فنر فشاری معمولا از نوع مارپیچ است که در برابر نیرویی که برای فشرده کردن فنر اعمال می شود مقاومت می کند. این فنرها معمولا توسط بار فشرده می شوند و می توانند در برابر فشار مقاومت کنند.
مثال عالی برای کاربرد آن خودکار نوک ساچمه ای است که مسئول نتیجه پاپ است. علاوه بر این، در سوپاپ و سیستم فنربندی نیز کاربرد دارد. علاوه بر مزایایی که دارد، می تواند فشار ثابتی ایجاد کند و قطعه را به حالت دلخواه خود برگرداند.
مزایا
- فنرهای فشاری می توانند در خلاف جهت حرکت قطعه دیگر حرکت کنند
- می تواند قطعه را به حالت دلخواه خود برگرداند
- این فنرها معمولا فشار ثابتی را فراهم می کنند
معایب
- فنرهای فشاری گران هستند
- در صورت استفاده بیش از حد شکل و پایداری خود را از دست می دهد
- اگر فنر شکسته شود، تعمیر آن آسان نیست
5. فنر حلزونی
فنرهای حلزونی از اتصال نوارهای فلزی مستطیل شکل به صورت مارپیچ ساخته شده و عموما برای ذخیره انرژی استفاده می شوند.
در هنگام استفاده، مقدار مناسبی انرژی را ذخیره می کند و می تواند آن را با نرخ ثابتی آزاد کند. این ویژگی آزادسازی پیوسته فنر حلزونی را برای ساعت های مکانیکی، اسباب بازی ها و تکیه گاه های صندلی مناسب می کند.
👈🏻همچنین بخوانید: 26 ابزار و تجهیزات ضروری جوشکاری
6. فنر دیسکی
این فنرها با نام فنرهای Belleville نیز شناخته می شوند، برای کاربردهایی با بار بالا، به ویژه در جاهایی که فضا محدود است، ایده آل هستند. این فنر از یک دیسک محدب تشکیل شده است که لبه بیرونی آن مخالف مرکز دیسک عمل می کند. به همین دلیل، نیروی بالایی را در یک منطقه حرکت کوچک ایجاد می کند.
فنر دیسکی بارهای بزرگ را با انحراف نسبتا کم تحمل می کند و در مقایسه با فنرهای استاندارد با طراحی مارپیچ دارای ارتفاع کم است. این نوع فنرها همه کاره هستند و در مصارف تولیدی و کارخانه ای مورد استفاده قرار می گیرند. فنرهای دیسکی بیشتر به چهار نوع طبقه بندی می شوند که در زیر توضیح داده شده است.
مزایا
- فنرهای دیسکی ظرفیت ذخیره انرژی بالا و عمر طولانی دارند
- استفاده از این فنرها باعث صرفه جویی در فضا می شود
- جذب شوک خوبی دارد
معایب
- تضمین انحراف بار در فنر دیسکی دشوار است
7. فنر شمشی
فنر شمشی از چندین نوار فلزی که کمی به سمت بالا خمیده شده و در دو انتها به هم متصل می شوند. این یک شکل ساده از فنر است که معمولا برای تعلیق در وسایل نقلیه استفاده می شود. فنر شمشی از صفحات فلزی مستطیلی شکل ساخته شده اند که به آن برگ نیز می گویند.
گاهی اوقات به آن ها فنر بیضوی نیز می گویند که یکی از قدیمی ترین اشکال فنر است. فنر شمشی یک طول نازک قوسی شکل از فولاد فنر با مقطع مستطیلی را تشکیل می دهد. در رایج‌ترین نوع، مرکز قوس، فضایی را برای محور فراهم می‌کند و حلقه‌های دو طرف برای اتصال به شاسی خودرو هستند.
مزایا
- فنرهای شمشی سبک وزن و محکم هستند
- این فنر به خوبی از محور و شاسی پشتیبانی می کند
- نسبت به فنرهای مارپیچ می تواند بار بیشتری را تحمل کند
معایب
- با نفوذ آب و گرد و غبار بین لایه های آن، اصطکاک، خوردگی و زنگ زدگی بین لایه ها زیاد می شود که این باعث عملکرد نامناسب فنر همراه با سر و صدا می‌شود
- با گذشت زمان، این فنرها شکل خود را از دست می دهند و خم می شوند
8. فنر خطی
فنر خطی در تمام طول خود قطر یکسانی دارد و این قطر یکنواخت نرخ فنر ثابتی را برای آن فراهم می کند. به عبارت دیگر، سرعت فنر بدون توجه به بار وارد شده به فنر تغییر نمی کند و انحراف فنر متناسب با نیروی وارده خواهد بود.
برخی از فنرهای خطی انرژی را به جای انبساط از طریق فشرده سازی ذخیره می کنند. به عنوان مثال، هنگامی که یک فنر را در یک جک معمولی فشرده می کنید، روی فنر کار انجام می دهید که در فنر به عنوان انرژی ذخیره می شود. این نوع فنرها به فنرهای با نرخ ثابت نیز معروف هستند.
9. فنر با آهنگ متغیر
نرخ این نوع فنرها با انحراف فنر افزایش می یابد. فنر با آهنگ متغیر نرخ یکسانی در طول محوری خود ندارد و معمولا ثابت یا خطی نیست. این فنرها زمانی به کار می روند که سازنده بخواهد نرخ فنر را کنترل کند.
فنر فشرده سازی با آهنگ متغیر مخروطی شکل معمولا در جعبه باتری یافت می شود. این فنرها ممکن است چند نرخ داشته باشند، یا در حالی که فنر در حال فشرده شدن است، ممکن است نرخ فنر به تدریج افزایش یا کاهش یابد. این مزیت های زیادی دارد و بسیاری از محصولات برای ارائه عملکرد بهینه به فنرهای با آهنگ متغیر متکی هستند.
10. فنر تخت
فنرهای تخت معمولا در انواع شکل ها و اندازه ها وجود دارند. از فولاد ساخته شده اند و برای کاربردهایی که فضا محدود است و نگهداری اجزای مونتاژ شده در یک نقطه مشخص در انواع دستگاه های مونتاژی استفاده می شود.
این فنرها در اصل ورق های فلزی هستند که می توان آن ها را با پرس کاری شکل داد. واشرهای فنری، فنرهای PCB و گیره های نگهدارنده نمونه های خوبی از فنرهای تخت هستند. با این حال، فنرهای تخت مارپیچ نیز وجود دارند، مانند فنرهای ساعتی و فنرهای پیچکی. این فنرها همچنین برای شکل دادن به عملیات حرارتی نیاز دارند.
11. فنر ماشین کاری شده
فنر ماشین کاری شده قطعه ای است که دقیقا مطابق با مشخصات فنر طراحی و تراشیده شده است. همانطور که از نام آن پیداست، فنرهای ماشین کاری شده معمولا بر روی دستگاه CNC و فرز ساخته می شوند.
برای ارائه عملکرد دقیق در قالب فشرده سازی، انبساط، پیچش، حرکت جانبی یا خمشی عرضی طراحی شده است. این نوع فنرها برای کارهای سنگین با مقاومت و دقت بالا مورد استفاده قرار می گیرند.
12. فنر قالب سازی
فنرهای قالب سازی چیزی نیستند جز فنرهای پلاستیکی یا کامپوزیت که معمولا در محیط های خورنده مانند تولید مواد غذایی، دارویی و کاربردهای دریایی یافت می شوند. به دلیل خزش، فنرهای قالبی باید فقط در چرخه های نامنظم استفاده شوند.
فنر قالب سازی عمدتا دارای فضای نصب کم، قابلیت ارتجاعی عالی، استحکام بالا، دقت بالا، پوشش رنگی سطح و ظاهر زیبا است. در مقایسه با فنرهای معمولی، نسبتا جدید هستند و ملزومات آن ها چندان عالی نیستند.
13. فنر زیگ زاگ
فنرهای زیگ زاگ روی صندلی راحتی و دوام عالی فراهم می کنند. این فنرها از سیم فولادی به صورت (S) شکل و پیوسته ساخته شده اند.
فنرهای زیگ زاگی کیفیت بالاتری دارند، ضخیم تر، پایدارتر هستند و معمولا در برابر خوردگی مقاوم هستند. این نوع فنرها از سیم فولادی فنری سخت ساخته شده و به صورت رول به تولید کننده مبل تحویل داده می شود. برخی از فنرهای زیگزاگ نازک هستند و اغلب در مبل های ارزان قیمت نصب می شوند.
14. فنر گازی
فنر گازی از گاز فشرده (گاز نیتروژن و روغن) در داخل یک سیلندر محصور شده توسط یک پیستون کشویی برای ذخیره انرژی پتانسیل به صورت پنوماتیک و مقاومت در برابر نیروی خارجی اعمال شده در جهت موازی شفت پیستون استفاده می کند.
آن ها در واقع میله هایی هستند که از درها، دریچه ها، سرپوش ها و روکش هایی که به صورت افقی لولا شده اند، پشتیبانی می کنند. به شیوه های مختلف به عنوان تکیه گاه عمل می کنند از جمله بالا بردن، تثبیت و پایین آوردن. از آنجایی که دارای تنوع عملکرد هستند، بنابراین در طیف گسترده ای از برنامه ها استفاده می شوند.
15. فنر تعادل
فنری است که در یک ساعت مکانیکی به چرخ تعادل متصل می شود. این باعث می شود که چرخ تعادل با یک فرکانس تشدید در هنگام حرکت ساعت نوسان کند. سرعت چرخش چرخ های ساعت و در نتیجه سرعت حرکت عقربه ها را کنترل می کند.
فنر تعادل یک فنر پیچشی مارپیچی یا حلزونی ظریف است که در ساعت های مکانیکی، تایمرهای آشپزخانه و ساعت های زنگ دار برای کنترل نرخ نوسان چرخ تعادل استفاده می شود. فنر تعادل یک وسیله جانبی ضروری برای چرخ تعادل (رقاصک ساعت) است که باعث نوسان جلو و عقب آن می شود.
✔ برای مشاهده مطالب بیشتر در مورد انواع فنرها کلیک کنید.
