تمام آنچه که درباره نیرو و ثابت فنری باید بدانید

فرمول ثابت فنر چیست و چه تاثیری بر استفاده از فنر ها میگذارد؟ دانستن این نکات بسیار مهم است ، به ویژه هنگامی که فنر ها در صنایع مختلف روز دنیا کاربرد دارند.

فنر اسانسوری

فنر ها در اندازه ها و اشکال مختلفی وجود دارند. اما صرف نظر از ظاهر و ابعاد آنها ، هر فنر عموماً به همان شیوه عمل می کند. هر فنر با نیروها روبرو می شوید و انرژی فوق العاده ای آزاد می کنید ، و این باعث می شود که به یک ماده کشسان تبدیل شود. بنابراین طراحی و تولید فنر ها عمدتا به درک عمیق فنرها و فیزیک آنها بستگی دارد.

درک فیزیک مرتبط با فنرها تولید کنندگان را قادر می سازد تا چشم اندازهای مورد نیاز کسب و کارشان را در سناریوهای واقعی و دقیق تری پیش بینی کنند. فنرها به طور کلی مکانیزم های ساده ای هستند که کم و بیش به شیوه ای قابل پیش بینی رفتار می کنند. اما پس از آن، باید دقیقاً بدانید که هنگام استفاده از فنرها چه انتظاری دارید.

در این پست، همه چیزهایی را که باید در مورد نیروی فنر بدانید، که یک جزء حیاتی ای اند که به افزایش درک شما از فیزیک فنرها کمک می کند، یاد خواهید گرفت.

نیروی فنر / ثابت فنر

نیروی فنر معمولاً با نرخ فنر یا ثابت فنر اندازه گیری می شود (F=Kx) که K را ثابت فنر مینامند.x نیز مقدار جابه جایی است و F نیز نیروی فنری است.

ثابت فنر مقدار ثابتی از افزایش نیرو به ازای افزایش مسافت طی شده یا طی شده است. به عبارت دیگر نیرو با مسافت طی شده نسبت مستقیم دارد. ثابت فنر برای تعیین مقدار دقیق نیروی مورد نیاز برای تغییر شکل فنر استفاده می شود.

پارامتر های اصلی فنرها

• طول آزاد : این به طول/اندازه فنر زمانی که نیرویی آن را کشش نمی‌دهد، یعنی زمانی که در حالت استراحت است، اشاره دارد.
• قطر سیم پیچ : این قطر هر سیم پیچ است و سفتی کلی سیم پیچ را اندازه گیری می کند.
• تعداد سیم پیچ های فعال : منظور تعداد کویل هایی است که منقبض و منبسط می شوند.
• قطر سیم : قطر سیمی است که فنر از آن ساخته شده است.

سیم مفتول فنر همچنین نقش مهمی در تعیین ثابت فنر و همچنین سایر خواص فیزیکی فنر دارد. هرچه ثابت فنر بیشتر باشد، فنر سفت تر است و بالعکس.

واحد اندازه گیری

SI (استاندارد بین المللی) برای ثابت فنر نیوتن/متر است.

طراحی فنر بر اساس نیروی فنری

اگر روی طراحی فنر فشاری کار می کنید ، باید مطمئن شوید که ابعاد فنر نیروی مناسبی را به شما می‌دهد. البته شاید لازم باشد کمی نگران ابعاد فنر و درست بودن یا نبودن آنها باشید.

اگر فنر خیلی ضعیف باشد، ممکن است فراتر از فاصله مورد نیاز حرکت کرده و فشرده شود. و اگر خیلی قوی باشد، ممکن است به فنر شما اجازه ندهد مسافت لازم را طی کند. بنابراین، شما باید ابعاد را کاهش دهید.

بارهای کاری چیست؟

بارهای کاری به بارهای مورد نیاز شما در ارتفاع بارگذاری شده اشاره دارد. ارتفاع بارگذاری شده به طول یک فنر پس از طی مسافت خاصی اشاره دارد.

به عنوان مثال، فرض کنید می خواهید فنر شما 0.05 متر تحت یک بار 5 نیوتنی فشرده شود در حالی که طول آزاد آن 0.1 متر است، ارتفاع بارگذاری شده شما با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود:

ارتفاع بارگیری شده (LH) = طول آزاد (FL) – مسافت طی شده (پیموده شده)

برای محاسبه نیروی فنر / نرخ، فرمول زیر به شرح زیر است:

نرخ = L/مسافت طی شده یعنی

نرخ = 5/0.05= 100

این نرخ فنر یا ثابت فنر است.

فنرسازی حیدری

قانون هوک:تغییر زندگی انسان ها

برای تقویت درک خود از نیروی فنر، ضروری است که به گذشته برگردید. قبل از اینکه نیوتن قوانین مشهور خود را منتشر کند ، یکی دیگر از دانشمندان یا فیزیکدانان انگلیسی معروف به روبرت هوک (1635-1703) چند آزمایش انجام داد.

در یکی از آزمایش ها روبرت ناگهان متوجه شد که میزان تغییر شکل یک جسم با نیروی اعمال شده برای تغییر شکل جسم متناسب است. با این حال ، شیء باید دارای ویژگی یا ویژگی خاصی باشد که به عنوان “کشش” شناخته می شود. و او در نهایت قانون همیشه محبوب خود را که به نام قانون هوک معروف بود کنار گذاشت .

قانون هوک

به خاطر سپردن، نوشتن و حتی کار کردن با قانون هوک فوق العاده آسان است. قانون می گوید نیروی مورد نیاز برای حفظ تغییر شکل فنر – یا هر وسیله الاستیک دیگر – متناسب با فاصله جسم یا فنر با تغییر شکل قبلی است.

به عبارت ساده، F = kx . که در آن ‘k’ به عنوان ثابت فنر شناخته می شود و ‘x’ طول تغییر شکل است. و این ثابت فنر برای فنرهای مختلف همانطور که انتظار می رود متفاوت است. قانون هوک در ابزارهای مختلف و حتی در جنبه های مختلف زندگی نقش دارد. این قانون را در کمک فنرها، کمان های تیراندازی با کمان و حتی ضربه گیرهای وسایل نقلیه خواهید دید.

قانون هوک در دو جهت تغییر شکل در فنرها، یعنی در طی فرآیندهای کشش و فشرده سازی اعمال می شود. و اگرچه استثنائات متعددی در قانون هوک وجود دارد ، اما یکی از موارد برجسته مربوط به تغییر شکل فنر است.

فنر اکستنشن را می توان آنقدر گسترش داد که از قانون هوک پیروی نکند. به عبارت دیگر ، فنر شکل اولیه خود را بازیابی نمی کند. نقطه ای که در آن طولی که فنر از طریق آن مطابق قانون متوقف می شود، به عنوان “حد ارتجاعی فنر” نامیده می شود.

چرا نیروی فنری برای طراحی/ساخت فنر اهمیت دارد؟

سازندگانی که فنرها را می سازند باید بدانند فنرها چگونه رفتار خواهند کرد. البته فنر استفاده شده در قلم توپی برای سیستم تعلیق کامیون جواب نمی دهد.

هر ویژگی طراحی فنر نقش مهمی در تعیین کاربردهای عملی برای هر فنر معین ایفا می کند. و هیچ سازنده ای هنگام شماره گیری در محیط تجهیزات کویل فنری خود حدس های شانسی نمی زند.

با درک عمیق از فنر ها ، فیزیک فنر ها ، قانون هوک و غیره ، تولیدکنندگان می توانند بر اساس طرح ، سیم پیچ مناسب برای فنر مورد نیاز خود ایجاد کنند.

نتیجه گیری

همانطور که می بینید ،از اهمیت بیکران نیروی فنری نمی توان غافل شد. در مورد تولید فنرهای درجه یک برای اقلامی که هر روز از آنها استفاده می کنیم ، نیروی فنری کلیدی است . هنگام تولید فنر ، تولیدکنندگان با این جزء حیاتی شوخی نمی کنند. و به همین دلیل است که کار با یک سازنده فنر برتر مانند فنر سازی پارس تکنیک ضروری است.

برای اطلاعات بیشتر از فنر ها و قیمت محصولات با ما تماس بگیرید و مطمین باشید هرگز ازین کار پیشمان نخواهید شد.