هر آنچه شما باید در مورد نرخ فنر بدانید!

نرخ فنر چیست و چرا درک کامل نحوه محاسبه آن مفید است؟ در اینجا یک راهنمای مفید در مورد هر چیزی که برای تولید محصولات با کیفیت باید بدانید، آورده شده است.

فنر یک جسم الاستیک است که دارای انرژی مکانیکی است. فنرها عمدتا از فولاد ساخته می شوند و در فعالیت های روزمره ما استفاده می شوند. فنرها را می توان در ساعت ها، خودکارهای وسایل نقلیه، اسباب بازی ها، پخش کننده های سی دی و غیره یافت.

اساساً نرخ فنر که به آن ثابت فنر نیز گفته می شود، مقدار وزنی است که برای فشرده کردن فنر به اندازه یک اینچ لازم است. نرخ فنر همچنین می تواند به عنوان تخمین مقدار نیروی مورد نیاز برای فشرده سازی یک فنر در یک فاصله خاص تعریف شود. واحد اندازه گیری سرعت فنر N/m یا Ibf/in است یعنی نیرو تقسیم بر فاصله.

نرخ فنر یک فنر تغییر در نیروی اعمال شده تقسیم بر تغییر انحراف فنر است.

فنرها انواع مختلفی دارند، بیایید چند نوع فنر را ببینیم زیرا می دانیم نرخ فنر  چیست.

انواع  فنر

طبقه بندی بر اساس نیروی بار اعمال شده، داریم:

• فنر کششی یا کششی
• فنر فشاری
• فنر پیچشی
• فنر دائمی
• فنر متغیر و
• فنر سختی متغیر
• …

 

طبقه بندی بر اساس شکل آنها:

• فنر تخت
• فنر ماشینکاری شده
• فنر سرپانتین و
• فنر گارتر

طبقه بندی بر اساس میزان رایج بودن:

• فنر کنسول
• فنر سیم پیچ یا مارپیچ
• فنر ولوت
• فنر متعادل
• فنر تخت
• فنر V شکل

سایر طبقه بندی ها عبارتند از:

• فنر کویل
• فنر با نیروی ثابت
• فنر گاز
• فنر ایده آل
• فنر اصلی
• فنر موج و غیره.

بیشتر فنرها از قانون هوک پیروی می کنند، تا زمانی که تحت فشار قرار نگیرند یا بیش از حد کشسانی خود کشیده نشوند. قانون هوک بیان می کند که نیرویی که فنر به عقب رانده می شود با فاصله از طول تعادل آن نسبت خطی دارد.

F= -kx

در جایی که x ضریب جابجایی است، k ثابت یا نرخ فنر است. هرچه ثابت فنر بیشتر باشد، فنرها سفت تر می شوند.

F بردار نیروی حاصله است.

نحوه محاسبه ثابت فنر

برای محاسبه نرخ فنر با فشرده کردن فنر حدود 20% از فاصله موجود فنر و اندازه گیری ارتفاع و بار شروع می کنید، می توان آن را (برای درک بهتر) ارتفاع 1 و بار اولیه را بر حسب (پوند بر اینچ) یا نام برد. (N/mm). در آن نقطه فنر را حدود 80 درصد فشرده کرده و ارتفاع را اندازه گیری کنید که می توان آن را ارتفاع 2 و بار نهایی نامید.

نرخ فنر = بار نهایی – بار اولیه / ارتفاع 1 – ارتفاع 2

بیشتر فنرها نسبتاً خطی هستند، که به این معنی است که شما نرخ فنر مشابهی را بدون توجه به فاصله از شرایط دریافت خواهید کرد.

چند فنر غیر خطی هستند، که معمولاً به این معنی است که با فشرده کردن فنر سفت تر می شود. راهی که می‌توان این کار را ممکن کرد، تغییر فضای سیم‌پیچ است، با این هدف که سیم‌پیچ‌ها در حین فشرده‌سازی شروع به تماس با یکدیگر کنند.

مسیر دیگر این است که فنر فشرده شود و پس از آن فنر اضافی را تجربه کند. این سرعت فنر را افزایش می دهد زیرا فنر اکنون در اثر نیرو دو برابر شده است.

 

عواملی که بر نرخ فنر تأثیر می گذارد

سه عامل اصلی بر بار فنر تأثیر می گذارد:

• قطر سیم: هنگامی که قطر سیم افزایش می یابد، ثابت فنر نیز افزایش می یابد. سیم ضخیم تر باعث می شود که ثابت فنر قوی تر شود و حتی انحراف آن دشوار باشد.
• قطر فنر: افزایش قطر فنر منجر به کاهش سرعت فنر می شود.
• تعداد سیم پیچ ها در فنر: هر چه تعداد سیم پیچ ها بیشتر باشد، ثابت فنر کمتر می شود.

تئوری فنر ها

در فیزیک کلاسیک، فنر را می‌توان به‌عنوان ابزاری در نظر گرفت که با فشار دادن بر پیوندهای بین مولکول‌های یک ماده همه‌کاره، سرزندگی مورد انتظار را ذخیره می‌کند.

قانون انعطاف‌پذیری هوک بیان می‌کند که انبساط یک میله چند منظوره (طول بزرگ شده آن کمتر از طول معمولی آن) مستقیماً با کرنش آن مطابقت دارد، یعنی قدرتی که برای گسترش آن استفاده می‌شود. بنابراین، خروج (افزایش منفی) نسبت به فشار (کرنش منفی) است.

این قانون واقعاً وجود دارد، و درست زمانی که تغییر شکل (انبساط یا عقب نشینی) با طول کلی میله تضاد کمی دارد. اما برای تغییر شکل‌هایی که  پیوندهای هسته‌ای شکسته می‌شوند یا دوباره کاری می‌شوند،  فنر ممکن است بپیچد، گیر کند یا برای همیشه منحرف شود.

بسیاری از مواد هیچ نقطه شکست همه کاره مشخصی ندارند و قانون هوک نمی تواند به طور جدی در مورد این مواد اعمال شود. علاوه بر این، برای مواد فوق الاستیک، اتصال مستقیم بین قدرت و جابجایی فقط در منطقه با کرنش کم مناسب است.

قانون هوک نتیجه عددی روشی است که سرزندگی مورد انتظار قطب زمانی که طول معمولی خود را داشته باشد پایه است.

در نهایت، فنر جنبه ای از فیزیک است که جزء اساسی زندگی انسان است. بنابراین هنگام تصمیم گیری برای خرید آن خودرو، نرخ فنر را همانطور که سایر عوامل را در نظر می گیرید در نظر بگیرید. هنگام تحمل وزن خودرو ها، فنرها باید حدود 25 تا 30 درصد فشرده شوند تا بتوانند بار را تحمل کنند. هرچه سرعت فنر ملایم‌تر باشد، سواری راحت‌تر و سفت‌تر است. نرخ فنر عمدتاً بر اساس قانون هوک است تا زمانی که از سطح کشسانی تجاوز نکنید.

اطلاعات کاملتر !

برای اطلاعات بیشتر از نرخ فنر میتوانید به مقاله  ثابت فنر مراجعه کرده تا در این زمینه بسیار حرفه ای شوید.