انواع فنرها و کاربرد آنها ( مزایا و معایب + مقاله جامع )

فنر اجزای مکانیکی بسیار مهمی هستند که برای اعمال حرکت، بهبود قابلیت جذب ضربه و غیره در بسیاری از محصولات استفاده می‌شوند. به عبارت دیگر، خدمات نمونه سازی سریع مانند پرینت سه بعدی و ماشینکاری CNC می تواند انواع مختلفی از فنرها را در اثرگذاری و ساخت محصولاتی مانند ساعت، تلفن همراه و غیره بسازد.

برخی از پرکاربردترین محصولات دارای فنر در طراحی خود هستند. این امر نیاز به دانش و انتخاب را ایجاب می کند و این امر نیاز به درک فنرها و کاربردهای آنها را به وجود می آورد. بنابراین در این مقاله در مورد فنرها، مزایا و معایب آنها و انواع فنرها و کاربردهای آنها صحبت شده است.

اصول کار فنر

بیایید با چیزی در مورد فنر شروع کنیم. فنر وسیله ای است که در هنگام اعمال نیرو (از بار) انرژی را ذخیره می کند و پس از برداشتن بار انرژی را آزاد می کند. در شرایط عادی، صرف نظر از نوع فنرهای مورد استفاده در یک محصول، فنر پس از برداشتن بار به شکل اولیه خود باز می گردد.

استفاده از فنر در هر محصولی بر اساس قانون هوک است. قانون هوک به سادگی رابطه بین “نیروی” وارد شده بر فنر و خاصیت ارتجاعی آن را نشان می دهد. به عبارت ساده، قانون هوک بیان می کند که نیروی مورد نیاز برای فشرده سازی و گسترش فنر با جابجایی رابطه مستقیم دارد.

قانون هوک از نظر ریاضی به صورت F= -kX بیان می شود،

F = نیروی وارد شده به فنر

X = جابجایی فنر (مقدار منفی نشان می دهد که نیروی بازگردان خلاف جهت است.

k = ثابت فنر است. به انواع فنرها بستگی دارد و سفتی را نشان می دهد.

انواع فنر و کاربرد آنها

فنرها از مواد، شکل ها، عملکردها و غیره متفاوتی ساخته می شوند که کاربردهای متنوعی را ایجاب می کند. و چشمه ها دارای سه دسته اصلی هستند که هر دسته دارای زیرمجموعه های متفاوتی هستند.

دسته بندی اول: فنر های حلزونی

فنرهای حلزونی رایج ترین نوع فنر در تولید محصول هستند. سیم پیچ شده به شکل مارپیچ (از این رو نام آن) با مقاطع مختلف می تواند فنرهای مارپیچ بسازد. در زیر انواع چشمه های دسته یک آورده شده است.

1. فنرهای فشاری

فنرهای فشاری فنرهای مارپیچ با سیم پیچ باز با قطر سیم پیچ ثابت و شکل متغیر هستند که در برابر فشار محوری مقاومت می کنند.

ساده ترین نمونه کاربرد آن در قلم توپی است که در آن مسئول جلوه “پاپینگ” است. در سوپاپ ها و سیستم تعلیق نیز قابل استفاده است.

2. فنرهای اکستنشن

بر خلاف فنرهای فشاری، فنرهای اکستنشن فنرهای مارپیچ سیم پیچ بسته هستند. آنها برای ایجاد کشش، ذخیره انرژی و استفاده از انرژی برای بازگرداندن فنر به شکل اولیه خود مناسب هستند.

یک مثال ساده از کاربردهای آن در درب های گاراژ است. برخی دیگر در اهرم های کششی، انبر فکی و ماشین های توزین هستند.

3. فنرهای پیچشی

فنر پیچشی با استفاده از دو سر خود به دو جزء مختلف متصل می شود. این دو جزء را در یک زاویه مشخص از هم دور نگه می دارد. این فنرها زمانی که نیرو در اثر چرخش به صورت شعاعی عمل می کند از جهت شعاعی استفاده می کنند. علاوه بر این، قابلیت‌های ماشین‌کاری CNC می‌توانند فنرهای پیچشی دو بدنه سفارشی را در حجم‌های بالا تولید کنند.

4. فنرهای تسمه ای

فنرهای مارپیچی با پیچاندن نوارهای فلزی مستطیلی به مارپیچ های مسطح ساخته می شوند. با فعال شدن، مقدار معقولی انرژی ذخیره می کند و می تواند آن را با سرعت ثابتی آزاد کند. آزاد شدن مداوم آن را برای ساعت های مکانیکی، اسباب بازی ها و تکیه گاه های صندلی مناسب می کند.

دسته بندی دو: فنر های تخت

فنرهای تخت از انواع فنرهایی هستند که از صفحات فلزی مستطیلی شکل ساخته می شوند که به نام فنر تخت نیز شناخته می شوند. صفحات فلزی مستطیلی معمولاً پیچ و مهره می شوند و در وسایل نقلیه سنگین کاربرد عمده ای دارند. در زیر انواع فنرهای تخت و کاربردهای آن ها آورده شده است.

1. فنر تخت بیضوی

با اتصال دو فنر نیمه بیضوی در جهت مخالف می توان فنر تخت بیضوی را ساخت. این یک شکل بیضوی را تشکیل می دهد. محور و قاب فنرهای سربی بیضی را متصل می کنند. به دلیل اینکه دو فنر نیمه بیضوی در حین فشرده سازی به اندازه یکسان کشیده می شوند، نیازی به قلاب فنری نیست. فنرهای تخت بیضوی فقط در خودروهای قدیمی قابل استفاده بودند اما امروزه نه.

2. فنر تخت نیمه بیضوی

اینها محبوب ترین فنرها در خودروها هستند. آنها از لایه های فولادی با طول های مختلف اما عرض و ضخامت یکسان ساخته شده اند. بالاترین/طولانی ترین فنر در دو انتها، فنراصلی است. چینش لایه های فولادی شبیه یک شکل نیمه بیضوی است.

فنرهای تخت نیمه بیضوی دارای انتهایی محکم به قاب خودرو و دیگری به غل و زنجیر هستند. این به تغییر طول و جذب ضربه هنگام سفر در زمین های ناهموار کمک می کند. فنرهای تخت نیمه بیضوی نیاز به نگهداری کمتری دارند، به راحتی قابل تعمیر هستند و عمر طولانی دارند.

3. فنر تخت ربع بیضوی

فنر تخت ربع بیضوی که به عنوان فنرتخت از نوع کنسول نیز شناخته می شود، یک فنر قدیمی است. آنها دارای یک سر هستند که به کمک U-Clamp یا I-Bolt در قسمت کناری قاب ثابت شده اند. دیگری آزادانه به محور جلو متصل است. هنگامی که تیر محور جلو تحت بار ضربه ای قرار می گیرد، لایه ها صاف می شوند تا ضربه را جذب کنند.

4. فنر تخت بیضوی سه ربع

یک مثال ساده از کاربرد آن لولای در است. در اینجا، وقتی در را باز می کنید، فنر انرژی دورانی خود را ذخیره می کند. هنگامی که در را رها می کنید، فنر از انرژی ذخیره شده برای بازگرداندن درب به موقعیت اولیه خود استفاده می کند. نیروی چرخش به چرخش فنر بستگی دارد.

این فنر تخت ترکیبی از فنر ربع بیضوی و فنر نیمه بیضوی است. یک قسمت نیمه بیضوی انتهایی به قاب وسیله نقلیه وصل شده است، در حالی که قسمت دیگر به فنر بیضوی یک چهارم متصل است. انتهای دیگر فنر بیضوی ربع به فریم ها و سر توسط I-bolt متصل می شود.

5. فنر تخت عرضی

فنر تخت عرضی از نصب عرضی فنر نیمه بیضوی در امتداد عرض وسیله نقلیه حاصل می شود. چیدمان به گونه ای است که بلندترین لایه فنر در پایین قرار دارد و قسمت میانی به کمک یک پیچ U به قاب ثابت می شود. فنرهای تخت عرضی از دو غل استفاده می کنند. با این حال، آنها می توانند باعث چرخش شوند، در نتیجه آنها را برای اتومبیل نامناسب می کنند.

دسته سه: فنرهای دیسک

فنرهای دیسک فنر عرضی فنرهای منفرد یا چندگانه هستند که به صورت سری یا موازی در کنار هم قرار گرفته اند. این چیدمان به آنها اجازه می دهد تا بار زیادی را در فضاهای تنگ جذب کنند. انواع فنرهای دیسکی عبارتند از:

1. فنر دیسکی ساده

فنر دیسکی مخروطی که به آن فنر دیسکی مخروطی نیز می‌گویند، ساختار فنجانی دارد. آنها صاف دراز نمی کشند. در عوض، آنها یک شکل متعارف به خود می گیرند که فشرده می شود و به آنها اجازه می دهد تا بارهای سنگین را تحمل کنند.

2. فنر دیسک منحنی

همچنین به عنوان واشر هلالی شناخته می شود، آنها فشار کمی را به همتراز جفت خود وارد می کنند تا در برابر شل شدن در نتیجه لرزش مقاومت کنند. آنها برای توزیع بارهای رزوه دار، پیچ ها و مهره ها به طور یکنواخت در ماشین هایی که لرزش ثابت ایجاد می کنند، مناسب هستند.

3. فنر دیسک شکاف دار

شکاف های روی قطر بیرونی و داخلی فنرهای دیسکی می تواند فنر دیسکی شکاف دار را ایجاد کند. این باعث ایجاد اهرمی می شود که بار فنر را کاهش می دهد و انحراف را افزایش می دهد. فنرهای دیسکی شکاف دار کاربرد گسترده ای در گیربکس های اتوماتیک، کلاچ ها و کوپلینگ های اضافه بار دارند.

4. فنرهای دیسک موجی

فنرهای دیسک موج دارای امواج متعدد در هر نوبت هستند و برای ارائه قیمت و بارگذاری قابل پیش بینی مناسب هستند. در اینجا با جذب تنش ناشی از فشردگی محوری می توانند به عنوان یک بالشتک عمل کنند.

آیا می خواهید محصولات بر اساس تقاضا با فنرهای مورد نیاز خود  بسازید؟ فنرسازی پارس تکنیک یک راه حل یک مرحله ای از خرید فنرهای مورد نیاز شما، ساخت قطعات تا مونتاژ محصولات شما و ارسال آنها در چند روز اولیه برای شما ارائه می کند.