فنر انبساط چیست و چگونه از آن استفاده می شود?

You're looking for an "expansion spring," اما این اصطلاح منجر به نتایج جستجوی گیج کننده می شود. You can't be sure if it's a spring that pushes or pulls, سفارش صحیح را غیرممکن می کند.

یک "فنر انبساط[^1]" یک اصطلاح رایج اما غیر فنی برای فنر اکستنشن است. It's a tightly wound coil designed to resist a pulling force. وقتی کشیده می شود, آن "بسط می یابد" در طول, انرژی را ذخیره می کند, و به سمت اصلی خود برمی گردد, سایز کوتاه تر.

در تجربه من به عنوان یک تولید کننده, I've found that names can be tricky. "چشمه انبساط" نمونه کاملی از این است. کلمه "بسط" می تواند به معنای دو چیز متفاوت باشد. آیا با کشیده شدن گسترش می یابد؟, یا بعد از فشرده شدن به اندازه اصلی خود باز می گردد? این سردرگمی می تواند منجر به سفارش قطعه اشتباه شود, که می تواند باعث شکست پروژه شود. Let's clear up exactly what this term means and how these springs work.

فنر انبساط را می کشد یا فشار می دهد?

نام "چشمه انبساط" منشأ مشکل است. اگر یک فنر منبسط شود, آیا از یک کشش طولانی تر می شود؟, یا در اثر فشار به شکل اولیه خود باز می گردد?

یک "فنر انبساط[^1]" تقریباً همیشه به فنر اکستنشن اشاره دارد, که برای کشیدن طراحی شده است. با کشش منبسط می شود. فنر فشاری, از سوی دیگر, با بازگشت به حالت طولانی تر گسترش می یابد, حالت استراحت پس از فشرده شدن یا فشار دادن. کارکردهای آنها متضاد هستند.

این مهم ترین وجه تمایز در دنیای فنرها است. وقتی مشتری از من درخواست می کند فنر انبساط[^1], اولین کاری که انجام می دهم این است که برنامه را روشن کنم. آیا می خواهید درب صفحه نمایش را بسته نگه دارید؟, یا سعی می کنید وزن یک ماشین را تحمل کنید? درب صفحه نیاز به نیروی کششی دارد (یک فنر اکستنشن). ماشین نیاز به نیروی فشار دارد (الف فنر فشاری[^2]). یک فنر اکستنشن با سیم پیچ های آن که محکم به هم فشرده شده اند ساخته می شود, آماده برای مقاومت در برابر کشش. A compression spring is made with gaps between its coils, آماده فشرده شدن. Using one for the other's job is a recipe for immediate failure.

دو نوع "گسترش"

راهی که یک فنر «بسط می یابد" defines its job.

• فنرهای اکستنشن (کشنده ها): این فنرها در هنگام کشش از نظر طول منبسط می شوند (کشیدن) نیرو اعمال می شود. کار آنها این است که اجزا را به هم برگردانند. They have tightly wound coils and end in hooks or loops.
• فنرهای فشاری (هل دهنده ها): این چشمه ها «بسط می یابند" پس از فشار دادن به طول آزاد اولیه خود باز می گردند (هل دادن) نیرو حذف می شود. کار آنها این است که اجزا را از هم جدا کنند. آنها کویل های باز دارند و معمولاً مسطح هستند, زمین به پایان می رسد.

فنر انبساط چگونه نیروی خود را ایجاد می کند؟?

می بینید که وقتی فنر را بکشید عقب می کشد. اما از کجا این فوری است, مقاومت قوی از, حتی قبل از اینکه خیلی طولانی شود?

یک بسط (پسوند) فنر نیروی خود را در دو مرحله ایجاد می کند. اول "تنش اولیه است," یک نیروی داخلی که سیم پیچ ها را محکم به هم نگه می دارد. دوم این است "نرخ بهار[^ 3]," که نیروی اضافی مورد نیاز برای هر واحد فاصله ای است که کشیده می شود.

هنگامی که ما یک فنر اکستنشن تولید می کنیم, ما از یک تکنیک خاص برای پیچیدن سیم تحت کشش استفاده می کنیم. این فرآیند یک پیش بار ایجاد می کند که تمام سیم پیچ ها را به هم فشرده می کند. این تنش اولیه است. You have to apply enough force just to overcome this "stickiness" حتی قبل از اینکه بهار شروع به کشش کند. به همین دلیل است که فنر درب صفحه نمایش جدید درب را محکم بسته نگه می دارد. هنگامی که از تنش اولیه عبور کردید, نرخ فنر می گیرد. این سفتی فنر است. فنری با نرخ 10 پوند/اینچ نیاز خواهد داشت 10 پوند نیروی بیشتری به ازای هر اینچ اضافی که آن را کشش می دهید. ما می توانیم هر دوی این مقادیر را برای ارائه مشخصات نیروی دقیق مورد نیاز مشتری تنظیم کنیم.

دو جزء نیرو

درک این دو نیرو برای تعیین فنر مناسب کلیدی است.

• تنش اولیه: This is a constant force that exists when the spring is at rest. این یک نیروی کشش پایه را فراهم می کند که باید قبل از هر گونه گسترشی بر آن غلبه کرد.
• نرخ بهار (سفتی): این یک نیروی متغیر است که با کشیده شدن فنر به صورت خطی افزایش می یابد. It determines how much stronger the pull gets as the spring gets longer.

چه موادی برای ساخت فنرهای انبساط استفاده می شود?

برای یک دروازه در فضای باز به فنر نیاز دارید, اما آخرین موردی که استفاده کردید زنگ زد و در یک سال شکست. چگونه ماده ای را انتخاب می کنید که ماندگار باشد؟?

The most common materials are high-carbon steels like music wire for strength and low cost, و فولاد ضد زنگ برای مقاومت در برابر خوردگی. برای محیط های شدید, special alloys like Inconel or Monel are used for high-temperature or chemical resistance.

The choice of material is just as important as the spring's dimensions. برای اکثر برنامه های داخلی, سیم موزیک انتخاب فوق العاده ای است. بسیار قوی و مقرون به صرفه است. We usually add a zinc or other plating to protect it from minor humidity. اما برای آن دروازه بیرونی, من فوراً فولاد ضد زنگ را توصیه می کنم, probably a 302 یا 304 درجه. هزینه آن کمی بیشتر است, اما زنگ نخواهد زد, تضمین عمر طولانی تر و ایمن تر. I once had a client who needed springs for a marine application, دائماً در معرض آب نمک قرار دارد. برای آنها, مجبور شدیم استفاده کنیم 316 فولاد ضد زنگ, که مقاومت در برابر خوردگی بالایی دارد. انتخاب مواد اشتباه یکی از رایج ترین دلایل خرابی فنر است.

تطبیق مواد با کار

محیط، مواد را دیکته می کند.

• فولادهای پر کربن: این دسته شامل سیم موسیقی[^4] و سیم روغنی. آنها بهترین ترکیب از استحکام و هزینه را برای کاربردهای عمومی ارائه می دهند، اما باید با پوشش سطحی مانند آبکاری از خوردگی محافظت شوند..
• فولادهای ضد زنگ: انتخابی مناسب برای کاربردهایی که حاوی رطوبت هستند, شستشوها, یا استفاده در فضای باز. نمرات مانند 302/304 رایج هستند, در حالی که 316 برای محیط های خورنده تر مانند آب نمک یا مواد شیمیایی استفاده می شود.
• آلیاژهای تخصصی: برای گرمای شدید, ممکن است از اینکونل استفاده کنید. برای دماهای زیر صفر یا کاربردهای غیر مغناطیسی, مس بریلیم می تواند انتخاب باشد.

نتیجه گیری

اصطلاح "فنر انبساط[^1]" معمولاً به معنای فنر کششی است که با کشیدن منبسط می شود. با استفاده از آن کار می کند تنش اولیه[^5] and a spring rate, and its material must match its working environment.

[^1]: Explore this resource to clarify the definition and functionality of expansion springs.
[^2]: Learn about the mechanics of compression springs and their applications.
[^ 3]: This resource explains spring rate and its importance in determining spring performance.
[^4]: This link provides insights into the properties and uses of music wire in spring manufacturing.
[^5]: Discover the concept of initial tension and its significance in spring design.