چه عواملی بر روی سختی فنر تاثیرگذار است؟

مقدمه

امروزه شما عزیزان می توانید انواع فنرها را با ساختار و شکل های متفاوت در بازار مشاهده کنید. بر اساس نحوه تولید و میزان سختی فنر، موارد استفاده از آن ها نیز متفاوت است. فنرها به گونه ای طراحی شده اند که بتوانند مقدار مشخصی از انرژی را در خود ذخیره کنند. بر اساس میزان سختی فنرها از آن ها می توان در صنایع مختلفی از جمله پزشکی و نظامی، سیستم تعلیق خودرو و غیره استفاده کرد. اصولا سازنده انواع فنر در اصفهان، محصولات خود را بر اساس میزان درجه سختی که دارند تقسیم بندی می کنند. شما عزیزان می توانید با خواندن این مقاله اطلاعات مفیدی درباره عوامل موثر بر ثابت فنر و نحوه محاسبه آن کسب کنید، لطفا تا انتهای مقاله همراه ما باشید.

عوامل موثر بر ثابت فنر

ثابت فنر به عواملی از جمله میزان طول، جنس، میزان سختی، سطح مقطع فنر بستگی دارد. تغییرات ثابت فنر بر اساس قانون هوک مشخص می شود. مقدار ثابت فنر به میزان نیرویی که به فنر اعمال می شود، بستگی دارد. ثابت فنر یک عنصر مهم در زمان طراحی و تولید انواع فنرها می باشد. امروزه فنرها در شکل های مختلفی از جمله فنر کششی، فشاری، شاخکی، تسمه ای، فرم دار و غیره در بازار موجود هستند. میزان ثابت فنر و سختی آن در مدل های مختلف فنر، متفاوت است.

قانون هوک ثابت فنر

رابرت هوک فیزیکدان قرن هفدهم هنگام مطالعه در زمینه فنرها و میزان کشش آن ها متوجه شد که منحنی تنش در مقابل کرنش برای بسیاری از مواد، دارای ناحیه خطی می باشد. نیروهای مورد نیاز برای کشش یک جسم الاستیک مانند فنرهای فلزی در امتداد فنر در محدوده های معینی، مشخص می شود. این موضوع به عنوان قانون هوک شناخته می شود و معمولا دارای فرمول زیر می باشد :

F= -KX

در این فرمول F نشان دهنده مقدار نیرو، K ضریب ثابت فنر و X مقدار طول فنر می باشد. واحد اندازه گیری ثابت فنر مقدار N/M می باشد. علامت منفی موجود در فرمول نشان دهنده نیروی بازگرداننده ناشی از فنر در جهت مخالف نیرو است که باعث حرکت و جابجایی فنر می شود. در صورتی که فنر را به سمت پایین بکشید، باعث ایجاد نیرو در جهت بالا می شود. برای این که بتوانید جهت های نیرو را به صورت دقیق مشخص کنید بهتر است بردار طول را یک بعدی در نظر بگیرید، در چنین شرایطی علامت منفی در قانون هوک جهت صحیح نیرو را نشان می دهد.

نحوه تغییر شکل ماده

فنر مانند هر ماده الاستیک دیگر برای تغییر شکل خود نیازمند مقداری نیروی مشخصی می باشد. زمانی که نیرویی بر روی ماده ای وارد می شود، ماده در پاسخ به نیرو، فشرده و یا کشیده می شود. موادی از جمله الاستیک خاصیت کشسانی بسیار زیادی دارند. در بحث مکانیک، نیروی اعمالی در واحد سطح که به آن تنش گفته می شود، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. میزان کشش و یا فشردگی که در اثر واکنش یک ماده اتفاق می افتد را تنش و یا کرنش نامیده می شوند.

هر ماده ای در برابر تنش، واکنش های متفاوتی را نشان می دهد؛ این نوع واکنش ها به مهندسان کمک می کند تا موادی را برای سازه  ها و ماشین های خود انتخاب کنند که در صورت قرار گیری در برابر تنش از خود رفتار قابل پیش بینی را نشان دهند. برای اکثر مواد، کرنش زمانی اتفاق می افتد که تنش کوچک بر جسم اعمال شود. میزان کرنش در مواد مختلف از جمله فنر به سختی پیوندهای شیمیایی درون ماده بستگی دارد. سفتی ماده تحت تاثیر ساختار شیمیایی و نوع پیوندهای شیمیایی، مشخص می شود. زمانی که تنش ها از بین می رود بسته به میزان جابجایی اتم ها، نحوه تغییر شکل ماده نیز متفاوت است.

سخن پایانی

نوع طراحی فنر می تواند بر روی نحوه کارآیی و موارد استفاده از آن ها، تاثیر بسیار زیادی بگذارد. انواع فنر یک جسم الاستیک می باشد که می تواند بر اساس میزان سختی که دارند، مقدار مشخصی از نیرو را در خود ذخیره کنند. نوع متریالی که در تولید انواع فنرهای به کار رفته است نیز می تواند بر روی سختی آن ها، تاثیر بسیار زیادی بگذارد. از این جهت نحوه تولید فنر و میزان سختی آن ها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. امیدواریم با خواندن این مقاله اطلاعات کاملی درباره سختی فنر و دلایل تغییر آن ها کسب کرده باشید.