فنرهای پیچشی با هر دو نوع فنرهای فشاری و کششی هم در بارگذاری و هم درمد عملیاتی تفاوت دارند . بار اعمال شده در آن ممکن است تبدیل به گشتاور شده و یا فنر برای تحمل یک گشتاور به کارگرفته شود . در یک فنر پیچشی در واقع بدنه آن است که کار انجام می دهد و به منظور انتقال بار یا گشتاور به بدنه فنر ، لازم است تا شاخک هایی داشته باشد . این فنرها به شکل های بسیار متنوع وجود دارند و می توانند گشتاور را حول محورشان تحمل کنند . |
شکل های مختلف شاخک فنر
شکل شاخک های انتهایی این نوع فنرها معمولاً بستگی به نشیمنگاهی دارد که باید به آن متصل شوند . به منظور سهولت در تولید ، شاخک های خروجی از فنرباید مماس بر بدنه آن باشند .
علایم و نشانه ها
واحد ها |
نشانه |
کمیت |
|
اینچی |
متریک |
|
|
in |
mm |
d |
قطر مفتول |
in |
mm |
D0 |
قطر خارجی |
in |
mm |
Di |
قطر داخلی |
in |
mm |
D |
قطر متوسط حلقه |
- |
- |
C |
اندیس فنر |
Ibf/i |
N/m |
E |
مدول یانگ |
in |
mm |
L0 |
طول آزاد بدنه فنر |
in |
mm |
Lt |
طول تحت بار بدنه فنر |
Ibf.in |
N.mm |
T |
گشتاور پیچشی |
- |
- |
N |
تعداد کل حلقه ها |
Ibf.in/deg |
N.mm/deg |
s |
سفتی |
in |
mm |
L1 |
طول شاخک اول |
in |
mm |
L2 |
طول شاخک دوم |
درجه |
درجه |
θ |
تغییر مکان زاویه ای |
درجه |
درجه |
α |
زاویه نسبی شاخک |
in |
mm |
h |
عرض محوری |
in |
mm |
b |
عرض شعاعی |
روش عملکرد
فنرهای پیچشی به دو روش می توانند عمل کنند . روش اول اینکه گشتاور پیچشی در جهت حلقه پیچی باشد و روش دوم بر خلاف جهت آن.
جهت اعمال بار بر فنر طوری پیشنهاد می شود که چرخش حاصل از بارگذاری ، برخلاف جهت پیچش فنر در هنگام تولید باشد . دلیل آن این است که گشتاور بزرگتری را می تواند قبل از آنکه وضعیت پایدار در فنر اتفاق افتد ، تحمل کند .
دو روش مختلف اعمال بار به فنرهای پیچشی (در جهت پیچش و خلاف جهت پیچش)
تغییرات ابعادی
درحین عملکرد ، فنرهای پیچشی گاهی اوقات در حد قابل توجهی تغییر ابعاد می دهند . برای فنری که در جهت پیچش عمل می کند . تغییرات زیر در فنر ایجاد می شود :
الف) تعداد حلقه های فنر افزایش می یابند .
برای یک چرخش کامل (° 360) هر یک از شاخک ها ، تعداد حلقه های فنر، یکی افزایش می یابد.
ب) طول فنر افزایش می یابد .
به ازای یک چرخش کامل هر یک از شاخک ها ، طول فنر به اندازه یک قطر مفتول افزایش می یابد.
ج) قطر متوسط حلقه فنر کاهش می یابد .
کاهش در قطر متوسط حلقه ، متناسب با افزایش در تعداد حلقه ها است . این کاهش قطرمی تواند قابل توجه باشد ، اگر فقط چند حلقه وجود داشته باشد .
در هنگام طراحی یک فنر پیچشی باید سه نکته را همواره به خاطر داشت . ابتدا کاهش قطر فنری که روی یک میله (مندرل) (مد هم جهت) یا در یک لوله (تیوب) (مدغیرهم جهت) عمل می کند را باید به حساب آورد .اگر لقی مناسبی بین قطر داخلی میله و فنر وجود نداشته باشد ، باعث می گردد که بدنه فنر بر روی میله قفل شود ؛ آنگاه شاخک ها تنش و تغییر شکل اضافی دریافت کرده وممکن است وامانده شوند . در چنین وضعیتی شاخک ها بلافاصله تغییر شکلی پایدار پیدا کرده و حالت طراحی شده خود را از دست می دهند . دوم آنکه افزایش طولی برای بدنه باید در نظرگرفته شود تا لقی مناسبی برای رشد بدنه فنر ایجاد گردد . در غیر این صورت وضعیت مشابه فوق الذکر به وجود خواهد آمد و نتیجه آن کاهش عملکرد فنر و واماندگی آن می باشد .
در نتیجه ، پیشنهاد می شود که لقی مناسبی بین قطر داخلی فنر و میله و همچنین طول بدنه و طول جایگاه آن (مکانی که فنر در آن قرار می گیرد) در نظر گرفته شود . به طور کلی لقی حدود 10% باید در موقعیت کاری به حساب آید