فنرهای کششی مارپیچ با فنرهای فشاری فقط در روش اعمال بار و در نتیجه در شکل انتهایی فنر با یکدیگر متفاوت هستند . اعمال یک بار کششی نیاز به چنگک یا حلقه ای دارد که بخشی از خود فنربوده و یا اجزایی جداگانه با وسیله ای دیگر انجام می گیرد. در عین حال ، در اغلب فنرهایی که بر اساس چنگک طراحی شده اند ، به دلیل خم های تیزی که وجود دارد ، افزایش و تمرکز تنش در آنها زیاد بوده و لذا مقاومت به خستگی فنرهای کششی به طور کلی در مقایسه با فنرهای فشاری کمتر می باشد . |
همانطور که قبلاً توضیح داده شد ، یک فنر کششی ، رفتاری مشابه با یک فنر فشاری دارد ، با این تفاوت که در مد کشی به کار گرفته می شود و لذا می توان انتظار داشت که مشخصه های بار - جابجایی آن نیز مشابه با فنرهای فشاری باشد .
این وضعیت صحیح است به استثنای خاصیتی که کشش اولیه نامیده می شود ؛ کشش اولیه نیرویی است که حلقه ها را روی یکدیگر بسته نگه می دارد .
این بدان معنی است که همیشه یک نیروی فشاری اولیه بر روی فنر وجود دارد که نیروی کششی اعمالی ابتدا باید بر آن غلبه کرده و سپس حلقه های فنر را از یکدیگر و سپس حلقه های فنر را از یکدیگر باز کند .
لحظه ای که فنر شروع به کشیده شدن می کند ، رفتار منحنی بار - جابجایی آن مانند فنر مارپیچ نرمال می باشد .
از این رو مشاهده می شود که یک فنر با مقدار کشش اولیه زیاد می تواند با اندکی جابجایی ،مقدار با ریادی را تحمل کند . به علاوه اگر نرخ (سفتی) فنر کم باشد ،رفتارنیرو - جابجایی آن ثابت می شود .
یک استفاده عملی از این خاصیت ، در شتاب دهنده ماشین است که در آن یک نیروی حداقل برای برگشت پدال لازم است ، اما بار لازم برای خنثی کردن عمل شتاب دهنده نباید به طرز نا مناسبی در سرتاسر مسیر حرکت آن افزایش یابد . این ویژگی همچنین در دنده کلید استفاده می شود که در آن نیروی تماس حداقلی برای کاربردهای الکتریکی نیاز است ، بدون آنکه افزایش بار زیادی هنگامی که تماس بر قرار نباشد ، به وجود آید .
همچنین کاربردهای متنوع دیگری برای فنرهای کششی در قفل ها ، اتومبیل ها ، دستگاههای تایپ و غیره وجود دارد .
بسیاری از فنرهای کششی در متعادل کننده های فنری استفاده می شود که در آن کشش اولیه به عنوان ضرورتی برای داشتن مشخصه خطی بار ، مورد نظر نیست . این یکی از چندین حالتی است که در آن فنر کششی به صورت باز حلقه پیچی می شود تا مطمئن شویم که کشش اولیه در آن صفر می باشد .
روابط طراحی برای فنرهای کششی
به دلیل اینکه هر کششی در فنرکششی نرمال ، اصولاً شبیه به فنر فشاری است ، لذا روابط طراحی آنها نیز مشابه می باشد :
علائم و نشانه های مورد استفاده :
D= قطر متوسط حلقه ؛
d = قطر مفتول ؛
c= اندیس فنر D/d؛
n = تعداد حلقه های فعال ؛
Lc= طول بدنه ؛
L0= طول آزاد سر تا سر چنگک های داخلی ؛
P = بار فنر؛
P0= بار کششی اولیه ؛
G = مدول برشی ؛