فهرست مطالب:
بروز‌رسانی‌شده در فروردین 6, 1401
فنر ابزاری مکانیکی است که برای ذخیره انرژی مکانیکی بکار می‌رود و دارای نیروی ارتجاعی است. واژه‌ای که در عربی برای فنر بکار می‌رود یعنی «زنبرک» از فارسی گرفته شده است.
فنر در پاسخ به اعمال نیروی خارجی تغییر شکل می دهد و زمانی که نیرو برداشته می شود به حالت اولیه خود بر می گردد . انرژیی که وارد فنر می شود توسط فنر ذخیره شده و زمانی که فنر بخواهد به حالت اولیه برگردد از این انرژی استفاده می کند . اگر مقدار نیرو خیلی بیش از اندازه باشد فنر تغییر شکل می دهد ولی بعد از حذف نیرو دیگر قادر به برگشتن به حالت اولیه خود نخواهد بود .
فنر های غیرپیچشی در طول تاریخ وجود داشته اند اما بیشترفنرهای پیچیده مربوط به دوران برنز( آلیاژ مس و قلع ) هستند. عصر برنز یا عصر مفرغ دوره‌ای در تاریخ پیشرفت بشری است که در روند آن انسان‌ها بیشتر به فلزکاری دست زدند و از شیوه‌هایی برای گداختن مس و قلع و فرایند آلیاژسازی آن و قالب‌ریزی برنز بهره بردند. عصر برنز در خاور نزدیک به سه قسمت تقسیم می‌شود :
· عصر برنز آغازین ، ۳۵۰۰-۲۰۰۰ پیش از میلاد
· عصر برنز میانی، ۲۰۰۰-۱۶۰۰ پیش از میلاد
· عصر برنز پایانی، ۱۶۰۰-۱۲۰۰ پیش از میلاد
300 سال قبل از میلاد مسیح یک مهندس یونانی روشی را برای ایجاد فنر برنزی گسترش داد. او سعی کرد تا از فنر برگی برای منجنیق استفاده کند که البته به اندازه کافی قوی نبود. در طول 200 سال قبل از میلاد مسیح یک مهندس منجنیق ساز از شهری در ترکیه امروزی ، توانست ابزای بسازد که ظاهرا موفق بود
در قرون وسطى پیشرفتهایی حاصل شد_معمولاً قرون وسطی را از پایان امپراتوری روم در قرن پنجم میلادی تا سقوط قسطنطنیه و پایان امپراتوری روم شرقی (یا بیزانس) در ۱۴۵۳در نظر می‌گیرند_ فنرهای پیچیشی در اوایل قرن پانزدهم نیز گسترش پیدا کردند و سرانجام در قرن 18 براثرانقلاب صنعتی، تکنولوژی ساخت انبوه فنر ایجاد شد. در طی سال 1780 یک قفل ساز انگلیسی از ماشین ساخت فنر پیچشی در کارخانه خود استفاده کرد .
انواع فنر
مقاطع فنرها می تواند مربعی،دایره ای یا مستطیلی باشد.(شکل 1)
شکل 1: مقاطع فنرها
فنرهای مارپیچی
یکی از انواع رایج آن سیمی است که حول یک شکل استوانه ای یا مخروطی پیچیده شده و صعود می کند. (شکل 2) قطر و ارتفاع حلقه ، قدرت و مقاومت فنر را تعیین می نماید.افزایش قطر میله، باعث افزایش قدرت فنر می گردد، در حالیکه افزایش طول آن باعث افزایش انعطاف پذیری خواهد شد .
مقدار وزن لازم برای فشردن یک فنر مارپیچ به میزان ۱ اینچ را نرخ فنر می نامند. این مقدار برای اندازه گیری قدرت فنر استفاده می شود و می توان آنرا نرخ فشردگی فنر نیز اطلاق کرد. برای مثال اگر ۱۰۰ پاند وزن لازم باشد تا فنری با حلقه های مساوی در ارتفاع ۱ اینچ فشرده شود، برای اینکه همین فنر ۲ اینچ فشرده شود نیاز به ۲۰۰ پاند وزن می باشد اما این فرمول فقط برای فنرهایی صادق است که فشردگی حلقه های یکسانی دارند، در فنرهای پیشرفته، یک فنر دارای نرخ های مختلف در نقاط مختلف خود می باشد. اصولا فنرهای چند نرخی باعث می شوند تا در زمان خالی بودن خودرو، قسمتی که دارای نرخ کمتری است وارد عمل شود و هنگام اعمال وزن نیز قسمت با نرخ بالا وارد عمل شده و حمایت و کنترل بهتری را برای وسیله نقلیه فراهم می سازد .
شکل 2: فنر مارپیچ
این فنر ها به دو دسته فشاری و کششی تقسیم بندی می شوند:
فنر کششی
این فنر ها از یک مارپیچ تشکیل شده اند که نوارهای مارپیچ نزدیک به هم اند و در مقابل اعمال نیرو از یک دیگر دور می شوند .(شکل 3)
فنر فشاری
از یک مارپیچ تشکیل شده که بین نوارها فاصله وجود دارد وهنگام اعمال نیرو به هم نزدیک تر می شوند. (شکل 4)
شکل 3: فنر کششی
شکل 4: فنر فشاری
فنرهای پیچشی
دراین نوع از فنر، سیم فولادی نه جمع شده و نه خم می شود بلکه در خود می پیچد، در هنگام مواجه با نیرو، میله پیچشی در خود پیچ خورده (پیچش آنها جمع تر می شود ) و رفتار یک فنر را از خود بروز می دهد. (شکل 5)
به طور جزئی تر می توان به انواع زیر نیز اشاره کرد (شکل 6). فنر ساعت، فنر لول، فنر ارتعاشی، فنر پارابولیک، فنر نانولوله‌ای، فنر هوایی، فنر تخت و فنر لاستیکی .
شکل 5: فنر پیچشی
شکل 6: برخی از انواع فنر ها (فنر تخت – فنر بادی – فنر فرم دار)
آشنایی با بعضی از اصطلاحات به کار رفته در صنعت تولید فنر
قطر خارجی فنر (O.D)، قطر داخلی فنر(I.D)، طول آزاد: طول فنر قبل از بارگذاری،
پیش بار : فاصله ای که در اثر اعمال نیرو از طول فنر کم می شود،
جابجایی کار : طولی از فنر که در اثر نیروی عملیاتی از فنر کم می شود،
تغییر مکان فنر : مقداری که طول فنر بعد از اعمال بار عوض می شود،
حداکثر فشردگی : ارتفاعی که فنر به حداکثر فشردگی می رسد و حلقه ها با هم تماس پیدا می کنند،
بارگذاری اضافه : زمانی اتفاق می افتد که فنر از محدوده الاستیک خارج شده و پس از حذف نیرو به حالت اولیه خود بازنمی گردد (شکل 7)
شکل 7: اصطلاحات فنرها
