انواع فنر، ابزاری برای ذخیره انرژی مکانیکی است، از آن‌ها در صنایع مختلفی مانند صنعت خودروسازی، لوازم خانگی، ابزارها و ماشین‌آلات، مکانیکی و صنعتی استفاده می‌شود. براساس تعریف فنر (Spring)، به جسمی که حالت کشسانی یا ارتجاعی داشته باشد و با واردکردن فشار، فشرده شده و پس از رهاشدن در جهت عکس، انرژی حاصل از فشار وارده را آزاد و به حالت اول خود بازگردد، فنر گفته می‌شود.
انواع فنر و کاربردهای متنوع آن
بطورکلی، فنرها براساس جنس، حالت ماده، میزان تغییر حالت، نحوه تولید فنر، شکل و کاربردهایشان به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که در ادامه مطلب، به شرح کامل آن‌ها در صنعت فنرسازی خواهیم پرداخت.
نوع فنرها بر اساس جنس:
- فنر فولادی: این یکی از انواع فنر هاست که از فولادی با آلیاژ منگنز، کروم، سیلیسیوم و غیره ساخته می‌شود. فنرهای فولادی به‌صورت شمشی، پیچشی و مارپیچی در تعلیق خودروها استفاده می‌شوند.
- فنر غیر فولادی: یکی از انواع فنر است که به‌صورت پنوماتیکی، لاستیکی، روغنی و گاز بوده و در ساختن مبل و تخت استفاده می‌شود.
نوع فنرها بر اساس حالت ماده:
- فنر پنیوماتیک (هوایی): این مدل فنرها دارای محفظهای کشسان پر از هوای کم فشار بوده و در سیستم تعلیق قطارهای شهری و بین شهری استفاده می‌شوند.
- فنر هیدرولیک (روغنی): فنر روغنی یا هیدرولیک یکی از انواع فنر است که دارای محفظهای روغنی بوده که برای گرفتن ارتعاشات در خودروها استفاده می‌شوند.
- فنر مکانیکی: این مدل فنرها بسیار پرکاربرد بوده و دراثر وارد کردن فشار، انرژی را در خود ذخیره و پس از رهایی، آن‌را آزاد می‌نمایند.
نوع فنرها بر اساس میزان تغییر حالت:
- فنر خطی: فنری است که با افزایش نیرو، در هنگام تغییر شکل، رفتاری خطی از خود نشان می‌دهد.
- فنر نرم شونده (Digressive): فنری است که با افزایش نیرو، در زمان تغییر شکل، رفتاری غیرخطی (تغییرات طولی ابتدا کم و سپس زیاد) از خود نشان می‌دهد.
- فنر سخت شونده (Progressive): فنری است که با افزایش نیرو، در هنگام تغییر شکل، رفتاری مخالف نیروی وارده نشان می‌دهد (نیروی کم تغییرات طولی زیاد، نیروی زیاد تغییرات طولی کم).
نوع فنرها بر اساس نحوه ساخت:
- فنر پیچشی: یکی از انواع فنر هاست که یک سیم یا میله وجود دارد که برای ایجاد گشتاور، به دور خود می‌پیچد. با واردکردن نیرو به فنرهای پیچشی، انرژی‌ای حاصل از گشتاور در آن‌ها ایجاد خواهد شد. همچنین، فنر پیچشی یکی از انواع فنر هاست که در لوازم خانگی و تجهیزات خودروها قابل‌استفاده است.
- فنر مارپیچی: این نوع فنر، مارپیچی شکل بوده و از سیم و مفتول ساخته می‌شود. در تولید فنر مارپیچی، جنس، ضخامت و تعداد حلقه‌های این نوع فنرها، بسته به نوع کاربرد و میزان کشش یا فشار وارده بر آن‌ها، متغیر هستند. این نوع فنرها براساس فرم و کاربردشان، به دو دسته فشاری و کششی تقسیم می‌شوند.
شکل و کاربرد فنر:
- فنر حلقوی: این نوع فنرها به شکل حلقوی بوده و در صنایع بسیاری قابل‌استفاده هستند. از جمله کاربردهای فنرهای حلقوی در صنایعی مانند ساختمان‌سازی و طراحی و ساخت ابزار و یراق است.
- فنر فشاری: در این نوع فنرها بین حلقه‌های مارپیچی فنر، فاصله‌ای وجود دارد که با واردکردن فشار به آن‌ها، فنر جمع شده و نوعی انرژی در آن ذخیره خواهد شد. از آنجایی که از فنر فشاری برای تحمل فشار استفاده می‌شود، یکی از کاربردهای آن‌ها در صنایع خودروسازی برای ساخت کمک فنر اتومبیل‌هاست. میزان فشار در این نوع فنرها نیز به کیفیت ساخت، جنس و ارتفاع حلقه‌های آن‌ها بستگی دارد.
- فنر کششی: حلقه‌های فنر به هم چسبیده و تنها با کشیدن آن، بین حلقه‌ها فاصله ایجاد می‌شود. با کشیدن این مدل فنرها، در آن‌ها انرژی ذخیره شده و با رهاکردن، انرژی از آن‌ها آزاد می‌گردد. همچنین، فنر کششی می‌تواند با داشتن دو قلاب در دو طرف خود، به محل موردنظر متصل شود. از این نوع فنرها در برف پاک‌کن و درهای اتومبیل‌ها استفاده می‌شود.
- فنر واشری: واشر فلزی یکی از انواع فنر هستند که می‌توانند قطعاتی مانند انواع پیچ و مهره را در خود جای دهند، به شکل مخروطی با یک سوراخ در مرکزشان طراحی می‌شوند. اگر چه فنرهای واشری گاهی ناپایدار هستند، اما درصورت‌نیاز به مکانیزم عملکرد سریع، می‌توان از آن‌ها استفاده کرد. همچنین، از مهمترین کاربردهای این مدل فنرها می‌توان به پیچ و مهره‌ها و درکنار‌هم‌قراردادن چند فنر موازی اشاره نمود.
- فنر تسمه ای: فنر تسمه ای از نوعی فولاد شبیه به باند ساخته شده که با پیچیدن به دور خود، فنر را می‌سازد. فنر حلزونی نوعی فنر تخت است که به آن فنر ساعت نیز می‌گویند، زیرا در ساخت ساعت‌ها بسیار کاربرد دارد. این مدل فنرها نیروی چرخشی را کنترل کرده و می‌توانند با چرخیدن در وسایلی مانند ساعت، انرژی لازم را در خود ذخیره و آن را در جهت موردنظر آزاد نمایند.
- فنر شاخکی: یکی از انواع فنر هاست که دارای دو سر هستند که هر کدام از شاخکی صاف برخوردارند. فنر شاخکی اصولا به شکل مفتولی ساخته شده و در صنایع نساجی، وسایل الکتریکی، ابزارویراق، طلاسازی، قفل‌سازی، خودروسازی، گیره‌های تزیینی و صنعتی مورداستفاده قرار‌می‌گیرند.
- فنر فرم دار: از این نوع فنرها که به آن‌ها فرم و شکل خاصی داده شده، در صنایع بسیاری به خصوص صنعت خودروسازی استفاده می‌شود. برای مثال، فنر فرم دار را می‌توان در ساخت تسمه‌ها و زیر سیگاری اتومبیل‌ها بکار برد.
- فنر دایره ای (گارتر): این یکی از انواع فنر هاست که از جنس فولاد کربن یا سیم پیچ استیلی هستند که دو سر آن‌ها به‌هم متصل شده و شکل دایره را تشکیل می‌دهند. فنرهای دایره‌ای (گارتر) که به دو دسته کششی و فشاری تقسیم می‌شوند، در موتورهای تسمه‌دار، مهر و موم روغن‌ها و اتصالات برقی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
از آنجایی که این مدل فنرها می‌توانند در برابر نیروها با جهات مختلف از خود مقاومت نشان دهند، قادرند نیروها را در حجم، دما، فشار و ویسکوزیته (گران روی) نیز کنترل نمایند.
مهمترین کاربرد فنرها
به اطراف خودتان نگاهی بیندازید تا متوجه شوید که فنرها در وسایل پیرامون شما با وجود کوچک بودن و بی‌اهمیت به‌نظررسید، نقش خیلی ویژه‌ای را برعهده دارند. نقش کاربردی و فوق‌العاده فنرها در وسایل مختلف باعث شده تا انواع فنر مختلفی از فنرها تولید شده و با توجه به کاربردهای مختلفی که دارند، در وسایل مختلفی از آن‌ها استفاده بشود.
تاریخچه فنر برای ما مطالبی را بازگو می‌کند که این مطالب نشان‌دهنده‌ی این است که فنرها از زمان‌های خیلی دور در وسایل مختلف مورداستفاده‌قرار می‌گرفتند و همچنان از آن‌ها در ساخت وسایل مختلف استفاده می‌شود. این مورد نشان می‌دهد که کاربردهای فنرها در وسایل مختلف و صنعت‌هایی که امروزه ایجاد شده‌اند، بسیار زیاد است. در زیر چند مورد از کاربردهای انواع فنر را برای شما بیان می‌کنیم.
- صنعت‌های خودروسازی: فنرها در ساختن بخش‌های مختلفی از خودروها به‌کارمی‌روند و باعث می‌شوند که خودروها عملکرد بهتری داشته باشند. اما کاربرد اصلی فنرها در خودروها مربوط به سیستم تعلیق خودروهاست که از لرزش و لغزش خودرو جلوگیری می‌کند.
- صنعت‌های الکترونیکی: از انواع مختلف فنر کوچک در ساختن وسایل الکترونیکی مختلفی مثل تلفن همراه، کامپیوتر، لپ تاپ و… استفاده می‌شود. انواع فنر در وسایل الکترونیکی درحقیقت به‌عنوان منبع تغذیه، ساپورت‌ها، کانتکتورها و… مورداستفاده قرار می‌گیرند و کاربرد دارند.
- صنعت‌های مکانیکی: ردپای استفاده از انواع مختلف فنرها را می‌توانیم در صنایع مکانیکی هم مشاهده کنیم. از فنرها در وسایل مختلف مثل درب‌ها، پنجره‌ها، ماشین‌آلات صنعتی و دستگاه‌ها استفاده می‌شود و درواقع آن‌ها درچنین وسایلی به‌عنوان فشاردهنده‌ها، فنرهای فشاری، بازوها و… عمل می‌کنند.
اصطلاحات فنی فنر
برای انواع فنر که امروزه تولید شده و در هر وسیله‌ای می‌توان به وجود آن پی‌برد، اصطلاحات فنی وجود دارد که سازندگان وسایل با توجه به این اصطلاحات از یک فنر مناسب برای استفاده در وسیله‌ی موردنظرشان بهره می‌برند. در ادامه توضیح مختصری را درباره‌ی این اصطلاحات فنی برای شما بازگو می‌کنیم.
- قطر سیم: این اصطلاح همانطور که از نامش مشخص است به قطر سیم‌های به‌کاررفته در ساختن فنر که در اختیار دستگاه تولید فنر قرارگرفته است، اشاره می‌کند.
- تعداد لفاف: تعداد لفاف‌ها در واقع بیان می‌کند که هر فنر چند دور سیم پیچیده شده است تا آن فنر ساخته شود.
- قطر داخلی: قطر داخلی که از اصطلاحات فنر است، بیان می‌کند که برای قراردادن فنر داخل شفت یا سوراخ اندازه آن مناسب است یا نه.
- قطر خارجی: قطر خارجی فنر هم نشان‌دهنده اندازه‌ای است که فنر دارد.
- طول فری لن: این اصطلاح در واقع نشان می‌دهد که یک فنر در حالت بدون بار چه طولی دارد.
- ظرفیت بار: این اصطلاح دقیقا نشان می‌دهد که فنر می‌تواند حداکثر چه میزان باری را تحمل کند و در خود جای بدهد.
اصول کار فنر
فنرها زمانی که ساخته می‌شوند اصول کار خودشان را دارند و اهمیت اصول باعث شده تا آن‌ها به شیوه‌ای صحیح عمل کنند و باعث درست کارکردن وسایل مختلفی شوند که در آن‌ها به‌کاررفته‌اند. اما اصول کلی که در ساخت انواع فنر رعایت می‌شود را در زیر با توضیحی کوتاه برای شما بیان می‌کنیم.
- قانون هوک: قانون هوک بیان می‌کند که فنر زمانی که به آن نیرویی وارد می‌شود تا حد زیادی تغییر می‌کند و زمانی که وارد کردن نیرو را به آن قطع کنیم، فنر به حالت اولش برمی‌گردد.
- طراحی صحیح فنر: در زمان طراحی فنر باید به این دقت کنید که برای چه استفاده‌ای و چه کاربردی می‌خواهید فنر را طراحی کنید و بعد براساس طراحی آن را انجام دهید. برای مثال باید با توجه به کاربرد فنر مشخص کنید که حد کشسانی فنر به چه صورت باشد.
- استفاده کردن از مواد مناسب برای ساختن فنر: توجه کنید که برای ساختن هر فنری همچون تسمه فنری از موادی استفاده کنید که برای ساختن آن فنر مناسب باشد.
- انجام فرایندهای تولید فنر براساس استانداردهای موجود در این زمینه: برای ساختن هر نوع فنر باید به این موضوع دقت کنید که هر فنر را براساس استانداردهایی که برای ساخت آن وجود دارد، باید ساخت تا فنری مناسب برای استفاده در وسایل مختلف باشد.
- کنترل کیفیت: کنترل کردن کیفیت فنر تولید شده از نظر مواد اولیه به‌کاررفته در ساخت فنر و…
- نصب فنرها: نصب کردن فنرها در مکان درست و نگهداری درست و ایمن از آن.
کلام آخر
در این مقاله تلاش کردیم تا انواع فنر را به شما معرفی کنیم و نکته‌هایی را در خصوص فنرها برای شما بیان کنیم. یکی از بهترین شرکت‌ها و مجموعه‌های ساخت فنر در تهران مجموعه‌ی کبیرفنر است که با توجه به معیارها و استانداردهای موجود در این زمینه فنرهایی با کیفیت بالا را تولید می‌کند. شما می‌توانید از طریق اینستاگرام و آپارات ارتباط با کارشناسان و مشاوران آن‌ها اطلاعات بیشتری را درباره‌ی فنرها به‌دست بیاورید.
