انتخاب فنر قالب (فیلم)
محاسبات فنر قالب
برای انتخاب فنر قالب مناسب ابتدا بایستی چند داده در مورد فنر داشته باشیم و بر اساس این داده ها و مراجعه به جداول استاندارد بتوانیم فنر مناسب را بیابیم. همانطور که میدانید فنر های قالب به صورت استاندارد تولید و به فروش میرسد به همراه این فنر ها جداول استاندارد فنر وجود دارد که در این جداول میزان نیرویی که این فنر تولید میکند به همراه ابعاد فیزیکی فنر و ضریب ثابت فنر آورده شده است. همچنین شرکت های مختلف راهکارهایی را برای انتخاب مناسب ارائه کردند. در فیلم فارسی زیر به چند روش، به انتخاب فنر از جدول پرداختیم. قبل از ادامه، پیشنهاد می کنم مقاله و فیلم فارسی روش خواندن جداول استاندارد فنر قالب و مقاله روش های نصب و نگهداری فنر قالب را در بخش مقالات سایت ببینید.
طراحی فنر قالب
همانطور که در فیلم فوق توضیح داده شده با داشتن نیرو یا به عبارت دیگر نیرویی که قرار است در فنر ذخیره شود میتوانیم دیگر ابعاد فنر را به دست آوریم، فاکتورهای مهم یک فنر قالب، قطر، طول، ضریب ثابت فنر، طول عمر فنر و… است. با داشتن چند فاکتور می توانید وارد جداول استاندارد شده و فنر مناسب خود را بیابید در این رابطه توصیه می کنم فیلم روش خواندن جداول استاندارد قالب را ببینید. بعد از دیدن این فیلم، میتوانید راحتتر جداول استاندارد فنر قالب را مورد بررسی قرار دهید.
توصیه می کنم قبل از ادامه این مقاله لطفاً جدول استاندارد فنر قالب ساخت شرکت kalipyansan رو باز کنید و با ما همراه باشید.
مثال اول : در این مثال ما نیاز داریم نیروی ۳۸۰ نیوتون را با مقدار ۵ میلی متر جمع شدن فنر داشته باشیم ابعاد قالب طوری است که مایل هستیم قطر فنر را ۱۶ میلیمتر بگیریم به عبارت دیگر در داخل جدول به دنبال یک فنر قالب سازی به قطر ۱۶ میلیمتر هستیم که بتواند با پنج میلی متر جمع شدن نیروی ۳۸۰ نیوتون را تولید نماید در حقیقت ما به دنبال طول فنر و رنگ فنر هستیم.
به همین خاطر ابتدا ضریب ثابت فنر را حساب کنیم تا بتوانیم با توجه به ضریب ثابت، فنر مناسب را در جدول بیابیم.
ضریب ثابت فنر رابطه ای بین مقدار نیروی وارد شده به فنر و میزان جمع شدن فنر است. در مورد مثال فوق نیروی ۳۸۰ نیوتنی باعث جمع شدن فنر به میزان 5 میلیمتر شده است بنابراین ثابت فنر برابر است با :
ضریب ثابت فنر قالب سازی ما ۷۶ نیوتن بر میلیمتر است با داشتن این عدد وارد جدول استاندارد فنر های قالب شده و به دنبال عددی نزدیک به این عدد خواهیم داشت. در حقیقت ما بایستی تمام فنرهای سایز ۱۶ میلیمتر را بررسی کنیم و به دنبال فنر ۱۶ میلیمتری باشیم که ضریب ثابت آن ۷۶ نیوتن بر میلی متر باشد. با بررسی جدول در مورد فنر های با قطر خارجی ۱۶ میلیمتر متوجه می شویم که فنر قالب قرمز رنگ با طول آزاد ۲۵ میلیمتر دارای ضریب ثابت فنر 75.5 نیوتن بر میلیمتر است. خوب حالا باید بررسی کنیم که آیا این فنر میتواند به اندازه ۵ میلی متر جمع شود. در ستون بعدی عدد ۵ میلیمتر را می بینیم و در ستون بعدی متوجه میشویم که اگر این فنر به اندازه ۵ میلی متر جمع گردد نیروی معادل ۳۷۷ نیوتن را تولید (ذخیره) می نماید.
محاسبه قطر فنر قالب
با داشتن نیروی مورد نیاز یا به عبارت دیگر نیرویی که قرار است فنر وارد کند، و به عبارت دیگر نیروی ذخیره شده در فنر و مقدار جمع شدن فنر شما میتوانید قطر فنر مناسب را از جدول استاندارد فنر قالب شرکت kalipyansan استخراج نمایید.
صورت مسئله دیگر این است که به فنر قالبی نیاز داریم که وقتی به میزان ۴ میلیمتر جمع می شود نیرویی معادل ۳۰۰ نیوتون را ذخیره سازد. قطر این فنر چقدر میتواند باشد؟
در این حالت نیز عدد ثابت فنر را محاسبه می نمایم.
ضریب ثابت این فنر K برابر ۷۵ نیوتن بر میلیمتر است. حالا به ستون ضریب ثابت فنر در جدول شرکت کالیپ یان سان ترکیه نگاه می کنیم و به دنبال این عدد می گردیم این ستون در جدول با حرف R مشخص شده است. در بسیاری از منابع از حرف K عنوان ضریب ثابت فنر استفاده کرده‌اند و در بسیاری از منابع دیگر از حرف R استفاده کردند مخفف کلمه Rate اصطلاحاً ریت فنر گفته می شود.
خوب ما بایستی به دنبال عددی حدود ۷۵ بگردیم با نگاه به جدول متوجه میشویم که این عدد مربوط به فنر قالب سبز رنگ قطر ۳۲ و طول ۳۴ میلیمتر هست. به نظر میرسه که من فنر مورد نظر رو پیدا کردم اما میدونم که یک فنر با قطر ۳۲ فنر نسبتاً بزرگی است و بهتره که من جدول رو بیشتر سرچ بکنم تا بتونم فنر مناسب تری رو پیدا کنم. تو فنر های آبی رنگ هم این فنر با قطر ۳۲ موجوده که باز هم احساس می کنم اگر بیشتر بگردم میتونم فنر بهترین رو پیدا کنم. به فنر قرمز رنگ قطر ۱۶ میلیمتر و طول ۲۵ میلیمتر میرسیم که فنر جمع و جور تری نسبت به فنر های قبلی است و بنابراین احتمالا من به نتیجه مطلوب رسیده ام. حالا به حداکثر میزان جمع شدن فنر نگاه می کنم به عدد ۵ میرسم (که بالاتر از عدد مورد نظر من یعنی ۴ هست) این ستون در سمت راست ستون R قرار دارد. اما بازهم تلاشم را ادامه میدم شاید بتونم فنر مناسب تری رو پیدا کنم.
خوب با بررسی بیشتر می بینم که در ستون فنر قالب زرد رنگ فنر قطر ۱۶ و طول ۳۸ وجود داره که میتونه این نقش را ایفا کنه اما چون فنر از فنر قبلی بزرگتره و از طرفی ما میدونیم که فنر های بزرگتر گرون تر هستند و همچنین فنر های زرد رنگ از فنر های قرمز رنگ گرانتر هستند بنابراین به انتخاب قبلی خودمون برمیگردیم و فنر قرمز رنگ قطر ۱۶ و طول ۲۵ رو انتخاب میکنیم.
محاسبه طول فنر قالب
در این بخش تصمیم داریم با داشتن قطر فنر و مقدار نیرویی که نیاز داریم طول مناسب رو از جدول استخراج کنیم. به عبارت دیگر ما به نیرویی معادل ۵۶۰ نیوتن نیاز داریم. یعنی به فنری نیاز داریم که با قطر ۱۶ میلیمتر ۵۶۰ نیوتن نیرو وارد سازد.
در ستون هایی از جدول که با عنوان Deflection مشخص شده است، مقدار حداکثر نیرویی که فنر می تواند وارد سازد درج شده است. همانطور که میبینید ستون با این عنوان وجود دارد و اعداد این ستون ها با هم متفاوت است. شما از هر سه ستون می توانید استفاده کنید. اما باید بدانید اگر در ستون سمت چپ قرار داشته باشید (Deflection 25%) فنر شما عمر طولانی خواهد داشت و اگر در ستون وسط قرار بگیرید (Deflection 30%) عمر فنر شما متوسط و اگر در ستون سمت راست (Deflection 40%) قرار بگیرید عمر فنر شما کوتاه خواهد بود. بازه عمر در رابطه با این سه ستون از صد هزار ضرب تا ۳ میلیون ضرب متفاوت است.
بنابراین ابتدا سعی خواهیم کرد عدد مورد نظر خود یعنی عدد ۵۶۰ را در ستون اول (Deflection 25%) بیابیم. بررسی نشان می دهد عدد ۵۶۰ در جدول فنر های سبز رنگ قطر ۱۶ موجود نیست. در جدول فنر قالب آبی رنگ با قطر ۱۶ میلیمتر نیز عدد ۵۶۰ وجود ندارد. بررسی نشان می دهد فنر قرمز رنگ قطر ۱۶ و طول ۲۵ اگر 7.5 میلیمتر جمع گردد نیرویی معادل ۵۶۶ نیوتن را وارد می سازد بنظر میرسد که به فنر مطلوب رسیده ایم حالا باید بایستی بررسی کنیم آیا امکان دارد این فنر در داخل قالب 7.5 میلیمتر جمع شود یا نه. از طرفی دیگر این عدد در ناحیه سوم جدول قرار دارد (Deflection 40%) یعنی ناحیه که عمر فنر کوتاه خواهد بود. پس بهتر است از این انتخاب صرف نظر کنم و به جستجو ادامه دهم.
از فنر های زرد رنگ فنر با قطر ۱۶ و طول ۳۲ میلیمتر را انتخاب می کنیم این فنر با حداکثر جمع شدن ۶.۴ دهم میلی متر نیرویی معادل ۵۷۰ نیوتون رو ایجاد خواهد کرد. این فنر در ناحیه دوم (Deflection 30%) یعنی عمر متوسط قرار دارد. و تنها فنری است که دارای قطر ۱۶ بوده و مناسب کار ماست. اما اگر بتوانیم با افزایش قطر در ناحیه اول قرار بگیریم مطمئنا طراحی بهتری انجام داده ایم.