다양한 유형의 스프링 및 적용

스프링은 많은 제품에서 동작에 영향을 미치고 충격 흡수 기능을 향상시키는 데 사용되는 매우 중요한 기계적 구성 요소입니다. 즉, 3D 프린팅 및 CNC 가공과 같은 쾌속 프로토타이핑 서비스를 통해 시계, 휴대폰 등과 같은 제품의 효과 및 제작에 사용되는 다양한 유형의 스프링을 만들 수 있습니다.

가장 널리 사용되는 제품 중 일부는 설계에 스프링을 포함합니다. 이것은 지식과 선택의 필요성을 필요로 하며, 이는 스프링과 그 응용을 이해할 필요성을 야기합니다. 따라서 이 기사에서는 스프링, 장점과 단점, 다양한 유형의 스프링과 그 용도에 대해 설명합니다.

봄의 원리

봄에 관한 것부터 시작합시다. 스프링은 하중이 가해질 때 에너지를 저장하고 하중을 제거한 후에 에너지를 방출하는 장치입니다. 정상적인 조건에서는 제품에 사용되는 스프링의 종류에 관계없이 하중을 제거하면 스프링이 원래 모양으로 돌아갑니다.

모든 제품에 스프링을 사용하는 것은 Hooke의 법칙을 기반으로 합니다. 후크의 법칙은 단순히 스프링에 가해지는 "힘"과 탄성 사이의 관계를 보여줍니다. 간단히 말해서 Hooke의 법칙은 스프링 압축 및 확장에 필요한 힘이 변위에 정비례한다는 것입니다.

수학적으로 후크의 법칙은 F=-kX,

로 표현됩니다.

F =스프링에 가해지는 힘

X =스프링의 변위(음수 값은 복원력이 방향과 반대임을 나타냅니다.

k =스프링 상수입니다. 스프링의 종류에 따라 강성을 나타냅니다.

다양한 유형의 스프링 및 해당 용도

스프링은 다양한 재료, 모양, 기능 등으로 만들어지기 때문에 다양한 용도가 필요합니다. 그리고 스프링에는 세 가지 주요 범주가 있으며 각 범주에는 다른 하위 범주가 있습니다.

카테고리 1:나선형 스프링

나선형 스프링은 제품 제조에서 가장 일반적인 유형의 스프링입니다. 단면이 다른 나선 모양(따라서 이름)으로 감긴 와이어는 나선 스프링을 만들 수 있습니다. 다음은 카테고리 1에 속하는 스프링의 종류입니다.

1. 압축 스프링

압축 스프링은 축 방향 압축에 저항하는 일정한 코일 직경과 가변 모양을 가진 개방형 코일 나선형 스프링입니다.

적용의 가장 간단한 예는 "팝핑" 효과를 담당하는 볼펜에 있습니다. 밸브 및 서스펜션에도 적용됩니다.

2. 신장 스프링

압축 스프링과 달리 확장 스프링은 닫힌 코일 나선형 스프링입니다. 장력을 생성하고 에너지를 저장하며 에너지를 사용하여 스프링을 원래 모양으로 되돌리는 데 적합합니다.

응용 프로그램의 간단한 예는 차고 문입니다. 다른 사람들은 풀 레버, 턱 플라이어 및 계량기에 있습니다.

3. 토션 스프링

비틀림 스프링은 두 끝을 사용하여 두 개의 다른 구성 요소에 부착됩니다. 이렇게 하면 두 구성 요소가 특정 각도로 떨어져 있게 됩니다. 이 스프링은 힘이 회전으로 인해 반경 방향으로 작용할 때 반경 방향을 사용합니다. 또한 CNC 가공 기능을 통해 맞춤형 2본체 토션 스프링을 대량으로 생산할 수 있습니다.

4. 나선형 스프링

나선형 스프링은 직사각형 금속 스트립을 평평한 나선형으로 감아서 만듭니다. 활성화 시 적절한 양의 에너지를 저장하고 일정한 속도로 방출할 수 있습니다. 지속적으로 릴리스되어 기계식 시계, 장난감 및 좌석 안락의자에 적합합니다.

카테고리 2:판 스프링스

판 스프링은 잎이라고도 하는 직사각형 금속판으로 만든 스프링 유형입니다. 직사각형 금속판은 일반적으로 볼트로 고정되고 고정되며 대형 차량에 주로 사용됩니다. 다음은 판 스프링의 다양한 유형과 그 용도입니다.

1. 타원형 판 스프링

두 개의 반타원 스프링을 반대 방향으로 연결하여 타원형 판 스프링을 구성할 수 있습니다. 이것은 타원형을 형성합니다. 차축과 프레임은 타원형 리드 스프링을 부착합니다. 압축하는 동안 두 개의 반 타원형 스프링이 같은 양만큼 늘어나므로 스프링 걸쇠가 필요하지 않습니다. 타원형 판스프링은 구형 자동차에만 적용되었지만 요즘에는 적용되지 않습니다.

2. 반 타원형 판 스프링

자동차에서 가장 많이 사용되는 판스프링입니다. 그들은 길이는 다르지만 너비와 두께가 같은 강철 잎으로 만들어집니다. 양쪽 끝에서 가장 위/가장 긴 잎이 마스터 잎입니다. 강철 잎의 배열은 반타원 모양과 비슷합니다.

반 타원형 판 스프링은 끝이 차량 프레임에 단단히 고정되고 다른 끝이 걸쇠에 고정됩니다. 이는 거친 지형을 여행할 때 길이를 다양화하고 충격을 흡수하는 데 도움이 됩니다. 반타원 판 스프링은 유지 관리가 덜 필요하고 수리가 쉽고 수명이 깁니다.

3. 분기 타원형 판 스프링

캔틸레버형 판스프링이라고도 하는 1/4 타원형 판스프링은 오래된 판스프링이기도 합니다. U-Clamp 또는 I-Bolt의 도움으로 한쪽 끝이 프레임의 측면 멤버에 고정됩니다. 다른 하나는 프론트 액슬에 자유롭게 연결됩니다. 프론트 액슬 빔에 충격 하중이 가해지면 나뭇잎이 곧게 펴져 충격을 흡수합니다.

4. 3/4 타원형 판 스프링

적용의 간단한 예는 도어 힌지입니다. 여기에서 문을 열면 스프링이 회전 에너지를 저장합니다. 문을 놓으면 스프링이 저장 에너지를 사용하여 문을 원래 위치로 되돌립니다. 회전력은 스프링의 회전에 따라 달라집니다.

이 판 스프링은 1/4 타원형 스프링과 반 타원형 스프링의 조합입니다. 한쪽 끝 부분은 차량 프레임에 부착되고 다른 쪽 끝 부분은 1/4 타원형 스프링에 부착됩니다. 1/4 타원형 스프링의 다른 쪽 끝은 I-볼트로 프레임과 헤드에 부착됩니다.

5. 가로 판 스프링

가로 판 스프링은 차량 폭을 따라 반 타원형 판 스프링을 가로로 장착하여 나옵니다. 배열은 스프링의 가장 긴 리프가 바닥에 위치하고 중간 부분은 U-볼트를 사용하여 프레임에 고정되는 방식입니다. 가로 판 스프링은 두 개의 걸쇠를 사용합니다. 그러나 롤링을 유발할 수 있으므로 자동차에 적합하지 않습니다.

범주 3:디스크 스프링

가로 판 스프링 디스크 스프링은 직렬 또는 병렬 배열로 함께 쌓인 단일 또는 다중 스프링입니다. 이러한 배열을 통해 좁은 공간에서 높은 하중을 흡수할 수 있습니다. 디스크 스프링의 유형은 다음과 같습니다.

1. Belleville 디스크 스프링

원뿔 모양의 디스크 스프링이라고도 하는 Belleville 디스크 스프링은 컵 모양 구조로 되어 있습니다. 그들은 평평하게 누워 있지 않습니다. 대신 압축되어 무거운 하중을 처리할 수 있는 표준 모양을 취합니다.

2. 곡선 디스크 스프링

초승달 와셔라고도 하는 이 와셔는 결합 파에 가벼운 압력을 가하여 진동으로 인한 풀림을 방지합니다. 일정한 진동을 발생시키는 기계에서 나사산 볼트, 나사 및 너트의 하중을 균일하게 분배하는 데 적합합니다.

3. 슬롯 디스크 스프링

디스크 스프링의 외경과 내경에 있는 슬롯은 슬롯 디스크 스프링을 만들 수 있습니다. 이는 스프링 하중을 줄이고 편향을 증가시키는 레버를 생성합니다. 슬롯형 디스크 스프링은 자동 변속기, 클러치 및 과부하 커플링에 광범위하게 적용됩니다.

4. 웨이브 디스크 스프링

웨이브 디스크 스프링은 회전당 여러 개의 웨이브를 가지며 가격과 예측 가능한 하중을 제공하는 데 적합합니다. 여기에서 축 방향 압축으로 인한 응력을 흡수하여 쿠션 역할을 할 수 있습니다.

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스프링을 만드는 데 사용되는 재료

스프링이 철에서 나온다는 기존의 가정과 달리 스프링이 다른 재료에서 나온다는 것을 아는 것이 중요합니다. 따라서 재료의 유형은 속성, 스프링 유형 및 적용을 결정합니다. 다음은 일반적인 자료입니다:

· 베릴륨 구리 합금

이것으로 만든 스프링은 고강도, 낮은 크리프 및 우수한 전도성을 가질 수 있습니다. 복잡한 모양과 형태를 형성하는 데에도 적합합니다. 따라서 구리합금을 사용하여 악기, 특정 측정 장치, 총알 등에 사용되는 스프링을 만드는 것이 좋습니다.

· 세라믹

세라믹 재료는 매우 높은 온도에서 사용되는 스프링을 만드는 데 적합합니다. 마모, 물에 강하고 매우 단단합니다. 또한 마찰 계수가 낮고 밀도가 낮습니다.

· 일방향 유리 섬유 복합 재료

일방향성 유리섬유 복합재료는 강력한 강도를 지닌 강화유리섬유입니다. 결과적으로 제조업체는 현재 모든 스프링을 만들기 위한 잠재적인 재료로 고려하고 있습니다.

· 고무/우레탄

이 재료는 원통형/비코일 디자인의 스프링을 만드는 데 적합합니다. 안전하고 신뢰할 수 있으며 비전도성 특성으로 인해 항상 자기, 부식 및 진동 문제가 있는 제품에 사용됩니다.

· 강철 합금

강철 합금 스프링은 가장 많이 사용되는 스프링 유형입니다. 다른 재료로 강화할 수 있지만, 상관없이 강도와 내구성이 뛰어납니다.

스프링의 장점과 단점

스프링은 널리 사용되는 여러 제품을 구성하는 필수 부품 중 하나인 경우 몇 가지 좋은 장점이 있지만 몇 가지 단점도 있습니다. 스프링의 장점과 단점을 차례로 살펴보겠습니다.

스프링의 장점

· 더 나은 충격 흡수 기능

스프링은 충격을 흡수하여 충격을 줄여주는 역할을 하여 많은 제품에 적용되고 있습니다. 제품에 충격이 가해지면 스프링이 압축되고 이완되어 충격을 흡수합니다. 따라서 스프링은 차량의 중요한 부품입니다.

· 에너지 저장

나선형 스프링은 배터리의 대안이 될 수 있는 스프링의 한 예입니다. 힘을 가하면 스프링은 에너지를 생성하고 일정한 방식으로 에너지를 방출할 수 있습니다. 이것은 기계식 시계의 중요한 구성 요소입니다.

· 결합 메커니즘

스프링을 사용하면 제품 또는 부품의 두 부분을 결합할 수 있습니다. 예를 들어, 스프링은 차고, 문 및 계량기에 적용되어 작동하기 위해 두 부분을 결합합니다.

· 제품 안정성

스프링은 충격 흡수 기능을 사용하여 이를 사용하는 제품이 안정적임을 보장합니다. 제품 안정성은 부품 마찰 및 진동 감소의 한 형태일 수도 있습니다.

스프링의 단점

· 비싼

일부 기계에서는 스프링을 추가하는 데 비용이 많이 들 수 있습니다. 이는 다양한 유형의 스프링, 제작 용이성, 적합한 재료의 가용성 및 제품 디자인 때문입니다.

· 시간이 지나면 효과가 사라집니다.

스프링은 동시 압축 및 이완으로 인해 시간이 지남에 따라 효과를 잃습니다. 이것은 그것을 만드는 데 사용되는 재료에 따라 다릅니다. 결국 Hooke의 법칙을 따르지 않게 됩니다. 즉, 변형 시 원래 모양으로 돌아가지 않습니다.

결론

스프링은 움직이는 모든 제품의 중요한 부분입니다. 압축되고 확장되면 에너지를 저장하고 방출할 수 있습니다. 올바른 스프링을 선택하려면 현재 사용되는 스프링의 종류를 알아야 합니다. 각 스프링은 사용된 재료의 유형, 디자인 및 제조 공정에 따라 고유한 기능과 특성을 가지고 있습니다. 따라서 제품용 스프링을 선택할 때 위의 요소를 고려하는 것이 가장 좋습니다.

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FAQ

스프링의 3가지 유형은 무엇입니까?

스프링에는 나선형 스프링, 디스크 스프링, 판 스프링의 세 가지 주요 유형이 있습니다. 각 기본 유형에는 그 아래에 다른 유형의 스프링이 있습니다. 예를 들어 헬리컬 스프링은 토션스프링, 익스텐션스프링, 스파이럴스프링, 압축스프링으로 구성됩니다.

나선형 스프링의 유형은 무엇입니까?

나선형 스프링은 각각 용도가 있는 4가지 유형의 스프링으로 구성됩니다. 4가지가 토션스프링, 익스텐션스프링, 스파이럴스프링, 압축스프링입니다.

가장 일반적인 유형의 스프링은 무엇입니까?

가장 일반적인 유형의 스프링은 비틀림 스프링입니다. 그들은 두 개의 다른 구성 요소에 연결된 두 개의 끝을 가지고있어 특정 각도로 떨어져 있습니다. 응용 프로그램의 예는 도어 힌지에 있습니다. 여기에서 문을 열면 스프링이 회전 에너지를 저장합니다. 문을 놓으면 스프링이 저장 에너지를 사용하여 문을 원래 위치로 되돌립니다.