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Springs 101:스프링의 기본 및 유형 이해

스프링은 적용된 하중을 탄성적으로 흡수하는 기계적 구성 요소입니다. "탄력적으로"라는 말은 적용된 하중을 제거하면 이러한 스프링이 원래 위치로 돌아갈 것임을 의미합니다. 따라서 에너지 저장 또는 충격 흡수 기능이 필요한 애플리케이션에 유용합니다.

그러나 여러 유형의 스프링이 있으며, 모두 서로 다른 응용 분야 요구 사항에 대해 서로 다른 디자인과 적합성을 가지고 있습니다.

이 기사에서 우리는 스프링의 기본으로 돌아갈 것입니다. 먼저 스프링의 작동 원리에 대해 논의한 다음 다양한 유형의 스프링과 그 적용을 다룰 것입니다.

훅의 법칙:스프링의 기본 작동 원리 이해

훅의 법칙은 스프링이 적용된 하중에 반응하는 방식을 설명합니다. 이 법칙을 이해하기 위해 아래 그림과 같이 하중(금봉)이 가해지면 늘어나는 단순한 스프링을 생각해 보겠습니다.

그림 1:Springs는 일반적으로 Hooke의 법칙을 따릅니다.
출처:Wikimedia Commons

훅의 법칙 이 스프링을 일정 거리만큼 연장하는 데 필요한 힘(또는 하중)의 양은 해당 거리에 선형적으로 비례한다고 명시되어 있습니다. 간단히 말해서 힘(또는 하중)의 양이 스프링의 변위(또는 처짐)에 정비례한다는 것을 의미합니다. 따라서 스프링에 두 배의 힘을 가하면 원래 변위의 두 배만큼 스프링이 늘어납니다.

수학적으로 Hooke의 법칙은 다음과 같이 표현됩니다.

                                                                                            

어디에:
F =스프링에 적용된 힘(또는 하중)
X =스프링의 변위
k =스프링 상수(또는 스프링 속도)

Hooke 방정식에서 음의 부호는 스프링의 복원력 방향이 변위를 일으키는 힘과 반대임을 의미합니다. 따라서 예를 들어 스프링(확장)을 아래로 당기면 선행 복원력이 발생합니다. 그러나 Hooke의 법칙은 스프링 재료의 탄성 한계를 초과하지 않는 경우에만 적용된다는 점에 유의하십시오. 이제 우리는 당신이 알아야 할 6가지 유형의 스프링을 다룰 것입니다.

일반적인 스프링 유형 및 적용

#1 압축 스프링

압축 스프링은 축방향 압축력에 저항하도록 설계된 나선형 코일 스프링입니다.

그림 2:압축 스프링

이렇게 봐. 압축 스프링에 힘(또는 하중)을 가하면 힘이 스프링을 압축(또는 단축)하여 에너지를 저장합니다. 이 적용된 하중을 제거하면 스프링이 에너지를 방출하고 원래 길이로 돌아가려고 할 때 하중에 대항하여 밀어냅니다.

압축 스프링은 항공 우주, 의료 및 자동차 산업을 포함한 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 예를 들어 자동차 완충기, 밸브 및 볼펜에서 이러한 스프링을 찾을 수 있습니다.

#2 연장 스프링

인장 스프링은 인장력에 저항하는 나선형 코일 스프링입니다. 일반적으로 끝 부분에 부착 지점 역할을 하는 후크가 있습니다.

그림 3:확장 스프링

이 스프링은 예를 들어 차고 문과 같이 부품이 분리되는 경향이 있는 응용 분야에 이상적입니다. 턱 플라이어, 당김 레버 및 계량기에서도 찾을 수 있습니다.

#3 토션 스프링

비틀림 스프링은 비틀었을 때 힘을 가하는(또는 회전 및 토크에 저항하는) 나선형 스프링입니다. 밀기 위해 선형 힘이 필요한 압축 스프링과 달리, 토션 스프링은 선형 힘에 해당하는 회전력인 토크를 통해 회전 에너지를 저장(및 해제)합니다.

그림 4:토션 스프링

이 스프링의 끝 부분에는 부착 지점 역할을 하고 토크를 적용할 수 있는 두 개의 직선 다리가 있습니다. 토크는 스프링이 축을 중심으로 회전하도록 하고 회전 에너지를 저장합니다. 그러나 비틀림 스프링은 동작 범위(최대 360°)가 제한되어 있으며 자동차 애플리케이션의 도어 및 힌지, 평형추 및 레버 리턴에 이상적입니다.

(관련 게시물: 자동차 산업의 CNC 가공에 대한 3가지 중요한 통찰)

#4 판 스프링

판 스프링은 여러 개의 평평하고 가벼운 금속판(곡률은 비슷하지만 크기는 다양함)이 서로 겹쳐져 구성되어 있습니다. 이 금속판은 일반적으로 고정되거나 볼트로 고정되어 강도와 유연성을 높입니다.

그림 5:판 스프링

이러한 장점으로 인해 바퀴, 차축 및 자동차 섀시 사이에 많은 양의 지지를 제공해야 하는 자동차 애플리케이션에 이상적입니다. 또한 밴, 트럭, 버스와 같은 대형 상용차의 충격과 진동을 흡수할 수 있습니다.

그러나 판스프링은 복잡한 디자인을 가지고 있으며 가치가 있기 위해서는 정확한 제조 정확도가 필요합니다. CNC 가공은 이러한 스프링을 정확하게 만드는 데 일반적으로 사용되는 몇 안 되는 제조 공정 중 하나입니다.

(관련 게시물: CNC 가공이란 무엇입니까? 이 매혹적인 제조 과정을 이해하십시오)

#5 가터 스프링

가터스프링은 기본적으로 양쪽 끝이 연결되어 원형을 이루는 나선형 스프링(신장 또는 압축 스프링)입니다. 이 독특한 디자인을 통해 가터 스프링은 중심을 향하는 강력한 반경 방향의 힘을 제공할 수 있습니다.

그림 6:가터 스프링

이들은 차량의 전송 시스템 및 유압 펌프 씰과 같이 압력을 유지해야 하는 응용 분야에 이상적입니다. 가터스프링의 강력한 반경방향 힘이 파이프 주위에 압력을 가한 밀봉을 만들어 먼지와 화학물질로 인한 누출이나 오염을 방지하기 때문입니다.

#6 디스크 스프링

디스크 스프링은 일반적으로 강철로 만들어진 원추형 스프링 와셔입니다. 차량 제동 시스템 및 압력 조절기와 같이 제한된 공간에서 매우 높은 부하가 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.

그림 7:디스크 스프링

봄 제조:Gensun 정밀 가공이 도움이 될 수 있음

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