สปริงอัดหรือบางครั้งเรียกว่าคอยล์สปริงเป็นอุปกรณ์กลไกที่ใช้ในการเก็บพลังงานศักย์ระหว่างการบีบอัดและปล่อยพลังงานนั้นเมื่อแรงอัดถูกกําจัดออกไป สปริงมักทําจากวัสดุ เช่น เหล็กกล้าหรือสแตนเลส และก่อตัวเป็นเกลียว ระยะห่างของขดลวดของสปริงอยู่ใกล้มากดังนั้นเมื่อใช้แรงภายนอกพวกมันจะบีบอัดและเมื่อแรงถูกกําจัดพวกมันจะขยายตัว
การประยุกต์ใช้สปริงอัด
ช่วงการใช้งานของสปริงอัดนั้นกว้างมาก ตั้งแต่เครื่องยนต์ยานยนต์และเครื่องปั๊มขนาดใหญ่ ไปจนถึงเครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่และเครื่องตัดหญ้า ตลอดจนอุปกรณ์ทางการแพทย์ โทรศัพท์มือถือ ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ และอุปกรณ์เครื่องมือที่ละเอียดอ่อน การติดตั้งขั้นพื้นฐานที่สุดคือทุกที่ที่ต้องการปุ่ม สปริงกรวยมักใช้ในการใช้งานที่ต้องการความสูงของแข็งต่ําและความต้านทานคลื่นที่เพิ่มขึ้น
วิธีการออกแบบสปริงอัด
สปริงทั้งหมดจัดเก็บและปล่อยพลังงาน ดังนั้นวิศวกรและนักออกแบบจึงต้องมีความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับฟิสิกส์ของสปริง สปริงเป็นกลไกง่ายๆ ที่พฤติกรรมสามารถคาดเดาได้ หลักการพื้นฐานในการออกแบบสปริงคือกฎของฮุค ซึ่งระบุว่าแรงที่จําเป็นในการทําให้สปริงเสียรูปเป็นสัดส่วนกับปริมาณการเสียรูป เมื่อสปริงอัดถูกบีบอัดแรงที่จําเป็นสําหรับสปริงอัดจะเพิ่มขึ้น
ค่าคงที่สปริงวัดเป็นนิวตันต่อเมตร (หน่วย SI) หรือปอนด์ต่อนิ้วกําหนดแรงที่จําเป็นสําหรับการเสียรูปของสปริง ยิ่งค่าคงที่ของสปริงมากเท่าใดความแข็งของสปริงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ปัจจัยที่ส่งผลต่อค่าคงที่ของสปริง ได้แก่ เส้นผ่านศูนย์กลางลวด เส้นผ่านศูนย์กลางขดลวด ความยาวอิสระ และจํานวนขดลวดที่มีประสิทธิภาพ พลังงานที่เก็บไว้ในสปริงอัดขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุเส้นผ่านศูนย์กลางลวดและจํานวนขดลวดของสปริง ความเร็วหรือความแข็งของสปริงขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางลวดและจํานวนขดลวด ความเร็วของสปริงคือการเปลี่ยนแปลงของแรงต่อหน่วยความยาว วัดเป็นปอนด์ต่อนิ้วหรือนิวตันต่อมิลลิเมตร ·ความเร็วของสปริงสามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลาง ขดลวด หรือจํานวนขดลวด
ข้อควรพิจารณาทางกายภาพสําหรับสปริงอัด
เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD): เมื่อใส่สปริงอัดเข้าไปในรู ต้องพิจารณาเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก หากสปริงจะล้อมรอบด้วยส่วนประกอบภายในของอุปกรณ์ควรวัดขนาดด้วย เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD) ของสปริงจะขยายตัวระหว่างการบีบอัด ซึ่งเป็นสิ่งสําคัญหากใช้สปริงในท่อหรือรู OD วัดจากขอบด้านนอกของขดลวดหนึ่งถึงขอบด้านนอกของขดลวดอีกเส้นหนึ่ง
กระบวนการผลิตมีข้อจํากัดเกี่ยวกับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสปริง ซึ่งอาจส่งผลต่อขนาดตัวเรือนที่ต้องการสําหรับการประกอบ โดยทั่วไปผู้ผลิตสปริงจะให้เส้นผ่านศูนย์กลางรูทํางานตามการขยายตัวของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่คาดไว้และความคลาดเคลื่อนในการผลิต ข้อมูลนี้มีความสําคัญต่อการระบุความต้องการของคุณเมื่อสั่งซื้อสปริงแบบกําหนดเองหรือเลือกจากแคตตาล็อกสินค้าคงคลัง
เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (ID): เมื่อติดตั้งสปริงอัดบนเพลาหรือแกนหมุน ต้องพิจารณาเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน เพื่อหลีกเลี่ยงแรงเสียดทานควรรักษาช่องว่างเล็ก ๆ อย่างน้อยหนึ่งในหมื่นนิ้วระหว่างเพลาและสปริง เส้นผ่านศูนย์กลางภายในถูกกําหนดโดยการลบเส้นผ่านศูนย์กลางลวดออกจากเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเป็นสองเท่า
เส้นผ่านศูนย์กลางภายในสปริงอัด
ความยาวฟรี: เพื่อให้แน่ใจว่าสปริงอัดจะรักษาสถานะและตําแหน่งที่โหลดไว้ล่วงหน้าขอแนะนําให้ความยาวอิสระมีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่ว่างเล็กน้อย ความยาวอิสระหมายถึงความยาวของสปริงอัดเมื่อไม่ถูกบีบอัด โหลด หรืออยู่ภายใต้แรงใดๆ วัดจากปลายด้านหนึ่งของสปริงไปอีกด้านหนึ่งหรือจากปลายถึงปลาย
สปริงอัดความยาวฟรีและความสูงที่มั่นคง
ความสูงทางกายภาพ: ความสูงทางกายภาพของสปริงถูกกําหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางลวดและจํานวนขดลวดทั้งหมด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าความสูงในการรับน้ําหนักของสปริงไม่เกินหรือต่ํากว่าความสูงทางกายภาพ
สภาพแวดล้อมการทํางานของสปริง รวมถึงปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิและความชื้น อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของสปริง แม้ว่าวัสดุที่มีราคาแพงกว่าจะสามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้นได้ แต่ก็ยังเพิ่มต้นทุนโดยรวมของสปริงอีกด้วย
ระยะพิทช์สปริง: ระยะพิทช์สปริงหมายถึงช่องว่างระหว่างขดลวดที่อยู่ติดกัน ซึ่งวัดจากกึ่งกลางของลวดเส้นหนึ่งถึงกึ่งกลางของลวดอีกเส้นหนึ่ง ในการกําหนดระยะพิทช์ให้วัดช่องว่างระหว่างขดลวดและเพิ่มความหนาของลวด
วัดระยะพิทช์ของสปริงอัด
ขดลวดที่ใช้งานอยู่: ในสปริงอัด ขดลวดแบบแอคทีฟหมายถึงขดลวดที่บีบอัดและเบี่ยงเบนเมื่อใช้โหลดกับสปริง ขดลวดเหล่านี้มีหน้าที่ในการเคลื่อนที่และการทํางานของสปริง
จํานวนคอยล์บัส: จํานวนคอยล์บัสในสปริงอัดรวมถึงขดลวดที่มีประสิทธิภาพและขดลวดปิดที่ไม่มีระยะพิทช์ซึ่งไม่มีส่วนร่วมในการโก่งตัว
เมื่อเลือกสปริงอัดสิ่งสําคัญคือต้องเข้าใจจํานวนขดลวดทั้งหมดและจํานวนขดลวดที่มีประสิทธิภาพ สปริงปลายปิดหรือสปริงปลายกราวด์มีขดลวดที่ไม่มีประสิทธิภาพที่ส่วนท้ายในขณะที่ขดลวดทั้งหมดของสปริงบีบอัดปลายเปิดมีประสิทธิภาพและมีส่วนร่วมในการรับน้ําหนัก
การทําความเข้าใจค่าคงที่ของสปริงเป็นสิ่งสําคัญสําหรับผู้ผลิตเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของสปริงที่เหมาะสม หากค่าคงที่ของสปริงสูงเกินไปหรือลวดสปริงบางเกินไป สปริงอาจล้มเหลว สปริงขนาดใหญ่ต้องผลิตอย่างแม่นยําเพื่อหลีกเลี่ยงความไม่เสถียรและความเสียหายที่อาจเกิดขึ้น เครื่องม้วนสปริงได้รับการสอบเทียบอย่างรอบคอบผ่านการคํานวณที่แม่นยําเพื่อให้แน่ใจว่าสปริงที่ผลิตได้ตรงตามข้อกําหนดที่กําหนด