Blockdit Logo (Mobile)
CED-Square Innovation Center
•
1 มิ.ย. 2022 เวลา 15:52 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
สปริง (Spring) : ชิ้นส่วนกลไกที่พบเห็นได้ทั่วไปแต่มีความพิเศษ
✍️ สปริง (Spring) เป็นชิ้นส่วนที่ถูกนำมาประยุกต์ใช้กับงานต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นงานชิ้นส่วนยานยนต์ เครื่องจักรอุตสาหกรรม เครื่องใช้ไฟฟ้ารวมทั้งของใช้ในชีวิตประจำวันต่างๆ ลักษณะรูปแบบของสปริงมีหลากหลายให้เลือกใช้งาน โดยมีคุณสมบัติพิเศษที่ยืดหยุ่นได้เมื่อมีแรงมากระทำ เช่น แรงกด แรงบีบ หรือแรงดึง และสามารถคืนตัวได้เองอย่างรวดเร็ว
ในบทความนี้เรามาทำความรู้จักกับชิ้นส่วนกลไกที่ชื่อว่า "สปริง" เพื่อสามารถนำไปใช้เป็นข้อมูลในการเลือกใช้งานสปริงได้ถูกต้องและเหมาะสมต่อการใช้งานกันครับ
✍️จากการศึกษาความเป็นมาของ สปริง เราได้ทราบว่าเป็นชิ้นส่วนที่ก่อกำเนิดมาตั้งแต่สมัยฟาโรห์ ที่นำสปริงมาใช้ในกลไกล้อของรถม้าศึกในการทำสงคราม จนในปี ค.ศ. 1493 Leonardo Da Vinci ได้สร้างสปริงที่ใช้ในกลไกของปืนพก และเป็นจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติรูปแบบกลไกของปืนที่สามารถยิงได้ด้วยมือเดียว
>>และในศตวรรษที่ 18 ได้มีชาวฝรั่งเศสนำแผ่นโลหะวางบนช่วงล่างของรถม้า ซึ่งก่อกำเนิดเป็นสปริงแหนบแบบแรกที่ใช้ในรถยนต์ จนกระทั่งถึงปี ค.ศ. 1763 เมื่อ R. Tradwell ได้คิดค้นสปริงม้วนขด (Coiled spring) ขึ้นเป็นครั้งแรก โดยจดสิทธิบัตรเป็นของอังกฤษ และถือเป็นจุดกำเนิดการพัฒนารูปแบบของสปริงต่างๆที่นำมาใช้งานในปัจจุบัน
👉 ทำความรู้จักกับประเภทของสปริง
1. สปริงดีด (Torsion Springs) เป็นสปริงที่รับแรงกดหรือแรงบีบในลักษณะที่เป็นแนวเส้นรอบวง รูปร่างลักษณะเป็นอิสระ ไม่มีรูปแบบที่ตายตัว แต่ปลายของสปริงจะเป็นปลายตรงทำซึ่งทำมุมกัน โดยทั่วไปจะมีมุมให้เลือกอยู่ด้วยกัน 3 ค่านั้นก็คือ 90° 135° และ 180° ใช้รับแรงบิดรอบแกนของสปริง สามารถออกแบบรูปร่างของสปริงให้เหมาะสมกับงานได้เป็นอย่างดี เหมาะสำหรับงานชิ้นส่วนอะไหล่เครื่องจักร ยานยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ
2. สปริงดึง (Tension Springs) เป็นสปริงที่ใช้สำหรับรับแรงดึง ที่มีคุณสมบัติพิเศษคือ ลักษณะการขดตัวของสปริงจะมีความหนาแน่นกว่าสปริงชนิดอื่น โดยเมื่อมีแรงดึง สปริงจะยืดตัวออกในระยะห่างที่เท่ากัน โดยปลายทั้ง 2 ข้างจะเป็นตะขอหรือห่วง เพื่อใช้สำหรับเกี่ยวหรือแขวนกับอุปกรณ์อื่น ยกตัวอย่างการใช้งานเช่น ตาชั่งสปริง เป็นต้น
3. สปริงกด (Compression Springs) เป็นสปริงที่ใช้สำหรับรับแรงกดหรือแรงดัน เพื่อรองรับการกดยุบตัว โดยลักษณะของเกลียวลวดจะมีระยะห่างที่เท่ากัน งานที่ใช้สปริงกดส่วนใหญ่สามารถพบเห็นได้ทั่วไปในชีวิตประจำวันนั้น เช่น งานชิ้นส่วนอะไหล่ยานยนต์ เครื่องจักรอุตสาหกรรม เฟอร์นิเจอร์ เครื่องใช้ไฟฟ้า เป็นต้น
4. แหวนสปริงจาน (Disc Springs) แหวนสปริงจาน หรือแหวนดิสสปริง มีลักษณะคล้ายแหวนรองน็อต แต่แหวนสปริงจานจะมีลักษณะโค้ง เหมาะกับงานที่ต้องรับแรงสูง การติดตั้งสามารถวางลงในชิ้นงานได้หลากหลายรูปแบบ ช่วยให้สามารถรับแรงได้จากหลายทิศทาง
5. แหนบ ( Leaf Spring) สปริงแบบแหนบจะรับน้ำหนักและแรงสั่นสะเทือนโดยการ โค้งหรืองอตัวของแผ่นแหนบ
👉 สปริงทำมาจากวัสดุอะไร?
  • ★
    Piano wire หรือ music wire ลวดชนิดนี้เป็นลวดที่นิยมใช้กันมากที่สุดในสปริงขนาดเล็ก มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.1 mm ไปจนถึง 6.35 mm. ไม่เหมาะต่อการนำไปใช้งานที่อุณหภูมิสูงกว่า 120 °C และต่ำกว่า 0 °C
  • ★
    Oil-tempered wire มีราคาถูกว่า piano wire ลวดสปริงชนิดนี้มีใช้งานกันแพร่หลาย มีขนาดให้เลือกใช้ตั้งแต่ 0.5 mm ไปจนถึง 16 mm อุณหภูมิใช้งาน อยู่ระหว่าง 0-180°C
  • ★
    Chrome vanadium steel เป็นโลหะผสมที่นิยมใช้กันมาก เหมาะสำหรับรับแรงกระแทกได้ดี มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 0.5 mm. จนถึง 12.50 mm. สามารถทนอุณหภูมิได้สูงถึง 230°C
  • ★
    Stainless steel (AISI 302) วัสดุชนิดนี้มีราคาแพง รับแรงได้มาก ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเหมาะสำหรับใช้รับแรงกระแทก มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางให้เลือกใช้งานตั้งแต่ 0.2 mm. ไปจนถึง 12.50 mm.
👉 จะสั่งซื้อสปริง ต้องรู้ข้อมูลอะไรก่อนบ้าง?
  • ✓
    ชนิดและรูปร่างของสปริงที่ต้องการใช้งาน
  • ✓
    ขนาด เช่น ความยาวปกติของสปริงก่อนการหดตัว(free length) เส้นผ่านศูนย์กลางของขดลวดและเส้นลวด ความยาวหลังจากสปริงหดตัว เป็นต้น
  • ✓
    วัสดุของสปริง เช่น Piano wire, Stainless steel เป็นต้น
👉 ข้อควรระวังในการใช้สปริง
ไม่ควรดัดแปลงหรือทำให้สปริงเปลี่ยนรูปไปจากเดิม เพราะจะทำให้คุณสมบัติของสปริงเปลี่ยนแปลงไป และเมื่อถึงเวลาที่ต้องเปลี่ยนสปริงควารทำการเปลี่ยนทั้งชุด ไม่ควรเปลี่ยนทีละตัว เนื่องจากแรงกดจะไม่สม่ำเสมออาจทำให้เครื่องจักรเสียหายได้
👉ค่า K ของสปริง มีความสำคัญอย่างไร?
>> ค่า K ของสปริง หรือ ค่านิจสปริง เป็นค่าที่ใช้บ่งบอกถึงแรงหรือน้ำหนักที่ทำให้สปริงยืดหรือหดตัว เช่น K = 2Kg/mm แสดงว่า เมื่อมีน้ำหนัก 2 กิโลกรัม มากดทับสปริงตัวนี้จะยุบตัวลง 1 มิลลิเมตร
>>ค่า K ของสปริงแต่ละชนิดจะไม่เท่ากัน โดยขึ้นอยู่กับความแข็งของสปริง กรณีสปริงมีค่าK มาก = สปริงมีความแข็งมาก ส่วนสปริงที่มีความอ่อน ค่า K ก็จะน้อยตามไปด้วยครับ ดังนั้นการเลือกใช้งานควรพิจารณาจากค่า K ของสปริงเป็นหลัก เพื่อให้ได้สปริงที่มีความเหมาะสมกับงานมากที่สุด
>>เราสามารถคำนวณหาค่า K ได้จากสมการตั้งต้นตามกฎของฮุค(HOOKE'S LAW) คือ F = KS หรือ K = F/S เมื่อ F คือ Force Newton แรงกดที่กระทำต่อสปริง ส่วน K คือ Force Constant ค่าคงที่ของสปริง และ S คือ Change In Length Of Spring ระยะหดตัวของสปริงเมื่อมีแรงกดมากระทำครับ
👉ขอขอบคุณข้อมูลจากเอกสารอ้างอิง....
โฆษณา