Så här övervinner du den vanligaste utmaningen vid fjäderkonstruktion

Fjäderns huvudsakliga funktion är att producera den nödvändiga kraften för slutprodukten. Fjädern behöver dock tillräckligt med utrymme för att fungera. Utmaning nummer 1 vid fjäderkonstruktion är ofta att man reserverar för litet utrymme för fjädern och måste spendera mer tid och resurser än normalt på konstruktionsarbetet. Den goda nyheten är dock att problemet kan undvikas om man påbörjar konstruktionen innan allt annat runt fjädern har fastställts.

Genom att ta hänsyn till användningsändamålet och den nödvändiga kraften säkerställer man slutproduktens funktionalitet och förhindrar extra kostnader redan i konstruktionsstadiet. Här är några saker som man bör beakta vid konstruktion:

• Var ska fjädern placeras?
• Vilken typ av kraft måste fjädern producera med ett visst mått?
• Hur används fjädern? Utsätts fjädern för dynamisk eller statisk belastning?

Reservera tillräckligt med utrymme för fjädern

Det mest utmanande inom fjäderkonstruktion är om fjädern ska producera stor kraft, men det tillgängliga utrymmet är litet. I detta fall utsätts fjädertråden lätt för stor belastning. Ett trångt utrymme utgör ofta ett problem när fjädern används inuti en gjut- eller plastdel. Om man dessutom lägger till dynamisk belastning till det trånga utrymmet och höga kraftbehovet, står fjädertillverkningen inför speciella utmaningar.

Man kan lösa de begränsningar som ett trångt utrymme innebär genom förtryck eller med hjälp av trådar med högre draghållfasthet. Men dessa lösningar kommer naturligtvis att öka kostnaderna för både produktion och råmaterial. Som tumregel är det mer förnuftigt att ändra gjut- eller plastdelarna från en mekanisk synvinkel än att tillverka en fjäder till ett för trångt utrymme.

Se till att fjädern fungerar i sin omgivning

Om fjädern stöds på något sätt, vilket den ska, bör man se till att fjädern fungerar friktionsfritt med omgivande komponenter. Om fjädern placeras i ett för trångt utrymme tvingas man göra strikta toleranser när det kommer till dimensioner vilket leder till att tillverkningskostnaderna vanligtvis ökar.

Jag minns ett fall där det fanns en vridfjäder i låset som stöddes av axeln i mitten av fjäderkroppen. Även om fjädern producerade nödvändig kraft godkändes låset inte i hållbarhetstester. Efter att ha tittat närmare på slutprodukten upptäckte vi att den inre axeln var i vägen när fjädern trycktes ner. Mekaniken böjde fjädern med våld vilket ledde till att den gick sönder. Problemet löstes genom att man gjorde axeln mindre. Det räcker inte att fjädern sitter på plats i produkten, utan man måste även säkerställa att det inte uppstår någon kollision mellan fjädern och omgivningen.

Noggranna fjäderberäkningar förebygger problem

Ofta är det inte uppenbart för konstruktören varför en fjäder går sönder eller förlorar sina egenskaper vilket kan leda till att man utför felaktiga produktändringar. De största fjäderutmaningarna kan emellertid lösas när vi bekantar oss närmare med vår kunds slutprodukt och fjäderberäkningar I en god mekanikkonstruktion tar man till exempel hänsyn till hur vridfjäderns fjäderstomme blir längre och den inre diametern minskar när fjädern belastas. Eller hur tryckfjäderns ytterdiameter växer när den trycks ned. Med hjälp av Meconets fjäderberäkningar får man även reda på dessa detaljer.

Det viktigaste för oss vid konstruktion är att fjädern konstrueras för att fungera på en gång, så att den motsvarar våra kunders behov, håller och tillverkas effektivt. Man behöver dock inte veta allt i förväg, eftersom vår uppgift är att stödja våra kunder i olika skeden av konstruktionsprocessen.

Juuso Virtanen

Juuso arbetar som produktchef för Mecontets fjäderprodukter. Till hans dagliga arbete hör att lösa utmaningar vid fjäderkonstruktion och hjälpa konstruktörer.

Behöver du tips för planeringen av fjädrar? Ladda tips för spiralfjädern!