안녕하세요. 블로그 오카고입니다. 오늘 정리해드릴 내용은 기계공학 중, 아주 중요한 내용인 스프링과 완충장치의 종류와 역할에 대해서 말씀드려보려고 합니다. 사실 일상에서 우리가 스프링을 보고 이용하는 경우는 광장히 많습니다. 그러나 많이 이용하면서도, 정확히 스프링의 종류와 쓰임새는 잘 알지 못하는 경우가 있습니다. 스프링 하면 용수철같이 생긴 스프링을 생각하는데, 꼭 그런 스프링만 있는게 아니라 판으로 된 스프링도 있습니다. 그럼 다양한 스프링의 종류와 완충장치에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 바로 시작하겠습니다.
스프링이란?
먼저 스프링의 정의에 대해서 알아야겠죠? 스프링이란, 변형에 의해 탄성에너지를 저장했다가 필요할 때 힘이나 일을 발휘할 수 있는 탄성체로 충격에너지나 진동을 흡수하거나 시계 태엽과 같이 동력원으로 사용됩니다.
스프링의 종류
코일스프링
선재를 코일 모양으로 감은 것이고 원통형, 원추형, 장고형, 볼록통형 있습니다. 우리가 흔히 스프링을 생각할 때 그 스프링입니다. 주로 압축력, 인장력, 비틀림힘을 받는데 사용됩니다.
토션(torsion)바
비틀림 하중을 받도록 만들어진 막대형상의 스프링입니다. 가벼우면서 큰 비틀림 에너지를 축적할 수 있어서 자동차에 주로 사용됩니다.
고무스프링
고무(인장, 압축, 전단에 대한)가 지닌 탄성을 이용한 스프링입니다.
겹판스프링(판스프링)
여러 장의 강판을 포개어 중앙부를 센터 볼트로 고정, 전후 방향의 움직임을 없게 하고 사용하는 겹판스프링입니다. 판 스프링이라고도 불리며 특징은 아래와 같습니다.
- 에너지 흡수 능력이 크고, 스프링 작용 외에 구조용 부재로서의 기능을 겸함
- 재료 가공이 쉬우므로 자동차 현가용으로 사용
인벌류트 스프링
나선형(involute)의 스프링
공기 스프링
공기의 탄성을 이용한 스프링으로, 벨로스형(bellows 주름잡힌 모양의 바람 넣는 자루의 뜻)이 널리 사용됩니다. 스프링 상수가 작습니다. 이 장치는 공기 압력으로 스프링의 길이 조정합니다. 내구성이 좋고 공기가 출입할 때의 저항 에 의해 충격을 흡수하는 성능이 우수합니다. 주로 차량용, 프레스작업에 소재를 누르는 데 사용되며, 기계의 진동방지에 이용됩니다.
완충장치란?
기계가 받는 진동이나 충격을 완화하기 위한 장치입니다. 금속 스프링 이외에 고무, 스펀지 등의 비금속 재료를 사용할 수도 있고, 기름이나 공기와 같은 것을 매개체로 사용할 수도 있습니다.
스프링 완충기
하중의 변화에 따라 안팎에서 스프링이 접촉하여 생기는 마찰로 에너지를 흡수하도록 한 장치입니다.
고무 완충기(방진 고무)
고무가 압축되어 변형될 때 에너지를 흡수하도록 장치입니다.
유압 댐퍼 (쇼크 업소버)
축 방향에 하중이 작용하면 피스톤이 이동하여 작은 구멍인 오리피스로 기름이 유출되면서 진동을 감소시키는 역할을 합니다. 실생활에 이용되는 예로는, 자동차 차체에 전달되는 진동을 감소시켜 승차감을 좋게 하는데 사용됩니다. 우리가 자동차나 오토바이에서 쇼바라고 하는 장치가 바로 이 유압댐퍼를 가르키는 말입니다.
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