Hva er en konstant styrkefjær?

I de fleste typer fjærer utøver kraften når fjæren er komprimert og deretter avslappet proporsjonal med avstanden som den har blitt strukket. En konstant kraftfjær, i motsetning til en vanlig vår, overholder ikke denne regelen. Som et resultat av konstant kraftfjærens fysiske design, forblir kraften som den trekker seg sammen konstant. Fjærer med konstant kraft er derfor nyttige i mange bruksområder der en jevn rekylkraft er viktig.

Oppførselen til vanlige kilder kan beskrives ved en matematisk ligning kjent som Hookes lov. Denne loven sier at kraften til en tilbakespylingsfjær i retningsretningen er lik avstanden til fjærens forskyvning fra likevekten - med andre ord, hvor langt den har blitt strukket - multiplisert med en matematisk konstant, vårens hastighet. Fjæren trekker seg tilbake i motsatt retning av den som den har blitt strukket i. Siden mange elastiske materialer oppfører seg på denne måten, har Hookes lov bred anvendelse innen fysikk.

Hookes lov gjelder ikke for fjærer med konstant kraft fordi rekylkraften deres forblir konstant over hele bevegelsesområdet. Dette oppnås ved deres unike fysiske design, som består av et tynt, kveilet bånd av stål. Fjærer med konstant kraft ligger i en tilstand av avslapning når de rulles helt opp, og blir ladet med kraft når de delvis eller fullstendig rulles ut. Når den løslates, trekker fjæren seg tilbake ved å trekke det forlengede båndet tilbake i en tett rulle. Siden rekylkraften hovedsakelig kommer fra en del nærmest den kveilede rullen, opprettholdes en konstant kraft.

En vanlig anvendelse av fjæren med konstant kraft kan sees i båndtiltakene som brukes i husholdningsapplikasjoner og konstruksjon. En typisk målebåndsmekanisme består av et tynt metallbånd kveilet rundt en indre trommel inne i et plasthus. Når målebåndet trekkes ut og låses, overføres kraft til fjæren. Når låsen er frigjort, trekkes båndet automatisk tilbake i plasthuset. Denne tilbaketrekningen oppnås på grunn av tilbakevirkningen av rullen, som fungerer som en konstant kraftfjær.

Mange andre enheter som har automatisk tilbaketrekning, bruker også konstant kraftfjæren. Noen eksempler inkluderer bilbelte, bilvinduer i vinduet, seteleie og stiftepistoler. I alle disse applikasjonene må enhetens genererende kraft være konsistent og oppføre seg på samme måte hver gang mens den virker på et lite rom. Fjærer med konstant kraft oppfyller begge disse forholdene, da de utøver en konstant kraft og også kan vikles tett, og passer en stor lengde på båndet i et beskjedent stort område.