Vad är en konstant kraftfjäder?

I de flesta typer av fjädrar är kraften som utövas när fjädern är komprimerad och sedan avslappnad proportionell mot avståndet som den har sträckts ut. En konstant kraftfjäder, till skillnad från en vanlig fjäder, följer inte denna regel. Som ett resultat av konstantkraftsfjäderns fysiska design förblir kraften med vilken den dras tillbaka konstant. Konstantkraftfjädrar är därför användbara i många tillämpningar där en jämn rekylkraft är viktig.

Vanliga fjädrarnas beteende kan beskrivas med en matematisk ekvation som kallas Hookes lag. Denna lag säger att kraften hos en återkylningsfjäder i riktningen till rekylen är lika med fjäderns förskjutning från jämvikt - med andra ord, hur långt det har sträckts - multiplicerat med en matematisk konstant, vårens hastighet. Fjädern kommer tillbaka i motsatt riktning än den som den har sträckts ut. Eftersom många elastiska material uppför sig på detta sätt har Hookes lag breda tillämpningar inom fysikområdet.

Hookes lag gäller inte för fjädrar med konstant kraft eftersom deras rekylkraft förblir konstant över deras rörelseområde. Detta uppnås genom deras unika fysiska design, som består av ett tunt, rullat band av stål. Konstantkraftsfjädrar ligger i ett tillstånd av avslappning när de rullas upp helt och blir laddade med kraft när de delvis eller helt rullas upp. När fjädern lossnar, dras fjädern tillbaka genom att dra tillbaka det utsträckta bandet i en snäv rulle. Eftersom rekylkraften mestadels kommer från en del som är närmast den spiralformade valsen, upprätthålls en konstant kraft.

En vanlig användning av fjädern med konstant kraft kan ses i de måttband som används i hushållsapplikationer och konstruktion. En typisk mekanism för måttband består av ett tunt metallband rullat runt en inre trumma inuti ett plasthölje. När måttbandet dras ut och låses, överförs kraft till fjädern. När låset släpps dras bandet automatiskt tillbaka i plasthöljet. Denna tillbakadragning uppnås på grund av valsens återbelastning, som fungerar som en konstant kraftfjäder.

Många andra enheter som har en automatisk tillbakadragning använder också konstantkraftfjädern. Några exempel inkluderar bilbälten, fönsterbalanser, sätesstolar och häftklammer. I alla dessa applikationer måste den enhet som alstrar kraft vara konsekvent och uppträda på samma sätt varje gång medan den verkar i ett litet utrymme. Konstantkraftfjädrar uppfyller båda dessa förhållanden, eftersom de utövar en konstant kraft och kan också rullas in tätt, vilket passar en stor längd av bandet i ett måttligt stort område.