स्प्रिंग : स्प्रिंग ही ऊर्जेचा साठा व उत्सर्जन करणाऱ्या यंत्रातील स्थितिस्थापक घटक किंवा साधन आहे. तिच्यात विस्थापन क्रियेच्या रूपात ऊर्जा साठविली जाते. ताण, दाब, परिपीडन (पिळवटणे) इ. पे्ररणांद्वारे स्प्रिंगेत ठराविक विस्थापन होऊन तिच्यात ऊर्जा शोषली जाते. तिच्यावरील प्रेरणा काढून घेतल्यावर तिच्या स्थितिस्थापक गुणधर्मामुळे ती मूळची स्थिती वा रूप धारण करते आणि हे होताना तिच्यातील ऊर्जा मुक्त होते.
स्प्रिंग कोणत्याही आकाराची असू शकते तसेच ती कोणत्याही स्थितिस्थापक द्रव्याची बनविता येते. बहुतेक स्प्रिंगांचा आकार विशिष्ट प्रकारचा व परिचित असतो. स्प्रिंगा पोलाद, पितळ, कासे, इतर खास मिश्रधातू, तसेच रबर, चामडे, प्रबलित प्लॅस्टिक यांसारखे अधातू यांच्या बनविलेल्या असतात. अगदी द्रव व वायूही संपीडन (दाब द्यावयाच्या) स्प्रिंगांप्रमाणे वर्तन करू शकतात. उदा., हवा स्प्रिंग, द्रवीय स्प्रिंग. द्रायू (द्रव व वायू) दाब प्रणालींत द्रायूंचे वर्तनही असेच असते. उदा., टांग्याच्या वा तीन चाकी सायकलच्या चाकांवरील रबरी धावा, टायर-ट्यूब, द्रवीय धक्का शोषकात भरलेले तेल. अर्थात, अभियांत्रिकीय द्रव्यांच्या स्थितिस्थापक गुणधर्मामुळे सर्व यांत्रिक घटक काही प्रमाणात स्प्रिंगेसारखे वागतात.
इतिहास : धनुष्यबाण, गलोल, दगडांचा मारा करणारी गलोल यंत्रे यांचा उपयोग प्राचीन काळापासून होत आला असून यांमध्ये स्प्रिंगेचे कार्य घडते. इ. स. पू. ४००–इ. स. १४०० या काळात कॅटापुल्ट (गलोल) या सैनिकी यंत्रात स्प्रिंगेचा वापर केल्याचे आढळते. ⇨ लिओनार्दो दा व्हींची यांनी १४८० मध्ये प्रथम कमानी (धनू) स्प्रिंगेचा शोध लावला. धनुष्याच्या कमानीवरील प्रत्यंचा ओढून बाणाला फेकण्यासाठी जी गती दिली जाते, तिच्यावरून त्यांना कमानी स्प्रिंगेची कल्पना सुचली. कापूस पिंजण्याच्या हातयंत्रात (धनुकलीत) कामटीची कमान स्प्रिंगेचेच कार्य करते. कागदाची गुंडाळी केल्यास त्यात निर्माण होणारी ऊर्जा ही गुंडाळी आपोआप उलगडण्यास कारणीभूत असते. तंतूंच्या पिळवटलेल्या (पीळ दिलेल्या) दोरीतही असेच आढळते. यातून परिपीडन स्प्रिंगेची कल्पना प्रत्यक्षात उतरली. पोहण्याच्या तलावाच्या काठावरील लाकडी उसळफळीमुळे पाण्यात उडी मारताना उसळी मिळते. याचाच उपयोग चपट्या पट्टी स्प्रिंगेत करून घेण्यात आला. घन पदार्थातील स्थितिस्थापकता रॉबर्ट हुक यांनी १६६० मध्ये शोधून काढली. इतर संशोधकांनी याबाबत अनेक प्रयोग करून काही धातूंच्या स्थितिस्थापकता या गुणधर्माचा उपयोग यंत्रे, वाहने, एंजिने, घड्याळे, कालमापके यांच्या रचनेत स्प्रिंगेच्या रूपात १८१६ नंतर केला.
प्रकार : चपटी पट्टी, कुंडलित (सर्पिल), मळसूत्री, परिपीडन, चकती (तबकडी), कमानी, स्थिर प्रेरणा, हवा, द्रवीय इ. स्प्रिंगांचे अधिक परिचित प्रकार आहेत.
चपटी पट्टी स्प्रिंग : हिच्यात धातूच्या अनेक अरुंद पट्ट्या एका वा दोन्ही टोकांना घट्ट बसविलेल्या असतात आणि त्यांच्या लंब दिशेत कार्य करणाऱ्या ताण किंवा संपीडन प्रेरणांना ही स्प्रिंग प्रतिसाद देते. ही स्प्रिंग अर्धबहाल अभिकल्पाची पट्टी व शलाकेच्या रूपातील असून प्रेरणे-खाली (भाराखाली) हिचे विचलन मुद्दाम मोठे ठेवलेले असते. हिचे एक टोक बहुधा घट्टपणे यंत्राच्या चौकटीला अडकविलेले असून दुसरे टोक विशिष्ट दुव्याने हलत्या यंत्रभागाला जोडलेले असते. ढकल-ओढ हे वैशिष्ट्य हा तिचा मोठा फायदा आहे. याशिवाय हिच्यामध्ये थोड्या जागेत जास्त ऊर्जा साठविता येते, हा तिचा जादा फायदा आहे. साधारण-पणे मोटारगाडीच्या किंवा इतर वाहनांच्या संधारण प्रणालीत ही स्प्रिंग वापरतात. अशा संधारणात किंचित वक्र, एकसारख्या रुंदीच्या आणि विविध लांबींच्या अरुंद पट्ट्यांची चवड जोडलेली असते. सर्वांत आखूड पट्टी मध्यभागी असल्याने चवड अर्धविवृत्ताकार होते. सर्वांत लांब पट्टीची टोके खीळ जोडणीने वाहनाला जोडतात व वाहनाचा आस चवडीच्या मध्याशी घट्ट जोडतात. तेथे चवडीची जाडी सर्वाधिक असते. [⟶ मोटारगाडी ]
मळसूत्री स्प्रिंग : हिच्यात एकसारखा काटच्छेद असलेली तार किंवा गज दंडगोलाकार मळसूत्राप्रमाणे गुंडाळलेली असते. हिचा शेवटचा वेढा किंवा प्रत्येक टोकाजवळील दोन वेढे मळसूत्राच्या अक्षाला लंब दिशेत चापट केलेलेे असतात. त्यामुळे स्प्रिंग दाबण्यासाठी संपीडक प्रेरणा लावता येतात. अशी स्प्रिंग पुष्कळदा सैलसर गुंडाळलेली असते. कधीकधी स्प्रिंगेच्या टोकांचे हुकांमध्ये किंवा वेढ्यांत रूपांतर करतात. त्यामुळे तिच्यावर ताण प्रेरणा लावता येते. अशी स्प्रिंग बऱ्याचदा घट्टपणे गुंडाळलेली असते. अशा प्रकारे या स्प्रिंगांवर ताण किंवा संपीडन प्रेरणा लावता येतील अशा प्रकारे त्या बनविलेल्या असतात. मात्र एकाच स्प्रिंगेत या दोन्ही प्रेरणा वापरीत नाहीत. सर्वांत सामान्यपणे वापरण्यात येणाऱ्या या स्प्रिंगा भारवहन आणि ढकल-ओढ यांसाठी, एंजिन सुरू करणाऱ्या आरंभक प्रयुक्तीत व बिजागऱ्यांत वापरतात. तसेच मोटारगाडीतील नियंत्रण प्रणाली, बंदुकीतील प्रत्याघात यंत्रणा, एंजिनांमधील झडपा इ. अनेक ठिकाणी या स्प्रिंगा वापरतात.
कुंडलित स्प्रिंग : हिच्यात तार, पट्टी वा गज एका प्रतलामध्ये कुंडलात (सर्पिलाकारात) गुंडाळलेली असते व ती ध्वनिमुद्रिकेवरील खाचांप्रमाणे दिसते. कुंडलाचे प्रत्येक टोक यंत्रणेमधील प्रेरणा लावण्याच्या दुव्याशी बद्ध असते. ही स्प्रिंग परिपीडक व स्थानांतर या दोनपैकी एका प्रकाराने किंवा दोन्हींच्या संयुक्त प्रकाराने विचलित होऊ शकते. कुंडलाची टोके त्याच्या प्रतलाला लंब दिशेत असलेल्या प्रेरणांनी विचलित केल्यास कुंडलाला शंक्वाकार मळसूत्रासारखे रूप प्राप्त होते, हे या स्प्रिंगेचे असाधारण वैशिष्ट्य आहे. चांगले स्थैर्य व प्रेरणा लावण्याची अधिक सहजता यांसाठी सुरुवातीला ही स्प्रिंग पुष्कळदा शंक्वाकार मळसूत्रासारखी तयार करतात. नंतर ती सपाट कुंडलात परिवर्तित करतात. घड्याळातील मुख्य वा बारीक कुंडलित स्प्रिंगेमध्ये प्रेरणा कुंडलाला स्पर्शिकेच्या दिशेत कार्य करू शकतात. सैलपणे गुंडाळलेल्या कुंडलावरील ताणाच्या स्पर्शिकीय प्रेरणेमुळे लागोपाठच्या वेढ्यांतील अंतर कमी होण्याची प्रवृत्ती आढळते. या स्प्रिंगेचे वर्तन तारेसारखे असून ती अधिक लहान त्रिज्येच्या वक्रतेत वाकते आणि अशा रीतीने तिच्यात ऊर्जा साठते. घड्याळातील आटोपशीर ऊर्जास्रोत म्हणून तसेच टंकलेेखन यंत्र, पार्किंगमीटर इ. यंत्रांत ही स्प्रिंग वापरतात.
परिपीडन दंड स्प्रिंग : ही एकसारख्या काटच्छेदाच्या दंडासारखी असून या दंडाचे एक टोक दुसऱ्या टोकाच्या संदर्भात आसाभोवती फिरविले असता (पिळवटल्यास) या स्प्रिंगेत ऊर्जा साठविली जाते. आधुनिक मोटारगाडीच्या साट्यातील स्प्रिंग प्रणालींत, तसेच काही मोटारगाड्यांच्या संधारण प्रणालींत अशा स्प्रिंगा वापरतात.
चकती स्प्रिंग : मोठ्या प्रेरणा असलेेल्या व जागेला (अवकाशाला) अधिक महत्त्व असलेल्या ठिकाणी चकती स्प्रिंग वापरता येते. कारण ही स्प्रिंग जास्त भाराला कमी विचलित होते. अभिकल्प तयार करून त्यानुसार चकती स्प्रिंग तयार करण्यासाठी बहुधा अधिक खर्च करावा लागतो. हिच्यात एक वा अनेक वॉशर (वा चकती) हमखास असून वॉशरला बाहेरच्या परिघाच्या ठिकाणी एका प्रेरणेने आणि चकतीच्या तुंब्यावर (मध्यावर) विरोधी प्रेरणेने आधार दिलेला असतो. अधिक मोठ्या विचलनांसाठी खास आकारांच्या अनेक चकत्यांची चळत तयार करतात. तिच्यात आतील व बाहेरील गळपट्टीसारख्या कड्यांमुळे प्रेरणा एका चकतीकडून पुढील चकतीकडे पाठविल्या जातात. येथे एक प्रेरणा सर्वांत मोठ्या चकतीच्या बाहेरील कडेवर व विरोधी प्रेरणा सर्वांत लहान चकतीच्या मध्यावर लागते. अटकी (लॉक) वॉशर हा हिचा एक प्रकार असून बाह्य प्रेरणेने विरूपित झाल्यावर ती स्प्रिंगेप्रमाणे कार्य करते. कारण मूळ आकार परत प्राप्त होताना तिला धरून ठेवणाऱ्याधारक चकत्यांविरुद्ध ती दाबली जाऊन त्यांना हलण्यास प्रतिबंध करते.
स्थिर प्रेरणा स्प्रिंग : अनेक यंत्रणांमध्ये विचलन लक्षात न घेता स्थिर (नियत) प्रेरणा लावली जाणे गरजेचे असते. वरील दिशेत हलत असणाऱ्या पिंडांचे (द्रव्यमानांचे) गुरुत्व प्रेरणेविरुद्ध प्रतिसंतुलन करणे हे याचे नमुनेदार उदाहरण आहे. हंटर स्प्रिंग कंपनीची निगेटर स्प्रिंग अशी प्रेरणा स्थिर प्रेरणा पुरविते. तिच्यात चापट पोलादी स्प्रिंगेचे घट्ट वेटोळे वापरलेले असते. जेव्हा हिचे बाहेरचे टोक वाढविले जाते व वेटोळे तिच्या दंडावर किंवा उभ्या टेकू पिनेवर (पिंट्लवर) फिरू दिले जाते, तेव्हा ही स्प्रिंग पुन:स्थापक स्थिर प्रेरणा पुरविते.
हवा स्प्रिंग : रबर व कापड यांच्या भात्यासारख्या धारकात बंदिस्त केलेला हवेचा स्तंभ म्हणजे हवा स्प्रिंग होय. हवेच्या संपीडन व प्रसरण यांतून स्प्रिंग-क्रिया घडते. रस्त्यावरून जाणाऱ्या वाहनांत ही स्प्रिंग वापरतात. वाहनाचा व त्यातील भार लक्षात घेतला नाही, तरी हवा स्प्रिंगेमुळे वाहन ठराविक उंचीवर उभे राहते.
द्रवीय स्प्रिंग : द्रायू भरलेले सापेक्षत: लहान व जाड भित्तींचे दंडगोल म्हणजे द्रवीय स्प्रिंग होय. दंडगोलाच्या एका टोकाच्या मध्यावरील छिद्रातून लहान दट्ट्या आत घातलेला असतो. या दट्ट्यामार्फत दंडगोलातीलद्रायूवर भार (दाब) देऊन स्प्रिंग परिणाम निर्माण होतो. द्रायूच्या संपीडनाने व दंडगोलाची भित्ती फुगल्याने दट्ट्याची हालचाल किंवा विस्थापन निर्माण होते. उच्च भारक्षमता व दृढता यांची आवश्यकता असलेल्या अनुप्रयुक्तींमध्ये (व्यावहारिक उपयोगांमध्ये) विशेषतः या स्प्रिंगा वापरतात.
उपयोग : स्प्रिंग ही तिच्या विचलनामुळे ऊर्जा साठवून ठेवणारी प्रयुक्ती झाली आहे. ही ऊर्जा गतीचे प्रेषण वा गतीचा प्रतिबंध करण्यासाठी, तसेच दोन पिंडांमध्ये अंतर राखण्यासाठी व इतर कामांसाठी वापरता येते. स्थितिस्थापक पदार्थांविषयीच्या हुक नियमानुसार स्प्रिंगांचे वर्तन होत असते. या नियमानुसार स्प्रिंगेचे विस्थापन तिच्या विरूपणास कारणीभूत असणाऱ्या प्रेरणेच्या प्रमाणात असते. अशा प्रकारे स्प्रिंगा विविध कामांसाठी वापरतात. उदा., घड्याळातील प्रेरक शक्ती पुरविणे, दरवाजाची उघड-मीट करणे, वस्तूचे वजन करणे इ. अनेक कामांसाठी स्प्रिंगेत साठविता येणारी ऊर्जा वापरतात.
प्रेरक वा चालक शक्ती : स्प्रिंगेत साठविलेली ऊर्जा यंत्रणेला प्रेरक शक्ती पुरविण्यासाठी वापरतात. स्प्रिंगेचा असा उपयोग पूर्वीपासून होत आला आहे. आताही तिचा उपयोग केला जातो. स्प्रिंग चावीने पिळवटून घड्याळातील चक्रे, ग्रामोफोनवरील ध्वनिमुद्रिका, तसेच मोटारगाडी, हेलिकॉप्टर, विमान, रेल्वे इ. मुलांची खेळणी यांना स्प्रिंगेद्वारे चालक शक्ती पुरवितात. एंजिनातील झडपांची (उदा., मोटारगाडीच्या एंजिनातील निष्कासन झडपा, बाष्पित्र व इतर यंत्रांतील विमोचन झडपा यांची) उघड-मीट, गोळी उडविण्यासाठी असलेल्या बंदुकीचा चाप इत्यादींसाठी स्प्रिंगा वापरतात. येथे सुयोग्य यंत्रणेमार्फत विचलित केलेल्या स्प्रिंगेत साठविलेली ऊर्जा आवश्यक तेवढ्या विस्थापनाचे कार्य करणाऱ्या यंत्रणेद्वारे स्प्रिंग दाबली वा पिळवटली जाऊन मुक्त होते.
पूर्वस्थित गती : (उलटी हालचाल). विचलित झालेल्या यंत्रणा त्यांच्या मूळ स्थितीत परत आणण्यासाठी होणारा स्प्रिंगेचा उपयोग या प्रकारचा आहे. उदा., दोलदार आपोआप बंद करणारी प्रयुक्ती, ⇨ कॅम अनुगामी यंत्रणा, प्रतिसंतुलक इत्यादींमध्ये स्प्रिंगेचा असा उपयोग होतो. ठराविक मर्यादेपर्यंत वाहनांमधील स्प्रिंगा या प्रकारातील असतात. रस्ता किंवा लोहमार्ग यांच्या संदर्भात वाहन त्याच्यावर एका विशिष्ट पातळी-पर्यंत राहील या दृष्टीने या स्प्रिंगा तयार केलेल्या असतात. वाहन त्यावरील प्रेरणांनी विस्थापित झाले, तरी अशा स्प्रिंगांमुळे ते परत या विशिष्ट स्थितीत येते. सायकलचे गतिरोधक दाबल्यानंतर सायकलची गती या स्प्रिंगांमुळे पूर्वस्थितीत येते. उदा., ⇨ क्लच च्या संरचनेत, दाब-छिद्रण हातयंत्र इत्यादी. बॉलपेनमधील अशा स्प्रिंगेमुळे लेखन करताना अल्पशी लवचिकता येते.
धक्काशोषण : रबरासारख्या अतिशय स्थितिस्थापक द्रव्याचे ठोकळे व पुंगळ्या, मळसूत्री संकोच स्प्रिंग, चपटी किंवा शंक्वाकार चकती स्प्रिंग, शंकूच्या आकाराची कुंडलित स्प्रिंग, लंबगोल स्प्रिंग, धनुपाटा स्प्रिंग व स्प्रिंग वॉशर धक्काशोषणासाठी वाहने, यंत्रे, वाहनांची आसने, कोच, मोटार-गाडीतील बैठका, आगगाडीचे डबे इत्यादींमध्ये वापरतात. वाहनांच्या संधारण प्रणाली आणि धक्काशोषक यांमध्येही अशा स्प्रिंगा वापरतात. अशा स्प्रिंगांमुळे पुष्कळ वेळा यंत्रणेत निर्माण होणारा धक्का शोषला जातो. दाबछिद्रण यंत्राचे चार पाय वा सपाट तळ रबरी ठोकळ्यांवर विसावलेले असतात. ⇨ दाबयंत्रा तील मुद्रा बंद करणाऱ्या निरूढी प्रेरणा यंत्राच्या पायांमधून खाली जमिनीकडे स्थलांतरित होणारा धक्का वा जबरदस्त आघात रबरी ठोकळ्यांत शोषला जातो. म्हणजे या ठोकळ्यांमुळे जमिनीवर पडणारी प्रेरणा सापेक्षतः सावकाश वाढत जाते आणि तिच्यातून निर्माण होणारा धक्का जाणवत नाही. मुद्रेच्या ठोकळ्याचा प्रवेग जसा शून्य इतका कमी होतो, तशी निरूढी प्रेरणा शून्याइतकी कमी होते आणि दाबयंत्राच्या आघाताने विचलित झालेल्या वा दाबल्या गेलेल्या संपूर्ण रबरी ठोकळ्यांच्या स्प्रिंगा शिथिल होतात. जमिनीच्या संदर्भात संपूर्ण दाबयंत्र वर-खाली हलते परंतु या योग्य रबरी ठोकळ्यांमुळे दाबयंत्राची ही हालचाल कमी राहील असा त्यांचा स्थितिस्थापक स्थिरांक असतो. [⟶ धक्काशोषक]
कंपननियंत्रण : कंपननियंत्रणात स्प्रिंगा महत्त्वपूर्ण कार्य करतात. कंपन यंत्रणा किंवा कंपनक पूर्णपणे कंपनमुक्त करण्यासाठी स्प्रिंगा त्यांच्या संरचनेत लवचिकता आणतात आणि कंपनप्रेरणांना विरोध करणाऱ्या आवश्यक प्रेरणा निर्माण करतात. यासाठी मळसूत्री संकोच स्प्रिंग, रबर स्प्रिंग, चकती स्प्रिंग, स्प्रिंग वॉशर व रबरी ठोकळे वापरतात. रेडिओ व दूरचित्रवाणी संच यांत रबरी ठोकळे वापरतात. यांत्रिक घण, आघात घडण यंत्रे, दाबयंत्रे, शाणन यंत्रे यांच्या खाली रबरी लाद्या असतात. त्यामुळे ही यंत्रे जमिनीपासून अलग झालेली असतात. बारीक व चपटी सर्पिल स्प्रिंग (तोल स्प्रिंग) घड्याळांत व मापकांत संतुलनासाठी वापर-तात. तिच्यात स्पंदन घडून येते. अशा स्प्रिंगांमध्ये विविध आकारमानांचे कंपनशोषक उंचवटे असतात. हे उंचवटे कंपनाला प्रतिबंध करीत नाहीत तर यंत्रणेची गती व संतुलन यांद्वारे यांच्याकडून कंपनाला प्रतिबंध होतो. तथापि, या उंचवट्यांमुळे यंत्राची चौकट किंवा अडणी (बैठक) यांच्यावरील यंत्रणेचा परिणाम किमान होतो.
प्रेरणामापन : वजन करावयाच्या साध्या साधनांमध्ये स्प्रिंगा दीर्घ काळापासून वापरल्या जात आहेत. तुला यंत्रांत प्रेरणामापनाने वजन ठरविण्यासाठी स्प्रिंगांचा उपयोग करतात. वजन करण्याच्या ताणकाट्याच्या रचनेत मळसूत्री स्प्रिंगा वापरतात. स्प्रिंगांचे आधुनिक तराजू किंवा मापन्या मोठ्या प्रमाणात वापरात असून व्यापारी उपयोगांत त्यांना मान्यता मिळाली आहे. प्रचंड वजनासाठी वापरण्यात येणाऱ्या अतिशय अचूक स्प्रिंगा परीक्षण यंत्रांच्या अंशन परीक्षणासाठी वापरतात. टांगलेेल्या मालाचे वजन करण्यासाठी यारीच्या हुकावर असलेल्या तराजूमध्ये या स्प्रिंगा वापरतात. काळजीपूर्वक अंशन परीक्षण केलेल्या स्प्रिंगा विद्युत्‌मापके व दाबमापक यांसारख्या उपकरणांमध्ये वापरतात. [⟶ तराजू].
धारक कडे : हा सापेक्षतः आधुनिक यंत्रभाग आहे. यात धरून वा पकडून ठेवण्याचे साधन म्हणून स्प्रिंगेचे कार्य होते. याला पकड वा खटकी (स्नॅप) कडे असेही म्हणतात. हे चौरस, आयताकार किंवा खास काटच्छेदाचे विभागलेले कडे असते. हे दंडगोलाकार पृष्ठावरील किंवा प्रछिद्रावरील खाचेत बसविलेले असून ते स्प्रिंग-क्रियेच्या दाबामुळे आपल्या जागेवर राहते. खुल्या तोंडाचे हे कडे स्प्रिंग म्हणून दंडगोलीय भागातील वर्तुळाकार खाचेत वापरतात. त्याच्यामुळे प्रछिद्र व त्यात बसणारा दंड यांच्यातील सापेक्ष अक्षीय गतीला विरोध (प्रतिबंध) होतो. एंजिनामधील सिलिंडरात पश्चाग्र गतीने सरकणाऱ्या दट्ट्यावर धारक कडी बसविलेली असतात. ही कडी दट्ट्याला आधारही देतात आणि इंधन वायूची गळती रोखतात. त्यामुळे एंजिनाचे संपीडन गुणोत्तर ठीक राहते. वस्तू दाबात पकडून ठेवण्यासाठी स्प्रिंगेचा उपयोग करतात. उदा., सुटे कागद एकत्र पकडून ठेवणारा व कपडे तारेवरून पडू नयेत म्हणून ते पकडून ठेवणारा चाप किंवा चिमटा.
अभिकल्प व निर्मिती : स्प्रिंगेच्या प्रत्येक प्रकारात त्याची खास वैशिष्ट्ये आणि अभिकल्पाविषयीचे सूक्ष्म भेद असतात. स्थितिस्थापक द्रव्याचे मूलभूत गुणधर्म ही सर्व प्रकारच्या स्प्रिंगांमध्ये आढळणारी सामाईक बाब आहे. द्रव्याच्या स्थितिस्थापक आवाक्यात लावलेली प्रेरणा व तिच्यामुळे निष्पन्न होणारे विचलन यांच्यातील गुणोत्तर स्थिर असते. परिवर्तनशील गुणोत्तर असणाऱ्या स्प्रिंगा तयार करता येतात.
निरनिराळ्या प्रकारच्या स्प्रिंगांसाठी रबरी ठोकळे, पुंगळ्या किंवा चकत्या, कार्बन व संमिश्र पोलादाच्या पट्ट्या, तारा आणि आयत, चौरस, गोल छेदाच्या सळया तसेच फॉस्फर ब्राँझ, पितळ, बेरिलियम, तांबे, मोनेल, इंकोनेल यांसारख्या मिश्रधातू इ. वापरतात. कारण स्थितिस्थापक-तेशिवाय त्या वापरावयाच्या ठिकाणातील परिस्थितीला अनुरूप काही गुणधर्म स्प्रिंगांमध्ये असावे लागतात. उदा., विद्युत् यंत्रणेतील स्प्रिंगे-साठी उत्तम विद्युत् संवाहक मिश्रधातू आवश्यक असते. भट्टीच्या रचनेतील तापन साधनातील स्प्रिंगेची मिश्रधातू उच्च तापमानात टिकून राहणारी असावी लागते. रसायन व द्रव यंत्रणेत वापरावयाची स्प्रिंग गंज व संक्षारण रोधक असावी लागते. ताण, दाब, परिपीडन इ. प्रेरणांनी स्प्रिंगेच्या धातूत येणारा शीणवटा रोखून धरणारा गुणधर्म असणे गरजेचे असते.
मध्यम कठीण कार्बन पोलादापासून सर्वसाधारण कामांसाठी लागणाऱ्या स्प्रिंगा तयार करतात. सिलिकॉन-मँगॅनीज मिश्रपोलाद धातू शीणवटाप्रतिबलाला चांगले टिकते. त्यामुळे वाहनांसाठी याच्या स्प्रिंगा वापरतात. क्रोमियम-व्हॅनेडियम मिश्रपोलाद उच्च तापमानाला व पुनरावृत्ती प्रतिबलाला चांगले टिकते. अगंज पोलादाचे विशिष्ट तापमानापर्यंत बल टिकते. फॉस्फर ब्राँझचे क्षरण होत नाही. मोनेल मिश्रधातूचे क्षरण होत नाही व ती उच्च तापमानाला टिकून राहू शकते. इंकोनेल या निकेलयुक्त मिश्र-धातूतही हा गुणधर्म आहे. बेरिलियम-तांबे मिश्रधातू क्षरण व शीणवटा यांना विरोध करते आणि ती उत्तम विद्युत् संवाहकही आहे. पाण्याने न गंजणारे पितळ चांगले विद्युत् संवाहकही आहे. संपीडित वायवीय स्प्रिंगा विमानातील अवतरण यंत्रणेत वापरतात, तर विमानाचे रबरी टायर धक्काशोषक स्प्रिंगेचे काम करतात.
उच्च प्रतिबलांना वापरण्यात येणाऱ्या स्प्रिंगांचा शीणवटा-रोध गोलिका ताडनाने वाढवितात. निर्मितीनंतर स्प्रिंगांवर योग्य ते औष्णिक उपचार करून त्या वापरण्यास योग्य अशा बनवितात. त्यांच्या बाह्यांगाची घर्षणाने झीज होऊ नये म्हणून त्यांचे पृष्ठ कठिनीकरण करतात. तसेच यांच्या गाभ्यातील स्थितिस्थापकता कायम ठेवण्यासाठी तेल वा पाणी देण्याची टेंपरिंग प्रक्रिया करतात. स्प्रिंगेचे कार्य, ती जेथे बसवावयाची ते क्षेत्र, कार्यक्षमता काळ व वापराचा कमी खर्च यांवर स्प्रिंगेचा अभिकल्प आधारलेला असावा, हा मूळ उद्देश असतो आणि त्याच्या अनुषंगाने पुढील विशिष्ट अधिकृत माहिती ठरवावी लागते : भार, भाराचा प्रकार व विचलन भारामुळे येणारे कार्यकारी प्रतिबल, विकेंद्रित भाराचे परिणाम, स्प्रिंगेसाठी वापरलेला पदार्थ व त्याची स्थितिस्थापकता, किंमत, संक्षारणरोध, तापमानरोध, शीणवटा-बल व विद्युत् संवहन सुलभता गतिमानतेचे किंवा आघातांचे परिणाम, संपूर्ण संकोचन अवस्थेतील प्रतिबल, आकारमानातील फेरबदल, तापमानामुळे होणारे दृढता मापांकातील बदल आणि अस्थैर्याची शक्यता. निरनिराळ्या प्रकारच्या स्प्रिंगांसाठी वरीलपैकी संबंधित तेवढी माहिती मिळवावी लागते. कुंडलित स्प्रिंगेच्या अभिकल्पासाठी स्प्रिंग निर्देशांक (कुंडलाचा सरासरी व्यास व तारेचा व्यास यांचे गुणोत्तर) महत्त्वाचा असतो.
प्रयोगासाठी स्प्रिंग तयार करताना व स्प्रिंगांच्या नगांची संख्या फारच कमी असताना ⇨ लेथ वर स्प्रिंगा तयार करतात. लेथच्या फिरणाऱ्या धारक दंडावर हाताने मळसूत्री पद्धतीने तार गुंडाळून कुंडलित स्प्रिंगा तयार करतात. त्यासाठी धारक दंडाचा व्यास वेटोळ्याच्या आतील व्यासापेक्षा काही प्रमाणात कमी ठेवतात. लगतच्या वेटोळ्यांच्या मध्यबिंदूंमधील अंतराला स्प्रिंगेचे अंतराल म्हणतात आणि लेथच्या फिरणाऱ्या दंडाची गती स्प्रिंगेच्या अंतरालाशी अनुकूल होईल अशी पुरोगती स्कू्रला देतात.
लेथच्या रचनेवर आधारलेली निरनिराळ्या प्रकारची खास स्प्रिंग कुंडलन यंत्रे वापरतात. आखूड कुंडलित स्प्रिंगांसाठी दंतचक्रखंड असलेले यंत्र वापरतात. यात दोलनाद्वारे तारेला ठराविक वेढे दिले जातात. यावर दर मिनिटाला १००–२०० स्प्रिंगा तयार होऊ शकतात. क्लच बसविलेल्या यंत्रात लांब स्प्रिंगा बनविण्यासाठी दर मिनिटाला ३०–६० मी. लांबीची तार पुरविली जाते. सुटका यंत्रणा असलेल्या कुंडलन यंत्रात तार सतत पुरविली जाते. कॅमच्या साहाय्याने एक लाट (रूळ) सरकवून दर मिनिटाला २५०– ५०० आखूड आणि १००–२०० लांब स्प्रिंगा तयार होतात. अचूक आकाराच्या सूक्ष्म स्प्रिंगांचे उत्पादन हे याचे वैशिष्ट्य आहे. कॅम व अनुगामी यंत्रणा असलेल्या यंत्राने दर मिनिटाला २०० पर्यंत आखूड स्प्रिंगा तयार होतात. मात्र या यंत्राचा आवाज मोठा असतो. घूर्णी व पश्चाग्र गती असलेल्या धारक दंडावर तार गुंडाळताना सरकती साधने वापरून हव्या त्या अंतरालाच्या स्प्रिंगा अखंडपणे तयार करणारे कुंडलन यंत्रही आहे. या यंत्राप्रमाणेच पण एक सपाट मंच व त्यावर चार सरकते हत्यार धारक दोन्ही बाजूंनी मध्यवर्ती हत्यार धारकाच्या दिशेने केंद्राभिमुख होऊन क्रमाक्रमाने तारेवर कर्तन, वेधन, खाच पाडणे, नमन व रूपण क्रिया करून तयार झालेली स्प्रिंग यंत्राबाहेर ढकलली जाते. अशा प्रकारे १० मिमी. पर्यंतच्या तारेपासून कुंडलित स्प्रिंगा शीत अवस्थेत तयार करतात. त्यापेक्षा जास्त व्यासाच्या तारेपासून स्प्रिंगा तप्त अवस्थेत तयार करतात. तप्त तार कुंडलन यंत्रे विशिष्ट बांधणीची असून ती यांत्रिक वा द्रवीय शक्तीने चालविली जातात. काही प्रकारच्या स्प्रिंगांच्या निर्मितीसाठी पायटा दाबयंत्राने किंवा वीज दाबयंत्राने कुंडले (वेढे) पूर्ण मिटेपर्यंत अनेकदा दाबली जातात. त्यामुळे त्यांचा शीणवटारोध व सहनशक्ती वाढते. स्प्रिंगा तयार झाल्यावर त्यांची टोके ⇨ शाणन यंत्रावर घासून नंतर त्यांच्यावर पाणी देणे व कठिनीकरण या औष्णिक प्रक्रिया करतात.
पहा : आस कालमापक गाडी ग्रामोफोन घड्याळ पोलाद मोटारगाडी यंत्र-१ स्थितिस्थापकता.
संदर्भ : 1. Society of Automotive Engineers, Spring Design Manual, 1995.
2. Spring Manufacturers Institute, Handbook of Spring Design, 2002.
3. Wahl, A. M. Mechanical Springs, 1991.
दीक्षित, चं. ग. ठाकूर, अ. ना.
“