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疑問・お悩み相談室

ネジリバネの設計について

キーワード
ねじりコイルばね

【ご相談内容】 けんご

添付のようなネジリバネを設計してます。
コイル内径9φ、腕の長さが50mmと110mm、バネの角度100°です。
50mmの腕を固定し、110mmのフックに4kgくらいの板を引っ掛け、
・通常はそのまま保持できること。
・板を手で押し込み、6~10kgf程度の力で、180度まで開くことが出来る。
・繰り返し使える。

こんな条件なのですが、合う線径と巻数を教えていただけませんか。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

けんごさま

書込みありがとうございます!
あくまで計算上の結果になりますが、下記寸法仕様をご提案させて頂きます!

◆設計案
材質:SWP-B
寸法:線径φ2.3×コイル中心径11.3×自由高さ40×有効巻数14.45
     (内径:9.0mm 外径:13.6mm)
バネ定数:8.44N・mm/deg

腕角度100°時 →440N・mm(4kgf)
   180°時 →1100N・mm(更に押込み6kgf)

※計算値による設計案です。(支点が110mmのポイントとした)

【返答】 けんご

ありがとうございました。バネって難しいですね。
教えて頂いた案について、さらに教えていただきたいことがあります。

1.バネ定数ですが、自分が計算すると、501.231Nmm/radで、degに変換すると8.744Nmm/degになってしまいます。ばね技術情報の
ねじりコイルバネの腕の長さが長い場合の式にあてはめてみたのですが、この式から導くのではないのでしょうか?ちなみに円周率は3.14でやりました。
2.自由高さが40とありましたが、これって、コイルが密着でなく
若干空いてるって事でしょうか?そこに何か意味はありますか?
3.「腕角度100°時 →440N・mm(4kgf)
   180°時 →1100N・mm(更に押込み6kgf)」
この部分が良く分かりません。4kgfはNに変換すると約40Nですよね?
それが440??ごめんなさいバネは本当に難しいす。
これもやはりなんらかの式に当てはめて出すんでしょうか。
たびたびすみません、ご教示頂きたいです。。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

けんごさま

こんにちは!
大変申し訳ございません< (_ _)>。こちらの設計違いでした・・・。
(kgfをNと勘違いしていました)

再度検討させて頂いた結果、現状仕様よりも10倍のものは、残念ながら設計不可となります。

◆設計案(ねじりばね)

材質:SWP-B
寸法:線径φ5.0×中心径19×自由高さ115×有効巻数21.45

(内径:14mm 外径:24mm)
バネ定数:81Nmm/deg(4641Nmm/rad)
腕角度100°時 →4317N・mm(4kgf)
  180°時 →10800N・mm(更に押込み6kgf)

※荷重はトルクで表示しています。
(腕の長さをかけています)

 外径及び高さがオーバーしています。

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