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こんにちは。りん青銅とSUS材について、許容応力について質問・・・

キーワード
りん青銅
許容応力
引張り強さ
ばね限界値
静荷重
繰り返し荷重
動的
SUS材
静的

【ご相談内容】 ばね初心者 F

こんにちは。

りん青銅とSUS材について、許容応力について質問です。
かつて、このフォーム内で別の方が「りん青銅」、「SUS」の許容応力の考え方について質問されておりました。
その際の回答では、SUS:引張り強さの75%
         りん青銅:ばね限界値
でありました。

下記が質問となります。

質問1)SUS、りん青銅について、それぞれ許容応力の考え方が違うのは何故でしょうか?
質問2)りん青銅C5210 H材について、ばね限界値約500N/mm2(※1)とありますが
   これはあくまでも参考としてですが、許容許容値として使用できるということでしょうか?
   ※1 日本伸銅協会データベース参考https://www.copper-brass.gr.jp/data/file/banjou/result/bjr001005.pdf

質問3)りん青銅C5210 H材について、かつて他の質問者への回答で
   ばね限界値を許容応力として使用すると回答がありましたが、ばね限界値は繰り返し過重を掛け
   規定たわみ0.1に達するときの表面応力とあります。と言うことは、りん青銅5210 H材の場合、
   「繰り返し使用に伴う許容応力参考値が、ばね限界値となる」ということでしょうか?
   
質問4)りん青銅について、繰り返し使用の無い、静過重での使用を目的としたばねの場合
    許容応力値は何を参考にすれば良いでしょうか?

長文になり、申し訳御座いません。
大変お手数ですが、御回答いただけますと幸いです。

以上、宜しく御願い申し上げます。

添付ファイル:

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

ご質問いただきありがとうございます。
下記のとおり回答します。
質問1)SUS、りん青銅について、それぞれ許容応力の考え方が違うのは何故でしょうか?
→SUS材の許容応力に引張強さσBに安全率を掛けた値、りん青銅の許容応力にばね限界値を
 代用するという考え方の違いについて明確な理由は分かりません。申し訳ありません。
 しかしながら、以下のような理由からそれぞれの考え方が発展したのではないかと推察します。
 SUS材は、一般的な機械にも使用されるため、通常の機械設計の考え方に基づき、コイルばねなどの
 材料であるばね鋼などと同様、引張試験から得られた機械的特性に安全率を掛けたものを許容応力として 設定するという考え方が定着し、りん青銅などの銅系の材料は、電子・通信など計測機器分野の小型の
 ばねで接点などに使用され、曲げ特性が重要視されるため、曲げ試験から得られるばね限界値をもとに
 設計するという考え方ができたのではないかと推察します。
 (参考リンク)
 https://www.jstage.jst.go.jp/article/materia1962/9/1/9_1_14/_pdf
 
質問2)りん青銅C5210 H材について、ばね限界値約500N/mm2(※1)とありますが
   これはあくまでも参考としてですが、許容許容値として使用できるということでしょうか?
   ※1 日本伸銅協会データベース参考
   https://www.copper-brass.gr.jp/data/file/banjou/result/bjr001005.pdf
→ばね限界値を許容応力として使用するという考え方でよいかと思います。
 しかしながら、ばね限界値としては、JIS H3130も参照されて下限値を採用するか実績ベースで
 採用するかは判断されたほうがよいかと思います。

質問3)りん青銅C5210 H材について、かつて他の質問者への回答で
   ばね限界値を許容応力として使用すると回答がありましたが、ばね限界値は繰り返し過重を掛け
   規定たわみ0.1に達するときの表面応力とあります。と言うことは、りん青銅5210 H材の場合、
   「繰り返し使用に伴う許容応力参考値が、ばね限界値となる」ということでしょうか?
→ばね限界値は、C5210の場合、正確には毎分200回の速さで50回のたわみ変位を与え、永久たわみが
 0.1mm以上発生するまでたわみ変位を変えながら試験し、そのときの曲げ応力をもとにしている
 ため、繰り返しの負荷はかかっていますが、何千回、何万回といった繰り返しとはなりません。
 
質問4)りん青銅について、繰り返し使用の無い、静過重での使用を目的としたばねの場合
    許容応力値は何を参考にすれば良いでしょうか?
→許容応力(ばねにへたりが発生する)とは、ばねに永久変形が生じない静的最大の応力を通常いいます。
 質問3)の回答にも関連しますが、ばね限界値は、繰り返し(動的)というよりは、静的な条件での
 応力ですので、これを許容応力値として参考にします。

 動的な場合は、参考として記載いただいたURL(日本伸銅協会)のデータにある疲労特性の
 データなどを参考にされるというよいかと思います。

【返答】 ばね初心者 F

お世話になります。

とても細かく、丁寧に御回答頂きましてありがとう御座います。
大変参考になります。

過去何度も板ばねを設計してるのですが、許容応力の考え方に確信が持てず
悩んでいた部分が明確になりました。
許容応力は使用する材料(素材)にバラツキもあるかと思います。
今回頂いた回答と実績を比較し、今後の設計検討に生かしたいと思います。

また、機会があれば検討を依頼するかもしれません。
その際は宜しく御願い致します。

有難う御座いました。

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