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圧縮バネの自由長の設定についての質問です。線径、平均径、有効・・・

キーワード
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設定

【ご相談内容】 ばね初心者

圧縮バネの自由長の設定についての質問です。線径、平均径、有効巻数が決まればバネ定数と密着長が自ずと決まりますが、その場合最大たわみ量を充たしていれば、自由長さの設定は自由なのでしょうか。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

ご質問ありがとうございます。
ばね定数は、材質(横弾性係数)、線径、コイル平均径、有効巻数から決まりますが、
密着長は、線径、総巻数、先端厚さがなければ、決まりません。

最大たわみの意味が、そのばねの応力的に使用可能な最大のたわみということであれば、
ご認識のとおり、使用されるばねのたわみ量が、最大たわみ量以下になるように設定することを
守れば、自由長さの寸法は用途に合わせて自由に変えることができます。
ただし、上記の考え方は、ばねが静的な使用の場合の話となります。
動的な使用の場合は、使用されるばねのたわみ量を最大たわみ以下にするだけでなく、
必要な寿命に応じて適切な応力条件がありますので、応力計算をして、耐久限度線図を
使用して寿命を確認しながら、たわみ量を設定する必要があります。

【返答】 ばね初心者

安全バーの開閉に引きバネを利用します。
基本的にポイントとしては自由長で決まりますよね?
短い→戻りが早い
長い→遅い

みたいな。

よく引っかけるフックの場所が破損します。

教えてください。

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。
ご質問の内容から、引きばねを使用されている安全バーは、引きばねにあるたわみ量が
与えられた状態で閉じられた状態を維持し、安全バーを開ける際には、ばねのたわみによって
得られる力を利用して開ける機構と推察します。

こういった機構の場合、おっしゃるように安全バーを開けるときの速さには、自由長が
影響する場合があります。もっとも直接的に影響するのは、安全バーが開閉される間の
引きばねのたわみ量と引きばねのばね定数となります。
開閉される間のたわみ量が大きければ、速く戻ります。
また、ばね定数が大きければ、速く戻ります。

安全バーの装置の詳細が分からないため、今回の状況に当てはまるかはわかりませんが、
安全バーが開いた際の位置が、引きばねの自由長に依存するのであれば、引きばねの自由長が長い場合、
安全バーが閉じる位置までのたわみ量が少なくなります。そのため、引きばねの自由長が短い場合に比べ、
戻る速さは遅くなります。(ただし、引きばねの材質、線径、コイル径、巻数はすべて同じとします。)

引きばねの材質、線径、コイル径は同じで密着巻きをされていた場合、巻数が多い引きばねと
少ない引きばねを比較すると、巻数が多い方が自由長が長くなります。また巻数が多いばねの方が
ばね定数は小さくなります。この場合、安全バーの機構にばねのたわみ量を調整する機構があり、
その調整によって、ばねのたわみ量を一定に出来たとしても、ばね定数が小さいため、戻る速さが
遅くなります。

フックの場所が破損するとのことですが、これはフックが破損するということでしょうか。
それともフックを引掛けている相手側の部品が破損するということでしょうか。

前者の場合、引きばねは、フック部がもっとも破損しやすい箇所になります。
対策としては、材質の変更やばねの設計変更、引きばねの引掛け方を変更し、フック部に
負荷される応力に耐える、または応力を低減する必要があります。

後者の相手側の部品が破損するのであれば、部品の材質やサイズを変更し、
負荷される応力に耐える、または応力を低減する必要があります。

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