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疑問・お悩み相談室

ナリカのカタログに載っている、カタログ番号「P70ー2332・・・

【ご相談内容】 ばね初心者

ナリカのカタログに載っている、
カタログ番号「P70ー2332ー10」のばねの「のびの限界」が
約500mmと記載されているのですが、とても信じられません。
のびの限界とは、弾性限界のことを示していると考えられますが、
この記載は本当でしょうか?

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。
ナリカ様において伸びの限界を設定する際の応力が分からないことと、
引きばねの設計計算に必要なすべての諸元が示されていないので、確かなことは分かりません。
しかし、密着長さやばね定数、巻取径からある程度の当たりは付けられるます。
計算の詳細は示すことができませんが、設計上は500mm程度まで、伸ばすことは可能かと思います。

もちろん実際の使用環境や使用方法によっては、伸びの限界まで使用することが適切でない
場合もありますので、詳細は、製造メーカーにご確認ください。

【返答】 ばねマニア

外野から失礼します。

カタログNo : P70-2332-10
ステンレス製まきばね 約10g/cm(10個)

伸びの限界  :約500mm
ばね定数   :約10g/cm
巻径×密着長さ:12×40mm
全長     :63mm
線径     :0.55mm

https://www.scibox.jp/products/p70-2332-10/

ばね定数:約10g/cm
=0.010kg/10mm
=0.001kg/mm
=0.00980665N/mm

この条件で、ばね定数を満たすには、53巻きになります。
巻き径を外径として計算しました。

「各実験に差し支えないように初張力を小さくしているため、
 長さにばらつきが生じる場合があります。」
なので、初張力もゼロとして計算しました。

しかし、線径0.55mmだと、密着長さが29.7mmとなり、合いません。
また写真が実物なのかわかりませんが、巻き数が89巻きくらいあります。

許容せん断応力を811.20(MPa)として計算してみました。
SUS304-WPBの0.55mmの許容せん断応力をグラフでみると、
800N/mm^2(MPa)ぐらいです。

実際には圧縮コイルばねでは80%と安全をみて、
引張コイルばねでは、さらに80%とし、64%とするのが普通です。

メーカーのいう「伸び」とは、「たわみ」でははなく、
フックを含めた「長さ」だと思います。
ほんとに壊れる寸前の長さが500mmくらいです。
563mmまで伸ばすと、壊れるかもしれません。

学業実験用のばねだから、耐久性は考慮されてないんでしょうね。

材料名 SUS304-WPB
材料直径 (d) 0.550 (mm)
コイル外径 12.000 (mm)
コイル平均径 (D) 11.450 (mm)
ばね指数 20.82
有効巻数 53.000
フック1 長さ (HL1)  [ 形状 ] 16.650 (mm)  [ その他 ]
フック2 長さ (HL2)  [ 形状 ] 16.650 (mm)  [ その他 ]
自由長さ (Lf) 63.000 (mm)
初張力 (Pf) 0.000 (N)
初応力 0.00 (MPa)
ばね定数 0.0098 (N/mm)
第1取付け長さ (L1) 500.000 (mm)
  第1取付け長さでの荷重 (P1) 4.304 (N)
  第1取付け長さでのせん断応力 805.05 (MPa)
第2取付け長さ (L2) 563.000 (mm)
  第2取付け長さでの荷重 (P2) 4.924 (N)
  第2取付け長さでのせん断応力 921.11 (MPa)
許容せん断応力 811.20 (MPa)
  許容せん断応力での荷重 (Pm) 4.337 (N)
  許容せん断応力での長さ (Lm) 503.340 (mm)
第2せん断応力÷許容せん断応力 1.135
応力修正係数 1.067

JISどおりに、安全をみるなら、
第2取付け長さ (L2) 333.000 (mm)
第2取付け長さでの荷重 (P2) 2.659 (N)
第2取付け長さでのせん断応力 497.40 (MPa)
となり、270mmが最大のたわみとなります。

【返答】 ばね初心者

相談をさせていただいた者です。
詳しい解説、助かりました。ありがとうございます。

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