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疑問・お悩み相談室

圧縮ばねの許容ねじり応力値について

キーワード
許容応力
応力
許容

【ご相談内容】 にし

“はじめまして。
圧縮ばねの許容ねじり応力値について教えてください。
JISB2704で図が載っており、その値を読みとることとなっておりますが、概算値となってしまうと思います。
他に許容ねじり応力の値を導き出す方法はないのでしょうか?
例えば、ある文献でみたことがあるのですが、引張強さの何%として考えるなど・・・。
検討中の材質は、SUS316WPA、SUS304WBPです。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

にしさま

書込みありがとうございます!
許容ねじり応力値のグラフについては、引張り強さの規格値の下限に、
材料ごとに降伏比を考慮して選んだ係数を乗じた数値となっております。
(詳細はJIS B 2704解説に記載されております。)
また、SUS316-WPA、SUS304-WPBにつきましては係数は0.4となっておりますので、
SUS316-WPA、SUS304-WPBの許容ねじり応力値は引張り強さ(規格値の下限)x0.4で求めることができます。

【返答】 にし

追加で確認したいことがあります。
JIS B 2704の数値で
例えば、SUS316WPAの場合、引張強さは1400N/mm2となり、
0.4倍すると、560N/mm2となります。それを0.8倍にすると
448N/mm2となるのですが、御社のばね検討ソフトで計算し
た結果の許容応力値は478N/mm2と表示されています。
この誤差は何が基準となっているのでしょうか?
インターネットで調べていると引張強さの45%で考える
という情報もありました。以前は45%という話もあった
のでしょうか?

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

にしさま

こんにちは!
ご質問の件ですが、弊社の場合、許容ねじり応力は引張り強さの最小値の
0.45に安全率を掛けて計算しております。
またJISでは、ご指摘のとおり以前は0.45としておりましたが、現在は0.4を
標準としております。
いずれにしましても、使用最大応力はその許容応力値の0.8以下に抑える
必要がありますので、ご注意下さい!

【返答】 moto

ばねについて調べていて、このページへたどり着いた者です。
ちょうど自分自身でも「?」になっていた内容でして、この板
を読んでだいぶすっきりしました。
がしかし、新たに2点ほど「?」が出てきてしまったので横槍を入れさせてください。
 (1)許容ねじり応力曲線からの読み取り値を使用せず、
    JISB2704の「試験」項の“ばね特性の試験”謳われている
   「最大試験荷重時のねじり応力」を基準とするのでしょう
    か。
 (2)「許容応力の80%以下とする」とありますが、引張強さに
     安全率を掛けて求めた許容応力にさらに安全率を掛ける
     のは何故でしょうか。
ご回答お待ちしております。
よろしくお願い致します。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

moto様
ご質問ありがとうございます!
ご質問2点について、以下の通りお答えいたします。
1)許容ねじり応力曲線からの読み取り値を使用せず、
    JISB2704の「試験」項の“ばね特性の試験”謳われている
   「最大試験荷重時のねじり応力」を基準とするのでしょう
    か。
➡JIS B 2704 記載の「最大試験荷重のときの応力」は、使用最大応力(τ0max)を示しており、
 許容ねじり応力曲線は、セッチング応力(τ0s)を示しております。
 したがって、ばねのご使用範囲を検討している場合はこの「最大試験荷重のときの応力」を
 見ればよいということになります。
 
(2)「許容応力の80%以下とする」とありますが、引張強さに
     安全率を掛けて求めた許容応力にさらに安全率を掛ける
     のは何故でしょうか。
➡使用最大応力を求めるため、ということになります。
 まず、「引張強さ(σB)×係数」で求められるのは、セッチング応力(τ0s)となります。
 この係数は、降伏比を考慮に入れた係数で、JIS B 2704では、
 ピアノ線=0.5、オイルテンパー線=0.55、ステンレス鋼線=0.4となります。
 そして、「引張強さ(σB)×係数×0.8(80%)」で求められるのは、使用最大応力(τ0max)となります。
 セッチング応力付近は、使用する範囲として安全ではなく、ばねがへたる可能性が高いので、
 上記の式で求められるセッチング応力よりさらに低い応力以下に設定する必要があるためです。
 
 以上ご参考になれば幸いです!
 よろしくお願いします。

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