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疑問・お悩み相談室

ばね設計について確認したいのですが・・・

キーワード
計算

【ご相談内容】 tuvok

ばねの標準書を作成し終えたのですが、確認したい案件があります。
それは、ばねの設計する上で、応力から許容荷重を決め、自分がほしいばねが指定荷重が大きい許容荷重の数値を選択しています。
そこで、ねじり応力の場合、ステンレス鋼線の場合、引張り強さに0.8を掛けさらに0.56をかけてねじり応力としています(許容ねじり=引張強さ×0.8×0.56)。
曲げ応力の場合、引張り強さに0.8を掛けてさらに0.8を掛けていますが正しいでしょうか(許容曲げ応力=引張強さ×??)
ご返事お願いします。
サンプルとしてエクセルデータを添付します。

あと、ばねの材料で、硬鋼線、ステンレス鋼線、黄銅線、オイルテンパー線の曲げ応力比をお教えください。
よろしくお願いします

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

tuvokさま

書込みありがとうございます!
ステンレス鋼線のねじり応力の場合、引張り強さ規格値の下限値に0.4を乗じた値が許容応力となります。
(ピアノ線・硬鋼線は0.5で、オイルテンパー線は0.55となります。)
また曲げ応力の場合、ステンレス鋼線の許容応力は、引張り強さの規格値の下限値に0.75を乗じた値が許容応力となります。
(ピアノ線・硬鋼線・オイルテンパー線はすべて0.8となります。)
ただし、上記は許容応力値であり、使用最大応力は許容応力値の80%以下とする必要がありますのでご注意下さい!

【返答】 tuvok

ご返事ありがとうございました。
ご返事の中で”使用最大応力は許容応力値の80%以下とする必要がありますのでご注意下さい!”とありますが、
ステンレス線の場合
 ねじり応力比0.4に0.8を掛ける。
 曲げ応力比0.75に0.8を掛ける。
でよろいいでしょうか?
また、再度、確認ですが、ピアノ線のねじり応力比は、ばねに必要な引張りの弾性限を0.8とし、引張りとねじり応力との比0.6を掛けて約0.5としているようですが、他の材料もばねに必要な引張りの弾性限として0.8にそれぞれの引張りとねじり応力との比を掛けたものと理解してもいいのでしょうか?
ピアノ線の曲げ応力比では、ばねに必要な曲げの弾性限として0.8と理解してもよろしいでしょうか?
また、黄銅線、洋白線、りん青銅線、ベリリウム銅線のねじり応力比と曲げ応力比をお教えください。
ばねの設計をする上で逆算をしてばね設計に役立てたいと思っていますので、何卒、ご了承ください。よろしくお願いします。これもばねについて理解て標準書の作成に役立てたいです。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

tuvokさま

こんにちは!
ステンレス線の場合、使用最大ねじり応力は、ねじり応力比0.4に0.8を掛ける。
また、使用最大曲げ応力は、曲げ応力比0.75に0.8を掛ける、でOKです!
ピアノ線の許容ねじり応力は、引張り強さx0.5となり、使用最大ねじり応力は、
その値に0.8を乗じた値となります。
黄銅線、洋白線、りん青銅線、ベリリウム銅線のねじり応力比と曲げ応力比につきましては、
弊社としましても経験が浅く、明確な基準がありませんが、ステンレス鋼線の考え方を踏襲した値でよいかと思います。
使用最大ねじり応力=引張り強さx0.4x0.8
使用最大曲げ応力=引張り強さx0.75x0.8

以上、よろしくお願いします!

【返答】 ばね初心者

ばねの許容曲げ応力に関して質問です。
ピアノ線の場合、引張り強さの規格値の下限値に0.8を乗じた値が許容曲げ応力になるということですが、
例えば、SWP-Bの線径0.4だとの引張強さ下限値2600MPa、許容曲げ応力2600×0.8=2080MPaとなり、
https://www.tokaibane.com/tech/twist_knowhow.html#Section1の図4から読み取った値≒1960と差があります。この差はどのように解釈すればよいでしょうか?
また、線径1.2などは図から読み取るのが難しいですが、計算で出すことは可能でしょうか?
よろしくお願い致します。

ばねっと君

【返答】 ばねっと君

図4の許容曲げ応力線図は、JIS B2709からの引用であり、ピアノ線の場合、規格値の下限値に0.8を乗じた値でありますが、冷間加工率が大きくなるほぼ1mm以下の細線は、降伏比も低くなることを考慮して修正してあります。(JIS B2709解説に記載があります。)
従いまして、修正値につきましては図から読み取るしかないかと思います。

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