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(有)加賀スプリング製作所

有限会社加賀スプリング製作所-rss 有限会社加賀スプリング製作所
(有)加賀スプリング製作所

 平成15年にホームページを開設し、情報公開型企業を実践していく上で、積極的にインターネットを使い 情報を公開して行き、その一環としてのツールがばねの特性計算」をどなたでもご利用できるようにしています。
圧縮バネ、引張ばね、ねじりコイルバネ、板バネは勿論オイル・シール用スプリング,構造物強化ばね、耐熱用スプリング(インコネル)、耐食用スプリング(バネ用チタン材)等、あらゆる分野で当社のバネが採用されています。
創業52年、お客様の視点でバネ作りです。一個からでも企画、設計、見積、製作します。

ホームページ:http://www.kagaspring.com/


 タグ:圧縮バネ 引張バネ ねじりばね 耐食バネ 耐熱バネ

圧縮バネの寿命回数のお問合せ

2011/10/31 18:00
投稿者: nozaki カテゴリ:バネの設計
 良くWebからバネの寿命回数のお問合せを頂きます。
今回は次のように情報が明らかでしたので、
------------------------------------------------------ここから
圧縮バネの寿命比較をお願いします。
材料:SWOSC-V
線径:Φ7
コイル平均径:Φ31.4mm
有効巻き:16.5巻き
 
自由高さ:172mmと176.5mmと180.8mm
     の3点
取付長さ:152~137mmに繰り返し変化
 
3点の寿命回数比較

-----------------------------------------------ここまで
詳しい計算書と共に回答いたしました。
 

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ねじりコイルバネの寸法・特性の許容範囲

2010/05/25 16:00
投稿者: nozaki カテゴリ:バネの設計

項目

許容差又は範囲

腕の自由角度の許容差

(a) ばね特性の指定がある場合は、参考置とする。(b) ばね特性の指定がない場合、次の表による

等級

 

1級

2級

3級

巻数

3以下

±8°

±10°

±15°

 

3を超え10以下

±10°

±15°

±20°

 

10を超え20以下

±15°

±20°

±30°

 

20を超え30以下

±20°

±30°

±40°

 

コイル直径

コイル直径は、その数値は次の表に示す各欄の両条件より大きい方の値に適合しなければならない

等級

 

1級

2級

3級

ばね指数

4以上 8以下

±1.0%最小±0.15mm

±1.5%最小±0.2mm

±2.5%最小±0.4mm

 

8を超え15以下

±1.5%最小±0.2mm

±2.0%最小±0.3mm

±3.0%最小±0.5mm

 

15を超え22以下

±2.0%最小±0.3mm

±3.0%最小±0.5mm

±4.0%最小±0.7mm

コイル部長さ

ばねのコイル部の長さの許容差は,下記表による。ただし,密着巻きのものには適用しない。なお,許容差は,表に示す各欄の両条件のうち,絶対値の大きいほうの値に適合しなければならない。

等級

 

1級

2級

3級

ばね指数

4以上 8以下

±1.5%、最小±0.3mm

±3.0%、最小±0.6mm

±5.0%、最小±1.0mm

 

8を超え15以下

±2.0%、最小±0.4mm

±4.0%、最小±0.8mm

±7.0%、最小

±0.6mm

 

15を超え22以下

±3.0%、最小±0.6mm

±6.0%、最小±1.2mm

±4.0%、最小±1.8mm

腕部の長さ

腕部の長さの許容差 ばねの腕部の長さの測定は下図の腕部の長さL及びL1について行い,その許容差は,表に示す各欄の両条件のうち,絶対値の大きいほうの値に適合しなければならない。

腕部の長さL及びL1

腕部の許容範囲

 

 

等級

 

1級

2級

3級

材料の直径mm

0.1以上

0.5以下

±2.0%、最小±0.3mm

±3.0%、最小±0.5mm

±4.0%、最小±1.0mm

 

0.5を超え1以下

±2.0%、最小±0.5mm

±3.0%、最小±0.7mm

±4.0%、最小±1.5mm

 

1を超え

2以下

±2.0%、最小±0.7mm

±3.0%、最小±1.0mm

±4.0%、最小±2.0mm

 

2を超え

4以下

±2.0%、最小±1.0mm

±3.0%、最小±1.5mm

±4.0%、最小±3.0mm

 

4を超えるもの

±2.0%、最小±1.5mm

±3.0%、最小±2.0mm

±4.0%、最小±4.0mm

腕部の曲げ角度

ばねの腕部の曲げ角度の測定は、下図の曲げ角度αについて行いその許容差は下表によります。

腕部の曲げ角度

 

等級

1級

2級

3級

 

αの許容差

±5°

±10°

±15°

 

ばねの特性

ばねの特性は指定ねじれ角時のモーメントとし、発注者が指定する。但し、ばねの端末形状、摩擦、作動時の姿勢等によって異なるので必要な場合だけを指定する。

許容差については次式によりますが、この場合は腕の自由角度は参考値とし、許容差の指定は行われない

指定ねじれ角時のもモーメント許容差は

±[(計画ねじれ角×β1)+β2]kTd

等級

1級

2級

3級

 

β1

0.03

0.05

0.08

 

 

巻数

3を超え10以下

10を超え20以下

20を超え30以下

 

β2

10°

15°

20°

 


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冷間成形引張コイルバネの寸法・特性の許容範囲

2010/05/24 14:00
投稿者: nozaki カテゴリ:バネの設計
引張バネ

項目

許容差又は範囲

自由長さ

(a)    ばね特性の指定がある場合は、参考置とする。

(b)    ばね特性の指定がない場合、次の表による。

(c)     初張力の無いバネは当事者間の協定による。

等級

1級

2級

3級

バネ指数

4以上 8以下

±1.0%最小±0.2mm

±2.0%最小±0.5mm

±3.0%最小±0.5mm

8を超え15以下

±1.5%最小±0.5mm

±3.0%最小±0.7mm

±4.0%最小±0.8mm

15を超え22以下

±2.0%最小±0.6mm

±4.0%最小±0.8mm

±6.0%最小±1.0mm

 

コイル直径

コイル直径は、外径で規定し、その数値は次の表による。

等級

1級

2級

3級

バネ指数

4以上 8以下

±1.0%最小±0.15mm

±1.5%最小±0.2mm

±2.5%最小±0.4mm

8を超え15以下

±1.5%最小±0.2mm

±2.0%最小±0.3mm

±3.0%最小±0.5mm

15を超え22以下

±2.0%最小±0.3mm

±3.0%最小±0.5mm

±4.0%最小±0.7mm

総巻数及びフック

総巻数は参考とする、またフック対向角、中心ずれ倒れ・出っ張りの許容差は受渡当事者間の協定による。

指定長さ時の荷重

最大試験荷重時のタワミ量は20~80%以内にする。
有効巻数が3以上のばねにおける指定長さ時の許容差は、次による。
±[初張力×α+(指定長さ時の荷重-初張力)×β]
α:初張力のばらつき
β:たわみに対する荷重のばらつき

等級

1級

2級

3級

 

αの値

0.1

0.15

0.2

 

βの値(有効巻数が3以上10以下)

0.05

0.10

0.15

 

βの値(有効巻数が10を超える)

0.04

0.08

0.12

 

ばね定数

ばね定数は、最大試験荷重時のタワミ量は30~70%以内にする二つの荷重点における荷重の差及びたわみの差によって定める。

 

等級

1級

2級

3級

 

 

有効巻数が3以上10以下

±5%

±10%

±15%

 

 

有効巻数が10を超えるもの

±4%

±8%

±12%

 


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冷間成形圧縮コイルバネの寸法・特性の許容範囲

2010/05/22 15:00
投稿者: nozaki カテゴリ:バネの設計
冷間成形圧縮コイルバネの寸法・特性の許容範囲
圧縮バネ

項目                  許容差又は範囲
自由高さ (a) ばね特性の指定がある場合は、参考置とする。(b) ばね特性の指定がない場合、次の表による
等級   1級 2級 3級
D/d 4以上 8以下 ±1.0%最小±0.2mm  ±2.0%最小±0.5mm  ±3.0%最小±0.5mm 
8を超え15以下 ±1.5%最小±0.5mm  ±3.0%最小±0.7mm  ±4.0%最小±0.8mm 
15を超え22以下 ±2.0%最小±0.6mm  ±4.0%最小±0.8mm  ±6.0%最小±1.0mm 
           
コイル直径   コイル直径は、内径又は外径のいずれか一方について規定し、その数値は次の表による。
等級   1級 2級 3級
D/d 4以上 8以下 ±1.0%最小±0.15mm  ±1.5%最小±0.2mm  ±2.5%最小±0.4mm 
8を超え15以下 ±1.5%最小±0.2mm  ±2.0%最小±0.3mm  ±3.0%最小±0.5mm 
15を超え22以下 ±2.0%最小±0.3mm  ±3.0%最小±0.5mm  ±4.0%最小±0.7mm 
総巻数 (a)ばね特性の指定がある場合は参考値とする。(b)ばね特性の指定がある場合は、±1/4巻とする。
コイル外側面の 無荷重の状態で各端面にそれぞれ直面な軸に対するコイル外側面の傾きを測る。許容限度は次の表とする。
傾き 等級 1級 2級 3級  
コイル外側面の傾き  0.02Hf    0.05Hf   0.08Hf  
   (1.15゚)    (2.9゚)    (4.6゚)  
   注  Hf:自由高さ   かっこ内は傾きの角度
ピッチの不同 等ピッチのばねは。全たわみの80%を圧縮した場合、両端部を除いてコイルが接してはならない
指定 ばね特性は、指定高さ時の荷重を指定する。ただし特にばね定数を必要とする場合は、これを指定することができる。
指定高さ時の 等級 1級 2級 3級  
荷重 有効巻数3以上10以下 ±5% ±10% ±15%  
   ”  10を超えるとき ±4% ±8% ±12%  
指定時の高さの荷重は、そのときのたわみが試験荷重時のたわみの20~80%の間にするようにする定める。
ばね定数 等級 1級 2級 3級  
有効巻数3以上10以下 ±5% ±10% ±15%  
   ”  10を超えるとき ±4% ±8% ±12%  
ばね定数は、試験荷重時のたわみの30~70%の間の二つの荷重点によって定める。

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バネにおけるセッチング、ホットセッチング及びクリープテンパの効用

2010/05/06 11:00
投稿者: nozaki カテゴリ:バネの設計
 へたりが問題視されるばねに対しては、その製造最終工程近くに、
そのばねが受ける同方向の過負荷を与える加工を行います。

この操作がセッチングと呼ばれ、この時の荷重は
一般に降伏荷重を越えて、若干の塑性変形を与えるものです。

セッチングには以下のような効果が期待できます。
       
バネの過荷重時の荷重ータワミ線図
たわみ線図

1、)加工硬化により耐力が上昇し、静荷重で使用される場合には、
  その使用限界の荷重をあげることができる。(上図参照)

2、)曲げ、またはねじり応力で使用されるばねでは、表面層に
  は使用状態と逆方向の残留応力層が形成されて、繰返し荷
  重を受けるばねの変形防止、および疲れ強度向上に有効的
  である。

また、へたりが問題となることが多いコイルばねや、
それらばねが高温で使用される場合には、
セッチング時にばねの温度を上げた状態で行うことがあります。
これをホットセッチングと言います。

これと同様な効果は、荷重をかけた状態で一定時間加熱
することで得られることができます。この操作をクリープテンパと言います。

これらの操作はセッチングの効果と低温焼なましの効果を
重畳させるとともに、初期のひずみ速度の速い部分のクリープを
短時間で事前に起こさせて、以後の変形を少なくすることを目的としたものです。

セッチングによりばねはいくぶん変形するので、前もってその量を見込んで成形する必要があり、
また使用応力が小さく、形状精度の重要なものは必ずしもセヅチングをすることはないのが実情です。

引張コイルばねはセッチングにより初張力が消失するので一般には行わないです。


 
 

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ばねの「へたり」について

2010/04/30 11:00
投稿者: nozaki カテゴリ:バネの設計
クリープ破談 
クリープ破談図

ある一定の荷重が長時間負荷されると、
ばねに加わる応力が弾性限度以内でも、
永久変形することがあります。
 
この変形を「へたり」と呼びます。
「へたり」は、クリープに類似した現象であり、
クリープとは上図に示されるように、
ある一定の荷重を負荷した場合、
最初の間は大きいひずみ速度でひずみが生じますが、
しだいにひずみ速度は減少し、
ある時期からひずみ速度はほとんど一定になり、
その後急激にひずみ速度が増加してクリープ破断にいたる現象を言います。
特にこの現象は高温時に顕著に認められています。
 
へたりも同様にばねの設計応力が高いほど、
また使用される環境の温度が高いほど大きくなります。
 
ばねについては、破断という点では疲労破壊が先に起
こる場合がほとんどなので、クリープ破断はあまり問題
とされないのが現状です。
 
よって一般的にばねの設計において「へたり」は疲労に比べて重要視されない場合が多いですが、
自動車の懸架ばねの場合は、ばねの「へたり」は車高の低下に直接現れてくるので、重要な特性です。
高温下で使用されるばねで繰返し応力が作用しないばね、
 
たとえば高温で物体を保持する目的で使用されるばねについては、
クリープ破断を考慮した設計が必要とされています。

「へたり」を防ぐには、材質的には高Si鋼、製造面ではセッチング等の対策が必要です。
 


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バネの疲れ線図について

2010/04/28 13:00
投稿者: nozaki カテゴリ:バネの設計
 材料の疲れ強さを知るために疲れ試験が行われますが、
その最も単純な例は、ばねなどの部材に下図1の
ような平均応力σmを一定にして、
一定振幅応力けσaを繰返し加え、
何回繰り返すと破壊するかを調べることです。

図1
応力による疲れ線図

一般的には応力振幅に対して破断繰返し数を
片対数でプロットして結果を整理することが
多くこの線図をS-N線図と呼びます。
この線図は、下図2に示すように、
ばね鋼の場合ある応力振幅以下では107回でほぼ水平になり、
それ以下ではいくら繰り返しても破壊しなくなる。
このような限界を疲れ下限度、もしくは耐久限度と呼びます

図2


実際の設計に関して、許容応力の目安をつけるために
下図3に示す耐久限度線図が使用されます。
これは図示のように横軸に平均応力、縦軸に応力振幅をとり、
各応力の組み合わせで得られた耐久限度や時間強度
をプロットして得られる線図です。

通常は図のように両振り(平均応力=0)の疲
れ試験と片振り(平均応力=応力振幅)の
疲れ試験結果を結んで使用します。また同
図のように疲れ変形についてもプロットし
ておくと設計上非常に効果的に使えます。

図3
疲れ限度線図
 

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バネの疲労と寸法効果・熱処理の関係

2010/04/27 13:00
投稿者: nozaki カテゴリ:バネの設計
 疲れ限度は材料の加工寸法によっても異なる。
硬銅線やピアノ線など加工硬化によって製造したもの、
つまり、バネ指数や曲げRが小さい寸法になると弾性限が
小さくなります。
 
また熱処理で強度を得たものは、同一強度でも寸法が
大きくなると疲れ限度が低下する。

熱処理によって生じた酸化は表面粗さを粗くすることにより
疲れ強さを低下させる。
 
脱炭は表面硬さの低下と共に
疲れに有害な引張り方向の残留応力が作られる、
これら酸化と脱炭の影響により疲れ強さを大きく低減させる。
 
浸炭・窒化は表面硬さを高くすると
同時に圧縮方向の残留応力が形成されるので、
疲れ強さは増加されるが、表面硬化により
切欠等の影響を受けやすいため注意が必要です。
 
タグ:バネの疲労

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バネの疲労と形状について

2010/04/26 09:00
投稿者: nozaki カテゴリ:バネの設計
 部材の断面に変化がある場合は、
そこに応力集中があることは良く知られていますが、
実はこの応力集中が疲労破壊に影響しています。

一般の静的破壊試験では、応力集中がある場合でも
塑性変形を起こしたときにその変形は応力集中を
緩和するための変化となるため、
破壊応力そのものにはそれほど大きな影響を与えないが、
疲労破壊においては、変形なしに破壊するので
応力集中の緩和は少なく、この影響が大きいです。
 
特にばねのように硬い材質では特にこの傾向が大きく
応力集中の程度は応力集中と形状係数をご参照ください。
 
ばねの場合の応力集中は、板ばねの中心穴、
断面形状、コイルばねの内側の応力集中、表面粗さなどによって発生する。
 

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