現場マスター

ばね定数の計算

線径・中心径・有効巻数と材質から、圧縮コイルばねのばね定数を求めます。

圧縮コイルばねのばね定数

線径 d

ばねに使う線の直径です(mm)。

ばね定数は線径の4乗に比例します。線径が 2 倍なら、ばね定数は 16 倍です。

中心径 D

中心径 D は、線の中心を通るコイルの直径です(スガワラの計算書の「コイル平均径」)。

中心径 = 外径 − 線径 = 内径 + 線径 です。外径か内径で入力するときは、「詳しい設定」の「径の入力」で切り替えます。

ばね定数は中心径の3乗に反比例します。中心径が 2 倍なら、ばね定数は 8 分の 1 です。

有効巻数 Na

コイルが動く部分の巻数です。座巻(両端のコイルが動かない部分)は含みません。

有効巻数 = 総巻数 − 座巻数 です(三協スプリング製作所)。両端の座巻が 1 巻ずつで総巻数が 7 巻なら、有効巻数は 5 巻です。

ばね定数は有効巻数に反比例します。

たわみ δ

ばねを縮めた長さです(mm)。自由長から取付高さを引いた値です(スガワラの計算書: s = Lo − L1)。

入力すると、そのときの荷重 P = k × δ と、線のせん断応力を表示します。空欄なら、ばね定数とばね指数だけを表示します。

ピアノ線・硬鋼線

線径・中心径・有効巻数を入力すると、ばね定数を表示します。

詳しい設定

材質(横弾性係数 G)

横弾性係数 G は材質ごとに決まる値です。三協スプリング製作所の表では、硬鋼線・ピアノ線・オイルテンパー線・ばね鋼鋼材は 78,500 N/mm²、ステンレス鋼線 SUS304・SUS316 は 68,500 N/mm²、SUS631J1 は 73,500 N/mm² です。

表に無い材料は「表に無い材料(横弾性係数を入力)」を選び、材料の規格や製造者の資料にある横弾性係数を N/mm² で入力します。

径の入力

径の入力

コイルの寸法の図で、外径はコイルの外側、内径は内側、中心径は線の中心を通る径です。

外径で入力すると 中心径 = 外径 − 線径、内径で入力すると 中心径 = 内径 + 線径 として計算します。

材質の横弾性係数は、三協スプリング製作所の「コイルばね設計方法」の表の値です。

計算の内訳