압축 스프링 미터법 단위 계산 공식

일반 계산 공식

재질 활용 계수

피로 한계의 안전계수

외부 스프링 지름

D ₁ = D + d [mm]

설명:

	D	평균 스프링 지름 [mm]
	d	와이어 지름 [mm]

내부 스프링 지름

D ₂ = D - d [mm]

설명:

	D	평균 스프링 지름 [mm]
	d	와이어 지름 [mm]

작동 처짐

H = L ₁ - L ₈ = s ₈ - s ₁ [mm]

설명:

	L 8	완전 하중 스프링 길이 [mm]
	L 1	예압 하중 스프링 길이 [mm]
	s 8	완전 하중 스프링 편향 [mm]
	s 1	예압 하중 스프링 편향 [mm]

스프링 지수

c = D/d [-]

설명:

	D	평균 스프링 지름 [mm]
	d	와이어 지름 [mm]

Wahl 정정 계수

설명:

	c	스프링 지수 [-]
	d	와이어 지름 [mm]

스프링에 의해 가해진 일반적인 힘

설명:

	d	와이어 지름 [mm]
	τ	일반적인 스프링 재질의 비틀림 응력 [MPa]
	D	평균 스프링 지름 [mm]
	K w	Wahl 수정 계수 [-]
	G	스프링 재질의 탄성 계수 [MPa]
	s	일반적인 스프링 편향 [mm]
	n	활성 코일 수 [-]
	F 0	스프링 초기 장력 [N]

스프링 상수

설명:

	d	와이어 지름 [mm]
	F 8	완전 하중 스프링의 작동력 [MPa]
	D	평균 스프링 지름 [mm]
	H	작동 편향 [mm]
	G	스프링 재질의 탄성 계수 [MPa]
	n	활성 코일 수 [-]
	F 1	최소 하중 스프링의 작동력 [MPa]

평균 스프링 지름

설명:

	d	와이어 지름 [mm]
	k	스프링 상수 [N/in]
	G	스프링 재질의 탄성 계수 [MPa]
	n	활성 코일 수 [-]

일반적인 스프링 처짐

s = F / k [mm]

설명:

	F	스프링에 의해 발휘된 일반적인 힘 [N]
	k	스프링 상수 [N/in]

자유 스프링 길이

L ₀ = L ₁ + s ₁ = L ₈ + s ₈ [mm]

설명:

	L 8	완전 하중 스프링 길이 [mm]
	L 1	예압 하중 스프링 길이 [mm]
	s 8	완전 하중 스프링 편향 [mm]
	s 1	예압 하중 스프링 편향 [mm]

스프링 설계 계산

스프링 설계 내에서 특정 하중, 재질, 조립품 치수 또는 스프링 지름에 대한 와이어 지름, 코일 수 및 스프링 자유 길이 L0이 설계됩니다. 권장되는 와이어 지름의 경우 자유 상태에서 스프링 스레드 간의 t 피치는 0.3 D ≤ t ≤ 0.6 D [mm] 범위 이내여야 합니다.

스프링 설계는 τ ₈ ≤ u _s τ _A 강도 조건 및 일부 스프링 형상 치수의 권장 범위를 기준으로 합니다.

L ₈ ≥ L _minF , D ≤ L ₀ ≤ 10 D, L ₀ ≤ 31.5 in, 4 ≤ D/d ≤ 16, n≥ 2, 12 d ≤ t < D

설명:

	D	평균 스프링 지름 [mm]
	d	와이어 지름 [mm]
	자유 상태에서 활성 코일의 피치	자유 상태에서 활성 코일의 피치 [mm]
	τ 8	완전 하중 상태에서 스프링 재질의 비틀림 응력 [MPa]
	τ A	스프링 재질의 허용 비틀림 응력 [MPa]
	u s	재질 활용 계수 [-]
	L 8	완전 하중 스프링 길이 [mm]
	L minF	스프링의 한계 테스트 길이 [mm]
	n	활성 코일 수 [-]

버클링에 대한 안전 조건과 피로 하중에 대한 검사 조건이 사양에 설정되어 있으면 스프링은 이를 준수해야 합니다.

특정 설계 유형에 대한 스프링 설계 절차는 아래에 나열되어 있습니다.

설계 절차

1. 지정된 하중, 재질 및 스프링 조립품 치수

먼저 입력값을 검사 및 계산합니다.

이전 테이블에 나열된 강도 및 형상 요구 사항에 따라 와이어 지름 및 코일 수를 설계합니다. 또는 사양의 스프링 지름 값을 사용합니다.

설계 중에 프로그램은 가장 작은 지름에서 가장 큰 지름까지 단계적으로 강도 및 형상 조건을 준수하는 모든 스프링 와이어 지름을 계산합니다. 모든 조건이 충족되면 조건을 준수하는 다른 스프링 와이어 지름과는 상관없이 선택된 값으로 설계가 완료됩니다. 즉, 프로그램은 최소 와이어 지름 및 최소 코일 수를 가진 스프링을 설계하려고 합니다.

2. 지정된 하중, 재질 및 스프링 지름에 대한 스프링 설계

먼저 계산을 위한 입력값을 검사합니다.

위에 나열된 강도 및 형상 조건에 따라 또는 사양에 언급된 조립품 치수 L ₁ 또는 L ₈ 에 따라 또는 제한된 작동 스프링 처짐 값에 따라 와이어 지름, 코일 수, 스프링 자유 길이 및 조립품 치수를 설계합니다.

다음 공식을 사용하여 지정된 와이어 지름에 대한 스프링을 설계합니다.

설명:

	τ 8 = 0.85 τ A
	F 8	완전 하중 스프링의 작동력 [MPa]
	D	평균 스프링 지름 [mm]
	K w	Wahl 수정 계수 [-]
	τ 8	완전 하중 상태에서 스프링 재질의 비틀림 응력 [MPa]
	τ A	스프링 재질의 허용 비틀림 응력 [MPa]

이 와이어 지름에 대해 스프링 치수의 적합한 조합을 설계할 수 없으면 가장 작은 지름에서 가장 큰 지름까지 강도 및 형상 조건을 준수하는 모든 스프링 와이어 지름이 테스트됩니다. 스프링 설계가 조건을 준수하는지 여부와 적합한 코일 수가 테스트됩니다. 이 경우 다른 적합한 스프링 와이어 지름과는 상관없이 선택된 값으로 설계가 완료되고, 스프링은 최소 와이어 지름 및 최소 코일 수를 가지도록 설계됩니다.

3. 지정한 최대 작동력, 결정된 재질, 조립품 치수 및 스프링 지름에 대한 스프링 설계

먼저 계산을 위한 입력값을 검사합니다.

그런 다음 와이어 지름, 코일 수, 스프링 자유 길이 및 F ₁ 최소 작동력이 설계되므로 앞에서 설명한 강도와 형상 조건을 만족합니다.

프로그램은 우선 다음 공식에 따라 와이어 지름에 대한 스프링을 설계하려고 합니다.

설명:

	τ 8 = 0.85 τ A
	F 8	완전 하중 스프링의 작동력 [MPa]
	D	평균 스프링 지름 [mm]
	K w	Wahl 수정 계수 [-]
	τ 8	완전 하중 상태에서 스프링 재질의 비틀림 응력 [MPa]
	τ A	스프링 재질의 허용 비틀림 응력 [MPa]

이 와이어 지름에 대해 스프링 치수의 적합한 조합을 설계할 수 없으면 가장 작은 지름에서 가장 큰 지름까지 강도 및 형상 조건을 준수하는지 모든 스프링 와이어 지름이 계속해서 테스트됩니다. 설계된 스프링이 모든 요구 조건을 준수하는지 여부에 상관없이 적합한 코일 수를 테스트합니다. 이 경우 적합한 다른 스프링 와이어 지름에 관계없이 선택된 값으로 설계가 완료됩니다. 이때 프로그램은 최소 와이어 지름 및 최소 코일 수를 가진 스프링을 설계하려고 합니다.

스프링 검사 계산

지정된 하중, 재질 및 스프링 치수에 대해 조립품 치수 및 작동 편향에 해당하는 값을 계산합니다.

먼저 계산을 위한 입력값을 검사합니다. 그런 후 다음 공식을 사용하여 조립품 치수를 계산합니다.

예압 하중 스프링의 길이

완전 하중 스프링의 길이

설명:

	L 0	자유 스프링의 길이 [mm]
	F 1	최소 하중 스프링의 작동력 [mm]
	n	활성 코일 수 [-]
	D	평균 스프링 지름 [mm]
	G	스프링 재질의 탄성 계수 [MPa]
	d	와이어 지름 [mm]
	F 8	완전 하중 스프링의 작동력 [MPa]

작동 처짐

H = L ₁ - L ₈ [mm]

작동력 계산

지정된 재질, 조립품 치수 및 스프링 치수에 대해 각 작동 상태에서 스프링에 의해 발생하는 해당 힘이 계산됩니다. 먼저 입력 데이터가 검사 및 계산된 후 다음 공식에 따라 작동력이 계산됩니다.

최소 작동력

최대 작동력

스프링 출력 매개변수 계산

모든 유형의 스프링 계산에 공통적으로 사용되며 다음 순서로 계산됩니다.

스프링 상수

스프링의 이론적 한계 길이

L ₉ = (n + n _z + 1 - z ₀ ) d [mm]

스프링의 한계 테스트 길이

L _minF = L _9max + S _amin [mm]

여기서 한계 상태 L _9max 의 상한 스프링 길이:

그라운드 끝이 아닌 경우
	L 9max = 1.03 L 9 [mm]
그라운드 끝이고 (n + nz) <= 10.5인 경우
	L 9max = (n + n z ) d [mm]
그라운드 끝이고 (n + nz) > 10.5인 경우
	L 9max = 1.05 L 9 [mm]

완전 하중 상태에서 스프링 활성 코일 간 최소 허용 공간 합계

c = 5 값이 c < 5 스프링 지수 값에 사용되는 동안

한계 상태의 스프링 처짐

s ₉ = L ₀ - L ₉ [mm]

한계 스프링 힘

F ₉ = k S ⁹ [N]

코일 간의 공간

활성 코일의 피치

t = a + d [mm]

예압 하중 스프링 처짐

s ₁ = L ₀ - L ₁ [mm]

총 스프링 처짐

s ₈ = L ₀ - L ₈ [mm]

예압 하중 상태에 있는 스프링 재질의 비틀림 응력

완전 하중 응력에서 스프링 재질의 비틀림 응력

솔리드 길이 응력

편 상태의 와이어 길이

l = 3.2 D (n + n _z ) [mm]

스프링 질량

스프링 변형 에너지

스프링 서지의 고유 진동수

관성으로부터 상호 코일 충격 발생에 관한 임계(한계) 스프링 속도

스프링 하중 검사

τ ₈ ≤ u _s τ _A 및 L _minF ≤ L ₈

사용된 변수의 의미:

a	자유 상태에서의 활성 코일 사이의 공간 [mm]
k	스프링 상수 [N/mm]
d	와이어 지름 [mm]
D	평균 스프링 지름 [mm]
D 1	스프링 외부 지름 [mm]
D 2	스프링 내부 지름 [mm]
F	스프링에 의해 발휘된 일반적인 힘 [N]
G	스프링 재질의 탄성 전단 계수 [MPa]
c	스프링 지수 [-]
H	작동 편향 [mm]
K w	Wahl 수정 계수 [-]
k f	피로 한계의 안전계수 [-]
l	전개된 와이어 길이 [mm]
L	일반적인 스프링 길이 [mm]
L 9max	한계 상태의 최대 스프링 길이 [mm]
L minF	스프링의 한계 테스트 길이 [mm]
m	스프링 질량 [kg]
N	다수 편향의 피로 하중 스프링 수명 [-]
n	활성 코일 수 [-]
n z	끝 코일 수 [mm]
t	자유 상태에서 활성 코일의 피치 [mm]
s	일반적인 스프링 편향(연장) [mm]
s amin	스프링 활성 코일 간 최소 허용 공간 합계 [mm]
u s	재질 활용 계수 [-]
z 0	고정 코일 수 [-]
ρ	스프링 재질 밀도 [kg/m 3 ]
σ ult	스프링 재질의 극한 인장 응력 [MPa]
τ	일반적인 스프링 재질의 비틀림 응력 [MPa]
τ e	피로 하중 스프링의 전단 시 내구성 한계 [MPa]
τ A8	스프링 재질의 허용 비틀림 응력 [MPa]