일반 계산 공식
외부 스프링 지름
D 1 = D + d [in]
설명:
|
D |
평균 스프링 지름 [in] |
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d |
와이어 지름 [in] |
내부 스프링 지름
D 2 = D - d [in]
설명:
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D |
평균 스프링 지름 [in] |
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d |
와이어 지름 [in] |
작동 처짐
H = L 1 - L 8 = s 8 - s 1 [in]
설명:
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L 8 |
완전 하중 스프링의 길이 [in] |
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L 1 |
예압 하중 스프링의 길이 [in] |
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s 8 |
완전 하중 스프링의 편향 [in] |
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s 1 |
예압 하중 스프링의 편향 [in] |
스프링 지수
c = D/d [-]
설명:
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D |
평균 스프링 지름 [in] |
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d |
와이어 지름 [in] |
Wahl 정정 계수
설명:
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c |
스프링 지수 [-] |
스프링에 의해 가해진 일반적인 힘
설명:
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d |
와이어 지름 [in] |
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| τ |
일반적인 스프링 재질의 비틀림 응력 [psi] |
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D |
평균 스프링 지름 [mm] |
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K w |
Wahl 수정 계수 [-] |
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G |
스프링 재질의 탄성 계수 [psi] |
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s |
일반적인 스프링 편향 [in] |
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n |
활성 코일 수 [-] |
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F 0 |
스프링 초기 장력 [N] |
스프링 상수
설명:
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d |
와이어 지름 [in] |
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D |
평균 스프링 지름 [mm] |
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G |
스프링 재질의 탄성 계수 [psi] |
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n |
활성 코일 수 [-] |
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F 8 |
완전 하중 스프링의 작동력 [psi] |
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F 1 |
최소 하중 스프링의 작동력 [psi] |
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H |
작동 편향 [in] |
평균 스프링 지름
설명:
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G |
스프링 재질의 탄성 계수 [psi] |
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d |
와이어 지름 [mm] |
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k |
스프링 상수 [lb/in] |
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n |
활성 코일 수 [-] |
일반적인 스프링 처짐
s = F / k [in]
설명:
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F |
스프링에 의해 발휘된 일반적인 힘 [lb] |
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k |
스프링 상수 [lb/in] |
자유 스프링 길이
L 0 = L 1 + s 1 = L 8 + s 8 [in]
설명:
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L 8 |
완전 하중 스프링의 길이 [in] |
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L 1 |
예압 하중 스프링의 길이 [in] |
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s 8 |
완전 하중 스프링의 편향 [in] |
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s 1 |
예압 하중 스프링의 편향 [in] |
스프링 설계 계산
특정 하중, 재질, 조립품 치수 또는 스프링 지름에 대한 와이어 지름, 코일 수 및 스프링 자유 길이 L 0 을 설계합니다. 권장되는 와이어 지름의 경우 자유 상태에서 스프링 스레드 간의 t 피치는 0.3 D ≤ t ≤ 0.6 D [in] 범위 이내에 있습니다.
스프링은 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:
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D |
평균 스프링 지름 [in] |
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d |
와이어 지름 [in] |
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| τ |
자유 상태에서 활성 코일의 피치 [in] |
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τ 8 |
완전 하중 상태에서 스프링 재질의 비틀림 응력 [psi] |
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τ A |
스프링 재질의 허용 비틀림 응력 [psi] |
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u s |
재질 활용 계수 [-] |
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L 8 |
완전 하중 스프링의 길이 [in] |
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L minF |
스프링의 한계 테스트 길이 [in] |
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n |
활성 코일 수 [-] |
버클링에 대한 안전 조건을 준수하고 피로 하중에 대한 조건 사양을 검사합니다.
설계 절차
1. 지정된 하중, 재질 및 스프링 조립품 치수
먼저 입력값을 검사 및 계산합니다.
위에 나열된 강도 및 형상 요구사항에 따라 와이어 지름 및 코일 수를 설계하거나, 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:
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τ 8 = 0.85 τ A |
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F 8 |
완전 하중 스프링의 작동력 [psi] |
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D |
평균 스프링 지름 [in] |
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K w |
Wahl 수정 계수 [-] |
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τ 8 |
완전 하중 상태에서 스프링 재질의 비틀림 응력 [psi] |
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|
τ A |
스프링 재질의 허용 비틀림 응력 [psi] |
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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 위에 나열된 강도와 형상 조건에 따라 와이어 지름, 코일 수, 스프링 자유 길이 및 F 1 최소 작동력이 설계됩니다.
다음 공식을 사용하여 지정된 와이어 지름에 대한 스프링을 설계합니다.
설명:
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τ 8 = 0.85 τ A |
||
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F 8 |
완전 하중 스프링의 작동력 [psi] |
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D |
평균 스프링 지름 [in] |
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|
K w |
Wahl 수정 계수 [-] |
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|
τ 8 |
완전 하중 상태에서 스프링 재질의 비틀림 응력 [psi] |
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|
τ A |
스프링 재질의 허용 비틀림 응력 [psi] |
|
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.
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:
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L 0 |
자유 스프링의 길이 [in] |
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F 1 |
최소 하중 스프링의 작동력 [in] |
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n |
활성 코일 수 [-] |
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D |
평균 스프링 지름 [in] |
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G |
스프링 재질의 탄성 계수 [psi] |
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|
d |
와이어 지름 [in] |
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|
F 8 |
완전 하중 스프링의 작동력 [psi] |
작동 처짐
H = L 1 - L 8 [in]
작동력 계산
지정된 재질, 조립품 치수 및 스프링 치수에 대해 각 작동 상태에서 스프링에 의해 발생하는 해당 힘을 계산합니다. 먼저 입력 데이터를 검사 및 계산한 후 다음 공식을 사용하여 작동력을 계산합니다.
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 [in]
스프링의 한계 테스트 길이
L minF = L 9max + S amin [in]
여기서 한계 상태 L 9max 의 상한 스프링 길이:
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그라운드 끝이 아닌 경우 |
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L 9max = 1.03 L 9 [in] |
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그라운드 끝이고 (n + nz) <= 10.5인 경우 |
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L 9max = (n + n z ) d [in] |
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그라운드 끝이고 (n + nz) > 10.5인 경우 |
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L 9max = 1.05 L 9 [in] |
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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 [in]
한계 스프링 힘
F 9 = k S 9 [lb]
코일 간의 공간
활성 코일의 피치
t = a + d [in]
예압 하중 스프링 처짐
s 1 = L 0 - L 1 [in]
총 스프링 처짐
s 8 = L 0 - L 8 [in]
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 ) [in]
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:
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a |
자유 상태에서의 활성 코일 사이의 공간 [in] |
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k |
스프링 상수 [lb/ft] |
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d |
와이어 지름 [in] |
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D |
평균 스프링 지름 [in] |
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D 1 |
스프링 외부 지름[in] |
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D 2 |
스프링 내부 지름 [in] |
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F |
스프링에 의해 발휘된 일반적인 힘 [lb] |
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G |
스프링 재질의 전단 탄성 계수 [psi] |
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c |
스프링 지수 [-] |
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H |
작동 편향 [in] |
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K w |
Wahl 수정 계수 [-] |
|
k f |
피로 한계의 안전계수 [-] |
|
l |
전개된 와이어 길이 [in] |
|
L |
일반적인 스프링 길이 [in] |
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L 9max |
한계 상태의 최대 스프링 길이 [in] |
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L minF |
스프링의 한계 테스트 길이 [in] |
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m |
스프링 질량 [lb] |
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N |
다수 편향의 피로 하중 스프링 수명 [-] |
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n |
활성 코일 수 [-] |
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n z |
끝 코일 수 [in] |
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t |
자유 상태에서 활성 코일의 피치 [in] |
|
s |
일반적인 스프링 편향(연장) [in] |
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s amin |
스프링 활성 코일 간 최소 허용 공간 합계 [in] |
|
u s |
재질 활용 계수 [-] |
|
z 0 |
고정 코일 수 [-] |
| ρ |
스프링 재질 밀도 [lb/ft 3 ] |
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σ ult |
스프링 재질의 극한 인장 응력 [psi] |
| τ |
일반적인 스프링 재질의 비틀림 응력 [psi] |
|
τ e |
피로 하중 스프링의 전단 시 내구성 한계 [psi] |
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τ A8 |
스프링 재질의 허용 비틀림 응력 [psi] |