圧縮ばねの疲労荷重を確認する

動荷重ばね、すなわち循環荷重変化を受け、要求される寿命が 10 ⁵ 作動ストロークを超えるばねの場合、式 τ ₈ ≤ u _s τ _A に基づく一般的な静的応力チェックでは十分ではありません。このようなばねは、ばねの材料の疲労荷重についてチェックする必要があります。

このような動的荷重が予測されるばねを優良なものにする場合、上記の静的チェック以外に、式 τ ₈ ≤τ _e /k _f についても適合する必要があります。耐久限界 te は、特定の線径、材料、寿命要件、ばねの荷重についての、それぞれの「スミスの疲労グラフ」から探すことができます。

ここで

F 1	最小作動力 [N、lb]
F 8	最大作動力 [N、lb]
k f	疲労限度における安全率[-]
N	何千のたわみにおけるばねの寿命 [-]
σ ult	ばねの材料の最大引張応力 [MPa、psi]
τ 1	あらかじめ荷重を加えた状態でのばね材料のねじり応力[MPa、psi]
τ 8	最大荷重状態のばねの材料のねじれ応力 [MPa、psi]
τ e	疲労荷重ばねのせん断の耐久限度[MPa、psi]
τ e0	ゼロ平均応力のせん断の基本耐久限度 [MPa、psi]
τ A	ばねの材料の許容ねじり応力 [MPa、psi]

ゼロ平均応力の材料の基本耐久限界 τ _e0 に関するデータが、実験データ図に示されます(次の図を参照)。これらのデータの有効性は、特定の材料、表面仕上げ、ばねの寿命によって決まります。

ここで

	曲線 0	鋼ばねの基本耐久限界を te0 要求される寿命について理論的に計算した曲線
	曲線 1	ショット ピーニングのばねの基本耐久限界の最大推奨値
	曲線 8	非ショット ピーニングのばねの基本耐久限界の最大推奨値