일반 계산 공식

재질 활용 계수

피로 한계의 안전계수

외부 스프링 지름

D 1 = D + d [in]

설명:

	D	평균 스프링 지름 [in]
	d	와이어 지름 [in]

내부 스프링 지름

D 2 = D - d[in]

설명:

	D	평균 스프링 지름 [in]
	d	와이어 지름[in]

작동 처짐

H = L 1 - L 8 = s 8 - s 1[in]

설명:

	L 8	완전 하중 스프링의 길이[in]
	L 1	예압 하중 스프링의 길이[in]
	s 8	완전 하중 스프링의 편향[in]
	s 1	예압 하중 스프링의 편향[in]

스프링 지수

c = D/d [-]

설명:

	D	평균 스프링 지름 [in]
	d	와이어 지름[in]

Wahl 정정 계수

설명:

c

스프링 지수[-]

스프링에 의해 가해진 일반적인 힘

설명:

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

스프링 상수

설명:

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

평균 스프링 지름

설명:

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

일반적인 스프링 처짐

s = F / k[in]

설명:

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

자유 스프링 길이

L 0 = L 1 + s 1 = L 8 + s 8[in]

설명:

	L 8	완전 하중 스프링의 길이[in]
	L 1	예압 하중 스프링의 길이[in]
	s 8	완전 하중 스프링의 편향[in]
	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 0을 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 및 D ≤ L 0 ≤ 10 D 및 L 0 ≤ 31.5인치 및 4 ≤ D/d ≤ 16 및 n≥ 2 및 12 d ≤ t < D

설명:

	D	평균 스프링 지름 [in]
	d	와이어 지름[in]
	τ	자유 상태에서 활성 코일의 피치[in]
	τ 8	완전 하중 상태에서 스프링 재질의 비틀림 응력[psi]
	τ A	스프링 재질의 허용 비틀림 응력[psi]
	u s	재질 활용 계수[-]
	L 8	완전 하중 스프링의 길이[in]
	L minF	스프링의 한계 테스트 길이[in]
	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 8에 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[psi]
	D	평균 스프링 지름 [in]
	K w	Wahl 수정 계수[-]
	τ 8	완전 하중 상태에서 스프링 재질의 비틀림 응력[psi]
	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.

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:

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

	L 0	자유 스프링의 길이[in]
	F 1	최소 하중 스프링의 작동력[in]
	n	활성 코일 수 [-]
	D	평균 스프링 지름 [in]
	G	스프링 재질의 탄성 계수[psi]
	d	와이어 지름 [in]
	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 9max의 상한 스프링 길이:

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

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 상태에서 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:

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