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ばね剛性計算ツールは、ばねの剛性 (k) を決定するための迅速かつ正確な方法を提供します。この値は、不適切な荷重処理による故障なしに機械システムが正しく機能することを保証するために重要です。計算機では次の式が使用されます。
ばね剛性計算式
ここで、
- k – バネの剛性 (N/m または lb/in)
- G – ばね材料のせん断弾性率 (N/m^2 または lb/in^2)
- d – スプリングの線径 (m または in)
- D – ばねの平均直径 (m またはインチ)
- n_a – アクティブなコイルの数
せん断弾性率 (G) の値は、多くの場合、材料特性表またはサプライヤーのデータシートから見つけることができます。平均直径 (D) は外径と内径の平均として計算され、アクティブなコイルの数 (n_a) はコイルの総数から端部の非アクティブなコイルを差し引いたものです。
一般的な材料の換算表
次の表は、ばねの製造に使用される一般的な材料の典型的なせん断弾性率の値を示しています。
| 材料 | せん断弾性率 G (N/m^2) |
|---|---|
| 鋼鉄 | 79.3 x 10 ^ 9 |
| ステンレス鋼 | 77 x 10 ^ 9 |
| 銅 | 45 x 10 ^ 9 |
| 真鍮 | 39 x 10 ^ 9 |
| アルミ | 26 x 10 ^ 9 |
この表は、ユーザーがこの情報を個別に検索することなく、計算機に必要なせん断弾性率をすばやく参照するのに役立ちます。
ばね剛性計算例
問題点： 線径 0.01 m、平均直径 0.1 m、アクティブ コイル数 20 個の鋼製スプリングの剛性を計算します。
解決策： 式の使用：
k = (79.3 x 10^9 x (0.01)^4) / (8 x (0.1)^3 x 20) = 198.25 N/m
この結果は、スプリングの剛性が 198.25 N/m であることを示しており、この特定の剛性レベルを必要とする用途に適しています。
最も一般的な FAQ
バネの硬さってどういう意味ですか？
k で示されるばねの剛性は、圧縮または伸張に対するばねの抵抗の尺度であり、その材料、設計、寸法に依存します。
せん断弾性率はどうやって調べればよいですか?
せん断弾性率 (G) は、材料の応答を説明する材料特性です。 せん断応力 通常、エンジニアリング データベースや材料データシートに含まれています。
この計算機は非円筒ばねにも使用できますか?
この計算機は円筒らせんばね用に設計されています。円錐バネやねじりバネなど、他の種類のバネの場合は、異なる公式が必要です。