ばね推薦

用途

設置スペースの外径Dと支えるべき荷重さえ分かれば、標準線径の候補を走査して適合する圧縮コイルばね仕様（線径・平均径・ばね指数・自由長・ばね定数）を推薦します。詳細設計の前に現実的な線径を素早く見極めるのに使います。

推薦の仕組み

0.5～6mmの標準線径14種を候補とし、各線径ごとに平均径Dm=D−dとばね指数c=Dm/dを求めます。ばね指数が4～12を外れるか、補正せん断応力が材質の許容値を超える候補は除外します。残った候補を応力使用率が75%に近い順に並べ、上位3つを表示します。使用率が低すぎる(15%未満)場合は過設計として除きます。

主な式

荷重はF=Fkgf×9.81 Nに換算します。平均径Dm=D−d、ばね指数c=Dm/d、Wahl補正係数K=(4c−1)/(4c−4)+0.615/c。補正せん断応力はτ=K·8·F·Dm/(π·d³)、使用率はτ/許容応力×100%。ばね定数はk=G·d⁴/(8·Dm³·n)（G=78500MPa、有効巻数n=8を仮定）、たわみδ=F/kです。

入力値

Dはコイル外径(mm)、必要荷重はkgf単位で入力します。材質が許容せん断応力を決め、ピアノ線SWPBは800、硬鋼線SWCは700、ステンレスSUS304-WPBは600 MPaです。横弾性係数Gと有効巻数nは内部で78500MPaと8に固定されており、推奨自由長・巻数はあくまで出発点の目安です。

計算例

D=20mm、荷重5kgf、ステンレス(許容600MPa)ならF=5×9.81=49.05N。推薦1位は線径d=2.0mmで、Dm=18mm、c=9.0、K≈1.162、τ=1.162×8×49.05×18/(π×2³)≈327MPa(使用率約54%)。ばね定数k=78500×2⁴/(8×18³×8)≈3.37 N/mm、たわみδ=49.05/3.37≈14.6mm、推奨自由長L≈64mmです。