圧縮コイルばねをねじる方法と荷重計算
- 圧縮コイルばねをねじる組立時に荷重が変わる問題が発生しています。その原因として、組立時のボディとばね端部の摩擦力が影響している可能性があります。
- 圧縮コイルばねをねじる際、ばね荷重を計算する方法を教えてください。
- 組立時のばね荷重が事前に測定した値と異なるため、正確なばね荷重を求める方法についてお知り合いたいです。
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圧縮コイルばねをねじる
ねじ付きのボディで圧縮コイルばねを圧縮しながら本体にねじ込んで組み立てる部品を試作しました。組立時の圧縮コイルばねの高さを各部品の軸方向寸法から計算で求め、その時の荷重を事前に測定します。ところが、事前に測定した組立高さでの圧縮コイルばねの荷重と実際に組立たときの荷重がどうも異なるようです。もしかして、組立時のボディと圧縮コイルばね端部の摩擦力で圧縮コイルばねがねじられて荷重が変わってしまうのではないかと推測しています。質問ですが、圧縮コイルばねを圧縮しながら軸をねじるように軸心に対して垂直な面内でねじった場合のある高さにおけるばね荷重を計算する方法があればご教示ください。よろしくお願いします。
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やはり、判っていないようですね。 コイルバネ１本を使用するのでしょうが、 バルブに拘束され、縮まない部分と縮み難い部分があり、 その部分を考慮する<回答（５）の様な内容で>すると 計算通りになりませんか？ １巻き当たりの自由長さと縮み代が、バルブに拘束され ない力となります。 そして、１巻き当たりの自由長さと縮み代の直列配置が （正確には、縮み難い部分の考慮が必要ですが） バルブ作動の力となります。 今一度、確認して下さいな。
圧縮コイルばねは、コイルのねじれで計算するので、……と アドバイスしましたが、問題なかったでしょうか？ バネ計算ミスか、縮み代の問題と考えていますが、 ＊ 圧縮バネを直列に２本配置、３本配置、４本配置 撓み；２倍 、３倍 、４倍 力；１倍 、１倍 、１倍 ※ 圧縮バネを並列に２本配置、３本配置、４本配置 撓み；１倍 、１倍 、１倍 力；２倍 、３倍 、４倍 となる事は、ＯＫですか、 これを、１本の圧縮バネで、部分的に圧縮させる事は、 １巻き当たりの長さと縮み代に変換して考えると判ります。 そろそろ、結果が確認できたと考えていますが、如何でしょうか？
今一度、リリーフ弁の断面図を確認して下さい。 ＊ リリーフ弁にバネを組み込む時、ボディの外径に加工しているねじ を利用している。 ↓ バネが圧縮する部分は、ボディの外径に加工しているねじで拘束 される部分は入れない考慮が必要です。 ＊ リリーフ弁にバネを組み込む時、弁座径とバネ内径はどの様な関係 になっているのかが？？です。 ↓ バネが圧縮する部分は、弁座径とバネ内径の仕様によっては、その 部分の長さは削除する、又は半分程度の力しか寄与しない、等々の 考慮が必要です。 等々のバネ単体での圧縮とバネ力の関係と、リリーフ弁組込時の圧縮と バネ力の関係を詳細に確認する（圧縮に関係する長さと縮み代の関係を） 事が大切です。 圧縮バネを直列に並べると、力はそのままで、縮み代は2倍となり、 バネ定数（レート）は、半分になる事を考慮して下さい。
お礼
丁寧なアドバイス有難うございます。アドバイスを参考に再度検討してみます。
？？？？？です。 基本的には、同じではないでしょうか？ ◆ 事前に測定した組立高さでの圧縮コイルばねの荷重は、どの様に測定 しましたか？ ◆ 実際に組立たときの荷重はどの様に測定しましたか？ 加工部の重量（垂直動作の場合）又は重量×摩擦係数（水平動作の場合） を考慮していますか？ また、 圧縮コイルばねを圧縮しながら軸をねじるように軸心に対して垂直な面内 でねじった場合とは？？？？です。 バネは、基本的に線径をねじるように応力が…です。 詳細を教えて下さい。
お礼
分かりにくい表現ですみません。実は、リリーフ弁なのです。 ◆ばね荷重はばね測定器で測定しました。 ◆組立時は直接荷重を測定できないのですが、計算上のクラッキング圧力にな らず、弁座径は測定して問題ないものですから、ばね荷重が変わったのでは ないかと考えました。ばねもポペットも質量は無視できる程度なので、質量 は考慮していません。 組立時に圧縮コイルばねを圧縮していくのですが、圧縮していく部品がボディで、ボディの外径はねじになっており、本体にねじ込みます。このとき、ボディの内側底面とばねの端面が接触した状態でボディがねじ込まれます。したがって、ばねは圧縮されながら、端面の摩擦力でねじられるのではないかと考えています。 図を示せればよいのですが、言葉での説明は難しいですね。ご理解いただければ幸いです。
圧縮コイルばね端部の摩擦力で圧縮コイルばねがねじられて, コイル平均径 や有効巻数が変化していませんか？変化しているならばその分を見込んで， 荷重を計算しなおす必要があります。
お礼
アドバイスを有難うございます。コイル平均径や有効巻数の変化を仮定して計算することは可能ですが、実際の状態を精度よく模擬できるかどうか、難しいところですね。やはり、実際の荷重を知るより、摩擦力が小さくなるように工夫をすることを考えるべきかもしれません。
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