Coil Spring(코일 스프링) 계산 (2/2)

안녕하세요. 메카럽입니다.

이번 포스팅에서는 지난 포스팅에 이어서 Coil Spring(코일 스프링) 계산식과 요목표에 대해 알아 보도록 하겠습니다.

이어서 포스팅할 코일 스프링 계산식으로는 간이 계산식 설계 계산식과, 압축 코일 스프링 계산식의 몇가지를 알아보겠습니다.

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코일 스프링 (coil Spring)에 대한 추가 자료

쇠막대를 나선형으로 둥글게 감아 만든 스프링으로 가느다란 봉재(棒材)를 식물의 덩굴처럼 감아 만든 스프링을 말합니다. 대표적으로 승용차의 서스펜션으로 가장 많이 쓰이는 스프링입니다. 스프링의 강도는 주로 두께로 정해지며 굵을수록 딱딱해지고, 감는 횟수가 많을수록 부드러워지며, 코일의 지름이 클수록 부드러워지며 스프링의 굵기를 차츰 변화시키거나 코일의 지름을 다르게 하여 하중이나 노면의 충격 정도에 따라 스프링의 강도가 달라지는 유형도 있는데, 이를 비선형스프링 또는 프로그레시브 스프링이라 합니다. 이 스프링의 종류에는 원뿔 코일스프링·드럼형 코일스프링·배럴형 코일스프링 등이 있습니다.

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간이 계산식으로 Spring을 설계할 경우

① Spring(스프링) 정수를 구하는 식

② 비틀림 응력을 구하는 식

③ 처짐을 구하는 식

④ 최대 밀착 높이를 구하는 식

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압축 코일 스프링 계산 예

[조건] 외경 Φ39, 선경 Φ2.6, 자유장 : 45mm

① 최대 하중

② 1권당 최대처짐(δn=1)

③ Pitch(피치)[P]

④ 유효권수(n)

유효권수 n은 아래 식으로 하여 1/4권 단위로 계산합니다.
총 권수 = n+2
L = nP+1.5D

n = (L-1.5D) / P = 45-(1.5x2.6) / 16.2 = 2.5권

 

⑤ 최대 처짐 및 스프링 지수

δ = n x δn=1

(최대처짐)

=2.5x10.88=27.2

◇ 스프링 정수(K)

SC45C 횡탄성계수 G=8000

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압축 코일 스프링 설계도 및 요목표

재 료		SWPA
재료의 직경 D1		Φ2.6
코일 평면경 d1		Φ39
코일 내경 d2		Φ33.8
유효 감김수		2.5
총 감김수		4.5
감긴 방향
자유 높이		45
취부시	하중(kg)	3.79
	높 이	35
최대 하중시	하중(kg)	10.31
	높 이	17.8
스프링 정수(kgf)		0.379
표면 처리	성형후의 표면가공	SHOT PEENING
	방청처리	MFZnll-C

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이상으로 스프링 관련 설계 제도에 대해 알아보았습니다. 무심코 지나칠 수도 있는 부품이지만 이런 세세한 설계 계산을 통해 정밀하게 만들어져 우리 일상 생활에 사용되고 있습니다. 저는 이런 매력에 빠져 아직도 기계밥을 먹고 있네요. 기계에 관심있는 분들도 분명 이런 매력을 느끼셨겠죠? 점점 발전하는 기계는 공부할 것이 참 많은 것 같습니다. 다음 포스팅에서는 베어링과 관련된 내용을 알아보도록 하겠습니다.