コイルばね(圧縮ばね)
コイルばね(圧縮ばね)は、円あるいは四角の線材をコイル状に巻いたばねで、上下から垂直方向にたわむ。弾性変形によりエネルギーの吸収・放出を行う機械要素で、圧縮力・引張力、ねじり用の機能を持つ。
圧縮コイルばね
引張コイルばね
コイルばねの用語
コイルばねの断面
コイルばねの形状は、円筒形、円すい形、たる形、つづみ形がある。
ばねの取付
ばねは熱処理により硬くなっているため、相手部材を傷つける。それを防ぐため、ばね座を間に入れて組み立てる。不可力の調整が必要な場合は、ばね座をねじで締め込んでロックする。
ねじり応力
コイルばねに働くねじり応力は次式である。
たわみ
コイルばねに働くたわみは次式である。
ばね定数
ばね定数とは、ばねのたわみに対する加える力の比である。
有効巻き数
ばねの有効巻き数は下記で表される。圧縮コイルばねでは、巻き数Nに対して有効巻き数NaはN-2で表し、引張コイルばねでは、N=Naで表す。
固有振動数
ばねは固有の固有振動数を持つが、これに近い周期的な荷重がかかると、共振してより激しく振動してしまう。これが原因で疲労破損を起こすこともあるため、ばねの固有振動数は回転数など外力の周期の15倍以上とする。