2012年07月08日
ばね計算
リコイルスプリングの強さ、寿命はどうなんだろう？と気になったので計算してみた。
設計時にばねを選定するうえで役立つサイト選ばね君にアクセスして圧縮コイルばね計算のとこに線径、外径、巻数などの条件を入れると、ばね定数や寿命を計算してくれます。
試しにマルイのXDM-40のリコイルスプリング（純正）でやると、以下のようになる。
寿命は1000万回となり疲労によるへたりや破損は無いと思われる。
計算上では永久的に使える。
さすがマルイ
続いてKSC STI EDGE5.1 システム7
こちらも寿命は100万回となり疲労によるへたりや破損はまあ問題無いと思われる。
さらに続いてWA ナイトホーク ヴィッカーズ タクティカル
寿命は4万回と一気に減少。
どうやら厳しい条件の模様
10万発とか撃つ人は注意です。
今まで感覚で強いとか弱いとか言ってたけど上記サイトで調べれば数値で出てくるし、何巻カットすればばね定数がいくらになるとかも分かるのでカスタムする際には役立ちそうです。
（あくまで計算値なので実際とは異なる可能性がある）
設計時にばねを選定するうえで役立つサイト選ばね君にアクセスして圧縮コイルばね計算のとこに線径、外径、巻数などの条件を入れると、ばね定数や寿命を計算してくれます。
試しにマルイのXDM-40のリコイルスプリング（純正）でやると、以下のようになる。
寿命は1000万回となり疲労によるへたりや破損は無いと思われる。
計算上では永久的に使える。
さすがマルイ
続いてKSC STI EDGE5.1 システム7
こちらも寿命は100万回となり疲労によるへたりや破損はまあ問題無いと思われる。
さらに続いてWA ナイトホーク ヴィッカーズ タクティカル
寿命は4万回と一気に減少。
どうやら厳しい条件の模様
10万発とか撃つ人は注意です。
今まで感覚で強いとか弱いとか言ってたけど上記サイトで調べれば数値で出てくるし、何巻カットすればばね定数がいくらになるとかも分かるのでカスタムする際には役立ちそうです。
（あくまで計算値なので実際とは異なる可能性がある）
＞マルイのXDM-40のリコイルスプリング（純正）
「作動範囲２」が全たわみの２０から８０％範囲外です。
「巻きピッチ」がわずかに規定を超えています。
＞KSC STI EDGE5.1 システム7
エラーにはなっていませんが、使用時の応力が許容値を超えています。
このサイトでは許容応力のチェックはしていないようです。
おそらく耐久性評価で判定してるので、
許容応力はチェックしていないのかもしれません。
SWP-A、0.7mmの許容応力は1080N/mm^2ですが、使用時の最大応力は許容値の
80%以下の864N/mm^2が規定となっています。
（使用時の応力：945N/mm^2）
「巻きピッチ」が規定を超えています。
コイル平均径の１／２が規定です。
4.5mm規定のところ、5.7mmとなっています。
＞WA ナイトホーク ヴィッカーズ タクティカル
「作動範囲２」が全たわみの２０から８０％範囲外です。
「巻きピッチ」が規定を超えています。
4.45mm規定のところ、5.19mmとなっています。
この材料だけステンレスなんですか？
このバネだけ研削有りになってますし・・・
計算してて、なんかおかしいと思ったら
SUS304WPBの0.65mmと0.7mmの「引張強さ」の値がJISと違ってる。
「1850N/mm^2」のところ、「1950N/mm^2」になってました。
故意に変更してるのかも、しれませんが・・・
手元の2009年改訂の資料が間違ってるかも？と思い、
2000年改訂の資料も見ましたが同じでした。
バネ計算規格の誤植？を疑い、材料規格をネットで調べても同じでした。
材料の最終改訂は1994年。２０世紀・・・
JISの許容応力としては740N/mm^2で、使用上は592N/mm^2以下が規定となります。
（使用時の応力：840N/mm^2）
耐久性評価は「引張強さ」の数字を利用して計算するので、
その数字が下がると、寿命も短い計算結果になります。
でも、３万回前後のライン上にあります。
ただ、許容応力を超えているので、計算どおりにはいかないかも。
そもそもステンレスには寿命計算があてはまらないという話もあります。
作動範囲が寿命に影響するかは、わかりません。
JISでは荷重やバネ定数に公差をつける場合、作動範囲が要求されます。
巻きピッチは守るべき項目のようです。
ピッチが荒いと、応力計算が計算式と合致しなくなるようです。
回答もいただきました。
いつごろになるかわかりませんが、検討するそうです。
コメント読ませていただきました。
＞そもそもステンレスには寿命計算があてはまらないという話もあります。
＞巻きピッチは守るべき項目のようです。
＞ピッチが荒いと、応力計算が計算式と合致しなくなるようです。
なるほど、勉強になります。
エアガンなので寿命よりも動作性を重視しているため仕方ないかな。すぐに交換できるし安いので消耗品として扱っても問題ないと思ってます。