専門用語の解説 特性

spring characteristic

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加工依頼の際に設計者から指示があるバネの特性と優れる性質の三大特性


特性とは

そのものだけが持つ性質、又は持っている優れる性質のこととなっています、従って後半に解説の三大特性の方が当てはまることですが、例えば設計者からの製作依頼で「バネ特性を指定」という場合には一般的に荷重又は、定数の指定が成されることを意味し用語としてはこちらの方がよく出てくる言葉の為にはじめに説明しておきますが、勿論全く関係の無い訳で無く難しいかもしれませんが関連性はある事です。


図面によるバネ特性の指示

設計者からの図面で荷重(N)、定数(N/mm)の2つが指示(どちらか1つまたは両方)される事が多くあります、ニュートン(N)の単位での指示は強サを表わします、 つまり強サをバネ特性と呼んでいます。但し通常は指定時の荷重(N)の事で特に必要とされる場合は定数(N/mm)を指示することができるとなっていて、どちらの指定であってもその際に製造する側はこれを重視する為、自由高や巻数は参考となります。つまり、ばね製造にとって強サは大変に重要な要因と言えます、自由高や巻数が参考値とする事が出来無い場合は他に参考として良い寸法箇所等を設計者と協議する必要があります。両方の指示が出るときも有りますが、もし正確なたわみ量が分かっていれば、以下にも述べてる様に荷重の指示の方がバネ加工後に実測が試験機で正確に行える為、よいでしょう。

  1. 指定高や長サ時の荷重(N)
  2. 1mm当たりの強サの定数(N/mm)

1、2ともに別ページで個々に詳しく説明をしており 1.荷重 2.ばね定数 をご覧ください。


バネの持つ三大特性

以下については「ばね」とは何かという、但し少し広い意味になりますが答えでも有ることです。その基本となるのが弾性です反発力と解釈されても良いと思います。弾性を有効に利用するのがばねです。

  1. 力を加えると変形し、その力を取り除くと元の同じ形状に変形なく復元
  2. エネルギーを吸収・蓄積し、放出(開放)
  3. 固有振動数を持つ

1の例、それぞれの材質が持つ弾性を利用して変形、復元が一般的ばねの持つ基本特徴、性質、但し例えば水風船(ヨーヨー)、空気を入れたボール、ゴムもそれぞれ水や空気やゴムの弾性があり潰したり伸ばしたりすれば元に戻ろうとする訳です。
2の例、弓(アーチェリー)、ぜんまいなどが挙げられる。例えば矢を引いているときは、弓にエネルギーがどんどん蓄積する事になりその状態から引いてる手を放すと弓に蓄積したエネルギーが放出し矢を遠くへ飛ばす力となる。
3の例、変形の状態から開放すると元の形状にもどる時みずから持つ弾性によって固有振動数が生じる性質がある、例えば圧縮用も引張り用も片方を固定して片方を手で押したり引張ったりして急にその手を放すとある間一定の振動数で振動しつずけます、この振動数と組み込まれているもの(外部)よりの振動が合ってしまうと共振という大きな振動を起こすのでこれを避ける設計を行う。固有振動数は、種類や使用される材質や形状等により違いがみられるが一般には材料の持つ引張り強度の高い(強い)もので作成する方が早くなる。簡単そうで結構難しいのは振動をバネで吸収して振動を無くすことです。バネの固有振動数は、定数と力を加える物の質量で決まります。余談ですがバネ以外でも地震によるビルの揺れに関しても共振という言葉はよく出てきます、最近のビルに使われる制振装置はうまくコントロールして制振しているようです。


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