압축 스프링 상수 계산기
선경, 코일 평균경, 총권수와 끝 형식, 재질(횡탄성계수 G)을 넣으면 JIS B 2701 식으로 스프링 상수, 작동 하중, Wahl 보정 전단응력, 밀착 높이와 서징 고유진동수를 계산합니다. 스프링 지수·종횡비·유효권수·피치를 참고 범위와 나란히 보여 줍니다.
계산 근거
스프링 상수 k = G·d⁴/(8·Na·D³), 비틀림 응력 τ0 = 8DP/(πd³), Wahl 수정 계수 κ = (4c − 1)/(4c − 4) + 0.615/c, 수정 응력 τ = κ·τ0, 유효권수 Na = Nt − 2(끝 닿음)·Nt − 1.5(끝 안 닿음), 서징 1차 고유진동수 f = ½·√(k/m). G 는 스프링강·피아노선 78,500, SUS302·304·316 68,500, SUS631J1 73,500, 황동 39,000, 인청동 42,000, 베릴륨동 44,000 N/mm². 밀착 높이는 Nt × d 근사입니다. 설계 참고용 계산입니다. 최종 선정은 제조사 카탈로그와 담당 기술자 검토를 거치세요.
이 도구가 업무에 도움이 됐나요?
의견 감사합니다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
압축 스프링 상수는 어떻게 계산하나요?
k = G·d⁴ / (8·Na·D³)입니다. G는 횡탄성계수(N/mm²), d는 선경, D는 코일 평균경, Na는 유효권수입니다. 선경 2 mm, 평균경 16 mm, 유효권수 8, 피아노선(G = 78,500)이면 k ≈ 4.79 N/mm입니다.코일 평균경 D는 어떻게 재나요?
바깥지름에서 선경을 빼거나 안지름에 선경을 더한 값입니다. 바깥지름 18 mm, 선경 2 mm이면 D = 16 mm입니다. 바깥지름을 그대로 넣으면 k가 작게 나오고 응력도 틀어집니다.
유효권수와 총권수는 무엇이 다른가요?
끝 코일은 자리면에 닿아 휘지 않으므로 하중을 받는 코일 수(유효권수)는 총권수보다 적습니다. JIS B 2701 발췌 자료 기준으로 끝 코일이 다음 코일에 닿는 형식은
Na = Nt − 2, 닿지 않는 형식은 Na = Nt − 1.5입니다.Wahl 보정 계수는 왜 곱하나요?
코일 안쪽은 곡률과 직접 전단 때문에 단순 비틀림 응력보다 응력이 큽니다.
κ = (4c − 1)/(4c − 4) + 0.615/c(c = D/d)를 곱해 실제에 가까운 최대 전단응력 τ = κ·8DP/(πd³)를 구합니다. c = 8이면 κ ≈ 1.184로 18% 정도 커집니다.스프링 지수와 종횡비의 참고 범위는요?
MISUMI의 JIS B 2701-1:2018 발췌 자료는 스프링 지수 c를 냉간 성형 3~22, 열간 성형 4~15, 종횡비 L0/D를 0.8~4, 유효권수를 3 이상, 피치를 0.5D 이하로 잡도록 안내합니다. 이 도구는 네 값을 이 참고 범위와 나란히 보여 줍니다.
허용 전단응력은 왜 직접 넣나요?
허용 응력은 선재 종류와 인장강도(선경마다 다름), 정적 하중인지 반복 하중인지에 따라 크게 달라집니다. 한 값으로 정해 둘 수 없어 JIS B 2704나 선재 제조사 자료에서 확인한 값을 넣게 했습니다. 넣으면 작동 응력과 밀착 응력을 허용값과 비교합니다.
서징 고유진동수는 언제 봐야 하나요?
캠·크랭크·밸브처럼 스프링을 빠르게 반복해 누를 때입니다. 작동 진동수가 스프링 고유진동수에 가까우면 코일이 공진해 응력이 커집니다. 이 도구는 유효 코일 부분 질량으로
f = ½·√(k/m)를 계산하며, 강선 밀도 7.85 g/cm³를 기본으로 씁니다.계산값과 실측 스프링 상수가 다른 이유는요?
끝 코일 형상, 선경·코일경 공차, 피치 불균일 때문에 실제 k는 계산과 몇 % 차이가 납니다. 시제품은 두 높이에서 하중을 재서 k를 확인하세요. 설계 참고용 계산이며 최종 선정은 제조사 카탈로그와 담당 기술자 검토를 거치세요.
개발 프로세스를 표준화하다
DFMEA·Stage-Gate·QFD를 실무에 정착시키는 제조 시스템·스마트팩토리 구축.
실무 도구·자료 업데이트 받기
새 계산기·체크리스트와 스마트팩토리·제조혁신 실무 자료를 이메일로 보내드립니다. 언제든 수신거부할 수 있습니다.