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코일 스프링의 효과적인 사용방법
스프링 가이드 없이 사용할 경우
스프링 가이드 없이 사용할 경우 스프링이 구부러지거나 휘는 현상이 발생합니다.
이렇게 되면 구부러진 안쪽에 국부적으로 심한 응력이 가해져 파손에 이르게 됩니다. 따라서 반드시 샤프트에 외경 가이드 등의 스프링 가이드를 사용하시기 바랍니다.
* 기본적으로는, 내경 축 가이드에서, 샤프트 윗면과 아랫면으로 관통시켜 사용하는 것이 이상적입니다.
스프링의 내경과 샤프트에 대해
샤프트와의 사이에 클리어런스가 적으면 샤프트에 의해 스프링 내경이 마모하여 마모부를 기점으로 파손에 이르게 됩니다. 샤프트와의 클리어런스가 너무 크면 스프링이 구부러질 수 있습니다. 샤프트 직경은 내경 -1.0mm 정도로 설정하시는 것이 좋습니다. 또한 길이가 긴 스프링(자유길이/외경 = 4 이상의 스프링)은 그림-1과 같이 샤프트에 단차를 붙여 스프링이 구부러질 때 내경에 닿지 않도록 해 주십니오.
스프링의 외경과 카운터 보어 홀에 대해
카운터 보어 홀과의 클리어런스가 너무 작으면 스프링이 휠 때 외경쪽으로 부풀기 때문에 외경에 닿아 응력이 집중되므로 스프링이 파손될 수 있습니다. 카운터 보어 홀 직경을 외경 +1.5mm 정도로 설정하시는 것이 좋습니다. 길이가 긴 스프링은 그림-1과 같이 카운터 보어 홀 모양이 이상적입니다.
샤프트 길이, 카운터 보어 홀 깊이가 짧을 때
가이드 길이가 짧으면 스프링이 구부러졌을 때 가이드 끝 부분에 닿게 됩니다. 이렇게 계속 마찰되면 결국은 파손되게 됩니다. 가이드 길이를 초기 설정 높이x1/2 이상으로 하는 것이 좋습니다. 또한 C3의 면취를 해 주시기 바랍니다.
최대 변형량(30만회 조건)을 초과하여 사용하는 경우(밀착 부근에서의 사용)
가이드 길이가 짧으면 스프링이 구부러졌을 때 가이드 끝 부분에 닿게 됩니다. 이렇게 계속 마찰되면 결국은 파손되게 됩니다. 가이드 길이를 초기 설정 높이x1/2 이상으로 하는 것이 좋습니다. 또한 C3의 면취를 해 주시기 바랍니다.
초기 변형량 없이 사용하는 경우
틈이 있으면 스프링이 상하로 움직이면서 충격력이 가해져, 휘거나 구부러지는 현상이 발생합니다. 초기 변형량을 제거하면 스프링의 상하 면이 안정됩니다.
스크랩이나 이물질이 낀 상태로 사용하는 경우
이물질이 끼어 있으면 부분은 유효감김으로써 사용할 수 있게 되어 그림-3과 같이 그 이외의 부분이 변형되거나 실질적으로 유효 감김 횟수가 줄어 드는 것과 같은 결과가 됩니다. 이럴 경우 특징 부분에 응력이 집중됨으로써 스프링이 파손되게 됩니다. 스크랩이나 이물질이 끼지 않도록 주의 하시기 바랍니다.
장착면의 평행도가 좋지 않은 장소에서 사용하는 경우
장착면의 평행도가 나쁘면 스프링이 구부러지면서 안쪽 부분에 국소적으로 응력이 집중되어 파손되게 됩니다. 또한 그림-4와 같이 금형의 평행도가 나쁜 경우도 스프링이 휘게 되며, 30만회를 초과하는 경우에도 파손이 됩니다. 30만회 조건을 넘지 않도록 하시고, 설치면의 평행도를 개선하여 주십시오.
스프링을 직렬로 연결하여 사용하는 경우
직렬로 사용하는 경우 그림-5와 같이 스프링이 휘고, 경우에 따라서는 샤프트나 카운터 보어 위로 올라가 버림으로써 ①과 같은 이유로 파손되게 됩니다. 또한 스프링의 하중 차이로 인해 하중이 약한 스프링이 상한 스프링에 지게 되어(그림-6) 약한 스프링이 많이 휘게 됩니다. 이럴 경우 내구성에 차이가 생기거나 파손의 원인이 됩니다.
스프링을 이중으로 사용하는 경우
그림-7과 같이 이중으로 사용하는 경우, 스프링이 휘어질 때 안쪽 스프링이 바깥쪽 스프링의 선과 선 사이에 끼게 되면서(혹은 그 반대) ④와 같은 이유로 스프링이 파손되게 됩니다.
스프링을 눕혀서 사용하는 경우
스프링을 눕혀서 사용하는 경우, 샤프트에 의해 스프링의 내경이 마모되는데, 그 마모부를 기점으로 하여 스프링이 파손되게 됩니다.
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