➿ 코일 스프링 계산기

1. 스프링 재질을 선택해 전단 탄성계수와 허용응력을 설정합니다.
2. 소선 지름 d와 평균 코일 지름 D를 입력합니다. 외경과 소선 지름으로 D를 구할 수도 있습니다.
3. 유효 권수 N을 입력합니다.
4. 작용 하중 F를 입력합니다.
5. 계산 버튼을 눌러 스프링 정수, 변위량, 응력, Wahl 계수를 확인합니다.

왜 소선 지름이 4제곱으로 들어가나요?

스프링 정수 공식 k = Gd⁴/8D³N은 와이어의 비틀림에서 나오며, 와이어의 극관성 모멘트가 d⁴에 비례하기 때문입니다. 그래서 소선을 10% 굵게 하면 강성이 약 46% 커집니다.

유효 권수와 총 권수의 차이는 무엇인가요?

유효 권수는 하중에서 실제로 휘어지는 권수입니다. 압축 스프링은 보통 양끝을 밀폐·연마하므로 끝 권수는 평평하게 눕고 거의 기여하지 않습니다. 양끝 밀폐형은 총 권수에서 2를 빼면 N이 됩니다.

적당한 스프링 지수는 얼마인가요?

C = D/d가 4~12 사이가 설계의 최적 구간입니다. 4 미만은 감기가 어렵고 Wahl 계수가 응력을 높이며, 12를 넘으면 측방 불안정으로 압축 시 좌굴하기 쉽습니다.

스프링 와이어의 허용응력은 어떻게 알 수 있나요?

선재 공급사가 소선 지름과 하중 종류별 허용 전단응력표를 제공합니다. 피아노선(ASTM A228) 2 mm는 정적 허용 전단이 약 700~800 MPa지만 1,000만 사이클에서는 약 350~400 MPa로 떨어집니다. 반복 하중 스프링은 반드시 피로 값을 쓰세요.

세트 제거(set removal)는 무엇이며 왜 하나요?

제조사가 새 스프링을 소성 높이까지 몇 차례 압축해 잔류응력을 제거하고 초기 세트를 빼는 공정입니다. 세트 제거를 안 한 스프링은 첫 하중에서 처져 자유 길이가 낮아지고 스프링 정수가 변합니다.

인장 스프링이나 비틀림 스프링도 계산되나요?

유효 권수를 쓰는 인장 스프링은 같은 정수 공식이 성립합니다. 비틀림 스프링은 비틀림이 아닌 와이어의 굽힘을 다루는 다른 식을 쓰며, 이 도구는 축하중의 압축·인장 스프링에 집중합니다.

스프링 지수 4~12가 실용적인 범위입니다. 4 미만이면 와이어가 코일에 비해 너무 굵어 감기기 어렵고, 12를 넘으면 스프링이 흐물거려 하중에서 좌굴합니다. 유효 권수를 정확히 세세요. 양끝 밀폐형 압축 스프링은 총 권수에서 2를 빼야 합니다. 반복 하중을 받는 스프링은 정적 강도가 아니라 피로 강도로 설계해야 하며, 사이클 수가 많을수록 허용응력이 급격히 낮아집니다. 항상 여유 이동량을 남기세요. 소성 높이까지 압축된 스프링은 영구 변형으로 스프링 정수가 변합니다.