스프링 계산기 프로페셔널의 가장 강력한 기능 중 하나는 "비표준 압축 스프링" 유형을 사용하여 축 방향으로 감겨 있는 한 어떤 모양과 크기의 스프링이라도 모델링하고 설계할 수 있다는 점입니다. 이를 통해 스프링의 길이에 따라 다음 매개변수가 어떻게 변하는지 지정할 수 있습니다:


  • 선재 직경
  • 외경
  • 피치


SCP v2의 비표준 스프링 유형 변경 사항


다양한 코일 위치에서 위 매개변수를 정의하는 기존 원리는 그대로 유지되지만, 모든 입력값을 한눈에 확인할 수 있도록 사용자 인터페이스가 완전히 재설계되었습니다. 마우스로 드래그하여 스프링의 모양을 변경하고, 그 성능이 어떻게 변하는지 실시간으로 확인할 수 있는 새로운 비주얼 에디터가 있습니다. 또한, 도면 및 애니메이션 기능이 이전보다 훨씬 강력해져 스프링의 비활성 부분과 응력 집중 지점을 한눈에 확인할 수 있습니다.


간단한 스프링 설계


바로 시작하여 표준 압축 스프링을 만들어 보겠습니다. 가장 먼저 눈에 띄는 점은 '필수 데이터(Required Data)' 섹션이 다른 스프링 유형보다 단순하다는 것입니다. 예를 들어, 닫힌 끝단(closed end)과 접지 끝단(ground end)을 직접 정의할 수는 없습니다:

닫힌 끝단 및 연마된 끝단을 얻으려면 피치를 수동으로 정의해야 합니다. 또한 끝단 두께를 50%로 설정해야 합니다. 데드 코일(dead coils) 상자는 그대로 두십시오. 이 상자는 표준 스프링과 같은 방식으로 사용되지 않습니다. 끝단 팁이 다음 코일과 닿도록 설정하여 데드 코일을 정의하겠습니다. 이 항목들은 첫 번째 코일이 활성 상태이지만 테이퍼형 시트와 같이 다른 방식으로 제약되는 스프링을 위한 것입니다. 따라서 여기서 변경할 것은 끝단 두께 값뿐입니다:


이제 '설계 매개변수(Design Parameters)' 섹션으로 넘어가 보겠습니다. 처음에는 다음과 같이 보입니다. 다양한 코일 위치에서의 와이어 직경과 외경을 입력하고, 코일 위치 간의 피치를 정의하는(코일당 피치 또는 두 점 사이의 축방향 거리로 입력 가능) 열이 있는 것을 볼 수 있습니다.


양쪽 끝 코일의 양면을 정의하려면 네 개의 코일 위치가 필요합니다. 따라서 '행 추가(Add Row)'를 클릭하세요. 이 기능은 항상 마지막 항목보다 한 칸 더 앞선 코일 위치(이 경우 2)로 새 항목을 추가합니다. 총 10개의 코일로 구성된 스프링을 설계할 예정이므로, 2를 9로 변경하고 다시 '행 추가'를 클릭하세요. 이제 표는 다음과 같이 보일 것입니다:

이제 와이어 직경과 외경을 정의하겠습니다. 5와 40을 입력하세요. 소프트웨어는 다른 값을 입력하지 않는 한 이 값들이 변경되지 않는다고 가정하므로, 상단 행에만 입력하면 됩니다.


양쪽 끝을 막힌 형태로 설정하려면 각 끝단의 피치가 와이어 직경과 같아야 합니다. 이 값을 '거리(Distance)' 열에 입력합니다. 중앙 부분의 피치에 12를 입력하면 스프링은 다음과 같이 보입니다:


 


이것으로 끝입니다! 스프링 설계가 완료되었습니다. 일반적인 압축 스프링 설계 소프트웨어를 사용하는 것보다 몇 단계 더 걸렸지만, 이제 막 시작일 뿐입니다!


이중 강성 스프링 만들기


이중 강성 스프링은 피치가 서로 다른 두 개의 활성 코일 구간을 가져야 합니다. 처음부터 다시 시작하여 모든 값을 입력하는 대신, 기존 스프링의 중간 부분을 분할하겠습니다. 코일 위치 9가 있는 행을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 '위쪽 행 삽입'을 선택하세요. 그러면 소프트웨어가 분할 전후의 피치를 동일하게 유지하면서, 코일 번호가 중간에 위치하도록 새로운 행을 삽입합니다.


이제 두 구간 중 하나의 피치 값을 변경하면 듀얼 레이트 스프링이 완성됩니다. 첫 번째 12를 7로 수정해 봅시다. 그러면 아래와 같은 스프링이 생성됩니다. 스프링 도면에서 두 가지 피치를 명확하게 확인할 수 있으며, 길이 70mm 지점에서 강성이 증가하는 하중/길이 그래프의 변화를 확인할 수 있습니다.

피치 변화를 좀 더 극적으로 만들어 봅시다. 중간 코일 위치를 5에서 7로 변경하면, 코일이 높은 피치 구간에서 낮은 피치 구간으로 이동합니다. 이 작업을 수행하기 전에는 스프링이 강성 전환 전 8개의 유효 코일을, 전환 후 4개의 유효 코일을 가지고 있어 강성이 두 배로 증가했습니다. 이 새로운 설계에서는 유효 코일이 8개에서 2개로 변경됩니다. 기울기와 그에 따른 강성의 변화가 훨씬 더 급격해진 것을 즉시 확인할 수 있습니다.





지금까지는 스프링을 설계하기 위해 수치를 직접 입력해 왔습니다. 도면이 이미 준비되어 있다면 괜찮지만, 특정 출력값을 달성해야 하는 경우에는 적합하지 않습니다. 이제 비주얼 에디터를 사용해 보겠습니다.