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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:ねじの締め付け時の応力に関して)

ねじの締め付け時の応力に関して

2023/10/18 17:23

このQ&Aのポイント
  • ねじの締め付け時の応力について調査しています。
  • 使用条件として、ネジのサイズや締め付けトルク、板金の材料などが指定されています。
  • 記事内で計算された軸応力とバーリングタップの許容応力を比較した結果、バーリングタップの許容応力がネジの軸応力を超えていることが判明しました。この考え方が正しいのか、疑問を投げかけています。
※ 以下は、質問の原文です

ねじの締め付け時の応力に関して

2011/04/13 15:54

ねじの締め付け時の応力に関して

・使用条件
ネジ M4(SS400)
板金(SS400 T2.0)にバーリングタップ
締め付けトルク 1.5(N・m)→軸力 1875(N)

とします。

この時の軸応力は、M4谷径面積(8.24mm^2)、軸力1875(N)より
軸応力=1875(N)/8.24(mm^2)=227(Mpa)

更に
バーリングタップ(SS400)の許容応力を
許容応力=100(MPa)

とします。

この時点で既にバーリングタップの許容応力がネジの軸応力を超えて
しまっていると思うのですが、何か考え方が根本的に違うのでしょうか?

宜しくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

ベストアンサー
2011/04/13 17:52
回答No.1

一般の鋼製ねじでは降伏応力の80%位で締め付けます。そのため許容応力を
許容応力=100(MPa)と言ったような長期のレベル(疲労まで考慮)に設定す
ると、最初からは許容値を外れてしまいます。ねじは締め付け後に、微視的
なヘタリがでるため軸力は低下し、応力は安全側へ自然に移行します。
なお、バーリングタップ側の強度はねじ山のせん断強度で評価します。この
場合M4サイズですから、ピッチ0.7mmですから2~3山で荷重を受け持ちます。
せん断面積=0.7×3×3.24π=21.4mm2 となり、許容応力=100(MPa)を
乗じると、2,130Nとなり締付軸力で壊れないことになります。
つまり、バーリングは3山以上の有効ねじが必要ですのでご注意下さい。

お礼

2011/04/14 08:49

ご回答ありがとうございます。ねじに対する考え方がわかり理解できました。更に評価方法まで教えて頂きありがとうございます。

質問者

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質問する

その他の回答 (3件中 1~3件目)

2011/04/14 08:24
回答No.3

ねじは緩み易いものであるっということを、想定して考えなければならない
そういう意味で、初めからネジ降伏点の70%を標準締付トルクとしている-
サイトもあるようだ。しかし、締付後に破損してしまっては意味が無いよね?
本件のようなJIS規定の無いバーリングタップなどではことさらかと思います

締付トルクが先にありきでは無く、設計許容軸力を決めるためにも、まづ、
使用条件から実測が望ましいと。それによって初めて締付トルクを設定できる
と考える。従って、「標準締付トルク」以下であっても問題が生じない範囲が
何処にあるかの特定は意外に難しく、諸条件により変わるがそこが一番大事か

お礼

2011/04/14 08:55

回答(2)さんと同じ内容のお礼になってしまいますが、おっしゃる通りだと思います。ありがとうございます。

質問者
2011/04/14 05:36
回答No.2

回答ではありませんが。
1)227MPaが正しいとすると、SS400の最小降伏点(規格値)235より小さい。
2)摩擦係数等アンノウンな要因がありますが、軸力1875Nが本当にかかっているのでしょうか。私の経験上は、トルクレンチで締めるならば、予定ほどの軸力は発生しないことの方が多い。
3)回答(1)さんも言われているように、ボルト締めの場合、許容引張応力を持ち出すと、締まらない、締められないということになります。土建の世界に設計ボルト軸力という言葉があります。降伏点の75%、85%の軸力を掛けることになっています。対象はかなり頑丈な高力ボルトですが。また、実際に発生する軸力を正確に測定することも合わせて考える必要があります。
4)テストを繰り返して、活きたデーターを集めることが最も適切なような気がします。

お礼

2011/04/14 08:53

ありがとうございます。おっしゃる通りだと思います。特に4に関しては私も今までは自分の経験論や過去のデータで行ってきましたが、今回このような質問させてもらった経緯がCADによる強度解析を行っていくうえで、どうしても一番弱い部分がネジタップになってしまい困り果ててました。

質問者

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