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精密ナットの締付トルクとは?
2023/10/19 13:28
- 精密ナットの締付トルクについて詳しく知りたいです。
- ミスミのカタログにはセットスクリューの締付トルクは載っていますが、ナット自体の締付トルクについては載っていません。
- 精密ナットの適切な締付トルクをどうやって求めればいいか、ご存じの方がいましたら、ぜひ教えて頂きたいです。
精密ナットの締付トルク
2015/01/12 10:02
現在、開発中のポンプ装置で、ミスミの型式:PLNY20の精密ナット(M20)を1トン程のスラスト荷重がかかるホルダの固定ナットとして使用しています。
その精密ナットの締付トルクを組図に書き込みたいのですが、いくらにすればいいかが分かりません。ミスミのカタログにはセットスクリューの締付トルクは載っていますが、ナット自体の締付トルクについては載っていません。メーカーに問い合わせても「使用条件によって変わるのでご回答出来ません」と言われました。精密ナットの適切な締付トルクをどうやって求めればいいか、ご存じの方がいましたら、ぜひ教えて頂きたいです。
セットスクリューがあるので、通常のM20ボルトの標準的な締付トルク値ほど強いトルクは必要ないのでしょうか?
すみませんが、ご教示頂きたくお願い致します。
精密ナット掲載ページ
http://jp.misumi-ec.com/vona2/detail/110300114130/
質問者が選んだベストアンサー
[参考]までに計算してみました。。。μ1&μ2=0.15とし、M20細目p=1.0にした時
トルク係数 K=0.2、軸力 Ffを1トン≒9806.6 (N)として締付けトルク T を算出
T=K*Ff*d=0.2*9806.6*20=392266[N-mm]→39.3[N-m] 最小締付トルクと考えるが
実務的には動的荷重が加わると考えれば此れの3倍程大きくとも問題は無いかと
自分でも計算して下さることを薦めます。尚、先の計算結果に責任は持ちません
尚、摩擦係数などで大きく変わりますので、まぁ目安とする他ないでしょうね。
結局は回答(2)さんの言われるように、現状というか実績にまさるものは無いし
回答(1)さんの言われるように軸受けから推奨締付力(最大)を算出する方法も
そもそも私は「回答」より、質問者自身が問題提起し単独で回答に辿り着かせる
ような、PDCAサイクル的なモノの教え方・・・つまり回答そのものではなくって
その考え方やアプローチの仕方などと言ったところを学んで欲しいと思っている
さもなくば毎回、ここか先輩に同じことを繰り返し聞くしかなくなるのである。
然しながら予想通り↑のような「教えたがり」の「教え下手」、「自慢自己中」
がシャシャリ出てきて、細かく誤回答を交えて引っ掻き回して煩雑にしてしまい
質問者自ら考えさせるとか、意見を出させるまで行かずに押し切ってしまったり
他の回答者からの指摘や誤回答の是正を求められ更に混沌とし質問者そっちのけ
で、質問者のためというよりも自分の保身や自己満足や自己陶酔を存続させる為
という極めて”自分”自身の為しか考えないから、他の回答も見もしないのだ。
しかしである。反面教師として”彼”の誤回答から見える真理もあろうと思う。
必要悪とは言いませんが、賑やかで良いとは思う部分もホ・・ンの僅か有る。
っということで長文かつ回答に無関係だったが、『余り徘徊しないで寝ット』
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その他の回答 (8件中 1~5件目)
ミスミの型式:PLNY20の精密ナット(M20)のCad-Data&締付トルクを上手く確認できな
かったので、以下URL資料に基づき確認します。
止めねじの締め付けトルクが、ミスミの場合;最大締付トルク4.5N・mで、URLの場合;
締め付けトルク3N・mなので、同じ材質か、ミスミの物が焼入れ鋼を使用し、強度があるかの
何れかですが、URLの仕様にて以下の如く確認してみます。
M20×1.0(細目)、緩めトルクのための推奨締め付けトルク;18 Nm、摩擦係数;0.1程度の条件
? トルク18N・m×1000mm/m÷(有効径;19.35mm÷2)=1860 N (有効径に掛かる力)
? actan(1/(π×有効径;19.35mm))=0.943° ねじ増力の計算
? actan(0.1)=5.75° ねじ部摩擦角の計算
? tan(0.943°+5.75°)=0.117 摩擦ロスを考慮した、ねじ増力係数
? 1860 N÷ねじ増力係数;0.117 = 15,857 N = 1,618 kg
が、ナット座面ロスを考慮しないナット軸方向の推力です。
ナット座面ロスは、座面外径;27mm、座面外径;20mm のURL条件では、
(15,857 N×摩擦係数0.1)×{[(27mm-20mm)÷2/3+20mm]÷2}=19,557N・m
と、締付トルクより大きくなり、締まっていないことになります。
これが、回答(7)のノワネさんの記載内容の一考察です。
それで、URLカタログには、
◆ 緩めトルクのための推奨締め付けトルク;18 Nm
◇ 緩めトルク;40 Nm
となっているように、リミッター付き等のトルクレンチにて、勢いよく廻して締めましょう。
また、最大アキシャル荷重;69,000 N(7,040kg)であり、?の結果も1,618 kgなので、
選定はギリ」で問題ないと思います。
皆様頑張って軸力の計算方法を紹介していますが質問の条件からはどう頑張っても必要軸力は求まりません。(回答(4)は論外過ぎ)
1トンのスラスト荷重という条件でネジが関わってくるのはオネジ谷部での剪断破壊強度です。
つまりネジ径とナット厚みが適正であるかどうかだけです。
計算は下記のスクリュープラグの強度を参照してください。
http://jp.misumi-ec.com/maker/misumi/mech/tech/boltstrength.html
締め付けトルクが関わるのは被締結体(今回はホルダ)に加わる角加速で生じるトルクに対する固定です。(要するに回転方向の固定)
下記不等式が成り立つように締め付け軸力を求め、締め付けトルクを逆算する必要が有ります。
締め付け軸力による摩擦(トルク) > 角加速度によるトルク
ちなみに
締め付け軸力による摩擦(トルク)=摩擦係数×軸力×座面平均半径÷2
角加速度によるトルク=被締結体の慣性モーメント×最大角加速度
です。
極端な話回転方向の固定をキーで行ない、精密ナット自体の固定をセットスクリューで行えば、締め付けトルク0という使用法もあり得ます。
(普通はしませんが…)
以上からまずホルダに対し回転方向に発生しうるトルクを求めることが必要です。
追加:
> セットスクリューがあるので、通常のM20ボルトの標準的な締付トルク値ほど強いトルクは必要ないのでしょうか?
セットスクリューの有無に関係なく、リード角が小さい為に小さなトルクで大きな軸力になります。このため通常のナットと同じトルクをかければ過大軸力によってネジ山を損傷やカジリを引き起こします。
締付トルクの計算から求め、実際との整合を確認しておくのが良いでしょう。
計算については下記参照ください。
http://www.110.ne.jp/nejitech/ct1_003.html
http://www.110.ne.jp/nejitech/neji_techdoc_016_3.html
ねじ 軸力で検索すれば数値として設定すべき締め付けトルクは算出できるんではないでしょうか。(理屈云々置いといて計算式がある)
出てきた数値を元に(3)氏のような結論が導くことが出来ると思います。
間違っても(4)氏の回答を鵜呑みにしちゃとんでもないですよ。
どこから最大締め付けトルク4.5Nmとかでてくるんだか...。
(ありえないと思うけど緩み止めセットスクリューの締め付けトルク=M20ナットの締め付けトルク???)
初っ端から自分勝手な数値設定で計算して選定が駄目とか無責任すぎるんではないでしょうか?
使用用途が不明のため、ミスミのカタログの PLNY20の精密ナット(M20) ;最大締付トルク4.5N・m
の条件から計算の一例を以下に紹介します。
ミスミのカタログの PLNY20の精密ナット(M20) は、URL資料から有効径;19.35mm
因って、トルク4.5N・mにて締付けると、摩擦係数を0.1程度で計算しますと、
精密ナット座面の締付トルク損失を考慮しなければ、軸方向に3964N程度の水力が働きます。
これは、405kg程度です。(何かが少しおかしい)
◆ トルク4.5N・m×1000mm/m÷(有効径;19.35mm÷2)=465.12 N(有効径に掛かる力)
◆ actan(1/(π×有効径;19.35mm))=0.943° ねじ増力の計算
◆ actan(0.1)=5.75° ねじ部摩擦角の計算
◆ tan(0.943°+5.75°)=0.117 摩擦ロスを考慮した、ねじ増力係数
◆ 465.12 N÷ねじ増力係数;0.117 = 3960 N = 405 kg
が、ナット座面ロスを考慮しないナット軸方向の推力です。
これで、1トン程掛かっても、ねじ部が伸び、微小隙間があきます。
これでは、振動等で比較的早い緩みの原因となるので、良い選定とは云えないでしょう。
通常のM20並目ナットは、ピッチ2.5mmでのねじ山であり、大きく剛性があり、ナットの厚み
も20mmのため、長期許容荷重でも4000kgありますが、
PLNY20の精密ナット(M20)ナットは、1.0mmの細目で、且つ厚みが10mmなので、
最大締付トルク;4.5N・m ⇒ ナット座面ロス考慮なしの推力 405 kg
としているので、ナットの選定があまりよろしくないし、最大締付トルク;4.5N・mで
締付けても、緩み易い状態になっていると感じます。
できれば、最大締付トルクで締付けをして、ナットの座面ロスを考慮し計算して、
軸力が1トン程×1.2以上は欲しいです。
多分、重心がねじの中心にないと想像しますし、できれば軸力が1トン程×1.5以上と
小生はしたいです。
小生の記載内容や、アプローチの仕方が、他の方と異なる場合が多いです。
これは、選択肢の一つとして、確認下さい。
この森は、3+4+5=12を出すのではなく、12を求める式を出し、
質問者さんが、12の答えに合う式(回答やアドバイス)を選択するに似ております。
そして、(3+4)+5=12の如く、括弧を付けたり、((1+2)+4)+5=12の如く噛み砕いたり
する手法が、質問者の力量に合う場合もあるので、質問者以外の方は、お静かに。