ねじの強度

質問

ねじの強度についての質問です。
同じ大きさのねじでも様々なねじがありますが、
ねじを外れにくくするするためには、
１.溝が大きく深い、回転数の少ないもの
２.溝が小さく浅い、回転数の多いもの

どちらが強度があるのでしょうか？
直感的には１のほうが強そうですが、
１と２ではどの程度どちらが強いのかご存知の方、
宜しくお願いいたします。

回答No.3

noname#95653 · ベストアンサー

ねじ(ボルト)には３方向の力がかかります。
１．軸方向に引っ張られる力
２．軸に直角に断ち切られる力
３．軸の回転方向にねじられる力
これらの、ねじに加わる力をそれぞれ計算してねじ(ボルト)の大きさを決めるのです。
一般的に、ねじの強さは溝の形やピッチには影響されません。
ネジの有効径(有効な直径)で強さが決まります。従って、同じ大きさ、材質であれば強さも同じという事です。

＞ねじを外れにくくするするためには、
これは、ねじをゆるみにくくするということでしょうか？
ごく、一般的に言いますと。これも、先ほどの"力"が関係するのですが、ねじを締め付けると、軸方向の力が働き、その力(張力・摩擦力)でねじは動かなくなるのですが、時間とともに、熱のためにねじが膨張、収縮して緩んだり、ねじ自体が軸方向に少し伸びて締め付け力が弱くなったり等、様々な原因でねじが緩みます。ですから、この場合もねじの形状は関係ありません。ですから、ボルトやナットの緩み防止には、色々なワッシャー等を使っているわけです。

非常に大雑把な説明になりましたので、参考URLをご覧下さい。
　　http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch04/ch04_03.html
　　http://www.sanwa-i.co.jp/lab/05.html

お礼

お返事有り難うございます。
多くの人に回答いただき、大変助かります。

今回のねじはセラミック、相手方は骨です。
今回はねじ同士がセメントで固定されているため、ねじが緩むことはありません。また、何度か外れているのですが、その際、ねじが折れることはなく、骨の方（ねじ溝）が破壊されてます。
この場合は、2.の剪断加重というものを考えれば良いのですね。
リンクに数式まで、出ていて良く分かりました。
やはり、ねじ溝が深い方が耐久力が強いのですね。

解決です！　本当に有り難うございました。

回答No.5

大明神（@bathbadya）

ねじの強度は、ネジの形やサイズと言った見てわかるものと、作り方や材質など目に見えないもので決まります。

ねじが緩まないためには、ねじが浮かないようにしっかり締めることが第１です。外力がかかったはずみでねじが一瞬でも浮くなら、そのねじは緩みます。で、ネジがゆるまないように全体のバネ係数を考慮して締め付け力を算出。その締め付け力に合ったねじを選びます。
・・ちょっとNo.２さんとは違う回答になっちゃったＷ

今回の場合、ねじが緩んでも致命傷になる状況ではないので、ナイロンなどのねじを使うか、樹脂バンドを選んだほうが無難と思いますよ。
定期点検で交換した方が安上がりじゃないかな？？？
樹脂系の緩み止め接着剤や樹脂(皮)ワッシャーも良いかも・・

緩んでもいけど抜けないで欲しいなら、また別の方法になります。

お礼

なるほど、有り難うございます。
ねじ一つでも奥が深いのですね。
参考になりました。どうもです。

回答No.4

noname#101110

ねじは螺旋の傾斜角の摩擦力で緩みにくさが決まります。
傾斜角が小さいほど緩み難いといえます。締めつけ力も大きくなります。
＞１.溝が大きく深い、回転数の少ないもの
＞２.溝が小さく浅い、回転数の多いもの
この場合は２の方が傾斜角が小さいのでねじは緩み難いといえます。
しかし、ねじ山が小さく(浅く）なるので、ねじ山がつぶれることによりねじそのものの強度は低くなります（ねじそのものは有効径が大きくなるので折損しにくくなるという意味で強くなります）。仰る雌ネジ(骨の方？）が破壊するということならねじ山を大きくする　１にする方が良いかもしれません。
ねじ部をより長く取れるのならそうしてねじ山の強度を増し、２を選択することも可能です。

ご参考まで。

お礼

なるほど、傾斜角も関連してるのですね。
勉強になります。
あいにく、ねじの長さにも制限があるのです。

ご意見ありがとうございました。

回答No.2

CBA-Z27AG

外れにくくということなので、ねじ自体の素材は強度は置いておいて・・・。
ねじが締まるのは摩擦です、摩擦する面積が多いほど緩みにくいということなので、螺旋が細かいほど緩みにくいということです。
航空機などで使用されているねじは振動が多く緩みやすいので、螺旋は多く、かなり精密に作られているそうです（単価もかなり高い＾＾；）。
外れにくくしている方法として、Ｓワッシャ（ばねワッシャ）をかます方法は一般的ですね。
回答としてはやわらかい素材は１で、硬い素材に対しては２ですかね。

お礼

お返事いただき、有り難うございます。
なるほど、螺旋が細かいほど、摩擦が強くなり、緩みにくいのですね。
勉強になりました。

今回はねじが回らないという前提がありました。
情報不足ですいません。

回答No.1

suekun

これだけでは回答できません。

相手側の部材の性質によって変わりますよね。
例えば、相手部材が鉄系統であれば、回転数と言われる溝のピッチ
が多くても、部材が強い為に相手側も耐えうる事になりますが
相手部材が樹脂系統の場合は、狭いピッチでは樹脂が耐えられません

つまり使用目的に合わせた深度、径、ピッチとなっているのです。
単純にビスの形状だけは測れません。

相手部材等の関係性で、それぞれの特徴があります。

お礼

ご回答いただき、有り難うございます。
状況が不明瞭ですいません。

素材はセラミック（ジルコニア）のねじで、
相手部材は人間の骨になります。（標本です）
ねじにはうえからセメントをかぶせるため、ねじが回る事はありませんが、
セメントとねじには引力がかかり引っ張られる状態となります。

このような弱い素材ではピッチは広く少ない方が耐久性が高いと考えてよろしいでしょうか？