ボルトのトルクについて

質問

ボルトを締め付けて相手側のナットに伝わるトルクについて質問致します。

図を添付いたします。

図の説明
　#1ボルト/#2ナット/#3ワッシャ/#4取付物

NO.1は取付物（#4）を挟んで、ボルト(#1)を締付、ナット(#2)を固定する。
NO.2は取付物（#4）を挟んで、ワッシャ(#3)を間に1枚入れ、ボルト(#1)を締付、ナット(#2)を固定する。
NO.3は取付物（#4）を挟んで、ワッシャ(#3)を間に2枚以上入れ、ボルト(#1)を締付、ナット(#2)を固定する。

ボルト(#1)、ナット(#2)、ワッシャ(#3)は同材質として考えます。
NO.1～NO.3のボルト(#1)の締付トルクを一定とした場合、ナット(#2)に伝わるトルクが一番大きいのはどれになりますでしょうか？

ボルト(#1)のヘッド下の摩擦抵抗に関係すると考えますと、NO.3が有利かなと考えているのですがいかがでしょうか？
ヘッド下とワッシャ(#3)の摩擦が増えて、その下のワッシャにも同抵抗が起きるので、ワッシャの数を増やしてもNO.2とNO.3は同じと考えれば宜しいのでしょうか？

どなたかご回答宜しくお願いいたします。

回答No.3

kagakusuki · ベストアンサー

何れもボルトを回すという条件でしたら、NO.1の方法では回す際に取付物（#4）か或いはボルト(#1)のヘッド下のどちらかが傷付ついて摩擦が大きくなりますので、最もトルクが伝わり難くなります。
　NO.2とNO.3のどちらが摩擦が少なくなるのかは判りませんが、回した際にワッシャ(#3)も傷付く可能性まで考えに入れますと、ワッシャ(#3)は、ボルト(#1)のヘッドとは異なり円形で角が引っ掛る恐れが殆どありませんから、ワッシャ(#3)が回る事によって取付物（#4）が傷付く恐れは少ないと思います。
　そのため、取付物（#4）が十分に硬い材質で出来ていて、且つ、その表面が平滑で、ほこり等が付着していない場合には、NO.2とNO.3の差は少ない様な気が致します。
　一方、取付物（#4）の表面が粗い場合には、取付物（#4）の表面に接しているワッシャ(#3)の面も傷ついて摩擦が増しますから、平滑なワッシャ(#3)の面同志で摺動する事が期待出来る、NO.3の方法が最もトルクが伝わり易くなる様な気が致します。

　但し、ボルトとナットを使用した締結のやり方としては、NO.1～NO.3の何れの方法も間違っています。
　ボルトを回したのでは、ボルトのヘッドと取付母材との間に発生する摩擦力の他にも、「ボルトの脚の部分」と「取付母材のボルト穴の内部側面」との間の摩擦力も発生するため、どうしてもナットに伝わるトルクが小さくなってしまい、ボルトとナットとの間の締結トルクを適切に制御する事が出来ない（定められた通りのトルクで締める事が出来ない）からです。
　ですから、ボルトとナットを使用して締結する場合には、ボルトに平ワッシャを1枚はめてから、取付母材のボルト穴に通し、母材の反対側の面から突出したボルトの脚に、平ワッシャ1枚、ばねワッシャ1枚、ナットの順に通して、ボルトの頭を固定して、ナットの方を回す様にするのが正しいやり方です。

お礼

ご回答有難うございました。

大変詳しくご説明していただき有難うございます。
やはりNO.3が一番トルクを伝えやすいようですね。

勉強になりました。

回答No.5

noname#194996

どれが一番効率的に締め付けられるか、ということなら、NO3　が最もボルト頭の回転トルクを反対側のナットへ抵抗を少なくして伝えることができると思います。２枚のワッシャーの回転抵抗は、取り付け物の表面抵抗にもよりますが、一般的にはワッシャー相互のあいだで最も小さくなると考えられる（少なくとも最小に持っていく工夫ができます。）からです。

ただ、こういったことは普通はしません。
この方法は、よく締め付けられても、ゆるみやすいからです。
スプリングワッシャーなどを挟み込むのが一般的です。

お礼

ご回答有難うございます

NO.3がトルクを伝えやすいみたいですね。

相手側のナットは固定されている前提でしたので
説明不足でした＾＾；

すみません・・・

回答No.4

mpascal

No.3さんが言われている通り、六角ボルトの頭側から締め付けるのであれば、座面の傷つきから焼き付きに進展し、トルクをかけても軸力が出ない可能性も高いですね。

軸力を安定的に求める場合、平座金または、ハイテンワッシャーと云われる硬度の高いワッシャーを使うのが良いでしょう。

平座金＋ばね座金は焼き付きに対しては安全かもしれませんが、トルクに対する軸力はバラつきが大きくなるので、お勧めはしません。

さらに言えば、焼き付き防止剤で、摩擦係数が0.15 位で安定するような製品がありますので、それを使うのが望ましいですね。

お礼

ご回答有難うございます。

平座金＋ばね座金はそういった、現象がおきるのですね

ハイテンワッシャは一度調べてみます。

回答No.2

EleMech

全て同じだと思います。

なぜなら、ボルトの頭とワッシャーが接合されていないからです。
フランジ付きボルトであれば接地面積を増やした事になりますが、ワッシャーを入れただけでは締付け圧力によりワッシャ－が固定されているだけなので、直に母材を締め付けている状態と変わりません。

ただ、母材が軟らかく、締付け圧力で沈み込んでしまう可能性がある場合には、沈み込みを防止するという意味で効果はあると思います。

お礼

ご回答ありがとうございました。

回答No.1

noname#188107

感覚的ではありますが、一番強いのは＃1でしょう。

もっとも、こんなど素人みたいな施工は
ありえないので、試したことはありませんが。

また、材質によってもナットに伝わる
トルクはかわります。
４．８級なら弱いし、８．８級なら強くなると思います。

あくまでも経験からくる感覚的なものです。

お礼

ご回答有難うございました。