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トルクレンチを使用しても軸力がばらつく原因とは
- フランジの締結をする際、トルクレンチを用いてトルク法により締め付ける場合、締め付けトルクに対して実際に得られる軸力はばらつきを生じる。軸力がばらつく要因を4つあげよ。
- ボルトとナットの摩擦係数の違いとフランジ面とナット座面の摩擦の違いは軸力のばらつきの要因となるが、他の2つの要因は分かっていない。資料のサイト等があれば教えてほしい。
- トルクレンチを使用しても軸力がばらつく原因として、ボルトとナットの摩擦係数の違いとフランジ面とナット座面の摩擦の違いがある。他の2つの要因は不明。資料のサイト等を教えてほしい。
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ねじのトルクと軸力の計算方法は、以下のURLで確認下さい。 その計算内容で、貴殿が掲載している要因が理解できると思います。 また、その他に、 ◆ トルクレンチ等の機器によるバラツキ ◆ 機器を使用する人のバラツキ ゆっくり確認しても多少は衝撃力が加わります。 人の癖や性格で、その衝撃力が変化して、バラツキ要因となります。 等々があり、作業手順等でそのバラツキを最小限に抑えています。
貴君記載の１，２はＯＫです。 そのほかに考えられることを記載します。 ３、トルクレンチはアナログ表示ですか。それともラチェット式ですか。 つまりトルクレンチ自体の精度。 ４、摩擦係数に関係しますが、トルクレンチの締め付け速度。 たとえば、手で締めるより、インパクトレンチで締めるほうが締め付け速度が速い分、軸力はアップします。 ５、ボルト、ナット自体の強度 伸びやすいボルトは軸力が上がりません。だから、高トルク用のボルトは熱処理して材料強度の均一化を図ってます。 参考まで ボルト、ナットに油を塗布すると１０％ぐらい軸力が上がります。 最後に宿題の目的は皆さんに何を覚えてもらおうとしたものでしょうか。 宜しく。
今回の問題のポイントは、 1.トルク法 2.フランジの締結 の二つだと思われます。 回答(2)さんが、フランジの締結に関し少し述べられていますが、フランジ 締結の際には、間にはさむパッキン(ガスケット)によって、ボルトの軸力に かなりの違いがでてきます(パッキンの硬さ、強度等の違いなど)。 配管設計の本などに、その辺りの考え方が記載されているものがありますので 参考にされてはどうでしょうか。
ねじとトルクの関係式で確認下さい。締め付けによる軸力は?ねじ面の摩擦 係数，?座面の摩擦係数，?ねじリード角，?締付けトルクにより決まりま す。??は境界面の摩擦に関わる要素?はねじ寸法と加工に関わるもので ?は作業する人の要素となります。
油分がついていると軸力が高くなるかと。 極圧剤などをスプレーしたらもっと高くなりねじが切れるかも トルクレンチを回す速さでも違ってくるかも。
wikipediaによると トルク法における軸力ばらつきの要因には、トルクのばらつきと摩擦係数のばらつきが存在する。 ということで、思いつくまま ・ボルトやナットの材料特性のばらつき ・トルクレンチのトルク設定値ばらつき(構造によるものとか、校正時からの経年変化とか) ・フランジ部に残る残留応力 ・ボルト、ナットのねじ山形状ばらつき(角度や、ねじ山高さなど) とかとか
お礼
ありがとうございます。 ウィキをもう一回読んで理解してみようと思います。
難しい問題ですね。 回答(1)さんに付け加えるとしたら ・フランジ合わせ部位の加工面粗さ（ゴミや油分の付着を含む） ・ボルトの締め込み順序 ・軸方向とフランジの直角度 などが軸力に影響するかもしれません。 （かなり強引な推察ですが） オオトリの回答(7)さんに一票入れます。 トルクレンチの種類にもよるかもしれませんが原則手工具に分類 （測定器では無い）されるので、精度バラツキの許容値は意外と 大きかった．．．と記憶しております。
お礼
回答ありがとうございます。 参考にさせていただきます。
・トルクレンチの精度 ・作業者によるバラツキ などでしょうか。 ・作業姿勢（下向き、上向き） ・環境条件（天候、温度） などを加えてもいいかもしれません。 研修における演習問題であれば、 特性要因図における要因（大項目）の決め方を参考にすれば良さそうです。 ４Ｍ ・人（Ｍａｎ） ・機械（Ｍａｃｈｉｎｅ） ・材料（Ｍａｔｅｒｉａｌ） ・方法（Ｍｅｔｈｏｄ) ５Ｍ 上記に加え ・計測（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）が一般的です
お礼
ありがとうございます。 問題解決の糸口になりそうです。
お礼
ありがとうございます。 参考にさせていただきます。