軸力計算の座面について

質問

初歩的な質問かとは思いますが、ご教示願います。

ねじ穴のあるブロックに平座金をはさみ、六角ボルトで締付けたとします。
この場合、軸力計算に使用する座面寸法と言うのは、
?ボルトと座金の接触部
?座金とブロックの接触部
どちらを指すのでしょうか？

私は漠然と?と思うだけで、明確な根拠がありません。
ご教示お願い致します。

回答No.3

noname#230359 · ベストアンサー

?です。理由は、力が?＝?で、抵抗（摩擦係数）が? ≺ ? と一般的に
なるからです。また、座金はその様に製作されています。
そして、計算方法は、以下のURLを参照下さい。

ねじ締めは、回転運動です。
ボルト頭部の首元接触径と座金の接触径は、どちらが大きいでしょうか。
因みに、摩擦係数が同じでも、径が大きいとグリップのトルクが増し、
回転し難くなります。ですから、接触径が小さい座金とボルト部分が滑る
事になります。
また、座金を観察すると、一般的に使用する表と裏があります。
穴と外周の部分にかえりがあり、その外周部分のかえりがブロックと接触
するために、その部分のグリップ力が増し且つ座金の外周部分なのでトルク
も大きくなります。
故に、?です。理由は、力が?＝?で、抵抗（摩擦係数）が? ≺ ? と一般
的になるからですと、記述をしました。

参考URL：

http://www.110.ne.jp/nejitech/ct1_003.html

お礼

ご回答ありがとうございます。

「抵抗（摩擦係数）が? ≺ ? と一般的」
という点が良く分からないのですが、
仮に?も?も同じ表面処理であれば摩擦係数は同じではないでしょうか？
?より?の方が面積が一般的に大きいから?<?
という解釈でよろしいでしょうか？

回答No.5

noname#230359

回答（３）の者です。
同じグリップ力なら、径が大きい方がトルクが大きくなります。
理由は、トルク＝腕の長さ（半径）×力であるので、半径が大きいと
トルクも大きくなります。
さて、?ボルトと座金の接触部の径 ＜ ?座金とブロックの接触部の径
なので、?が滑り?が固定となるのが一般的で、
軸力×?ボルトと座金の接触部の径の抵抗（摩擦係数）分だけ、
ねじ締めトルクがロスとなります。（URLの資料記述の如く）

お礼

お礼が遅くなりお詫び致します。

ご教示頂きありがとうございます。
接触面積が問題ではないことが理解できました。
ありがとうございます。

回答No.4

noname#230359

締め付け軸力の発生する場所はボルト下面とネジ部です。
ですから、他の方が記載したようにボルトと座がねの面です。
軸力計算と有りますが、座面部、ネジ部の摩擦係数を減らす潤滑剤（油等）の存在は軸力に大きく影響します。
記憶の範囲で軸力増加を記載します。
ネジ部に油等有り；１０％増加
座がね、ネジ部に油有り；２５％増加
ネジ部の不完全ネジ部に歪ｹﾞｰｼﾞをはり、軸力を測定した結果です。
数値は記憶の範囲で記載してますので、参考としてください。
軸力測定機器(結構高額）での計測をお勧めします。

貴君の仕事が判らない状態で追記します。
軸力は一度測定することを進めます。
工業試験所で測定機器を持っているところなら測定できます。
私も東京都、神奈川県の試験所を利用したことが有ります。軸力の測定では有りませんが。
計算式で計算した値と実際の軸力との比較をしたいと思いませんか。
机上論だけでは説得性が有りませんよ。
宜しく。

私も歪ｹﾞｰｼﾞで不完全ネジ部（貼る場所は丁寧に削りました）に接着し測定しました。
軸力計算ですがＰ＝締め付けトルク（Ｋｇ－ｃｍ）／（０．２(係数）ｘボルト径（ｃｍ））で十分ですよ。
軸力に影響するのは摩擦係数です。「トルクレンチ締め付け」＜「インパクトレンチ締め付け」「ネジ部及び座面の油等」の関係になります。
つまり、瞬間的に締め付ける、油が有るほうが軸力は上がります。
上記式はこれを含んでいません。
計算式と実際の軸力については資料を見ないと判りません。
まー、一度経験してください。
上記計算式ですが一般的な資料には無いと思います。
軸力測定の目的は計算して適正かどうかを判断すると思います。計算で終わっては何にもなりません。計算が目的ではないはずです。

お礼

ご回答頂きありがとうございます。

私としては机上論より実力がよければよいという考えですが、
仕事を回す上で事前検討もおろそかにできないものでして。
仰るとおり、今後実測確認する予定です。
ただ、専用機器ではなく、歪みゲージでの測定を計画していましたが。
測定結果はかなり違ってくるのでしょうか？

回答No.2

noname#230359

実際に締め付けた際にどこで滑りが発生しているかを見た上で、1)、2)を決めても良いかと。
1)、2)の両方で計算してみても、それほど大きな差は生じないように思います。
実際の締結状態においては、座面寸法の違いによる差以上に摩擦係数のばらつきが生じるでしょうから、これだけを追求しても、実体と計算値が合わないことになります。

お礼

ご回答頂きありがとうございます。

滑った方の座面で計算するのが本筋と言うことでしょうか。

計算値と実測の差を考えると、
計算値の差は些細なことというのは理解できますが、
事前検討も疎かにはできないので、
本件をはっきりさせたいと思い、書き込みした次第です。

回答No.1

noname#230359

硬度が低く、座屈や陥没が発生し易い材料の方に合わせます。

座金が充分に強度がある材料で、ブロックが柔らかい場合、
座面の面積はブロックとの接触面積。
　例）樹脂材料にワッシャを介して締め付ける、等。

座金がヤワで、ブロックがしっかりしている場合、座金との接触面積。
　例）型材に、軟鋼の平ワッシャを介して締め付ける　等。

実際には、ボルトの頭部角のバリ等で、変な陥没を生ずる事も多いけれどね。

お礼

早速ご回答頂きありがとうございます。

使い分けがあるのですね。
同じ鋼材同士だと、板厚で判断という具合ですね。