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アルミのﾎﾞﾙﾄ、ﾅｯﾄの締め付けについて
お世話になります。 知識が乏しく恥ずかしい質問だとは思いますがよろしくお願いします。 M20.ﾋﾟｯﾁ1.5mm 長さ25mmのｱﾙﾐ製ﾎﾞﾙﾄに 厚み5mmのｱﾙﾐ製ﾅｯﾄをﾎﾞﾙﾄの中間部分まで締め 次に板圧3.2mmに20.5mmの穴が開いた鉄板を入れて さらに厚み5mmのｱﾙﾐ製のﾅｯﾄで挟み込みます この時ｱﾙﾐのﾅｯﾄの締め付けを16N.mで行います。 すぐに 締め付け方向でﾄﾙｸﾁｪｯｸを行うと14Ｎ.m付近でﾅｯﾄが回り始めます。 また 16N.mまで増し締めします。この作業を数回繰り返してもﾄﾙｸﾀﾞｳﾝします。ちなみに増し締めする際ﾎﾞﾙﾄ、ﾅｯﾄ、鉄板にﾗｲﾝを入れてみると締め付けるﾅｯﾄのみが動きその他は動いていません。 昨日は1日おいてﾄﾙｸﾁｪｯｸをするとﾄﾙｸﾚﾝﾁの重みくらいで動くまでﾀﾞｳﾝしておりました。 ﾄﾙｸがﾀﾞｳﾝする理由等わかれば教えてください。よろしくお願いします。 ﾎﾞﾙﾄ、ﾅｯﾄの材質がｱﾙﾐと思っておりましたが、調べてみるとZDCでした。 よろしくお願いします。
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ざっと計算しました。摩擦係数は無視します。 M20、P＝1.5のネジ部の面積≒49m? 有効径Φ19.026、P=1.5より 締め付け力は19.085/1.5＝12.7倍となる。（締め付けトルクに対して） 締め付けトルクは16N-m＝1.63kg-mより、 ネジ有効径部のトルクは1.63/0.009513≒171kg ネジ有効径部の推力は171×12.7＝2171kg ZDCのせん断強さは20～32kg/m? ネジ部の面積49（1山）より980～1568kg（山）がせん断強さとなる。 ナット厚み５ｍｍですが、面取りを考えると2.5山程度と考える。 980～1568×2.5＝2450～3920ｋｇが許容せん断強さとなる。僅かにクリアしているが、摩擦係数を考えると、略せん断強さ付近と考えられます。
ねじの締結は、ボルト・ナットの締め付けによって軸部に発生する張力と、被締結部に発生する圧縮力によって両者が一体化される。 予張力といわれ両者の力は同じでつり合っている。使用することで外力が加わり予張力の減少することが「ねじの緩み」といわれる。 １、 初期緩み ねじの締結には被締結部材、ボルト座面、ナット座面、平座金面などの接合面がそれぞれ負荷状態である。 それら各々の接触面には加工時に発生した凹凸があります。 最初の締め付け時に凸部は平坦になりますが、 締め付け後に作用される外力によって平坦化が進んで、締め付け力が低下（緩む）する現象です。 ２、 陥没緩み 締結軸力によって被締結体表面に、ボルト・ナットの座面陥没が進行し締め付け力が低下（緩む）する現象です。 ３、 ねじの降伏による緩み 予期しない過剰な外力が締結部に負荷したとき、ボルトの弾性域を超えて降伏し、締め付け力が低下（緩む）現象です。 （地震後の構築物、衝突・衝撃、締め付けトルクオーバーで使用など） ４、 膨張係数の相違による緩み 被締結部材と締結ねじの材質が相違する場合、締め付け時と違う環境・温度変化の激しい環境で使用した場合、 その材質の膨張係数で緩む現象です。 膨張率 被締結材質 ＞ ねじ材質 の場合温度上昇 締まる 被締結材質 ＜ ねじ材質 の場合温度上昇 緩む ＊温度下降の場合は逆になります。 ZDC：亜鉛ダイキャストと鋼板との熱膨張も緩みの原因になる場合もあり 5、 応力の弛緩による緩み 使用している環境で応力が時間の経過とともに減少していく現象です。リラクセーションとも言われる。 高温で使用される場合、ボルト、ナット、被締結体の相互でその現象が発生しやすいようです。 上記の内容が懸念されますね。緩み止め対策を検討しましょう。 ねじロック固定、スプリングワッシャー追加、皿バネ座金追加・・・等 参考になればと意見しました。
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お世話になります。回答ありがとうございます。 この中で当てはまりそうなのが1の初期緩みです。 ナットのネジ部は加工ですが、ボルトの雄ネジは鍛造です。締め付けることで表面の凸が鏡面になります。これが原因の可能製が出てきました。 雄ネジは締めるとたえず新しいネジ部が出てくること。これが何度も増し締めできる状態になるということでしょうか。 後は4の温度でしょうか、締め付ける最中は摩擦で温度が上がり、数分たつと温度が下がりﾄﾙｸが落ちる。1日放置するとさらに温度が下がり大きく緩むのでしょうか。 現在ＳＳあたりのﾅｯﾄを注文いたしました。ナットの材質変更でどうなるか調べてみます。 ちなみに鉄板の位置を容易に変更できる必要がありねじﾛｯｸができません。 また。鉄板位置の調整がしびやでさららにばらつきが多く調整代をかせぐためにﾜｯｼｬｰやﾅｯﾄの厚み変更が難しい状態です。雄ネジ側はﾒｰｶｰ購入品の為材質変更がむずかしく、ﾅｯﾄの材質変更ならなんとかできるかもしれません。 貴重な意見ありがとうございました。
＞M20.ﾋﾟｯﾁ1.5mm 長さ25mmのｱﾙﾐ製ﾎﾞﾙﾄ 非標準のサイズなので、締付16N.mが適切かどうか、計算確認してみる必要が あると思います。 ﾋﾟｯﾁ2.5mmの標準トルクからみて100Nm以下だと思いますが、提示の値は それに比べかなり低い感じがします。 ＞厚み5mmのｱﾙﾐ製ﾅｯﾄ とありますが、３ピッチほどの噛み込み長さしかあり ません。ナット側のねじ部が塑性変形していませんか？ ねじ締めにおけるトルクダウンの原因は中間狭圧物の変形やヘタリ、ねじ面 の摩擦変化、ねじ部の変形などさまざまです。変形等の発生部位を調べてみ てください。
お礼
お世話になります。すばやい回答ありがとうございます。 ﾄﾙｸの件ですが他の方が計算してくださりそこそこ良い狙いだと分かりました。 ﾅｯﾄのﾈｼﾞ部は加工品で新品と変わらない状態です。塑性変形等ありませんでした。 しかし、ボルトの雄ﾈｼﾞ部は鍛造の為荒く、使用後は表面の凸が磨耗し鏡面になっておりました。 貴重な意見ありがとうございました。
お礼
お世話になります。回答ありがとうございます。 正直知識があまりなくこのような計算ができておりませんでした。 現状は数年前、先輩方がトルク設定を行いました。 しかし、始まりは12N.mだったようで、おそらく市場で緩みの問題が あったため16N.mにあげたのだと思います。 apuraitoさまのおかげで ﾄﾙｸ設定が大きく狂っていない事がわかり 感謝しております。ありがとうございました。