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ねじの軸力とめねじ長さの関係について
- ねじの軸力はめねじの長さに左右されないのでしょうか？
- めねじの深さによって摩擦は増えないのでしょうか？
- ねじの軸力とめねじ長さの関係を理解したい
- 機械設計
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ねじは添付のような図とともに理解するのが一般的です。 無知ですと式から入りたいのは分かりますが、理屈から入らないと やっぱりうまく行かないと思いますので、面倒がらず理屈から入った 方がよいかと。 それと式はある事柄を式にしているだけが多く、その式が行っている ことが現実世界で忠実に再現されていなければ合いません。 このことからも、理屈と式がやっていることの意味が必要になると 思います。 質問者がねじが長いほど摩擦抵抗が大きくなるだろう？と思うのは 当然と思います。 それは今までの日常体験からの疑問なのだと思います。 しかし、日常とはリアル世界であり全くの理想世界を前提とした 計算式とでは乖離が出ることもあることを覚えておいた方がよいです。 結局、本にある式では現実とどうにも埋まらないから 実験によって係数を導き出し、実際と合うようにします。
>>軸力は下記の式であらわされます。 式で角からわからないだけ 絵で書くとわかりやすい（探したけど見つからなかった） 簡単に言えば斜面上にかかる合力の問題です 軸力だけではめねじ長さはでてこない でも考えてください 軸力は結果 伴侶クとして ねじ山のせん断力になります もちろん１山で受けるせん断力と １０山で受けれるせん断力は違う で http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=237078&event=QE0004 の問題が起こる まあ最低３山ぐらいはほしいね
お礼
アドバイスありがとうございました。 私どもの製品は弱電関連でいわゆる小ねじがほとんどです。 参考のURLは同じような小ねじの場合同じような悩みがあるのが分かって、参考になりました。
「ねじ」という意味では、勘合長さはナットの厚さ分で(1種だろうが3種だろうが)十分。 被締結体に雌ねじを加工した場合も同様。 市販のねじを使用するにあたり、ちょうど良い長さがなく長めのねじを使用したり、雄ねじ先端や雌ねじ入口はメントリしていることもあるため、結果的に雌ねじ深さが長くなるということは多々ある。 但し、トルク(軸力)に対してねじが破損するか否かは別問題。 勘合長さが影響するのはこの部分。
お礼
アドバイスありがとうございました。 おかげでめねじ長さと軸力の関係は、軸力そのもののばらつきよりめねじのせんだん荷重を優先的に考えることが、頭のなかで整理できました。
＞めねじが通常のナットであれば、めねじの勘合長さはある一定でしょうが、 部品に ＞めねじを切ってボルトを締め付ける場合呼び径の何倍かの深さを設定すると思います。 ＞この場合のめねじの深さによって摩擦は増えないのでしょうか？ 厳密のは増えますが、例えば雄ねじと雌ねじの接触長さに比例して程の変化はなく、 上記の問い合わせに関しては、摩擦は増えないが回答です。 以下のURLが摩擦係数の資料です。 接触面が湿式や乾式の表面状態や材質、粗さでは異なりますが、接触面の大きさでは 滑り摩擦係数は変化しないとなっています。
お礼
クーロンの法則 「摩擦力は見かけの接触面積によらない」と考えるのですね。 そこに自身が持てなかったのですが、これで了解できました。 ありがとうございます。
ねじの強度を考える場合、メートルねじの場合めねじ高さが呼び径だけあれ ば、強度はめねじ＞おねじと考えられるため、おねじについての検討で十分 であると言えます。当然めねじ高さが低い場合や特殊な使い方においては 回答(２)さんが提示されているようなねじ山のせん断強さを検討します。 この場合有効せん断面積をどう捉えるか、ねじ加工による応力集中をどれ 位にするかなど難しい問題もあります。 通常はおねじ側の強度および軸力の検討で十分であり、こちらのデータは ネットでも多く紹介されています。
お礼
説明不足ですみません。 私どもの製品（弱電関連）のめねじはADC、MDCあるいは薄板などの部品そのものにめねじがきってあり脆弱のものばかりです。 同じトルクで締めてもねじ長さ（めねじとの勘合長さ）でめねじ破壊の限界が変わってきます。 そこでねじ長さを細工対策したりするのですが、ねじの長短での軸力の変化を考えを整理したかったのです。
軸力を例えると、段ボール箱を斜面を滑らせ引上げるに要する力。 段ボール箱を縦なり横なり、地面に接触する面積は変えても力は同じ。摩擦の基本原理。 ねじのかみあい長さが長くなると、単位面積あたり荷重は減るがトータルは同じ。×摩擦係数 よってこの式は下記を補足しても信用出来ると思う。 信用が措けないのは、応力がどうなるか 引用?の 4.3 ねじの強度 (2) ねじ山のせん断荷重 τN：せん断応力 Ｆ：軸方向荷重 Ｄ1：めねじ谷径 Ｌ：ナットのかみあい長さ τN ＝ Ｆ／π（Ｄ1・Ｌ）(4.6) 応力とかみあい長さが反比例！！！ 長けりゃいくらでも強くなる？？ ンナ○カナ！！ 過去質問?での応答にある 最初の３山で約７０％の荷重を負担するようです（ねじ部のみの荷重分布） に対応しない単純スカラー計算ではこうなってしまう。 推力に関しては、上記議論のようにねじ山にウエイト付けないで均していくらで充分だから。 ＞部品にめねじを切ってボルトを締め付ける場合呼び径の何倍かの深さを 設定する この基準が設計便覧などでどう書いてるか調べてみたいとは思ってます。。。 現状?のような考えが蔓延ってる。
お礼
ねじ部の摩擦はねじの勘合長さによらず、一定と考えるのが一般的なようですね。 ところがせんだん強度は山数で割り算ですから、ある意味ねじってやつは優れものですね。 呼び径の何倍かの深さを・・は私も調べてみます
計算式の通り、勘合長さは軸力に影響しません。 着座する前と、してからの話を混同されているような気がしますが。
お礼
なぜ勘合長さは軸力に影響しないのでしょう？同じトルクで締めた場合、めねじに深く入ったボルトはねじ部の摩擦が増えて、結果軸力が低下する気がしてならないのです。 勘違いしているのであればご教唆下さい
お礼
出張等で返信が遅れました。すみません。 たしかにおっしゃる通り、公式は計算し易く変形している為その物を見ても理解しにくいですね。 日常と理想世界のギャップこのねじの場合はあるように思います。 その様な目で今後考えて行きたいと思います。