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ボルトの回り止め
- 油圧の角フランジや丸フランジに座金を使用する必要はあるのか
- 振動などによってボルトが緩まないかが不安
- 油圧フランジのボルトはハイテンであるため、締め付け力があると座金は必要ないのか
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回答（１）の者です。 ボルトには強度区分があります。詳細はURLを確認下さい。 鋼製は熱処理で、ステンレス製は防錆性能考慮にて加工硬化で、硬度をアップさせています。 鋼類は、硬度と引張強さは略比例関係にあります。（硬度換算表を参照すると判ります） さて、ハイテンションボルトは、強度区分が高いボルトの事で、引張強さも大きいです。 そして、縦弾性係数（バネレート）は、鋼類は略変わらないので、引張強さが大きい＝ 伸び量が大きいとなります。 因って、同じ長さのボルトなら、通常ボルトとハイテンションボルトでは伸び量は、引張 強さに比例します。 結果、（大きなトルクで締め付けができる）ハイテンションボルトの方が伸び量があり、 回答（１）での緩み難い理由と同じになるため、ハイテンションボルトは緩み難いとなります。 以上を、関連URLと共に、追加します。 ねじは、色々な機械工学の要素が詰まっている部品です。 以下の２つの応力とひずみの線図を確認してみて下さい。 http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch02/ch02_01.html 2.1.2 材料の引張り強さ の図です。 http://nippon.zaidan.info/seikabutsu/2002/00324/contents/004.htm 1.3図 鋼材の応力ひずみ曲線 です。
産業機械設備を製作納入していますが、配管フランジにはワッシャを 使用していません。 理論は他者に譲るとしまして、ボルトの緩んだ事例を下記します。 ?Ｍ１２・Ｍ１６ ＳＵＳボルト＋ＳＷ 締め付け力不足により、機械稼働中に脱落発生。 ?Ｍ１６ ボルト 配管フランジ部 凍結により、配管内の圧力が急上昇で緩む。ボルトが伸びた部分もあり。 ?Ｍ１２ ＳＵＳボルト＋ＳＷ ４本 部品接合部で、想定以上の繰り返し応力がかかり、１、２ヶ月で脱落 ?Ｍ１６ ＳＵＳボルト＋ＳＷ（スプリングワッシャ）長さ２００ｍｍ 常時９０℃以上温度変化する部分で、長いボルトを使用していたが 脱落。ボルトと周囲の温度変化の速度が違った。 この他にもありますが、私の考える大きな要因は ?ボルトの締め付け不足 ?振動自体が原因ではなく、振動によってボルトに発生している締め付けの 残留応力が大きく変化することが、緩みを発生させることと思います。 ４Ｔボルトで５ｋｇ/ｍｍ2以下領域での変動ならば、緩まないと思っていま す。 モーターを０．２ｋｗから１１０ｋｗまで年間５００台ほど機械に 採用していますが、モーターの取り付けボルトが緩んだ事例は この２０年間ありません。
お礼
回答ありがとうございました。振動による残留応力の変化とは参考になりました。２０年間の実績はすごいですね
振動が大きいポンプなどに直接接続する場合は、ハイテンボルトを使用し、ばね座金は使用しないほうがいいと考えます。 通常振動の大きいポンプに接続される配管はたわみ配管を介して配管に直接振動が伝わらないようにします。配管締付けボルトの種類は４Ｔボルト、ばね座金を使用します。 ばね座金の緩み止めとしての効果は確かに効果はそれほどありませんが、ばね座金を使用することで、ナットが確実に締まっていることが確認できるため締付け忘れ、緩みもチェックできますので使用したほうが良いと考え、私はそうしております。 振動加速度が大きいとばね座金のばねの効果がなさず、逆にばね座金があることで緩みやすくなります。
お礼
回答ありがとうございました。配管の振動が少ないためでしたか参考になりました。ナットの緩み確認は参考になりました。ハイテンボルトを使用し、ばね座金は使用しないほうがいいとはなぜですか。 ばね座金でも緩むと対策もなかなか難しいですね。
ネジの緩みは 緩む時は緩むです 基本 振動で緩むのですが 低周波のほうが振動エネルギーが大きく緩む可能性がある また、共振によって緩む はわかってるんですけど このへんが、微妙で どのくらいの周波数で、このナットが緩むとは言い切れない やってみないとわからない 配管自体にそんなに振動することは少ないとおもう キャビテーションぐらいでは？ 常時振動しているところではそれなりの対応してるでしょうし
お礼
回答ありがとうございました。ゆるみのメカニズムは難しいようですね参考になりました
機械業界では、ハイテンションボルトとよく言うが、ボルトには規格があって JISB1180やJISB1086のどちらもハイテンションボルトには違いないのですが、 人によっては混同して使ったり、知らない場合もあるので間違いが生じ易い またどの強度区分からハイテンなのか？という曖昧さも併せ持っているはずだ 話が逸れてしまいましたが、ばね座金の効果は振動には左程効果がない様子 JISB1251：2001-付表2によれば「ばね座金重荷重用」は（27）までしか無い ちなみにJISB1180やJISB1086に特注で？ばね座金を付けているのを見たことも ボルトの締結や緩みなどの理屈が解かっていない素人は、何でもしてしまう
お礼
回答ありがとうございました。ハイテンにも色々あるのですね参考になりました。ばね座金の効果はあまりないようですね。
平座金やバネ座金は、あまり緩み対策に効果はありません。 穴を加工している側のフランジ厚みを厚くし、ボルト長さを長くしてトルク⇒軸力⇒ボルト の伸び代を増やした方が緩み対策として効果的です。 さて、フランジへは、一般的にねじサイズに対して割と大きな穴が加工されています。 でも、最近は加工機の発達で、円周当分の加工精度も穴側とねじ側で向上しているので、 ねじサイズに対して大きな穴が加工されない場合も多々でてきています。 平座金やバネ座金は、あまり緩み対策に効果がなく、ボルト座面面圧確保が主目的です。 当然、ハイテンボルト使用なら、厚みが厚いか硬度がある座金を選択する必要があります が、一般的ではありません。 因って、高圧用フランジと同じ厚みで炭素鋼鋼材、ねじサイズ＋1mm程度の穴を使用して 座金無し仕様も珍しくありません。 “ねじ 緩み対策”でこの森やサイト検索しますと、以上のような記述が見つかります。 確認してみて下さい。 実はそうなんです。
お礼
回答ありがとうございます。ボルトの伸び代を増やした方が緩み対策として効果的とは勉強になりました。平座金やバネ座金は、緩み対策に効果がないのですね
お礼
再度回答ありがとうございます。大変参考になりました。ハイテンのほうが伸びないと思っていました。勉強不足ですね。なかなかボルトも単純なものですが奥が深いですね。