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M5ボルトの軸力と許容引張り荷重
- M5ボルト(SCM435)の軸力は約5000～6000Nです。
- 一方、M5ボルト(SCM435)の許容引張り荷重は3119Nです。
- 軸力の方が許容引張り荷重よりも大きいため、締付けトルクでボルトを締めた時に既に許容引張り荷重を上回る力がかかってしまいます。
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回答（１）と（６）の者です。 ≻ 現在、M5ﾎﾞﾙﾄの強度計算をしているのですが、矛盾点が生じてしまいました。……… ≻ ……… この考え方は誤っていますでしょうか？ ≻ 何方か詳しい方いましたら教えて頂きたく宜しくお願いします。 に対して、カテゴリーが機械設計であるので、回答（１）としました。 また、回答（１）のお礼で、追加の問い合わせがあり、回答（６）をしました。 が、貴殿の当初の質問内容から、少し外れてきて、また他の回答者さんも例えば建築関係 の内容が出てきたりで、全体内容がボケてきています。 できれば、質問当初の内容確認で閉じて、新たな質問内容を投稿した方がベターと 感じます。如何でしょうか？
ボルト軸力による締結力（摩擦力）がせん断力より余裕があれば ボルトにせん断荷重はかかりません。 なので, 締結面が滑らない様にボルトサイズや強度区分を選ぶのが当たり前です。 平行ピンとか不要です
※今回のM5で、せん断力を受けるという考え方は「非常に危険」だと思います 何故なら、「ねじ」じたいが「切り欠き」の塊みたいなものですから、当然、 切り欠きによる応力集中もあろうし、特に機械設計では「疲労」が心配になる のです。破壊力学からも「ねじ底」のＲ部分が非常に大事だと判ると思います ここで、「ねじ」で、せん断力を掛けない設計にすると言うのが機械設計に おける常道と思いますが、建築・土木・プラント機械設計などにおいては、 ボルトにせん断力が掛かるとした計算が、実際に存在するのです 例えば、アンカーボルトの計算では地震による水平力でアンカー自体には、 引き抜きと同時に、せん断力が生じます。従って、下水道事業団においては SS400で、短期で、σ=180、τ=105 MPa という明確な基準があるのです また、 建築関連では高力ボルト（JISB1186；摩擦用高力ボルトだったかな）でも、 一面・二面せん断力が既定されているのです 少しばかり、脇道にそれてきた気もするのですが・・・まぁいっか trtttt7qq さんの言われる手法を私もよく取ることがあります JISB1186：摩擦接合用高力六角ボルト/建築の梁の保有体力継手で使われる ものを、私も機械部品でも使うことがあります。鋼構造設計便覧では、先の 一面・二面せん断に対する摩擦による許容耐力を許容せん断力としています 当然ながら摩擦により耐力を出すので、座金もセットになっているのです 機械設計では余り使われないというか、知らない人も意外と多いかと思います 機械関連でも10.9や12.9は高力ボルトになるし、強度区分に相応した平座金を 使用すれば摩擦での耐力も期待できるが、私が知る限り機械設計では例外かも ちなみに、当然ながら摩擦面の粗さも規定されていてμ=0.4以上とある筈です
＞質問者さん 以下の書き込みは，回答ではありません。申し訳ありません。 ＞後の先，アフターユー様 回答(1)の追記を見ましたが，何ですか？あれ。 ここは，技術に関する情報交換の場であって，貴殿の個人的な文句や愚痴を主張する場ではありません。以前にも同様の書き込みを見たことがあります。 ”ベテラン”という自負をお持ちなのであれば，モラルというものを弁えて頂きたいものです。
またわけのわからんことを >>平行ピンでせん断荷重を受ける構造にする そんなことしてはダメです 話がずれつつあるけど ボルト せん断 で 起きた重大事故 http://www.oita-press.co.jp/localNews/2009_123275740328.html ボルト固定でせん断力を受ける構造は 最後の最後ボルトで力を受けるので それを持つだけのボルトを選ばないといけない 想定外ではない 長文なのでまともに読んでないけど >>Kt(SMC435だと95kg/mm2)÷4と決められているので、計算するとσ=23.75kg/mm2 定数 ４ は 安全率なので その ４倍は 耐えられる 3119 の 4倍 12476N で 一応持ちます ← 計算上は 引っ張りを受けるとき 重要なパラメーターがないのですが 有効ねじ数 軸力を考えるとき 頭が吹っ飛ぶ 前に ねじのずるむけ を考えます
回答（１）の者です。 お礼の内容である ≻ 引張り許容荷重については強度区分より求めればいいということが分かりましたが、 ≻ M5ﾎﾞﾙﾄのせん断許容荷重についてはどのように求めればいいでしょうか？ ≻ 引張り許容荷重に0.6～0.7かけた値となるのでしょうか？ に関しては、一般的にはＹＥＳです。 ですが、頭が痛い内容があります。 それは、“引張り許容荷重については”の書き出しにあります。 今回の質問の内容は、ねじ締めトルクから軸力を求め、それがねじの引張荷重に適合して いるのかです。 それで、ねじ締め状態の特殊な環境でのアドバイスを≪ねじ強度区分資料≫を用いて説明 させてもらいました。 ですが、ねじ締め状態の特殊な環境以外の“ねじの引張り許容荷重”では、安全率を考慮 する必要があり、ねじのせん断荷重はねじ締め状態の特殊な環境とは別に切り離して考え （ねじの引張り荷重÷安全率）である ねじの引張り許容荷重 の２/３（60～70％） にしなければなりません。 それを、勘違いしないように考慮して下さい。 尚、ねじの簡単な使用方法（せん断荷重も出ています）のURLと、安全率のURLを添付して おきますので、合わせて確認してみて下さい。 蛇足ですが、“4.3 ねじの強度”にも記載されているように、 できるだけ、ねじにせん断荷重が掛からない設計をしなくてはいけません。 具体的には、 ☆ 焼き入れの平行ピンを２本セットし、平行ピンでせん断荷重を受ける構造にする ☆ 一部分を勘合構造にし、その部分でせん断荷重を受ける 等々です。 ☆ 焼き入れの平行ピンを２本セットし、平行ピンでせん断荷重を受ける構造にする に関しては、ねじがM5のように小さくて、且つ使用ねじ本数が２本程度と少ない場合です。 補足追記します。
簡単に述べさせていただきます。?ものもとねじは部材の締結に用いるもの である程度の軸力が確保されれば、部材間の摩擦で十分強度を保てるので、 ねじ自身にこの軸力以上の力は発生しません。 この場合は個々にねじの強度は検討しないように思います。 しかし?構造物における地震力に対する安全の確保や伝動部材に用いて繰返 し応力がねじに働く場合があります。この場合は詳細な確認が必要です。 ?の場合と?の場合とはまったく考え方が異なります。許容応力のレベルに ついても変わります。許容値に関して簡単には?短期?長期(繰返し荷重)と 区分します。一般レベルでは引張強さσBに対し?σB/3 ?σB/(4～8）と考え ます。提示の安全率4は?に類するレベルと考えます。 ねじメーカーなどが一般に提示している値は?の実用レベルです。
「ねじ」に関するサイトはかなり多くて、間違った情報もあったりします 機械要素では最も良く使われるのですが、実際には奥が深くて意外にも難しい 従って、とてもこの限られた時間と場所だけでは説明も難しいかと思います よって、☢ねじ」に関して興味があるならば↓参考URLのサイトがお勧めです WEBラーニングを未だ無料で視聴できるようです。その中で「ねじ締付け」と いう項目がありますので、☢ねじの世界の入口が見られるだろうと思います 上記は初心者にも分り易く他にも興味深いものが沢山で、私の★お宝サイト ここのところ、仕事で忙しく疲れ果てて、見る機会自体が減ってしまっている 勉強できる時には、なるべく沢山の知識や工学文献を読んでおきたいものです
ネジの設計手順は一本道なのを、二つの資料を使って入口出口の両方から横目で眺めると迷う結果になります。 ネジについて、図も豊富で基本は判りやすいが適正トルク値の計算を省略しているから実用では結論が得られない資料。 http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch04/index_j.html 迷った場合は、基本に立帰るべき。それは『2.1 材料強度の基礎知識』 http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch02/ch02_01.html 引張強さ 降伏点 許容応力 安全率 について再度勉強 『表2.1 安全率の目安』 鋼は ３ を掲げている。 ↑ ＞材料の引張り強さKt(SMC435だと95kg/mm2)÷ ▼4▼ と決められている ＞M5ﾎﾞﾙﾄを標準締付けﾄﾙｸで締めた段階で既にﾎﾞﾙﾄの ▼許容引張り荷重▼ を上回る力が引張り方向にかかってしまっている。 ▼締めただけで破損▼ ？） ▼の部分に誤解があります。 安全率は４と決まっているわけではない。使用条件が厳しいときは 12 まで拡大すべしとなる値。 破壊する荷重 ＝ 引張強さKt を安全率４で割って 許容引張り荷重 としているから、それを上回る荷重でも破損はしない。 実用的なのは『ボルトの適正締付軸力/適正締付トルク』など手順が決まっているもの。 http://fa.misumi.jp/pdf/fa/p2849.pdf これを理解するよう頑張れば、標準的なサイズは計算しなくとも表になっているし、条件が異なると予想された時だけ計算式に戻ればよい。 回答を立派に見せかけるが如く、ゴチャゴチャと資料を付けるのは、却って理解を妨げ良くない。といっても適当なものが見出せなければやむを得ないが。。。と今回は基礎／応用に使分けて２個。
もう少し分り易く言えるかなっと ボルトの締付は、降伏点近くまでの応力になる位までに締付けますが、 何故なら、軸力が大きければ大きいほど緩みにくい締結になるからです 一般に、誤差等を見込みかつ塑性域にならなぬよう70～80％σypにします 一方、許容引張応力では、実際に加わる軸力が降伏点と比較し小さければ、 小さいほど安全だと言えるのです。一般的に、降伏点に対して1.5以上で、 吊用などでは、安全率5倍程度また、圧力容器でも4倍程度は取ると思います 従って、ねじ締付の場合は特別な場合と考えた方が良いと、私は思います
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