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ねじのかかり量を設定する方法について
- ねじのかかり量を設定する際、材料によって異なるため一概には言えません。
- 一般的にはねじ径の1.5倍や4倍という指標がありますが、これはあくまで目安であり、根拠は不明です。
- ねじのかかり量を正確に設定するためには、材料の性質や使用環境などを考慮して専門家に相談することが重要です。
- 機械設計
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デッドヒート争いにお邪魔虫と言われるかもだが一言だけ参加させてもらうw 機械設計に於いて、よく一般常識だろうと慣例的にと言う表現を使いますけど 纏めてひと括りにしようとする所に無理があるのだろうと感じてしまいます ＞ねじのかかり量を設定するにあたり・・・ねじ径の1.5倍とか4倍とか 確かに材質や使用環境・用途や強度などにより総合的に設計する必要があると 思います。単にねじと言ってもその用途だって締付、締結、スライドなど多肢 に渡りますし、ねじの種類自体も非常に多くの種類がありひと括りは不可能だ 特にスライドさせる場合には許容面圧を考慮した「ねじ長さ」も必要なのです 正に case by case なのです。従ってタッピンねじについても通常の一般的な 鋼製メートル並目ねじの一般常識は通用しないのは当然なのです。開発設計的 な考えで、常に状況に応じて適切な設計を心掛けなければ行けないと思います
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再出。タッピンねじの強度を計算で求めてどうこうするのは危険です。 『タッピンねじの軸力は普通のネジの考え方が適用できません』 http://www.nejijapan.com/njc/old_qa/thread/detail_view/00000000c18f/0 タッピンねじの締め付け条件選定とその対応 http://www.110.ne.jp/nejitech/vectrix_torque.html#01 引張強さはこの資料やＪＩＳにも有りません。ねじ込めることだけで良しとの考え。 浸炭焼入れ硬さがHv450以上（旧規格：Hv450～750）となっており、これは強度区分があるボルトでは論外の禁止事項。実際に旧規格ではねじ込むだけで折れることも間々あったが、新規格で硬過ぎが抑えられた。 http://www.110.ne.jp/nejitech/makertech/yamashina/altracs/tech_yamashina_altracs_002.html ねじ込みトルク／締付け破断トルク の比が約1/3。 それだけねじ本来の使い方から逸れたものとなる。このデータはバラツキを示さないが大きいはず。 なので、設計で引張荷重に耐えることを期待してはダメで、カバー取付とかの軽荷重、なおかつ万一でも事故に至らない箇所に限るとすべきです。 SYDROSE LP 創造設計データベース http://www.sydrose.com/creativedesignengine/HTML/aa3-00714/aa3-00714.html タッピンねじは、ねじを切りながら締め込むため、通常Hv600以上のはだ焼き処理 （表面だけ焼入れする）をしている。薄板の場合は、板が降伏して軸力が緩和されるが、 軸力が十分に保持される構成部品では、遅れ破壊を生じることがあるので、注意する。 アルミなど軟質金属と樹脂については、ねじ＞＞使用材料 なので後者の強度計算だけで済み、回答（１）の基礎式でほぼＯＫ。 東レ・ＰＰＳのタッピンねじ設計。 http://www.toray.jp/plastics/products/torelina/technical/tec_007.html 図57. 締め付けトルクと軸力との関係・・・・素直な直線 但しこのＰＰＳなど硬質樹脂はクラックを考慮した設計を要する（方向性有る場合は難題） 木についてはほぼダメ。 十字穴付き木ねじの規格 JIS B1112 軟鋼線材 SWRM ねじり強さ、引張強さ（392N/mm2）と材料強度で規定。両試験とも省略可。 木ねじの耐荷重はまさに相手次第。計算も規格化も無理。市販の物は責任問われかねないので値を書かない。建築設計もそうらしい。 照明器具附属の吊下げ用木ねじ等は、実験値 × 安全率。それに大層な注意書きを付けで責任逃れ。
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再度回答ありがとうございます。 とても具体的で詳細まで説明していただき ありがとうございました。
再出です。 > タッピングねじで相手が樹脂、木の場合でも考え方は同じかと思いますが Mねじと比べると > 正確に計算式では出てこないような気がするのですが、一般的にタッピングネジの場合、相手 > の材料が樹脂、木の場合ねじ径の何倍か？お判りでしたら教えて頂けませんでしょうか。 前出の計算式を理解すれば、計算は可能と考えます。 それを敢えて言うなら、概略でも良しと理解し、以下にその内容を記述します。 前出にも記述しましたが、同じ鋼材の同じ仕様では、ねじ径＝ねじのかかり量が目安です。 これは、雄ねじ鋼材の引張強さと雌ねじ鋼材の引張強さが同じ場合のことです。 ですから、雄ねじ鋼材の引張強さと雌ねじの材質(樹脂や木材)の引張強さを比較し、 1/2なら2倍、1/4なら4倍、1/10なら10倍とすれば良いです。 但し、樹脂や木材も多様で、引張強さが異なる物があるので、当該仕様の引張強さを 確認するようにしてください。 (蛇足ですが、木材はメートルねじが切れない物もあるので注意です。だから、木工用ねじ が存在しているのですから) 詳細には、雄ねじの鋼の材料特性やねじの強度区分で引張強さを確認する。 雌ねじは、樹脂の材料特性や木材の材料特性にて、引張強さを確認する。 等々でです。
お礼
再度ご回答ありがとうございます。 とても参考になりました。 この機会にねじの締結について知識を深めたいと思います。
ねじのかかり量は、同じ鋼材の同じ仕様では、ねじ径＝ねじのかかり量が一般的な目安 となります。 そして、雄ねじが鋼で、雌ねじアルミであれば、1.5倍とか2倍とか4倍とかになります。 そして、ねじの脱着がある場合には、摩耗も考慮するためにヘリサートを用いたりします。 【雄ねじ】<脱着時の摩耗考慮>【ヘリサート】<雄ねじ径よりサイズアップとなる>【雌ねじ】 となり、雄ねじ径よりサイズアップとなるので、結果的に周長がアップになり、ねじの かかり量(雌ねじの深さ)が緩和されても強度的には同じになる手法もあります。 さて、ねじの強度は、 ア）ねじの軸力(谷径部分での) イ）ねじ山部分のせん断力(ねじかかり量の展開長さ分の) で、一般的には計算されます。 そして、ア）ねじの軸力 ＜ イ）ねじ山部分のせん断力 とねじかかり部分の破損はなく、 最悪ねじの軸が破損することになります。 その目安が、前述に示した内容です。 詳細な計算手法は、材料力学や設計の教本のねじの項目を確認してください。 簡単な内容は、URLで確認ください。
お礼
ご回答ありがとうございました。 参考になりました。 タッピングねじで相手が樹脂、木の場合でも考え方は同じかと思いますが Mねじと比べると正確に計算式では出てこないような気がするのですが 一般的にタッピングネジの場合、相手の材料が樹脂、木の場合ねじ径の何倍か お分かりでしたら教えて頂けませんでしょうか。
ナット高さは１，２種をみると呼び径×0.8、またはピッチ×５の程度。 ナットの方が壊れることがないよう設定されており、材料が鋼ならタップ深さもこれで充分です。あとは余録。 タップ深さは底突を避けるためと、サイズをまとめる要請から深目にする。それでも1.5倍までぐらいでしょうか。 ボルトは首直下とかネジが掛かりあった谷から折れることが多く、ネジ山が剥げて壊れることはない。 http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch04/ch04_03.html (1) 軸方向の引張り荷重 ＞ (2) ねじ山のせん断荷重 の関係になる。理由は (2) のせん断荷重を受ける面積の式 Ｓｂ＝π・ｄ1・Ｐ・ｚ (4.3) を計算してみれば(1)の断面積より大きくなるから。 この式は単純計算なため、かみ合う数：ｚが大きくなれば幾らでも面積：Ｓｂが増えて強くなるような誤解を生むが、実際は違う。 ボルトの締結で、ねじ山の荷重分担割合は？ http://www.bolt-engineer.net/lab/02.html かみ合い最初の山が一番大きな荷重を受け（20数％）、６山目では10％ほどに低下。以降は殆ど有っても無くても同じという結果。 ＞タッピングねじで相手が樹脂、木の場合 出ないでしょう。材料の引張り強さウンヌン以前に割れるおそれがあり、タッピンのメーカがその限度を示すのみ。 実際、締付け初期には大丈夫でも、時間が経過したのちクラックが入るとか問題になり、そのテスト結果で判断せざるをえないことがあります。
お礼
ご回答ありがとうございました。 とても参考になりました。 ご回答ありがとうございます。 確かに正確な値はでなく、経験値で判断になると思います。 大変参考になりました。
お礼
アドバイスありがとうございます。 おっしゃるとおりケースバイケースだと思います。