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ネジの引っ掛かり率
2023/10/15 13:24
- ネジの引っ掛かり率について計算方法を教えてください。
- 現在の設計ではネジの挿入深さが足りず破損の心配があります。
- ネジもぐりこみ寸法で破損しないか精査していただける方を求めています。
ネジの引っ掛かり率
2007/07/12 13:27
お手数ですが、計算方式ご存知の方がいれば、ご教授下さい。
今の設計は、引っ張り方向が、ネジ軸と垂直方向で、ボルトサイズは並目のM10で、ネジ部のもぐりこみ寸法が7mmです。教えられたのは最低でも呼び径と同じ長さはネジを挿入する必要があるとの事ですが、今の設計では充分なタップ深さがとれなくて、破損しないか心配です。引っ張り荷重は、5934.6kgf/cm2で、ボルト4本配置しています。
詳しい方がいれば、今のネジもぐりこみ寸法で、破損しないか精査して頂ければ、幸いです。また、このような時の計算方法教えて下さい。
お手数ですが、宜しくお願い致します。
回答 (5件中 1~5件目)
ネジ締め締結力を発生させるのに最低必要なネジ部長さ目安は、ナットの長さになります。M10のナットは8mmなので、最低8mmは必要です。通常締め付け母材に止まり穴の場合、下穴精度やタップ不完全ネジ部を考慮すると最低でも1D(M10だと10mm)、安全をみて1.5Dになります。
今回の場合7mmとのことなので、必要ネジ長さが確保できないとネジ緩みがおきやすくなります。今回の場合締め付け母材や、使用環境(振動・衝撃をうけるのか)が不明なのでわかりませんが、ゆるみ止めの対策(ネジロックや座金など)が必要と思われます。http://tohnichi.jp/technical/pdf/08_screw_J.pdf
http://tohnichi.jp/technical/pdf/02_bolt_tightening_J.pdf
またこういったケースだと、計算だけでなく、破壊試験をして実強度の把握も必要かと思います。
>恐らく5940kgfの荷重に対して、M10ボルトのネジ山が充分にかみ合っていれば、大丈夫だとは思うのですが、今回は端面より7mm(約4ピッチ)しか入っていないので、強度計算で検証できないかを知りたいのです。
軸力の計算式を見ればわかりますが、適正に締結されていれば強度は変わらないはずです。問題はそれがゆるんだ際に、座面ではなくネジ山で支えることになった場合、かみ合い山数がきいてくると思います。なので山数が少ない場合に発生する諸問題について、実験にて検証された方がよろしいかと思います。
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>今の設計は、引っ張り方向が、ネジ軸と垂直方向で、
から荷重形態は剪断と判断しています
先輩から教わった事はねじ込み深さは最低でも直径分、1.5倍は取れと
言われてます、ねじ精度にもよりますが、必ず隙間が発生しますから
当然緩みも起きます、少しでも緩んだら、それで終わりです
4本くらいだと1本で支えるのと大して差がないと判断しているわけです
先回の回答でも書きましたが7mmの篏合長は完全ねじ部では無いので
信用してません(設計値には使えません)
物の本によるとねじは最初の3山で70%の荷重を支えるというのを
読んだ記憶があります、ですが4山あればの保証にはなりません
これは順次ねじが変位を起こしフランクへ荷重が掛かり3山に
微妙な荷重が掛かるのだと思います
どの様な機械(構造物、筐体、躯体)なのか、荷重条件も不明なので
一般的な当たり障りの無い回答に終始します
気になるのですが4本のねじが均等に荷重を受け持つと信じておられますか
ねじ自身にもガタが有りまして馬鹿穴ですよね、1級でΦ10.5
2級でΦ11ですから、2級を採用するとして1mmのガタが生じます
>そこら辺を検証できる計算方法はご存じではないでしょうか?
残念ながら知りません、ですがCAEでモデルを想定すれば解析は
出来ると思います(真には受けませんけど)
例えば、部材の大きさ
取り付けねじピッチ
荷重形態
使用目的
などがあればもう少し突っ込んだ話にもなるのですが
>上記の98.9kgf/mm^2、59.3kgf/mm^2っていう値はどの様に
>導き出されたのでしょうか?
強度区分12.9に限定して、かつ、雌ねじ側理想強度とする
JISB1051-2000 の 7ページ保証荷重換算値です
(私が参考に見ているのは1996年版なので旧単位です)
JIS検索で 検索してみてください下記にサイトを添付
59.3≒98.9 X 0.6 です
ここは引張荷重に対する剪断荷重の比です
>また3400kgfっていう数字の算出もよく分かりませんでした。
有効径断面積 X 応力 = 荷重
58 X 59.3 ≒ 3400 です ネグレクトしてます
>M10の許容せん断応力が206N/mm^2ですので、
>kgfに換算すると2102kgf(間違ってたらすみません)。
1kgf≒9.8N ですから 間違ってます
剪断応力の根拠はどこを参考にされていますか
>回答して頂いた3400kgf荷重がかかるのでしたら、
>ボルト4本配置で3400/4→850kgfになりますので、
>安全だと考えて宜しいでしょうか?
ここら当たりは設計の本質真髄だと思います
ボルト4本に均等な荷重応力が発生するわけでは有りません
加工誤差が必ずあります元に図面にも公差がある様に
先の回答にも述べておりますが荷重条件でこの様な仮定は
あって無きが如しです、人命に関る設計の場合は安全第一ですので
ふたつの部品を1本のボルトで支えると仮定するのです
まして、静構造物でない動機械の場合は不安定要素が大きすぎます
直接ねじで荷重を支えるのは極力避ける設計を心掛けています
参考サイトを張りましたのでご覧になってください
おおまかに、当たりを付けて、詳細設計に入ります初期計算値は
概略で済ませてます全体構造が見えてきたら、再度詳細計算を
行い矛盾が出たら全体を見直すそして細部とこの繰り返しです
もう一度書きますが、荷重条件を充分に検討されて設計されることを
望みます、特に重要保安部品の場合は注意されてください
以上の要件を理解されて設計に望まれてください
静荷重(5940kgf以下)なら安全ですが動荷重では条件によっては危険です
それから、くどいようですが、引掛かり率はこの様な場合には使用しません
タップ側材質のせん断荷重がボルトより高いことを前提とし、回答(1)とほぼ同意です。(特に追記の部分)
めずらしいものではないですが参考に
http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch04/ch04_03.html
>引っ張り荷重は、5934.6kgf/cm2
荷重ならば ”/cm2”は必要無いのでは
強度区分9.8から12.9までの間のボルトを使うとして
M10→有効断面積=58.0mm^2
剪断強度を引張強度の60%ととして
9.8:66.3kgf/mm^2→39.8kgf/mm^2
12.9:98.9kgf/mm^2→59.3kgf/mm^2
剪断耐荷重(1本で支えると仮定、静荷重)
9.8→2300kgf
12.9→3400kgf
雌ねじ面取りとボルト先端面取りを7mmから差し引くと良くても5mmも
残らないのではと思います、ここでは荷重条件が分かりませんので,
何とも判断しかねますが、ねじ部で荷重は支えたくありません
結論 私なら他の固定方法を考えます
@@@@@
有効径よりも谷径で計算したほうがシビアです
お礼
2007/07/13 10:13
お忙しいところ、ご回答頂きましてありがとうございます。
度々すみませんが、上記の98.9kgf/mm^2、59.3kgf/mm^2っていう値はどの様に導き出されたのでしょうか?また3400kgfっていう数字の算出もよく分かりませんでした。初心者なものでごめんなさい。
M10の許容せん断応力が206N/mm^2ですので、kgfに換算すると2102kgf(間違ってたらすみません)。
回答して頂いた3400kgf荷重がかかるのでしたら、ボルト4本配置で3400/4→850kgfになりますので、安全だと考えて宜しいでしょうか?
すみませんが、再度ご回答頂ければ幸いです。
お礼
2007/07/13 15:43
DMさま、お忙しいところ、ご丁寧に回答して頂きまして、ありがとうございます。ホント勉強になります。
恐縮ですが、再度質問させてください。
>剪断応力の根拠はどこを参考にされていますか
これは、生産技術さんより紹介された
http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch04/ch04_03.html
を参考にしました。
こちらのサイトの表9のSCM440の数値です。
恐らく5940kgfの荷重に対して、M10ボルトのネジ山が充分にかみ合っていれば、大丈夫だとは思うのですが、今回は端面より7mm(約4ピッチ)しか入っていないので、強度計算で検証できないかを知りたいのです。
恐らく山数が変われば、引っ張り強度は変わってくると思いますが、そこら辺を検証できる計算方法はご存じではないでしょうか?
DMさんは、色々お詳しそうなので、お手数ですが、ご回答頂ければ幸いです。ホント度々質問しちゃってすみません。