ボルト/ねじとは
ボルト/ねじとは別個の部材を連結させるものです。（ここでは運動用の説明は割愛します）
ねじの種類については下記の記事をご覧ください。
ネジの種類/特徴
構造
イメージ
構造
ピッチ
- 隣り合うねじ山の中心距離間
リード
- 一回転した時に進む距離
回転方向
- 右ねじ：右に回すと締まる 左に回すと緩む
- 左に回すと締まる 右に回すと緩む
- 右ねじが一般的だが、使用用途により左ねじもある
リードの種類
リードの種類
- 1条ねじ：１回転で1ピッチ進むもの（1リードの間に1条のらせんがある）
- 2条ねじ：1回転で1条ねじの2倍進むもの（1リードの間に2条のらせんがある）
- 多条ねじ：１回転で条数×ピッチ進む（1リードの間に条数分ののらせんがある）
通常使用するねじは１条ねじです。
加工方法はこちら
引用抜粋：
軸力と連結原理
ねじを締付けるとねじとタップが互いのねじ山が食い込み合い ねじが伸びます。
ねじが伸びる＝張力＝軸力の発生
この軸力がポイントです。
軸力の効果
効果
- ねじ山の摩擦
- ねじの座面の摩擦
- 部品の摩擦
軸力によって摩擦が保持されねじは連結されます。
強い軸力
強い軸力を発生させるとねじが緩みにくくなります。
強い軸力を発生させる為のキーワード
キーワード
- ねじの引っ張り強さ
- ねじの有効長
- 摩擦面積を増やす
では実際にはどうすれば良いでしょうか？
どうすべきか
- ハイテンションボルトを使用・・・強い力で締付けられる
- 有効長を1.5D ～2.0Dとするとよい（厳密には計算が必要）・・・摩擦面積が増える
このような事が必要となると思われます。
細目ねじ
ピッチが細かい細目のねじは緩みの対策として有効です。それはリード角が少ない（らせんの角度）ので緩む為に必要なトルク増える為です。
ボルト/ねじの緩みの原因
それではねじの緩みの発生原因を考えてみましょう。
回転による緩み
①回転による緩み
- ねじに振動・衝撃が繰り返し加わり回転して緩む
回転以外による緩み
②回転以外による緩み
- 初期緩み：ねじ山、座面のなじみが悪い
- 陥没：部材が柔らかい、座面が小さい場合
- 座面が部材にめり込み、軸力が失われる
- 振動摩擦：連結部材がお互いに微細に振動
- 軸力不足：ねじの締付け不足
ねじの緩みにはこのような要因が考えられます。
ボルト/ネジの強度
ねじの締めすぎには注意しなければいけません。
①ボルト/ネジは締付け過ぎると、軸力は失われねじ切れる
②降伏点を超えると、ねじは伸びたままもとに戻らない
ボルト/ネジの強度区分
ねじには強度区分によって分類されます。
左側4.8 中央10.9 右側12.6
強度区分の考え方
例 ≪4.8≫ の強度区分の場合
≪4＝引張強さ（破断に至るまでの最大応力） 4×100＝400N/㎟≫
≪8＝降伏点（材料を引っ張ったり、圧縮した時に変形量が力と比例しなくなる点） 8×10＝80％≫
引張強さの80％が降伏点と言う事になります。 降伏点応力＝400×0.8＝320N/㎟
ボルト/ネジの締付けトルク
締付けトルクの算出
締付けトルクは降伏点応力の70％とされています
引張強さと締付けトルクは意味が違いますので、下記のように計算する必要があります。
締付けトルクの計算
締付け時の軸力（N)＝降伏点応力の70％（N/㎟）×有効断面積（㎟）
締付トルク（N/m）＝0.2×降伏点応力の70％の時の軸力（N)×ネジ径（ｍｍ）÷1000
| 一般用メートルねじの有効断面積 | |||
| ネジの呼び | ピッチ(mm) | 有効断面積(㎟) | |
| M 4 | 0.7 | 8.78 | |
| M 5 | 0.8 | 14.2 | |
| M 6 | 1 | 20.1 | |
| M 8 | 1.25 | 36.6 | |
| M10 | 1.5 | 58 | |
| M12 | 1.75 | 84.3 | |
| M14 | 2 | 115 | |
| M16 | 2 | 157 | |
| JIS B 0205-3 メートル並目ネジの有効断面積 抜粋 |
例 強度区分4.8のM10並目ボルトの時
降伏点応力の70％の時の応力＝320×0.7＝224N/㎟
降伏点応力の70％の時の軸力は 224N/㎟×58㎟＝1300N
締付けトルクは ≪0.2×13000×10÷1000=26.0N/m≫
となります。
ボルト/ネジを緩める時のトルク
緩める時のトルクは時間によって変化する場合があります。
①締付けて直ぐに緩めた時
締付けた時の70～80％のトルクで緩む
②締付けて長時間放置（数か月、数年）した時
締付けたトルク以上のトルクが必要
以上です。