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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

ねじの締め付けトルク(軸力との関係)

ねじを回して締め付けた際に発生する締付け力 (軸力) について説明します。

 

 

ねじを回して締め付けるときに回転方向に回す力を 「締め付けトルク」 といいます。

 

 

F1 : 押す力
L   : ボルトの回転中心から力をかける点までの距離

 

締め付けトルクは、「押す力:F1」 と 「ボルトの回転中心から力をかける点までの距離:L 」 をかけた値となります。

 

締め付けトルク T = F1 × L  [N・m]

 

単位は 力 × 距離 なので  [N・m]  となります。

<参考>

トルクの単位は従来の重力単位系である kgf・cm から SI単位系である N.m に変更されています、SI単位系から重力単位系に換算する場合下記となります。

 

1 [N・m] =10.2 [kgf・cm]

 

 

 

ねじを締め付ける時は、締付けトルクで管理することになります。締め付けトルクが小さ過ぎるとねじがゆるみ、締め付けトルクが大きすぎるとねじが破損することになるからです。

 

 

締付けトルクには、T系列 という規格があります。

 

 

表1.T系列 締め付けトルク表

ねじの呼び径

T系列[N・m]

0.5系列[N・m]

1.8系列[N・m]

2.4系列[N・m]

M1

0.0195

0.0098

0.035

0.047

(M1.1)

0.027

0.0135

0.049

0.065

M1.2

0.037

0.0185

0.066

0.088

(M1.4)

0.058

0.029

0.104

0.14

M1.6

0.086

0.043

0.156

0.206

(M1.8)

0.128

0.064

0.23

0.305

M2

0.176

0.088

0.315

0.42

(M2.2)

0.23

0.116

0.41

0.55

M2.5

0.36

0.18

0.65

0.86

M3

0.63

0.315

1.14

1.5

(M3.5)

1

0.5

1.8

2.4

M4

1.5

0.75

2.7

3.6

(M4.5)

2.15

1.08

3.9

5.2

M5

3

1.5

5.4

7.2

M6

5.2

2.6

9.2

12.2

(M7)

8.4

4.2

15

20

M8

12.5

6.2

22

29.5

M10

24.5

12.2

44

59

M12

42

21

76

100

(M14)

68

34

120

166

M16

106

53

190

255

(M18)

146

73

270

350

M20

204

102

370

490

(M22)

282

140

500

670

M24

360

180

650

860

(M27)

520

260

940

1240

M30

700

350

1260

1700

(M33)

960

480

1750

2300

M36

1240

620

2250

3000

(M39)

1600

800

2900

3800

M42

2000

1000

3600

4800

(M45)

2500

1260

4500

6000

M48

2950

1500

5300

7000

(M52)

3800

1900

6800

9200

M56

4800

2400

8600

11600

(M60)

5900

2950

10600

14000

M64

7200

3600

13000

17500

(M68)

8800

4400

16000

21000

用途

一般

電子部品

車両・エンジン

建設

 

用途別にトルクが規定されており、
例えば自動車の場合、1.8系列の締め付けトルクで固定することになります。

 

また締め付けトルクはねじのサイズによって値が変わります。大きなねじ程、大きな締め付けトルクとなります。

 

これは締付けトルクと締付け力(軸力)の関係から理解できます。

 

締め付けトルクと締付け力(軸力)の関係

 

 

締め付けトルク と 締付け力( 以下軸力とする ) は以下の関係式で求められます。

 

T = kdF

 

T :締め付けトルク      N・m
F :軸力            N
d :ネジの呼び径      m  
k :トルク係数

 

実際にかかる軸力は、ネジの座面の表面粗さやネジのピッチなどによって変わってきます。これらの要素を考慮したものがトルク係数です。

 

トルク係数(k)は一定ではなく、 0.15 から 0.2 が一般的な値です。

 

例えば、M10ボルトで1.8系列の用途における締付けトルクは表1より 44[N・m] です。

 

T = kdF

 

より
k = 0.2 と設定した場合の軸力は

 

F = T/kd = 44 [N・m]/0.2×0.01[m] = 22,000 [N] 

 

M10のボルトをトルク44[N・m] で締め付けた際に発生する軸力は22,000[N]となります。

 

 

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