20070502
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応力と締付トルク 投稿者：胡麻麦茶 投稿日：2007/04/28(Sat) 18:45:39 No.10
小堀設計 小堀様
はじめましてです。
たぶん、教えてくんだ！ってことでイエローカードかレッドカードもらうんでしょうね！
それ覚悟での かきこみです。
というのは ＳＳであれば 引張り強さじゃなく
降伏点に係数掛けたものを許容応力として
引張り荷重なら係数×荷重/面積＝応力＜許容応力と 習ったのですが
よく考えれば
ボルトを締めてあれば 必ず締め付けトルクは 発生してるわけで
そこには必ず応力が発生してることになり、締付トルクを調べると
引張り強さから導き出してるようです。で おおまかに計算してみたら ７〜800kg/mm2のように思えるんですが。。。すると。
先ほどの応力+締付応力なのかと それだと 許容応力ぎりぎりの応力だと 実は締付応力分もたないことになって おかしな事になるぞと。。
私なりに調べたら 内外力比なるものがあることが わかりました。で 荷重の通常３割がボルト負担になるとか・・・
これらから、許容応力1400kg/mm2(例えば）応力1400+締付応力700と
思ってたのは 1400×0.3+700=1120kg/mm2 ってことに なっちゃうんでしょうか？
もう一つ 内外力比なるものは 材料のばね定数1/
(ばね定数1+ばね定数２）となっていましたが すると 締付ける部材とボルトが同じ部材で熱処理もされてなければ
内外力比は0.5ってことになるんでしょか？
すると先ほどの応力も
1400/5+700=1400<1400許容応力ってことになりますが？？
応力を習うときに 締付トルクについて 習わなかったのは こういうことなのでしょか？？
すいません！ かなり教えてくんですが できればよろしくおねがいします。
１．始めまして 小堀ともうします
１．１
「たぶん、教えてくんだ！ってことでイエローカードかレッドカードもらうんでしょうね！
それ覚悟での かきこみです。
」
それは辛いです
１．２ 「
というのは ＳＳであれば 引張り強さじゃなく
降伏点に係数掛けたものを許容応力として
引張り荷重なら係数×荷重/面積＝応力＜許容応力と 習ったのですが
よく考えれば
ボルトを締めてあれば 必ず締め付けトルクは 発生してるわけで
そこには必ず応力が発生してることになり、締付トルクを調べると
引張り強さから導き出してるようです。で おおまかに計算してみたら ７〜800kg/mm2のように思えるんですが。。。すると。}
偶然知っています
単位がおかしいので単位は無視して読んでいます
締め付けトルクから 発生する応力は SS400の４．６ボルトの場合 max.18.72(kg/mm^2)となります
１．３ 「
先ほどの応力+締付応力なのかと それだと 許容応力ぎりぎりの応力だと 実は締付応力分もたないことになって おかしな事になるぞと。。」
たまたま 説明できます
ちっとも おかしくありません締め付けトルクは 締め付け時発生する物で
締め付け後 スパナをはずしたとたん 無くなる物です
それで 降伏応力ぎりぎりの応力まで締めます
しかし 軸方向の テンションのみが残ります
１．４ 「私なりに調べたら 内外力比なるものがあることが わかりました。で 荷重の通常３割がボルト負担になるとか・・・
私は内外比を使わないので内外比が解らないけれど
多分
その逆数を 内力係数といい 場合によって変わります 4.5から１位まで変わります
逆数であるとすると 上記は
内外比で言うと ０．２２から １ と計算されます
１．５ 「
これらから、許容応力1400kg/mm2(例えば）応力1400+締付応力700と
思ってたのは 1400×0.3+700=1120kg/mm2 ってことに なっちゃうんでしょうか？
」
これも 偶然答えられます
残念ながら ボルトは許容応力では締めていません
小径ボルトをねじ切ったりしていますので解るでしょ
降伏点で締めています 正確に言うと上降伏点でしょうか
だから
降伏点応力に達するまでもつ物です
一般的には
降伏点応力−締め付け応力＞ 外力／内力係数 と書けます
降伏点応力に＊係数＋締め付け応力では有りませんよね
１．６ 「
もう一つ 内外力比なるものは 材料のばね定数1/
(ばね定数1+ばね定数２）となっていましたが すると 締付ける部材とボルトが同じ部材で熱処理もされてなければ
内外力比は0.5ってことになるんでしょか？
すると先ほどの応力も
1400/5+700=1400<1400許容応力ってことになりますが？？」
数字の挿入意味不明です 又
0.5などには絶対にならないとは言いませんが
普通成りません まあこの数値は 雑品ですよね
座面の剛性と 表面精度によって変わります
それを 問題としたのが
設置後のボルト抗力について(その2)
です
唯今 工事中です(*^_^*)
熱処理や硬度ではなく
取り付けられた環境のばね定数です
一般的に
▽▽座面の機械座面は内力係数４．５＊０．９５に近くなるが
黒皮で締め上げる 雑品 建築は 内力係数１に近く
もろにボルトに掛かってくる
だから ボルトの内部応力は1600(kg/cm^2)の制限が有る
建築や土木では
構造物にボルトの引き抜きを使用することを禁止しています
基礎ボルトは 引き抜きを認めていますが
あれは 箱抜きで Wナットでぶら下げていますので
成り立つ規格です
又 いくら
▽▽座面でも その座面の接触面積が小さければ
ばね定数が小さくなりますよね
有る程度の座面が有っても 接触していなければ
梁状態になり ばね定数が下がりますよね
５０ミクロン以下の話ですよ
だから ミガキ材でも溶接でうねりが有れば 黒皮同等と考えられます
そして １．５の説明となります
１．７ 「
応力を習うときに 締付トルクについて 習わなかったのは こういうことなのでしょか？？
すいません！ かなり教えてくんですが できればよろしくおねがいします。」
胡麻麦茶さんが 習わなかった理由は私には解りません(*^_^*)
応力を習うとき？自体が不明ですが
初期に置いての学習は 常温静荷重無負荷からでしょうか
それなら 習いません
締め付け後の応力は
速度や熱がらみ同様
少し深いから中級と成り 後と成ります
だから 本には詳しく書いていませんよね
締め付け後の応力は
学校の本や各種業界のの本や 専門書さえも 説明がしにくいのでしょうか
簡易応力法を採用しております
だから 習わなかったのでしょうね
そんな
習わなかった
人多いですよ
よく ボルトやネジの質問をされるので 答えてはいますが
それは ボルトだけの話です
ボルトの強度は ボルトによって決まらず
周りの環境によって決まる物なのです
それが 大凡 １から４．５倍も違うのです
それが 解っていない人が多いようです
それで
こんな時に役立つのが 団塊の世代の優秀な先輩です
もうすぐ退職してゆきます
(^_^;)
速度３０００(mm/s)のSS４００の破断応力はいくらですかとか---速度関連
温度３００℃のSS400の許容応力はいくらで御座いましょうか−−−温度関連
M30でSS400４．６のボルト締め付け後この座面は何sまでもつのか−−−内部応力関連
って
聞くと 間髪なく教えてくれる先輩を早く探して
色々と相談する訳です
基本的知識のないひとに技術を聞いても駄目です−−−時間だけが流れ(^_^;)一個一個となるからです
そして知識でなく 技術を習得すると
技術の伝承が進むわけです
この時 先輩にかわいがられる必要が有ります(*^_^*)
もう時間が少ないです 早くです 本当です
まあ 下らない戯言も書いておりますが
参考に成るところが 少しでも有れば そこだけでも参考にしてくださいませ
明日の
胡麻麦茶
さんのために(^_^)/~
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Re: 応力と締付トルク 胡麻麦茶 - 2007/05/02(Wed) 19:31:16 No.12
小堀さん、ありがとうございます。
答えてもらえない常識かと思っていたのでうれしいです。
すみません！単位がkg/cm2が kg/mm2になってました。
また 1400/5+700=1400<1400は1400*0.5+700=1400<1400
でした。
で
＞降伏点応力−締め付け応力＞ 外力／内力係数
ということですよね。これで
＞残念ながら ボルトは許容応力では締めていません
＞小径ボルトをねじ切ったりしていますので解るでしょ
＞降伏点で締めています 正確に言うと上降伏点でしようか
なら 降伏点応力−締め付け応力ののこりは わずかってことですよね。
だから、
＞建築や土木では 構造物にボルトの引き抜きを使用するこ＞とを禁止しています
ということなんですよね。
とすると 機械などでモーメント荷重から引き抜きを受けるボルトがある場合は 安全率＝許容応力/(F/A)として
まだ余裕があるから安全と 本には書かれてるけれど。。実は余裕がないってことになるんでしょうか？
それとも、だから、機械の場合はF10T相当のボルトを
使うことで 実は許容値をあげてるってことになるんですか？？
（知らずに熱処理してないのを使ってると危ないってことでしょうか？
通常のSS出計算して F10T相当で安全？って意味なのでしょうか）
まだ。。頭の中がすっきりと 整理されないので ごめんなさいです。
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
２.
｢
小堀さん、ありがとうございます。
答えてもらえない常識かと思っていたのでうれしいです。
すみません！単位がkg/cm2が kg/mm2になってました。
また 1400/5+700=1400<1400は1400*0.5+700=1400<1400
でした。｣
・・・・・・(^_^;)
２．１「
＞降伏点応力−締め付け応力＞ 外力／内力係数
ということですよね。これで
＞残念ながら ボルトは許容応力では締めていません
＞小径ボルトをねじ切ったりしていますので解るでしょ
＞降伏点で締めています 正確に言うと上降伏点でしようか
なら 降伏点応力−締め付け応力ののこりは わずかってことですよね。
だから、
＞建築や土木では 構造物にボルトの引き抜きを使用するこ＞とを禁止しています
ということなんですよね。
」
そうですよ とも言えますが
SS４００で ft=1600(kg/cm^2)成っているからだと思っております
決まっている物だから仕方がない
２．２ 「
とすると 機械などでモーメント荷重から引き抜きを受けるボルトがある場合は 安全率＝許容応力/(F/A)として
まだ余裕があるから安全と 本には書かれてるけれど。。
」
その本 難しい本ですね(^_^;)
許容応力が 難しく
(F/A) も何処の応力かも難しく
結果
安全率の判断が難しい
多分 そんなことは書いていません
その本の 前後の条件をよく見ていないと思いますよ
もし どう見ても書いてなければ
以後その本 作者を覚えておくと良いですよ
その作者は そもそも許容応力の説明から不十分だと言えます
２．３ 「
実は余裕がないってことになるんでしょうか？
」
いいえ たっぷり有ります
４．６のボルトは 最上(▽▽▽面で削った)の雑品(たこ焼き機の常温部)で座面の追加外力は 5.27ｘ4.55=24(kg/mm^2) あると言えます
雑品で ▽▽▽面は 使わないのが普通ですけれど
話の流れで 余裕がないと言われたので書いてみました
特殊な時しか現れませんので 他で言わないでくださいね 笑われるだけですから(*^_^*)
間違いでは有りませんよ 理解してから使ったり言ったりしてね
当分の間数値は禁止です
まあ ザクットいって 言える数値は上記で5.27(kg/mm^2) あると言えます
２．４ 「
それとも、だから、機械の場合はF10T相当のボルトを
使うことで 実は許容値をあげてるってことになるんですか？？
（知らずに熱処理してないのを使ってると危ないってことでしょうか？
通常のSS出計算して F10T相当で安全？って意味なのでしょうか）
上記文面 説明済み故に以下省略と思ったけれど 少し気になるので書きますね
F10T相当のボルト
などは 建築で使う言語で一般に １２．９のボルトって言います
また １２．９のボルトを使う場合は １０．９のボルトで計算するのが常識です
使う場合は苦し紛れかよほど特殊な場合です
１２．９と１０．９のボルトは 刻印が異なるだけで見分けがつかないので間違えるでしょ
１０．９→１２．９なら 問題はないけれど
１２．９→１０．９なら 事故る可能性が有るからです
時々 「俺の会社は全て 高力ボルトナットを使っている」なんて会社も有るけれど
見方を変えれば自分さえ良ければって会社とも 言えないことは有りません
それで ４．６のボルトと１０．９の穴付きボルトを使うのが普通で
別に 工場で更に強いボルトにするのは 構わないとします
そして ボルトと穴付きボルトは グレードと環境によって使い分けているだけです
(kg/cm^2)と(kg/mm^2)と 同じような ものです(*^_^*)
許容値を上げるについては
一般に許容応力が上がっただけ上がらないので
取り替えボルトの耐力について(ver.2hp401)
を参考にしてくださいね
一般には 六角ボルトか穴付きボルトか決まっていますので
ボルトサイズか 本数をを上げます 晩やむないときに
強度をあげて凌ぎます
( )内文について
知らずに どのようなボルトをも 使わないで頂きたい
知って 使ってこそのボルトです 危ないのを避ける それが設計ですよね(*^_^*)
SSで 計算するのは良いけれど
一般に計算などしませんよ
だって たかがボルトを計算していては 設計時間がいくらあっても足らなくなるからです
例えば M10の取付座面を引っ張ると 4.6のボルト１本でftb=３００（Kg）とポンとだして
それから 許容応力分等の増減分を計算するだけです
私目でさえ M3からM36まで ポンと出せますよ (M14とかM27、33､39は計算機を使いますが)
もし ボルトを応力計算している人がいたら
その人は 何かこだわりのある人か 設計歴１０年生以下の人です
まあ 教えて貰う事が ほとんどない人と思いますよね
上位高力ボルトで代替えて安全など致しません
あくまで 基本の４．６のボルトは ４．６のボルトです
SSと ＳＣＭは 全く安全率の考え方が違う物ですよね
許容応力が降伏点から算出される材料と
引っ張り限度から算出される材料と
安易に 計算上代替えしないのが普通と思いますよ
だって せっかく SSで計算したのだから SSです
そして 工場が勝手に 強いボルトにするのは 工場の責任です
工場の人は 強いボルトを使うと 弱くなる場合があることを知らないのです
一般的には 強いボルトをつかうと 強くなるので良しとします
２．５ 基本的な事が 解っていませんよね −−−−怒られるかなぁ きつかったら ごめんなさいね
F10T
のボルトは HTB ハイテンションボルトとか 高力ボルト トルクカットボルトなどと言われる物を使う
部位に使う物で 摩擦接合による剪断力を使い その許容応力が法律 規準 施工例で決まっています
所が 機械は何でもありですよね
機械における ４．６ボルトは 機械座面に取り付けるときにつかうボルトです
黒皮面で締め上げる ４．６のボルトは ５．２７(kg/mm^2)しか残っていないが
使う部位が 雑品なので 正味使っています もてば良いからです
機械座面(例えば▽▽仕上げで 剛性が有る) で使う 前記と同じ ４．６のボルトは ２４(kg/mm^2)残っていますが
機械なので 例えば ５．２７(kg/mm^2)しか 使えません
安全率が好きならば S=5 とすると 24/5=4.8(kg/mm^2)が 許容応力となりますよね
概略 ５．２７(kg/mm^2)としていれば 雑品でも 機械(自動機のみ)でもどちらでも使えますが
頭の中は全く違うわけです
だから 雑品の４．６ボルトは 黒皮→▽座面→▽▽座面と変化させても問題はないが
機械や自動機に使う全く同じ４．６のボルトは ▽▽座面→▽座面→黒皮と変化させると
安価には成るが ボルトが全く保たなくなりますよね
上記内容が
設置後のボルト抗力について(その2)
の答えの一部と成ります
答えを待っている 他の人に 不公平と成るので ここで辞めますが
この知識は 概略設計歴１０年生以上の知識なのです だから
胡麻麦茶
さんが何歳か知りませんが
こんな事を 知っても 知っただけで 使いこなせないでしょ
それで
会社の先輩に「
この機械部位はこの条件環境座面でボルトの応力計算で良いと出たのだけれど 使って良いのでしょうかって
」って聞くわけです
すると
同じ機械部位で 条件環境座面で ボルトの応力計算が同じでも 少しの計算や暗算で駄目ですとか 良いですと言ってくれる 会社の先輩が でてきます
いなければ 取引先で探すのであります
まあ １／１０人でしょうか(*^_^*)
その人を 見つけたら ズウート追いかけるわけです
キット その人は ボルトを応力だけで決めてなく 他のことも 色々知っているからです
そう思うでしょ
そうすると 会社の技術がどんどんと 上がって設計技術が伝承出来るわけです
そうでない先輩1 そうでない先輩2は そうでない先輩3は そうでない先輩4 そうでない先輩5は
そうでない先輩6 そうでない先輩7は そうでない先輩8は そうでない先輩9は
残念ながら一杯居られます(*^_^*)
カンとか見た目とか習慣とか前回追従とか一杯色んな事を 仰いますが
数値がなく理屈も仰らない先輩は どんなに経験が長かろうと人受けが良い人でも
「ああ そうなんですか」とか「ああ そうですよね」って言えばいいです
何を言っても 変わりません
設計歴１０年生は１０年掛けて今があります 換えるには概略１０年掛かります
たかがボルト１つに 時間の無駄ですから
それよりも
胡麻麦茶
さんが 設計歴１０年生になるまでに
自分の設計する機械が「安全か危険か 解らず設計していると」
人様に言われないように 努力していただきたいと
思っております
まあ 下らない戯言も書いておりますが
参考に成るところが 少しでも有れば そこだけでも参考にしてください
明日の
胡麻麦茶
さんのために 頑張って下さいませ(^_^)/~