ネジ締結の基本解説～ボルトサイズ・締付トルク・ゆるみ防止法～

機械設計において、最も使用頻度の高い部品が「ネジ」です。

しかし実際の現場では、サイズ選びの誤りや締付トルク不足、ゆるみ対策の不備など、ネジトラブルが後を絶ちません。

今回は、ネジ締結の基本について、解説していきたいと思います。

ネジサイズの決め方

呼び系の決め方

ネジ径は単純に大きいほうがいい、というわけではありません。

無駄に大きいネジを使うと、組み立てが大変になる、質量が重くなる、コストが上がるなどの不都合が生じます。

重要なのは、荷重に対して十分な軸力が出せるか、という点になります。

ネジ径と応力の関係は、以下の式によって求められます。

一般に有効断面積はネジ径が大きいほど大きくなります。

許容応力を満たすようにネジ径を決めることが重要です。

有効ネジ長さの決め方

有効ネジ長さは、ネジ穴に何mm分組み込むか、という点で決めることができます。

薄板に組み込む場合は、十分にネジが勘合しない可能性があるため、ナット固定や圧入ナットの使用を検討します。

強度区分の決め方

ネジの強度区分にはいくつかの種類があります。

以下に代表例を挙げます。

締付トルクの決め方

締付トルクは、摩擦によって値が大きく変わります。

以下の式によって、締付トルクを求めることができます。

この式を見てみると、ネジ径の他に、摩擦が影響しているということが分かると思います。

軸力と座面の摩擦の影響を考慮して、締付トルクを決めることが重要です。

トルクの管理方法

トルクの管理には、トルクドライバーやトルクレンチで管理することが一般的です。

また締め方もネジを順番に締めていくのではなく、対角に締めて、面にムラが出ないようにすることも有効です。

ネジにかかる軸力を意識して固定しましょう。

ゆるみ防止の方法

まずネジが緩む主な原因は以下のような物があります。

このような環境が重なると、ネジだけではすぐに緩んでしまいます。

代表的な対策は以下の表にまとめました。

このように環境条件を考慮した設計が必要となります。

まとめ

いかがだったでしょうか。

今回はネジ締結の基本について解説してきました。

まとめると以下のようになります。

からす

本サイトの管理者

機械系の大学院を卒業して、機械設計の仕事をしているサラリーマンです。 機械設計の知識全般を本サイトを通じて発信しています。