ちょっと、そこ！特殊ボルトのサプライヤーとして、これらのボルトの予圧を計算する方法についてよく質問されます。これは、特にさまざまな構造物や設備の安全性と信頼性を確保する上で重要な側面です。それでは、早速そのプロセスを詳しく見ていきましょう。
プリロードについて
まず最初に、プリロードとは正確には何でしょうか?予圧は、取り付け時にボルトにかかる張力です。すべてを所定の位置に保つためにボルトを少し「抱き締める」ようなものです。ボルトを締めると、この予荷重が生じ、外部荷重によってジョイントが分解するのを防ぎます。
プリロードに影響を与える要因
特殊ボルトの予圧に影響を与える可能性のある要因がいくつかあります。最も重要なことの1つはボルトの材質です。材料が異なれば、降伏強度や弾性率などの機械的特性も異なります。たとえば、グレード 8.8 HDG DIN188 T ボルトは高張力鋼で作られているため、柔らかい素材で作られたボルトと比較して、より高い予荷重に耐えることができます。
もう一つの要素はねじ山のピッチです。一般に、ねじ山のピッチが細かいほど、予圧をより正確に制御できます。ボルトと嵌合部品の表面仕上げも影響します。滑らかな表面は摩擦を軽減します。摩擦は、所望の予圧を達成するために必要なトルクに影響を与える可能性があります。
予圧の計算
特殊ボルトの予圧を計算するには、いくつかの異なる方法があります。一般的な方法の 1 つは、トルクと張力の関係を使用することです。基本的な考え方は、ボルトに適用されるトルクとその結果として生じる予荷重との間に相関関係があるということです。
トルク (T) に基づいて予圧 (F) を計算する式は次のとおりです。
[T = K \times F \times d]
どこ：
- (T) はボルトに適用されるトルクです (N・m または lb - ft)
- (K) はトルク係数で、表面仕上げ、潤滑、ねじの種類などの要因によって異なります。
- (F) は予荷重 (N または lb) です。
- (d) はボルトの呼び径 (mm またはインチ) です。
プリロードを見つけるには、式を並べ替えます。
[F=\frac{T}{K\times d}]
トルク係数 (K) は通常、試験によって決定されます。無潤滑ボルトの場合、(K) は約 0.15 ～ 0.20 の範囲になります。ボルトが潤滑されている場合、(K) は低くなり、通常は約 0.10 ～ 0.15 になります。
があるとしましょう炭素鋼 M6 J 屋根フック ボルト、六角ナット & ゴムワッシャー付き呼び径 (d = 6) mm。トルク (T = 10) N・m を適用し、トルク係数 (K = 0.15) を仮定すると、予圧は次のように計算できます。
[F=\frac{10}{0.15\times6}\およそ11.11\ N]
トルクレンチの使用
トルクレンチは、正しい予圧を実現するのに便利なツールです。これにより、ボルトに特定量のトルクを加えることができます。トルクレンチを使用する場合は、メーカーの指示に従うことが重要です。正確な測定値を確保するために、レンチが定期的に校正されていることを確認してください。
プリロードを直接測定する
場合によっては、予圧を直接測定する必要があるかもしれません。これは、ロードセルまたはひずみゲージを使用して実行できます。ロードセルは、それに加えられる力を測定する装置です。ボルトの頭と合わせ面の間にロードセルを配置することで、予圧を正確に測定できます。
ひずみゲージもオプションです。ボルトのひずみ（変形）を測定します。ひずみと応力 (したがって予荷重) の間には関係があるため、ひずみの読み取り値に基づいて予荷重を計算できます。
さまざまなタイプの特殊ボルトに関する考慮事項
特殊ボルトの種類が異なれば、予圧に関する要件も異なります。例えば、四角頭ボルト (平頭、半ねじ) — メーカーおよびサプライヤー独特の設計により、他のタイプのボルトと比較してトルク値が異なる場合があります。
高温または腐食環境でボルトを扱う場合は、予圧の調整が必要になる場合があります。高温によりボルトの材質が膨張し、予圧に影響を与える可能性があります。腐食環境ではボルトの表面が損傷する可能性があり、予圧に影響を与える可能性があります。
正しいプリロードの重要性
予荷重を適切に設定することは、ジョイントの性能と安全性にとって非常に重要です。予圧が低すぎると、振動や外部荷重によりジョイントが緩む可能性があります。これは、機器の故障、構造的損傷、さらには安全上の危険につながる可能性があります。
逆に予圧が高すぎるとボルトの折損や相手部品の損傷を引き起こす可能性があります。これは、関節の早期故障につながる可能性もあります。
結論
特殊ボルトの予荷重の計算は複雑ですが重要なプロセスです。予圧に影響を与える要因を理解し、適切な計算方法を使用し、適切なツールを使用することで、ボルトが正しく取り付けられ、期待どおりに機能することを確認できます。
特殊ボルトをご購入の場合、または予圧計算についてご質問がある場合は、お気軽にお問い合わせください。当社は、お客様のニーズに合った適切なボルトを見つけ、正しく取り付けられるようお手伝いいたします。
参考文献
- 機械ハンドブック、第 31 版
- ASME B18.2.1 - 2017、四角および六角ボルトおよびネジの規格
- ISO 898 - 1:2013、炭素鋼および合金鋼で作られたファスナーの機械的特性
