ファスナーで選ぶねじ接続部の緩み防止対策

変動荷重、振動、衝撃が作用したり、使用温度が大きく変化したりすると、ねじ接続が緩むことがあります。 緩みによって接続部の仮締め力が低下したり、失われたりするため、接続部の締まりが保証できなくなり、さらに接続部が緩んだり、接続部の部品が早期に疲労し、最終的には重大な事故を引き起こす可能性があります。機械や設備など。

(1) 緩めの原理

一般に、ボルトとナットには通常のねじが使用されます。これは、静荷重下ではねじのリフト角がねじペアの等価摩擦角よりも小さいためです。 そのため、ボルト・ナットのねじ山ペアはセルフロック状態となり、締付け後のナット（またはボルト）と締結部の支持面または座金との間に摩擦が加わります。 したがって、支持面があまり深く圧縮されていなければ、静荷重がかかる可能性があります。 接続が緩んでいないことを確認してください。

ナットが緩み始めると、ねじ山のトルクとナット支持面のトルクの障害を克服する必要があります。 ボルトの仮締め力Qpが作用した場合、ナットの緩みを防止する合計トルクTはナットの緩みトルクとなり、Tは締付トルクTの約80%となります。 トルク T で締め付けられたボルト接続の場合、ナットまたはボルトの頭に作用する緩めトルクが 0.8T 以下であれば、接続は緩まないと考えられます。 しかし、変動荷重、振動、衝撃が作用すると、ねじ山対の摩擦係数は急激に低下し、ねじ山対とナット支持面との間の摩擦抵抗は瞬時に消失します。 ねじペアはセルフロック条件を満たしておらず、少量の滑りがあり、ナットが回転します。 このような繰り返しにより、ボルト結合部が緩む原因となります。

ナットが圧縮されるテンション ボルト接続では、張力が作用すると、ねじ山の側面にかかる正圧の半径方向成分によってナット マトリックスが半径方向に拡張します。ボルトロッドが半径方向に縮むため、ネジペアの醤油がわずかに滑ります。 このような半径方向の相対滑りがあると、ボルトの回転に対するナットの接線方向の滑りが生じやすいことが実験により証明されている。 この現象が繰り返し発生すると接続が緩む原因となります。

上記は、ボルトが回転に対して滑り、引張荷重の作用下で回転し、最終的に結合の緩みに至る原理に関する 2 つの解析です。

また、ナットが回転しなくても、ナットやボルトの頭座面とその結合部分や座金に過大な圧力により塑性リング圧縮が発生し、使用中にこの塑性変形が継続して発生し、故障の原因となる場合があります。接続部の仮締め力が低下すると、接続部が緩む可能性があります。

また、ボルト締結部における相互接触面（ねじ山逃げ面、支持面、締結部品の相互接触面など）には、ざらつき、うねり、形状誤差などにより、締結時に局所的に変形する箇所があり、中間部に外力が蓄積されることにより、一部の変形が進行し、接続部の緩みも発生します。 特定のボルト接続の場合、その緩みはさまざまな要因によって引き起こされる可能性があるため、いくつかの緩み原理が関係しており、その中には主なものと二次的なものがあります。 したがって、さまざまな要因によるボルト結合の緩みを防止するための対策を講じる必要がありますが、基本的には、ねじ対の緩み方向への相対移動を防止することが重要です。 一般に、プリロードを増やすと、緩みを防ぐことができます。 もう 1 つの例は、塑性変形による緩みの上記 2 つの一般的な方法を、大きなワッシャーを使用して圧力を軽減し、接続が一定時間作動した後にナットを再度締めて緩みを解消することで克服することです。