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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:強度計算のご伝授を)

φ20×φ10×80のパイプにM20のねじを加工し、スパナ掛け用の17の二面幅を追加工をした場合の強度計算方法を教えてください

このQ&Aのポイント
  • 片面3.5mmの肉厚で強度は保たれるのか計算方法が分かりません
  • パイプにねじを加工し、スパナ掛け用の17の二面幅を追加工をしたいのですが、強度を計算する方法が分かりません
  • φ20×φ10×80のパイプにM20のねじを加工し、片面3.5mmの肉厚で強度は保たれるのか教えてください

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noname#230359
noname#230359
回答No.1

規格は二面幅17mmはφ19mm以上の丸材から加工なので、φ20mmはOK。 M20は細目ねじと思いますが、敢えて並目ねじの M20×P2.5 として、 外径;φ20mm、有効径;φ18.376mm、谷の径;φ17.294mmとします。 叉、材質はSS400とし、引張強さ;40kg/mm2以上、21.5kg/mm2以上と します。 さて、ねじ部の軸力が降伏点応力である21.5kg/mm2を超える荷重は、 21.5kg/mm2×(π/4×φ17.2mm×φ17.2mm-π/4×φ10mm×φ10mm) ≒ 3306kg となります。 そして、その3306kgの軸力を出すトルクは、 リード角;atan{2.5÷(π×φ18.3mm)}≒ 2.49° 摩 擦 角;atan 0.2 ≒ 11.31°(摩擦係数を0.2として)の条件で、 3306kg×(φ18.3mm÷2)×tan(2.49°+11.31°)≒ 7430kg・mm となります。 スパナ掛け用の17mm二面幅部を、φ17mm×φ10mmのパイプと考え、 ねじり応力は、 (π÷16)×(φ17mm×φ17mm×φ17mm×φ17mm-φ10mm×φ10mm ×φ10mm×φ10mm)÷φ17mm ≒ 849mm3の極断面係数が条件で、 7430kg・mm÷849mm3 ≒ 8.75kg・mmとなり、 21.5kg/mm2×2/3 ≒ 14.3kg/mm2 > 8.75kg/mm2であり、その割合は 約1.6の安全率なので、壊れません。 が、何回も何回も、7430kg・mmを超えるトルクを掛けると、永久変形 や破断の危険性はあります。 但し、7430kg・mmを超えるトルクは、(パイプ+ねじ)構造では、 設計者さん(貴殿)の常識で掛けませんよね。

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