振動によるねじの緩みやすさと本数の根拠

質問

部品固定時に用いるねじのサイズや本数は固定する部品の重さや安全率等で決まると思いますが、
その部品に振動がかかる場合は、ねじの本数はどのように考えれば良いでしょうか？

ねじの本数が多いから緩みにくい、という訳でもない気がするのですが。

緩み止め対策（接着剤や特殊座金）や締結トルク以外で、これ位の振動であればこれくらいの本数が妥当、というのがどうも導き出せません。

経験のある方、ご教授下さい。

回答No.9

noname#230359

ネジの緩み。
ネジだけ考えると誤認します。
締め付け部品全部を考えたほうが良いです。
一例です。
シリンダーブロックでＧＡＳＫＥＴを締め付け冷熱テストを
したことがあります。
構造としてはアルミのＨＥＡＤカバー、アルミのＨＥＡＤ、
ＧＡＳＫＥＴ、アルミのシリンダー、鉄製のプレート（ネジ加工）
?ＧＡＳＫＥＴなし。
?ＧＡＳＫＥＴあり。
結果；?＜?
でＧＡＳＫＥＴなしのほうの残留トルクが少なかったです。
但し、軸力じゃなく残留トルク測定ですので正確度は若干？です。
どっちにしてもトルク減少はＧＡＳＫＥＴのみではないことが判りました。

追加です。
このときに使用したＢｏｌｔは４Ｔでした。
最終的に改善した中身はＢｏｌｔを７Ｔ以上
ＧＡＳＫＥＴ材質、構造を変えました。
参考ですがＧＡＳＫＥＴの応力緩和ＪＩＧで
ＧＡＳＫＥＴなしでテストをしたことがあります。
結果は５％程度応力が減少しました。
ですから、ＧＡＳＫＥＴで１０％応力が低下しても
真の低下はこのＪＩＧではわからないと言う結論です。
長くなりますが
ここでの投稿の回答又はアドバイスで「だろう」と言う中身については
鵜呑みにできないと思います。如何か。

回答No.8

noname#230359

その?です。

> ねじの本数が多いから緩みにくい、という訳でもない気がするのですが、……

これは、受ける荷重に対して、
? 梃子の原理で、ボルトに力が増幅して加わる
　 例えば、4本で、一列止めは、経験がある設計者ならしないし、しても公差溝と併用をします
　 これは、梃子の原理でボルトに大きな(引張の)力が加わり易いからで、その逆からの
　 力(振動等の両振れ力のもう一方の力)が加わると、軸力が零になり易く、ねじが振動で
　 自然に廻り易い(緩み易い)環境となります。
　 ですから、大切な要因です。
　 (ボルトの軸に対して、直角の横波や両振れ横荷重が、これに該当し易いものです)
? ボルトの軸に対して、平行な縦波や両振れ縦荷重の特に、振動周波とボルトピッチ
　 も、重要ですが、ボルトのねじ接触部ではなしに、軸部を長くすれば、対策効果は
　 あがる要因です。

以上です。

回答（１）の岩ことiwanaiの追記記載は、iwanai自身とこの森の品位を損なうだけですよ。

回答No.7

noname#230359

ない（実験結果）

ヨーロッパの鉄道関係ではもう緩まないものだとしているそうです
日本の鉄道の打音検査を見てびっくりしていました
(テレビでやってた)

回答No.6

noname#230359

振動といっても方向(軸平行、軸垂直)や波形(正弦波、矩形波等)等で千差万別です。
よって一般的な目安すら立てることは困難と思います。
(ハンマリングのような衝撃荷重的だったり、併進ではなくトルクの発生するような振動であるかどうかが重要になるのでねじの配置も敏感に効いてくると思います。)

特定の製品であれば基準を作成することは可能でしょうがそういったものは企業のノウハウとして表に出てくることは珍しいと思います。

結局はよほどの量産数で開発時にデータ取得にコストをかけれる場合を除き、
緩み止めは本数ではなく別途対策とするほかないと思います。

蛇足：
個人的には緩み止めは
1位(同率)ノルトロック：スタッド以外で軸力保持なら第一推奨。電動工具使えるし。
1位(同率)ハードロック：ナット位置保持なら第一推奨。
3位接着剤：選択が難しく再使用が面倒なのでマイナス評価
4位Uナット：ねじをボロボロにしやすく締めにくいからマイナス評価
5位ナイロンナット：耐久、耐熱に難あり
6位ダブルナット：効果薄い
超えられない壁
（評価外)スプリングワッシャー
で評価しています。

回答No.5

noname#230359

基本は標準締め付けで得られるボルト軸力と加振力の比で決まると思います。
ねじはある程度の緩みが発生することを想定すべきなので、この比には安全を
確保できるだけの裕度が必要だと考えます。標準締めつけに対する軸力の計算
については下記を参照下さい。

http://www.110.ne.jp/nejitech/

回答No.4

noname#230359

最強の緩み止めワイヤリング
http://www.et-garage.com/RacingTech/Wiring.html
http://jp.misumi-ec.com/vona2/detail/110300241620/

これでどーだ？と言うほど何千本のボルトにいちいちワイヤを通してある
http://satcom.jp/19/SpecialReport.pdf
http://www.honda.co.jp/Racing/gallery/1992/02/
残る問題はお金だけ

回答No.3

noname#230359

何とも難しいというか良い質問だと思います。。。私にも経験はありません。

ねじの基本は、つる巻き角度からのの所謂物理の「斜面の運動」から考えるか？

＞ねじの本数が多いから緩みにくい、という訳でもない気がするのですが

T=K*Ff*d っという計算式から： トルク係数 K ，軸力 Ff，締付けトルク T
軸力とd：ねじ径が大きくなれば緩み難いということは出来るだろうと思われる
先の質問と重複するが、トルク係数 K　については貴殿が調べて考えて欲しい

加振力がねじの摩擦による緩み難さ(斜面を滑らない力）を上回れば緩むだろう

↓に「加振力とねじの緩み」という振動試験の文献を見つけましたが参考に
なるかも知れません。また、もう少し時間を掛ければもっと出て来そうに思う
力になれなくて申し訳ないです。逆に調べた結果を皆に教えて欲しいものです

☓　出来るだろうと思われる　→　○ 分るだろうと思われる

参考URL：

http://www2.iri.pref.niigata.jp/test_IriRep.nsf/f8ba8e3327a10805492574790020b0f8/8cfc54f386080def49257aa900188b20/$FILE/

回答No.2

noname#230359

緩む条件は、振動の度合い、強弱、ライフタイムorサイクル、等々の条件にもよります。

そして、ねじは緩まない機械工学理論の上に立つ、締結要素です。

これは、ねじにナットを掛け放置しても、ナット自体が廻って落下しない内容です。

{ボールねじは、ボールの転がり摩擦係数 ＜ リード/(π×ねじ有効径) の場合に落下します}

ですが、振動により、ねじの軸が共振等の作用で、一時的に軸力が零に(なく)なり、

緩んでしまうのです。

(ねじにナットを掛け放置し、振動をかけるとナット自体が廻って落下の現象と同じ)

以上の緩み原因から、２つの対策が考案されています。

一つ目は、一時的に軸力が零にならない、なり難くする方法です。

具体的には、ねじの軸部の長さを長くする方法です。

効果は、長さによっても異なりますし、振動の度合いによっては、緩まないや緩み難い

となります。

(昔、緩み易い個所はこの手法で対策をし、緩み難くし、定期点検で増し締めをしてた)

二つ目は、軸力がなくなっても、振動でナットやねじが廻らない手法です。

URLでも紹介しているもので、究極は二重ナットの上をいく“ハードロックナット”です。

それと番外ですが、振動を与えない。

防振ゴムを使用し、振動の伝達をカットしたり、弱めたり、等々です。

軸力が、

現象を見る考察＆対策もありますが、現象を観て論理展開からの考察＆対策もあります。

回答（１）の岩ことiwanaiの追記記載は、iwanai自身とこの森の品位を損なうだけですよ。

参考URL：

https://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch04/ch04_04.html

回答No.1

noname#230359

緩み試験についてはJIS、ISOでは決まってなくメーカーが絡んだ試験方法が主。

　　?“ハードロック”　NAS3350/3354（米国航空規格）ねじゆるみ試験
　　http://www.hardlock.co.jp/hl/03.php

　　?“ノルトロックワッシャー”　DINにはあるらしい
　　http://www.com-wel.co.jp/products/osusume/noruto.html

本数について、1本で回転フリーなら弱いが、試験方法は回転抑制が掛かる。
複数なら、どれかが緩めば力がアンバランスとなり他に影響が及ぶ、つまり現象を複雑にするのでデータの幅を拡げるだけと予想します。

なので緩み試験は1本が原則。それで方法の優劣を判断。回数も数千回の短時間で結論が得られる。

実際の製品は現物の振動試験によるしか方法無いと想われるが

　　【過去質問】振動によるネジの緩みを再現する振動試験の検証方法
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=213795&event=QE0004
　　1、2日で終わる試験ではないため、、、、、

そんなに時間を掛けるものでないはず?
試験条件が指定されての合否なら簡単ながら、フィールド条件を試験条件に関連付けるのは実績しかないのでは? それが無ければエイヤッ

＞これ位の振動であればこれくらいの本数が妥当、というのがどうも導き出せません。

輸送時の振動などはデータ、規格とも整備が進むが、問題とされるはそのレベルでないと思えるから尚更。

予防注射忘れ

　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=275939&event=QE0004

(2)は病的な徘徊しまくり、偉ぶりたいだけの殴り書きで皆を惑わす。なのに

＞もの作りのための機械設計工学・・・

初歩の教科書を持ち出してもなぁ。。質問本題の本数はまったく書かずにクドクド。。。

それで解決できるなら試験なんぞ要らずで誰も悩まない。

ねじに関する直近質問
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=299843&event=QE0004
徘徊者は質問内容を“ねじ”曲げて本件同様ハチャメチャに書込むが <信じるものは救われます> なカルト教レベル。

しかし本件は専門研究者でも答えてくれぬ難問なので、逆にカルトが付け込む隙があるというべき。

　　http://www.athome-academy.jp/archive/engineering_chemistry/0000001073_all.html
ねじの研究で著名な福岡俊道・神戸大教授。一本単独のコンピュータ解析およびフランジなど複数ボルトの締付法を案出し学会賞を受賞。
関連論文はネットで見れるが、複数の解析はまず不可能と判断してよいです。

回答(6）の方と同意見。

フランジのような締付箇所に形状差が無い場合は何処から緩むと特定が困難な確率現象。
でなく形状差があるなら試験結果から此処が緩みやすいと特定できるが、予めの理論予測は困難。

　　＞振動といっても方向(軸平行、軸垂直)や波形(正弦波、矩形波等)等で千差万別です。

振動サイクルによっては節(ﾌｼ)ができてそこでは動きが止まる。楽器と同じで叩き方で違う。
　　http://www2.yamaha.co.jp/u/naruhodo/17timpani/timpani2.html

フランジ形状でも同芯を外すと違いが出てくる原理です。

難しそうだが世の中には理論的に解明できる素晴らしいヒトが居るのでは。。。と思いがち

しかしえてして、行数水増し数式めいたものを書く徘徊者がそのヒトらしく見えたりするものです。
目に余るほど多く他を数個みるだけで判るが、中味はスカスカ穴だけらけ屁理屈なのに・・

　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=299946&event=QE0004
徘徊屁理屈は凡そ３倍もの間違い。

徘徊が止まらなくなった・・・・回答(8)がお役に立ったと思えば・・・鎮静剤を施すつもりで恵んであげてくだされ・・・

３倍もの間違い・・は訂正したが、無管理放置とはいえ、それだけでサイト汚すのはイカガナか(嘆)

回答(9)
ここでの投稿の回答又はアドバイスで「だろう」と言う中身については鵜呑みにできないと思います。

まったくその通りです。具体的に何をするかへ展開できないもの。
「だろう」にすぎぬバッタモノをさも権威ありげに装う詐術です。