ボルト締付けトルク計算機

ボルトトルク、軸力、引張応力を計算. VDI 2230ガイドラインに基づくT=K*d*F計算式でトルクから軸力を算出。各種潤滑条件のK係数と強度利用率チェックを含みます。. ボルトに加えられたトルクは、継手を保持する軸方向の予張力(締付け力)を生み出します。T = K × d × F…

VDI 2230ガイドラインに基づくT=K*d*F計算式でトルクから軸力を算出。各種潤滑条件のK係数と強度利用率チェックを含みます。

ボルトトルクと予荷重はどのように関連しますか？

ボルトに加えられたトルクは、継手を保持する軸方向の予張力(締付け力)を生み出します。T = K × d × F という関係式は一見単純ですが、ナット係数 K にはすべての摩擦の影響が集約されており、潤滑、表面仕上げ、めっきによって大きく変動します。加えられたトルクの約 90% は摩擦で消費され、有効な予張力を生むのはわずか 10% です。

ボルトの予張力は、静的継手の場合、通常ボルト保証荷重の 75% とすべきです(VDI 2230 ガイドライン)。これにより、降伏に対する十分な安全余裕を保ちながら、十分な締付け力が得られます。ボルトの耐荷重能力を決定するのは(呼び断面積ではなく)有効断面積であり、これは有効径と谷径の平均に基づきます。

K 係数の値は大きく変動します: 乾燥した鋼同士 0.20、油潤滑 0.15、MoS₂ グリース 0.10、PTFE コーティング 0.08。管理された潤滑下でも K 係数の ±15% の変動は通常起こり、実際の予張力も目標値から ±15% 変動することを意味します。重要な継手では、トルクのみに頼らず、トルク+回転角法や超音波によるボルト伸び測定を使用してください。

Formula: トルク: T = K × d × F 有効断面積: As = π/4 × ((d₂+d₃)/2)² 引張応力: σ = F / As 強度利用率 = σ / 保証応力 × 100%

計算例

M10 強度区分 10.9 ボルト、油潤滑(K=0.15)の場合: 有効断面積 = 58 mm²。保証応力 = 830 MPa。目標予張力(75%)= 0.75 × 830 × 58 = 36,105 N。必要トルク = 0.15 × 0.010 × 36105 = 54.2 N·m。実引張応力 = 36105/58 = 623 MPa(利用率 75%)。

このツールの使用場面

ボルト継手組立手順のトルク値の指定
ボルト継手故障の調査 — 適用トルクが十分な予荷重を生成したか確認
重要なボルト接合の設計で強度利用率の確認
異なる潤滑条件が適用される保守手順用のトルク仕様表の作成

避けるべき一般的な間違い

実際の潤滑条件とK-factorの一致を確認せずに汎用チャートのトルク値を適用
降伏トルクボルト（TTY）の再使用
1回でトルク付与 — 星形パターンで最低3パスが必要
ボルト緩みと埋没の無視 — 最初の数時間で5-10%の予荷重損失が発生

結果の解釈方法

強度利用率50%未満：ボルトが過設計
強度利用率65-80%：VDI 2230に基づく最適範囲
強度利用率90%超：降伏のリスク
K-factor感度：±0.02の変動で予荷重に約±15%の変動

よくある質問

ボルトの締付けで潤滑がそれほど重要なのはなぜですか？

潤滑なしでは、トルクの約50%が座面摩擦に、40%がねじ部摩擦に失われ、軸力（予張力）に使われるのはわずか10%です。潤滑により摩擦損失が減り、同じトルクでより高く安定した軸力が得られます。ただし、規定よりK係数の低い潤滑剤を使用すると、ボルトに過大な応力がかかる恐れがあります。組立て時の実際の潤滑条件に合ったK係数を必ず使用してください。

トルク法、トルク勾配法（角度法）、伸び測定法の違いは何ですか？

トルク法（軸力精度±25%）は最もシンプルですが、摩擦のばらつきにより精度が最も低い方法です。トルク角度法（±15%）は、スナグトルクをかけた後に規定角度だけ回転させる方法で、摩擦の影響を受けにくくなります。超音波による伸び測定（±5%）はボルトの伸びを直接測定し、最も高精度です。一般組立てにはトルク法、エンジンヘッドボルトや構造継手にはトルク角度法、重要なタービン・原子炉ボルトには伸び測定法を使用してください。

フランジ接合に必要な最小ボルト本数の計算方法は？

最小ボルト本数は必要総締付力をボルト当たりの許容予荷重で割って決定します。ボルト間隔は均一なガスケット圧縮を確保するためボルト径の6倍を超えてはなりません。