無料のエンジニアリングツール
ボルト締め付けトルク計算機
適切なボルトの予圧力を達成するために必要なトルクを計算します。メートル法の並目ねじと細目ねじ、ヤードポンド法のUNCねじ、そして複数の潤滑条件をサポートします。
本計算ツールは、ポータブルバランシング測定器Balansetの製造元であるVibromeraのエンジニアリングチームによって開発・検証されました。
結果
- 1すべてのボルトを手で締め、 スナグ締め
- 2締める — （30%トルク）パターン
- 3締める — （70%トルク）パターン
- 4締める — （100%トルク）—スムーズな動き
トルク計算式
必要な締め付けトルクは、簡略化された VDI 2230 ナット係数法を使用して計算されます。
- T — 締め付けトルク（N·m）
- K — トルク係数 / ナット係数 (0.10–0.25)
- F — 目標プリロード力（N）
- d — 公称ボルト径（m）
プリロード力
- S — 強度基準: Rp （降伏）または Sp （耐力）
- As — 引張応力面積（mm²）
- η — 利用率（0.50～0.90）
ケラーマン・クライン方程式
K係数リファレンス
| 表面状態 | K係数 | 備考 |
|---|---|---|
| ドライ | 0.20～0.25 | 高い散乱 |
| 軽油 | 0.14～0.18 | 最も一般的な |
| 二硫化モリブデン | 0.10～0.12 | 高荷重、ステンレス |
| PTFE | 0.08～0.10 | 注意: 過度のトルク |
| 亜鉛メッキ | 0.17～0.20 | コーティングにより異なる |
| 固着防止剤 | 0.11～0.13 | 高温 |
| ワックスパッチ | 0.09～0.11 | 自動車OEM |
ボルト強度区分（ISO 898-1）
| クラス | Rm | Rp | Sp | 適用 |
|---|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | 225 | 非クリティカル |
| 5.6 | 500 | 300 | 280 | 一般 |
| 8.8 | 800 | 640 | 580/600 | 標準構造 |
| 10.9 | 1040 | 940 | 830 | 高強度 |
| 12.9 | 1220 | 1100 | 970 | クリティカル、最大負荷 |
実践例
K=0.16、F=640×84.3×0.75=40,464 N → T=0.16×40464×0.012=77.7 N・m
K=0.12、F=900×245×0.75=165,375 N → T=0.12×165375×0.020=397 N-m
- 過剰なトルク ねじ山が剥がれたり、ボルトが破損したりする
- トルク不足 → 緩み、漏れ、疲労破壊
- トルクレンチは毎年校正する
- 組み立て前にねじ山を清掃する
- クラス10.9以上のボルトは再利用しないでください
- これはエンジニアリング推定値です — 重要な締結部については ISO 16047 に従ってテストしてください。
T = K × F × d。ここで、Kはトルク係数（0.10–0.25）、Fは締付け軸力（N）、dは呼び径（m）です。
詳細な解析には、ねじ部の摩擦と座面の摩擦を分けて扱うKellermann-Kleinの式を用います。
K係数は、ねじ部と座面の摩擦をまとめたものです。保証荷重の75%でISO 16047に従って求めます。
- 乾燥状態：0.20–0.25
- 油：0.14–0.18
- MoS₂：0.10–0.12
- PTFE：0.08–0.10
標準：Rpの75%。範囲：50%（軽負荷用途）から90%（重要用途）。厳密な設計では、Rpの代わりにSpを使用します。
潤滑によってK係数は大幅に低下します。乾燥状態ではK≈0.22、PTFEではK≈0.09です。潤滑されたボルトに乾燥状態用のトルクを適用すること = 著しい締め付け過ぎ。
対角／星形の順序で複数回に分けて締め付けます：着座するまで締め付け → 30% → 70% → 100%。24hの運転後に再確認します。
T = F × [P/(2π) + 1.154·μth·d₂ + μb·(Do+dh)/4]。ねじ部の摩擦と座面の摩擦を分けて扱います。
細目ねじ = 応力断面積が大きく、締付け軸力が高く、耐振動性が優れていますが、ねじ山がせん断破壊するリスクも高くなります。自動車、航空宇宙分野で使用されます。
強度区分10.9+のボルトは、設計上の締付け軸力を与えた後は再使用すべきではありません。トルク・トゥ・イールドボルトは一度限りの使用です。強度区分8.8のボルトは、損傷がなければ再使用できます。
工具：クリック式±5%、デジタル式±2%。ただし、摩擦の変動により締付け軸力に±25-30%のばらつきが生じます。重要な締結部には、トルク・角度法または油圧テンショニングを使用します。
ISO 16047 = 試験（実際の締結部品でK係数を測定）。VDI 2230 = 設計（必要なボルト、締付け軸力、トルクを計算）。互いに補完するものです。
このページで説明されている手順は、Vibromeraチームが、現場でのロータバランシング用ポータブル2チャンネルバランサー兼振動アナライザーであるBalanset-1Aを使用して開発し、実地試験を行ったものです。
