ボルトが緩むと生産工場全体が停止し、会社に数千元、場合によっては数万元の損害が発生する可能性があります。 さらに、ボルトの緩みは工場内での安全上の危険を引き起こす可能性もあります。 では、ボルトが緩む主な原因は何でしょうか？ 大きく分けると、自然緩み、自動緩み、疲労緩みなどの原因があります。
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ボルトが緩む5つの理由
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締め付け不足
ボルトの締めすぎや締め間違いは、本来、仮締め力が不足しています。 再び緩んでしまうと、ジョイントにはさまざまな部品を保持するのに十分な締め付け力がなくなります。 これにより、2 つの部品間に横方向の滑りが発生し、ボルトに不要なせん断応力がかかり、最終的にはボルトが破損する可能性があります。
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振動
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振動下でのボルト締結のテストでは、多くの小さな「横方向」の動きにより、接続の 2 つの部分が相互に移動するだけでなく、ボルトの頭またはナットと接続される部分に対しても移動することがわかりました。
これらの繰り返しの動きにより、ボルトと接続される部品の間の摩擦が打ち消されます。 最終的には、振動によってボルトがねじ山上で「回転して緩み」、ジョイントの締め付け力が失われます。
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埋め込む
ボルトの張力を設計および開発するエンジニアは、慣らし運転期間、つまり予圧がある程度失われることを考慮しており、その間にボルトが締め付けられて緩む可能性があります。
この緩みは、ボルトの頭やナット、ねじ山、接続部品の合わせ面の間の埋め込みによって引き起こされ、柔らかい材料 (複合材料など) や研磨された硬い金属でも発生する可能性があります。
ジョイントの設計が不適切な場合、またはボルトが最初に指定された張力で張られていない場合、ジョイントを埋め込むとクランプ力が失われ、必要な最小クランプ力が得られない可能性があります。
接合面の間には微細な凹凸が存在します。 ボルト締付け後の仮締め力の作用により、バンプは潰れ、永久塑性変形します。 その結果、ボルトの締め付け長さが短くなり、最終的にはボルトの仮締め力の低下につながります。
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ガスケットのクリープと熱膨張
多くのボルト接合には、ボルトの頭と接合面の間に薄くて柔らかいガスケットが含まれており、接合部を密閉してガスや液体の漏れを防ぎます。 ワッシャー自体もスプリングとして機能し、ボルトと合わせ面の圧力によって反発します。
時間が経つと、特に高温や腐食性の化学薬品に近い場合、ガスケットが「クリープ」する可能性があり、これは弾性を失い、結果としてクランプ力が失われることを意味します。
ボルトとジョイントの材質が異なる場合、環境の急激な変化や産業サイクルプロセスによる過度の温度差により、ボルトの材質が急激に膨張または収縮し、ボルトが緩む可能性があります。
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インパクト
衝撃 - ボルトの仮締め時に衝撃荷重が大きいと摩擦力を超え、滑りが発生します。
機械、発電機、風力タービンなどからの動的負荷または交流負荷は、ボルトまたはジョイントに加わる衝撃力である機械的衝撃を引き起こし、ボルトが相互にスライドする原因となることがあります。
振動と同様に、この滑りは最終的にボルトの緩みを引き起こす可能性があり、そのような大きな荷重に耐えるジョイントを設計する際には衝撃さえも考慮されないことがよくあります。
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プリロードとは何ですか?
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エンジニアリングにおいて複数の意味を持つ用語。 1 つは、最初に締めたときにファスナーによって生じる張力 (負荷) です。 ボルトが伸びると、ボルトとナットの間のコンポーネントが圧縮され、締め付けプロセスが終了するまでいわゆるクランプ荷重が増加します。
ボルトの緩みによる危険性
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フランジ漏れ
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ファンローターがエンジンルームから外れて脱落
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船舶エンジン振動接続ボルトが脱落
船の横揺れに伴い、船のエンジンの振動接続ボルトが脱落し、機器にさらなる損傷を与えました。
ボルト締結では、ナットを締めると、実際にはバネを引っ張るようにボルトが伸びます。 この引っ張り力、つまり張力は、接続されたピースの 2 つの部分をしっかりと保持する反対側のクランプ力を生み出します。 ボルトが緩んでいるとクランプ力が弱まります。
ボルトの緩みは単なる頭痛の種ではありません。 ジョイントをすぐに締め直さないと、液体やガスが漏れ始めたり、ボルトが破損したり、機器が損傷したり、重大な事故が発生する可能性があります。
要約する
「緩みを防ぐ最善の方法は、仮締めの力が十分であり、ジョイントの滑りや開きなどの問題が発生しないことを確認することです。」
上記の分析から、仮締め力の不足または低下による緩みの原因は 3 つあることがわかります。 したがって、ボルトの緩みのリスクを制御するには、ボルトの仮締め力を特別に管理する必要があります。
仮締め力が要件を満たすのに十分である限り、またクランプ長さが短すぎない限り (lk 3d 以上など)、通常、たとえ緩みがあってもボルトが自動的に緩むことはありません。一定の振動負荷。
適切なボルト締め設計、適切なクランプ力の開発、および適切なボルト固定装置を組み合わせることで、ここで説明した多くの緩みの問題に対してボルト接合部を確実に固定できます。
適切なボルト締め接続は、適切なサイズとタイプのボルトとナットを使用して設計され、接続の完全性を維持するために必要な締め付け力を達成するために最適な張力で指定されます。
アプリケーションで適切なクランプ力を実現するには、各ボルトの張力 (予圧) が正しいレベルに達し、耐用年数を通じてそのレベルを維持する必要があります。
したがって、ボルトに適切な張力を維持することが重要です。 超音波を使用して設計中にボルトの軸力を測定し、ボルトの仮締め力が設計要件を満たしていることを確認できます。
