ねじの強度

ねじは、破断したり外れたりすると大きな事故に繋がります。規格のねじの場合、締め付けトルクや強度は決められています。安全な機械を設計するには、十分な強度のねじを選択し、製造時は決められたトルクで締め付ける必要があります。

締め付けトルク

「締め付けトルク」とは、ねじを回して締め付けたときに発生する「締め付け力（軸力）」のことです。

締め付けトルクは、スパナを押す力にボルトの回転中心から力をかける点までの距離をかけた数値になります。

トルク係数（k）: ねじ部の摩擦係数と座面の摩擦係数から決まる値です。材質や表面粗さ、めっき・油の有無などによって異なります。一般には、約0.15～0.25です。

締め付けトルクには「T系列」という規格があります。締め付けトルクは小さいと緩みやすく、大きいとねじの破損につながるため、規格に応じた値で、正確に管理する必要があります。

T系列　締め付けトルク表

	一般	電気/電子部品	車体・内燃機関	建築/建設
ねじの呼び径	T系列[N・m]	0.5系列[N・m]	1.8系列[N・m]	2.4系列[N・m]
M1	0.0195	0.0098	0.035	0.047
（M1.1）	0.027	0.0135	0.049	0.065
M1.2	0.037	0.0185	0.066	0.088
（M1.4）	0.058	0.029	0.104	0.14
M1.6	0.086	0.043	0.156	0.206
（M1.8）	0.128	0.064	0.23	0.305
M2	0.176	0.088	0.315	0.42
（M2.2）	0.23	0.116	0.41	0.55
M2.5	0.36	0.18	0.65	0.86
M3	0.63	0.315	1.14	1.5
（M3.5）	1	0.5	1.8	2.4
M4	1.5	0.75	2.7	3.6
（M4.5）	2.15	1.08	3.9	5.2
M5	3	1.5	5.4	7.2
M6	5.2	2.6	9.2	12.2
（M7）	8.4	4.2	15	20
M8	12.5	6.2	22	29.5
M10	24.5	12.2	44	59
M12	42	21	76	100
（M14）	68	34	120	166
M16	106	53	190	255
（M18）	146	73	270	350
M20	204	102	370	490
（M22）	282	140	500	670
M24	360	180	650	860
（M27）	520	260	940	1240
M30	700	350	1260	1700
（M33）	960	480	1750	2300
M36	1240	620	2250	3000
（M39）	1600	800	2900	3800
M42	2000	1000	3600	4800
（M45）	2500	1260	4500	6000
M48	2950	1500	5300	7000
（M52）	3800	1900	6800	9200
M56	4800	2400	8600	11600
（M60）	5900	2950	10600	14000
M64	7200	3600	13000	17500
（M68）	8800	4400	16000	21000

炭素鋼や合金鋼のねじについて、JISは強度区分で規定しています。強度区分は引張強度や降伏点、耐力を表します。おねじに引張力がかかったときに、ねじが破損しないための断面積（A）は、ねじの種類（三角ねじ・台形ねじ・角ねじなど）により異なります。

おねじに軸方向の引張荷重がかかったときに、ねじが破断しないための断面積は、以下の式で求めることができます。角ねじや台形ねじの場合、谷の断面積が必要な断面積になります。

三角ねじでは有効断面積（As）が必要な断面積になります。

「安全率」は、安全を保障するための値で「安全係数」ともいわれます。製品に作用する荷重や強さを正確に予測することは困難であるため、設定される値です。たとえば、静荷重の場合は破壊応力や降伏応力・弾性限度などを基準値とし、算出します。材料強度の安全率を求める式は、以下の通りです。

「許容応力」は、素材が耐えられる引張応力のことで、以下の式で求めることができます。