ボルトのプリロード&取り付けトルク計算ツール

標準的なトルク-張力(ナットファクター)の関係を使って、目標のクランププリロードと、それに必要な取り付けトルクを見積もります。

ネジサイズ
UNF

ボルトのグレード
保証荷重強度(SAE J429)

目標プリロード
保証荷重の%

75%は、再利用可能(非永久)なボルト締結部の一般的な目標値です。

トルク(ナット)ファクターK
潤滑条件

取り付けトルク

85.0 ft-lbf

At = 0.1600 in² · プリロード F = 10,197 lbf

✔ トルク-張力の関係は、Kを固定してもばらつきが±25〜30%あります。保証されたプリロードではなく、出発点としてご利用ください。

設計モデル(トルク-張力 / ナットファクター法)

標準的な参考文献引張応力断面積の式はASME B1.1に従っています(公表値で検証済み。例:1/2″-20 UNFで0.1600 in²)。SAE J429がグレード2/5/8の保証荷重強度を定義しています。トルク-張力(ナットファクターK)の関係は広く使われる工学的な近似であり、厳密な物理法則ではありません。実際の摩擦は、表面状態、メッキ、潤滑によって大きく変わります。

計算方法 At = π/4·(D−0.9743/n)² · F = At × Proof × % · T = K × F × D

前提と制約

ナットファクターKは大まかな近似です。Kをうまく管理しても、実際のトルクとプリロードのばらつきは±25〜30%とされるのが一般的です。安全上重要な、または疲労に敏感な締結部では、トルクだけでなく、ボルトの伸びや超音波測定でプリロードを検証することを検討してください。
静的な1回限りの締め付けを前提としており、緩和、なじみによる損失、繰り返しサイクルによる締結部の疲労はモデル化していません。
各グレードの保証荷重強度は、SAE J429の公表されている公称値です。必ずお使いのファスナーの認証内容で確認してください。

静的な参考データ

参考:ネジサイズ別のプリロードとトルク(グレード5、保証荷重の75%、K=0.20)

上記と同じ式で事前計算した値です。入力し直さなくても、すぐに確認できます。

ネジサイズ	At (in²)	プリロード F(lbf)	トルク
3/8″-24 UNF	0.0878	5,597 lbf	420.0 in-lbf (35.0 ft-lbf)
1/2″-20 UNF(計算ツールの初期値)	0.1600	10,197 lbf	1,019.7 in-lbf (85.0 ft-lbf)
5/8″-18 UNF	0.2560	16,317 lbf	2,039.7 in-lbf (170.0 ft-lbf)
3/4″-16 UNF	0.3730	23,777 lbf	3,566.5 in-lbf (297.2 ft-lbf)

計算例

1/2″-20 グレード5のクレビスボルトの設定トルク

1/2″-20 UNF グレード5のボルトでロッドエンドのブラケットを締結します。目標:保証荷重の75%、標準的な軽く油を塗布した組み付け(K=0.20)。

引張応力断面積 At = π/4×(0.5−0.9743/20)² ≈ 0.1600 in²(ASME B1.1の公表値とぴったり一致)。
プリロード F = 0.1600 × 85,000 psi × 0.75 ≈ 10,197 lbf。
取り付けトルク T = 0.20 × 10,197 × 0.5 ≈ 1,020 in-lbf ≈ 85 ft-lbf — このサイズとグレードの組み合わせについて一般に公表されているトルク表の値と一致します。
トルクとプリロードの間には、実際には±25〜30%のばらつきがあることを忘れないでください。安全上重要な締結部では、トルクレンチだけでなく、ボルトの伸びでプリロードを検証することを検討してください。

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