JPS637697Y2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS637697Y2 JPS637697Y2 JP1983070461U JP7046183U JPS637697Y2 JP S637697 Y2 JPS637697 Y2 JP S637697Y2 JP 1983070461 U JP1983070461 U JP 1983070461U JP 7046183 U JP7046183 U JP 7046183U JP S637697 Y2 JPS637697 Y2 JP S637697Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bolt
- temperature
- ratio
- thread
- taper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔考案の技術分野〕
本考案は、ボルト材にクリープ損傷が生ずる
450℃以上の温度域の高温環境で使用される高温
用ボルトの改良に関する。
450℃以上の温度域の高温環境で使用される高温
用ボルトの改良に関する。
高温の環境で使用される高温用ボルトのうち、
特に蒸気タービンにおける高温用ボルトは、高圧
タービンおよび中圧タービンの外部，内部ケーシ
ングの水平継手の締付けや、主要蒸気の上蓋締付
など非常にきびしい環境で使用されている。この
ため長時間にわたる使用の結果、ボルト材質の経
年劣化やボルトの締付力の低下、折損などのトラ
ブルを発生するおそれがあつた。特に、ボルトの
ねじ部では、各ねじ山が分担する荷重によつてそ
のねじ山に生ずる応力が変化し、部分的に荷重が
偏在するような場合には損傷に発展することが知
られている。
特に蒸気タービンにおける高温用ボルトは、高圧
タービンおよび中圧タービンの外部，内部ケーシ
ングの水平継手の締付けや、主要蒸気の上蓋締付
など非常にきびしい環境で使用されている。この
ため長時間にわたる使用の結果、ボルト材質の経
年劣化やボルトの締付力の低下、折損などのトラ
ブルを発生するおそれがあつた。特に、ボルトの
ねじ部では、各ねじ山が分担する荷重によつてそ
のねじ山に生ずる応力が変化し、部分的に荷重が
偏在するような場合には損傷に発展することが知
られている。
第１図はボルト１の雄ねじ２にナツト３の雌ね
じ４が螺合して例えば蒸気タービンのケーシング
フランジ等の部材５を支持している状態を示す図
であり、図中ａはボルト、ナツト結合体６の頂部
を示し、ｂはボルト、ナツト結合体６の底部を示
している。そして、ボルト１には、図には表われ
ていないが、図において上方が細くなるような先
細のテーパが形成されている。
じ４が螺合して例えば蒸気タービンのケーシング
フランジ等の部材５を支持している状態を示す図
であり、図中ａはボルト、ナツト結合体６の頂部
を示し、ｂはボルト、ナツト結合体６の底部を示
している。そして、ボルト１には、図には表われ
ていないが、図において上方が細くなるような先
細のテーパが形成されている。
第２図はボルト１の各種テーパ率（ボルト１の
軸方向長さに対する半径の変化率）における荷重
分担の状態を示すグラフである。第２図の縦軸
は、ボルト、ナツト結合体６の頂部ａを０、底部
ｂを１として、これらの頂部ａおよび底部ｂ間の
ねじ２の位置を示したねじ位置であり、横軸は、
ねじ２のねじ山の単位長さ当りに作用する軸荷重
をその平均値で割つて表わした荷重分担率であ
る。この図において、１点鎖線Ａはテーパの形成
されていないストレートボルト１、破線Ｂはテー
パ率５／1000のボルト１、または実線Ｃはテーパ
率10／1000のボルト１であり、このグラフは、ボ
ルト１のリラクゼーシヨンをも考慮した一定力で
の初期の締付状態を示している。
軸方向長さに対する半径の変化率）における荷重
分担の状態を示すグラフである。第２図の縦軸
は、ボルト、ナツト結合体６の頂部ａを０、底部
ｂを１として、これらの頂部ａおよび底部ｂ間の
ねじ２の位置を示したねじ位置であり、横軸は、
ねじ２のねじ山の単位長さ当りに作用する軸荷重
をその平均値で割つて表わした荷重分担率であ
る。この図において、１点鎖線Ａはテーパの形成
されていないストレートボルト１、破線Ｂはテー
パ率５／1000のボルト１、または実線Ｃはテーパ
率10／1000のボルト１であり、このグラフは、ボ
ルト１のリラクゼーシヨンをも考慮した一定力で
の初期の締付状態を示している。
なお、前述した荷重分担率はつぎのようにして
決定される。すなわち、ねじ山の曲げ、撓みなど
による各種変位量を考慮してその応力と比較した
時、そこで得られる荷重分担率は次式のように表
わすことができる。
決定される。すなわち、ねじ山の曲げ、撓みなど
による各種変位量を考慮してその応力と比較した
時、そこで得られる荷重分担率は次式のように表
わすことができる。
ω／ωｍ＝e-px／sinhqx0〔（１−ｋ）epxo（qcosh
qx−psinhqx） ＋ｋ｛qcoshq（x0−ｘ）＋psinhq（x0−ｘ）｝
〕…(1) ここで、ω：ねじ山の頂点で単位長さ当りのねじ
山にかかる軸荷重 ωｍ：ωの平均値 ｐ、ｑ：ボルトおよびナツト形状から決定
される定数 ｋ：テーパ率により決定される定数 ｘ：ねじ螺旋部長さとその全長との比率 x0：ボルト、ナツト最終接触部でのｘの値 である。
qx−psinhqx） ＋ｋ｛qcoshq（x0−ｘ）＋psinhq（x0−ｘ）｝
〕…(1) ここで、ω：ねじ山の頂点で単位長さ当りのねじ
山にかかる軸荷重 ωｍ：ωの平均値 ｐ、ｑ：ボルトおよびナツト形状から決定
される定数 ｋ：テーパ率により決定される定数 ｘ：ねじ螺旋部長さとその全長との比率 x0：ボルト、ナツト最終接触部でのｘの値 である。
第２図のグラフによれば、１点鎖線Ａで示すス
トレートボルト１は、底部に荷重が集中して、初
期締付状態における底部ねじ山の破損のおそれが
あるし、また、実線Ｃで示すテーパ率が10／1000
と大きなボルト１は、逆に頂部ねじ山が破損する
おそれがある。
トレートボルト１は、底部に荷重が集中して、初
期締付状態における底部ねじ山の破損のおそれが
あるし、また、実線Ｃで示すテーパ率が10／1000
と大きなボルト１は、逆に頂部ねじ山が破損する
おそれがある。
したがつて、破線Ｂで示すテーパ率５／1000の
ボルト１が他の２種ボルト１に対し初期締付状態
が優れていると言える。
ボルト１が他の２種ボルト１に対し初期締付状態
が優れていると言える。
第３図は前述したテーパ率５／1000のボルト１
の荷重分担率の経時変化を示すものであり、鎖線
Ｂ−が第２図の初期締付状態、破線Ｂ−が
1000時間経過後、実線Ｂ−が10000時間経過後
における荷重分担率をそれぞれ示している。
の荷重分担率の経時変化を示すものであり、鎖線
Ｂ−が第２図の初期締付状態、破線Ｂ−が
1000時間経過後、実線Ｂ−が10000時間経過後
における荷重分担率をそれぞれ示している。
このグラフより明らかなように、テーパ率５／
1000のボルト１は、一定時間を経過すると、ボル
ト材のクリープリラクゼーシヨンにより荷重に変
化をきたし、必然的にボルト１の頂部側の荷重分
担率が上昇する。この結果、長時間経過すると頂
部付近のねじ山が損傷するおそれが生てくる。
1000のボルト１は、一定時間を経過すると、ボル
ト材のクリープリラクゼーシヨンにより荷重に変
化をきたし、必然的にボルト１の頂部側の荷重分
担率が上昇する。この結果、長時間経過すると頂
部付近のねじ山が損傷するおそれが生てくる。
本考案は、前述した点に鑑み、初期締付時およ
び高温領域長時間使用時の双方におけるねじ山の
荷重分担率を均一化してねじ山の損傷を未然に防
止し得るようにした高温用ボルトを提供すること
を目的とする。
び高温領域長時間使用時の双方におけるねじ山の
荷重分担率を均一化してねじ山の損傷を未然に防
止し得るようにした高温用ボルトを提供すること
を目的とする。
前述した目的は、本考案によれば、クリープリ
ラクゼーシヨンが生じる温度域で用いられる高温
用ボルトにおいて、ボルトのねじ部に、その軸方
向長さに対する半径の変化率が１／1000〜３／
1000の範囲内に位置するようにテーパを形成する
ことにより達成される。
ラクゼーシヨンが生じる温度域で用いられる高温
用ボルトにおいて、ボルトのねじ部に、その軸方
向長さに対する半径の変化率が１／1000〜３／
1000の範囲内に位置するようにテーパを形成する
ことにより達成される。
以下、本考案を図面を参照して説明する。
第４図はねじ部のテーパ率３／1000のボルト１
をＤ−、Ｄ−、Ｄ−とし、またねじ部のテ
ーパ率１／1000のボルトをＥ−、Ｅ−、Ｅ−
として第３図と同様の経時変化を含めて記載し
たものであり、このグラフによれば、テーパ率
３／1000のボルト１もテーパ率１／1000のボルト
１も初期締付時Ｄ−、Ｅ−から10000時間経
過後のＤ−、Ｅ−までほぼ均一の荷重分担率
を示していることがわかる。したがつて、ねじ山
に作用する応力に関して有利である。
をＤ−、Ｄ−、Ｄ−とし、またねじ部のテ
ーパ率１／1000のボルトをＥ−、Ｅ−、Ｅ−
として第３図と同様の経時変化を含めて記載し
たものであり、このグラフによれば、テーパ率
３／1000のボルト１もテーパ率１／1000のボルト
１も初期締付時Ｄ−、Ｅ−から10000時間経
過後のＤ−、Ｅ−までほぼ均一の荷重分担率
を示していることがわかる。したがつて、ねじ山
に作用する応力に関して有利である。
第５図は、前述した(1)式で計算されたストレー
トボルト（テーパ率０）１とテーパ率３／1000の
ボルト１の各曲線Ａ、Ｄに対して実際の値がどれ
だけ合致するかを示した図であり、図中の各黒点
は凍結法による三次元応力光弾性実験で求めた谷
底の形状係数ねじ山荷重の変化に換算したもので
ある。この図によつても(1)式による計算が実際の
値とよく一致していることがわかる。
トボルト（テーパ率０）１とテーパ率３／1000の
ボルト１の各曲線Ａ、Ｄに対して実際の値がどれ
だけ合致するかを示した図であり、図中の各黒点
は凍結法による三次元応力光弾性実験で求めた谷
底の形状係数ねじ山荷重の変化に換算したもので
ある。この図によつても(1)式による計算が実際の
値とよく一致していることがわかる。
なお、ボルトはねじ部が先端に向つて一般的に
は先太となるようにテーパしているが、必ずしも
これに限定されず、先細となるようにテーパして
もよい。
は先太となるようにテーパしているが、必ずしも
これに限定されず、先細となるようにテーパして
もよい。
本考案に係る高温用ボルトは、ボルトの軸方向
長さに対する半径の変化率が１／1000〜３／1000
の範囲内に位置するようにテーパ率を形成したの
で、ねじ山にかかる荷重分担率が初期締付時およ
び高温長時間使用時の双方において均一化し、ね
じ山に生ずる応力を常に一定値以下におさえて各
ねじ山の荷重分担率を均一化し、ねじ山の損傷限
界を改善してねじ山の損傷を未然に防止し、使用
寿命を充分に延ばすことができるともに、信頼性
が向上するという優れた効果を奏する。
長さに対する半径の変化率が１／1000〜３／1000
の範囲内に位置するようにテーパ率を形成したの
で、ねじ山にかかる荷重分担率が初期締付時およ
び高温長時間使用時の双方において均一化し、ね
じ山に生ずる応力を常に一定値以下におさえて各
ねじ山の荷重分担率を均一化し、ねじ山の損傷限
界を改善してねじ山の損傷を未然に防止し、使用
寿命を充分に延ばすことができるともに、信頼性
が向上するという優れた効果を奏する。
第１図はボルトおよびナツトの螺合状態を示す
断面図、第２図は種々のテーパ率の高温用ボルト
の荷重分担率を示すグラフ、第３図および第４図
はそれぞれ荷重分担率の経時変化を示すグラフ、
第５図は荷重分担率の実際値と計算値の一致状態
を示すグラフである。 １……ボルト、３……ナツト、６……ボルト、
ナツト結合体。
断面図、第２図は種々のテーパ率の高温用ボルト
の荷重分担率を示すグラフ、第３図および第４図
はそれぞれ荷重分担率の経時変化を示すグラフ、
第５図は荷重分担率の実際値と計算値の一致状態
を示すグラフである。 １……ボルト、３……ナツト、６……ボルト、
ナツト結合体。
Claims (1)
- クリープリラクゼーシヨンが生じる温度域で用
いられる高温用ボルトにおいて、ボルトのねじ部
に、その軸方向長さに対する半径の変化率が１／
1000〜３／1000の範囲内に位置するようにテーパ
を形成したことを特徴とする高温用ボルト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7046183U JPS59175709U (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 高温用ボルト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7046183U JPS59175709U (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 高温用ボルト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59175709U JPS59175709U (ja) | 1984-11-24 |
| JPS637697Y2 true JPS637697Y2 (ja) | 1988-03-07 |
Family
ID=30200609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7046183U Granted JPS59175709U (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 高温用ボルト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59175709U (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5279163A (en) * | 1975-12-03 | 1977-07-04 | Nippon Steel Corp | Screw joint which is excellent in fatigue characteristics |
-
1983
- 1983-05-13 JP JP7046183U patent/JPS59175709U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59175709U (ja) | 1984-11-24 |
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