나사의 조임 토크 (축력과의 관계)

나사를 돌려 조일 때 발생하는 체결력 (축력)에 대해 설명합니다.

 

 

나사를 돌려 조일 때 회전 방향으로 돌리면 힘을 "조임 토크」 라고합니다.

 

 

F1 : 누르는 힘 
L : 볼트의 회전 중심에서 힘을 가하면 점까지의 거리

 

토크는 "미는 힘 : F1 '과'볼트의 회전 중심에서 힘을 가하면 점까지의 거리 : L"을 곱한 값입니다.

 

조임 토크 T = F1 × L [N · m]

 

단위는 힘 × 거리이므로 [N · m]입니다.

<참고>

토크의 단위는 기존의 중력 단위계이다 kgf · cm에서 SI 단위계이다 Nm로 변경되어 있습니다, SI 단위계에서 중력 단위계로 환산 할 경우 아래와 같습니다.

 

1 [N · m] = 10.2 [kgf · cm]

 

 

 

나사를 조일 때는 조임 토크로 관리 할 수 있습니다. 조임 토크가 너무 작 으면 나사가 풀림 조임 토크가 너무 크면 나사가 손상 될 수 있기 때문입니다.

 

 

조임 토크는 T 계열라는 규격이 있습니다.

 

 

표 1.T 계열 조임 토크 표

나사의 호칭 지름	T 계열 [N · m]	0.5 계열 [N · m]	1.8 계열 [N · m]	2.4 계열 [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
용도	일반	전자 부품	차량 엔진	건설

 

용도별로 토크가 규정되어 있으며, 
예를 들어 자동차의 경우 1.8 계열의 조임 토크로 고정 할 수 있습니다.

 

또한 조임 토크는 나사의 크기에 따라 값이 달라집니다. 큰 나사만큼 큰 조임 토크됩니다.

 

이것은 조임 토크와 체결력 (축력)의 관계를 보면 이해할 수 있습니다.

 

조임 토크와 체결력 (축력)의 관계

 

 

조임 토크와 체결력 (이하 축력이라한다)은 다음의 관계식에서 구할 수 있습니다.

 

T = kdF

 

T : 조임 토크 N · M 
F : 축력 N 
D : 나사의 호칭 M　　
K : 토크 계수

 

실제로 소요 축력은 나사의 좌면의 표면 거칠기와 나사의 피치 등에 따라 달라집니다. 이러한 요소를 고려한 것이 토크 계수입니다.

 

토크 계수 (k)는 일정하지 않고 0.15에서 0.2 일반적인 값입니다.

 

예를 들어, M10 볼트로 1.8 계열의 용도에서 조임 토크는 표 1에서 44 [N · m]입니다.

 

T = kdF

 

더 
k = 0.2로 설정 한 경우의 축력은

 

F = T / kd = 44 [N · m] /0.2×0.01 [m] = 22,000 [N]　

 

M10 볼트를 토크 44 [N · m]에서 조일 때 발생하는 축력은 22,000 [N]입니다.