축 직각 하중에 의한 나사풀림 현상의 메커니즘에 관한 연구 Analytical Research on Mechanism of Bolt Loosening Due to Lateral Loads PVP2005-71333 ASME 2005 PVP COMPUTER TECHNOLOGY HARD LOCK Technical Reports Korean Edition 2006 Toshiyuki SAWA Hiroshima University Kagamiyama, Higashi-Hiroshima Hiroshima 739-8527 JAPAN [email protected]Yasumasa SHOJI ABAQUS, Inc. 9-5-27 Akasaka, Minato-ku Tokyo 107-0052, JAPAN [email protected]HARD LOCK Industry Co., Ltd. http://www.hardlock.co.jp SAFETY IS POWER!
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축 직각 하중에 의한 나사풀림 현상의 메커니즘에 관한 연구
Analytical Research on Mechanism of Bolt Loosening Due to Lateral Loads
<참고문헌> [1] Zhang M. and Jiang Y., 2004, "Finite Element Modeling of Self-Loosening of Bolted Joints,"
Proceedings of PVP2004 Vol. 478, pp.19-27 [2] Zhang M. and Jiang Y., 2004, "An Experimental Investigation of the Effects of Clamped Length and
Loading Direction of Self-Loosening of Bolted Joints," Proceedings of PVP2004 Vol. 478, pp.129-136 [3] Brochure of HARD LOCK Industry Co. Ltd, 2004, http://www.hardlock.co.jp [4] Japan Industrial Standards, JIS A0001 [5] ABAQUS Analysis User's Manual V6.4, 2004
Toshiyuki SAWA (Hiroshima University) 1976: PH.D. Mechanical and Physical Engineering Tokyo Institute of Technology.
(Doctor of Engineering) 1976: Lecturer, Department of mechanical engineering, The University of Yamanashi. 1983: Associate Professor, Department of mechanical engineering, The University of Yamanashi. 2004: Professor, Department of Mechanical System Engineering, Graduate School of
Engineering, Hiroshima University. About 100 papers published in English, The chairman of national committee on the sealing technology in High Pressure Institute, the chairman of committee on bolted joints in East Japan Railway, the chairman of examination committee on gas facilities under seismic loadings in KHK and the chairman of several committees in Japan. Dr.Sawa has been engaged in the examination for a lot of accidents happened in Japan for a long time. In 2002, he was awarded from the Headquarter of Yamanashi prefecture Police and in 2004 also awarded from the Headquarter of Kanto Regional Police. He was the conference co-chair of Joint ASME-JSME Pressure Vessel and Piping Conference held in San Diego in USA in 2004.
Yasumasa SHOJI (ABAQUS, Inc.)
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테크니컬 코너
하드록(Hard Lock), 그 록(Lock)에너지의 비밀은 쐐기의 원리이다!
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<신기술 소개> 쐐기효과를 너트에 적용한다.
쐐기의 원리를 너트에 도입한 풀림방지 너트
하드 록 너트가 탄생되기까지!
●쐐기에 대해서
사전을 인용하면 쐐기란, 단단한 목재나
금속(태고시에는 돌로 여겨진다)으로, 한
쪽끝을 두껍게 다른 한쪽끝을 점점 얇게
만든 날형의 도구로, 목적별로 크게 나눈
다면 “①물건을 쪼갠다”, “②물건과 물건
을 접합시킨다”의 2 가지로 나눌 수 있
다.
어느쪽이든 이 삼각형의 뛰어난 물체는
고대부터 건축을 비롯하여 다양한 기술에
이용되어 왔으며, 물론 지금도 그 원리는 필수 불가결한 기법이라고 할 수 있을 것
이다. 이를테면 고대의 지혜이지만 이러한 지혜의 결정인 쐐기 문자를 만든 것이 기
원전 3000 년경의 수메르인이다. 당시 이미 도시국가를 건설하였다고 하는 수메르
문명(메소포타미아 남부)은 역사상 그 수준이 돌출하여, 실은 우주인이 지구에 와서
만들어 낸 문명이라고 하는 설이 나돌고 있을 정도이다.
●사고 방식의 경위
서론은 이 정도로 하고, 이 쐐기의 원리를 풀림 방지용 나사에 도입할 수 없을까
하고 생각해 낸 것이 1 번 그림의 내용이다. 쐐기를 망치로 박아 넣으면 반대면의
틈을 메워 이곳에 화살표 방향과 같이 큰 압압력의 작용이 마찰력의 증대화로
이어져 일체화를 유지하게 한다.
이를 2 번 그림과 같이, 볼트와 너트내에 작용시키면 일체화는 더욱 견고해져서
빠지지 않게 되며, 아울러 외부로부터의 충격에도 대응할 수 있는 단단한 풀림 방지
너트를 기대할 수 있다. 그러나 실제로 현장에서 체결시킨 너트에 망치로 쐐기를
박는 작업은 비현실적이므로 이를 상품화시킬 수 없다.
망치
G∼쐐기를 박는 양 쐐기
1 번 그림
G∼쐐기를 박는 양 쐐기
망치
2 번 그림
상측 너트
쐐기
하측 너트a:편심
3 번 그림
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●망치와 쐐기를 제거하고 그 교체물을 생각한다.
아이디어라는 것은 A 와 B 의 조합에서 부터 이루어지며, 그 조합내용이 좋으면 좋을
수록 훌륭한 아이디어 제품으로 이어진다. 망치 A 와 쐐기 B 의 조합은 매우 흥미롭지
만 상품화하기 위해서는 더욱 사용의 편리성과 비용을 고려하지 않으면 안된다. 따
라서 이 주제가 실제로 결실을 맺기까지는 시행착오가 반복되어 그 결과 앞 페이지
3 번 그림과 같은 형태로 만들어졌다.
즉, 너트를 하측 너트와 상측 너트로 분활하고, 하측 너트에 쐐기를 설정하여 상측
너트에 망치의 역할을 부여하였다.
하측 너트의 쐐기 부분은 돌기부분의 중심에서 빗겨서(편심량 a), 편심 가공함으로써
3 번 그림의 왼쪽 부분이 쐐기의 역할을 수행할 수 있다.
◎하측 너트는 체결 너트로서의 역할
상측 너트는 록 너트로서의 역할을 하여 상측 너트를 조여 나가면, 점차 토크(회전
력)가 커져, 쐐기를 너트안으로 밀어 넣는 작용을 하며, 그 실감은 손의 감촉으로 느
낄 수도 있다. 가벼운 나사조임 토크로 상당히 간단히 쐐기를 박는 것이 망치나 쐐
기가 없어도 가능하게 된 것이다.
<안전은 위력!>
규정된 체결 토크치로 체결하면 어떠한 충격과 진동에도 잘 풀리지 않는, 이른바 거의
“완벽한 풀림방지 너트”를 실현시킬 수 있습니다.
하드 록 너트라는 상품명으로 30 여년. 안전을 중시하는 기업으로서, 폭 넓은 산업사회
에서 그 위력을 발휘하고 있다. 캐치프레즈는 “안전은 위력”입니다.
향후에도 하드록공업 주식회사는 여러분들과 함께 발전을 거듭해 나갈 것입니다.
Publisher: HARD LOCK Industry Co., Ltd. Publication Date: May 2006
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