나사 체결 토크 계산기

계산 입력

너트계수 (K)

체결력 F (N)

호칭 지름 d (mm)

결과

필요 체결 토크

20

N·m

토크 (N·mm)	20,000 N·mm
체결력	10,000 N

개요

나사 체결 토크 계산기는 볼트 체결부에서 목표로 하는 체결력(축력·예압)을 얻기 위해 필요한 렌치 토크를 추정해 줍니다. 널리 쓰이는 간이 토크 공식 \(T = K \cdot F \cdot d\)를 사용하며, 여기서 K는 무차원 너트계수, F는 원하는 체결력, d는 나사(볼트)의 호칭 지름입니다. 이 관계식은 단위 체계가 일관되기만 하면 어디에나 적용되는 보편적인 식입니다.

조임 토크 T는 너트 계수 K를 통해 체결력 F 및 볼트 지름 d와 관계됩니다.

사용 방법

너트계수 K(일반 강재 무처리 상태는 흔히 0.2, 윤활 시 약 0.15, 건조·아연 도금 시 약 0.3), 목표 체결력 F(단위: 뉴턴, N), 호칭 지름 d(단위: 밀리미터, mm)를 입력하세요. 계산기는 토크를 뉴턴·미터(\(\text{N}\cdot\text{m}\))와 뉴턴·밀리미터(\(\text{N}\cdot\text{mm}\))로 보여 줍니다. 마찰이 결과를 좌우하므로, 체결할 패스너의 표면 상태와 윤활 조건에 맞는 K 값을 선택하는 것이 중요합니다.

공식 풀이

가해진 토크 중 약 50%는 너트·볼트 머리 면(베어링면) 마찰을 이기는 데, 약 40%는 나사면 마찰을 이기는 데 쓰이고, 실제로 볼트를 늘려 예압을 만드는 데 쓰이는 비율은 약 10%에 불과합니다. 너트계수 K는 이 모든 효과를 하나의 계수로 묶어 다음과 같은 간단한 선형식으로 표현합니다.

$$T = \text{K} \cdot \text{F (N)} \cdot \frac{\text{d (mm)}}{1000}$$

d를 밀리미터로 입력하므로, 계산기는 \(\text{N}\cdot\text{m}\) 결과를 얻기 위해 1000으로 나누어 미터로 환산합니다.

계산 예시

K = 0.2, F = 10,000 N, d = 10 mm인 경우:

$$T = 0.2 \times 10{,}000 \times \frac{10}{1000} = 0.2 \times 10{,}000 \times 0.01 = \mathbf{20\ \text{N}\cdot\text{m}}$$

(즉, 20,000 N·mm)입니다.

너트 계수(K) 값 - 체결구 상태별

너트 계수 \(K\) (토크 계수라고도 함)는 나사산 마찰, 베어링(헤드 아래) 마찰 및 기하학적 피치 효과를 \(T = K \cdot F \cdot d\)에서 사용되는 단일 무차원 숫자로 묶어냅니다. 계산에서 가장 변수가 많은 입력이며 — K의 작은 변화도 주어진 클램핑력에 필요한 토크의 비례 변화를 초래합니다. 아래 값들은 전형적인 공표 범위이므로 항상 체결구 공급업체 또는 조립 규격을 따르십시오.

체결구 / 윤활 상태	전형적인 K (범위)	공칭 K
수령 그대로인 일반 강철 (가볍게 유분 처리된 밀 피니시)	0.18 – 0.22	0.20
깨끗하고 건조, 윤활유 없음	0.20 – 0.30	0.25
기계유 윤활	0.12 – 0.18	0.15
왁스 / 이황화 몰리브덴 (몰리)	0.10 – 0.12	0.11
아연 도금 (전기 도금)	0.20 – 0.25	0.22
핫딥 아연 도금	0.25 – 0.35	0.30
카드뮴 도금	0.12 – 0.20	0.16
검은 산화물	0.15 – 0.20	0.18
스테인리스 강 위의 스테인리스 (윤활유 없음 — 갈링 위험)	0.25 – 0.50	0.30
PTFE 코팅	0.08 – 0.12	0.10

참고: 이러한 K 값은 근사치이며 출처와 상태에 강하게 의존합니다. 표면 마감, 도금 두께, 반복 재사용, 온도 및 조립 속도 모두 유효한 너트 계수를 변화시킵니다. 중요한 조인트의 경우 대표적인 하드웨어에 대해 K를 실험적으로 결정해야 합니다.

권장 토크 및 클램핑력 - 볼트 크기 및 등급별

이 표는 너트 계수 \(K = 0.20\) (깨끗하고 가볍게 유분 처리된 강철)에서 일반적인 메트릭 거친 피치 볼트에 대한 가이드 조임 토크를 나열하며, 목표 클램핑(프리로드) 힘은 증명 하중의 약 65–70%에서 설정합니다 — 일반적인 조인트에 대한 일반적인 가정입니다. 토크는 \(T = K \cdot F \cdot d\)에서 계산됩니다. 예를 들어, 약 28,800 N의 목표 프리로드를 가진 M12 클래스 8.8 볼트는 \(T = 0.20 \times 28800 \times 0.012 = \) 69.1 N·m을 제공합니다. 항상 적용 가능한 설계 표준 또는 제조업체 데이터에 대해 확인하십시오. 아래 값은 전형적이며 반올림되었습니다.

크기	응력 면적 (mm²)	목표 프리로드, 클래스 8.8 (kN)	토크 8.8 (N·m)	토크 10.9 (N·m)	토크 12.9 (N·m)
M6	20.1	7.3	9	13	15
M8	36.6	13.3	21	31	37
M10	58.0	21.1	42	62	73
M12	84.3	30.7	73	108	126
M16	157	57.2	180	265	310
M20	245	89.4	360	510	600
M24	353	129	620	880	1030

이것은 명시된 가정 하에서 메트릭 거친 나사산에 대한 일반적인 체결구 표준 (예: ISO 898-1 특성 클래스)에서 파생된 가이드 수치입니다. 클래스 10.9 및 12.9 열은 이러한 등급의 더 높은 증명 강도로 확대됩니다. 윤활 처리되거나 코팅된 체결구의 경우 위의 표에서 적절한 K를 선택하여 토크를 감소시키십시오.

주요 용어 및 변수

T — 조임 토크 (N·m 또는 N·mm)

원하는 클램핑력을 개발하기 위해 너트 또는 볼트 헤드에 가해지는 회전 모멘트. 이 도구에서는 \(T = K \cdot F \cdot d\)이며, d는 mm에서 m으로 변환됩니다.

K — 너트 계수 / 토크 계수 (무차원)

나사산 마찰, 헤드 아래 베어링 마찰 및 나사산 피치 기하학을 통합하는 경험적 계수. 윤활 및 마감에 따라 일반적으로 0.10–0.30입니다.

F — 클램핑력 / 프리로드 (N)

조인트를 함께 클램핑하는 볼트 몸통에서 개발되는 축 방향 장력. 이것은 조임의 유용한 출력입니다. 입력 토크의 일부만 (종종 약 10–15%) 프리로드로 변환되고, 나머지는 마찰을 극복합니다.

d — 공칭 지름 (mm)

볼트 나사산의 공칭 메이저 (외부) 지름. 예를 들어 M12 볼트의 경우 12mm. 공식은 1000으로 나누어 미터로 변환합니다.

프리로드

조립 시 체결구에 설치된 초기 장력. F와 같습니다. 적절한 프리로드는 조인트를 클램핑 상태로 유지하고 해제 및 피로에 저항합니다.

증명 하중 (N)

볼트가 측정 가능한 영구 변형 없이 견딜 수 있는 최대 인장 하중. 특성 클래스에 따라 정의됩니다. 목표 프리로드는 일반적으로 증명 하중의 백분율 (종종 65–75%)로 설정됩니다.

특성 클래스

메트릭 볼트의 강도 등급 (예: ISO 898-1에 따른 8.8, 10.9, 12.9). 첫 번째 숫자는 인장 강도와 관련이 있고, 두 번째는 항복-인장 비와 관련이 있습니다.

나사산 마찰

조임 중에 슬라이드하는 볼트와 너트의 맞물린 나사산 사이의 저항. 너트 계수 K의 주요 구성 요소입니다.

베어링 (헤드 아래) 마찰

회전하는 볼트 헤드 또는 너트 면과 클램핑된 표면 또는 와셔 사이의 저항. 일반적으로 필요한 토크의 가장 큰 단일 기여자입니다.

자주 묻는 질문

윤활이 왜 그렇게 중요한가요? 윤활제는 K 값을 낮춥니다. 따라서 같은 토크로도 더 큰 체결력을 얻거나, 같은 체결력을 얻는 데 더 작은 토크면 충분합니다. 항상 실제 조건에 맞는 K 값을 사용하세요.

이 값이 정확한가요? 아닙니다. 너트계수 방식은 어디까지나 근사치이며, 실제 예압은 ±25% 이상 흩어질 수 있습니다. 중요한 체결부에는 회전각(각도법)이나 볼트 신장량 측정을 사용하세요.

인치(야드파운드) 단위도 쓸 수 있나요? 전체 형태의 공식을 쓰면 가능하지만, 이 도구는 \(\text{N}\cdot\text{m}\) 결과를 내기 위해 F는 N, d는 mm 단위라고 가정합니다.