Дюймовая резьба – это резьба, все параметры которой выражены в дюймах, шаг резьбы в долях дюйма (дюйм = 2,54 см). Для трубной дюймовой резьбы размер в дюймах характеризует условно просвет в трубе, а наружный диаметр самой трубы немного больше.
Дюймовая резьба применяется в резьбовых соединениях и винтовых передачах. Дюймовая резьба бывает следующих видов:
- Дюймовая цилиндрическая – UTS (Unified Thread Standard). Такая резьба широко распространена в США и Канаде. Угол при вершине у такой резьбы составляет 60 градусов. В зависимости от шага подразделяется на: UNC (Unified Coarse); UNF (Unified Fine); UNEF (Unified Extra Fine); 8UN; UNS (Unified Special). Наибольшее распространение получила резьба UNC. Такая резьба соответствует стандарту ANSI 1.
- Дюймовая резьба британского стандарта – BSW . Резьба с мелким шагом называется BSF (British Standard Fine). Угол при вершине у такой резьбы 55 градусов.
- Дюймовая коническая NPT или цилиндрическая NPS. Соответствует стандарту ANSI/ASME 20.1. Такая резьба применяется для трубных соединений. Имеет угол при вершине 60 градусов. В России такой резьбе соответствует ГОСТ 6111-52.
Наиболее часто в России в последнее время можно встретить крепёж с дюймовой резьбой UNC (унифицированная крупная резьба). Такой крепёж часто встречается на ввозимой в нашу страну технике (газонокосилки, триммеры, генераторы, культиваторы, автомобили американской сборки и т.д.) из США, Китая и некоторых других стран. При работе с дюймовым крепежом необходимо помнить, что размеры ключей для дюймового крепежа отличаются от ключей для метрического крепежа.
Содержание
Основные размеры дюймового крепежа UNC приведены в таблице дюймовых резьб
| Типоразмер | Наружный диаметр, дюймов | Наружный диаметр, мм | Диаметр сверления, мм mm | Число витков на дюйм | Шаг, мм |
|---|---|---|---|---|---|
| N 1 – 64 UNC | 0,073 | 1,854 | 1,50 | 64 | 0,397 |
| N 2 – 56 UNC | 0,086 | 2,184 | 1,80 | 56 | 0,453 |
| N 3 – 48 UNC | 0,099 | 2,515 | 2,10 | 48 | 0,529 |
| N 4 – 40 UNC | 0,112 | 2,845 | 2,35 | 40 | 0,635 |
| N 5 – 40 UNC | 0,125 | 3,175 | 2,65 | 40 | 0,635 |
| N 6 – 32 UNC | 0,138 | 3,505 | 2,85 | 32 | 0,794 |
| N 8 – 32 UNC | 0,164 | 4,166 | 3,50 | 32 | 0,794 |
| N 10 – 24 UNC | 0,190 | 4,826 | 4,00 | 24 | 1,058 |
| N 12 – 24 UNC | 0,216 | 5,486 | 4,65 | 24 | 1,058 |
| 1/4″ – 20 UNC | 0,250 | 6,350 | 5,35 | 20 | 1,270 |
| 5/16″ – 18 UNC | 0,313 | 7,938 | 6,80 | 18 | 1,411 |
| 3/8″ – 16 UNC | 0,375 | 9,525 | 8,25 | 16 | 1,587 |
| 7/16″ – 14 UNC | 0,438 | 11,112 | 9,65 | 14 | 1,814 |
| 1/2″ – 13 UNC | 0,500 | 12,700 | 11,15 | 13 | 1,954 |
| 9/16″ – 12 UNC | 0,563 | 14,288 | 12,60 | 12 | 2,117 |
| 5/8″ – 11 UNC | 0,625 | 15,875 | 14,05 | 11 | 2,309 |
| 3/4″ – 10 UNC | 0,750 | 19,050 | 17,00 | 10 | 2,540 |
| 7/8″ – 9 UNC | 0,875 | 22,225 | 20,00 | 9 | 2,822 |
| 1″ – 8 UNC | 1,000 | 25,400 | 22,25 | 8 | 3,175 |
| 1 1/8″ – 7 UNC | 1,125 | 28,575 | 25,65 | 7 | 3,628 |
| 1 1/4″ – 7 UNC | 1,250 | 31,750 | 28,85 | 7 | 3,628 |
| 1 3/8″ – 6 UNC | 1,375 | 34,925 | 31,55 | 6 | 4,233 |
| 1 1/2″ – 6 UNC | 1,500 | 38,100 | 34,70 | 6 | 4,233 |
| 1 3/4″ – 5 UNC | 1,750 | 44,450 | 40,40 | 5 | 5,080 |
| 2″ – 4 1/2 UNC | 2,000 | 50,800 | 46,30 | 4,5 | 5,644 |
| 2 1/4″ – 4 1/2 UNC | 2,250 | 57,150 | 52,65 | 4,5 | 5,644 |
| 2 1/2″ – 4 UNC | 2,500 | 63,500 | 58,50 | 4 | 6,350 |
| 2 3/4″ – 4 UNC | 2,750 | 69,850 | 64,75 | 4 | 6,350 |
| 3″ – 4 UNC | 3,000 | 76,200 | 71,10 | 4 | 6,350 |
| 3 1/4″ – 4 UNC | 3,250 | 82,550 | 77,45 | 4 | 6,350 |
| 3 1/2″ – 4 UNC | 3,500 | 88,900 | 83,80 | 4 | 6,350 |
| 3 3/4″ – 4 UNC | 3,750 | 95,250 | 90,15 | 4 | 6,350 |
| 4″ – 4 UNC | 4,000 | 101,600 | 96,50 | 4 | 6,350 |
Моменты затяжки
Моменты затяжки крепежных изделий с дюймовой резьбой стандарта UNC для болтов и гаек SAE класса прочности 5 и выше приведены в следующей таблице.
| Размер резьбы, дюймы | Момент затяжки стандартных болтов и гаек | |
|---|---|---|
| Н*м* | Фунт силы-фут** | |
| 1/4 | 12± 3 | 9±2 |
| 5/16 | 25 ± 6 | 18± 4,5 |
| 3/8 | 47± 9 | 35 ± 7 |
| 7/16 | 70± 15 | 50± 11 |
| 1/2 | 105± 20 | 75±15 |
| 9/16 | 160 ± 30 | 120± 20 |
| 5/8 | 215± 40 | 160 ± 30 |
| 3/4 | 370 ± 50 | 275 ± 37 |
| 7/8 | 620± 80 | 460 ± 60 |
| 1 | 900 ± 100 | 660 ± 75 |
| 11/8 | 1300 ± 150 | 950 ± 100 |
| 1 1/4 | 1800 ±200 | 1325 ±150 |
| 1 3/8 | 2400 ± 300 | 1800 ± 225 |
| 1 1/2 | 3100 ± 350 | 2300 ± 250 |
*1 Ньютон-метр (Н*м) равен примерно 0,1 кГм.
** Фунт силы-фут – британский и американский эквивалент Н*м.
Маркировка дюймовых крепежных изделий
Дюймовый крепеж имеет более сложную систему маркировки, не позволяющую визуально, без использования специальных таблиц определить механические свойства крепежной детали. Наиболее часто встречающаяся маркировка на головке дюймовых болтов и соответствие их классам прочности приведена в таблице ниже.
Крепеж с помощью резьбы известен еще со времен античности. Ученые до сих пор находят остатки деталей, внешне напоминающих современные винты и гайки. Но наибольшее распространение резьба получила во времена промышленной революции 18-го века. Первоначально распространению разъемного резьбового соединения мешало отсутствие стандартизации, что лишало возможности обеспечения взаимозаменяемости изделий. Решил данную проблему талантливый английский инженер Чарльз Витворт. Он разработал единую систему размеров и обозначения, использовав для этого английский дюйм. Так появилась на свет дюймовая резьба. А все размеры занесены в таблицу по ГОСТ.
Параметры
Дюймовая резьба представляет собой разъемное соединение треугольного профиля, угол вершин которых равен 55 градусам. Ее единица измерения — дюймы. Стоит отметить сразу, что в России использование дюймовой резьбы при проектировании новых изделий запрещено. Ее применение разрешается только в случае изготовления запасных частей оборудования, на которые уже ранее была изготовлена дюймовая резьба. Помимо этого, разрешается воспользоваться данной резьбой в качестве трубного соединения и при изготовлении уплотняющих гидравлических элементов.
Дюймовая, как и любая другая, характеризуется следующими основными параметрами:
- Наружный диаметр – расстояние между вершинами витков, расположенных на противоположных сторонах резьбы. Чем больше величина этого параметра, тем большую осевую нагрузку может выдержать резьба. Обратной стороной медали является ухудшение герметичности, связанное с накоплением погрешностей при нарезке резьбы.
- Номинальный (средний) диаметр — окружность, вписанная в профиль резьбы, диаметр которой зависит от шага, и занимает промежуточное положение между внутренним и наружным диаметром. Данный параметр в обычных условиях тяжело измерить, и для его определения существует справочная таблица по резьбам.
- Внутренний диаметр – диаметр окружности, вписанной по впадинам профиля резьбы.
- Шаг – расстояние между соседними гребешками резьбового соединения. Данный параметр измеряется в количестве витков на дюйм. Величина шага характеризует значение и распределение напряжения между витками дюймовых резьб. Конструкторы в своей практике увеличивают шаг при воздействии на резьбу больших механических нагрузок. Если же к резьбе предъявляются требования по сохранению герметичности, то шаг уменьшается.
- Угол подъема витков – угол между боковыми сторонами профиля витков. Первоначально его значение для всех видов дюймовых резьб составлял 55 градусов. Но сейчас все больше и больше встречаются дюймовые резьбы с углом профиля 60 градусов.
Разновидности дюймовых резьб
Существует множество видов резьбовых соединений, размерностью которых являются дюймы, но среди них в России выделяют следующие основные виды:
- Трубная цилиндрическая
- Трубная коническая
Каждая категории обладает своими особенностями. Цилиндрическая трубная резьба регулируется ГОСТом 6357-81. Размеры резьбы стандартизированы и занесены в специальную таблицу. Данные дюймовые резьбы, в первую очередь, отличаются более мелким шагом, что означает меньшее количество витков на один дюйм.
Таблица. Трубная цилиндрическая резьба. ГОСТ 6357-81.
| Обозначение резьбы | Число шагов z на длине 25,4 мм | Шаг P | Диаметр резьбы | Рабочая высота профиля H1 | Радиус закругления R | H | H/6 | |||
| 1-й ряд | 2-й ряд | наружный d = D | средний d2 = D2 | внут-ренний d1 = D1 | ||||||
| 1/16" 1/8" |
— | 28 | 0,907 | 7,723 | 7,142 | 6,561 | 0,580777 | 0,124557 | 0,871165 | 0,145194 |
| 9,728 | 9,147 | 8,566 | ||||||||
| 1/4" 3/8" |
— | 19 | 1,337 | 13,157 | 12,301 | 11,445 | 0,856117 | 0,183603 | 1,284176 | 0,214029 |
| 16,662 | 15,806 | 14,950 | ||||||||
| 1/2" | ||||||||||
7/8"
2"
1 3/4"
3 1/2"
3 3/4"
6"
5 1/2"
Вторым ее отличием является более скругленный профиль. Он способствует более плотному контакту витков друг к другу, что уменьшает вероятность образования течи при транспортировке жидкости через данное резьбовое соединение.
Нарезку трубной цилиндрической резьбы производят на трубах, диаметр которых не превышает 6 единиц дюйма. При величине труб свыше данного размера требуется применение высокоточного оборудования, что повышает производственные издержки. В этом случае эффективнее как с технологической, так и с финансовой точки зрения произвести крепеж труб методом сварки.
Трубная коническая резьба представлена ГОСТом 6211-81. Таблица размеров, пределы отклонений и величина нагрузок описаны данным стандартом. По типу профиля витков коническая резьба схожа с дюймовой, но имеет 2 довольно важных отличия.
Трубная коническая резьба. ГОСТ 6211-81.
| Обозна-чение размера резьбы | Шаг P | Число шагов на длине 25,4 мм |
H | H1 | C | R | Диаметры резьбы в основной плоскости | Длина резьбы | |||
| d = D | d2 = D2 | d1 = D1 | l1 | l2 | |||||||
| 1/16" | 0,907 | 28 | 0,870935 | 0,580777 | 0,145079 | 0,124511 | 7,723 | 7,142 | 6,561 | 6,5 | 4,0 |
| 1/8" | 9,728 | 9,147 | 8,566 | ||||||||
| 1/4" | 1,337 | 19 | 1,283837 | 0,856117 | 0,213860 | 0,183541 | 13,157 | 12,301 | 11,445 | 9,7 | 6,0 |
| 3/8" | 16,662 | 15,806 | 14,950 | 10,1 | 6,4 | ||||||
| 1/2" | 1,814 | 14 | 1,741870 | 1,161553 | 0,290158 | 0,249022 | 20,955 | 19,793 | 18,631 | 13,2 | 8,2 |
| 3/4" | 26,441 | 25,279 | 24,117 | 14,5 | 9,5 | ||||||
| 1" | 2,309 | 11 | 2,217187 | 1,478515 | 0,369336 | 0,316975 | 33,249 | 31,770 | 30,291 | 16,8 | 10,4 |
| 1 1/4" | 41,910 | 40,431 | 38,952 | 19,1 | 12,7 | ||||||
| 1 1/2" | 47,803 | 46,324 | 44,845 | ||||||||
| 2" | 59,614 | 58,135 | 56,656 | 23,4 | 15,9 | ||||||
| 2 1/2" | 75,184 | 73,705 | 72,226 | 26,7 | 17,5 | ||||||
| 3" | 87,884 | 86,405 | 84,926 | 29,8 | 20,6 | ||||||
| 3 1/2" | 100,330 | 98,851 | 97,372 | 31,4 | 22,2 | ||||||
| 4" | 113,030 | 111,551 | 110,072 | 35,8 | 25,4 | ||||||
| 5" | 138,430 | 136,951 | 135,472 | 40,1 | 28,6 | ||||||
| 6" | 163,830 | 162,351 | 160,872 | ||||||||
Прежде всего это то, что существует два типа углов профиля: 55 и 60 градусов. Второе различие — резьба нарезается по конусу, благодаря чему конические резьбы обладают таким качеством как самоуплотняемость (таблица со значениями конусности указана в справочной литературе). Поэтому крепежные соединения с помощью них не требуют использования дополнительных уплотняющих элементов: льняная нить, пряжа с суриком и прочее.
Маркировка и классы точности
Существует 3 класса точности резьбы: первая (самая грубая), вторая и третья (наиболее точная). Выбор того или иного класса зависит от 2-х факторов: размеры диаметра резьбы, взятого из таблицы, давления жидкости в трубопроводе. Чем выше класс резьбы, тем большее давление жидкости она сможет выдержать.
Размеры проверяют на соответствие определенному классу точности с помощью специальных калибров. Этот способ позволяет наиболее достоверно определить соответствие резьбой требуемых размеров, но он более трудоемкий. Такой метод эффективен в условиях многосерийного производства деталей, требующих наличие высокой точности. Когда серийность не столь велика и к точности не предъявляется повышенных требований, размеры резьб контролируются следующим образом:
- Размеры наружного диаметра измеряют с помощью штангенциркуля, микрометра и других механических измерительных приборов. Затем показания сверяют со справочной таблицей.
- Размеры шага определяют прикладыванием специальных гребенок, например дюймовый резьбомер. Затем полученное количество витков на дюйм соотносят со значением таблицы размеров дюймовой резьбы. Самый простой способ измерить шаг резьбы – взять линейку, отметить на ней 25,4 миллиметра и посчитать сколько витков входит в данный отрезок. Сразу отметим, что это способ наиболее грубый и не подходит для измерения резьбы с третьим и вторым классом точности.
Обозначение дюймовой резьбы в технической документации разберем на примере:
Буква «G» означает, что резьба трубная цилиндрическая. Коническая трубная согласно Российским стандартам обознается буквой «К».
Цифра «2» указывает на размер наружного диаметра. Единицей измерения являются дюймы. Размеры резьбы и их варианты полностью регламентированы ГОСТами и занесены в специальные таблицы.
Буквы «LH» показывают, что резьба имеет левое направление завинчивания. Отсутствие данного обозначения указывает на правое направление.
Цифра «2» характеризует класс точности. Таблица пределов отклонений указана в ГОСТе.Цифра «40» — это размер, характеризующий длину завинчивания.
Изготовление резьбы
Для получения дюймовой нарезки применяют 2 основных способа:
Накатанные изготавливают с помощью специальных резьбонакатных роликов, профиль которых повторяет контур резьбы. Заготовку устанавливают между роликами, и витки резьбы накатываются в соответствии требуемым размерам.
Резьба, изготовленная данным способом, отличается более высокими механическими характеристиками по причине более плавного распределения волн напряжения между витками. Также накатка обладает высокой производительностью, что позволило ей найти обширное применение в массовом производстве.
Минусом метода накатывания является сложность изготовления роликов. Точность их должна быть на высоком уровне. В противном случае гарантировать требуемые размеры резьбы весьма затруднительно. Второй момент – материал роликов. Он должен обладать повышенными механическими свойствами. Обычно для этого применяют высоколегированные штампованные стали. Все это делает способ накатки весьма затратным с финансовой точки зрения.
Нарезанные резьбы более просты в изготовлении, но по механическим свойствам, особенно по пределу выносливости, заметно уступают накатанным. Связано это с наличием более острых кромок профиля и, соответственно, более высокого значения коэффициента напряжения.
Изделие нарезают двумя способами:
- Вручную.
- Используя токарный станок.
При ручной резке используют метчик (для внутренней р.) и плашку (для наружной). Трубу зажимают. На ее конец одевается и навинчивается один из указанных типов подручного инструмента в зависимости от типа резьбы. Осуществляют резку. Для повышения чистоты и точности данный процесс повторяют.
На токарном станке алгоритм действий достаточно схожий. Только трубы зажимают не в тиски, а в патроне станка. Далее подводится резец, включается резьбовая подача и станок начинает процесс изготовления. Данный способ более эффективный по сравнению с ручной резкой, но требует от токаря определенной квалификации.
| размеры сечений резьб и их предельные отклонения |
