Размеры дюймовой резьбы. Обозначение и размеры трубной резьбы
В нашем метрическом мире порой бывает трудно ориентироваться в других системах измерения. Мы порой удивляемся тому, как американцы или англичане могут пользоваться устаревшими мерами длины, массы, площади и т.п. А они, в свою очередь, не понимают нас — живущих по законам единой Системы Измерений. Однако, как и в любом правиле, существуют определенные исключения, которые понятны всем – и жителям Америки, и Туманного Альбиона, и Европы, и России. Данная статья посвящена обзору трубных и метрических резьб, с разнообразием которых приходится довольно часто сталкиваться в повседневной жизни.
Метрические резьбы и их применение
Резьбовые соединения очень распространены в строительстве, технике, машиностроении, аэрокосмической промышленности и в повседневной жизни. Что такое винт и гайка знают даже дети в детском саду, так как занятия с конструктором не могут обойтись без этих деталей. Несмотря на то, что первый винт был придуман еще Архимедом, а наши древние предки широко использовали винтовые передачи в прессах для отжима масла из оливковых косточек и семян подсолнуха, а так же для подъема воды для орошения полей, идея создать настоящее винтовое соединение нашла свою реализацию только в 15 веке, когда один из швейцарских часовщиков впервые сумел при помощи простейших приспособлений выточить первый винт и гайку.
Вместе с тем, к разумной мысли о том, что резьба должна быть одинаковой во всех странах мира человечество пришло не скоро. Так, широко распространенная и привычная всем, кто хоть немного сталкивался с техникой, метрическая резьба появилась и была описана в стандартах лишь после введения единой Системы Измерений, основанной на эталонах метра, килограмма и секунды. Так что появление и широкое распространение метрической резьбы датируется концом 19 века. До того времени в мире господствовали дюймовые резьбы.
Главное отличие метрической резьбы от дюймовой состоит в том, что все её параметры привязаны к миллиметру, а за основу профиля самой резьбы взят равносторонний треугольник, так как все его угловые размеры одинаковы и равны 60 градусам. В стандартизации метрических резьбовых соединений важно, чтобы у гайки и болта совпадали не только угловые размеры резьбы, но и ее диаметр и шаг. Многие, особенно те, у кого имеются автомобили, сталкивались с непонятным явлением, когда винт и гайка имеют одинаковый диаметр, но винт вкрутить в гайку невозможно. Это говорит о том, что в данном месте используется резьба с меньшим шагом и для того чтобы винт вкрутился без проблем, его шаг резьбы должен быть тоже уменьшенным.
В стандартах, описывающих метрические резьбы, указано, что они должны обозначаться буквой M, а далее указывается диаметр резьбы и её шаг. Диапазон диаметров метрической резьбы лежит в пределах от одного до шестисот миллиметров. Разброс шага резьбы составляет от 0,075 до 3,5 мм. Резьбы с малым шагом применяют для измерительного инструмента, резьбы со средним шагом для нагруженных и работающих в условиях вибрации деталей и узлов, а резьбы с большим шагом применяют для крепления тяжелых несущих конструкций.
При создании стандартов метрических резьб были учтены различные допуски, которые задают степень округлости наружной кромки резьбы и отклонения от профиля, чтобы винт и гайка могли быть свободно закручены до момента упора при помощи руки.
Хоть метрические резьбы и не нашли широкого применения в уплотняемых соединениях, однако такая возможность заложена в стандарты. Так, резьба с обозначением MK применяется для самоуплотняемых соединений за счет конусности наружной и внутренней резьбы. Причем, для герметичного соединения необязательно чтобы винт и гайка были с конусной резьбой. Достаточно того, чтобы эта резьба была нарезана на винте.
Цилиндрическая метрическая резьба встречается достаточно редко. Её обозначение MJ. Главное отличие в винте, который имеет увеличенный радиус впадины на резьбе, что придает резьбовому соединению на основе цилиндрической метрической резьбы более высокие жаростойкие и усталостные качества. Такую резьбу применяют в аэрокосмической промышленности. Впрочем, в гайку с такой резьбой можно закрутить обычный метрический винт.
Несмотря на поголовное преобладание правой резьбы во всех устройствах и механизмах, все же бывает необходимо для реализации определенных функций применять левую резьбу. Метрическая левая резьба не отличается ничем от правой резьбы, кроме направления вращения, которое противоположно правым винтам. Если обычный винт закручивается по часовой стрелке, то левый в эту же сторону откручивается.
Также иногда можно встретиться с многозаходной метрической резьбой. Она отличается тем, что на болте и гайке одновременно нарезают не одну спираль, а две или даже три. Многозаходную резьбу часто применяют в высокоточном оборудовании, например, в фототехнике, чтобы однозначно позиционировать положение деталей при взаимном вращении. Такую резьбу можно отличить от обычной по двум или трем началам витков на торце.
Несмотря на очень широкое применение метрической резьбы, во многих развитых странах мира традиционно в большем ходу остаются так называемые дюймовые резьбы. А трубная резьба повсеместно измеряется в дюймах. И, несмотря на сильные отличия таких видов резьбы, сантехникам во всем мире на нужно объяснять отличия полудюймовой трубы от трехчетвертной.
Дюймовые резьбы и их применение
Отличия дюймовых резьб от метрических в том, что угол при вершине резьбы у них составляет 55 градусов, шаг резьбы вычисляется как соотношение числа витков резьбы на дюйм длины резьбы. Под дюймом понимают расстояние, равное 2,54 см. Что первоначально соответствовало длине первой фаланги большого пальца руки человека, которое практически у всех людей одинаково.
Так как угол при вершине иной, чем в метрических резьбах, то совместить метрические и дюймовые резьбы не представляется возможным. В странах с метрической системой применение находят только трубные дюймовые резьбы, которые обозначают буквой G. За буквой следует дробный или целый номинал, который обозначает не величину резьбы, а условный просвет трубы в дюймах или долях дюйма. Особенностью трубной резьбы является как раз тот факт, что она учитывает толщину стенок трубы, которые могут быть толще или тоньше в зависимости от материала изготовления и рабочего давления, на которое рассчитаны трубы. Поэтому дюймовый стандарт трубных резьб понятен и принят во всем мире как исключение из метрических правил.
Кроме простой цилиндрической трубной резьбы существует и коническая трубная резьба. Она имеет такие же характеристики, что и обычная трубная, за исключением конусности, которая позволяет создавать более герметичные соединения. Обозначается буквой R для наружной резьбы и Rc для внутренней. Левая резьба помечается дополнительно буквами LH, за которыми идет числовой номинал в целых и дробных долях дюйма.
Для применения в прочих соединениях, кроме сантехники, в США и Канаде применяют дюймовые резьбы с углом при вершине 60 градусов. Существует довольно широкий соратмент этих резьб, которые различаются диапазоном шага резьбы и прочими характеристиками. Стоит отметить, что некоторые резьбы из дюймового ряда совпадают с метрическими, что в некоторых случаях может быть на руку. Например, в фототехнике диаметр присоединительной резьбы, посредством которой фотокамера крепится к штативу, одинакова во всем мире вне зависимости от страны-производителя, так как характеристики этой резьбы одинаковы и для метрической, и для дюймовой резьбы.
Однако не стоит путать английскую дюймовую индустриальную резьбу, которая была одобрена еще в 1841 году, а разработкой её занимался сам Джозеф Витуорт. Эта резьба практически повторяет трубную, так как имеет величину угла у вершины 55 градусов. Винты и гайки с такой резьбой не сопрягаются с дюймовым крепежом из Америки и Канады.
В настоящей статье я хочу не только привести сухие факты, о размерах дюймовой трубной резьбы с ссылками на стандарты и ГОСТы, но довести до читателя интерсный факт об особенностях обозначения последней.
Так, кто уже сталкивался с трубными резьбами не раз удивлялся несоответсвию наружного диаметра резьбы и ее обозначению. К примеру резьба 1/2 дюйма имеет наружный диаметр 20,95 мм, хотя по логике с метрическими резьбами должна быть 12,7 мм. Все дело в том, что в дюймовой резьбе фактически указывают проходное отверстие трубы, а не наружный диаметр резьбы. При этом, добавляя к размеру отверстия стенки трубы мы и получаем завышенный наружный диаметр к которому привыкли в обозначениях метрических резьб. Условно так называемый трубный дюйм составляет 33,249 мм, то есть 25,4 + 3,92+ 3,92 (где 25,4 проход, 3,92 - стенки трубы). Стенки трубы принимаются исходя из рабочего давления для резьбы. В зависимости от диаметра трубы также соответственно увеличиваются, так как труба с большим диаметром должна иметь более толстые стенки, чем труба с меньшим диматером на одно и то же рабочее давление.
Трубные резьбы делятся на следующие:
Резьба трубная цилиндрическая
Это дюймовая резьба основанная на резьбе BSW (British Standard Whitworth) и соответствует резьбе BSP (British standard pipe thread), имеет четыре значения шагов 28,19,14,11 ниток на дюйм. Нарезается на трубах до размера 6", трубы свыше 6" свариваются.
Угол профиля при вершине 55°, теоретическая высота профиля Н=0,960491Р.
Стандарты:
ГОСТ 6357-81 - Основные нормы взаимозаменяемости.
Резьба трубная цилиндрическая. ISO R228, EN 10226, DIN 259, BS 2779, JIS B 0202.
Условное обозначение: буква G, числовое значение условного прохода трубы в дюймах (inch), класс точности среднего диаметра (А, В), и буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 1 1/4", класс точности А - обозначается как G1 1/4-A. Еще раз намопним, что следует иметь в виду, что номинальный размер резьбы соответствует просвету трубы в дюймах. Наружный диаметр трубы находится в некоторой пропорции с этим размером и больше соответственно на толщину стенок трубы.
Обозначение размера резьбы трубной цилиндрической (G), шаги и номинальные значения наружного, среднего и внутреннего диаметров резьбы, мм
| Обозначение размера резьбы | Шаг Р | Диаметры резьбы | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Ряд 1 | Ряд 2 | d=D | d 2 =D 2 | d 1 =D 1 | |
| 1/16" | 0,907 | 7,723 | 7,142 | 6,561 | |
| 1/8" | 9,728 | 9,147 | 8,566 | ||
| 1/4" | 1,337 | 13,157 | 12,301 | 11,445 | |
| 3/8" | 16,662 | 15,806 | 14,950 | ||
| 1/2" | 1,814 | 20,955 | 19,793 | 18,631 | |
| 5/8" | 22,911 | 21,749 | 20,587 | ||
| 3/4" | 26,441 | 25,279 | 24,117 | ||
| 7/8" | 30,201 | 29,0З9 | 27,877 | ||
| 1" | 2,309 | 33,249 | 31,770 | 30,291 | |
| 1⅛" | 37,897 | 36,418 | 34,939 | ||
| 1¼" | 41,910 | 40,431 | 38,952 | ||
| 1⅜" | 44,323 | 42,844 | 41,365 | ||
| 1½" | 47,803 | 46,324 | 44,845 | ||
| 1¾" | 53,746 | 52,267 | 50,788 | ||
| 2" | 59,614 | 58,135 | 56,656 | ||
| 2¼" | 65,710 | 64,231 | 62,762 | ||
| 2½" | 75,184 | 73,705 | 72,226 | ||
| 2¾" | 81,534 | 80,055 | 78,576 | ||
| 3" | 87,884 | 86,405 | 84,926 | ||
| 3¼" | 93,980 | 92,501 | 91,022 | ||
| 3½" | 100,330 | 98,851 | 97,372 | ||
| 3¾" | 106,680 | 105,201 | 103,722 | ||
| 4" | 113,030 | 111,551 | 110,072 | ||
| 4½" | 125,730 | 124,251 | 122,772 | ||
| 5" | 138,430 | 136,951 | 135,472 | ||
| 5½" | 151,130 | 148,651 | 148,172 | ||
| 6" | 163,830 | 162,351 | 160,872 | ||
В машиностроении приняты три системы резьб: метрическая, дюймовая и трубная.
Метрическая резьба (рис. 145, а) имеет треугольный профиль при вершине 60°.
Рис. 145. Системы резьб : а - метрическая, б - дюймовая, в - трубная
Существует шесть видов метрических резьб: основная и мелкие -1; 2; 3; 4 и 5-я. Мелкие резьбы отличаются величиной шага при данном диаметре, выраженном в миллиметрах. Метрические резьбы обозначаются буквой М и цифрами, характеризующими размерность наружного диаметра и шага. Например, М42Х4,5 обозначает метрическую основную с наружным диаметром 42 мм и шагом 4,5 мм.
Мелкая резьба, кроме того, в обозначении имеет цифру, указывающую номер резьбы, например 2М20Х1,75 - вторая метрическая мелкая, наружный диаметр 20 мм, шаг 1,75 мм.
Дюймовая резьба (рис. 145, б) имеет при вершине угол 55°. Дюймовая резьба нарезается при изготовлении запасных деталей к машинам с дюймовыми нарезками и не должна нарезаться на новых изделиях. Дюймовая резьба характеризуется числом ниток, приходящихся на один дюйм (1") длины. Наружный диаметр дюймовой резьбы измеряется в дюймах.
Трубная резьба (рис. 145, в) измеряется также, как и дюймовая, в дюймах и характеризуется числом ниток резьбы, приходящихся на 1". Профиль резьбы имеет угол 55°. У трубной резьбы за диаметр условно принимается диаметр отверстия трубы, на наружной поверхности которой нарезается резьба.
Вершины выступов у винта и гайки с трубной резьбой выполняются с плоскими или закругленными срезами.
Плоскосрезанный профиль более прост в изготовлении и применяется для резьб обычных трубных соединений. Обозначается трубная резьба: 1/4" ТРУБ.; 1/2" ТРУБ. и т. д. (табл. 25).
Таблица 25 Обозначение резьб на чертежах
| Тип резьбы | Условные обозначения | Элементы обозначений | Пример обозначения резьбы болта и гайки |
Метрическая основная |
М | Наружный диаметр резьбы (мм) или наружный диаметр и шаг (мм) | М64 или М64Х6 или 64x6 |
Метрические мелкие |
1M | 1М 64X4 или 64X4 | |
| 2M | 2М 64X3 или 64X3 | ||
| 3м | 3М 64X2 или 64X2 | ||
| 4М | 4М 64X1,5 или 64X1,5 | ||
| 5М | 5М 64X1 или 64X1 | ||
Трапецеидальная |
ТРАП | Наружный диаметр и шаг резьбы (мм) | ТРАП. 22x5 |
| УП | УП 70X10 | ||
Дюймовая с углом профиля 55° |
Номинальный диаметр резьбы в дюймах | 1" | |
Трубная цилиндрическая |
ТРУБ. ПР* ТРУБ. КР ** | Условное обозначение резьбы в дюймах | 3 / 4 " ТРУБ. ПР 3 / 4 " ТРУБ. КР |
Трубная коническая |
ТРУБ. КОНИЧ. | 3 / 4 " ТРУБ.КОНИЧ. |
* Профиль с плоскосрезанными вершинами (прямой). ** Профиль закругленный.
Резьбы бывают правые и левые; по числу заходов - одно-, двух-, трехзаходные и многозаходные.
Для того чтобы определить число заходов резьбы, достаточно посмотреть в торец винта или гайки и подсчитать, сколько концов витков имеется на нем.
Как правило, все крепежные детали (болты, винты, шурупы и т, п.) имеют однозаходную резьбу.
Резьбы по системе мер делятся на метрическую и дюймовую. Метрическая и дюймовая резьба применяется в резьбовых соединениях и винтовых передачах. Резьбовыми называют разъемные соединения, выполняемые с помощью резьбовых крепежных деталей - болтов, винтов, гаек, шпилек или резьбы, непосредственно нанесенной на соединяемые детали.
Метрическая резьба (рис. 1)
Имеет в профиле вид равностороннего треугольника с углом при вершине, равном 60°. Вершины выступов сопрягающихся винта и гайки срезаны. Характеризуется метрическая резьба диаметром винта в миллиметрах и шагом резьбы в миллиметрах. Метрическую резьбу выполняют с крупным и мелким шагом. За основную принята резьба с крупным шагом. Мелкую резьбу применяют для регулировки, для свинчивания тонкостенных, а также динамически нагруженных деталей. Метрическую резьбу с крупным шагом обозначают буквой М и числом, выражающим номинальный диаметр в миллимет-рах, например М20. Для мелкой метрической резьбы дополнитель-но указывают шаг, например М20х1,5.
Рис. 1 Метрическая резьба
Дюймовая резьба (рис. 2)
Дюймовая резьба (рис. 2) имеет в профиле такой же вид, как метрическая резьба, но у нее угол при вершине равен 55° (резьба Витворта - британский стандарт BSW (Ww) и BSF), угол при вершине равен 60° (американский стандарт UNC и UNF). Hаpужный диаметp pезьбы измеpяется в дюймах (1" = 25,4мм) - штpихи (") обозначают дюйм. Характеризуется эта резьба числом ниток на один дюйм. Дюймовую американскую резьбу выполняют с крупным (UNC) и мелким (UNF) шагом.
Рис. 2 Дюймовая резьба
Таблица размеров крепежных изделий для американской дюймовой машиностроительной резьбы UNC с крупным шагом (угол профиля 60 градусов)
| Размер в дюймах | Размер в мм | Шаг ниток / дюйм |
| UNC № 1 | 1.854 | 64 |
| UNC № 2 | 2.184 | 56 |
| UNC № 3 | 2.515 | 48 |
| UNC № 4 | 2.845 | 40 |
| UNC № 5 | 3.175 | 40 |
| UNC № 6 | 3.505 | 32 |
| UNC № 8 | 4.166 | 32 |
| UNC № 10 | 4.826 | 24 |
| UNC № 12 | 5.486 | 24 |
| UNC 1/4 | 6.35 | 20 |
| UNC 5/16 | 7.938 | 18 |
| UNC 3/8 | 9.525 | 16 |
| UNC 7/16 | 11.11 | 14 |
| UNC 1/2 | 12.7 | 13 |
| UNC 9/16 | 14.29 | 12 |
| UNC 5/8 | 15.88 | 11 |
| UNC 3/4 | 19.05 | 10 |
| UNC 7/8 | 22.23 | 9 |
| UNC 1" | 25.4 | 8 |
| UNC 1 1/8 | 28.58 | 7 |
| UNC 1 1/4 | 31.75 | 7 |
| UNC 1 1/2 | 34.93 | 6 |
| UNC 1 3/8 | 38.1 | 6 |
| UNC 1 3/4 | 44.45 | 5 |
| UNC 2" | 50.8 | 4 1/2 |
Резьба
Резьба может быть внутренней и наружной.
- На болтах, шпильках, винтах, штифтах и на разных других цилиндрических деталях нарезают наружную резьбу;
- В фасонных частях, гайках, во фланцах, в пробках, деталях машин и металлических конструкциях нарезают внутреннюю резьбу.
Рис. 3 Элементы резьбы
Основные элементы резьб представлены на рис. 3 К ним относятся следующие элементы:
- шаг резьбы - расстояние между вершинами или основаниями двух соседних витков;
- глубина резьбы - расстояние от вершины резьбы до ее основания;
- угол профиля резьбы - угол, заключенный между боковыми сторонами профиля в плоскости оси;
- наружный диаметр - наибольший диаметр резьбы болта, измеряемый по вершине резьбы перпендикулярно к оси резьбы;
- внутренний диаметр - расстояние, равное диаметру цилиндра, на которой навернута нитка резьбы.
Ещё о дюймовом крепеже:
В западной технической литературе все измерения вы встретите в дюймовой метрике. Такое положение вещей имеет исторические корни. Великобритания всегда была впереди по уровню технического развития, поэтому и во всех колониях, которыми тогда владела (а их было немало), была применена именно эта система измерений. В принципе, технические специалисты свободно переводят дюймы в сантименты и обратно. Так и по сей день в этих странах стандартно все измерения производятся именно в дюймах. Далее мы расскажем о главных особенностях и характеристиках дюймовой резьбы и чем это отличается от метрической.
Дюймовая резьба. Параметры
Если говорить об обычном измерении, то даже в уме перевести одну величину в другую и наоборот не составит труда. Но вот что касается именно резьбы, то нужно знать несложные, но важные нюансы. Дело в том, что метрическая и дюймовая метрика измерения длин есть большие совпадения. Отличие составляет количество витков на резьбовом шаге. Кроме того, эта резьба отличается другим углом наклона при ее вершине, который равен 55°, если ссылаться на стиль Витворта. Это в Англии считается нормой, или, как еще говорят - "британский угол". Если же принять за основу стандарт UNC и UNF, который считается эталоном в Америке, то угол тут равен 60°.
Метрический стандарт и дюймовая резьба. Самые принципиальные отличия
Виды дюймовой резьбы:
- Наружная;
- Коническая;
- Цилиндрическая;
- Внутренняя.
1 дюйм = 25,4 мм. Это - главное отличие. В документах это имеет определенное обозначение - 1´ (со штрих).
Если говорить об американских стандартах, то у них есть разделение на резьбу с крупным шагом, которую они обозначают, как UNC и с мелким - UNF. Также для канонической дюймовой резьбы установлено обозначение NPT, а для трубной - NPSM.
Какая бывает резьба и где ее применяют
Используемые при производстве, строительстве и конструировании виды резьбы в зависимости от детали разделяют на внутренние, наружные и конические.
- Наружная применяется для болтов, винтов, штифтов и шпилек.
- Внутренняя используется при изготовлении пробок или гаек. Нарезается она в отверстиях, когда нужно организовать соединение в определенном месте.
- Чтобы создать герметичное соединение, а также стопорения без дополнительных деталей, то делается коническая дюймовая резьба.
Их обозначение идет согласно стандарту. d (D)- наружный диаметр болта либо внутренний диаметр гайки (d-диаметр болта до нарезки резьбы). Внутренний диаметр резьбы имеет обозначение d1 (D1). Также существует обозначение и среднего диаметра d2 (D2). Этот размер зависит от номинального шага, обозначаемого буквой Р.
Для обозначения профильного угла резьбы используют букву α. Показатель α = 55° будет означать, что угол при вершине равностороннего треугольника зуба резьбы равен 55°, и соответствует дюймовой резьбе BSW по Британскому стандарту. Дюймовая же резьба UTS широко используемая в Канаде и США имеет α = 60°.
Где применяют дюймовую резьбу
α = 55° -дюймовая резьба, применяемая в промышленности для фиксации механических узлов и деталей при помощи резьбовых соединений. Особенно часто она встречается в процессе ремонта импортного оборудования и станков,а также подержанных автомобилей. Металлические изделия с дюймовой резьбой производятся и в нашей стране. Во время работы иногда возникает потребность перевести метрическую резьбу в дюймовую и наоборот. Это легко быстро и удобно можно сделать при помощи специального справочника.