В данной статье будут рассмотрены такие понятия, связанные с резьбовым соединением, как метрическая и дюймовая резьба. Чтобы понять тонкости, связанные с резьбовым соединением, необходимо рассмотреть следующие понятия:
- Коническая и цилиндрическая резьба;
- Шаг резьбы;
- Номинальный диаметр резьбы;
- Метрическая резьба и дюймовая — на примерах.
Коническая и цилиндрическая резьба
Сам стержень с нанесенной на него конической резьбой представляет собой конус. Причем, согласно международным правилам, конусность должна составлять 1 к 16, то есть для каждых 16 единиц измерения (миллиметров или дюймов) с увеличением расстояния от начальной точки, диаметр увеличивается на 1 соответствующую единицу измерения. Получается, что ось, вокруг которой нанесена резьба и условная прямая, проведенная от начала резьбы до ее окончания по кратчайшему пути — не параллельны, а находятся друг ко другу под определенным углом. Если объяснять еще проще, то если бы у нас длина резьбового соединения составляла 16 сантиметров, а диаметр стержня в его начальной точке составлял бы 4 сантиметра, то в точке, где резьба заканчивается, диаметр ее составил бы уже 5 сантиметров.
Стержень с цилиндрической резьбой представляет из себя цилиндр, соответственно, конусность отсутствует.
Шаг резьбы (метрическая и дюймовая)
Шаг резьбы может быть крупным (или основным) и мелким. Под шагом резьбы понимается расстояние между витками резьбы от вершины витка до вершины следующего витка. Измерить его можно даже с помощью штангенциркуля (хотя есть и специальные измерители). Делается это следующим образом – измеряется расстояние между несколькими вершинами витков, а затем полученное число делится на их количество. Проверить точность измерения можно по таблице для соответствующего шага.
| Шаг для метрической резьбы, мм | |
|---|---|
| Обозначение | Шаг резьбы |
| М5 | 0,8 мм |
| М6 | 1,0 мм |
| Резьба трубная цилиндрическая по ГОСТУ 6357-52 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Обозначение | Число ниток N на 1" |
Шаг резьбы S, мм |
Наружный диаметр резьбы, мм |
Средний диаметр резьбы, мм |
Внутренний диаметр резьбы, мм |
| G1/8" | 28 | 0,907 | 9,729 | 9,148 | 8,567 |
| G1/4" | 19 | 1,337 | 13,158 | 12,302 | 11,446 |
| G3/8" | 19 | 1,337 | 16,663 | 15,807 | 14,951 |
| G1/2" | 14 | 1,814 | 20,956 | 19,754 | 18,632 |
| G3/4" | 14 | 1,814 | 26,442 | 25,281 | 24,119 |
| G7/8" | 14 | 1,814 | 30,202 | 29,040 | 27,878 |
| G1" | 11 | 2,309 | 33,250 | 31,771 | 30,292 |
Номинальный диаметр резьбы
В маркировке обычно присутствует номинальный диаметр, за который в большинстве случаев принимается наружный диаметр резьбы. Если резьба метрическая, то для измерения можно использовать обычный штангенциркуль со шкалами в миллиметрах. Также диаметр, как и шаг резьбы, можно посмотреть по специальным таблицам.
Метрическая и дюймовая резьба на примерах
Метрическая резьба – имеет обозначение основных параметров в миллиметрах. Для примера рассмотрим угловой фитинг с внешней цилиндрической резьбой EPL 6-GМ5. В данном случае EPL говорит о том, что фитинг угловой, 6-ка это 6 мм — внешний диаметр подключаемой к фитингу трубки. Литер “G” в его маркировке сообщает о том, что резьба цилиндрическая. «М» указывает на то, что резьба метрическая, а цифра «5» указывает на номинальный диаметр резьбы, равный 5-ти миллиметрам. Фитинги (из тех, что имеются у нас в продаже) с литерой “G” также снабжены резиновым уплотнительным кольцом, а потому не требуют фум-ленты. Шаг резьбы в данном случае равен – 0,8 миллиметров.
Основные параметры дюймовой резьбы, соответственно названию – указываются в дюймах. Это может быть резьба на 1/8, 1/4, 3/8 и 1/2 дюйма и т.д. Для примера возьмем фитинг EPKB 8-02. EPKB – это разновидность фитинга (в данном случае разветвитель). Резьба коническая, хотя к этому и нет отсылки с помощью литеры “R”, что было бы грамотнее. 8-ка – говорит о том, что внешний диаметр подключаемой трубки – 8 миллиметров. А 02 — о том, что присоединительная резьба на фитинге 1/4 дюйма. Согласно таблице, шаг резьбы составляет 1,337 мм. Номинальный диаметр резьбы составляет 13,157 мм.
| Таблица перевода маркировки резьбы фитинга в дюймы | |
|---|---|
| Маркировка резьбы фитинга | Резьба в дюймах |
| 01 | 1/8" |
| 02 | 1/4" |
| 03 | 3/8" |
| 04 | 1/2" |
Профили конической и цилиндрической резьб совпадают, что позволяет свинчивать между собой фитинги с конические резьбой и цилиндрической.
Отличия метрической и дюймовой резьбы. Элементы резьб.
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.
1. 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 миллиметрах, например М20. Для мелкой метрической резьбы дополнительно указывают шаг, например М20х1,5
Рис. 1 Метрическая резьба
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
Табл1. Таблица размеров крепежных изделий для американской дюймовой машиностроительной резьбы UNC с крупным шагом (угол профиля 60 градусов)
Резьбовые соединения являются одними из основных методов стыковки элементов трубопроводных магистралей, иногда при монтаже линий с трубами своими руками можно столкнуться с их различными типами. Поэтому при подборе материалов и комплектующих при самостоятельном устройстве трубопроводов, полезно знать отличие резьбы метрической от трубной.
По принятым стандартам трубную резьбу измеряют в специальных и обычных дюймах, она насчитывает несколько видов, которые в зависимости от назначения отличаются определенными параметрами. При самостоятельном ручном или механическом нарезании на токарных станках эти различия необходимо учитывать для того, чтобы правильно выбрать размеры, обеспечивающие наиболее качественные стыки для определенных условий эксплуатации.
Рис.1 Профильные размеры конусной резьбы
Почему в дюймах
Хотя в странах мира повсеместно распространена метрическая система измерений, и резьбовой шаг привязан к миллиметру, вся современная сантехника, насосное, отопительное оборудование и прочие системы с использованием трубопроводов рассчитаны на систему измерения в дюймах.
Связано это с тем, что неметрическая система вместе со всем оборудованием пришла к нам из развитых стран мира, где вся промышленность с 15 века были ориентирована на английский дюйм, приблизительно равный ширине большого пальца в 25,4 мм. Появившаяся значительно позднее в 19 веке система с основной размерной единицей в 1 метр используется везде, но так и не смогла вытеснить дюймы из измерений элементов оборудования, газовых и водопроводных магистралей.
Частично это произошло потому, что считать десятые доли миллиметров слишком неудобно и при этом страдает точность, в то время, как резьбовые элементы в полдюйма, три четверти, полтора и так далее проще обозначать и производить. При изготовлении бытовой сантехники стандартный дюймовый шаг составляет 1/4″ – это в 6 раз больше миллиметра и позволяет существенно уменьшить число типоразмеров соединительных патрубков сантехнической арматуры.
Рис.2 Цилиндрический профиль и его размерные показатели
Параметры резьбы
Любая резьба определяется показателями:
- Наружный диаметр. Соответствует расстоянию от вершин гребней на разных сторонах и равен окружности цилиндра, на который производится нарезание.
- Внутренний диаметр. Расстояние между впадинами диаметрально расположенных профильных гребней.
- Шаг или ход. Расстояние между вершинами профиля резьбы. В трубных накатках оно измеряется витками на дюйм.
- Профильный угол. Измеренный в градусах угол конусного гребня.
- Глубина. Высота гребня от верха до его основания.
Трубные резьбы, применяемые в быту
Отечественными ГОСТ регламентируется два основных вида трубной резьбы: конические и цилиндрические, главное отличие которых состоит в профиле заготовки. В первом случае он конической формы (конусность 1 к 16), во втором типе основанием является цилиндрическая заготовка.
Также известны американские разновидности стандартов трубных дюймовых накаток NPSM и NPT, главное отличие которых – профильный угол в 60 градусов. Отечественный аналог американского стандарта NPT – ГОСТ 6111-52 на коническую резьбу с углом конуса гребня в 60 градусов.
Рис. 3 Таблица резьбы трубной конической
Коническая трубная резьба по ГОСТ 6211-81 и ее маркировка
Резьбовые соединения этого вида предназначены для работы в условиях высокого давления, применяются в гидравлических системах мобильного инструмента, приводящих в движение тяжелые механизмы (гидростанции), для подключения гибких рукавов и муфт, рассчитанных на давление 700 и более бар. Данный вид резьбового соединения имеет следующие особенности:
- ГОСТ регламентирует не только максимальный наружный диаметр в 6″, но и длину нарезки, которая разбивается на полную длину и рабочую часть.
- Уклон конуса имеет соотношение 1:16 по всей длине, ход резьбовой насечки включает в себя четыре позиции и привязан к внешнему диаметру.
- Маркировка включает в себя номинальный диаметр резьбы в дюймах и тип изделия, который обозначается латинской буквой R с дополнительными символами C и Р, означающими внутреннюю коническую или внутреннюю цилиндрическую нарезку. Направление указывается для левостороннего исполнения, имеет символьное обозначение LH.
Рис.4 Трубная цилиндрическая дюймовая резьба
Цилиндрическая трубная резьба по ГОСТ 6357-81 и ее обозначение
Применяют дюймовые резьбы цилиндрической формы для состыковки металлических трубопроводов водопроводных и газовых систем, внутренняя накатка согласуется с наружной конической по ГОСТ 6211-81. При ее изготовлении за основу была принята мелкая резьба Уитворта (европейская маркировка BSW), она совместима еще с одним евростандартом BSP, ее основные параметры следующие:
- Как и в конической, максимальный размер окружности заготовок, на которые нарезается резьба, составляет 6 трубных дюймов.
- Шаг имеет 4 типоразмера с количеством нитей 11, 14, 19, 29 на стандартный дюйм, он привязан к наружному диаметру.
- Наружные диаметры разбиты на два ряда, которые при измерении принято обозначать номерами, при выборе размеров предпочтение отдается первому ряду. В отличие от конической, для цилиндрической длина не регламентируется.
- Обозначение цилиндрической резьбы состоит из символа G, размера и класса точности, левое исполнение дополняется символами LH, в обозначении могут быть приведены данные о длине свинчивания L в миллиметрах, которые добавляются в конце. Например обозначение G1 1/2 LH – B – 50 указывает на цилиндрическую левостороннюю резьбу класса точности В диаметром 1/2″ и длиной 50 мм.
Рис. 5 Таблица стандартов дюймовых конических резьб NPT и ГОСТ 6111-52
Отличие резьбы метрической от трубной
Основными показателями резьбовых накаток являются их диаметр и шаг, которые регламентируются соответствующими нормативами.
Широко распространенная метрическая резьба, применяемая во всех сферах промышленности, отличается от трубной по следующим параметрам:
Размеры. Трубная имеет наружный диаметр, кратный специальному фиксированному трубному дюйму (33,24 мм.) и его десятым долям, при этом дюйм не является величиной, кратно связанной с единицами измерения в миллиметрах. Понятно, что элемент с дюймовой нарезкой не может подойти по размерным показателям к изделию, выполненному по метрическим стандартам. В трубной резьбе шаг измеряется в количестве ниток на дюйм – из этого следует, шаг резьбы в миллиметрах не будет совпадать с дюймовым.
Все вышесказанное означает, что на практике метрическую гайку не накрутишь на болт с дюймовой накаткой – детали не совпадут по ходу и диаметру.
Профильный угол. Трубная нарезка, регламентированная отечественными ГОСТ 6211-81, 6357-81, имеет профиль равностороннего треугольника с углом конусного гребня в 55 град., в то время как в метрической этот показатель равен 60 град. Понятно, что помимо различного диаметра и шага, эти резьбовые соединения не смогут работать в паре по причине разного угла конусных гребней.
Рис. 6 Резьба NTPS
Накатка. Трубная резьбовая накатка проводится на заготовки с учетом толщины их стенок и внешних габаритов – это позволяет получить максимально прочную стыковку изделий, зависящую от их физических и механических характеристик заготовок. Трубная резьба отличается от метрической тем, что по стандарту для каждого диаметра установлен свой шаг – это позволяет при соблюдении нормативов обеспечить резьбовому стыку высокую и заранее рассчитанную прочность.
Маркировка и обозначение. В государственных стандартах основные трубные резьбовые размеры привязаны к дюйму (обозначается одной или двумя косыми чертами), в то время как метрические приведены в миллиметрах. Основная разница видов в указании хода – в дюймовом варианте указывается количество ниток на 1″.
Рис. 7 Таблица метрической конической резьбы
Нарезка трубной резьбы своими руками
Как и метрическая, трубная резьба бывает наружной и внутренней, выполняется ручными или механическими способами. Для создания нарезки ручным способом используют метчики (для внутренней насечки) и плашки (для нарезания внешних поверхностей).
Самостоятельная нарезка резьбы на трубе внутри и снаружи проводится в следующем порядке:
- Перед нарезанием стачивают внешнюю или внутреннюю кромки, делая небольшую фаску – это помогает установить режущий инструмент без перекосов. Также под рукой необходимо иметь машинное масло, которым будет смазываться поверхность трубы и режущий инструмент в процессе проведения работ.
- Труба надежно фиксируется в тисках и смазывается машинным маслом, плашка закрепляется в плашкодержателе, а метчик в воротке, после чего инструмент надевают или вставляют в трубу.
- Вращая плашку или метчик, вворачивают их в заготовку на необходимую глубину. Вращательные движения совершает в одну и другую сторону, при большой глубине нарезания плашку или метчик периодически извлекают и очищают от стружки вместе с поверхностью детали.
Рис.8 Ручной способ создания резьбы
Для качественного выполнения нарезаемой резьбы используются два типа плашек и метчиков: черновые и чистовые, первыми, более выработанными, проход совершают в начале, после чего проходку довершают чистовыми.
При наличии в домашнем хозяйстве токарного станка, применяют механический способ нарезания, при этом выполняемая работа состоит из следующих операций:
- Трубу фиксируют в патроне токарно-винтового станка, в его суппорт устанавливают специальный резец.
- Включают станок, выставляют заданные режимы скорости вращения шпинделя и движения суппорта с резцом, а также глубину погружения резца. Прорезание наружной трубной поверхности проводят с применением смазывающей охлаждающей жидкости или масла.
- В начале вырезают фаску, затем совершают проходы, с каждым постепенно увеличивая глубину погружения резца. Последний проход совершают с минимальным снятием металла на малых оборотах.
Рис. 9 Изготовление резьбы на токарном станке
Определение размеров резьбы
Определение диаметра и хода дюймовой резьбы может понадобиться в случае подбора деталей по своим параметрам, аналогичным используемым.
Для установления данных значений используется инструменты, аналогичные метрическим – калибры, гребенчатые резьбомеры, штангенциркули. Еще одним бытовым вариантом получения необходимой информации является использование изделий, с известными характеристиками. В этом случае накручивание гайки с известным диаметром и шагом на болт или наоборот, если процесс прошел без затруднений и соединение плотно зафиксировано, помогает в определении искомых размеров.
Процесс определения диаметра при помощи штангенциркуля не вызовет затруднений даже у школьника, как и замер хода с помощью гребенчатого резьбомера. Для определения шага к нарезной поверхности прикладывают гребенчатые пластинки с порезанным профилем, при их взаимном совпадении шаг определяется по маркировке на гребенках.
Для точного определения внутреннего диаметра, шага и проверки качества выполнения изделия в промышленности используются специальные калибры. Определить резьбу на трубе с их помощью можно вкручиванием во внутренние или на внешние стенки изделия.
Рис.10 Инструмент для определения резьбового шага и диаметра
Параметров, по которым трубная резьба отличается метрической, довольно много: помимо того, что угол витка первой составляет 55 градусов, ее размерные показатели взаимосвязаны между собой (каждый диаметр имеет соответствующее количество витков) и привязаны к дюймам. При этом в ГОСТ для измерения диаметра указаны специальные трубные дюймы (соответствуют 33,24 мм.), а шаг определяется количеством витков на обычный дюйм (25,4 мм.) и включает четыре типоразмера.
