Единый стандарт резьбы

Унифицированный стандарт резьбы ( UTS ) определяет стандартную форму и серию резьбы, а также допуски, допуски и обозначения для винтовых резьб , обычно используемых в США и Канаде . Это основной стандарт для болтов, гаек и множества других резьбовых крепежных изделий, используемых в этих странах. Она имеет тот же профиль 60°, что и метрическая резьба ISO , но характерные размеры каждой резьбы UTS (наружный диаметр и шаг) были выбраны в дюймах , а не в миллиметрах . В настоящее время UTS контролируется ASME / ANSI в США.

Происхождение

Основная статья: Винтовая резьба § История стандартизации

Базовый профиль

Базовый профиль всех резьб UTS такой же, как и у всех метрических резьб ISO . только обычно используемые значения D _maj и P. В двух стандартах различаются

Каждая резьба в серии характеризуется большим диаметром D _maj и шагом P . Резьба УТС состоит из симметричной V-образной резьбы. В любой плоскости, содержащей ось резьбы, боковые стороны буквы V имеют угол 60° друг к другу. Самый дальний 1 ⁄ 8 и самая внутренняя образной От - формы . профиля отрезается 1/4 высоты H V

Большой диаметр D _maj представляет собой диаметр винта, измеренный от внешнего края резьбы. Малый диаметр D _min (также известный как внутренний диаметр) — это диаметр винта, измеренный от внутреннего края резьбы. Основной диаметр может немного отличаться от диаметра хвостовика, который представляет собой диаметр нерезьбовой части винта. Диаметры иногда указываются приблизительно в долях дюйма (например, основной диаметр винта №6 составляет 0,1380 дюйма, примерно 9 ⁄ 64 дюйма = 0,140625 дюйма ).

Шаг P — это расстояние между вершинами резьбы. Для резьбы UTS, которая представляет собой однозаходную резьбу, она равна шагу - осевому расстоянию, на которое винт перемещается при вращении на 360°. Потоки UTS обычно не используют параметр шага; параметр, известный как количество ниток на дюйм вместо этого используется (TPI), который является обратной величиной шага.

Связь между высотой H и шагом P находится с помощью следующего уравнения, где $\theta$ составляет половину угла резьбы, в данном случае 30 градусов:

$$H={\frac {1}{2\tan \theta }}\cdot P={\frac {\sqrt {3}}{2}}\cdot P\approx 0.866025\cdot P$$

или

$$P=2\tan \theta \cdot H={\frac {2}{\sqrt {3}}}\cdot H\approx 1.154701\cdot H.$$

В наружной (наружной) резьбе (например, на болте) большой диаметр D _maj и меньший диаметр D _min определяют максимальные размеры резьбы. Это означает, что наружная резьба должна заканчиваться плоско в точке D _maj , но может быть закруглена ниже меньшего диаметра D _min . И наоборот, во внутренней (внутренней) резьбе (например, в гайке) большой и меньший диаметры имеют минимальные размеры, поэтому профиль резьбы должен заканчиваться плоским на уровне D _min, но может быть закруглен за пределами D _maj . Эти положения призваны предотвратить любое вмешательство.

Малый диаметр D _min и эффективный делительный диаметр D _p получаются из большого диаметра и шага следующим образом:

$${\begin{aligned}D_{\text{min}}&=D_{\text{maj}}-2\cdot {\frac {5}{8}}\cdot H=D_{\text{maj}}-{\frac {5{\sqrt {3}}}{8}}\cdot P\approx D_{\text{maj}}-1.082532\cdot P\\D_{\text{p}}&=D_{\text{maj}}-2\cdot {\frac {3}{8}}\cdot H=D_{\text{maj}}-{\frac {3{\sqrt {3}}}{8}}\cdot P\approx D_{\text{maj}}-0.649519\cdot P.\end{aligned}}$$

Обозначение

Стандартное обозначение резьбы UTS — это число, обозначающее номинальный (основной) диаметр резьбы, за которым следует шаг, измеряемый в витках на дюйм . Для диаметров менее ⁠ 1/4 стандарте ⁠ ; дюйма, диаметр обозначается целым числом, определенным в для всех остальных диаметров указаны дюймовые значения.

За этой парой чисел опционально следуют буквы UNC, UNF или UNEF (унифицированный), если комбинация диаметра и шага относится к серии «грубый» , «тонкий» или «сверхтонкий» , а также может сопровождаться классом допуска.

Пример: #6-32 UNC 2B (большой диаметр: 0,1380 дюйма, шаг: 32 зубца на дюйм)

Унифицированная резьба — UNC, UNF и UNEF.

Основной диаметр D maj (дюйм, мм)			Плотность резьбы ( d , ниток на дюйм резьбы ) и шаг ( p )									Предпочтительный метчиков размер сверла для
			Грубый (UNC)			Штраф (UNF)			Дополнительный штраф (UNEF)
			д ( ТПИ )	p (дюйм, мм)		д (TPI)	p (дюйм, мм)		д (TPI)	p (дюйм, мм)		Грубый		Отлично		Дополнительный штраф
#0	0.0600	1.5240	Никто			80	0.012500	0.3175	Никто					⁠ 3 / 64 ⁠ ″	.047
#1	0.0730	1.8542	64	0.015625	0.3969	72	0.013888	0.3528	Никто			#53	.060	#53	.060
#2	0.0860	2.1844	56	0.017857	0.4536	64	0.015625	0.3969	Никто			#50	.070	#50	.070
#3	0.0990	2.5146	48	0.020833	0.5292	56	0.017857	0.4536	Никто			#47	.079	#45	.082
#4	0.1120	2.8448	40	0.025000	0.6350	48	0.020833	0.5292	Никто			#43	.089	#42	.094
#5	0.1250	3.1750	40	0.025000	0.6350	44	0.022727	0.5773	Никто			#38	.102	#37	.104
#6	0.1380	3.5052	32	0.031250	0.7938	40	0.025000	0.6350	Никто			#36	.107	#33	.113
#8	0.1640	4.1656	32	0.031250	0.7938	36	0.027778	0.7056	Никто			#29	.136	#29	.136
#10	0.1900	4.8260	24	0.041667	1.0583	32	0.031250	0.7938	Никто			#25	.150	#21	.159
#12	0.2160	5.4864	24	0.041667	1.0583	28	0.035714	0.9071	32	0.031250	0.7938	#16	.177	#14	.182	⁠ 3 / 16 ⁠ ″	.188
⁠ 1 / 4 ⁠ ″	0.2500	6.3500	20	0.050000	1.2700	28	0.035714	0.9071	32	0.031250	0.7938	#7	.201	#3	.213	⁠ 7 / 32 ⁠ ″	.219
⁠ 5 / 16 ⁠ ″	0.3125	7.9375	18	0.055556	1.4111	24	0.041667	1.0583	32	0.031250	0.7938	Ф	.257	я	.272	⁠ 9 / 32 ⁠ ″	.281
⁠ 3 / 8 ⁠ ″	0.3750	9.5250	16	0.062500	1.5875	24	0.041667	1.0583	32	0.031250	0.7938	⁠ 5 / 16 ⁠ ″	.313	вопрос	.332	⁠ 11 / 32 ⁠ ″	.344
⁠ 7 / 16 ⁠ ″	0.4375	11.1125	14	0.071428	1.8143	20	0.050000	1.2700	28	0.035714	0.9071	В	.368	⁠ 25 / 64 ⁠ ″	.391	И	.404
⁠ 1 / 2 ⁠ ″	0.5000	12.7000	13	0.076923	1.9538	20	0.050000	1.2700	28	0.035714	0.9071	⁠ 27 / 64 ⁠ ″	.422	⁠ 29 / 64 ⁠ ″	.453	⁠ 15 / 32 ⁠ ″	.469
⁠ 9 / 16 ⁠ ″	0.5625	14.2875	12	0.083333	2.1167	18	0.055556	1.4111	24	0.041667	1.0583	⁠ 31 / 64 ⁠ ″	.484	⁠ 1 / 2 ⁠ ″	.500	⁠ + 33 / 64 ⁠ ″	.516
⁠ 5 / 8 ⁠ ″	0.6250	15.8750	11	0.090909	2.3091	18	0.055556	1.4111	24	0.041667	1.0583	⁠ + 17 / 32 ⁠ ″	.531	⁠ + 9 / 16 ⁠ ″	.563	⁠ + 37 / 64 ⁠ ″	.578
⁠ 3 / 4 ⁠ ″	0.7500	19.0500	10	0.100000	2.5400	16	0.062500	1.5875	20	0.050000	1.2700	⁠ 21 / 32 ⁠ ″	.656	⁠ 11 / 16 ⁠ ″	.688	⁠ + 45 / 64 ⁠ ″	.703
⁠ 7 / 8 ⁠ ″	0.8750	22.2250	9	0.111111	2.8222	14	0.071428	1.8143	20	0.050000	1.2700	⁠ + 49 / 64 ⁠ ″	.766	⁠ + 51 / 64 ⁠ ″	.797	⁠ + 53 / 64 ⁠ ″	.828
1″	1.0000	25.4000	8	0.125000	3.1750	12	0.083333	2.1167	20	0.050000	1.2700	⁠ 7 / 8 ⁠ ″	.875	⁠ 59 / 64 ⁠ ″	.922	⁠ 61 / 64 ⁠ ″	.953
⁠1 + 1 / 8 ⁠ ″	1.1250	28.5750	7	0.142857	3.6286	12	0.083333	2.1167
⁠1 + 1 / 4 ⁠ ″	1.2500	31.7500	7	0.142857	3.6286	12	0.083333	2.1167
⁠1 + 3 / 8 ⁠ ″	1.3750	34.9250	6	0.166667	4.2333	12	0.083333	2.1167
⁠1 + 1 / 2 ⁠ ″	1.5000	38.1000	6	0.166667	4.2333	12	0.083333	2.1167
⁠1 + 3 / 4 ⁠ ″	1.7500	44.4500	5	0.200000	5.0800
2″	2.0000	50.8000	⁠4 + 1 / 2 ⁠	0.222222	5.6444
⁠2 + 1 / 4 ⁠ ″	2.2500	57.1500	⁠4 + 1 / 2 ⁠	0.222222	5.6444
⁠2 + 1 / 2 ⁠ ″	2.5000	63.5000	4	0.250000	6.3500
⁠2 + 3 / 4 ⁠ ″	2.7500	69.8500	4	0.250000	6.3500
3″	3.0000	76.2000	4	0.250000	6.3500
⁠3 + 1 / 4 ⁠ ″	3.2500	82.5500	4	0.250000	6.3500
⁠3 + 1 / 2 ⁠ ″	3.5000	88.9000	4	0.250000	6.3500
⁠3 + 3 / 4 ⁠ ″	3.7500	95.2500	4	0.250000	6.3500
4″	4.0000	101.6000	4	0.250000	6.3500

Следующая формула используется для расчета большого диаметра винта с номером, большим или равным 0: Основной диаметр = № винта × 0,013 дюйма + 0,060 дюйма. Например, главный диаметр винта № 10 составляет 10 × 0,013 дюйма + 0,060 дюйма = 0,190 дюйма. Чтобы вычислить большой диаметр винтов размера «ноль», подсчитайте количество дополнительных нулей, умножьте это число на 0,013 дюйма и вычтите из 0,060 дюйма. Например, главный диаметр винта № 0000 составляет 0,060 дюйма. − (3 × 0,013 дюйма) = 0,060 дюйма − 0,039 дюйма = 0,021 дюйма.

Номерной ряд крепежных винтов был расширен вниз и теперь включает винты № 00-90 (0,047 дюйма = 0,060 дюйма - 0,013 дюйма) и № 000-120 (0,034 дюйма = 0,060 дюйма - 2 × 0,013 дюйма); однако основным стандартом для винтов размером меньше #0 является стандарт ANSI/ASME B1.10 «Унифицированная миниатюрная винтовая резьба». Это определяет серию метрических винтов, названных в честь их главного диаметра в миллиметрах, от 0,30 до 1,40 UNM. Предпочтительные размеры составляют 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,8, 1,0 и 1,2 мм, с дополнительными определенными размерами посередине между ними. Стандартный шаг резьбы составляет примерно ⁠ 1/4 ⁠ диаметра . большого Форма резьбы немного изменена для увеличения малого диаметра и, следовательно, прочности винтов и метчиков. Основной диаметр все еще простирается в пределах ⁠ 1/8 от ⁠ H от теоретической остроты V , но общая глубина резьбы уменьшается на 4% ⁠ 5 / 8 ⁠ H = ⁠ 5/8 до P ⁠ cos(30° от 0,541 ) 0,52 P. ≈ Это увеличивает величину теоретического острого V , отсекаемого на малом диаметре, на 10 % с 0,25 H до ⁠ 7 / 8 ⁠ − ⁠ 0,52 / cos 30° ⁠ ≈ 0,27456 H .

Когда-то числовые серии крепежных винтов включали больше нечетных чисел и доходили до номера 16 или более. Усилия по стандартизации в конце 19 - начале 20 века значительно сократили диапазон размеров. Теперь реже можно увидеть крепежные винты размером более № 14 или нечетными размерами, отличными от № 1, № 3 и № 5. Несмотря на то, что винты № 14 и № 16 все еще доступны, они не так распространены, как винты размеров от № 0 до № 12.

Иногда используются «специальные» комбинации диаметра и шага (UNS), например, большой диаметр 0,619 дюйма (15,7 мм) с 20 витками резьбы на дюйм. Резьба UNS редко используется для болтов, а скорее на гайках, резьбовых отверстиях и наружных резьбах. По этой причине краны UNS легко доступны. Большинство резьб UNS имеют больше витков на дюйм, чем соответствующий стандарт UNF или UNEF; поэтому они часто являются самой прочной доступной нитью. По этой причине они часто используются в приложениях, где высокие нагрузки возникают , например, в шпинделях станков. или автомобильные шпиндели .

Измерение

Система измерения резьбы включает список характеристик резьбы, которые необходимо проверять для установления размерной приемлемости резьбы на резьбовом изделии, а также калибр(ы), который должен использоваться при проверке этих характеристик.

В настоящее время эти измерения для ОТС контролируются:

ASME/ANSI B1.2-1983 Калибры и калибры для унифицированной дюймовой резьбы

В настоящем стандарте приводятся основные характеристики и размеры калибров, используемых для резьбы унифицированной дюймовой резьбы UN [унифицированная] и UNR [только наружная резьба], а также указаны технические характеристики и размеры резьбомеров и измерительного оборудования, перечисленные в таблицах 1 и 2. Также описаны основное назначение и использование каждого датчика.

ASME/ANSI B1.3-2007 Системы измерения винтовой резьбы для приемлемости: дюймовая и метрическая резьба (UN, UNR, UNJ, M и MJ)

1. В настоящем стандарте представлены системы измерения резьбы, подходящие для определения приемлемости унифицированной [UN], UNR [только наружная резьба], UNJ [внутренняя и наружная резьба], M и MJ резьбы на изделиях с внешней и внутренней резьбой. Он устанавливает критерии приемлемости резьбы при использовании системы измерения.
2. Система измерения резьбы включает список характеристик резьбы, которые необходимо проверять для установления размерной приемлемости резьбы на резьбовом изделии, а также калибр(ы), который должен использоваться при проверке этих характеристик.
3. Использование федеральным правительством. Когда настоящий стандарт одобрен Министерством обороны и федеральными агентствами и включен в Федеральный стандарт H28/20 [FED-STD-H28/20], «Стандарты винтовой резьбы для федеральных служб», раздел 20, использование настоящего стандарта федеральное правительство подчиняется всем требованиям и ограничениям Федерального стандарта H28/20 [FED-STD-H28/20].

В этих стандартах указаны основные характеристики и размеры датчиков, используемых с унифицированной дюймовой резьбой (форма резьбы UN, UNR, UNJ) на изделиях с внешней и внутренней резьбой. В нем также приводятся технические характеристики и размеры резьбомеров и измерительного оборудования. Также описаны основное назначение и использование каждого датчика. Он также устанавливает критерии приемлемости резьбы при использовании системы измерения.

Классы толерантности

Существует система классификации для простоты изготовления и взаимозаменяемости готовых резьбовых изделий. Большинство (но, конечно, не все) резьбовых изделий изготавливаются в соответствии со стандартом классификации, называемым унифицированной серией стандартов винтовой резьбы. Эта система аналогична посадкам, используемым для собранных деталей.

• Резьба класса 1 имеет свободную посадку и предназначена для облегчения сборки или использования в загрязненной среде.
• Резьба класса 2 является свободной и наиболее распространенной. Они разработаны для максимизации прочности с учетом типичных возможностей механического цеха и практики работы станков.
• Резьба класса 3 имеет среднюю посадку, все еще довольно распространена и используется для более жестких допусков при высококачественной работе.
• Резьба класса 4 ранее обозначалась как плотная посадка для еще более жестких допусков, но теперь эта классификация устарела.
• Посадка класса 5 представляет собой резьбу с натягом , требующую использования гаечного ключа для проворачивания. Их можно увидеть в таких приложениях, как пружинные скобы на автомобиле.

Буквенный суффикс «А» или «В» обозначает, является ли резьба внешней или внутренней соответственно. Классы 1А, 2А, 3А относятся к наружной резьбе; Классы 1В, 2В, 3В относятся к внутренней резьбе.

Класс резьбы относится к допустимому диапазону среднего диаметра для любой данной резьбы. На рисунке выше средний диаметр обозначен как Dp. Существует несколько методов измерения делительного диаметра. Самый распространенный метод, используемый в производстве, — это использование калибра «годен/не годен» .

Сопутствующие стандарты

• ASME/ANSI B1.1 – унифицированная дюймовая резьба 2019 г., форма резьбы UN, UNR и UNJ
• ASME/ANSI B1.10M – 2004 г. Унифицированная миниатюрная винтовая резьба

См. также

• Британская стандартная трубная резьба
• Британский стандарт Уитворта
• Метрическая резьба ISO
• Список размеров сверл и метчиков
• Список винтовых приводов
• Список стандартов резьбы
• Национальная трубная резьба
• Гайка (фурнитура)
• Уильям Селлерс
• Стандартная резьба США

Примечания

Библиография

• Райффель, Генри Х.; и др., ред. (1988), Справочник машинного оборудования (23-е изд.), Нью-Йорк: Industrial Press, ISBN  978-0-8311-1200-4 .
• Шваллер, Энтони Э. (2004), Total Automotive Technology (4-е изд.), Cengage Learning, ISBN  978-1-4018-2476-1 .

Внешние ссылки

• Унифицированная резьба с допусками
• Унифицированные диаметры грубого и мелкого сверления и размеры метчиков (единицы измерения США)
• Унифицированные размеры сверл для грубой и мелкой резьбы (единицы измерения США)
• Таблицы перевода размеров креплений в британскую метрическую систему
• Международные стандарты резьбы
• Таблица преобразования Уитворта/BSF/AF и метрики. Архивировано 2 мая 2010 г. на Wayback Machine.
• Размеры гаечных кулачков Дополнительная информация и таблица размеров гаечных кулачков.
• Серия унифицированных винтовых резьб
• ASME B1.1-2003 Унифицированная дюймовая винтовая резьба (форма резьбы UN и UNR)
• Унифицированная дюймовая резьба