Инструмент для нарезки резьбы на трубах

Любой ремонт или замена существующего трубопровода предполагает врезку в магистраль. Сварка пригодна только для металлических труб, в то время как для соединения их с пластиковыми изделиями применять этот способ невозможно. Кроме того, при монтаже используется запорная арматура, которая крепится резьбовым соединением. Для его создания необходимо знать, как нарезать резьбу на трубе и с помощью каких приспособлений.

Для нарезки резьбы существует несколько видов инструментов

Содержание

• 1 Нарезание резьбы. Необходимые понятия
• 2 Виды резьбы на трубах
• 3 Инструмент и правила нарезки резьбы на трубах
• 4 Этапы нарезки трубной резьбы вручную
• 5 Преимущества клуппов

Нарезание резьбы. Необходимые понятия

Этот процесс представляет собой обработку стержня или отверстия при помощи специального инструмента для нарезки резьбы на трубах с целью получения наружных либо внутренних поочерёдных выступов-витков и спиральных канавок.

Основными характеристиками резьбы являются:

• шаг. Это расстояние между вершинами или основаниями соседних витков;
• профиль. Поперечное сечение у витка может быть трапецеидальным, треугольным, прямоугольным и др. В деталях санитарно-технических систем используется исключительно треугольный профиль;
• угол профиля. Он образуется пересекаемыми сторонами (боковыми гранями) витков;
• глубина. Это расстояние от вершины до основания резьбы;
• наружный, средний и внутренний диаметры.

Наружный равен расстоянию между точками двух противоположных сторон резьбы. Средний диаметр ˗ это расстояние между вершиной и основанием профилей, которые находятся на противоположных сторонах детали. Внутренний представляет собой расстояние между противоположными впадинами.

Любая резьба имеет свои технические характеристики

Виды резьбы на трубах

Хоть процедуру нарезания резьбы на водопроводной трубе сложной не назовёшь, прислушаться к некоторым советам будет отнюдь не лишним. Умение отличать левую резьбу от правой, а дюймовую от метрической тоже не помешает.

При левой резьбе гайка на болт накручивается против часовой стрелки. Если же резьба правая, гайка наворачивается на болт по часовой стрелке.

Метрическая резьба характеризуется тем, что:

• геометрические размеры деталей измеряются в миллиметрах;
• вид профиля – равносторонний треугольник;
• имеет меньший шаг.

Особенностями дюймовой резьбы является:

• единица измерения геометрических размеров деталей — дюймы;
• имеет вид профиля равнобедренного треугольника с углом при вершине равным 55 градусов;
• имеет больший шаг. Эта особенность означает, что профиль дюймовой резьбы крупнее, а прочность соединения выше.

Все виды резьбы используются в тех или иных случаях. Но стоит отметить, что правая встречается буквально на каждом шагу, а вот левая — гораздо реже.

Чтобы правильно нарезать резьбу, нужно знать, чем они отличаются друг от друга

Инструмент и правила нарезки резьбы на трубах

Конечно же, чтобы выполнить эту процедуру, без инструмента для нарезания резьбы на трубах не обойтись. В сфере торговли его обычно называют трубным резьбонарезным набором.

Полезная информация! В набор может входить инструмент с непривычным названием клупп. Он напоминает плашку для нарезки резьбы на трубах, но содержит только её главную функциональную часть – круглую рамку в виде короткого цилиндра, выполненного из инструментальной стали и оснащённого прочными резцами.

Помимо плашек или клуппов, набор включает держатель (с трещоткой либо без неё), а также ряд других дополнительных инструментов, таких, как клещи, струбцину и т.д.

Требования к процессу нарезки резьбы на трубах вручную формулируются следующим образом:

• обязательная подготовка трубы. С места будущей резьбы необходимо удалить грязь, ржавчину и слой краски. Очищать поверхность следует до металла;
• процесс нарезания резьбы на трубах должен сопровождаться смазыванием их рабочих поверхностей и резцов применяемого инструмента – плашки или клуппа. Для этого используется смазка, представляющая собой специальную жидкость. Её наносят как до начала, так и в процессе нарезки резьбы на трубе;
• на торце изделия предварительно необходимо снять наружную фаску;
• работа должна проводиться только острым и исправным инструментом для нарезки резьбы на водопроводных трубах.

Кроме технологии, важно знать еще и тонкости выбора инструмента.

Нарезая резьбу, нужно строго соблюдать технологию

Резьбонарезной инструмент — это не только вышеупомянутые плашки и клуппы, но также и метчики. С помощью последних создаётся внутренняя резьба путём прорезки стружечных канавок. Но здесь есть один нюанс. Для нарезки резьбы на трубе необходимо использовать набор из двух метчиков, отличающихся глубиной прорезывания:

• для черновой работы — №1;
• для чистовой работы — №2.

Плашка для нарезки резьбы на трубах бывает:

• круглой;
• раздвижной;
• разрезной;
• цельной.

Ещё один инструмент – клупп – имеет в своей конструкции направляющую. Она служит для центрирования цилиндра с резцами по трубе.

Вместе с тем, одних знаний, чем нарезается резьба на водопроводной трубе, недостаточно. Необходимо выяснить требования ГОСТа к размеру трубной резьбы, и уже в соответствии с её шагом и диаметром подбирать набор резьбонарезного инструмента. Эти данные представлены в нижерасположенной таблице.

Таблица 1

Шаг резьбы		Диаметр резьбы, мм			Размер трубной резьбы, дюймы
мм	Нитки на 1 дюйм	Внутренний		Наружный
2,309	11,0	84,930	87,887		3
2,309	11,0	72,230	75,187		2 1/2
2,309	11,0	56,659	59,616		2
2.309	11,0	44,847	47,805		1 1/2
2,309	11. 0	38,954	41,912		1 1/4
2,309	11,0	30,293	33,250		1
1,814	14,0	24,119	26,442		3/4
1,814	14,0	18,632	20,956		1/2

Этапы нарезки трубной резьбы вручную

Как было сказано выше, данная операция выполняется с помощью плашки, клуппа либо метчика. Выбор набора для нарезания резьбы на трубах зависит от многих факторов. Но, прежде всего, от того, какое резьбу необходимо создать – наружную либо внутреннюю. Для большей конкретики рассмотрим, как нарезается резьба на нержавеющую трубу вручную с помощью плашки.

Отрежьте часть нержавеющей трубы, на которой присутствует старая резьба. Заниматься её восстановлением нецелесообразно, поскольку добиться полной герметичности соединения будет невозможно и, следовательно, в этом месте будут возникать протечки. Выполняя такую операцию вручную, особое внимание уделяйте срезу. Он должен быть строго перпендикулярным продольной оси трубы.

Важно! Удалению также подлежит сегмент трубопровода с признаками коррозии.

Для облегчения накручивания плашки, снимите с торца трубы фаску. Чтобы обеспечить лучшее скольжение, место будущей резьбы смажьте маслом. Далее начинайте собственно нарезку трубной резьбы. Проведя некоторое количество витков, плашку следует прокрутить в противоположную сторону.

При помощи плашки легко нарезать внешнюю резьбу

По завершении нарезания трубной резьбы удалите со вновь созданного места соединения металлические опилки. Для проверки правильности выполнения работ накрутите на трубу предполагаемый к установке объект. Так вы выясните корректность использования выбранной плашки для нарезания резьбы на трубах, а также достаточно ли количества витков. Если проверка пройдёт удачно, уплотните соединение и приступайте к монтажу водопроводной системы.

Преимущества клуппов

Некоторые особенности данного инструмента, используемого для нарезания резьбы на трубах, были упомянуты выше. Но удобство применения ˗ это далеко не единственное достоинство такого набора. Так, например, зная на практике, как нарезать резьбу на трубе с помощью плашки, вы без труда справитесь с этим заданием, используя клупп. Из других преимуществ стоит выделить чистоту получаемой резьбы, простоту конструкции клуппа, возможность оперативной замены резцов-плашек и небольшой вес.

Особого внимания заслуживает следующий фактор. Для изготовления плашки используется недешёвая инструментальная сталь. Но ведь повышенной прочностью должны обладать только резцы, в действительности выполняющие основную работу! Отсутствие дорогих нефункциональных частей обусловливает снижение цены набора клуппов и, соответственно, уменьшает себестоимость процесса нарезки резьбы на нержавеющей трубе. Поэтому домашние мастера, умеющие считать деньги, отдают предпочтение именно такому инструменту.

Применение клуппа существенно облегчит задачу по нарезке резьбы

Продаются эти изделия с набором плашек для нарезки резьбы на трубах диаметром 50, 38, 32, 25, 20 и 15 мм. Каждая из них обозначается цифрой 1, 2, 3, или 4. Все прорези на корпусе клуппа тоже имеют номера, соответствующие резцам-плашкам, с помощью которых будет выполняться нарезание резьбы на трубе. Для повышения эффективности работы в труднодоступных местах совместно с клуппом рекомендуется приобрести специальную оснастку.

Сегодня на рынке можно найти такой инструмент с электрическим и ручным приводом. Поэтому может возникнуть вопрос, чем нарезается резьба на трубе более эффективно.

Полезная информация! Продаются клуппы в специализированных как стационарных, так и интернет-магазинах. Последние очень удобны, поскольку стать владельцем подходящего набора для нарезки резьбы на трубах можно, не покидая пределы своего дома.

Слесари-профессионалы, которые уж точно знают, как нарезать резьбу на трубе, предпочитают электрические клуппы. Но стоят такие устройства больше. Поэтому если планируется провести разовое нарезание резьбы на трубу,выгоднее приобретать набор инструмента с ручным приводом.

Физика 9702 Сомнения | Страница справки 113

Вопрос 573: [Силы > Равновесие]
На рисунке показана детская игра с балансировкой.

Деревянный стержень однороден и все кольца имеют одинаковую массу. Два кольца
висит на колышке 13 и одно на колышке 1.
На какой крючок нужно повесить четвертое кольцо, чтобы уравновесить удилище?
A 2                             B 3                             C 5                                       D 6

Ссылка: Прошлый экзамен – ноябрь 2011 г. Документ 11 Q15 и документ
13 Q13

Решение 573:

Ответ: C.

Пусть вес 1 кольца будет W.

Чтобы стержень балансировал
(равновесие),

Момент по часовой стрелке = против часовой стрелки
момент

2 кольца на штифте 13 вызывают
момент по часовой стрелке.

Момент по часовой стрелке = 2[(13 – 8)xW] =
10W

Момент против часовой стрелки = (8 – 1)W + (8
– у)Ж

где y — положение крюка
где должно быть повешено четвертое кольцо.

Для равновесия,

(8 – 1)W + (8 – y)W = 10W

7W + (8 – y)W = 10W

(8 – y)W = 3W

8 – y = 3 дает y = 8 – 3 = 5

Вопрос 574: [Электрическое поле]

(a)
α-частица и протон покоятся a
на расстоянии 20 мкм друг от друга в вакууме, как показано на рис.1.

(и)
Государственный закон Кулона.

(ii)
α-частицу и протон можно считать точечными зарядами.

Рассчитать
электрическая сила между α-частицей и протоном.

(б)

(и)
Дайте определение напряженности электрического поля.

(ii)
Точка P — это расстояние x от α-частицы вдоль линии, соединяющей α-частицу
к протону (см. рис.1). Изменение напряженности электрического поля с расстоянием x
E _α из-за одной α-частицы показан на рис.2.

Вариант
с расстоянием x напряженности электрического поля E _P из-за протона
отдельно также показано на рис.2.

1.
Объясните, почему два отдельных электрических поля имеют противоположные знаки.

2.
На рис.2 схематично показано изменение с x комбинированного электрического поля, обусловленного α-частицами.
и протон для значений x от 4 мкм до 16 мкм.

Ссылка: Прошлые экзаменационные работы – ноябрь 2013 г., бумаги 41 и 42 Q4

Решение 574:

90 008 (а)

(и)
Закон Кулона гласит, что (электрическая) сила между 2 точечных зарядов
пропорциональна произведению двух зарядов и обратно пропорциональна
площадь их разделения

(ii)

Расстояние
между α-частицей и протоном, r = 20 мкм = 20 x 10 ^-6 м

Заряд
α-частицы (содержит 2 протона) = 2 x (1,6×10 ^-19 ) C

Заряд
протона, q = 1,6×10 ^-19 C

ϵ ₀
= 8,85 х 10 ^-12 FM ^-1

Электрический
сила, F = Qq/4πϵ ₀ r ²

F
= 2 x (1,6×10 ^-19 ) ² / {4π x 8,85 x 10 ^-12   x (20 x 10 ^-6 ) ² } = 1,15
x 10 ^-18 N

{Q — заряд α-частицы, содержащей 2 протона и, следовательно,
заряжен +2e = 2 x (1,6×10 ^-19 ) Кл. q — заряд протона
что равно +e = (1,6×10 ^-19 ) C. Произведение Qq равно 2 x (1,6×10 ^-19 ) ² }

(б)

(i) Напряженность электрического поля определяется как
сила на единицу заряда, действующая ЛИБО на неподвижный заряд, ЛИБО на положительный заряд.

(ii)

1.

Выбрать
любой 2:

Электрический
поле является векторной величиной

Электрический
поля в противоположных направлениях

2 заряда отталкиваются друг от друга

2.
На графике линия всегда должна находиться между заданными линиями, пересекая
ось x между 11,0 мкм и 12,3 мкм. Кривая должна иметь разумную форму.

{Значение напряженности электрического поля при любом значении x равно сумме
соответствующих значений E _α и E _p в этой точке –
это значение будет меньше E _α и больше E _p
поскольку E _p является отрицательным.}

[Показан типичный рисунок. Это можно сделать более правильно на
бумага.]

Вопрос 575: [Динамика > Импульс]
На диаграмме показано ядро, выпущенное из пушки.

Масса пушки 1000 кг, масса пушечного ядра 10 кг.
Скорость отдачи пушки 5 м с ^–1 по горизонтали.
Какова горизонтальная скорость пушечного ядра?
A 200 мс ^–1                 B
500 мс ^–1                 C
2000 мс ^–1               D 5000
m s ^–1

Ссылка: Прошлые экзаменационные работы – ноябрь 2006 г. Документ 1 Q12

Решение 575:

Ответ: B.

Прежде чем выстрелить пушечным ядром,
пушка + пушечное ядро ​​неподвижны. Значит, начальный импульс равен нулю.

Когда пушка стреляет шаром, он
движется назад. Это скорость отдачи, которая составляет 5 мс ^-1 .
горизонтально.

Из закона сохранения импульса величина импульса
пушечного ядра (движущегося вперед) равна величине импульса
пушка (отходит назад).
Пусть скорость пушечного ядра равна v.

10v = 1000 (5)
Скорость v = 5000 / 10 = 500 мс ^-1

Вопрос 576: [Электромагнетизм > Холл Зонд]

(a) Укажите соотношение между плотностью магнитного потока B и магнитным потоком Φ, объяснив любые другие используемые вами символы.

(b) Большой подковообразный магнит имеет однородное магнитное поле между
столбы. Магнитное поле равно нулю вне пространства между полюсами.

Небольшой датчик Холла двигался с постоянной
скорость вдоль линии XY, которая находится посередине между сторонами полюсов и параллельна им
магнита, как показано на рис.1.

ЭДС производится зондом Холла
когда он находится в магнитном поле.

Угол между плоскостью зонда и
направление магнитного поля не меняется.

По осям рис.2 построить график к
показать изменение со временем t Э.Д.С. V _H производства Холла

(c)

(i) Государственный закон Фарадея
электромагнитная индукция.

(ii) Датчик Холла в (b) заменен
небольшой плоской катушкой проволоки. Катушка движется с постоянной скоростью по линии XY.
Плоскость катушки параллельна граням полюсов магнита.

По осям рис.3 начертите график к
показать изменение со временем t Э.Д.С. E, индуцированный в катушке

Ссылка: Прошлый экзаменационный лист – ноябрь 2012 г. Документ 43 Q5

Решение 576:

(a)

ЛИБО

Φ = BAsinθ, где A — площадь
(через который проходит поток), а θ — угол между плотностью магнитного потока B
и (плоскость) A

OR

Φ = BA, где A — площадь, нормальная к
плотность магнитного потока B

(b) Для графика V _H постоянна и отлична от нуля между
полюса и ноль снаружи. Наблюдается резкое увеличение/уменьшение на концах
магнит

{V _H постоянно
между полюсами, потому что площадь, через которую проходит поток, постоянна, как
угол между плоскостью датчика Холла и направлением магнитного поля
не разнообразен. Резкое увеличение связано с внезапным сокращением
поток на площадь плоскости зонда Холла.}

(c)

(i) Закон электромагнитного поля Фарадея
индукция утверждает, что (индуцированная) э.д.с. пропорциональна скорости
изменение (магнитного) потока (рычажный механизм)

(ii) Для графика есть короткий
импульс при входе и выходе из области между полюсами. Импульсы имеют
примерно такой же формы, но противоположной полярности. ЭДС равен нулю
между полюсами и снаружи.

{Когда катушка входит в
поля резкое увеличение потока вызывает импульс ЭДС, которая действует в
таким образом, чтобы противодействовать вызывающему его изменению потока (закон Ленца). Одинаковый
применяется, когда катушка покидает магнитное поле.

Поскольку катушка перемещается
постоянная скорость, как только вся катушка полностью войдет в поле, скорость
тогда изменение потока равно нулю (поток есть, но он не изменяется, т. е.
скорость изменения потока равна нулю), в результате чего Э. Д.С. быть равным нулю (из уравнения Фарадея
закон).

Импульсы противоположны
полярности, потому что, когда катушка входит в поле, изменение представляет собой увеличение
поток, а когда он покидает поле, изменение представляет собой уменьшение потока.}

Вопрос 577: [Силы
> Равновесие]

Цилиндр массой W помещен на
ровный склон. Контактная сила откоса на цилиндре R. Резьба
прилегает к поверхности цилиндра. Другой конец нити фиксируется.

На какой схеме изображен цилиндр в
равновесие?

Ссылка: Прошлый экзамен – ноябрь 2014 г. Документ 13 Q13

Решение 577:

Ответ: C. 90 011

Для равновесия результирующая сила
и результирующий крутящий момент в системе должен быть равен нулю.

Результирующая сила может быть
определяется путем рассмотрения компонентов действующих сил. Поскольку
силы не отрисованы в масштабе, можно предположить, что силы действуют таким образом
что результирующая в этом случае равна нулю.

Кроме того, для равновесия
результирующий крутящий момент должен быть равен нулю.

Крутящий момент или момент = Сила x
перпендикулярное расстояние линии действия силы до оси вращения

Без выполнения каких-либо расчетов
Самый простой способ узнать, равен ли результирующий крутящий момент нулю, — убедиться, что все
сила действует на одну и ту же точку — это вызывает «перпендикулярное расстояние
линия действия силы на точку опоры равна нулю. Таким образом, результирующий
крутящий момент будет равен нулю. [Этому соответствует только C]

Резьба и системы резьбы — Rust Magazine

Текст: Дж. К. Бланшар • Фото: Майк Бланшар

Gear | Нитки и резьбовые застежки, казалось бы, такие простые вещи, но они буквально скрепляют большую часть нашего современного мира. Первый изобретатель нитей точно не известен, но некоторые источники говорят, что Архит из Тарента (428 г. до н.э.-350 г. до н.э.) использовал их в прессах для оливок и винограда.

Резьба на самом деле представляет собой тип клина, обернутого вокруг цилиндра. Чем тоньше клин (больше витков на дюйм), тем большее усилие может приложить нить при повороте.

Вы, наверное, заметили, что у каждой сделки есть свой секретный язык, и теперь будет полезно перечислить некоторые специальные термины, используемые при разговоре о нитях. Далее в этой статье вы обнаружите, что определенные типы общих потоков на протяжении многих лет назывались по-разному. Это лишь часть богатства нашего языка, но поначалу это может немного сбивать с толку.

Типы профилей резьбы. Обратите внимание на закругленные канавки и зубья системы Уитворта. (Изображение предоставлено www.educationdiscussion.com)

S O M E T R E A D T E R M S
Номинальный размер: Обозначение, используемое для идентификации резьбы. Например: 1/2-20, что номинально составляет 1/2 дюйма в диаметре.
Фактический размер: Фактический измеренный размер конкретной нити.
Основной диаметр: Наибольший диаметр прямой резьбы. Этот термин относится как к внутренней, так и к внешней резьбе.
Второстепенный диаметр: Наименьший диаметр прямой резьбы. Этот термин относится как к внутренней, так и к внешней резьбе.
Диаметр шага: На идеально прямой резьбе это диаметр, при котором ширина резьбы и канавки одинакова.
Базовая форма резьбы: Теоретический профиль резьбы.
Шаг: Расстояние от точки одной резьбы до той же точки следующей резьбы, измеренное параллельно оси.
Шаг: Расстояние, на которое резьба перемещается в осевом направлении за один оборот. В резьбе с двумя «началами» шаг будет вдвое больше шага.
Угол резьбы: Угол между сторонами резьбы, измеренный в осевой плоскости.
Гребень: Верхняя поверхность резьбы
Корень: Нижняя поверхность резьбы
Боковина: Поверхность соединения корня и гребня.
Посадка: Плотность между двумя сопрягаемыми поверхностями.
Глубина зацепления: Глубина резьбового контакта двух сопряженных резьб, измеренная в радиальном направлении.

Ремесленники и слесари издавна изготовляли резьбы с размерами, углами и шагами, которые им нравились, но, конечно, различные резьбы не были взаимозаменяемыми. Даже в 1930 использовалось более 30 различных стандартов резьбы. У нас в городе шорник использует швейные машины Landis и Champion, и многие винты и болты на них имеют необычные размеры и шаг. Когда ему нужны новые винты и болты для станков, мне часто приходится использовать токарную передачу, чтобы вырезать нечетные шаги.

Сегодня мы считаем само собой разумеющимся, что можем купить, например, болт с крупной резьбой 1/2 дюйма у любого поставщика, и он подойдет к любой гайке с крупной резьбой 1/2 дюйма от другого поставщика. Эта взаимозаменяемость является относительно современной разработкой, в некоторой степени вызванной потребностями военной техники.

Блестящий британский инженер Джозеф Уитворт (1803-1887) изобрел в 1841 году систему нитей, которая была принята на британских железных дорогах, а вскоре и в других отраслях промышленности. Названная резьбой Витворта, она имеет V-образную резьбу с углом 55 градусов и закругленными гребнем и корнем. Резьба Уитворта все еще используется сегодня, и если у вас есть старые британские автомобили или мотоциклы, вы будете знакомы с ней. Система резьбы Whitworth является основой Национального стандарта США и Единой национальной стандартной резьбы, и все размеры и шаги одинаковы для 1-1/2 дюйма, за исключением размера 1/2 дюйма, где в США используется 13 нитей на дюйм. вместо 12.

…Национальная стандартная резьба была переименована в Единую национальную стандартную резьбу и была принята в 1948 году Америкой, Великобританией и Канадой, чтобы исключить путаницу с резьбой, используемой на военном оборудовании.

В старых книгах вы можете увидеть ссылки на Селлерс или Институт Франклина. Уильям Селлерс в 1864 году предложил угол 60 градусов и другие спецификации, которые были приняты в Соединенных Штатах в качестве нашей стандартной резьбы. Институт Франклина в Филадельфии в 1864 году назначил комитет для исследования и составления отчетов о винтовой резьбе, и они рекомендовали принять резьбу Селлерса. Со временем V-образная резьба продавца была очень незначительно изменена в некоторых размерах и стала стандартной резьбой США или национальной стандартной резьбой. Стандартная резьба Соединенных Штатов была одобрена для использования в военно-морской службе Соединенных Штатов в 1868 году, а в 1871 году Ассоциация мастеров вагоностроения рекомендовала ее для строительства локомотивов и железнодорожных вагонов. Производители в Соединенных Штатах вскоре признали преимущества резьбы национального стандарта, и ее использование стало широко распространенным. Позднее Национальная стандартная резьба была переименована в Единую национальную стандартную резьбу и принята в 1919 г.48 США, Великобритании и Канады, чтобы исключить путаницу с резьбой, используемой на военной технике.

Унифицированный национальный стандарт резьбы имеет угол резьбы 60 градусов вместо угла 55 градусов, используемого в резьбе Уитворта. Известно, что механики смешивают застежки Unified и Whitworth, но это неразумная практика, поскольку упорные поверхности несоответствующей резьбы имеют разные углы. Обратите также внимание, что у унифицированной нити гребни и корни уплощены, а у Витворта гребни и корни закруглены. Форма Уитворта значительно превосходит по усталостной прочности, и мы обсудим, почему, чуть позже.

Три штампа. Метрическая, стандартная и британская стандартная. Плашки используются для нарезания резьбы на круглой заготовке.

Хотя угол резьбы 60 градусов в американской и метрической системах является наиболее распространенным, для V-образной резьбы используются и другие углы. Нить Lowenherz использует 53 градуса 8 минут, а нити Swiss Thury и Британской ассоциации используют 47 — 1/2 градуса. «Ювелирная нить», используемая даже сегодня для драгоценных металлов, таких как серебро, золото и платина, имеет угол резьбы 80 градусов.

Стандарт Уитворта, когда-то столь распространенный в Англии и ее колониях, был в значительной степени заменен Единым национальным стандартом, хотя неисчислимое количество старых британских транспортных средств и единиц оборудования по-прежнему нуждаются в крепежных элементах Уитворта и Британского стандарта для их ремонта.

В американской и английской системах резьба обычно указывается по основному диаметру и числу витков на дюйм: например, 5/8 дюйма-11. В метрической системе используется основной диаметр и расстояние между витками резьбы (шаг): например, 10 мм X 1,25 мм. На протяжении многих лет в различных европейских странах использовалось несколько различных метрических стандартов, но на сегодняшний день основным из них является ISO (Международная организация по Стандартизация) Метрическая резьба. Он имеет угол резьбы 60 градусов со сплющенным основанием и гребнем и, конечно же, имеет метрические размеры и шаг.

Есть несколько необычных резьб, которые сочетают в себе как метрическую, так и дюймовую резьбу; например: «итальянские» велосипедные резьбы имеют диаметр 36 мм x 24 нити на дюйм для кареток и диаметр 2,2 мм x 56 нитей на дюйм для спиц.

И британская, и американская системы имеют специальные стандарты для меньших винтов диаметром менее 1/4 дюйма.

Резьба Whitworth имеет довольно крупный шаг, как и наша собственная серия Unified National Coarse. Британская стандартная тонкая резьба имеет ту же форму, что и Whitworth, но с более мелким шагом. Наша система тонкой резьбы — это Unified National Fine (часто называемая S.A.E. в честь Общества автомобильных инженеров и ее широкого применения в автомобильной промышленности).

Крупная резьба на болтах должна быть глубже врезана в материал болта, чем мелкая резьба, а диаметр основания болта меньше и, следовательно, слабее. Крепеж с мелкой резьбой обычно превосходит по прочности и более устойчив к вибрации. Крупная резьба используется для хорошего сцепления с мягкими материалами, такими как чугун и алюминий, а также для более грубых работ. Шпильки, используемые в автомобилях и самолетах, часто имеют крупную резьбу на одном конце для хорошего сцепления с более мягкими типами металлов двигателя и мелкую резьбу на другом конце для лучшего сцепления с более твердыми стальными гайками.

Всегда желательно по возможности использовать стандартные системы резьбы, но для особых нужд существуют унифицированные национальные специальные резьбы; Unified National Extra Fine и других необычных размеров и шагов, которые вы не найдете в хозяйственном магазине на углу. Справочник по машинному оборудованию и другие торговые справочники содержат спецификации многих стандартов резьбы, используемых сегодня. Я рекомендую High Performance Hardware: Fastener Technology for Auto Racers and Enthusiasts от Forbes Aird как превосходную книгу, которая поможет вам понять конструкцию и применение крепежа.

Группа метчиков. Эти инструменты используются для нарезания резьбы в отверстиях.

Много лет назад было разработано несколько интересных вариантов размеров на основе стандартных систем резьбы. В начале 1900-х годов многие американские компании производили инструменты для нарезания резьбы, которые были на 1/64 дюйма или 1/32 дюйма больше, а также меньше размера резьбы Национального стандарта. Метчики и матрицы для этих необычных размеров все еще использовались в 1920-х годах, но сегодня они встречаются редко. Наличие резьбы немного большего размера, чем стандартная, облегчает ремонт при износе резьбовых отверстий. В 1840-х годах компания Holzapffel в Англии имела несколько размеров своего специального стандарта резьбы, чтобы иметь возможность восстанавливать изношенные машины и оборудование собственного производства.

И британская, и американская системы имеют специальные стандарты для винтов меньшего размера диаметром менее 1/4 дюйма. Американцы используют номер калибра для диаметра резьбы, за которым следует количество витков на дюйм. Возможно, вы знакомы с винтами № 6-32, которые используются для крепления пластин электрических переключателей в вашем доме. Номера калибров, легко доступные сегодня, варьируются от крошечного размера № 0 (диаметр 0,060 дюйма) до номера № 12 (диаметр 0,216), и для каждого размера существует стандарт крупной и тонкой резьбы. Есть даже редко используемые размеры 00-9.0, 00–96 и 000–120 витков на дюйм. В американской системе чем больше калибровочный номер, тем больше диаметр.

Наличие резьбы немного большего размера, чем стандартная, упрощает ремонт при износе резьбовых отверстий.

Раньше диапазон размеров крепежных винтов был намного шире, чем сегодня. В экземпляре «Справочника инженера-механика» моего деда Ральфа Коула 1916 года перечислены технические характеристики крепежных винтов до № 30 (0,4526 дюйма в диаметре). Генри Форд использовал размер № 14 для латунных винтов, которые крепят магниты к маховикам его знаменитых автомобилей Model T. Размеры выше № 12 сегодня устарели. Мой друг Ким Писор дал мне набор старых резьбонарезных плашек, принадлежавших Джеку Рено, блестящему машинисту и основателю компании Gabilan Iron and Machine в Салинасе, Калифорния. В комплект входят плашки для нарезания резьбы № 14–20 и № 14–24. Есть даже плашка для нарезки резьбы #11-24: нечетного размера я раньше не встречал.

Несколько лет назад некоторые маленькие винты диаметром менее 1/4 дюйма имели дробные размеры. У меня есть набор метчика и матрицы, принадлежавший моему дедушке, и он имеет размеры 7/32-24 и 3/32-48. У меня есть другие плашки для нарезания резьбы 15/64–32, 17/64–32 и 1/16–64. Эти размеры устарели, но если вы работаете над более старыми предметами, такой набор может оказаться очень полезным.

Британцы используют другую систему для небольших размеров винтов; называется Британской ассоциацией Thread. Он имеет угол резьбы 47-1/2 градуса с закругленными гребнем и основанием и обозначается одним числом: например, 2 ВА (что примерно соответствует размеру американского № 10). Обозначение размера BA — это обратная сторона американской системы: чем больше число, тем меньше размер. Таким образом, 16 БА меньше 2 БА. На наших 19 было много винтов Британской ассоциации.34 Роллс-Ройс. Резьба Британской ассоциации устарела в 1966 году, но, конечно, она широко используется для ремонта старого британского оборудования.

Для очень маленьких размеров, используемых в инструментах, часах и других миниатюрных механизмах, в Америке есть унифицированная миниатюрная винтовая резьба (UNM) с диаметром до 0,300 мм (0,0118 дюйма): этот маленький размер имеет резьбу 317-1/2. на дюйм. Конечно, в Европе тоже есть винты для часов и приборов, и используется метрическая система. В прежние времена различные часовые компании в Соединенных Штатах и ​​Европе имели интересное разнообразие собственных стандартов резьбы.

Vee-образная резьба сегодня наиболее распространена в крепежных изделиях…

Резьба V-образной формы

сегодня наиболее распространена в крепежных изделиях, но есть и другие формы резьбы, которые имеют преимущества для определенных применений. Я думаю, вы можете видеть, что когда вы затягиваете гайку V-образной формы, угол резьбы создает усилие, пытающееся расширить или разорвать гайку. Для очень высоких нагрузок часто лучше использовать резьбу без угла или с очень малым углом упора.

Квадратная резьба широко использовалась в таких вещах, как ранние чеканочные прессы, тиски и другие устройства с высокими нагрузками. В старых механических руководствах вы можете найти ссылку на стандартную квадратную резьбу продавца; назван в честь того же Уильяма Селлерса, который когда-то установил спецификации для американской стандартной V-образной резьбы. Квадратная резьба использовалась для удержания стволов во многих американских служебных винтовках, в том числе в знаменитых винтовках с продольно-скользящим затвором Springfield 30-06, использовавшихся в Первой и Второй мировых войнах. Квадратные резьбы трудно обрабатывать точно, и они были в значительной степени вытеснены резьбой Acme с углом 29°.градусов.

Концы метчиков скошены, поэтому они легко входят в отверстие. Некоторые метчики нарезаны без конуса, поэтому они нарезают резьбу до самого дна отверстия.

Резьба Acme

легче нарезается и может выдерживать высокие нагрузки. Очень точные резьбы Acme часто используются в качестве «поступательных» резьб для таких применений, как ходовые винты в токарных станках, фрезерных станках, резьбошлифовальных станках и другом точном оборудовании. Компания Proto перешла с V-образной резьбы на трапецеидальную резьбу на некоторых своих съемниках несколько лет назад, чтобы повысить прочность.

Для некоторых специальных применений, где требуется грубая, но неглубокая резьба, доступна резьба American National Stub Acme Thread. Термин «заглушка» означает более мелкую, чем обычная резьба. Существует также 60-градусная укороченная резьба V-образной формы для таких применений, как трубки, где резьба нормальной глубины может серьезно ослабить тонкую стенку.

Другим вариантом Acme Thread является червячная резьба, которая имеет угол 29 градусов, но нарезана глубже и предназначена для использования с червячными передачами.

Контрфорсная резьба имеет квадратную или почти квадратную упорную поверхность и изогнута с обратной стороны. Они могут воспринимать высокие нагрузки, но только в одном направлении. Я видел контрфорсную резьбу с упорными поверхностями с подрезом, используемую на тиски для сверлильных станков. Выточка плотно захватывает полугайку, но при ослаблении ее можно быстро вынуть из гайки.

Трубная резьба обычно выполняет две функции: скрепляет фитинги вместе, а также обеспечивает герметичность от давления жидкости. Уменьшение диаметра резьбы на 3/4 дюйма на фут облегчает получение герметичных соединений. Трубная резьба с прямым нарезом используется в таких устройствах, как электрические лампы, где не требуется герметизация. Трубная резьба, ранее известная как резьба Бриггса, используемая в Америке, представляет собой коническую трубную резьбу американского национального стандарта. Великобритания использует британскую стандартную трубную резьбу, имеющую форму резьбы Уитворта. Британская трубная резьба отличается и не должна заменяться трубной резьбой американского стандарта. Трубные фитинги Британского стандарта часто можно приобрести у крупных поставщиков в Америке.

Некоторые трубные резьбы имеют очень крутые конусы, поэтому соединения разъединяются всего за несколько оборотов. Трубы для бурения скважин часто имеют этот тип резьбы, и я также видел пушечные казенные части с прерывистой крутой конической резьбой. У прерывистой резьбы продольные участки резьбы удалены как на охватываемой, так и на охватывающей частях, поэтому части могут скользить вместе и затягиваться частичным поворотом. Разборные стволы винтовок и ружей часто имеют прерывистую резьбу.

Существует множество нишевых отраслей, в которых уже давно используются специальные стандарты резьбы для таких вещей, как часы, объективы микроскопов, изоляторы для опор линий электропередач, муфты для пожарных рукавов, фитинги для сжатого газа и т. д.

Спиральные вставки, обычно называемые Helicoils (зарегистрированное название), представляют собой витки проволоки с V-образной резьбой снаружи и внутри. Обычно они изготавливаются из нержавеющей стали или фосфористой бронзы, но чаще встречается нержавеющая сталь. Спиральные катушки часто используются для восстановления сорванной внутренней резьбы, но они также устанавливаются новыми в мягкие металлы и даже дерево, чтобы обеспечить долговечность резьбы. Поврежденную резьбу высверливают и нарезают отверстие метчиком специального размера. Распухшую пружинную вставку необходимо сжать с помощью инструмента для вставки и ввинтить в резьбовое отверстие. Сила расширения вставки удерживает ее на месте в отверстии.

Круглая или круглая резьба широко используется в цоколях лампочек, а также в крепежных деталях, которые должны выдерживать чрезвычайно грубое обращение и загрязнение; например, вокруг бетона и на перфораторах.

Существует множество нишевых отраслей, в которых уже давно используются специальные стандарты резьбы для таких вещей, как часы, объективы микроскопов, изоляторы опор линий электропередач, муфты для пожарных рукавов, фитинги для сжатого газа и т. д. Многие из этих специальных резьбовых соединений все еще используются сегодня, и спецификации их можно найти в Machinery’s Handbook и других справочных текстах по механике.

Меня давно интересуют малоизвестные нити и застежки, и у меня есть коллекция в рамке из почти трех тысяч предметов, начиная от римского бронзового гвоздя и заканчивая современными высокотехнологичными аэрокосмическими застежками. Двумя интересными, но уже устаревшими системами нитей являются Aero и Dardelet. Резьба Aero была разработана в начале 1940-х годов для применения в самолетах с высокой вибрацией, где ломались крепежные детали с V-образной резьбой. Болты и винты Aero Thread имеют круглую резьбу, которая соединяется со спиральными проволочными вставками из бронзы или нержавеющей стали. Вставки из спиральной проволоки имеют закругленную резьбу внутри и V-образную резьбу снаружи для хорошего сцепления с мягкими алюминиевыми и магниевыми сплавами, используемыми в самолетах.

Самоконтрящаяся резьба Dardelet была запатентована в 1936 году и имеет угол резьбы 29 градусов, как и резьба Acme, но резьба имеет осевой зазор, а основание болта и вершина гайки имеют конусность 6 градусов. Это позволяет деталям легко свинчиваться до тех пор, пока они не сядут, затем детали слегка смещаются при затягивании гайки, и конические поверхности плотно заклинивают друг друга. Нити Дарделе имеют грубую и тонкую серии.

«Самая ранняя наружная металлическая резьба, вероятно, была обработана вручную».

Джозеф Уитворт был на несколько лет впереди в своем дизайне с закругленными корнями резьбы. Ранее я упоминал о разрушениях под напряжением в V-образных резьбах, и основной причиной было растрескивание, которое начиналось в острых углах у корней резьбы, имеющей форму Национального стандарта. Болты Уитворта с их закругленными корнями обладают гораздо большей усталостной прочностью, но изготовление инструментов для резки закругленных поверхностей сложнее, чем с формой национального стандарта, имеющей уплощенные основания и гребни. Для многих применений форма Национального стандарта подходит, но когда нагрузки становятся действительно высокими, особенно нагрузки, которые чередуются от высоких к низким (например, болты шатуна двигателя), любые острые углы имеют тенденцию действовать как концентраторы напряжения, и болты выходят из строя. Это особенно верно для более твердых и прочных материалов болтов. Умные инженеры поняли, что гладкий радиус в основании резьбы повысит усталостную прочность, и была разработана форма резьбы, называемая резьбой «R», которая широко использовалась для аэрокосмических крепежных изделий и других важных применений. Это было настолько успешно, что радиус был еще немного увеличен до формы, называемой резьбой «J». Разница между резьбой R и резьбой J почти незаметна, но больший радиус резьбы J позволяет болтам с высокими нагрузками прослужить примерно в 6 раз дольше. Большинство высоконагруженных болтов, используемых сегодня в аэрокосмической и автомобильной промышленности, имеют резьбу J-образной формы, и эта резьба будет формироваться путем прокатки.

Нити можно сделать разными способами. Самые ранние внешние металлические нити, вероятно, были обработаны вручную. Позже были изготовлены различные типы плашек для нарезания резьбы, но они имеют тенденцию разрывать металл, и с помощью плашек трудно получить точный шаг на любой длине. Плашки, конечно, все еще используются сегодня для нарезания короткой резьбы с низкой точностью. Токарные станки использовались (и до сих пор используются) с ручными инструментами для нарезания короткой резьбы для таких вещей, как крышки винтов на деревянных контейнерах, но трудно контролировать шаг резьбы с помощью ручных инструментов.

Антуан Тиу около 1750 года использовал токарный станок с винтовой передачей на каретке, а Джесси Рамсден к 1770 году делал прецизионные винты на своем токарном станке. Прецизионный токарный станок может нарезать резьбу практически любой формы и шага, используя шестерни и ходовой винт для перемещения инструмента с одной точкой с нужной скоростью. С помощью токарного станка выполняется несколько проходов, каждый раз делая небольшие надрезы. На микроскопическом уровне наблюдается некоторый надрыв поверхности металла, поскольку инструмент стоит на месте. Износ наконечников инструмента также затрудняет поддержание точной формы резьбы.

Сегодня в большинстве случаев нарезка болтов и винтов производится путем прокатки заготовок между круглыми или плоскими матрицами с канавками.

Для очень точных винтов, таких как те, которые необходимы для микрометрических шпинделей и ходовых винтов, используются прецизионные шлифовальные станки для нарезания резьбы в закаленной стали или других материалах. Некоторые материалы, такие как карбид вольфрама, настолько твердые, что шлифовка является единственным практичным методом формирования резьбы. Процесс закалки стали приводит к короблению и изменению размеров, которые можно исправить шлифованием. Некоторые резьбы шлифуются «с нуля» в закаленном металле, а другие обрабатываются другими способами, закаляются, а затем шлифуются до окончательной формы и шага. Для очень крупной резьбы можно использовать фрезерные станки с вращающимися фрезами, чтобы нарезать резьбу с точностью и скоростью без серьезного разрыва или чрезмерного напряжения металла. Фрезерование можно использовать для наружной резьбы, а также для внутренней резьбы, диаметр которой достаточно велик, чтобы фреза могла войти в отверстие.

В настоящее время резьба большинства болтов и винтов изготавливается путем прокатки заготовок между круглыми или плоскими матрицами с канавками. Заготовки примерно равны делительному диаметру резьбы. Пазы в плашках имеют форму профиля резьбы и вдавливают резьбу в металл, не снимая стружки. У прокатки есть несколько преимуществ: процесс очень быстрый; стружка не производится, а значит, для изготовления готового продукта требуется меньше металла; и самое главное, при холодной обработке металла получаются высокопрочные нити. Зерна металла придают форму нитям, а холодная обработка укрепляет и закаляет металл. Накатка хорошо работает с резьбой V-образной формы и даже с резьбой Acme формы. Для некоторых очень высокопрочных болтов резьба иногда накатывается после закалки заготовок. Это создает сжимающие нагрузки в болтах, которые помогают им сопротивляться усталостному разрушению. Прокатка твердого материала тяжела для прокатных штампов и, следовательно, дорога, но для очень ответственных применений выигрыш в прочности стоит затраченных усилий. Прокатка особенно хорошо работает с V-образной резьбой с закругленными корнями, и, как мы обсуждали выше, закругленная форма улучшает прочность болта и сопротивление усталости.

Внутренняя резьба меньших размеров обычно нарезается «метчиками», которые ввинчиваются в предварительно просверленные отверстия нужного размера. «Метчиковое сверло» оставляет необходимое количество металла для резьбы. Часто это составляет около 75% от полной глубины резьбы, потому что нарезание резьбы на полную глубину требует высокого крутящего момента, который ломает много метчиков и дает резьбу, которая не намного прочнее, чем более мелкая резьба. Большинство метчиков имеют канавки [канавки] и острые зубья, которые режут материал, придавая ему форму и удаляя стружку. Существует специальный тип формовочного метчика, который не имеет канавок и вдавливает резьбу в металл. Для этих бесканавочных метчиков сначала должно быть просверлено отверстие точно подходящего размера, и они должны быть должным образом смазаны. При обработке некоторых металлов, таких как немагнитная нержавеющая сталь и медные сплавы, которые быстро упрочняются, бесканавочные метчики позволяют получить более прочную и твердую резьбу, чем основной металл.

Легкие и грузовые автомобили Dodge используют левостороннюю резьбу для колесных гаек.

Большинство изделий с резьбой имеют одинарную резьбу или «начало», но на изделии можно расположить несколько нитей рядом. На первый взгляд множественный поток выглядит как один поток, но он имеет несколько «началов». Быстро закручивается несколько резьб: колпачок моей авторучки имеет четыре захода и затягивается всего на 3/4 оборота. Недостатком многозаходной резьбы является то, что резьба с большим шагом может легко ослабнуть при вибрации. Некоторые «палубные» шурупы, используемые в древесине, имеют несколько витков резьбы для быстрого ввинчивания.

Шурупы для настила, шурупы для дерева и шурупы являются примерами, в которых используется резьба, расположенная на большом расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить хорошее сцепление с мягкими материалами. Существует множество современных шурупов, предназначенных для дерева и ДСП, с тонким стержнем и агрессивной конструкцией самонарезающей резьбы, которые сводят к минимуму расщепление, даже если отверстия предварительно не просверлены.