Характеристики и особенности конической резьбы

История

Схема «резьбового» сустава у жука тригоноптеруса

Долгое время считалось, что резьбовое соединение, наряду с колесом и зубчатой передачей, является великим изобретением человечества, не имеющим аналога в природе. Однако в 2011 году группа учёных из Технологического института Карлсруэ опубликовала в журнале Science статью о строении суставов у жуков-долгоносиков вида Тригоноптерус облонгус, обитающих на Новой Гвинее. Оказалось, что лапы этих жуков соединены с телом с помощью вертлуга, который ввинчивается в коксу (тазик) — аналог тазобедренного сустава у насекомых. На поверхности вертлуга расположены выступы, напоминающие конический винт. В свою очередь, поверхность коксы также снабжена резьбовой выемкой. Такое соединение обеспечивает более надежное крепление конечностей, чем шарнирное, и гарантирует ведущему древесный образ жизни насекомому большую устойчивость.

Применение винтовых поверхностей в технике началось ещё в античные времена. Считается, что первым винт изобрел Архит Тарентский — философ, математик и механик, живший в IV—V веках до н. э. Широко известен изобретённый Архимедом винт, применявшийся для перемещения жидкостей и сыпучих тел. Первые крепёжные детали, имеющие резьбы, начали применяться в Древнем Риме в начале нашей эры. Однако из-за высокой стоимости они использовались только в ювелирных украшениях, медицинских инструментах и других дорогостоящих изделиях.

Широкое применение ходовые и крепёжные резьбы нашли лишь в Средневековье. Изготовление наружной резьбы происходило следующим образом: на цилиндрическую заготовку наматывалась смазанная мелом или краской верёвка, затем по образовавшейся спиральной разметке нарезалась винтовая канавка. Вместо гаек со внутренней резьбой использовались втулки с двумя или тремя штифтами.

В XV—XVI веках началось изготовление трёх- и четырёхгранных метчиков для нарезания внутренней резьбы. Обе сопрягаемые детали с наружной и внутренней резьбой для свинчивания подгонялись друг под друга вручную. Какая-либо взаимозаменяемость деталей полностью отсутствовала.

Предпосылки к взаимозаменяемости и стандартизации резьбы были созданы Генри Модсли (Henry Maudslay) приблизительно в 1800 году, когда изобретённый им токарно-винторезный станок сделал возможным нарезание точной резьбы. Ходовой винт и гайку для своего первого станка он изготовил вручную. Затем он выточил на станке винт и гайку более высокой точности. Заменив первый винт и гайку новыми, более точными, он выточил ещё более точные детали. Так продолжалось до тех пор, пока точность резьбы не перестала увеличиваться.

В течение следующих 40 лет взаимозаменяемость и стандартизация резьб имели место лишь внутри отдельных компаний. В 1841 году Джозеф Витуорт разработал систему крепежных резьб, которая, благодаря принятию её многими английскими железнодорожными компаниями, стала национальным стандартом для Великобритании, названным британским стандартом Витворта (BSW). Стандарт Витворта послужил основой для создания различных национальных стандартов, например, стандарта Селлерса (Sellers) в США, резьбы Лёвенхерц (Löwenherz) в Германии и т. д. Количество национальных стандартов было очень велико. Так, в Германии в конце XIX века было 11 систем резьбы с 274 разновидностями[источник не указан 373 дня].

В 1898 году Международный Конгресс по стандартизации резьбы в Цюрихе определил новые международные стандарты метрической резьбы на основе резьбы Селлерса, но с метрическими размерами.

В Российской империи стандартизация резьб на государственном уровне отсутствовала. Каждое предприятие, выпускавшее резьбовые детали, использовало собственные стандарты, основанные на зарубежных аналогах.

Первые мероприятия по стандартизации резьб были предприняты в 1921 году Наркоматом путей сообщения РСФСР. Им на основе немецких стандартов метрической резьбы были выпущены таблицы норм НКПС-1 для резьб, использовавшихся на железнодорожном транспорте. Таблицы включали в себя метрические резьбы диаметром от 6 до 68 мм.

В 1927 году на основе данных таблиц комитетом по стандартизации при Совете труда и обороны был разработан один из первых государственных стандартов СССР — ОСТ 32. В этом же году для резьб по стандарту Витворта был разработан ОСТ 33А. К началу 1932 года были разработаны ОСТ для трапецеидальных резьб на основе модернизированных американских стандартов Acme.

В 1947 году была основана Международная организация по стандартизации (ISO). Стандарты резьбы ISO в настоящее время являются общепринятыми во всем мире, в том числе и в России.

Почему измерение происходит в дюймах

Различие между измерением диаметра резьбы металлической трубы в миллиметрах и дюймах часто приводит к путанице, ошибкам и трудностям выбора нужного изделия. Согласно классической линейной системе измерения 1 дюйм равен 25,4 мм.

Для измерения металлических труб пользуются специальным трубным дюймом, равным 3,324 см. Его особенность и уникальность состоит в том, что он охватывает не только величину внутреннего диаметра, но учитывает стенки трубы.

Основные инженерные расчеты выполняют по внутренним диаметрам, измерение труб по наружному диаметру бывает лишь в исключительных случаях.

Измерительной дюймовой системой исчисляются металлические газовые и водопроводные трубы, а для остальных видов применяется метрическая система измерения.

Трубная цилиндрическая резьба: сферы применения и маркировка

Для стыковки металлических труб при сборке трубопровода можно использовать два основных способа: сварка труб, которая выполняется при наличии специальной аппаратуры и определенных навыков, и резьбовое соединение. Для резьбового соединения на трубу наносится трубная цилиндрическая резьба, позволяющая достичь при сборке трубопровода максимального уровня герметичности. Что собой представляет цилиндрическая резьба, как она наносится и обозначается, читайте далее.

Цилиндрическая резьба на трубе

Размеры и обозначение резьбы

Трубная резьба цилиндрическая преимущественно применяется при сборке бытовых и промышленных трубопроводов разного назначения: водопровода, газопровода, отопительной системы и так далее.

Размеры резьбы

Цилиндрическая резьба наносится в соответствии с ГОСТ 6357-81 и имеет следующие характеристики:

1. профиль резьбы представляет собой равнобедренный треугольник, угол вершины которого составляет 55º. Для возможности обустройства максимальной герметизации концы и впадины профиля слегка закруглены;

Чертеж профиля цилиндрической резьбы

1. резьба может иметь диаметр от 1/16 до 6 дюймов. Наиболее востребованными размерами при изготовлении бытовых систем водоснабжения и газоснабжения является 1″ и 1 ½». В зависимости от основного диаметра регламентируются и такие параметры, как:
   • внутренний диаметр;
   • внешний диаметр;
   • высота профиля;
   • шаг резьбы;
   • число витков на 1 дюйм;

Таблица соотношения основного и дополнительных параметров

1. длина свинчивания резьбы может быть нормальной (имеет обозначение N) и длинной (обозначается буквой L). Параметр не имеет четких размеров и может варьироваться в заданных пределах;

Параметры длины свинчивания разных видов

1. резьба изготавливается двух классов точности: А и В. для каждого класса установлены индивидуальные допуски отклонений заданных диаметров.

Маркировка

Все основные параметры резьбы указываются на маркировке, которая также наносится в соответствии с ГОСТ 6357 – 81. В маркировке указываются:

• наименование резьбы. Цилиндрическая трубная резьба в соответствии с международными нормами обозначается буквой G;
• условный диаметр (в дюймах);
• вид резьбы. Если нанесенная резьба является левой, то маркировка дополняется буквами LH;
• класс точности резьбы;
• длину свинчивания (в мм), при условии, что резьба изготовлена с длинной длиной (L). Нормальный показатель параметра (N) на маркировке не указывается.

Примеры обозначений цилиндрической резьбы

Способы нанесения резьбы

Нарезка резьбы на трубу в зависимости от размеров, необходимой точности и иных параметров может быть произведена одним из следующих способов:

1. резцами, установленными на токарно-винтовых станках. Таким способом можно нанести внешнюю резьбу любого диаметра и внутреннюю резьбу диаметром более 12 мм. Основными преимуществами данного метода является высокая точность изготовления и простота выполнения работы. Однако использование резцов не отличается высокой производительностью и преимущественно используется при выполнении индивидуальных или мелкосерийных заказов;

Процесс нанесения резьбы резцом

Подробнее с процессом нарезки резьбы на токарно-винтовом станке можно ознакомиться на видео.

1. нарезание метчиками и плашками. Такой способ преимущественно применяется при выполнении индивидуальных работ в бытовых условиях, например, при создании частной системы отопления жилого дома. Производительность данного метода максимально низкая, но полученная резьба, при правильном выполнении работы, получается максимально точной;

Использование плашек для нанесения резьбы

1. накатыванием. Промышленный способ нанесения резьбы, который заключается в деформации обрабатываемой поверхности. Благодаря свойствам резьбонакатных станков получаемая резьба отличается высокой точностью;

Промышленный способ нанесения резьбы

1. фрезерованием, производимым на специальных резьбофрезерных станках. Производительность такого способа небольшая, также как и точность полученной резьбы;

Нанесение резьбы резьбофрезерным станком

1. шлифованием. Данный способ отличается самой высокой точностью. Для нанесения точной резьбы требуется от 2 – 4 циклов работы, что приводит к нижайшей производительности. Однако изготовить такие детали, как калибр, резьбовой ролик, резьбовая пробка и так далее иными способами невозможно.

Изготовление точной резьбы

Независимо от выбранного метода изготовления, основные параметры трубной цилиндрической резьбы должна соответствовать ГОСТ 6357-81.

Формулы и определения для точения резьбы

Глубина врезания

Благодаря обработке полной глубины врезания за несколько проходов, радиус при вершине режущей пластины не перегружается.

Пример: если глубина врезания (радиальное врезание) за проход составит 0,23–0,10 мм, то общая глубина (a_p) и глубина профиля (0,94 мм) у метрической резьбы с шагом 1,5 мм будет обработана за 6 проходов (nap).

​	1-й проход, глубина врезания0,23 мм
	​
​	= 0,009″
​	​
​	​
​	2-й проход, глубина врезания0,42 – 0,23 = 0,19 мм
	​
​	0,017 – 0,009 ​= 0,008″
	​
	​
​	3-й проход, глубина врезания0,59 – 0,42 = 0,17 мм
	​
​	0,023 – 0,017 = 0,006″​
	​
​	4-й проход, глубина врезания0,73 – 0,59 = 0,14 мм
	​
​	0,029 – 0,023 = 0,006″​
	​
​	5-й проход, глубина врезания0,84 – 0,73 = 0,11 мм
	​
​	0,033 – 0,029 = 0,004″​
	​
​	6-й проход, глубина врезания0,94 – 0,84 = 0,10 мм
	​
​	0,037 – 0,033 = 0,004″​

Глубину врезания можно вычислить по формуле:

Δa_p = радиальное врезание, глубина резания за проход

X = номер прохода (последовательно от 1 дo nap)

a_p = общая глубина резьбы + припуск на механическую обработку

nap = количество проходов

Y = 1-й проход = 0,3

       2-й проход = 1

       3-й проход и далее = x-1

Шаг 1,5 ммa_p = 0,94 ммnap = 6

γ₁ = 0,3 γ₂ =1 γ_n = x-1

Параметр	Значение	Метрические единицы	Дюймовые единицы
​ap​	Глубина врезания, полная глубина резания	мм​	дюймы
n​	Частота вращения шпинделя	об/мин	об/мин
Vc​	Скорость резания	м/мин	​​
nap​	Число проходов	​	​

1. ВпадинаПоверхность у основания, соединяющая две соседние боковые стороны профиля
2. Боковая сторона профиляПоверхность резьбы, соединяющая вершину и впадину профиля
3. ВершинаПоверхность, соединяющая две боковые стороны профиля на наружном диаметре

P = шаг резьбы в мм или нитках на дюйм

Расстояние между двумя соответствующими точками соседних витков, измеренное параллельно оси резьбы.

β = угол профиля резьбы

Угол между боковыми сторонами профиля, измеренный в осевой плоскости.

φ = угол подъёма винтовой линии резьбы

Угол, образованный касательной к винтовой линии резьбы в точках, лежащих на среднем диаметре, и плоскостью, перпендикулярной оси резьбы.

Параметры диаметра

d = наружный диаметр наружной резьбы

D = наружный диаметр внутренней резьбы

d₁ = внутренний диаметр наружной резьбы

D₁ = внутренний диаметр внутренней резьбы

d₂ = средний диаметр наружной резьбы

D₂ = средний диаметр внутренней резьбы

Эффективный диаметр винтовой резьбы находится приблизительно посредине между наружным и внутренним диаметрами.

Угол подъёма резьбы

Угол подъёма резьбы (φ) зависит от диаметра и шага резьбы Этот параметр можно представить в виде развёртки прямоугольного треугольника. Угол подъёма резьбы вычисляется по приведённой ниже формуле.

Трубная цилиндрическая резьба

1. Единица измерений параметров — дюйм.
2. Направление будет левым.
3. Класс точности: Класс А в этом случае повышен, а класс В средний.

Почему измерение происходит в дюймах

Дюймовые размеры пришли к нам от западных производителей, так как требования действующего на постсоветском пространстве ГОСТа сформулированы на базе особой резьбы BSW (British Standart Whitworth либо резьба Витворта). Инженер-конструктор Джозеф Фитворт (1803−1887 год) изобрёл в далёком 1841 году и продемонстрировал такой же винтовой профиль для соединений разъёмного типа, и демонстрировал его как совершенно универсальный, надёжный, а также комфортный для использования.

Такой тип осуществления резьбы применяется как в простых трубах, так и в их элементах и соединениях: контргайках, муфтах, угольниках, тройниках.

В сечении профиля можно увидеть равнобедренный треугольник с общим углом в 55 градусов и закруглениями на вершинах и в самих впадинах контура, которые используются для более высокого герметичного соединения.

Нарезка резьбовых соединений должна осуществляться на размере до 6. Все трубы создаются крупными, для особой надёжности и предотвращения процесса разрыва трубы в соединениях стоит фиксировать дополнительной сваркой.

Условные обозначения в стандарте.

1. Международная: G.
2. Япония: PF.
3. Англия: BSPP.

Указания буквы G, а также диаметр отверстия в проходе будут указываться в виде дюймов. Наружный диаметр непосредственно резьбы в обозначении найти нельзя.

Размеры резьбы трубной дюймовой

G ½ — трубы в виде цилиндра наружного типа, внутренний диаметр отверстия равен ½. Наружный диаметр у такой трубы будет равняться 20,995 мм, число шагов по длине — 25,4 мм, что значит около 14 шагов.

Например:

1. G ½ -В— резьба трубная цилиндрическая, внутренний диаметр отверстия ½ дюйма, класс точности трубы совпадает с отметкой В.
2. G1 ½ LH-B— труба цилиндрического типа, внутренний диаметр отверстия доходит до ½, класс точности В, левая.

Для внутренней цилиндрической трубы стоит использовать отверстие, которое будет полностью соответствовать параметрам.

Как быстро найти шаг в трубе

Можно рассмотреть дополнительные фотографии с англоязычных сайтов, которые смогут наглядно продемонстрировать методику использования и построения конструкции. Трубочная резьба характеризуется в большинстве случаев не общим размером между вершинами профиля, а числом общих витков на 1 дюйм вдоль всей оси поверхности. При помощи простой рулетки, а также линейки прикладываем, отмеряем один дюйм (25,4 мм) и визуально высчитываем количество шагов.

Будет намного проще, если в вашем ящике с инструментами будет находиться резьбомер для дюймового отмера. Таким прибором довольно просто проводить все измерения, но стоит помнить о том, что резьба может различаться углами вершин — 55 и 60 градусов.

Коническая трубная резьба ГОСТ 6211081

Единица измерения всех параметров в этом случае — дюйм.

Форма такой трубы будет соответствовать профилю трубной цилиндрической вырезки с общим углом в 55 градусов Цельсия.

Главные обозначения:

1. Международная — R
2. Япония — PT.
3. Великобритания BSPT.

Для этого стоит указывать букву R и общий номинальный диаметр Dy. Обозначение в виде буквы характеризует наружный тип резьбы, Rc внутренний, а Rp — внутренний цилиндрический. По такому же аналогу с цилиндрической трубой для левой резьбы стоит применять LH.

Примеры:

R1 ½ -это наружная труба конической вырезки, номинальный диаметр которой равен Dy ½ дюйма.

R1 ½ LH — это наружная коническая труба, номинальный диаметр которой Dy будет равняться ½ дюйма.

1. Дюймовая вырезка конической формы по ГОСТу 6111−52.
2. Единица измерения в этом случае — также дюйм.
3. Происходит его изготовление на поверхности с конусностью 1:16.

Обладает общим углом профиля около 60 градусов. Используется в изготовлении трубопроводов (водяных, воздушных, а также топливных) машин и станков с невысоким давлением при работе. Применение такого вида соединений включает в себя особую герметичность и стопорение резьбы без воздействия дополнительных подручных средств (льняных нитей, а также пряжи с суриком).

Главные обозначения

Первой в названии имеется буква К, а после идёт слово ГОСТ.

Пример: К: ½ ГОСТ 6111–52 .

Расшифровывается такая надпись так: резьба коническая дюймовая с наружным, а также внутренним диаметром в основной плоскости, примерно равной наружному либо внутреннему разъёму трубы цилиндрического типа G ½.

Метрически конический тип вырезки. По ГОСт у 25229 -82.

Единицей измерения в этот раз выступает мм.

Процесс создания трубы происходит на поверхностях с общей конусностью в 1:16.

Применяется во время соединения трубопроводов. Угол в самой вершине витка будет доходить до 60. Главная плоскость смещена, если смотреть на торец.

Отличия от метрической резьбы

Одним из самых первостепенных различий между метрической и дюймовой резьбой являются единицы измерения. Если в первом случае все числовые значения характеристик высчитываются в миллиметрах, то во втором – при помощи дюймов. Значения таких показателей, как ход и шаг, будут колоссально различаться при пересчёте из одной единицы измерения в другую. По этой причине меняется соотношение между диаметром и высотой нарезки. Есть выраженные отличия и в форме профиля, заключающиеся в разности градусных мер углов при вершинах. Градусная мера подобных углов при метрической резьбе равняется 60°, при дюймовой – 55°.

Незначительные отличия есть и в способе измерения некоторых параметров. Процесс происходит по идентичным правилам. Человек должен взять один из измерительных приборов (гребенки, резьбомер, микрометр, штангенциркуль) и произвести расчёты плотности посадки вкрученного болта. Но для каждой разновидности понадобятся приборы с совершенно разными калибрами.

Отличия существуют и в технологии нарезки. Метрическая нарезка происходит как с наружной части детали, так и во внутренней. Для осуществления этого процесса используются метчики и плашки. Дюймовая коническая резьба создаётся при помощи зажима комплектующей в тисках и ввинчивающих движений метчика

Необходимо обращать внимание на строение профиля и местоположения винтовых проходов

Нарезание наружной резьбы плашкой

Для нарезания наружной резьбы потребуются следующие инструменты и материалы: плашка или трубный клупп, плашкодержатель, напильник, тиски, штангенциркуль, машинное масло.

Наибольшее распространение получили круглые плашки (лерки). Они бывают цельными или разрезными. Диаметры цельных круглых плашек стандартизированы. Это позволяет выбрать подходящий вариант из большого ряда размеров, например, М10, М12, М14, М16.

Особенностью разрезных плашек является возможность регулировать диаметр нарезаемой резьбы в пределах 0,1…0,25 мм. Однако они обладают пониженной жесткостью, что сказывается на точности получаемого профиля.

Порядок работы

Плашку устанавливают в плашкодержатель подходящего размера. После этого её закрепляют при помощи винтов. В случае с наружной трубной резьбой нередко используют плашкодержатели с трещоткой. Они обеспечивают удобство работы в труднодоступных местах, например, у стены.

Толщину стержня выбирают на 0,1…0,25 мм меньше диаметра наружной резьбы. Например, для М6 с крупным шагом это 5,80…5,90 мм; М8 – 7,80…7,90 мм; М10 – 9,75…9,85 мм. Замеры выполняют с помощью штангенциркуля. Диаметры стержней под нарезание метрической резьбы среднего класса точности 6g представлены в таблице.

Номинальный диаметр резьбы, мм	Шаг, P	Диаметр стержня, мм
номинальный	минимальный
5	0,8	4,92	4,82
6	1	5,89	5,79
8	1,25	7,87	7,76
10	1,5	9,85	9,73
12	1,75	11,83	11,7
14	2	13,8	13,67
16	2	15,8	15,67
18	2,5	17,8	17,62
20	2,5	19,8	19,62
22	2,5	21,8	21,62
24	3	23,79	23,57
27	3	26,79	26,57
30	3,5	29,79	29,52

Чтобы обеспечить лучшее врезание плашки, на конце стержня запиливают фаску. Её ширина должна быть 1 – 1,5 мм для М6 … М18. Заготовку смазывают машинным маслом, что облегчает последующую работу и позволяет получить более качественную поверхность.

Плашку накладывают на конец стержня так, чтобы её плоскость была перпендикулярна оси нарезаемого болта. Далее с небольшим нажимом вращают плашкодержатель по часовой стрелке (если резьба левая, то против часовой стрелки). Когда плашка врежется в стержень на одну-две нитки, её следует повернуть на пол-оборота назад для лучшего удаления стружки. После этого снова делают 1-2 оборота по ходу резьбы и 0,5 – в обратную сторону. Действуя по данной схеме, болт нарезают на необходимую длину.

Диаметр наружной резьбы проверяют обычной гайкой или калибром-кольцом. При необходимости шаг контролируют резьбомером.

Основные параметры резьбы и единицы измерения

Единицы измерения диаметра

Схема цилиндрической резьбы.

Схема конической резьбы.

• Метрическая резьба — с шагом и основными параметрами резьбы в миллиметрах.
• Дюймовая резьба — все параметры резьбы выражены в дюймах (″), шаг резьбы в долях дюйма. Для трубной дюймовой резьбы размер в дюймах характеризует условно просвет в трубе, а наружный диаметр на самом деле существенно больше. Метрическая и дюймовая резьба применяется в резьбовых соединениях и винтовых передачах.
• Модульная резьба — шаг резьбы измеряется модулем (m). Чтобы получить размер в миллиметрах, достаточно модуль умножить на число пи (π{\displaystyle \pi }).
• Питчевая резьба[неизвестный термин] — шаг резьбы измеряется в питчах[неизвестный термин] (p). Для получения числового значения (в дюймах) достаточно число пи (π{\displaystyle \pi }) разделить на питч. Модульная и питчевая резьба применяется при нарезании червяка червячной передачи. Профиль витка модульного червяка может иметь вид архимедовой спирали, эвольвенты окружности, удлинённой или укороченной эвольвенты и трапеции.

Основные параметры резьбы

• Шаг (P) — расстояние между одноимёнными боковыми сторонами профиля, измеряется в долях метра, в долях дюйма или числом ниток на дюйм — это знаменатель обыкновенной дроби, числитель которой является дюймом. Выражается натуральным числом (например: 28, 19, 14, 11).
• Наружный диаметр (D, d), диаметр цилиндра, описанного вокруг вершин наружной (d) или впадин внутренней резьбы (D). Равен диаметру заготовки болта перед нарезкой резьбы.
• Средний диаметр (D₂, d₂), диаметр цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы таким образом, что её отрезки, образованные при пересечении с канавкой, равны половине номинального шага резьбы.
• Внутренний диаметр (D₁, d₁), диаметр цилиндра, вписанного во впадины наружной (d₁) или вершины внутренней резьбы (D₁). Равен диаметру отверстия заготовки гайки перед нарезкой резьбы:

D₁ = D−2×(H−2c)

Ход (Ph) — расстояние по линии, параллельной оси резьбы, между любой исходной средней точкой на боковой стороне резьбы и средней точкой, полученной при перемещении исходной средней точки по винтовой линии на угол 360°, или — значение относительно осевого перемещения детали с резьбой за один оборот. В однозаходной резьбе ход равен шагу, в многозаходной — произведению шага P на число заходов n:

Ph=P×n,{\displaystyle P_{h}=P\times n\,\!,}

• Высота исходного треугольника резьбы (H).
• Срез резьбы (с).
• Угол конуса конической резьбы (ϕ{\displaystyle \phi }).
• Угол подъёма резьбы (ψ{\displaystyle \psi }):

tgψ=Ph(π×d2){\displaystyle \mathop {\mathrm {tg} } \,\psi ={\frac {P_{h}}{\left(\pi \times d_{2}\right)}}\,\!}

Общая информация, маркировка

 Особенности геометрических параметров

Основными характеристиками NPT считаются:

1. Угол между конусом и центральной осью трубы, который составляет 1°47’24” (1,7800 °).
2. Угол профиля — 60°.
3. Переменный шаг, измеряемый в нитях на дюйм (TPI).
4. Интенсивность сужения, размер которой равен (в метрической системе) 62,5 мм на погонный метр. Параметр измеряется по изменению диаметра на заданном расстоянии.

Из определения следует, что характеристики соответствуют значениям наружного диаметра, поскольку одно и то же значение шага могут иметь несколько типоразмеров изделий.

Линейка обычно используемых размеров продукции, которая произведена в США или Канаде, составляет 1/8, ¼, 3/8, ½, ¾, 1, 1 ¼, 1 ½ и 2 дюйма. Трубки менее 1/8 дюйма иногда используются при монтаже трубопроводов сжатого воздуха, а для соединений, имеющих размеры более 2 дюймов, применяются другие конструктивные решения.

Маркировка труб NPT отличается рядом особенностей, обусловленных несовпадением размеров с устанавливаемыми по ГОСТ 6211-81. Указываются:

• Наружный диаметр D1;
• Наружный диаметр трубы D;
• Промежуточный диаметр D2;
• Шаг р.

Размеры, указанные большими буквами латинского алфавита, относятся к внешней резьбе, а маленькими – к внутренней.

Отметим, что такая маркировка выполняется по техническим нормативам ASME B1.20.1. Она указывает размер проходного сечения, а не внешний диаметр присоединительной арматуры.

Определение степени герметичности уплотнения

Как уже указывалось, шаг TPI измеряется количеством гребней (нитей) на дюйм. Между тем метрическая система измеряет расстояние между двумя гребнями. Эти разночтения могут стать причиной ошибок. Поэтому при монтаже резьбовых стыков с трубами по NPT используется практическое определение плотности стыка с применением манометра. С его помощью устанавливается наиболее плотная посадка, для чего применяется изменение давления потока протекающей жидкости. Тем больше испытаний при разнице в давлениях, тем точнее будет результат. Штуцер и резьбовой манометр монтируются «в свету», после чего производится поиск зазоров между манометром и смежной поверхностью. Это легче увидеть на «мужском» стыке, чем на «женском».

Далее при помощи штангенциркуля измеряют диаметры. Для замеров по наружным резьбам рекомендуется устанавливать штангенциркуль под небольшим углом: это увеличивает точность считывания. При замерах внутренних параметров NPT штангенциркуль располагают перпендикулярно оси трубы.

Если соединение трубы или фитинга уплотняется по расширяющейся поверхности (или в седле с перевернутым углом), то угол уплотнения лучше определять с помощью датчика угла. Датчик помещается на уплотняемую поверхность; если центральные линии соединения и датчика параллельны, то угол уплотнения определён верно. Для соединения, которое имеет внутреннюю резьбу, манометр вставляется в соединение, после чего используется датчик положения.

Обозначения профилей резьбы по международным стандартам

​Международные стандарты

Гарантированная работоспособность резьбового соединения достигается тогда, когда каждая из его составляющих (с наружной и внутренней резьбой) изготавливается в соответствии с принятыми стандартами. Именно с этой целью для каждого типа резьб были разработаны единые международные стандарты.

Обозначения ISO для метрической резьбы

Полная маркировка резьбы состоит из обозначения формы и точности. Точность обозначается номером (степень точности – квалитет) и буквами (положение поля допуска).

Примеры

M16 – 6h

M16: тип резьбы и номинальный диаметр​

6h: поле допуска приведённого среднего диаметра резьбы​

M10 x 1,25 5g6g

M10: шаг резьбы

1,25: поля допуска диаметра делительной окружности

5g6g: поле допуска наружного диаметра резьбы

Величина зазора между частями резьбового соединения задаётся значением класса точности внутренней резьбы, за которым следует класс точности наружной резьбы, отделённый косой чертой.

Положение поля допуска

Положение поля допуска определяется величиной основного отклонения и обозначается заглавной буквой для внутренней резьбы и строчной для наружной. Сочетание квалитета и положения поля допуска показывает класс точности. Значения классов точности резьб приведены в стандартах различных резьбовых систем.

Дюймовые резьбы ISO (UNC, UNF, UNEF, UN)

Система UN имеет три класса точности, от 1 (низкая) до 3 (высокая). Типичная резьба UN обозначается следующим образом:

¼» 20 20UNC – 2A ¼» – наибольший диаметр резьбы20 – шаг резьбы: ниток на дюймUNC – резьба с крупным шагом 2A – средняя размерная точность

ISO – унифицированная (UN):​

Свободная размерная точность: ​ 1A (наружная резьба), 1B (внутренняя резьба) Средняя размерная точность: 2A (наружная резьба), 2B (внутренняя резьба) Высокая размерная точность: 3A (наружная резьба), 3B (внутренняя резьба)

Различные типы резьбы UN

UNC ​	Резьба с крупным шагом​
UNF​	Резьба с мелким шагом​
UNEF​	Резьба с особо мелким шагом​
UN​	Резьба с постоянным шагом​

Резьба WHITWORTH (G, R, BSW, BSF, BSPF)

Винтовая резьба WHITWORTH на сегодняшний день устарела, но трубная резьба WHITWORTH является признанным международным стандартом. Существует два класса точности для наружной и один класс точности для внутренней трубной резьбы WHITWORTH.

Трубные резьбы WHITWORTH: BSW, BSF и BSP.F

Положение поля допуска Мелкий шаг: A (наружная резьба), внутренняя резьба – только один классКрупный шаг: B (внутренняя резьба), внутренняя резьба – только один класс

Технология нарезания внутренней резьбы

Как уже говорилось выше, перед началом работы надо просверлить отверстие, диаметр которого должен точно подходить под резьбу определенного размера. Следует иметь в виду: если диаметры отверстий, предназначенных под нарезание метрической резьбы, выбраны неверно, это может привести не только к ее некачественному выполнению, но и к поломке метчика.

Учитывая тот факт, что метчик, формируя резьбовые канавки, не только срезает металл, но и продавливает его, диаметр сверла для выполнения резьбы должен быть несколько меньше, чем ее номинальный диаметр. Например, сверло под выполнение резьбы М3 должно иметь диаметр 2,5 мм, под М4 – 3,3 мм, для М5 следует выбирать сверло диаметром 4,2 мм, под резьбу М6 – 5 мм, М8 – 6,7 мм, М10 – 8,5 мм, а для М12 – 10,2.

Таблица 1. Основные диаметры отверстий под метрическую резьбу

Таблица 2. Диаметры отверстий под дюймовые резьбы

Все диаметры сверл под резьбу ГОСТ приводит в специальных таблицах. В таких таблицах указаны диаметры сверл под выполнение резьбы как со стандартным, так и с уменьшенным шагом, при этом следует иметь в виду, что для этих целей сверлятся отверстия разных диаметров. Кроме того, если резьба нарезается в изделиях из хрупких металлов (таких, например, как чугун), диаметр сверла под резьбу, полученный из таблицы, необходимо уменьшить на одну десятую миллиметра.

Диаметры сверл под метрическую резьбу можно рассчитать самостоятельно. От диаметра резьбы, которую требуется нарезать, необходимо вычесть значение ее шага. Сам шаг резьбы, размер которого используется при выполнении таких вычислений, можно узнать из специальных таблиц соответствия. Для того чтобы определить, какого диаметра отверстие необходимо выполнить с помощью сверла в том случае, если для резьбонарезания будет использоваться трехзаходный метчик, надо воспользоваться следующей формулой:

Д_о = Д_м х 0,8, где:

Д_о – это диаметр отверстия, которое надо выполнить с помощью сверла,

Д_м – диаметр метчика, которым будет обрабатываться просверленный элемент.

Схема нарезания внутреней резьбы метчиком

Воротки, в которые вставляется резьбовой метчик, могут иметь простейшую конструкцию или оснащаться трещоткой. Работать такими приспособлениями с зафиксированными в них инструментами следует очень аккуратно. Чтобы получить качественную и чистую резьбу, вращение метчика по часовой стрелке, совершаемое на пол-оборота, необходимо чередовать с его проворачиванием на одну четвертую оборота против хода резьбы.

Резьба будет нарезаться значительно легче, если в процессе выполнения этой процедуры использовать смазку. Роль такой смазки при нарезании резьбы в изделиях из стали может играть олифа, а при обработке алюминиевых сплавов – спирт, скипидар или керосин. Если таких технических жидкостей нет под рукой, то для смазки метчика и нарезаемой резьбы можно использовать обычное машинное масло (однако оно обладает меньшим эффектом, чем перечисленные выше вещества).

Прочность крепления деталей между собой обеспечивается за счет ввинчивания носителя внешней резьбы во внутреннюю второго изделия

Важно, чтобы параметры их были выдержаны в соответствии со стандартами, тогда такое соединение не нарушится в ходе эксплуатации и обеспечит необходимую герметичность. Потому существуют нормы выполнения резьбы и отдельных ее элементов

Перед нарезкой внутри детали выполняют отверстие под резьбу, диаметр которого не должен превышать ее внутренний. Выполняется это с помощью сверл по металлу, габариты которых приведены в справочных таблицах.