Единый стандарт резьбы - Unified Thread Standard

В Единый стандарт резьбы (UTS) определяет стандартную форму и серию резьбы, а также допуски, допуски и обозначения для винтовая резьба обычно используется в Соединенные Штаты и Канада. Это основной стандарт для болтов, гаек и многих других крепеж с резьбой используется в этих странах. Он имеет тот же профиль 60 °, что и Метрическая резьба ISO, но характерные размеры каждой резьбы ОТС (наружный диаметр и шаг) были выбраны в качестве дюйм дробь, а не миллиметр ценность. ЕТС в настоящее время контролируется КАК Я /ANSI В Соединенных Штатах.

Происхождение

Увидеть Раздел «История стандартизации» статьи с резьбой.

Базовый профиль

Базовый профиль всех потоков UTS такой же, как и у всех Метрическая резьба ISO. Только часто используемые значения для D_майор и п отличаются между двумя стандартами.

Каждая резьба в серии характеризуется своим большим диаметром. D_майор и его шаг, п. Нитки UTS состоят из симметричной V-образной резьбы. В плоскости оси резьбы боковые стороны V имеют угол под углом 60 ° друг к другу. Самый дальний¹⁄₈ и самое сокровенное¹⁄₄ высоты ЧАС V-образной формы срезаются с профиля.

Шаг п расстояние между вершинами резьбы. Для потоков UTS, которые являются однозаходными потоками, он равен вести, осевое расстояние, на которое винт продвигается при вращении на 360 °. Потоки UTS обычно не используют параметр pitch; вместо этого параметр, известный как резьбы на дюйм (TPI), который является взаимный поля.

Соотношение между ростом ЧАС и поле п находится с помощью следующего уравнения, где ${ displaystyle theta}$ составляет половину включенного угла резьбы, в данном случае 30 градусов:^[1]

${ displaystyle H = { frac {1} {2 tan theta}} cdot P = { frac { sqrt {3}} {2}} cdot P приблизительно 0,866 cdot P}$

или

${ Displaystyle P = 2 tan theta cdot H = { frac {2} { sqrt {3}}} cdot H приблизительно 1,155 cdot H}$

Во внешней (наружной) резьбе (например, на болте) наибольший диаметр D_майор и малый диаметр D_мин определить максимум размеры резьбы. Это означает, что внешняя резьба должна заканчиваться ровно на D_майор, но можно округлить до меньшего диаметра D_мин. И наоборот, во внутренней (внутренней) резьбе (например, в гайке) большой и малый диаметры равны минимум размеры, поэтому профиль резьбы должен заканчиваться ровно на D_мин но можно округлить D_майор.

Меньший диаметр D_мин и эффективный делительный диаметр D_п выводятся из основного диаметра и шага как

${ displaystyle { begin {align} D _ { text {min}} & = D _ { text {maj}} - 2 cdot { frac {5} {8}} cdot H = D _ { text { maj}} - { frac {5 { sqrt {3}}} {8}} cdot P приблизительно D _ { text {maj}} - 1.082532 cdot P D _ { text {p}} & = D _ { text {maj}} - 2 cdot { frac {3} {8}} cdot H = D _ { text {maj}} - { frac {3 { sqrt {3}}} { 8}} cdot P приблизительно D _ { text {maj}} - 0,649519 cdot P end {align}}}$

Обозначение

Стандартное обозначение резьбы UTS - это число, обозначающее номинальный (большой) диаметр резьбы, за которым следует шаг, измеренный в резьбы на дюйм. Для диаметров меньше¹⁄₄ дюйм диаметр указывается целым числом, определенным в стандарте; для всех остальных диаметров даны значения в дюймах.

За этой парой цифр могут следовать буквы UNC, UNF или UNEF (унифицированный), если комбинация диаметра и шага взята из грубый, хорошо, или сверхштраф серии, а также может сопровождаться классом допуска.

Пример: # 6-32 UNC 2B (основной диаметр: 0,1380 дюйма, шаг: 32 tpi)

        Упрощенная формула для определения большого диаметра: # винта 6 x 0,013 +0,060 = 0,138

^а В течение многих лет нестандартные гайки и болты 1 дюйм 14 дюймов на дюйм широко использовались вместо креплений стандартного размера 1 дюйм 12 дюймов на дюйм; следовательно, застежки 1 ″ -14 легче найти и они дешевле, чем застежки 1 ″ -12. Спустя несколько десятилетий крепежные детали размером 1 ″ -14 теперь стали называть «стандартной мелкой резьбой» или «UNF». Хотя это технически некорректно (стандарт UNF определяет 1 ″ -12), размер 1 ″ -14 повсеместно принят в качестве стандарта для 1-дюймовых крепежных деталей с мелкой резьбой, а «1-дюймовый 14-дюймовая NF» стал общепринятым используйте «термин» или «обобщенное фирменное наименование / стандарт». Другими словами, стандарту 1 ″ -12 не хватало эффективного соблюдения в течение достаточно долгого времени (многие десятилетия), чтобы дать общий товарный знак - статус типа 1-дюймовых 14-дюймовых застежек.

Следующая формула используется для вычисления наибольшего диаметра пронумерованного винта, большего или равного 0: Большой диаметр = Винт # × 0,013 дюйма + 0,060 дюйма. Например, число 10 рассчитывается как: # 10 × 0,013 дюйма + 0,060 дюйма = 0,190 дюйма по большому диаметру. Чтобы вычислить наибольший диаметр винта "чистого" размера, посчитайте количество дополнительных нулей и умножьте это число на 0,013 дюйма и вычтите из 0,060 дюйма. Например, наибольший диаметр винтовой резьбы 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);^[3] однако основным стандартом для винтов меньше # 0 является стандарт ANSI / ASME B1.10 Unified Miniature Screw Threads. Это определяет серию метрических винтов, названных по их основным диаметрам в миллиметрах, от 0,30 UNM 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 на полпути между ними.^[2]:1861 Стандартный шаг резьбы составляет примерно 1/4 большого диаметра. Форма резьбы немного изменена для увеличения малого диаметра и, следовательно, прочности винтов и метчиков. Большой диаметр все еще простирается внутрь 1/8ЧАС теоретической остроты V, но общая глубина резьбы уменьшается на 4% от 5/8ЧАС = 5/8 cos (30 °)п ≈ 0.541п до 0,52п.^{[2]:1858–1859} Это увеличивает теоретическую резкость V который обрезается по малому диаметру на 10% от 0,25ЧАС к 7/8 − 0.52/cos 30 ° ≈ 0.27456ЧАС.

В число серий крепежных винтов когда-то входило больше нечетные числа и поднялся до # 16 или более. Усилия по стандартизации в конце 19-го и начале 20-го века значительно сократили диапазон размеров. Теперь реже можно увидеть крепежные винты больше, чем №14, или нечетные числа размеров, отличные от №1, №3 и №5. Хотя винты №14 и №16 все еще доступны, они не так распространены, как размеры от №0 до №12.^{[нужна цитата ]}

Иногда используются «особые» комбинации диаметра и шага (UNS), например, большой диаметр 0,619 дюйма (15,7 мм) с 20 резьбой на дюйм. Резьба UNS редко используется для болтов, а скорее для гаек, резьбовых отверстий и наружных диаметров с резьбой. Благодаря этому краны UNS легко доступны.^[4][5] Большинство резьб UNS имеют больше резьбы на дюйм, чем соответствующие стандарты UNF или UNEF; поэтому они часто являются самой прочной доступной нитью.^[6] Из-за этого они часто используются в приложениях, где высокая подчеркивает встречаются, такие как шпиндели станков^[7] или автомобильные шпиндели.^[8]

Измерение

Система измерения резьбы винта включает список характеристик резьбы винта, которые должны быть проверены, чтобы установить размерную приемлемость резьбы винта на резьбовом изделии, и калибр (-ы), который должен использоваться при проверке этих характеристик.

В настоящее время этот замер для ЕТС контролируется:

• ASME / ANSI B1.2-1983 датчики и датчики для унифицированной дюймовой резьбы

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

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

(a) В настоящем стандарте представлены системы измерения резьбы винта, подходящие для определения допустимости унифицированной [UN], UNR [только наружной резьбы], UNJ [внутренней и внешней резьбы], M и MJ винтовой резьбы на изделиях с внешней и внутренней резьбой. Он устанавливает критерии приемлемости резьбы винта при использовании системы измерения. (B) Система измерения резьбы винта включает перечень характеристик резьбы винта, которые должны быть проверены, чтобы установить размерную приемлемость резьбы винта на резьбовом изделии, и калибр (s) которые должны использоваться при проверке этих характеристик. (c) Использование федеральным правительством. Когда этот 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 этого Стандарта Федеральное правительство подчиняется всем требованиям и ограничениям Федерального стандарта-H28 / 20 [FED-STD-H28 / 20]. Эти стандарты предоставляют основные спецификации и размеры для калибров, используемых на унифицированной дюймовой резьбе (UN, UNR, UNJ thread form) на изделиях с внешней и внутренней резьбой. Он также включает спецификации и размеры для резьбовых манометров и измерительного оборудования. Также описывается основное назначение и использование каждого датчика. Он также устанавливает критерии приемлемости резьбы винта при использовании измерительной системы.

Классы толерантности

Система классификации существует для простоты изготовления и взаимозаменяемости изготовленных изделий с резьбой. Большинство (но, конечно, не все) резьбовых элементов производятся в соответствии со стандартом классификации, называемым серией унифицированных стандартов винтовой резьбы. Эта система аналогична подходит используется с собранными деталями.

• Резьба класса 1 имеет неплотную посадку, предназначена для облегчения сборки или использования в грязной среде.
• Резьбы класса 2 являются наиболее распространенными и свободными. Они предназначены для максимального увеличения прочности с учетом возможностей типичного механического цеха и работы станка.
• Резьба класса 3 средней посадки, все еще довольно распространена и используется для более точных допусков при высококачественной работе.
• Резьба класса 4 ранее считалась близкой к еще более жестким допускам, но теперь эта классификация устарела.
• Подгонка класса 5 - это интерференционная нить, требующие использования гаечного ключа для поворота. Их можно увидеть в таких приложениях, как пружинные кандалы на автомобиле.

Буквенный суффикс «A» или «B» обозначает, являются ли резьбы внешними или внутренними соответственно. Классы 1A, 2A, 3A применяются к наружной резьбе; Классы 1B, 2B, 3B применяются к внутренней резьбе.^[9]

Класс резьбы относится к допустимому диапазону делительного диаметра для любой данной резьбы. Делительный диаметр обозначен как Dp на рисунке, показанном выше. Есть несколько методов, которые используются для измерения среднего диаметра. Наиболее распространенный метод, используемый в производстве, - это идти / не идти датчик.

Связанные стандарты

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

Смотрите также

Заметки

Список используемой литературы

• Ryffel, Генри H .; и др., ред. (1988), Справочник по машинам (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 винтовая резьба с допусками
• Унифицированные диаметры грубых / мелких отверстий и размеры сверл для метчиков (Единицы США)
• Унифицированные размеры сверл для грубой и точной обработки метчиков (Единицы США)
• Таблицы преобразования размеров креплений в имперские метрические системы
• Международные стандарты резьбы
• Таблица преобразования Уитворта / BSF / AF и метрическая система
• Размеры гаечных ключей Дополнительная информация и таблица размеров гаечных ключей.
• Унифицированная серия резьбовых соединений
• Унифицированная дюймовая резьба ASME B1.1-2003 (форма резьбы UN и UNR)