Резьба - Screw thread

Винтовая резьба, используемая для преобразования крутящего момента в линейную силу в шлюз. Оператор вращает две вертикальные конические шестерни с резьбовыми отверстиями, тем самым поднимая или опуская два длинных вертикальных вала с резьбой, которые не могут вращаться (через коническая передача ).

А резьба, часто сокращается до нить, это спиральный структура, используемая для преобразования между вращательным и линейным движением или силой. Винтовая резьба - это гребень, обернутый вокруг цилиндр или конус в виде спирали, причем первая называется Прямо поток и последний называется конический нить. Винтовая резьба - важная особенность винт как простая машина а также как резьбовая застежка.

В механическое преимущество винтовой резьбы зависит от ее вести, которое представляет собой линейное расстояние, которое винт проходит за один оборот.[1] В большинстве случаев шаг винтовой резьбы выбирается так, чтобы трение достаточно, чтобы предотвратить преобразование линейного движения во вращательное, то есть винт не проскальзывает даже при приложении линейной силы, пока не присутствует внешняя вращающая сила. Эта характеристика важна для подавляющего большинства его применений. Затягивание винтовой резьбы крепежа сравнимо с вбиванием клина в зазор до тех пор, пока он не застрянет из-за трения и легкого упругая деформация.

Приложения

Винтовая резьба имеет несколько применений:

  • Крепление:
  • Редуктор через червячные приводы
  • Линейное перемещение объектов путем преобразования вращательного движения в линейное движение, как в ходовой винт из разъем.
  • Измерение путем соотнесения линейного движения с вращательным движением (и одновременного его усиления), как в микрометр.
  • Оба движущихся объекта линейно и одновременно измеряют движение, объединяя две вышеупомянутые функции, как в ходовом винте токарный станок.

Во всех этих случаях резьба выполняет две основные функции:

  • Он преобразует вращательное движение в поступательное.
  • Он предотвращает линейное движение без соответствующего вращения.

дизайн

Пол

Основная статья: Род соединителей и креплений

Каждая подобранная пара ниток, внешний и внутренний, можно описать как мужской и женский пол. Например, винт имеет наружную резьбу, а соответствующее отверстие (в гайке или подложке) имеет внутреннюю резьбу. Это свойство называется Пол.

Ручка

Основная статья: Хиральность
Правая и левая резьба
Правило правой винтовой резьбы

Спираль нити может закручиваться в двух возможных направлениях, что известно как руки. Большинство нитей ориентированы так, что резьбовой элемент, если смотреть с точки зрения по оси, проходящей через центр спирали, удаляется от наблюдателя, когда он поворачивается в по часовой стрелке направлении и движется к зрителю при повороте против часовой стрелки. Это известно как правша (RH) поток, потому что он следует за правило захвата правой рукой. Нити, ориентированные в противоположном направлении, известны как левша (LH).

По общепринятому мнению, для винтовой резьбы по умолчанию используется праворукость. Поэтому большинство резьбовых деталей и крепежа имеют правую резьбу. Применения с левосторонней резьбой включают:

  • Если вращение вала приведет к ослаблению обычной правой гайки, а не к затяжке из-за приложенного крутящего момента или прецессия, вызванная трением. Примеры включают:
  • В сочетании с правой резьбой в талрепы и зажимные шпильки.[3]
  • В некоторых соединениях подачи газа для предотвращения опасных неправильных подключений, например:
    • При газовой сварке для подачи горючего газа используется левая резьба, а для подачи кислорода, если она есть, - обычная резьба.
    • В POL клапан для Баллоны LPG
  • В ситуации, когда ни один конец трубы с резьбой не может быть повернут для затягивания или ослабления соединения (например, в традиционных трубах отопления, проходящих через несколько комнат в здании). В таком случае связь будет иметь одну правую и одну левую резьбу.
  • В некоторых случаях, например рано шариковые ручки, чтобы предоставить "секретный" метод разборки.
  • В артиллерийских снарядах все, что ввинчивается в снаряд, должно быть учтено относительно того, что произойдет при выстреле снаряда, например, все, что ввинчивается в основание снизу снаряда, должно иметь левую резьбу.
  • В механизмах, обеспечивающих более интуитивное действие, например:
    • Ходовой винт поперечного суппорта токарный станок чтобы поперечный суппорт отодвигался от оператора при повороте ходового винта по часовой стрелке.
    • Глубина нарезания винта из металла типа «Бейли» (или «Стэнли-Бейли») плоскость (инструмент) чтобы лезвие двигалось в направлении регулирующего пальца правой руки.
  • Немного База Эдисона лампы и арматура (например, ранее использовавшиеся в Метро Нью-Йорка или предварительныйПервая Мировая Война Спраг-Томсон подвижной состав Парижское метро ) имеют левую резьбу для предотвращения кражи, поскольку их нельзя использовать в других осветительных приборах.

Форма

Различные резьбы, включая метрическую, USC, USF, BSW

Форму поперечного сечения резьбы часто называют ее форма или форма резьбы (также пишется форма резьбы). Это может быть квадрат, треугольный, трапециевидный, или другие формы. Условия форма и форма резьбы иногда относятся ко всем аспектам конструкции вместе (форма поперечного сечения, шаг и диаметры), но обычно относятся к стандартизированной геометрии, используемой винтом. Основные категории нитей включают машинные нити, материальные нити и силовые нити.

Большинство треугольных форм резьбы основаны на равнобедренный треугольник. Их обычно называют V-образная резьба или V-образные резьбы из-за формы буква v. Для V-образной резьбы 60 ° равнобедренный треугольник имеет вид, в частности, равносторонний. Для контрольные нити, треугольник неравносторонний.

Теоретический треугольник обычно усеченный в разной степени (то есть острижена вершина треугольника). V-поток, в котором нет усечения (или незначительное количество считается незначительным), называется острая V-образная резьба. Усечение происходит (и кодифицировано в стандартах) по практическим причинам - нарезной или резьбонарезной инструмент практически не может иметь идеально острый конец, и усечение желательно в любом случае, потому что в противном случае:

  • Лезвие режущего или формовочного инструмента слишком легко сломается;
  • Вершины резьбы детали или крепежа будут иметь заусенцы после резки и будет слишком восприимчив к дополнительным заусенцам в будущем в результате вмятин (зазубрин);
  • У впадин и гребней сопрягаемой наружной и внутренней резьбы необходим зазор, чтобы обеспечить правильное совпадение наклонных сторон V, несмотря на погрешность в диаметре шага, грязь и заусенцы, вызванные зазубринами.
  • Острие формы резьбы не добавляет прочности резьбе.

В шариковые винты, между мужчинами и женщинами находятся шариковые подшипники. Роликовые винты использовать вместо шариков обычные формы резьбы и резьбовые ролики.

Угол

Основная статья: Угол резьбы

Приведенный угол, характерный для формы поперечного сечения, часто называют угол резьбы. Для большинства V-образных резьб это стандартное значение 60. градусы, но можно использовать любой угол. Поперечное сечение для измерения этого угла лежит в плоскости, которая включает ось цилиндра или конуса, на котором производится резьба.

Свинец, шаг и начало

"Число потоков на дюйм" перенаправляется сюда. Для тканых материалов см. Единицы измерения текстиля § Количество нитей.
Основная статья: Свинец (инженерия)
Для использования в других целях см. Подача.
Шаг и шаг для двух резьбовых соединений; один с одним запуском и один с двумя запусками

Свинец /ˈляd/ и подача являются тесно связанными понятиями. Их можно перепутать, потому что они одинаковы для большинства винтов. Свинец это расстояние по оси винта, которое проходит за один полный оборот винта (360 °). Подача расстояние от вершины одной нити до следующей. Поскольку подавляющее большинство резьбовых соединений являются однопусковой формы резьбы, их шаг и шаг одинаковые. Одиночный запуск означает, что вокруг цилиндра корпуса шнека намотан только один «гребень». Каждый раз, когда корпус винта поворачивается на один оборот (360 °), он продвигается в осевом направлении на ширину одного гребня. «Двойной старт» означает, что вокруг цилиндра корпуса шнека намотаны два «гребня».[4] Каждый раз, когда корпус винта поворачивается на один оборот (360 °), он продвигается в осевом направлении на ширину двух гребней. Другой способ выразить это: шаг и шаг параметрически связаны, а параметр связывающее их количество запусков очень часто имеет значение 1, и в этом случае их отношение становится равенством. Как правило, опережение равняется шагу, умноженному на количество пусков.

В то время как метрическая резьба обычно определяется их шагом, то есть величиной расстояния на резьбу, в дюймовых стандартах обычно используется обратная логика, то есть количество резьбы на заданном расстоянии. Таким образом, дюймовая резьба определяется с точки зрения резьбы на дюйм (TPI). Pitch и TPI описывают одно и то же лежащее в основе физическое свойство - только в разных терминах. Когда дюйм используется в качестве единицы измерения шага, TPI является величиной, обратной величине шага, и наоборот. Например,1⁄4Резьба -20 имеет 20 TPI, что означает, что ее шаг1⁄20 дюйма (0,050 дюйма или 1,27 мм).

Как расстояние от вершины одной резьбы до следующей, шаг можно сравнить с шагом длина волны из волна. Другая аналогия с волнами состоит в том, что высота тона и TPI противоположны друг другу аналогичным образом, что период и частота противоположны друг другу.

Грубая или мелкая

Крупная резьба - это резьба с большим шагом (меньшее количество резьбы на осевое расстояние), а мелкая резьба - это резьба с меньшим шагом (больше резьбы на осевое расстояние). Грубая резьба имеет большую форму резьбы относительно диаметра винта, тогда как мелкая резьба имеет меньшую форму резьбы относительно диаметра винта. Это различие аналогично различию между грубыми и тонкими зубами на пила или файл, или между крупной и мелкой зернистостью на наждачная бумага.

Шпилька крышки распределительного вала с резьбой1⁄4-20 UNC (слева, для алюминиевой ГБЦ) и1⁄4-28 UNF (справа, для стальной гайки; с 1960-х гг. Двигатель Jaguar XK )

Общие стандарты V-образной резьбы (ISO 261 и Единый стандарт резьбы ) включать крупный и мелкий шаг для каждого большого диаметра. Например,1⁄2-13 относится к серии UNC (Unified National Coarse) и1⁄2-20 относится к серии UNF (Unified National Fine). Аналогичным образом, M10 (номинальный внешний диаметр 10 мм) согласно ISO 261 имеет версию с крупной резьбой с шагом 1,5 мм и версию с мелкой резьбой с шагом 1,25 мм.

Период, термин грубый здесь не означает более низкое качество, и термин хорошо подразумевают более высокое качество. Термины, используемые в отношении шага резьбы винта, не имеют ничего общего с используемыми допусками (степенью точности) или количеством мастерства, качества или стоимости. Они просто относятся к размеру резьбы относительно диаметра винта.

Грубая резьба более устойчива к отслаиванию и нарезанию поперечной резьбы, поскольку она имеет большее зацепление с торца. Грубая резьба устанавливается намного быстрее, так как для нее требуется меньше витков на единицу длины. Более тонкие резьбы более прочны, поскольку они имеют большую площадь напряжения для резьбы того же диаметра. Тонкая резьба с меньшей вероятностью расшатывается, поскольку она имеет меньший угол наклона спирали и позволяет более тонкую регулировку. Более мелкая резьба обеспечивает больший предварительный натяг при меньшем моменте затяжки.[5]

Диаметры

Три диаметра, характеризующие резьбу
Знак ⌀ в техническом чертеже

Есть три характерных диаметра (⌀ ) потоков: большой диаметр, малый диаметр, и средний диаметр: Отраслевые стандарты определяют минимальные (мин.) И максимальные (макс.) Пределы для каждого из них для всех признанных размеров резьбы. Минимальные пределы для внешний (или болтв терминологии ISO), а также максимальные пределы для внутренний (орех) размеры резьбы необходимы, чтобы гарантировать, что резьба не разорвется на пределе прочности на разрыв для основного материала. Минимальные пределы для внутренней и максимальные пределы для внешней резьбы существуют, чтобы гарантировать совместимость резьбы.

Большой диаметр

Наибольший диаметр резьбы является большим из двух крайних диаметров, ограничивающих высоту профиля резьбы, поскольку вид поперечного сечения сделан в плоскости, содержащей ось резьбы. Для винта это его внешний диаметр (OD). Наибольший диаметр гайки нельзя измерить напрямую, но его можно проверить с помощью манометров.

Наибольший диаметр внешней резьбы обычно меньше, чем наибольший диаметр внутренней резьбы, если резьба предназначена для совместной работы. Но само по себе это требование не гарантирует, что болт и гайка с одинаковым шагом будут подходить друг к другу: такое же требование должно быть выполнено отдельно для малого и делительного диаметров резьбы. Помимо обеспечения зазора между гребень резьбы болтов и корень резьбы гайки необходимо также следить за тем, чтобы зазоры не были настолько значительными, чтобы вызвать выход крепежа из строя.

Малый диаметр

Основной профиль всех UTS темы такой же, как у всех Метрическая резьба ISO. Только часто используемые значения для Dмайор и п отличаются между двумя стандартами.

Меньший диаметр - это крайний нижний диаметр резьбы. Большой диаметр минус малый диаметр, разделенный на два, равняется высоте резьбы. Меньший диаметр гайки - это ее внутренний диаметр. Меньший диаметр болта можно измерить с помощью манометров, работающих / непроходимых, или, напрямую, с помощью оптический компаратор.

Как показано на рисунке справа, резьба с одинаковым шагом и углом, имеющая совпадающие второстепенные диаметры, с разными большими и делительными диаметрами, может казаться плотно прилегающей, но только радиально; резьбы, у которых совпадают только основные диаметры (не показаны), также могут быть визуализированы как не допускающие радиального перемещения. Сокращенный материальное состояниеиз-за неиспользуемых промежутков между резьбами следует минимизировать, чтобы не ослабить крепеж.

Диаметр шага

Варианты плотного прилегания. Только резьба с подобранными частями вращения обеспечивает точное прилегание как в осевом, так и в радиальном направлении.

Делительный диаметр (PD или D2) конкретной резьбы, внутренней или внешней, - это диаметр цилиндрической поверхности, концентричной в осевом направлении резьбы, которая пересекает боковые стороны резьбы в равноудаленных точках, если смотреть в плоскости поперечного сечения, содержащей ось резьбы, расстояние между этими точками составляет ровно половину шага. Эквивалентно прямая, идущая параллельно оси, и расстояние D2 от него "линия PD" срезает Sharp-V форма резьбы, имеющая боковые стороны, совпадающие с боковыми сторонами испытуемой резьбы, точно на 50% ее высоты. Мы предположили, что боковые поверхности имеют правильную форму, угол и шаг для указанного стандарта резьбы. Это вообще не имеет отношения к основным (D) и второстепенный (D1) диаметров, особенно если вершины и корни острой V-образной формы на этих диаметрах неизвестны. Все остальное идеально, D2, D, & D1вместе, полностью описывают форму резьбы. Знание PD определяет положение резьбы с острым V-образным вырезом, стороны которой совпадают с прямыми сторонами боковых сторон резьбы: например, гребень наружной резьбы срезал бы эти стороны радиальное смещение. D − D2 вдали от положения линии PD.

При условии, что есть умеренные неотрицательные зазоры между впадиной и вершиной противоположной резьбы, а все остальное идеально, если диаметры шага винта и гайки точно совпадают, между ними не должно быть никакого люфта в собранном виде. , даже при наличии положительного зазора между корневыми гребнями. Это тот случай, когда боковые стороны нитей входят в тесный контакт друг с другом раньше, чем корни и гребни, если это вообще происходит.

Однако это идеальное состояние на практике может быть только приблизительным и обычно требует сборки с помощью гаечного ключа, что может вызвать истирание резьбы. По этой причине некоторые пособие, или минимальная разница между PD внутренней и внешней резьбы, как правило, должна быть предусмотрена, чтобы исключить возможность отклонений от идеальной формы резьбы, вызывающих вмешательство и для ускорения ручной сборки до длины зацепления. Такие надбавки, или фундаментальные отклонения, как их называют стандарты ISO, предусмотрены в различной степени соответствующими классы подходит для диапазонов размеров резьбы. С одной стороны, классом не предусмотрен допуск, но максимальное PD внешней резьбы определено как такое же, как минимальное PD внутренней резьбы, в пределах указанных допусков, что гарантирует возможность сборки этих двух частей с некоторым ослаблением. посадки все еще возможна из-за запаса допуска. Класс под названием посадка с натягом может даже предусматривать отрицательные допуски, когда частичное разряжение винта больше, чем частичное сопротивление гайки, по крайней мере, на величину припуска.

Делительный диаметр наружной резьбы измеряется различными методами:

  • Выделенный тип микрометр, называемый резьбовым микрофоном или питч-микрофоном, который имеет V-образную опору и конический наконечник шпинделя, контактирует с боковыми поверхностями резьбы для прямого считывания.
  • Микрометр общего назначения (плоская опора и шпиндель) используется над набором из трех проволок, которые опираются на боковые стороны резьбы, и известная константа вычитается из показания. (Провода представляют собой настоящие измерительные штыри, заземленные до определенного размера, хотя их общее название - «провода».) Этот метод называется трехпроводным. Иногда смазка используется для удержания проводов на месте, помогая пользователю подстроить деталь, микрофон и провода на место.
  • An оптический компаратор также может использоваться для графического определения частичных разрядов.

Классы подгонки

Как мужчина и женщина подходят друг другу, в том числе играть в и трение классифицируются (классифицируются) в стандартах резьбы. Достижение определенного класс соответствия требует умения работать в пределах допусков по размеру (размеру) и чистота поверхности. Определение и достижение классов соответствия важны для взаимозаменяемость. Классы включают 1, 2, 3 (от слабого до плотного); А (внешний) и В (внутренний); и различные системы, такие как пределы H и D.

Классы толерантности

Ограничение потока

Ограничение потока или предел диаметра деления стандарт, используемый для классификации допуска диаметра шага резьбы для краны. Для британских мер используются пределы H или L, которые обозначают, на сколько единиц на 0,0005 дюйма больше или меньше диаметр деления относительно его базового значения, соответственно. Таким образом, отвод, обозначенный пределом H, равным 3, обозначен H3, будет иметь делительный диаметр на 0,0005 × 3 = 0,0015 дюйма больше, чем базовый средний диаметр, и, таким образом, приведет к нарезанию внутренней резьбы с более слабой посадкой, чем, скажем, метчик H2. В метрических единицах используются пределы D или DU, которые являются той же системой, что и британские, но используются обозначения D или DU для обозначения большего и меньшего размера соответственно и используются единицы измерения 0,013 мм (0,51 мил).[6]Обычно метчики бывают в диапазоне от H1 до H5 и редко L1.

Делительный диаметр резьбы измеряется там, где радиальное сечение одиночной резьбы равно половине шага, например: 16 шаг резьбы =1⁄16 in = 0,0625 в шаге фактический делительный диаметр резьбы измеряется в радиальном сечении 0,03125 в.

Взаимозаменяемость

Для достижения предсказуемо успешного спаривания мужской и внутренней резьбы и гарантированной взаимозаменяемости между самцами и самками должны существовать и соблюдаться стандарты формы, размера и отделки. Стандартизация потоков обсуждается ниже.

Глубина резьбы

Винтовая резьба почти никогда не бывает идеально острой (без усечения на гребне или корне), а вместо этого усекается, давая окончательный результат. глубина резьбы который может быть выражен в виде доли от значения высоты тона. Стандарты UTS и ISO кодифицируют степень усечения, включая диапазоны допусков.

Совершенно острая V-образная резьба 60 ° будет иметь глубину резьбы («высоту» от основания до гребня), равную 0,866 шага. Этот факт характерен для геометрии равностороннего треугольника - прямой результат основных тригонометрические функции. Он не зависит от единиц измерения (дюйм против мм). Однако резьба UTS и ISO не является острой резьбой. Большой и малый диаметры ограничивают усечения по обе стороны от острой буквы V.

Номинальный диаметр метрических (например, M8) и унифицированных (например,5⁄16 в) резьба - теоретический большой диаметр наружной резьбы, которая усечена (диаметрально) на0.866⁄4 шага от измерения по кончикам «основных» (остроугольных) треугольников. Получающиеся в результате лыски на гребнях наружной резьбы теоретически имеют ширину в одну восьмую шага (обозначено обозначением1⁄8п или 0,125п), хотя фактическое определение геометрии имеет больше переменных, чем это. Полная (100%) резьба UTS или ISO имеет высоту около 0,65п.

Резьбы можно (и часто) обрезать немного больше, что дает глубину резьбы от 60% до 75% от 0,65п ценность. Например, 75% резьбы приносят в жертву лишь небольшое количество прочности в обмен на значительное уменьшение усилия, необходимого для обрезки нити. В результате постучи и умри уменьшается износ, снижается вероятность поломки и часто можно использовать более высокие скорости резания.

Это дополнительное усечение достигается за счет использования немного большего метчик дрель в случае внутренней резьбы или за счет небольшого уменьшения диаметра резьбовой части детали в случае наружной резьбы, последнее эффективно уменьшает большой диаметр. В случае внутренней резьбы в таблицах метчиков обычно указываются размеры, обеспечивающие примерно 75% резьбы. Резьба 60% может быть подходящей в случаях, когда не ожидается высокой растягивающей нагрузки. В обоих случаях средний диаметр не влияет. Уравновешивание усечения и прочности резьбы аналогично многим инженерным решениям, связанным с прочностью, весом и стоимостью материала, а также стоимостью его обработки.

Конус

Коническая резьба используется на крепежных изделиях и трубах. Типичным примером застежки с конической резьбой является шуруп.

В трубы с резьбой используемые в некоторых водопроводных установках для доставки жидкостей под давлением, имеют резьбовое сечение, которое слегка конический. Примерами являются ДНЯО и BSP серии. Уплотнение, обеспечиваемое резьбовым соединением труб, создается, когда конический конец с внешней резьбой затягивается в конец с внутренней резьбой. Для большинства стыков труб хорошее уплотнение требует нанесения на стык отдельного герметика, например лента для уплотнения резьбы, или жидкий или пастообразный герметик для труб, такой как трубный допинг.

История

Концепция винтовой резьбы, кажется, возникла первой Архимед, который кратко описал спирали, а также сконструировал несколько простых устройств по принципу винта. Леонардо да Винчи понял принцип винта и оставил рисунки, показывающие, как резьба может нарезаться машиной. В 1500-х годах в немецких часах появились винты, которые использовались для крепления доспехов. В 1569 г. Бессон изобрел токарно-винторезный станок, но этот метод не получил широкого распространения, и винты продолжали изготавливаться в основном вручную еще 150 лет. В 1800-х годах производство винтов началось в Англии во время Индустриальная революция. В то время стандартизации не существовало. Болты, изготовленные одним производителем, не подходят к гайкам другого.[7]

Стандартизация

Пример M16, Метрическая резьба ISO
Основная статья: Список стандартов резьбы

Стандартизация Резьба была разработана с начала девятнадцатого века для обеспечения совместимости между различными производителями и пользователями. Процесс стандартизации все еще продолжается; в частности, все еще широко используются (в остальном идентичные) конкурирующие стандарты метрической и дюймовой резьбы.[8] Стандартные резьбы обычно обозначаются короткими буквенными кодами (M, UNC и т. Д.), Которые также образуют префикс стандартных обозначений отдельных резьб.

Дополнительные стандарты продукции определяют предпочтительные размеры резьбы для винтов и гаек, а также соответствующие размеры головок болтов и гаек, чтобы облегчить совместимость между гаечные ключи (ключи) и другие инструменты.

Стандартные резьбы ISO

Основная статья: Метрическая резьба ISO

Чаще всего используются нити Метрическая резьба ISO (M) для большинства целей и BSP потоки (R, G) для труб.

Они были стандартизированы Международная организация по стандартизации (ISO) в 1947 году. Хотя метрическая резьба была в основном унифицирована в 1898 году Международным конгрессом для стандартизации винтовой резьбы, отдельные стандарты метрической резьбы использовались во Франции, Германии и Японии, а в Швейцарии был набор резьб для часов.

Другие действующие стандарты

В определенных приложениях и определенных регионах резьба, отличная от метрической резьбы ISO, остается широко используемой, иногда из-за особых требований к применению, но в основном по причинам Обратная совместимость:

История стандартизации

Графическое изображение формул шагов резьбы болтов.
Хороший обзор стандартов винтовой резьбы, используемых в настоящее время в 1914 году, был дан в Colvin FH, Stanley FA (eds) (1914): Справочник американских машиностроителей, 2-е изд., Нью-Йорк и Лондон, McGraw-Hill, стр. 16–22. USS, метрические, Whitworth и BA стандарты обсуждаются. Серия SAE не упоминалась - в то время это издание Справочник компилируются, они либо все еще находятся в разработке, либо только что вводятся.
Таблица стандартных размеров крепежных винтов, предоставленная American Screw Company из Провиденса, Род-Айленд, США, и опубликованная в Справочник инженеров-механиков от 1916 г. Стандарты, представленные здесь, частично совпадают со стандартами, отмеченными в других местах как стандарты ASME и SAE, а также с более поздним стандартом Unified Thread Standard (UTS) 1949 года и позже. Можно увидеть тему того, как более поздние стандарты отражают определенную степень продолжения более ранних стандартов, иногда с намеками на давнее внутрифирменное происхождение. Например, сравните варианты 6–32, 8–32, 10–24 и 10–32 в этой таблице с версиями UTS этих размеров, которые не идентичны, но настолько близки, что обмен может работать.
Результаты опроса об использовании SAE стандарты (в том числе стандарты размеров винтов), опубликованные в журнале Безлошадный век, 1916

Первая исторически важная внутрифирменная стандартизация винтовой резьбы началась с Генри Модслей около 1800 года, когда современный токарно-винторезный станок сделали сменные крепежные винты с V-образной резьбой практичным товаром.[13] В течение следующих 40 лет стандартизация продолжала происходить на уровне внутри компании и внутри компании.[14] Несомненно, в этом духе времени участвовали многие механики той эпохи; Джозеф Клемент был одним из тех, кого отметила история. В 1841 г. Джозеф Уитворт создал дизайн, который, благодаря его принятию многими британскими железнодорожными компаниями, стал национальным стандартом Соединенного Королевства, названным Британский стандарт Уитворта. В период с 1840-х по 1860-е годы этот стандарт также часто использовался в США и Канаде в дополнение к бесчисленным внутрикорпоративным и внутрикорпоративным стандартам. В апреле 1864 г. Уильям Селлерс представил документ Институт Франклина в Филадельфия, предлагая новый стандарт для замены плохо стандартизированной практики резьбовых соединений в США. Продавцы упростили конструкцию Витворта, применив профиль резьбы 60 ° и плоский наконечник (в отличие от угла 55 ° и закругленного наконечника Витворта).[15][16] Угол 60 ° уже широко использовался в Америке,[17] но система Селлера обещала сделать ее и все другие детали формы резьбы согласованными.

Резьба Продавца, которую проще производить обычным машинистам, стала важным стандартом в США в конце 1860-х - начале 1870-х годов, когда она была выбрана в качестве стандарта для работ, выполняемых по государственным контрактам США, а также была принята в качестве стандарта очень влиятельные корпорации железнодорожной отрасли, такие как Baldwin Locomotive Works и Пенсильванская железная дорога. Другие фирмы приняли его, и вскоре он стал национальным стандартом для США.[17] позже стал широко известен как Стандартная резьба США (Нить USS). В течение следующих 30 лет стандарт был дополнительно определен и расширен и превратился в набор стандартов, включая Национальная грубая (NC), Национальная штрафная (NF), и Национальный трубный конус (NPT). Между тем в Британии Винтовая резьба Британской ассоциации также были разработаны и усовершенствованы.

В то время в континентальной Европе были хорошо известны британские и американские формы резьбы, а также различные метрика Развивались стандарты резьбы, которые обычно использовали профиль 60 °. Некоторые из них превратились в национальные или квазинациональные стандарты. В основном они были объединены в 1898 году Международным конгрессом по стандартизации винтовой резьбы на Цюрих, который определил новые международные стандарты метрической резьбы как имеющие тот же профиль, что и резьба Продавца, но с метрическими размерами. В начале 20 века были предприняты попытки убедить правительства США, Великобритании и Канады принять эти международные стандарты резьбы и метрическую систему в целом, но они потерпели поражение из-за аргументов, что капитальные затраты Необходимое техническое переоснащение привело бы некоторые фирмы к убыткам и нанесло бы ущерб экономике. (Смешанное использование дуэльных дюймовых и метрических стандартов с тех пор стоило намного, намного дороже, но эти затраты больше распределялись между национальной и глобальной экономикой, а не ложились на плечи отдельных правительств или корпораций, что помогает объяснить лоббирование усилия.)[нужна цитата ]

Где-то между 1912 и 1916 годами Общество автомобильных инженеров (SAE) создали "серию SAE" размеров резьбы винта, отражающую происхождение от более ранних стандартов USS и ASME.

В конце 19-го и начале 20-го веков инженеры обнаружили, что обеспечение надежной взаимозаменяемости резьбовых соединений является многогранной и сложной задачей, которая не была такой простой, как простая стандартизация основного диаметра и шага для определенной резьбы. Именно в эту эпоху более сложный анализ показал важность таких переменных, как делительный диаметр и качество поверхности.

Был проделан огромный объем инженерных работ. Первая Мировая Война и следующие межвоенный период в поисках надежной взаимозаменяемости. Классы посадки были стандартизированы, и были разработаны новые способы создания и проверки резьбовых соединений (например, производство резьбошлифовальных станков и оптические компараторы ). Поэтому теоретически можно было ожидать, что к началу Великой Отечественной войны проблема взаимозаменяемости винтовой резьбы была бы уже полностью решена. К сожалению, это оказалось ложью. Внутринациональная взаимозаменяемость была широко распространена, но международная взаимозаменяемость была менее распространена. Проблемы с отсутствием взаимозаменяемости между американскими, канадскими и британскими частями во время Второй мировой войны привели к усилиям по унификации дюймовых стандартов среди этих тесно связанных стран, и Единый стандарт резьбы был принят комитетами по стандартизации винтовой резьбы Канады, Великобритании и США 18 ноября 1949 г. Вашингтон. в надежде, что они будут приняты повсеместно. (Исходный стандарт UTS можно найти в публикации ASA (ныне ANSI), том 1, 1949 г.) UTS состоит из унифицированного грубого (UNC), унифицированного (UNF), унифицированного сверхтонкого (UNEF) и унифицированного специального (UNS) . Стандарт получил широкое распространение в Великобритании, хотя небольшое количество компаний продолжали использовать собственные британские стандарты Великобритании для микровинтов Whitworth (BSW), British Standard Fine (BSF) и Британской ассоциации (BA).

Однако на международном уровне метрическая система затмевала дюймовые единицы измерения. В 1947 году была основана ISO; а в 1960 году метрическая система Международная система единиц (сокращенно SI из французов Système International) был создан. Когда континентальная Европа и большая часть остального мира перешли на метрическую резьбу SI и ISO, Великобритания постепенно склонялась в том же направлении. Метрическая винтовая резьба ISO теперь является стандартом, принятым во всем мире, и постепенно вытесняет все прежние стандарты, включая UTS. В США, где UTS по-прежнему широко распространены, более 40% продукции содержат хотя бы несколько метрических резьбовых соединений ISO. Великобритания полностью отказалась от своих обязательств в отношении UTS в пользу метрической резьбы ISO, а Канада находится между ними. Глобализация отраслей промышленности оказывает давление на рынок в пользу отказа от стандартов меньшинств. Хорошим примером является автомобильная промышленность; Американские заводы по производству автозапчастей давно разработали способность соответствовать стандартам ISO, и сегодня очень немногие детали для новых автомобилей сохраняют размеры в дюймах, независимо от того, производятся ли они в США.

Даже сегодня, спустя более полувека с тех пор, как UTS заменил серии USS и SAE, компании по-прежнему продают оборудование с такими обозначениями, как «USS» и «SAE», чтобы показать, что оно имеет дюймовые размеры, а не метрические. Большая часть этого оборудования фактически сделана для UTS, но терминология маркировки и каталогизации не всегда точна.

Инженерный рисунок

В американском инженерные чертежи, ANSI Y14.6 определяет стандарты для обозначения резьбовых деталей. Детали обозначаются их номинальным диаметром (номинальным большим диаметром резьбы винта), шагом (числом резьбы на дюйм) и классом посадки резьбы. Например, «.750-10UNC-2A» - это наружная резьба (A) с номинальным большим диаметром 0,750 дюйма, 10 витками резьбы на дюйм и посадкой класса 2; «.500-20UNF-1B» будет внутренней (B) с номинальным большим диаметром 0,500 дюйма, 20 резьбой на дюйм и посадкой класса 1. Стрелка указывает от этого обозначения на рассматриваемую поверхность.[18]

Поколение

Основная статья: Нарезка резьбы (изготовление)

Существует множество способов создания винтовой резьбы, включая традиционные субтрактивные типы (например, различные виды нарезания [однонаправленная, метчики и штампы, штампы, фрезерование]; литье; литье [литье под давлением, литье в песчаные формы]; формование. и прокатка; шлифование; а иногда притирка следить за другими процессами); новее аддитивные методы; и их комбинации.

Осмотр

Основная статья: Нарезка резьбы (изготовление) § Осмотр

Другой распространенный пункт проверки - прямолинейность болта или винта. Эта тема часто возникает, когда возникают проблемы со сборкой с предварительно просверленными отверстиями, поскольку первая точка устранения неполадок - определить, неисправен ли крепеж или отверстие. Для решения этой проблемы был разработан ASME B18.2.9 «Датчик прямолинейности для болтов и винтов». В соответствии с областью применения стандарта он описывает калибр и процедуру проверки прямолинейности болта и винта при максимальных условиях материала (MMC) и предоставляет пределы по умолчанию, если они не указаны в применимом стандарте на продукцию.

Смотрите также

Заметки

  1. ^ Бёрнем, Рубен Уэсли (1915). Математика для машинистов. John Wiley & sons, Incorporated. п.137. Получено 4 апреля 2018 - через Интернет-архив.
  2. ^ Браун, Шелдон. «Велосипедный словарь: педаль». Шелдон Браун. Получено 2010-10-19.
  3. ^ "Резьбовой шпилька / сталь / зажим - S&W Manufacturing Co., Inc". www.directindustry.com. Получено 4 апреля 2018.
  4. ^ Бхандари, стр. 205.
  5. ^ «Грубая нить против тонкой нити». katonet.com.
  6. ^ Грин, Роберт, изд. (1996). Справочник по машинам (25-е изд.). п. 893. ISBN  0-8311-2575-6.
  7. ^ Инженерная графика. Гизеке, Фредерик Э. (Фредерик Эрнест), 1869-1953 гг. (4-е изд.). Нью-Йорк: Макмиллан. 1987 г. ISBN  0023427604. OCLC  13498926.CS1 maint: другие (ссылка на сайт)
  8. ^ Бизнес-план ISO / TC / 1, 2007-03-05, Версия 1.3. Таблица 3: Рыночная доля каждой винтовой резьбы, стр. 7.
  9. ^ «Американский национальный стандарт против унифицированного дюймового стандарта». Получено 14 марта 2019.
  10. ^ www.mipraso.de, Майкл Прандл. "Нить Левенгерца". www.gewinde-normen.de. Получено 4 апреля 2018.
  11. ^ Райффель 1988, п. 1603.
  12. ^ www.mipraso.de, Майкл Прандл. "Нить для швейной машины (Nähnorm 100)". www.gewinde-normen.de. Получено 4 апреля 2018.
  13. ^ Квентин Р. Скрабек-младший (2005). «Металлургический век: викторианский расцвет изобретений и промышленной науки». п. 169. МакФарланд
  14. ^ Роу 1916, С. 9–10.
  15. ^ "125 лет ASME: Специальное обозначение вех в 2005 году: глубокое влияние на нашу жизнь: стандартная винтовая резьба Соединенных Штатов". asme.org. Получено 4 апреля 2018.
  16. ^ Роу 1916, С. 248–249.
  17. ^ а б Роу 1916, п. 249.
  18. ^ Wilson pp. 77–78 (номера страниц могут быть из более раннего издания).

использованная литература

внешние ссылки