Kalkulačka závitů: Výpočet hloubky a průměru závitu

Kalkulátor závitů pro rozměry šroubů a svorníků

Kalkulátor závitů určuje hloubku závitu, malý průměr a střední průměr závitu šroubu nebo svorníku. Vychází z velkého průměru a stoupání nebo z počtu závitů na palec (TPI). Obráběči, konstruktéři a domácí kutilové jej používají ke kontrole, zda šroub pasuje do odpovídající matice nebo závitového otvoru.

Základní pojmy závitů

• Velký průměr: největší průměr závitu, měřený od vrcholu jednoho závitu k vrcholu protilehlého závitu.
• Malý průměr: nejmenší průměr závitu, měřený od dna k dnu.
• Střední průměr: pomyslný průměr přibližně v polovině mezi velkým a malým průměrem, kde mají hřbet závitu a sousední mezera stejnou šířku.
• Stoupání: vzdálenost mezi dvěma sousedními vrcholy závitu. U metrických závitů se udává v milimetrech a u závitů v palcovém systému v palcích.
• Počet závitů na palec (TPI): počet vrcholů závitu na jednom palci závitu v palcovém systému. Stoupání a TPI vyjadřují stejnou veličinu v různých jednotkách: stoupání (mm) = 25,4 / TPI.
• Hloubka závitu: radiální vzdálenost mezi velkým a malým průměrem neboli hloubka vyříznutí drážky závitu.

Metrický a palcový systém závitů

Metrické závity se řídí normami ISO. Označení jako M10×1,5 znamená velký průměr 10 mm a stoupání 1,5 mm. Úhel závitu je 60°.

Závity v palcovém systému se řídí jednotnou normou závitů (UTS), která se nejčastěji používá ve Spojených státech. Označení jako 3/8"-16 znamená velký průměr 3/8 palce s 16 závity na palec. Moderní závity v palcovém systému rovněž používají úhel 60°. Starší britská norma Whitworth používala úhel 55°.

Jak vypočítat hloubku závitu

Hloubka závitu udává, jak hluboko je vyříznuta drážka závitu. Jde o poloměr, nikoli průměr, takže malý průměr leží pod velkým průměrem ve vzdálenosti odpovídající dvojnásobku hloubky.

Hloubka vnějšího závitu (závitu šroubu) závisí pouze na stoupání:

h = 0,61343 × P

Konstanta je 17√3/48 a vychází ze základního profilu s úhlem 60° podle ISO 68-1. U závitu v palcovém systému je stoupání převrácenou hodnotou počtu závitů na palec a měří se v palcích:

P = 1 / TPI, takže h = 0,61343 / TPI

h a P jsou vždy ve stejné jednotce jako velký průměr: u metrických závitů v milimetrech a u závitů v palcovém systému v palcích. Výsledek v palcích vynásobte hodnotou 25,4, chcete-li jej vyjádřit v milimetrech.

Vzorec pro malý průměr

Malý průměr se rovná velkému průměru zmenšenému o dvojnásobek hloubky závitu:

d₃ = d − 2h = d − 1,226869 × P

d je velký průměr a d₃ je malý průměr vnějšího závitu; obě veličiny jsou ve stejné jednotce jako P. Matice nebo závitový otvor, který k němu pasuje, má větší malý průměr, D₁ = d − 1,082532 × P, protože jeho dno není vyříznuto tak hluboko.

Vzorec pro střední průměr závitu

d₂ = d − 0,649519 × P

d₂, tedy střední průměr, leží přibližně v polovině mezi velkým a malým průměrem. Jde o rozměr, který závitové kalibry kontrolují s největší přesností, protože určuje těsnost záběru dvou závitových součástí.

Příklad: metrický závit (M10×1,5)

Šroub M10×1,5 má velký průměr 10 mm a stoupání 1,5 mm.

• Hloubka závitu: 0,61343 × 1,5 = 0,920 mm
• Malý průměr: 10 − 1,226869 × 1,5 = 8,160 mm
• Střední průměr: 10 − 0,649519 × 1,5 = 9,026 mm

Příklad: závit v palcovém systému (3/8"-16)

Šroub 3/8"-16 má velký průměr 0,375 palce a 16 závitů na palec, takže stoupání je 1 / 16 = 0,0625 palce (1,59 mm)

• Hloubka závitu: 0,61343 × 0,0625 = 0,0383 palce (0,974 mm)
• Malý průměr: 0,375 − 1,226869 × 0,0625 = 0,2983 palce (7,577 mm)
• Střední průměr: 0,375 − 0,649519 × 0,0625 = 0,3344 palce (8,494 mm)

Kalkulátor na této stránce uvádí výsledky pro palcový systém v palcích a vedle nich ekvivalent v milimetrech, což odpovídá obvyklému odečítání závitových kalibrů pro palcové závity.

Kde se výpočty závitů používají

Konstruktéři používají rozměry závitů k výběru spojovacích součástí, které pasují do daného otvoru nebo matice. Obráběči je používají při nastavování soustruhů a frézek pro řezání závitů. Kontroloři kvality pomocí nich ověřují, zda hotové součásti odpovídají výkresové specifikaci. Mechanici je používají k nalezení náhradního šroubu odpovídajícího původnímu, pokud se původní šroub ztratí nebo se strhne jeho závit. Instalatéři je používají ke sladění potrubních tvarovek.

Jiné tvary závitů nespadají do standardního V-závitu, na který se tyto vzorce vztahují. Trapézové závity Acme a čtvercové závity, používané u vodicích šroubů a zvedáků, mají jiné úhly a vyžadují jiné výpočty hloubky. Potrubní závity se po své délce zužují, místo aby si zachovávaly konstantní průměr. Každý z těchto typů vyžaduje vlastní soubor vzorců.

Stručná historie

Před 19. stoletím se šrouby řezaly ručně a jen zřídka si navzájem odpovídaly. Henry Maudslay sestrojil v 1797 praktický soustruh pro řezání závitů, který poprvé umožnil vytvářet závity s jednotnými rozměry. V 1841 navrhl Joseph Whitworth v Británii první široce používanou normu závitů s úhlem 55°. Ve Spojených státech navrhl William Sellers v 1864 systém s úhlem 60°, který se stal americkou normou.

V 1948 se Spojené státy, Británie a Kanada dohodly na jednotné normě závitů, která se používá dodnes. Mezinárodní organizace pro normalizaci zveřejnila v (173 cm) 1958 svůj profil metrického závitu jako ISO/R 68. Metrické závity jsou dnes celosvětově nejběžnějším systémem, přestože závity v palcovém systému zůstávají standardem pro mnoho spojovacích součástí ve Spojených státech.

Často kladené otázky

Jaký je rozdíl mezi stoupáním a TPI?

Stoupání je vzdálenost mezi dvěma vrcholy závitu a udává se v milimetrech. TPI udává, kolik vrcholů se vejde do jednoho palce. Obě veličiny popisují stejné měření v různých jednotkách: stoupání (mm) = 25,4 / TPI.

Jak poznám, zda je závit metrický, nebo v palcovém systému?

Metrické závity se označují písmenem M a dvěma čísly v milimetrech, například M10×1,5. Závity v palcovém systému se označují průměrem v palcích, často jako zlomkem, za kterým následuje počet závitů na palec, například 3/8"-16.

Co je záběr závitu?

Záběr závitu je délka styku mezi dvěma spojenými závitovými součástmi, měřená podél osy šroubu. Pro ocelové spojovací součásti se běžně požaduje záběr o délce alespoň jednoho velkého průměru. U měkčích materiálů, jako je hliník, je k bezpečnému upevnění často zapotřebí 1,5násobek velkého průměru.

Jaký je rozdíl mezi hrubým a jemným závitem?

Hrubé závity mají větší stoupání a menší počet závitů na palec. Zabraňují překřížení závitu a hodí se pro měkké materiály. Jemné závity mají menší stoupání a větší počet závitů na palec. Při vibracích drží pevněji a umožňují přesnější nastavení.

Jak změřím stoupání nebo TPI neznámého závitu?

Závitová měrka, tenký hřeben s profily zubů vyříznutými pro standardní stoupání, se přikládá k závitu, dokud jeden zub přesně nezapadne. Vzdálenost přes několik závitů lze změřit také posuvným měřítkem a vydělit ji počtem změřených závitů.

Co znamená úhel závitu?

Úhel závitu je úhel mezi dvěma šikmými stranami jediného hřebene závitu. Téměř všechny metrické a moderní závity v palcovém systému používají úhel 60°. Starší britské závity Whitworth používaly úhel 55°.

Reference

1. ISO 68-1:1998, Závity pro všeobecné použití — Základní profil — Metrické závity.
2. ASME B1.1-2003, Sjednocené palcové závity (tvar závitu UN a UNR).
3. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L. a Ryffel, H. H. Machinery's Handbook, 31. vydání. Industrial Press, 2020.