Kalkulátor závitů pro měření šroubů a matic

Úvod do měření závitů

Měření závitů jsou základními parametry pro inženýry, strojníky a nadšence do DIY, kteří pracují s upevňovacími prvky, jako jsou šrouby, matice a šrouby. Kalkulátor závitů poskytuje jednoduchý, ale výkonný způsob, jak určit kritické rozměry závitů, včetně hloubky závitu, menšího průměru a průměru profilu, na základě většího průměru a kroku (nebo závitů na palec). Ať už pracujete se systémem metrických nebo imperiálních závitů, tento kalkulátor pomáhá zajistit správné uchycení, funkci a záměnnost závitových komponentů v mechanických sestavách, výrobních procesech a opravách.

Pochopení geometrie závitů je zásadní pro výběr správných upevňovacích prvků, správné závitování otvorů a zajištění správného spojení komponentů. Tento komplexní průvodce vysvětluje základy měření závitů, vzorce pro výpočty a praktické aplikace, které vám pomohou pracovat s závitovými upevňovacími prvky v různých odvětvích a projektech s jistotou.

Základy měření závitů

Klíčová terminologie závitů

Než se pustíme do výpočtů, je důležité pochopit základní terminologii používanou v měření závitů:

• Větší průměr: Největší průměr závitu, měřený od hřebene k hřebeni podél profilu závitu.
• Menší průměr: Nejmenší průměr závitu, měřený od kořene k kořenu podél profilu závitu.
• Průměr profilu: Teoretický průměr, který leží napůl mezi větším a menším průměrem.
• Krok: Vzdálenost mezi sousedními hřebeny závitu (metrické závity) nebo převrácená hodnota závitů na palec (imperiální závity).
• Hloubka závitu: Radiální vzdálenost mezi větším a menším průměrem, která představuje, jak hluboko je závit vyříznut.
• Závity na palec (TPI): Počet hřebů závitu na palec, používaný v imperiálních závitových systémech.
• Posun: Osová vzdálenost, o kterou se závitová součást posune při jednom úplném otočení.
• Úhel závitu: Úhlová hodnota mezi plochami závitu (60° pro metrické, 55° pro imperiální).

Normy a systémy závitů

Dva hlavní systémy měření závitů se používají po celém světě:

1. Metrický závitový systém (ISO):

   • Označuje se písmenem 'M', následovaným větším průměrem v milimetrech
   • Používá krok měřený v milimetrech
   • Standardní úhel závitu je 60°
   • Příklad: M10×1.5 (10mm větší průměr s 1.5mm krokem)

2. Imperiální závitový systém (Unified/UTS):

   • Měřeno v palcích
   • Používá závity na palec (TPI) namísto kroku
   • Standardní úhel závitu je 60° (původně 55° pro závity Whitworth)
   • Příklad: 3/8"-16 (3/8" větší průměr s 16 závity na palec)

Vzorce pro měření závitů

Výpočet hloubky závitu

Hloubka závitu představuje, jak hluboko je závit vyříznut a je to kritický rozměr pro správné uchycení závitu.

Pro metrické závity:

Hloubka závitu (h) se vypočítá jako:

$h = 0.6134 \times P$

Kde:

• h = hloubka závitu (mm)
• P = krok (mm)

Pro imperiální závity:

Hloubka závitu (h) se vypočítá jako:

$h = 0.6134 \times \frac{25.4}{TPI}$

Kde:

• h = hloubka závitu (mm)
• TPI = závity na palec

Výpočet menšího průměru

Menší průměr je nejmenší průměr závitu a je zásadní pro určení vůle a uchycení.

Pro metrické závity:

Menší průměr (d₁) se vypočítá jako:

$d_1 = d - 2h = d - 1.226868 \times P$

Kde:

• d₁ = menší průměr (mm)
• d = větší průměr (mm)
• P = krok (mm)

Pro imperiální závity:

Menší průměr (d₁) se vypočítá jako:

$d_1 = d - 1.226868 \times \frac{25.4}{TPI}$

Kde:

• d₁ = menší průměr (mm nebo palce)
• d = větší průměr (mm nebo palce)
• TPI = závity na palec

Výpočet průměru profilu

Průměr profilu je teoretický průměr, kde tloušťka závitu se rovná šířce mezery.

Pro metrické závity:

Průměr profilu (d₂) se vypočítá jako:

$d_2 = d - 0.6495 \times P$

Kde:

• d₂ = průměr profilu (mm)
• d = větší průměr (mm)
• P = krok (mm)

Pro imperiální závity:

Průměr profilu (d₂) se vypočítá jako:

$d_2 = d - 0.6495 \times \frac{25.4}{TPI}$

Kde:

• d₂ = průměr profilu (mm nebo palce)
• d = větší průměr (mm nebo palce)
• TPI = závity na palec

Jak používat kalkulátor závitů

Náš kalkulátor závitů zjednodušuje tyto složité výpočty, poskytuje přesné měření závitů s pouhými několika vstupy. Postupujte podle těchto kroků, abyste efektivně používali kalkulátor:

1. Vyberte typ závitu: Zvolte mezi metrickým nebo imperiálním závitovým systémem na základě specifikací vašeho upevňovacího prvku.

2. Zadejte větší průměr:

   • Pro metrické závity: Zadejte průměr v milimetrech (např. 10mm pro šroub M10)
   • Pro imperiální závity: Zadejte průměr v palcích (např. 0.375 pro šroub 3/8")

3. Specifikujte krok nebo TPI:

   • Pro metrické závity: Zadejte krok v milimetrech (např. 1.5mm)
   • Pro imperiální závity: Zadejte závity na palec (např. 16 TPI)

4. Zobrazit výsledky: Kalkulátor automaticky zobrazí:

   • Hloubka závitu
   • Menší průměr
   • Průměr profilu

5. Kopírovat výsledky: Použijte tlačítko pro kopírování, abyste uložili výsledky pro vaši dokumentaci nebo další výpočty.

Příklad výpočtů

Příklad metrického závitu:

Pro šroub M10×1.5:

• Větší průměr: 10mm
• Krok: 1.5mm
• Hloubka závitu: 0.6134 × 1.5 = 0.920mm
• Menší průměr: 10 - 1.226868 × 1.5 = 8.160mm
• Průměr profilu: 10 - 0.6495 × 1.5 = 9.026mm

Příklad imperiálního závitu:

Pro šroub 3/8"-16:

• Větší průměr: 0.375 palce (9.525mm)
• TPI: 16
• Krok: 25.4/16 = 1.588mm
• Hloubka závitu: 0.6134 × 1.588 = 0.974mm
• Menší průměr: 9.525 - 1.226868 × 1.588 = 7.574mm
• Průměr profilu: 9.525 - 0.6495 × 1.588 = 8.493mm

Praktické aplikace a případy použití

Inženýrství a výroba

Výpočty závitů jsou nezbytné v různých inženýrských a výrobních procesech:

1. Návrh produktu: Inženýři používají měření závitů k určení upevňovacích prvků, které splňují požadavky na zatížení a prostorové omezení.

2. CNC obrábění: Strojníci potřebují přesné rozměry závitů pro programování operací řezání závitů na soustruzích a frézkách.

3. Kontrola kvality: Inspektoři ověřují rozměry závitů, aby zajistili shodu se specifikacemi a normami.

4. Výběr nástrojů: Výběr správných závitových, závitových a závitových měřidel vyžaduje znalost rozměrů závitů.

5. 3D tisk: Navrhování závitových komponentů pro aditivní výrobu vyžaduje přesné specifikace závitů.

Automobilový a mechanický servis

I pro automobilové a mechanické opravářské úkoly jsou výpočty závitů zásadní:

1. Obnova motoru: Zajištění správného uchycení závitů v kritických komponentách, jako jsou hlavy válců a bloky motoru.

2. Hydraulické systémy: Výběr vhodných spojek a konektorů se shodnými závitovými specifikacemi.

3. Výměna upevňovacích prvků: Identifikace správných náhradních upevňovacích prvků, když jsou původní díly poškozené nebo chybí.

4. Oprava závitů: Určení rozměrů pro vložky helicoil nebo sady na opravu závitů.

5. Zakázková výroba: Vytváření zakázkových závitových komponentů, které se integrují s existujícími systémy.

DIY a domácí projekty

I pro domácí projekty může být užitečné pochopit měření závitů:

1. Sestavení nábytku: Identifikace správných upevňovacích prvků pro sestavení nebo opravu.

2. Opravy vodovodů: Shodování typů závitů a velikostí pro potrubní příruby a armatury.

3. Údržba bicyklů: Práce se specializovanými závitovými normami používanými v bicyklových komponentech.

4. Kovové skříně pro elektroniku: Zajištění správného uchycení závitů pro montážní šrouby v elektronických zařízeních.

5. Zahradní vybavení: Opravy nebo výměny závitových komponentů v nástrojích pro údržbu zahrady.

Alternativy ke standardním výpočtům závitů

Zatímco vzorce uvedené v tomto kalkulátoru pokrývají standardní V-závity (metrické a sjednocené závity), existují i jiné závitové formy s různými metodami výpočtu:

1. Závity Acme: Používané pro přenos energie, mají úhel závitu 29° a jiné výpočty hloubky.

2. Závity Buttress: Navrženy pro vysoké zatížení v jednom směru, s asymetrickými profily závitů.

3. Čtvercové závity: Nabízející maximální účinnost pro přenos energie, ale obtížnější na výrobu.

4. Kónické závity: Používané v potrubních přírubách, vyžadují výpočty, které zohledňují úhel kónusu.

5. Vícezávitové závity: Měly více závitových spirál, vyžadující úpravy pro výpočty posunu a kroku.

Pro tyto specializované závitové formy by měly být konzultovány specifické vzorce a normy.

Historie norem a měření závitů

Vývoj standardizovaných závitových systémů má bohatou historii, která sahá několik století zpět:

Raný vývoj

Před standardizací si každý řemeslník vytvářel své vlastní závitové komponenty, což znemožňovalo záměnnost. První pokusy o standardizaci přišly na konci 18. století:

• 1797: Henry Maudslay vyvinul první soustruh pro řezání závitů, což umožnilo konzistentnější výrobu závitů.
• 1841: Joseph Whitworth navrhl standardizovaný závitový systém ve Velké Británii, se 55° úhlem závitu a specifickými závity pro každý průměr.
• 1864: William Sellers představil zjednodušený závitový systém ve Spojených státech, se 60° úhlem závitu, který se stal americkým standardem.

Evoluce moderních norem

20. století přineslo významné pokroky v standardizaci závitů:

• 1948: Byla zavedena Sjednocená závitová norma (UTS) jako kompromis mezi americkými a britskými systémy.
• 1960s: Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) vyvinula metrický závitový standard, který se stal převládajícím systémem po celém světě.
• 1970s: Mnoho zemí začalo přecházet z imperiálních na metrické závitové standardy.
• Současnost: Jak metrické ISO, tak imperiální sjednocené závitové systémy existují vedle sebe, přičemž metrické jsou běžnější v nových návrzích globálně, zatímco imperiální závity zůstávají rozšířené ve Spojených státech a v historických systémech.

Technologické pokroky

Moderní technologie revolucionalizovaly měření a výrobu závitů:

• Digitální mikrometry a posuvná měřidla: Umožňují přesné měření rozměrů závitů.
• Měřidla závitů: Umožňují rychlou identifikaci kroku závitu nebo TPI.
• Optické komparátory: Poskytují podrobnou vizuální kontrolu profilů závitů.
• Stroje pro měření souřadnic (CMM): Nabízejí automatizované, vysoce přesné měření závitů.
• 3D skenování: Vytváří digitální modely existujících závitů pro analýzu nebo reprodukci.

Příklady kódu pro měření závitů

Zde jsou příklady, jak vypočítat rozměry závitů v různých programovacích jazycích:

1' Excel VBA funkce pro metrické výpočty závitů
2Function MetricThreadDepth(pitch As Double) As Double
3    MetricThreadDepth = 0.6134 * pitch
4End Function
5
6Function MetricMinorDiameter(majorDiameter As Double, pitch As Double) As Double
7    MetricMinorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch)
8End Function
9
10Function MetricPitchDiameter(majorDiameter As Double, pitch As Double) As Double
11    MetricPitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch)
12End Function
13
14' Použití:
15' =MetricThreadDepth(1.5)
16' =MetricMinorDiameter(10, 1.5)
17' =MetricPitchDiameter(10, 1.5)
18

1def calculate_thread_dimensions(major_diameter, thread_type, pitch=None, tpi=None):
2    """Vypočítat rozměry závitů pro metrické nebo imperiální závity.
3    
4    Args:
5        major_diameter (float): Větší průměr v mm nebo palcích
6        thread_type (str): 'metric' nebo 'imperial'
7        pitch (float, optional): Krok v mm pro metrické závity
8        tpi (float, optional): Závity na palec pro imperiální závity
9        
10    Returns:
11        dict: Rozměry závitů včetně hloubky závitu, menšího průměru a průměru profilu
12    """
13    if thread_type == 'metric' and pitch:
14        thread_depth = 0.6134 * pitch
15        minor_diameter = major_diameter - (1.226868 * pitch)
16        pitch_diameter = major_diameter - (0.6495 * pitch)
17    elif thread_type == 'imperial' and tpi:
18        pitch_mm = 25.4 / tpi
19        thread_depth = 0.6134 * pitch_mm
20        minor_diameter = major_diameter - (1.226868 * pitch_mm)
21        pitch_diameter = major_diameter - (0.6495 * pitch_mm)
22    else:
23        raise ValueError("Neplatné vstupní parametry")
24        
25    return {
26        'thread_depth': thread_depth,
27        'minor_diameter': minor_diameter,
28        'pitch_diameter': pitch_diameter
29    }
30
31# Příklad použití:
32metric_results = calculate_thread_dimensions(10, 'metric', pitch=1.5)
33imperial_results = calculate_thread_dimensions(0.375, 'imperial', tpi=16)
34
35print(f"Metric M10x1.5 - Hloubka závitu: {metric_results['thread_depth']:.3f}mm")
36print(f"Imperial 3/8\"-16 - Hloubka závitu: {imperial_results['thread_depth']:.3f}mm")
37

1function calculateThreadDimensions(majorDiameter, threadType, pitchOrTpi) {
2  let threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter, pitch;
3  
4  if (threadType === 'metric') {
5    pitch = pitchOrTpi;
6  } else if (threadType === 'imperial') {
7    pitch = 25.4 / pitchOrTpi; // Převod TPI na krok v mm
8  } else {
9    throw new Error('Neplatný typ závitu');
10  }
11  
12  threadDepth = 0.6134 * pitch;
13  minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
14  pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
15  
16  return {
17    threadDepth,
18    minorDiameter,
19    pitchDiameter
20  };
21}
22
23// Příklad použití:
24const metricResults = calculateThreadDimensions(10, 'metric', 1.5);
25console.log(`M10x1.5 - Hloubka závitu: ${metricResults.threadDepth.toFixed(3)}mm`);
26
27const imperialResults = calculateThreadDimensions(9.525, 'imperial', 16); // 3/8" = 9.525mm
28console.log(`3/8"-16 - Hloubka závitu: ${imperialResults.threadDepth.toFixed(3)}mm`);
29

1public class ThreadCalculator {
2    public static class ThreadDimensions {
3        private final double threadDepth;
4        private final double minorDiameter;
5        private final double pitchDiameter;
6        
7        public ThreadDimensions(double threadDepth, double minorDiameter, double pitchDiameter) {
8            this.threadDepth = threadDepth;
9            this.minorDiameter = minorDiameter;
10            this.pitchDiameter = pitchDiameter;
11        }
12        
13        public double getThreadDepth() { return threadDepth; }
14        public double getMinorDiameter() { return minorDiameter; }
15        public double getPitchDiameter() { return pitchDiameter; }
16    }
17    
18    public static ThreadDimensions calculateMetricThreadDimensions(double majorDiameter, double pitch) {
19        double threadDepth = 0.6134 * pitch;
20        double minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
21        double pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
22        
23        return new ThreadDimensions(threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter);
24    }
25    
26    public static ThreadDimensions calculateImperialThreadDimensions(double majorDiameter, double tpi) {
27        double pitch = 25.4 / tpi; // Převod TPI na krok v mm
28        double threadDepth = 0.6134 * pitch;
29        double minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
30        double pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
31        
32        return new ThreadDimensions(threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter);
33    }
34    
35    public static void main(String[] args) {
36        // Příklad: M10x1.5 metrický závit
37        ThreadDimensions metricResults = calculateMetricThreadDimensions(10.0, 1.5);
38        System.out.printf("M10x1.5 - Hloubka závitu: %.3f mm%n", metricResults.getThreadDepth());
39        
40        // Příklad: 3/8"-16 imperiální závit (3/8" = 9.525mm)
41        ThreadDimensions imperialResults = calculateImperialThreadDimensions(9.525, 16.0);
42        System.out.printf("3/8\"-16 - Hloubka závitu: %.3f mm%n", imperialResults.getThreadDepth());
43    }
44}
45

Často kladené otázky

Jaký je rozdíl mezi krokem a závity na palec (TPI)?

Krok je vzdálenost mezi sousedními hřebeny závitu, měřená v milimetrech pro metrické závity. Závity na palec (TPI) jsou počet hřebů závitu na palec, používaný v imperiálních závitových systémech. Jsou spojeny vzorcem: Krok (mm) = 25.4 / TPI.

Jak zjistím, jestli je závit metrický nebo imperiální?

Metrické závity obvykle mají průměr a krok vyjádřený v milimetrech (např. M10×1.5), zatímco imperiální závity mají průměr v zlomcích nebo desetinných číslech palce a počet závitů v TPI (např. 3/8"-16). Metrické závity mají úhel závitu 60°, zatímco některé starší imperiální závity (Whitworth) mají úhel 55°.

Co je to uchycení závitu a kolik je potřeba pro bezpečné spojení?

Uchycení závitu se týká osové délky kontaktu závitů mezi párovými díly. Pro většinu aplikací je minimálně doporučované uchycení 1× větší průměr pro ocelové upevňovací prvky a 1.5× větší průměr pro hliník nebo jiné měkčí materiály. Kritické aplikace mohou vyžadovat více uchycení.

Jak se liší hrubé a jemné závity ve svých aplikacích?

Hrubé závity mají větší hodnoty kroku (méně závitů na palec) a jsou snazší na sestavení, více odolné vůči zkřížení a lepší pro použití v měkkých materiálech nebo tam, kde je potřeba časté sestavení/rozebrání. Jemné závity mají menší hodnoty kroku (více závitů na palec) a poskytují větší pevnost v tahu, lepší odolnost proti uvolnění vibracemi a větší přesnost při nastavení.

Jak převést mezi metrickými a imperiálními měřeními závitů?

Pro převod z imperiálních na metrické:

• Průměr (mm) = Průměr (palce) × 25.4
• Krok (mm) = 25.4 / TPI

Pro převod z metrických na imperiální:

• Průměr (palce) = Průměr (mm) / 25.4
• TPI = 25.4 / Krok (mm)

Jaký je rozdíl mezi větším, menším a průměrem profilu?

Větší průměr je největší průměr závitu, měřený od hřebene k hřebeni. Menší průměr je nejmenší průměr, měřený od kořene k kořeni. Průměr profilu je teoretický průměr, kde tloušťka závitu se rovná šířce mezery.

Jak přesně měřit krok závitu nebo TPI?

Pro metrické závity použijte měřidlo závitů s metrickými stupnicemi. Pro imperiální závity použijte měřidlo závitů se stupnicemi TPI. Umístěte měřidlo proti závitu, dokud nenajdete dokonalou shodu. Alternativně můžete změřit vzdálenost mezi určitým počtem závitů a dělit tímto číslem, abyste našli krok.

Co jsou to třídy tolerance závitů a jak ovlivňují uchycení?

Třídy tolerance závitů definují povolené odchylky v rozměrech závitů, aby se dosáhlo různých typů uchycení. V metrickém systému ISO jsou tolerance označovány číslem a písmenem (např. 6g pro vnější závity, 6H pro vnitřní závity). Vyšší čísla naznačují těsnější tolerance. Písmeno naznačuje, zda je tolerance aplikována směrem k nebo od materiálu.

Jaký je rozdíl mezi pravotočivými a levotočivými závity?

Pravotočivé závity se utahují otočením ve směru hodinových ručiček a uvolňují se otočením proti směru hodinových ručiček. Jsou to nejběžnější typy. Levotočivé závity se utahují otočením proti směru hodinových ručiček a uvolňují se otočením ve směru hodinových ručiček. Levotočivé závity se používají v speciálních aplikacích, kde by normální provoz mohl způsobit uvolnění pravotočivého závitu, například na levé straně vozidel nebo na plynových přípojkách.

Jak ovlivňují těsnění a maziva závity uchycení?

Těsnění a maziva mohou ovlivnit vnímané uchycení závitových spojení. Těsnění vyplňuje mezery mezi závity, což může změnit efektivní rozměry. Maziva snižují tření, což může vést k přetahování, pokud specifikace točivého momentu nezohledňují mazivo. Vždy dodržujte doporučení výrobce pro těsnění a maziva.

Odkazy

1. ISO 68-1:1998. "ISO obecné závity - Základní profil - Metrické závity."
2. ASME B1.1-2003. "Sjednocené palcové závity (UN a UNR tvar závitu)."
3. Příručka strojírenství, 31. vydání. Průmyslové vydavatelství, 2020.
4. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L., & Ryffel, H. H. (2016). Příručka strojírenství (30. vydání). Průmyslové vydavatelství.
5. Smith, Carroll. "Vypočítávání rozměrů závitů." Americký strojník, 2010.
6. Britská norma Whitworth (BSW) a Britská norma Fine (BSF) pro specifikace závitů.
7. ISO 965-1:2013. "ISO obecné metrické závity - Tolerance."
8. Deutsches Institut für Normung. "DIN 13-1: ISO obecné metrické závity."
9. Japonský výbor pro průmyslové normy. "JIS B 0205: Obecné metrické závity."
10. Americký národní standardizační institut. "ANSI/ASME B1.13M: Metrické závity: M profil."

---

Jste připraveni vypočítat měření závitů pro váš projekt? Použijte náš kalkulátor závitů výše, abyste rychle určili hloubku závitu, menší průměr a průměr profilu pro jakýkoli metrický nebo imperiální závit. Jednoduše zadejte specifikace závitu a získejte okamžité, přesné výsledky, abyste zajistili správné uchycení a funkci vašich závitových komponentů.