Kierteen nousun laskuri

Kierteen nousun laskuri muuntaa ruuvikierteen nousun ja kierteet tuumaa kohti (TPI) toisikseen. Se toimii tuumajärjestelmän kierteillä, jotka ilmoitetaan TPI:nä, sekä metrisillä kierteillä, joiden nousu ilmoitetaan millimetreinä.

Mikä on kierteen nousu?

Kierteen nousu on yhden kierteen harjan ja seuraavan harjan välinen etäisyys mitattuna ruuvin tai pultin akselin suunnassa. Harja on kierteen harjanteen korkein kohta. Pienempi nousu tarkoittaa, että kierteet ovat lähempänä toisiaan; suurempi nousu tarkoittaa, että ne ovat kauempana toisistaan.

Tuumajärjestelmän kierteet, joita käytetään pääasiassa Yhdysvalloissa, ilmoitetaan yleensä kierteinä tuumaa kohti eli TPI:nä suoraan ilmoitetun nousun sijaan. Metristen kierteiden nousu ilmoitetaan millimetreinä. Nämä kaksi arvoa ovat toistensa käänteislukuja.

Kierteen nousun laskeminen

Kierteen nousun kaava

Nousu on 1 jaettuna kierteiden määrällä pituusyksikköä kohti:

Nousu = 1 ÷ kierteet pituusyksikköä kohti

Tuumajärjestelmän kierteillä tämä on nousu (tuumaa) = 1 ÷ TPI. Millimetreinä ilmoitetuilla metrisillä kierteillä se on nousu (mm) = 1 ÷ kierteet millimetriä kohti.

Kierteiden määrän kaava

Käänteinen laskutoimitus tehdään vaihtamalla murtoluvun osoittaja ja nimittäjä:

Kierteet pituusyksikköä kohti = 1 ÷ nousu

Mitä laskuri näyttää

Kierteiden määrä pituusyksikköä kohti ja nousu pysyvät toistensa käänteislukuina. Kun arvo syötetään toiseen kenttään, toinen päivittyy. Tulokset esitetään neljän desimaalin tarkkuudella.

Vaihtaminen tuuma- ja metrijärjestelmän välillä muuntaa tallennetut pituudet tarkalla kertoimella 1 tuuma = 25,4 mm. Nousu 0,05 tuumaa vastaa arvoa 1,27 mm, ei arvoa 0,05 mm. Metrijärjestelmässä käänteinen kenttä ilmoittaa kierteet millimetriä kohti, ei kierteitä tuumaa kohti.

Kierteen halkaisijan kenttä ei muuta nousua. Se määrittää tuloksen alla olevan kaavion mittakaavan. Kaaviossa kierteen profiili esitetään 60 asteen V-muotoisena, jota käyttävät sekä Unified- että ISO-standardit.

Tuuma- ja metrijärjestelmän kierteet

Tuumajärjestelmän ruuvit nimetään halkaisijan ja TPI-arvon perusteella. 1/4"-20-ruuvin halkaisija on 1/4 tuumaa (6,3 mm), ja siinä on 20 kierrettä tuumaa kohti. Metrijärjestelmän ruuvit nimetään halkaisijan ja nousun perusteella. M6 × 1,0 -ruuvin halkaisija on 6 mm, ja sen nousu on 1,0 mm.

Järjestelmät voidaan muuntaa toisikseen tarkalla tuuman ja millimetrin välisellä kertoimella 1 tuuma = 25,4 mm:

• Metrisestä tuumajärjestelmään: TPI = 25,4 ÷ nousu (mm)
• Tuumajärjestelmästä metrijärjestelmään: nousu (mm) = 25,4 ÷ TPI

Kierteen nousu ja etenemä

Kierteen nousu ja etenemä liittyvät toisiinsa, mutta eivät aina ole sama asia. Nousu on vierekkäisten kierteenharjojen välinen etäisyys. Etenemä on matka, jonka ruuvi kulkee akselinsa suunnassa yhden täyden kierroksen aikana.

Yksialkuisessa kierteessä, joka on useimmissa pulteissa käytetty tavallinen kierre, nousu ja etenemä ovat yhtä suuret. Monialkuisessa kierteessä, jossa on kaksi tai useampia yhdensuuntaisia kierreuria, etenemä on nousu kerrottuna alkujen määrällä. Kaksialkuisen kierteen, jonka nousu on 1 mm, etenemä on 2 mm.

Esimerkki: TPI-arvosta nousuksi

Tavallisessa 1/4"-20 UNC-pultissa (Unified National Coarse) on 20 kierrettä tuumaa kohti.

Nousu = 1 ÷ 20 = 0,0500 tuumaa (1,27 mm)

Hienokierteisessä 3/8"-24 UNF-pultissa (Unified National Fine) on 24 kierrettä tuumaa kohti.

Nousu = 1 ÷ 24 = 0,0417 tuumaa (1,06 mm)

Esimerkki: noususta kierteiksi pituusyksikköä kohti

Tavallisen M10-pultin karkea nousu on 1,5 mm.

Kierteet millimetriä kohti = 1 ÷ 1,5 = 0,6667

Hienokierteisen M8-kierteen nousu on 1,0 mm, joten kierteitä millimetriä kohti on täsmälleen 1.

Esimerkki: muuntaminen järjestelmästä toiseen

Metrinen nousu 1,5 mm muunnetaan tuumajärjestelmän TPI-arvoksi seuraavasti:

TPI = 25,4 ÷ 1,5 = 16,9

Tämä on lähellä tavallista tuumajärjestelmän kierteiden määrää, mutta ei sama, mikä on yksi syy siihen, etteivät metriset ja tuumajärjestelmän kiinnikkeet ole vaihtokelpoisia edes halkaisijoiden ollessa lähellä toisiaan.

Tavalliset kierteen nousut yleisissä pulttiko'oissa

Tuumajärjestelmä (UNC:n karkea sarja):

Metrijärjestelmä (ISO:n karkea sarja):

Kierteen nousun mittaaminen

Kierrekampamitta on luotettavin työkalu. Se koostuu ohuista metallilevyistä, joista jokaiseen on leikattu erisuuruinen nousu. Levyt on kiinnitetty taskuveitsen tavoin taittuvaan kahvaan. Levyjä sovitetaan kierteeseen, kunnes jokin niistä sopii siihen tarkasti eikä välistä näy valoa. Tämän jälkeen luetaan kyseiseen levyyn merkitty nousu.

Ilman kierrekampamittaa nousu voidaan mitata viivaimella tai työntömitalla. Mittaa kymmenen kokonaisen kierteen kattava etäisyys ja jaa se kymmenellä. Useamman kierteen mittaaminen vähentää pienten lukemavirheiden vaikutusta.

Kierteen standardien historia

Ruuvikierteitä leikattiin käsin vuosisatojen ajan ennen standardien käyttöönottoa, joten yhden verstaan pultti sopi harvoin toisen verstaan mutteriin. Brittiläinen insinööri Joseph Whitworth ehdotti ensimmäistä kansallista kierrestandardia vuonna 1841 käyttäen 55 asteen kierrekulmaa. Yhdysvalloissa William Sellers ehdotti kilpailevaa 60 asteen standardia vuonna 1864, ja siitä tuli amerikkalaisen kansallisen kierremuodon perusta.

Sota-ajan toimitusongelmat saivat yhdysvaltalaiset, brittiläiset ja kanadalaiset insinöörit yhdistämään erilliset tuumajärjestelmän standardinsa. Tuloksena syntynyt Unified Thread Standard hyväksyttiin vuonna 1948, ja sitä käytetään edelleen tuumajärjestelmän kiinnikkeissä. Nykyään metriset kierteet määrittelee Kansainvälinen standardisoimisjärjestö (ISO), joka käyttää amerikkalaisen standardin kaltaista 60 asteen kierrekulmaa.

Usein kysyttyä

Miten kierteen nousu lasketaan TPI-arvosta?

Jaa 1 TPI-arvolla. Kierteessä, jonka TPI on 20, nousu on 1 ÷ 20 = 0,0500 tuumaa (1,27 mm).

Mikä ero on kierteen nousulla ja TPI-arvolla?

TPI ilmoittaa, kuinka monta kierrettä yhteen tuumaan mahtuu. Nousu ilmoittaa kahden vierekkäisen kierteen välisen etäisyyden. Ne ovat toistensa käänteislukuja: nousu = 1 ÷ TPI ja TPI = 1 ÷ nousu.

Voiko metrisen nousun muuntaa tuumajärjestelmän TPI-arvoksi?

Kyllä. Jaa 25,4 nousulla millimetreinä. Nousu 1,5 mm vastaa arvoa 25,4 ÷ 1,5 eli noin 16,9 TPI.

Miten kierteen nousu voidaan mitata ilman kierrekampamittaa?

Mittaa viivaimella tai työntömitalla kymmenen kokonaisen kierteen kattava etäisyys ja jaa se kymmenellä saadaksesi nousun.

Ovatko nousu ja etenemä sama mitta?

Vain yksialkuisissa kierteissä, jotka ovat yleisin kierretyyppi. Monialkuisissa kierteissä etenemä on nousu kerrottuna alkujen määrällä.

Miksi karkeita ja hienoja kierteitä on molempia?

Karkeat kierteet (suurempi nousu) kiertyvät kiinni ja auki nopeammin ja kestävät paremmin kierteiden rikkoutumista pehmeissä materiaaleissa. Hienot kierteet (pienempi nousu) pysyvät tiukemmin kiinni tärinässä ja mahdollistavat tarkemman säädön, mutta niiden ristiinkierteitys on helpompaa.

Lähteet

1. American Society of Mechanical Engineers. (2003). ASME B1.1: Unified Inch Screw Threads (UN and UNR Thread Form).
2. International Organization for Standardization. (1998). ISO 68–1: ISO general purpose screw threads — Basic profile — Metric screw threads.
3. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L. & Ryffel, H. H. (2016). Machinery's Handbook (30. painos). Industrial Press.
4. National Institute of Standards and Technology. SP 811: Guide for the Use of the International System of Units.