Vītņu kalkulators: Aprēķiniet vītņu dziļumu un diametru

Skrūvju un bultskrūvju vītnes mērījumu kalkulators

Vītnes kalkulators nosaka skrūves vai bultskrūves vītnes dziļumu, iekšējo diametru un vidējo diametru. Tas darbojas, izmantojot ārējo diametru un soli vai arī vītņu skaitu collā (TPI). Mašīnisti, inženieri un hobija meistari to izmanto, lai pārbaudītu, vai skrūve der atbilstošam uzgrieznim vai vītņotam urbumam.

Svarīgākie vītnes termini

• Ārējais diametrs: vītnes platākā vieta, ko mēra no viena izciļņa virsotnes līdz pretējai virsotnei.
• Iekšējais diametrs: vītnes šaurākā vieta, ko mēra no vienas ieplakas līdz pretējai ieplakai.
• Vidējais diametrs: iedomāts diametrs aptuveni pusceļā starp ārējo un iekšējo diametru, kur vītnes izciļņa un blakus esošās spraugas platums ir vienāds.
• Vītnes solis: attālums starp divu blakus esošu vītnes izciļņu virsotnēm. Metriskajām vītnēm to norāda milimetros, bet angļu mērvienību sistēmas vītnēm — collās.
• Vītņu skaits collā (TPI): vītnes izciļņu virsotņu skaits vienā angļu mērvienību sistēmas vītnes collā. Solis un TPI mēra vienu un to pašu lielumu dažādās mērvienībās: solis (mm) = 25,4 / TPI.
• Vītnes dziļums: radiālais attālums starp ārējo un iekšējo diametru jeb dziļums, kādā iegriezta vītnes ieplaka.

Metriskās un angļu mērvienību sistēmas vītnes

Metriskās vītnes atbilst ISO standartam. Apzīmējums M10×1,5 nozīmē, ka ārējais diametrs ir 10 mm un solis — 1,5 mm. Vītnes leņķis ir 60°.

Angļu mērvienību sistēmas vītnes atbilst Unified Thread Standard (UTS), kas ir Amerikas Savienotajās Valstīs visbiežāk izmantotā sistēma. Apzīmējums 3/8"-16 nozīmē, ka ārējais diametrs ir 3/8 collas un vītņu skaits collā ir 16. Mūsdienu angļu mērvienību sistēmas vītnēm izmanto arī 60° leņķi. Vecākajā britu Vitvorta standartā izmantoja 55°.

Kā aprēķināt vītnes dziļumu

Vītnes dziļums raksturo, cik dziļi ir iegriezta vītnes ieplaka. Tas ir rādiuss, nevis diametrs, tādēļ iekšējais diametrs atrodas divkārša dziļuma attālumā zem ārējā diametra.

Ārējās (bultskrūves) vītnes dziļums ir atkarīgs tikai no soļa:

h = 0,61343 × P

Konstante ir 17√3/48, kas izriet no 60° pamatprofila standartā ISO 68-1. Angļu mērvienību sistēmas vītnei solis ir vītņu skaita collā apgrieztā vērtība, un to mēra collās:

P = 1 / TPI, tātad h = 0,61343 / TPI

h un P vienmēr ir tādā pašā mērvienībā kā ārējais diametrs: metriskajām vītnēm milimetros, bet angļu mērvienību sistēmas vītnēm collās. Lai rezultātu collās izteiktu milimetros, reiziniet to ar 25,4.

Iekšējā diametra formula

Iekšējais diametrs ir vienāds ar ārējo diametru, no kura atņemts divkāršs vītnes dziļums:

d₃ = d − 2h = d − 1,226869 × P

d ir ārējais diametrs, bet d₃ — ārējās vītnes iekšējais diametrs; abi ir tādā pašā mērvienībā kā P. Atbilstošā uzgriežņa vai vītņotā urbuma iekšējais diametrs ir lielāks, D₁ = d − 1,082532 × P, jo tā ieplaka nav iegriezta tik dziļi.

Vidējā diametra formula

d₂ = d − 0,649519 × P

d₂ jeb vidējais diametrs atrodas aptuveni pusceļā starp ārējo un iekšējo diametru. Tas ir izmērs, ko vītnes kalibri pārbauda visrūpīgāk, jo tas nosaka, cik cieši savienojas divas vītņotas detaļas.

Piemērs: metriskā vītne (M10×1,5)

Bultskrūves M10×1,5 ārējais diametrs ir 10 mm, bet solis — 1,5 mm.

• Vītnes dziļums: 0,61343 × 1,5 = 0,920 mm
• Iekšējais diametrs: 10 − 1,226869 × 1,5 = 8,160 mm
• Vidējais diametrs: 10 − 0,649519 × 1,5 = 9,026 mm

Piemērs: angļu mērvienību sistēmas vītne (3/8"-16)

Bultskrūves 3/8"-16 ārējais diametrs ir 0,375 collas, un vītņu skaits collā ir 16, tādēļ solis ir 1 / 16 = 0,0625 collas (1,59 mm)

• Vītnes dziļums: 0,61343 × 0,0625 = 0,0383 collas (0,974 mm)
• Iekšējais diametrs: 0,375 − 1,226869 × 0,0625 = 0,2983 collas (7,577 mm)
• Vidējais diametrs: 0,375 − 0,649519 × 0,0625 = 0,3344 collas (8,494 mm)

Šīs lapas kalkulators parāda angļu mērvienību sistēmas rezultātus collās, blakus norādot ekvivalentu milimetros, kā parasti nolasa šīs sistēmas vītņu kalibrus.

Vītnes aprēķinu izmantošana

Inženieri izmanto vītnes izmērus, lai izvēlētos konkrētam urbumam vai uzgrieznim atbilstošus stiprinājumus. Mašīnisti tos izmanto, lai iestatītu virpas un frēzmašīnas vītņu griešanai. Kvalitātes inspektori tos izmanto, lai pārbaudītu, vai gatavās detaļas atbilst rasējumā norādītajai specifikācijai. Mehāniķi tos izmanto, lai atrastu atbilstošu aizstājēju pazaudētai vai bojātai bultskrūvei. Santehniķi tos izmanto cauruļu veidgabalu saskaņošanai.

Citas vītnes formas neietilpst standarta V veida vītnē, uz kuru attiecas šīs formulas. Acme un kvadrātveida vītnēm, ko izmanto piedzenskrūvēs un domkratos, ir citi leņķi un citi dziļuma aprēķini. Cauruļu vītnes visā garumā sašaurinās, nevis saglabā nemainīgu diametru. Katrai no šīm vītnēm vajadzīgs savs formulu kopums.

Īsa vēsture

Pirms 19. gadsimta skrūves grieza ar rokām, un tās reti bija savstarpēji saderīgas. Henrijs Modslejs 1797. gadā izveidoja praktisku vītņu griešanas virpu, pirmo reizi padarot iespējamu vienādu vītņu izgatavošanu. 1841. gadā Džozefs Vitvorts Lielbritānijā ierosināja pirmo plaši izmantoto vītnes standartu ar 55° leņķi. Amerikas Savienotajās Valstīs Viljams Sellerss 1864. gadā ierosināja sistēmu ar 60° leņķi, kas kļuva par Amerikas standartu.

1948. gadā Amerikas Savienotās Valstis, Lielbritānija un Kanāda vienojās par Unified Thread Standard, ko izmanto arī mūsdienās. Starptautiskā Standartizācijas organizācija publicēja metriskās vītnes profilu kā ISO/R 68 (173 cm) 1958. gadā. Metriskās vītnes tagad ir pasaulē visbiežāk izmantotā sistēma, lai gan Amerikas Savienotajās Valstīs daudziem stiprinājumiem joprojām ir standarta angļu mērvienību sistēmas vītnes.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kāda ir atšķirība starp soli un TPI?

Solis ir attālums starp divu vītnes izciļņu virsotnēm, un to norāda milimetros. TPI skaita, cik izciļņu virsotņu ietilpst vienā collā. Abi raksturo vienu un to pašu lielumu dažādās mērvienībās: solis (mm) = 25,4 / TPI.

Kā noteikt, vai vītne ir metriskā vai angļu mērvienību sistēmas vītne?

Metriskās vītnes apzīmē ar burtu M un diviem skaitļiem milimetros, piemēram, M10×1,5. Angļu mērvienību sistēmas vītnes apzīmē ar diametru collās, bieži kā daļskaitli, kam seko TPI skaits, piemēram, 3/8"-16.

Kas ir vītnes ieķeres garums?

Vītnes saķeres garums ir saskarē esošais divu savienotu vītņotu detaļu garums, ko mēra gar skrūves asi. Tērauda stiprinājumiem parasti iesaka saķeres garumu, kas ir vismaz viena ārējā diametra lielumā. Mīkstākiem materiāliem, piemēram, alumīnijam, drošai noturībai bieži vajadzīgs 1,5 ārējā diametra.

Kāda ir atšķirība starp rupju un smalku vītni?

Rupjām vītnēm ir lielāks solis un mazāks vītņu skaits collā. Tās ir izturīgākas pret vītnes šķērssagriešanu un labi darbojas mīkstos materiālos. Smalkām vītnēm ir mazāks solis un lielāks vītņu skaits collā. Tās vibrācijas apstākļos savienojumu notur ciešāku un ļauj precīzāk regulēt.

Kā izmērīt nezināmas vītnes soli vai TPI?

Vītnes soļa mērinstrumentu — plānu ķemmi ar zobu profiliem, kas izveidoti atbilstoši standarta soļiem, — piespiež pie vītnes, līdz viens zobs precīzi sakrīt. Var izmantot arī bīdmēru, lai izmērītu attālumu pāri vairākiem vītnes vijumiem un izdalītu to ar saskaitīto vijumu skaitu.

Ko nozīmē vītnes leņķis?

Vītnes leņķis ir leņķis starp viena vītnes izciļņa abām slīpajām malām. Gandrīz visām metriskajām un mūsdienu angļu mērvienību sistēmas vītnēm tas ir 60°. Vecākajām britu Vitvorta vītnēm tas bija 55°.

Literatūras saraksts

1. ISO 68-1:1998, Vispārējas nozīmes skrūvju vītnes — pamatprofils — metriskās skrūvju vītnes.
2. ASME B1.1-2003, Vienotās collu skrūvju vītnes (UN un UNR vītnes forma).
3. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L. un Ryffel, H. H. Machinery's Handbook, 31. izdevums. Industrial Press, 2020.