Калькулятор шага резьбы

Калькулятор шага резьбы преобразует шаг резьбы в число витков на дюйм (TPI) и обратно для винтовой резьбы. Он работает с дюймовой резьбой, измеряемой в TPI, и метрической резьбой, для которой шаг измеряется в миллиметрах.

Что такое шаг резьбы?

Шаг резьбы — это расстояние от одной вершины витка до следующей, измеренное вдоль оси винта или болта. Вершина — самая высокая точка гребня резьбы. При меньшем шаге витки расположены ближе друг к другу, а при большем — дальше.

Дюймовая резьба, используемая главным образом в США, обычно описывается числом витков на дюйм, или TPI, а не непосредственно шагом. Метрическая резьба описывается шагом в миллиметрах. Эти два значения являются взаимно обратными.

Как рассчитать шаг резьбы

Формула шага резьбы

Шаг равен 1, делённой на число витков на единицу длины:

Шаг = 1 ÷ число витков на единицу длины

Для дюймовой резьбы это выглядит так: шаг (дюймы) = 1 ÷ TPI. Для метрической резьбы, измеряемой в витках на миллиметр: шаг (мм) = 1 ÷ число витков на мм.

Формула числа витков на единицу длины

Обратный расчёт просто меняет дробь:

Число витков на единицу длины = 1 ÷ шаг

Что показывает калькулятор

Число витков на единицу длины и шаг резьбы связаны как взаимно обратные величины. Ввод значения в одном поле обновляет другое. Результаты отображаются с точностью до четырёх знаков после запятой.

Переключение между дюймовой и метрической системами преобразует сохранённые значения длины с использованием точного коэффициента 1 дюйма = 25,4 мм. Шаг 0,05 дюйма становится равен 1,27 мм, а не 0,05 мм. В метрическом режиме обратное поле показывает число витков на миллиметр, а не число витков на дюйм.

Поле диаметра резьбы не изменяет шаг. Оно задаёт масштаб диаграммы под результатом. На диаграмме профиль резьбы изображён в виде V-образной формы с углом 60 градусов — такой профиль используется стандартами Unified и ISO.

Дюймовая и метрическая системы резьбы

Дюймовые винты обозначаются диаметром и значением TPI. Винт 1/4"-20 имеет диаметр 1/4 дюйма (6,3 мм) и 20 витков на дюйм. Метрические винты обозначаются диаметром и шагом. Винт M6 × 1,0 имеет диаметр 6 мм и шаг 1,0 мм.

Две системы можно преобразовать друг в друга с использованием точного коэффициента перевода дюймов в миллиметры: 1 дюйм = 25,4 мм:

• Из метрической системы в дюймовую: TPI = 25,4 ÷ шаг (мм)
• Из дюймовой системы в метрическую: шаг (мм) = 25,4 ÷ TPI

Шаг резьбы и ход резьбы

Шаг резьбы и ход резьбы связаны, но не всегда совпадают. Шаг — это расстояние между соседними вершинами витков. Ход — расстояние, которое винт проходит вдоль своей оси за один полный оборот.

В однозаходной резьбе, обычной для большинства болтов, шаг и ход равны. В многозаходной резьбе, имеющей две или более параллельные винтовые канавки, ход равен шагу, умноженному на число заходов. У двухзаходной резьбы с шагом 1 мм ход равен 2 мм.

Пример: преобразование TPI в шаг

Стандартный болт 1/4"-20 UNC (Unified National Coarse, унифицированная национальная крупная резьба) имеет 20 витков на дюйм.

Шаг = 1 ÷ 20 = 0,0500 дюйма (1,27 мм)

Более мелкую резьбу имеет болт 3/8"-24 UNF (Unified National Fine, унифицированная национальная мелкая резьба): он имеет 24 витка на дюйм.

Шаг = 1 ÷ 24 = 0,0417 дюйма (1,06 мм)

Пример: преобразование шага в число витков на единицу длины

Стандартный болт M10 имеет крупный шаг 1,5 мм.

Число витков на мм = 1 ÷ 1,5 = 0,6667

Мелкая резьба M8 имеет шаг 1,0 мм, что даёт ровно 1 виток на мм.

Пример: преобразование между системами

Метрический шаг 1,5 мм преобразуется в значение TPI дюймовой системы следующим образом:

TPI = 25,4 ÷ 1,5 = 16,9

Это значение близко к стандартному числу витков дюймовой резьбы, но не совпадает с ним, поэтому метрические и дюймовые крепёжные изделия нельзя заменять друг другом даже при близких диаметрах.

Стандартные шаги резьбы для распространённых размеров болтов

Дюймовая система (серия UNC с крупной резьбой):

Метрическая система (серия ISO с крупной резьбой):

Как измерить шаг резьбы

Резьбомер — самый надёжный инструмент. Он представляет собой набор тонких металлических пластин, каждая из которых имеет свой шаг, закреплённых на складной рукоятке наподобие карманного ножа. Пластины прикладывают к резьбе, пока одна из них не войдёт в зацепление без видимых просветов, после чего считывают шаг, нанесённый на этой пластине.

При отсутствии резьбомера шаг можно измерить линейкой или штангенциркулем. Измерьте расстояние по десяти полным виткам, затем разделите его на десять. Измерение по большему числу витков уменьшает влияние небольших погрешностей считывания.

История стандартов резьбы

На протяжении веков винтовую резьбу нарезали вручную, до появления каких-либо стандартов, поэтому болт из одной мастерской редко подходил к гайке из другой. Британский инженер Джозеф Уитворт предложил первый национальный стандарт резьбы в 1841 году, установив угол профиля резьбы 55 градусов. В США Уильям Селлерс предложил конкурирующий стандарт с углом 60 градусов в 1864 году; он стал основой американского национального профиля резьбы.

Проблемы с поставками в военное время побудили американских, британских и канадских инженеров объединить раздельные дюймовые стандарты. Результатом стал Унифицированный стандарт резьбы, согласованный в 1948 году и по-прежнему используемый для крепёжных изделий с дюймовой резьбой. Метрическая резьба теперь определяется Международной организацией по стандартизации (ISO) с использованием угла профиля 60 градусов, близкого к американскому стандарту.

Часто задаваемые вопросы

Как рассчитать шаг резьбы по TPI?

Разделите 1 на значение TPI. Для резьбы с 20 TPI шаг равен 1 ÷ 20 = 0,0500 дюйма (1,27 мм).

Чем отличаются шаг резьбы и TPI?

TPI показывает, сколько витков помещается в одном дюйме. Шаг измеряет расстояние между двумя соседними витками. Это взаимно обратные величины: шаг = 1 ÷ TPI, а TPI = 1 ÷ шаг.

Можно ли преобразовать метрический шаг в дюймовое значение TPI?

Да. Разделите 25,4 на шаг в миллиметрах. Шаг 1,5 мм равен 25,4 ÷ 1,5, то есть примерно 16,9 TPI.

Как измерить шаг резьбы без резьбомера?

Измерьте линейкой или штангенциркулем расстояние по десяти полным виткам, затем разделите это расстояние на десять, чтобы получить шаг.

Одинаковы ли значения шага и хода резьбы?

Только для однозаходной резьбы, которая встречается чаще всего. В многозаходной резьбе ход равен шагу, умноженному на число заходов.

Зачем существуют крупная и мелкая резьба?

Крупная резьба с большим шагом быстрее закручивается и выкручивается и лучше сопротивляется срыву в мягких материалах. Мелкая резьба с меньшим шагом надёжнее удерживается при вибрации и позволяет точнее регулировать соединение, но её легче перекосить при свинчивании.

Источники

1. Американское общество инженеров-механиков. (2003). ASME B1.1: унифицированная дюймовая винтовая резьба (профиль резьбы UN и UNR).
2. Международная организация по стандартизации. (1998). ISO 68–1: Винтовая резьба общего назначения ISO — основной профиль — метрическая винтовая резьба.
3. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L., & Ryffel, H. H. (2016). Machinery's Handbook (30th ed.). Industrial Press.
4. Национальный институт стандартов и технологий. SP 811: Руководство по применению Международной системы единиц.