Kalkulačka závitov: Výpočet hĺbky a priemeru závitu

Kalkulačka závitov na meranie skrutiek a svorníkov

Kalkulačka závitov určuje hĺbku, malý priemer a stredný priemer závitu skrutky alebo svorníka. Vychádza z veľkého priemeru a stúpania alebo z počtu závitov na palec (TPI). Obrábači, konštruktéri a domáci majstri ju používajú na kontrolu, či skrutka pasuje do príslušnej matice alebo závitového otvoru.

Základné pojmy o závitoch

• Veľký priemer: najväčší priemer závitu, meraný od vrcholu po vrchol.
• Malý priemer: najmenší priemer závitu, meraný od koreňa po koreň.
• Stredný priemer: pomyselný priemer približne v polovici medzi veľkým a malým priemerom, pri ktorom majú hrebeň závitu a susedná medzera rovnakú šírku.
• Stúpanie: vzdialenosť medzi dvoma susednými vrcholmi závitu. Pri metrických závitoch sa udáva v milimetroch a pri palcových závitoch v palcoch.
• Počet závitov na palec (TPI): počet vrcholov závitu na jednom palci palcového závitu. Stúpanie a TPI merajú rovnakú veličinu v rôznych jednotkách: stúpanie (mm) = 25,4 / TPI.
• Hĺbka závitu: radiálna vzdialenosť medzi veľkým a malým priemerom alebo hĺbka, do ktorej zasahuje drážka závitu.

Metrické a palcové závitové sústavy

Metrické závity sa riadia normami ISO. Označenie ako M10×1,5 znamená veľký priemer 10 mm a stúpanie 1,5 mm. Uhol závitu je 60°.

Palcové závity sa riadia zjednotenou normou závitov (UTS), ktorá je najbežnejšia v Spojených štátoch. Označenie ako 3/8"-16 znamená veľký priemer 3/8 palca (9,5 mm) a 16 závitov na palec. Moderné palcové závity tiež používajú uhol 60°. Staršia britská Whitworthova norma používala 55°.

Ako vypočítať hĺbku závitu

Hĺbka závitu určuje, ako hlboko je vyrezaná drážka závitu. Ide o polomer, nie priemer, preto sa malý priemer nachádza pod veľkým priemerom vo vzdialenosti rovnajúcej sa dvojnásobku hĺbky.

Hĺbka vonkajšieho závitu (svorníka) závisí iba od stúpania:

h = 0,61343 × P

Konštanta je 17√3/48 a vychádza zo základného profilu s uhlom 60° podľa normy ISO 68-1. Pri palcovom závite je stúpanie prevrátenou hodnotou počtu závitov na palec a meria sa v palcoch:

P = 1 / TPI, takže h = 0,61343 / TPI

h a P sú vždy v rovnakej jednotke ako veľký priemer: pri metrických závitoch v milimetroch a pri palcových závitoch v palcoch. Výsledok v palcoch vynásobte hodnotou 25,4, aby ste ho vyjadrili v milimetroch.

Vzorec pre malý priemer

Malý priemer sa rovná veľkému priemeru mínus dvojnásobok hĺbky závitu:

d₃ = d − 2h = d − 1,226869 × P

d je veľký priemer a d₃ je malý priemer vonkajšieho závitu; obe veličiny sa uvádzajú v rovnakej jednotke ako P. Matica alebo závitový otvor, ktorý s ním spolupracuje, má väčší malý priemer, D₁ = d − 1,082532 × P, pretože jeho dno nie je vyrezané tak hlboko.

Vzorec pre stredný priemer

d₂ = d − 0,649519 × P

d₂, teda stredný priemer, sa nachádza približne v polovici medzi veľkým a malým priemerom. Ide o rozmer, ktorý závitové kalibre kontrolujú najpresnejšie, pretože určuje tesnosť záberu dvoch závitových súčiastok.

Príklad: metrický závit (M10×1,5)

Skrutka M10×1,5 má veľký priemer 10 mm a stúpanie 1,5 mm.

• Hĺbka závitu: 0,61343 × 1,5 = 0,920 mm
• Malý priemer: 10 − 1,226869 × 1,5 = 8,160 mm
• Stredný priemer: 10 − 0,649519 × 1,5 = 9,026 mm

Príklad: palcový závit (3/8"-16)

Skrutka 3/8"-16 má veľký priemer 0,375 palca a 16 závitov na palec, takže stúpanie je 1 / 16 = 0,0625 palca (1,59 mm)

• Hĺbka závitu: 0,61343 × 0,0625 = 0,0383 palca (0,974 mm)
• Malý priemer: 0,375 − 1,226869 × 0,0625 = 0,2983 palca (7,577 mm)
• Stredný priemer: 0,375 − 0,649519 × 0,0625 = 0,3344 palca (8,494 mm)

Kalkulačka na tejto stránke zobrazuje výsledky pre palcové závity v palcoch a vedľa nich príslušnú hodnotu v milimetroch, čo zodpovedá bežnému odčítaniu palcových závitových kalibrov.

Kde sa používajú výpočty závitov

Konštruktéri používajú rozmery závitov na výber spojovacích súčiastok, ktoré pasujú do daného otvoru alebo matice. Obrábači používajú tieto údaje pri nastavovaní sústruhov a frézok na rezanie závitov. Kontrolóri kvality ich používajú na overenie, či hotové súčiastky zodpovedajú výkresovej špecifikácii. Mechanici ich využívajú pri hľadaní náhradnej skrutky, ktorá zodpovedá pôvodnej stratenej alebo strhnutej skrutke. Inštalatéri ich používajú na výber zodpovedajúcich potrubných tvaroviek.

Iné tvary závitov nespadajú pod štandardný závit v tvare V, na ktorý sa vzťahujú tieto vzorce. Trapézové závity Acme a štvorhranné závity používané vo vretenách a zdvihákoch majú iné uhly a vyžadujú odlišné výpočty hĺbky. Potrubné závity sa po svojej dĺžke zužujú, namiesto toho, aby si zachovávali konštantný priemer. Každý z týchto typov vyžaduje vlastnú sústavu vzorcov.

Stručná história

Pred 19. storočím sa skrutky vyrábali ručne a len zriedka sa navzájom zhodovali. Henry Maudslay zostrojil v roku 1797 praktický sústruh na rezanie závitov, čím sa po prvý raz umožnila výroba rovnomerných závitov. V roku 1841 navrhol Joseph Whitworth v Británii prvú široko používanú závitovú normu s uhlom 55°. V Spojených štátoch navrhol William Sellers v roku 1864 systém s uhlom 60°, ktorý sa stal americkou normou.

V roku 1948 sa Spojené štáty, Británia a Kanada dohodli na zjednotenej norme závitov, ktorá sa používa dodnes. Medzinárodná organizácia pre normalizáciu vydala metrický profil závitu ako ISO/R 68 v (173 cm) 1958. Metrické závity sú dnes najbežnejšou sústavou na svete, hoci palcové závity zostávajú štandardom pri mnohých spojovacích súčiastkach v Spojených štátoch.

Najčastejšie otázky

Aký je rozdiel medzi stúpaním a TPI?

Stúpanie je vzdialenosť medzi dvoma vrcholmi závitu a udáva sa v milimetroch. TPI vyjadruje počet vrcholov, ktoré sa zmestia na jeden palec. Obe veličiny opisujú rovnaké meranie v rôznych jednotkách: stúpanie (mm) = 25,4 / TPI.

Ako zistím, či je závit metrický alebo palcový?

Metrické závity sa označujú písmenom M a dvoma číslami v milimetroch, napríklad M10×1,5. Palcové závity sa označujú priemerom v palcoch, často vo forme zlomku, za ktorým nasleduje počet TPI, napríklad 3/8"-16.

Čo je dĺžka záberu závitu?

Dĺžka záberu závitu je dĺžka kontaktu medzi dvoma spojenými závitovými súčiastkami meraná pozdĺž osi skrutky. Pri oceľových spojovacích súčiastkach sa bežne vyžaduje záber s dĺžkou aspoň jedného veľkého priemeru. Mäkkšie materiály, napríklad hliník, často potrebujú na bezpečné držanie 1,5-násobok veľkého priemeru.

Aký je rozdiel medzi hrubým a jemným závitom?

Hrubé závity majú väčšie stúpanie a menej závitov na palec. Odolávajú kríženiu závitu a dobre fungujú v mäkkých materiáloch. Jemné závity majú menšie stúpanie a viac závitov na palec. Pri vibráciách držia pevnejšie a umožňujú presnejšie nastavenie.

Ako zmerať stúpanie alebo TPI neznámeho závitu?

Závitová mierka stúpania, tenký hrebeň s profilmi zubov vyrezanými podľa štandardných stúpaní, sa pritlačí k závitu, až kým jeden zub presne nezapadne. Vzdialenosť cez niekoľko závitov možno zmerať aj posuvným meradlom a vydeliť ju počtom odmeraných závitov.

Čo znamená uhol závitu?

Uhol závitu je uhol medzi dvoma šikmými stranami jediného hrebeňa závitu. Takmer všetky metrické a moderné palcové závity používajú 60°. Staršie britské Whitworthove závity používali 55°.

Referencie

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