Gängkalkylator: Beräkna Gängdjup & Diameter

Gängkalkylator för mätning av skruvar och bultar

En gängkalkylator beräknar djupet, kärndiametern och stigningsdiametern för en skruv- eller bultgänga. Den utgår från ytterdiametern och stigningen eller från antalet gängor per tum (TPI). Maskinister, ingenjörer och hobbyister använder den för att kontrollera om en skruv passar i en matchande mutter eller ett gängat hål.

Viktiga gängtermer

• Ytterdiameter: gängans största diameter, mätt från topp till topp.
• Kärndiameter: gängans minsta diameter, mätt från botten till botten.
• Stigningsdiameter: en tänkt diameter ungefär halvvägs mellan ytterdiametern och kärndiametern, där gängkammen och mellanrummet intill den har samma bredd.
• Stigning: avståndet mellan två intilliggande gängtoppar. Den anges i millimeter för metriska gängor och i tum för imperiala gängor.
• Gängor per tum (TPI): antalet gängtoppar på en tum av en imperial gänga. Stigning och TPI mäter samma sak i olika enheter: stigning (mm) = 25,4 / TPI.
• Gängdjup: det radiella avståndet mellan ytterdiametern och kärndiametern, eller hur djupt gängspåret skärs.

Metriska och imperiala gängsystem

Metriska gängor följer ISO-standarden. En storlek som M10×1,5 innebär en ytterdiameter på 10 mm och en stigning på 1,5 mm. Gängvinkeln är 60°.

Imperiala gängor följer Unified Thread Standard (UTS), det system som är vanligast i USA. En storlek som 3/8"-16 innebär en ytterdiameter på 3/8 tum med 16 gängor per tum. Moderna imperiala gängor använder också en vinkel på 60°. Den äldre brittiska Whitworth-standarden använde 55°.

Så beräknas gängdjup

Gängdjup anger hur djupt gängspåret skärs. Det är en radie, inte en diameter, så kärndiametern ligger två gängdjup under ytterdiametern.

Djupet hos en utvändig gänga (bultgänga) beror endast på stigningen:

h = 0,61343 × P

Konstanten är 17√3/48, som kommer från den grundläggande profilen med 60° i ISO 68-1. För en imperial gänga är stigningen det omvända värdet av antalet gängor per tum, mätt i tum:

P = 1 / TPI, alltså h = 0,61343 / TPI

h och P anges alltid i samma enhet som ytterdiametern: millimeter för metriska gängor och tum för imperiala gängor. Multiplicera ett resultat i tum med 25,4 för att läsa det i millimeter.

Formel för kärndiameter

Kärndiametern är lika med ytterdiametern minus två gånger gängdjupet:

d₃ = d − 2h = d − 1,226869 × P

d är ytterdiametern och d₃ är kärndiametern för den utvändiga gängan, båda i samma enhet som P. Den passande muttern eller det gängade hålet har en större kärndiameter, D₁ = d − 1,082532 × P, eftersom gängbotten inte skärs lika djupt.

Formel för stigningsdiameter

d₂ = d − 0,649519 × P

d₂, stigningsdiametern, ligger ungefär halvvägs mellan ytterdiametern och kärndiametern. Det är det mått som gängtolkar kontrollerar mest noggrant, eftersom det avgör hur tätt två gängade delar griper i varandra.

Exempel: metrisk gänga (M10×1,5)

En M10×1,5-bult har en ytterdiameter på 10 mm och en stigning på 1,5 mm.

• Gängdjup: 0,61343 × 1,5 = 0,920 mm
• Kärndiameter: 10 − 1,226869 × 1,5 = 8,160 mm
• Stigningsdiameter: 10 − 0,649519 × 1,5 = 9,026 mm

Exempel: imperial gänga (3/8"-16)

En 3/8"-16-bult har en ytterdiameter på 0,375 tum och 16 gängor per tum, så stigningen är 1 / 16 = 0,0625 tum

• Gängdjup: 0,61343 × 0,0625 = 0,0383 tum (0,974 mm)
• Kärndiameter: 0,375 − 1,226869 × 0,0625 = 0,2983 tum (7,577 mm)
• Stigningsdiameter: 0,375 − 0,649519 × 0,0625 = 0,3344 tum (8,494 mm)

Kalkylatorn på denna sida visar imperiala resultat i tum, med motsvarande millimetermått bredvid, i enlighet med hur imperiala gängtolkar normalt avläses.

Användningsområden för gängberäkningar

Ingenjörer använder gängmått för att välja fästelement som passar ett visst hål eller en viss mutter. Maskinister använder dem för att ställa in svarvar och fräsmaskiner för gängskärning. Kvalitetskontrollanter använder dem för att kontrollera att färdiga delar överensstämmer med en tryckt specifikation. Mekaniker använder dem för att hitta en passande ersättningsbult när originalet har förlorats eller fått förstörda gängor. Rörmokare använder dem för att matcha rörkopplingar.

Andra gängformer omfattas inte av den standardiserade V-gänga som dessa formler gäller. Trapetsgängor och fyrkantsgängor, som används i ledarskruvar och domkrafter, har andra vinklar och andra beräkningar av gängdjupet. Rörgängor är koniska längs sin längd i stället för att ha en konstant diameter. Var och en av dessa kräver sina egna formler.

Kort historik

Före 19e århundradet skars skruvar för hand och passade sällan ihop. Henry Maudslay byggde en praktisk gängskärningssvarv 1797, vilket för första gången gjorde det möjligt att framställa jämna och enhetliga gängor. 1841 föreslog Joseph Whitworth den första brett använda gängstandarden i Storbritannien, med en vinkel på 55°. I USA föreslog William Sellers ett system med en vinkel på 60° 1864, vilket blev den amerikanska standarden.

1948 enades USA, Storbritannien och Kanada om Unified Thread Standard, som fortfarande används. International Organization for Standardization publicerade sin metriska gängprofil som ISO/R 68 1958. Metriska gängor är nu det vanligaste systemet i världen, även om imperiala gängor fortfarande är standard för många fästelement i USA.

Vanliga frågor och svar

Vad är skillnaden mellan stigning och TPI?

Stigning är avståndet mellan två gängtoppar och anges i millimeter. TPI anger hur många gängtoppar som ryms på en tum. Båda beskriver samma mått i olika enheter: stigning (mm) = 25,4 / TPI.

Hur kan jag se om en gänga är metrisk eller imperial?

Metriska gängor märks med ett M och två tal i millimeter, till exempel M10×1,5. Imperiala gängor märks med en diameter i tum, ofta som ett bråk, följt av ett TPI-värde, till exempel 3/8"-16.

Vad är gängingrepp?

Gängingrepp är kontaktlängden mellan två ihopkopplade gängade delar, mätt längs skruvens axel. En vanlig regel för stålfästelement är ett gängingrepp på minst en ytterdiameter. Mjukare material som aluminium behöver ofta 1,5 gånger ytterdiametern för att hålla säkert.

Vad är skillnaden mellan grova och fina gängor?

Grova gängor har större stigning och färre gängor per tum. De motstår felgängning och fungerar bra i mjuka material. Fina gängor har mindre stigning och fler gängor per tum. De sitter säkrare vid vibrationer och möjliggör finare justering.

Hur mäter jag stigningen eller TPI för en okänd gänga?

En gängstigningsmätare, en tunn kam med tandprofiler utskurna för standardiserade stigningar, trycks mot gängan tills en tand passar exakt. Ett skjutmått kan också mäta avståndet tvärs över flera gängor och dividera det med antalet räknade gängor.

Vad betyder gängvinkeln?

Gängvinkeln är vinkeln mellan de två sluttande sidorna på en enskild gängkam. Nästan alla metriska och moderna imperiala gängor använder 60°. Äldre brittiska Whitworth-gängor använde 55°.

Referenser

1. ISO 68-1:1998, General purpose screw threads — Basic profile — Metric screw threads.
2. ASME B1.1-2003, Unified Inch Screw Threads (UN and UNR Thread Form).
3. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L. & Ryffel, H. H. Machinery's Handbook, 31:a upplagan. Industrial Press, 2020.