Pengiraian Langkah Ulir

Pengenalan

Pengiraian Langkah Ulir adalah alat penting bagi jurutera, tukang mesin, dan peminat DIY yang bekerja dengan pengikat dan komponen berulir. Langkah ulir mewakili jarak antara ulir yang bersebelahan, diukur dari puncak ke puncak, dan merupakan parameter kritikal dalam menentukan kesesuaian dan fungsi sambungan berulir. Kalkulator ini membolehkan anda dengan mudah menukar antara ulir per inci (TPI) atau ulir per milimeter dan langkah ulir yang bersesuaian, memberikan ukuran yang tepat untuk kedua-dua sistem ulir imperial dan metrik.

Sama ada anda sedang bekerja pada projek kejuruteraan presisi, membaiki mesin, atau hanya berusaha untuk mengenal pasti pengikat pengganti yang betul, memahami langkah ulir adalah penting. Kalkulator kami memudahkan proses ini, menghapuskan keperluan untuk pengiraan manual yang rumit dan mengurangkan risiko kesilapan pengukuran yang boleh menyebabkan pemasangan yang tidak betul atau kegagalan komponen.

Memahami Langkah Ulir

Langkah ulir adalah jarak linear antara puncak ulir yang bersebelahan (atau akar) diukur selari dengan paksi ulir. Ia pada dasarnya adalah kebalikan daripada ketumpatan ulir, yang dinyatakan sebagai ulir per inci (TPI) dalam sistem imperial atau ulir per milimeter dalam sistem metrik.

Sistem Ulir Imperial vs. Metrik

Dalam sistem imperial, ulir biasanya ditentukan oleh diameter dan bilangan ulir per inci (TPI). Sebagai contoh, skru 1/4"-20 mempunyai diameter 1/4 inci dengan 20 ulir per inci.

Dalam sistem metrik, ulir ditentukan oleh diameter dan langkah dalam milimeter. Sebagai contoh, skru M6×1.0 mempunyai diameter 6mm dengan langkah 1.0mm.

Hubungan antara ukuran ini adalah mudah:

• Imperial: Langkah (inci) = 1 ÷ Ulir Per Inci
• Metrik: Langkah (mm) = 1 ÷ Ulir Per Milimeter

Langkah Ulir vs. Pimpinan Ulir

Penting untuk membezakan antara langkah ulir dan pimpinan ulir:

• Langkah ulir adalah jarak antara puncak ulir yang bersebelahan.
• Pimpinan ulir adalah jarak linear yang dicapai skru dalam satu pusingan lengkap.

Untuk ulir satu permulaan (jenis yang paling biasa), langkah dan pimpinan adalah sama. Namun, untuk ulir multi-permulaan, pimpinan adalah sama dengan langkah yang didarab dengan bilangan permulaan.

Formula Pengiraan Langkah Ulir

Hubungan matematik antara langkah ulir dan ulir per unit panjang adalah berdasarkan hubungan terbalik yang mudah:

Formula Asas

$\text{Langkah} = \frac{1}{\text{Ulir Per Unit}}$

$\text{Ulir Per Unit} = \frac{1}{\text{Langkah}}$

Sistem Imperial (Inci)

Untuk ulir imperial, formula menjadi:

$\text{Langkah (inci)} = \frac{1}{\text{Ulir Per Inci (TPI)}}$

Sebagai contoh, ulir dengan 20 TPI mempunyai langkah:

$\text{Langkah} = \frac{1}{20} = 0.050 \text{ inci}$

Sistem Metrik (Milimeter)

Untuk ulir metrik, formula adalah:

$\text{Langkah (mm)} = \frac{1}{\text{Ulir Per mm}}$

Sebagai contoh, ulir dengan 0.5 ulir per mm mempunyai langkah:

$\text{Langkah} = \frac{1}{0.5} = 2 \text{ mm}$

Cara Menggunakan Pengiraian Langkah Ulir

Kalkulator Langkah Ulir kami direka untuk menjadi intuitif dan mudah digunakan, membolehkan anda dengan cepat menentukan langkah ulir atau ulir per unit berdasarkan input anda.

Panduan Langkah demi Langkah

1. Pilih sistem unit anda:

   • Pilih "Imperial" untuk ukuran dalam inci
   • Pilih "Metrik" untuk ukuran dalam milimeter

2. Masukkan nilai yang diketahui:

   • Jika anda tahu ulir per unit (TPI atau ulir per mm), masukkan nilai ini untuk mengira langkah
   • Jika anda tahu langkah, masukkan nilai ini untuk mengira ulir per unit
   • Pilihan, masukkan diameter ulir untuk rujukan dan visualisasi

3. Lihat hasilnya:

   • Kalkulator secara automatik mengira nilai yang bersesuaian
   • Hasil ditunjukkan dengan ketepatan yang sesuai
   • Representasi visual ulir ditunjukkan berdasarkan input anda

4. Salin hasil (pilihan):

   • Klik butang "Salin" untuk menyalin hasil ke papan klip anda untuk digunakan dalam aplikasi lain

Petua untuk Pengukuran yang Tepat

• Untuk ulir imperial, TPI biasanya dinyatakan sebagai nombor bulat (contohnya, 20, 24, 32)
• Untuk ulir metrik, langkah biasanya dinyatakan dalam milimeter dengan satu tempat perpuluhan (contohnya, 1.0mm, 1.5mm, 0.5mm)
• Apabila mengukur ulir yang sedia ada, gunakan pengukur langkah ulir untuk hasil yang paling tepat
• Untuk ulir yang sangat halus, pertimbangkan untuk menggunakan mikroskop atau kaca pembesar untuk mengira ulir dengan tepat

Contoh Praktikal

Contoh 1: Ulir Imperial (UNC 1/4"-20)

Bolt UNC (Unified National Coarse) 1/4 inci standard mempunyai 20 ulir per inci.

• Input: 20 ulir per inci (TPI)
• Pengiraan: Langkah = 1 ÷ 20 = 0.050 inci
• Hasil: Langkah ulir adalah 0.050 inci

Contoh 2: Ulir Metrik (M10×1.5)

Ulir M10 kasar standard mempunyai langkah 1.5mm.

• Input: 1.5mm langkah
• Pengiraan: Ulir per mm = 1 ÷ 1.5 = 0.667 ulir per mm
• Hasil: Terdapat 0.667 ulir per milimeter

Contoh 3: Ulir Imperial Halus (UNF 3/8"-24)

Bolt UNF (Unified National Fine) 3/8 inci mempunyai 24 ulir per inci.

• Input: 24 ulir per inci (TPI)
• Pengiraan: Langkah = 1 ÷ 24 = 0.0417 inci
• Hasil: Langkah ulir adalah 0.0417 inci

Contoh 4: Ulir Metrik Halus (M8×1.0)

Ulir M8 halus mempunyai langkah 1.0mm.

• Input: 1.0mm langkah
• Pengiraan: Ulir per mm = 1 ÷ 1.0 = 1 ulir per mm
• Hasil: Terdapat 1 ulir per milimeter

Contoh Kod untuk Pengiraan Langkah Ulir

Berikut adalah contoh cara mengira langkah ulir dalam pelbagai bahasa pengaturcaraan:

1// Fungsi JavaScript untuk mengira langkah ulir dari ulir per unit
2function calculatePitch(threadsPerUnit) {
3  if (threadsPerUnit <= 0) {
4    return 0;
5  }
6  return 1 / threadsPerUnit;
7}
8
9// Fungsi JavaScript untuk mengira ulir per unit dari langkah
10function calculateThreadsPerUnit(pitch) {
11  if (pitch <= 0) {
12    return 0;
13  }
14  return 1 / pitch;
15}
16
17// Contoh penggunaan
18const tpi = 20;
19const pitch = calculatePitch(tpi);
20console.log(`Ulir dengan ${tpi} TPI mempunyai langkah ${pitch.toFixed(4)} inci`);
21

1# Fungsi Python untuk pengiraan langkah ulir
2
3def calculate_pitch(threads_per_unit):
4    """Mengira langkah ulir dari ulir per unit"""
5    if threads_per_unit <= 0:
6        return 0
7    return 1 / threads_per_unit
8
9def calculate_threads_per_unit(pitch):
10    """Mengira ulir per unit dari langkah"""
11    if pitch <= 0:
12        return 0
13    return 1 / pitch
14
15# Contoh penggunaan
16tpi = 20
17pitch = calculate_pitch(tpi)
18print(f"Ulir dengan {tpi} TPI mempunyai langkah {pitch:.4f} inci")
19
20metric_pitch = 1.5  # mm
21threads_per_mm = calculate_threads_per_unit(metric_pitch)
22print(f"Ulir dengan {metric_pitch}mm langkah mempunyai {threads_per_mm:.4f} ulir per mm")
23

1' Formula Excel untuk mengira langkah dari ulir per inci
2=IF(A1<=0,0,1/A1)
3
4' Formula Excel untuk mengira ulir per inci dari langkah
5=IF(B1<=0,0,1/B1)
6
7' Di mana A1 mengandungi nilai ulir per inci
8' dan B1 mengandungi nilai langkah
9

1// Kaedah Java untuk pengiraan langkah ulir
2public class ThreadCalculator {
3    public static double calculatePitch(double threadsPerUnit) {
4        if (threadsPerUnit <= 0) {
5            return 0;
6        }
7        return 1 / threadsPerUnit;
8    }
9    
10    public static double calculateThreadsPerUnit(double pitch) {
11        if (pitch <= 0) {
12            return 0;
13        }
14        return 1 / pitch;
15    }
16    
17    public static void main(String[] args) {
18        double tpi = 20;
19        double pitch = calculatePitch(tpi);
20        System.out.printf("Ulir dengan %.0f TPI mempunyai langkah %.4f inci%n", tpi, pitch);
21        
22        double metricPitch = 1.5; // mm
23        double threadsPerMm = calculateThreadsPerUnit(metricPitch);
24        System.out.printf("Ulir dengan %.1fmm langkah mempunyai %.4f ulir per mm%n", 
25                          metricPitch, threadsPerMm);
26    }
27}
28

1#include <iostream>
2#include <iomanip>
3
4// Fungsi C++ untuk pengiraan langkah ulir
5double calculatePitch(double threadsPerUnit) {
6    if (threadsPerUnit <= 0) {
7        return 0;
8    }
9    return 1 / threadsPerUnit;
10}
11
12double calculateThreadsPerUnit(double pitch) {
13    if (pitch <= 0) {
14        return 0;
15    }
16    return 1 / pitch;
17}
18
19int main() {
20    double tpi = 20;
21    double pitch = calculatePitch(tpi);
22    std::cout << "Ulir dengan " << tpi << " TPI mempunyai langkah " 
23              << std::fixed << std::setprecision(4) << pitch << " inci" << std::endl;
24    
25    double metricPitch = 1.5; // mm
26    double threadsPerMm = calculateThreadsPerUnit(metricPitch);
27    std::cout << "Ulir dengan " << metricPitch << "mm langkah mempunyai " 
28              << std::fixed << std::setprecision(4) << threadsPerMm << " ulir per mm" << std::endl;
29    
30    return 0;
31}
32

Kes Penggunaan untuk Pengiraan Langkah Ulir

Pengiraan langkah ulir adalah penting dalam pelbagai bidang dan aplikasi:

Pembuatan dan Kejuruteraan

• Pemotongan presisi: Memastikan spesifikasi ulir yang betul untuk bahagian yang mesti dipadankan
• Kawalan kualiti: Memastikan bahawa ulir yang dihasilkan memenuhi spesifikasi reka bentuk
• Rekayasa terbalik: Menentukan spesifikasi komponen berulir yang sedia ada
• Pengaturcaraan CNC: Menetapkan mesin untuk memotong ulir dengan langkah yang betul

Pembaikan dan Penyelenggaraan Mekanikal

• Penggantian pengikat: Mengenal pasti pengganti skru, bolt, atau nat yang betul
• Pembetulan ulir: Menentukan saiz tap atau die yang betul untuk pemulihan ulir
• Penyelenggaraan peralatan: Memastikan sambungan berulir yang serasi semasa pembaikan
• Kerja automotif: Bekerja dengan komponen berulir metrik dan imperial

Projek DIY dan Rumah

• Pemasangan perabot: Mengenal pasti pengikat yang betul untuk pemasangan
• Pembaikan paip: Bekerja dengan spesifikasi ulir paip yang standard
• Pemilihan perkakasan: Memilih skru yang betul untuk pelbagai bahan dan aplikasi
• Pencetakan 3D: Mereka bentuk komponen berulir dengan kejelasan yang betul

Aplikasi Saintifik dan Perubatan

• Peralatan makmal: Memastikan keserasian antara komponen berulir
• Instrumen optik: Bekerja dengan ulir halus untuk pelarasan tepat
• Peranti perubatan: Menghasilkan komponen dengan keperluan ulir khusus
• Aerospace: Memenuhi spesifikasi ketat untuk sambungan berulir kritikal

Alternatif kepada Pengiraan Langkah Ulir

Walaupun langkah ulir adalah ukuran asas, terdapat pendekatan alternatif untuk menentukan dan bekerja dengan ulir:

1. Sistem penamaan ulir: Menggunakan penamaan ulir yang standard (contohnya, UNC, UNF, M10×1.5) daripada mengira langkah secara langsung
2. Pengukur ulir: Menggunakan pengukur fizikal untuk memadankan ulir yang sedia ada daripada mengukur dan mengira
3. Jadual pengenalan ulir: Merujuk jadual standard untuk mengenal pasti spesifikasi ulir yang biasa
4. Penganalisis ulir digital: Menggunakan alat khusus yang secara automatik mengukur dan mengenal pasti parameter ulir

Sejarah Standard dan Pengukuran Ulir

Perkembangan sistem ulir yang standard telah menjadi penting untuk kemajuan industri, membolehkan bahagian yang boleh ditukar dan perdagangan global.

Perkembangan Awal

Konsep ulir skru telah wujud sejak zaman tamadun purba, dengan bukti skru kayu digunakan dalam pemerasan zaitun dan wain di Greece seawal abad ke-3 SM. Namun, ulir awal ini tidak mempunyai standard dan biasanya dibuat khas untuk setiap aplikasi.

Percubaan pertama untuk standardisasi ulir datang daripada jurutera British Sir Joseph Whitworth pada tahun 1841. Sistem ulir Whitworth menjadi sistem ulir pertama yang dinyatakan secara nasional, dengan sudut ulir 55 darjah dan langkah yang standard untuk pelbagai diameter.

Standard Ulir Moden

Di Amerika Syarikat, William Sellers mencadangkan standard yang bersaing pada tahun 1864, dengan sudut ulir 60 darjah, yang akhirnya berkembang menjadi Standard Nasional Amerika. Semasa Perang Dunia II, keperluan untuk keserasian antara komponen berulir Amerika dan British membawa kepada pembangunan Standard Ulir Bersatu (UTS), yang masih digunakan hingga hari ini.

Sistem ulir metrik, kini dikawal oleh ISO (Organisasi Antarabangsa untuk Standardisasi), telah dibangunkan di Eropah dan telah menjadi standard global untuk kebanyakan aplikasi. Ulir metrik ISO mempunyai sudut ulir 60 darjah dan langkah yang standard berdasarkan sistem metrik.

Teknologi Pengukuran

Pengukuran langkah ulir awal bergantung kepada pengiraan manual dan alat yang mudah. Pengukur langkah ulir, alat seperti sikat dengan pelbagai bilah dengan langkah yang berbeza, telah dibangunkan pada akhir abad ke-19 dan masih digunakan hingga hari ini.

Teknologi pengukuran moden termasuk:

• Perbandingan optik digital
• Sistem pengimbasan laser
• Sistem penglihatan komputer
• Mesin pengukur koordinat (CMM)

Alat-alat canggih ini membolehkan pengukuran yang tepat bagi parameter ulir, termasuk langkah, diameter utama, diameter kecil, dan sudut ulir.

Teknik Pengukuran Langkah Ulir

Mengukur langkah ulir dengan tepat adalah penting untuk pengenalan dan spesifikasi yang betul. Berikut adalah beberapa kaedah yang digunakan oleh profesional:

Menggunakan Pengukur Langkah Ulir

1. Bersihkan komponen berulir untuk mengeluarkan kotoran atau serpihan
2. Letakkan pengukur pada ulir, mencuba bilah yang berbeza sehingga satu sesuai dengan sempurna
3. Baca nilai langkah yang ditandakan pada bilah yang sepadan
4. Untuk pengukur imperial, nilai tersebut mewakili ulir per inci
5. Untuk pengukur metrik, nilai tersebut mewakili langkah dalam milimeter

Menggunakan Kaliper atau Pembaris

1. Ukur jarak yang dilalui oleh bilangan ulir yang diketahui
2. Kira bilangan ulir yang lengkap dalam jarak tersebut
3. Bahagikan jarak dengan bilangan ulir untuk mendapatkan langkah
4. Untuk ketepatan yang lebih tinggi, ukur merentasi beberapa ulir dan bahagikan dengan bilangan ulir

Menggunakan Mikrometer Ulir

1. Letakkan komponen berulir di antara anvil dan spindle
2. Laraskan sehingga mikrometer menyentuh puncak ulir
3. Baca pengukuran dan bandingkan dengan spesifikasi ulir standard
4. Gunakan jadual langkah ulir untuk mengenal pasti ulir standard

Menggunakan Pengimejan Digital

1. Ambil gambar resolusi tinggi profil ulir
2. Gunakan perisian untuk mengukur jarak antara puncak ulir
3. Kira langkah purata dari beberapa pengukuran
4. Bandingkan hasil dengan spesifikasi standard

Soalan Lazim: Pengiraian Langkah Ulir

Apa itu langkah ulir?

Langkah ulir adalah jarak antara puncak ulir yang bersebelahan (atau akar) diukur selari dengan paksi ulir. Ia mewakili betapa dekatnya ulir dan biasanya diukur dalam inci untuk ulir imperial atau milimeter untuk ulir metrik.

Bagaimana saya mengira langkah ulir dari ulir per inci (TPI)?

Untuk mengira langkah ulir dari ulir per inci, gunakan formula: Langkah (inci) = 1 ÷ TPI. Sebagai contoh, jika ulir mempunyai 20 TPI, langkahnya adalah 1 ÷ 20 = 0.050 inci.

Apa perbezaan antara langkah ulir metrik dan imperial?

Langkah ulir metrik diukur secara langsung dalam milimeter antara ulir yang bersebelahan, manakala langkah ulir imperial biasanya ditentukan sebagai ulir per inci (TPI). Sebagai contoh, ulir M6×1 mempunyai langkah 1mm, manakala ulir imperial 1/4"-20 mempunyai 20 ulir per inci (0.050" langkah).

Bagaimana saya mengenal pasti langkah ulir pengikat yang sedia ada?

Anda boleh mengenal pasti langkah ulir menggunakan pengukur langkah ulir, yang mempunyai pelbagai bilah dengan profil ulir yang berbeza. Cukup padankan pengukur dengan pengikat anda sehingga anda menemui satu yang sesuai dengan sempurna. Sebagai alternatif, anda boleh mengukur jarak yang dilalui oleh beberapa ulir dan membahagikannya dengan bilangan ulir.

Apa hubungan antara langkah ulir dan sudut ulir?

Langkah ulir dan sudut ulir adalah parameter yang bebas. Sudut ulir (biasanya 60° untuk kebanyakan ulir standard) menentukan bentuk profil ulir, manakala langkah menentukan jarak antara ulir. Kedua-dua parameter adalah penting untuk memastikan pemasangan yang betul dan fungsi.

Bolehkah langkah ulir menjadi sifar atau negatif?

Secara teori, langkah ulir tidak boleh menjadi sifar atau negatif kerana ini akan menghasilkan geometri ulir yang tidak mungkin secara fizikal. Langkah sifar akan bermakna ulir tanpa had per unit panjang, dan langkah negatif akan menunjukkan ulir yang bergerak ke belakang, yang tidak masuk akal untuk ulir standard.

Bagaimana langkah ulir mempengaruhi kekuatan sambungan berulir?

Secara amnya, ulir yang lebih halus (langkah lebih kecil) memberikan kekuatan tegangan yang lebih besar dan lebih baik dalam menahan getaran kerana diameter minor yang lebih besar dan penglibatan ulir yang lebih besar. Namun, ulir yang lebih kasar (langkah lebih besar) lebih mudah dipasang, kurang terdedah kepada pemotongan silang, dan lebih baik untuk aplikasi dalam persekitaran kotor.

Apa langkah ulir standard untuk saiz pengikat biasa?

Langkah ulir imperial biasa termasuk:

• 1/4" UNC: 20 TPI (0.050" langkah)
• 5/16" UNC: 18 TPI (0.056" langkah)
• 3/8" UNC: 16 TPI (0.063" langkah)
• 1/2" UNC: 13 TPI (0.077" langkah)

Langkah ulir metrik biasa termasuk:

• M6: 1.0mm langkah
• M8: 1.25mm langkah
• M10: 1.5mm langkah
• M12: 1.75mm langkah

Bagaimana saya menukar antara langkah ulir metrik dan imperial?

Untuk menukar dari imperial ke metrik:

• Langkah metrik (mm) = 25.4 ÷ TPI

Untuk menukar dari metrik ke imperial:

• TPI = 25.4 ÷ Langkah metrik (mm)

Apa perbezaan antara langkah dan pimpinan dalam ulir multi-permulaan?

Dalam ulir satu permulaan, langkah dan pimpinan adalah sama. Dalam ulir multi-permulaan, pimpinan (jarak yang dicapai dalam satu pusingan) adalah sama dengan langkah yang didarab dengan bilangan permulaan. Sebagai contoh, ulir dua permulaan dengan langkah 1mm mempunyai pimpinan 2mm.

Rujukan

1. American Society of Mechanical Engineers. (2009). ASME B1.1-2003: Unified Inch Screw Threads (UN and UNR Thread Form).

2. International Organization for Standardization. (2010). ISO 68-1:1998: 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 (30th ed.). Industrial Press.

4. Bickford, J. H. (2007). Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints (4th ed.). CRC Press.

5. British Standards Institution. (2013). BS 3643-1:2007: ISO metric screw threads. Principles and basic data.

6. Deutsches Institut für Normung. (2015). DIN 13-1: ISO general purpose metric screw threads — Part 1: Nominal sizes for coarse pitch threads.

7. Society of Automotive Engineers. (2014). SAE J1199: Mechanical and Material Requirements for Metric Externally Threaded Fasteners.

8. Machinery's Handbook. (2020). Thread Systems and Designations. Retrieved from https://www.engineersedge.com/thread_pitch.htm

Cuba Pengiraian Langkah Ulir kami hari ini untuk dengan cepat dan tepat menentukan spesifikasi ulir untuk projek kejuruteraan, pembuatan, atau DIY anda!