Diferite tipuri de filete de șuruburi

Șuruburile sunt parte integrantă a multor dispozitive și structuri mecanice, permițând îmbinarea și fixarea diferitelor componente. Cu toate acestea, filetele de șuruburi sunt mai variate decât se poate vedea la prima vedere. S-au dezvoltat diferite modele de filete de șurub pentru a se potrivi diverselor aplicații și cerințe. Înțelegerea diferitelor tipuri de filete este importantă pentru ingineri și tehnicieni pentru a selecta configurația optimă a filetului pentru o anumită sarcină.

Bazele filetului de șuruburi

Atunci când aveți de-a face cu filete de șuruburi, vă uitați în esență la o structură elicoidală concepută pentru a transforma mișcarea de rotație în mișcare liniară sau pentru a fixa obiecte între ele. Înțelegerea termenilor de bază vă va ajuta să le identificați și să le utilizați în mod eficient.

Pasul este distanța dintre două puncte corespunzătoare de pe fire adiacente. Este crucial pentru asamblare, deoarece pașii potriviți asigură că filetele se pot angaja corect.

Diametrul unui șurub se referă la dimensiunea acestuia. Diametrul major este cel mai mare diametru (d、D) al filetului, în timp ce diametrul minor (d1、D1) este cel mai mic.

Rădăcina este partea de jos a firului - între două flancuri ale firului - iar creasta este partea de sus a firului.

Să vorbim despre plumbul unui filet de șurub. Dacă aveți un filet cu un singur început (o singură spirală), avansul este același cu pasul. Cu toate acestea, în cazul unui filet cu mai multe începuturi (mai mult de o spirală), avansul este egal cu pasul înmulțit cu numărul de începuturi.

Unghiul filetului este unghiul dintre flancurile filetului, care poate afecta rezistența și capacitatea de încărcare. La cele mai comune șuruburi, acest unghi este de 60 de grade, dar poate varia.

Standardele sistemului de filetare

Înțelegerea diferitelor filete standard este esențială pentru proiectele dumneavoastră care implică șuruburi și elemente de fixare. Haideți să explorăm cele mai frecvent utilizate standarde, asigurându-vă că selectați tipul potrivit pentru munca dumneavoastră.

Standardul de filetare unificat (UTS)

Standardul Unified Thread Standard este foarte răspândit, în special în Statele Unite și Canada. Acesta include filetele UNC (Unified National Coarse) și UNF (Unified National Fine), care sunt desemnate pentru elementele de fixare cu filet grosier și, respectiv, fin. Aceste standarde specifică forma filetului, unghiul, diametrul și pasul (distanța dintre filete).

• UNC: Se utilizează în mod obișnuit atunci când este necesară o asamblare sau dezasamblare rapidă.
• UNF: Oferă o rezistență la tracțiune mai mare decât firele grosiere; ideal pentru aplicații de precizie.
• UNEF: Amendă națională unificată extra amenda

Aceste filete pot avea mai multe clase de potrivire, de la liber la strâns, pentru a satisface diferite cerințe de asamblare. De exemplu, 2A/2B este o potrivire obișnuită în care 2A reprezintă un filet exterior, iar 2B reprezintă un filet interior.

O adaptare a Standardului de filetare unificat este filetul UNR. Acesta include o rotunjire mică și controlată a rădăcinii filetului, ceea ce îi sporește rezistența la oboseală. Această caracteristică este crucială în special pentru aplicațiile în care șurubul va fi supus unor cicluri de încărcare și descărcare.

Standard de filet metric

Standardul Metric Thread Standard este un sistem recunoscut la nivel internațional, caracterizat prin simplitate și eficiență. Filetele metrice se identifică prin diametrul (în milimetri) și pasul lor și sunt disponibile atât în variante de filete grosiere, cât și în variante de filete fine. Acest standard permite un schimb facil de componente la nivel global.

• Fire grosiere: Utilizate în mod regulat atunci când nu este nevoie de o reglare fină a șuruburilor.
• Fire fine: Mai puțin susceptibile de a fi filetate încrucișat și mai bune pentru aplicații care necesită o reglare mai fină a tensiunii.

Standardele britanice

Standardele britanice includ o varietate de tipuri de filete, cum ar fi filetul British Standard Whitworth (BSW) și seria de filete British Association (BA). BSW este cunoscut pentru unghiul său specific de filetare și pentru rădăcinile și crestele rotunjite, ceea ce conferă profiluri distincte ale filetului. Standardele BA sunt adesea utilizate în instrumente de precizie și elemente de fixare de dimensiuni mici.

• BSW: Un profil de filet cu un unghi de filetare de 55 de grade, obișnuit la mașinile mai vechi sau grele.
• BA: Filete fine, potrivite pentru mecanisme mici, întâlnite adesea în electronică și în inginerie de modelare.

Alte standarde de filetare

În afară de standardele majore, există și filete specializate, cum ar fi cele pentru fitingurile de țevi sau American National Standard pentru diferite aplicații. Aceste standarde răspund unor cerințe specifice care ar putea să nu fie îndeplinite de categoriile mai răspândite.

• Fire speciale: Utilizate pentru aplicații precum conexiuni de țevi etanșe sau medii cu solicitări mecanice unice.

Variații de proiectare a firului

Drept vs conic

Firele drepte mențin un diametru constant, formând un cilindru pe toată lungimea lor. Acestea sunt perfecte pentru fixarea în cazul în care alinierea și integritatea împotriva forțelor laterale sunt primordiale. În timp ce filetele conice se îngustează ca un con pe măsură ce avansează, asigurând o etanșare mai strânsă, fiind utilizate în mod obișnuit în aplicații care necesită reținerea de lichide sau gaze.

Paralelă vs conică

Filetele paralele sunt un tip de filet drept în care diametrul rămâne neschimbat de la un capăt la altul. Acest design permite componentelor să se înșurubeze împreună fără a schimba relația diametrului, ceea ce le face ideale pentru multe operațiuni de asamblare. În schimb, filetele conice, analoge cu filetele conice, scad în diametru și sunt concepute pentru a crea o etanșare etanșă la fluide prin faptul că suprafața filetului însuși se conformează formei conului.

Stângaci vs dreptaci

Direcția în care firul se învârte în spirală în jurul cilindrului poate fi la dreapta sau la stânga. Un filet pe dreapta este mai frecvent și se strânge în sensul acelor de ceasornic, în timp ce un filet pe stânga se fixează în sens invers acelor de ceasornic. Acesta din urmă este mai puțin obișnuit și ar putea fi utilizat atunci când acțiunea de înșurubare trebuie să contracareze o forță care tinde să deșurubeze un filet pe dreapta, cum ar fi pe partea stângă a unei pedale de bicicletă.

Profiluri și forme ale filetului

În călătoria dvs. de înțelegere a filetelor cu șuruburi, este esențial să recunoașteți varietatea de profiluri și forme ale filetelor, fiecare cu caracteristici și aplicații specifice. Să discutăm acum patru tipuri primare: filetul în V, filetul pătrat, filetul Acme și filetul de cap la cap.

V-Thread

Experiența dvs. cu șuruburile implică probabil filetul în V, cel mai comun profil de filet caracterizat de unghiul său de 60 de grade. Le veți găsi pe majoritatea șuruburilor și șuruburilor de fixare. Acest design ascuțit al filetului în V oferă o rezistență bună și este ușor de fabricat, ceea ce îl face potrivit pentru majoritatea sarcinilor generale de asamblare.

Fir pătrat

Filetele pătrate se disting prin forma lor pătrată, cu flancul perpendicular pe axa șurubului. Aceste filete sunt concepute pentru transmiterea puterii, reducând frecarea în comparație cu filetele în V. Le veți vedea de obicei în cricuri, menghine și alte mecanisme în care este nevoie de o mișcare eficientă.

Firul Acme

Profilul filetului Acme se remarcă prin forma sa trapezoidală, oferind un compromis între rezistența unui filet în V și frecarea redusă a filetelor pătrate. Unghiul său de flanc de 29 de grade îl face mai robust și mai potrivit pentru sarcini grele întâlnite adesea în șuruburile de plumb și mecanismele de menghină.

Fir de contrafort

În cele din urmă, firele Buttress au un profil triunghiular, cu un flanc vertical și un flanc înclinat. Acest design permite transmiterea unei forțe mari într-o direcție, menținând în același timp mișcarea liberă în cealaltă direcție - frecventă în aplicații precum cricurile și presele cu șuruburi, unde este prezentă o sarcină unidirecțională.

Mecanica și dinamica firelor

În domeniul filetelor, înțelegerea interacțiunii dintre forțe și mișcarea rezultată este crucială. Veți descoperi că momentul de torsiune aplicat și forța rezultată sunt esențiale pentru funcționarea filetelor, atât ca mașină simplă, cât și ca o componentă a sistemelor de rulmenți.

Cuplu și forță

Atunci când aplicați un cuplu unui șurub, în esență îl răsuciți pentru a genera o mișcare liniară. Acest cuplu este calculat ca forță exercitată la o distanță față de punctul de pivotare, care este raza medie a șurubului. Ecuația M = Wr tan(ϕs + α) reprezintă momentul sau cuplul necesar pentru a învinge frecarea și a genera mișcare, unde:

• M este momentul sau cuplul.
• W este forța liniară aplicată asupra șurubului.
• r este raza medie a șurubului.
• ϕs este unghiul de frecare al șurubului.
• α este unghiul de pas al filetului de șurub.

Această forță liniară, sau sarcina de pe șurub, se transformă în mișcarea de rotație necesară pentru a ridica sau coborî șurubul, demonstrând principiul avantajului mecanic în cazul mașinilor simple.

Frecarea și uzura

Frecarea joacă un rol important în dinamica filetelor. Este rezistența pe care o întâmpină o suprafață sau un material atunci când se deplasează peste altul. Iată cum intervine:

• Unghiul de frecare (ϕs): Acest unghi contribuie la înțelegerea cuplului necesar pentru ca șurubul să înceapă să se miște. O frecare mai mare înseamnă că este necesar un cuplu mai mare.
• Uzură și uzură: Interacțiunea continuă între filete poate duce la uzură, afectând atât eficiența, cât și durata de viață a șurubului.

Pentru a minimiza uzura și a prelungi durata de viață a filetelor de șurub:

1. Lubrifiere: Aplicați lubrifianți adecvați pentru a reduce contactul direct metal-metal.
2. Selecția materialelor: Folosiți materiale care au o rezistență ridicată la uzură pentru filete.

Nu uitați că, cu cât gestionați mai bine frecarea prin lubrifiere și alegerea materialului, cu atât va fi mai ușoară trecerea de la mișcarea rotativă la cea liniară, maximizând avantajul mecanic al filetelor de șurub.

Măsurarea filetelor și instrumente

Pentru a obține precizie în proiectele dvs. care implică elemente de fixare filetate, este esențial să măsurați cu exactitate firele. Diametrul pasului filetului și diametrul efectiv joacă un rol semnificativ în acest proces. Iată cum puteți măsura aceste dimensiuni în mod eficient folosind instrumente specifice.

Micrometre și calibre

Micrometrele funcționează ca un instrument de măsurare de precizie pe care îl folosiți pentru a obține diametrul exact al filetelor masculine. Instrumentul funcționează prin măsurarea diametrul pasului, care este diametrul unui cilindru imaginar în care lățimea firului și spațiul dintre fire sunt egale. În general, veți găsi micrometre care măsoară în trepte fine, permițându-vă să atingeți un grad ridicat de precizie.

• Micrometru de pas: conceput în special pentru a măsura diametrul pasului filetelor de șuruburi.
• Măsurători de filetare: esențiale pentru identificarea profilului filetelor de pe un element de fixare filetat. Acestea vă ajută să verificați pasul sau numărul de filete pe centimetru prin potrivirea dinților cu filetele.

Strunguri și utilaje

La fel de importante sunt și strungurile și alte mașini care au un dublu scop. Nu numai că pot crea firele prin tăiere, dar unele au și capacitatea de a măsura firele pe care le-au produs. Acestea sunt utilizate în special pentru fabricarea atât a filetelor masculine, cât și a celor feminine, având în vedere profilul lor de bază. În plus, multe strunguri moderne sunt echipate cu cititoare digitale pentru a vă oferi măsurători precise.

Prin utilizarea micrometrelor, a calibrelor și a echipamentelor de prelucrare, puteți măsura cu precizie și crea filete care corespund specificațiilor proiectului dumneavoastră.

Forme speciale de fire

În lumea înfiletării, formele speciale de filetare au scopuri precise. Veți întâlni modele unice, adaptate pentru conexiuni sigure și aplicații de înaltă rezistență. Haideți să explorăm câteva filete specializate pe care le-ați putea folosi în proiectele dumneavoastră.

Filete de țeavă

Veți avea adesea de-a face cu filete de țeavă atunci când lucrați la instalații sanitare sau la sisteme de manipulare a fluidelor. Aceste filete sunt concepute pentru a asigura o etanșare fără scurgeri și, de obicei, au o conicitate pentru a crea o potrivire mai strânsă pe măsură ce le înșurubați mai aproape. Cele mai comune standarde pentru aceste filete sunt NPT (National Pipe Taper) și BSPT (British Standard Pipe Taper). Fiecare dintre acestea are unghiuri și diametre de filet diferite, ceea ce le face potrivite pentru utilizări specifice.

• Filete NPT: Comune în America de Nord, acestea etanșează bine datorită profilului lor conic.

• Filete BSPT: Utilizate în principal în Europa și Asia, acestea au, de asemenea, o formă conică pentru etanșarea fluidelor.

Raza rădăcinii, o caracteristică de proiectare a unor forme de fir, are un impact asupra rezistenței firului. Este curba mică din partea de jos a canelurii filetului care poate absorbi tensiunea și reduce posibilitatea de fisurare sub sarcini.

Manipularea și utilizarea firelor

Atunci când aveți de-a face cu filete de șuruburi, este esențial să înțelegeți specificul fixării și nivelurile de angajare dintre filetele masculine și feminine. O tehnică adecvată asigură longevitatea și fiabilitatea conexiunilor filetate.

Fixare și fixare

Fixarea este procesul de îmbinare a obiectelor cu ajutorul unui șurub, al unui șurub sau al unor tipuri similare de elemente de fixare. Iată cum o puteți face corect:

• Selectați dispozitivul de fixare potrivit: Potriviți filetele masculine (șuruburi sau șuruburi) cu filetele feminine corespunzătoare (piulițe sau găuri filetate).
• Aliniați cu precizie: Începeți cu mâna pentru a preveni încrucișarea.
• Strângeți în mod corespunzător: Folosiți unealta corectă pentru a strânge elementele de fixare; o strângere excesivă poate desprinde firele, în timp ce o strângere insuficientă poate duce la o îmbinare slabă.

Termenul de șurub jack se referă la un tip de șurub utilizat în electronică pentru a asigura spațierea sau pentru a fixa componente precum conectorii. Utilizarea unei piulițe divizate, care este împărțită în două bucăți pentru a se înfășura în jurul arborelui fără a fi nevoie să se fileteze capătul, poate facilita reparațiile în cazul în care dezasamblarea este dificilă.

Angajarea firului

Angajarea filetului se referă la adâncimea la care filetele masculine se întrepătrund cu cele feminine. Pentru a obține o angajare corespunzătoare:

• Asigurați adâncimea: În mod normal, adâncimea de angajare trebuie să fie cel puțin egală cu diametrul șurubului sau al bolțului.
• Verificați calitatea firului: Filetele deteriorate sau murdare pot compromite angajarea filetului.

Este esențial să se potrivească perfect între fire. Ar trebui să puteți simți rezistență pe măsură ce strângeți, ceea ce indică faptul că filetele sunt în contact complet. Aveți grijă să nu dezbrăcați firele prin strângere prea puternică.

În concluzie, există mai multe tipuri comune de filete de șuruburi utilizate în scopuri diferite, în funcție de factori precum solicitările mecanice, constrângerile de fabricație și precizia necesară. Filetele metrice și unificate sunt cele mai răspândite pentru asamblarea mecanică generală. Formele de filete specializate, cum ar fi filetele buttress, Acme și pătrate, răspund nevoilor din domenii precum mașinile grele, mișcarea liniară și îmbinările de înaltă rezistență.

Pentru lizibilitate, iată o formă concisă:

Unghiul filetului, pasul și profilul influențează performanța filetului. Selectarea tipului de filet adecvat maximizează funcționalitatea și previne defecțiunile. Pe măsură ce sistemele mecanice continuă să avanseze, pot apărea și noi modele de filete. În general, aplicarea principiilor de inginerie a filetului ajută la asigurarea unei fixări fiabile a componentelor pentru utilizările prevăzute.