Отличие резьбы метрической от трубной и их параметры

Резьбовые соединения являются одними из основных методов стыковки элементов трубопроводных магистралей, иногда при монтаже линий с трубами своими руками можно столкнуться с их различными типами. Поэтому при подборе материалов и комплектующих при самостоятельном устройстве трубопроводов, полезно знать отличие резьбы метрической от трубной.

По принятым стандартам трубную резьбу измеряют в специальных и обычных дюймах, она насчитывает несколько видов, которые в зависимости от назначения отличаются определенными параметрами. При самостоятельном ручном или механическом нарезании на токарных станках эти различия необходимо учитывать для того, чтобы правильно выбрать размеры, обеспечивающие наиболее качественные стыки для определенных условий эксплуатации.

Рис.1 Профильные размеры конусной резьбы

Почему в дюймах

Хотя в странах мира повсеместно распространена метрическая система измерений, и резьбовой шаг привязан к миллиметру, вся современная сантехника, насосное, отопительное оборудование и прочие системы с использованием трубопроводов рассчитаны на систему измерения в дюймах.

Связано это с тем, что неметрическая система вместе со всем оборудованием пришла к нам из развитых стран мира, где вся промышленность с 15 века были ориентирована на английский дюйм, приблизительно равный ширине большого пальца в 25,4 мм. Появившаяся значительно позднее в 19 веке система с основной размерной единицей в 1 метр используется везде, но так и не смогла вытеснить дюймы из измерений элементов оборудования, газовых и водопроводных магистралей.

Частично это произошло потому, что считать десятые доли миллиметров слишком неудобно и при этом страдает точность, в то время, как резьбовые элементы в полдюйма, три четверти, полтора и так далее проще обозначать и производить. При изготовлении бытовой сантехники стандартный дюймовый шаг составляет 1/4″ — это в 6 раз больше миллиметра и позволяет существенно уменьшить число типоразмеров соединительных патрубков сантехнической арматуры.

Рис.2 Цилиндрический профиль и его размерные показатели

Параметры резьбы

Любая резьба определяется показателями:

• Наружный диаметр. Соответствует расстоянию от вершин гребней на разных сторонах и равен окружности цилиндра, на который производится нарезание.
• Внутренний диаметр. Расстояние между впадинами диаметрально расположенных профильных гребней.
• Шаг или ход. Расстояние между вершинами профиля резьбы. В трубных накатках оно измеряется витками на дюйм.
• Профильный угол. Измеренный в градусах угол конусного гребня.
• Глубина. Высота гребня от верха до его основания.

Маркировка и классы точности

Существует 3 класса точности резьбы: первая (самая грубая), вторая и третья (наиболее точная). Выбор того или иного класса зависит от 2-х факторов: размеры диаметра резьбы, взятого из таблицы, давления жидкости в трубопроводе. Чем выше класс резьбы, тем большее давление жидкости она сможет выдержать.

Размеры проверяют на соответствие определенному классу точности с помощью специальных калибров. Этот способ позволяет наиболее достоверно определить соответствие резьбой требуемых размеров, но он более трудоемкий. Такой метод эффективен в условиях многосерийного производства деталей, требующих наличие высокой точности. Когда серийность не столь велика и к точности не предъявляется повышенных требований, размеры резьб контролируются следующим образом:

• Размеры наружного диаметра измеряют с помощью штангенциркуля, микрометра и других механических измерительных приборов. Затем показания сверяют со справочной таблицей.
• Размеры шага определяют прикладыванием специальных гребенок, например дюймовый резьбомер. Затем полученное количество витков на дюйм соотносят со значением таблицы размеров дюймовой резьбы. Самый простой способ измерить шаг резьбы – взять линейку, отметить на ней 25,4 миллиметра и посчитать сколько витков входит в данный отрезок. Сразу отметим, что это способ наиболее грубый и не подходит для измерения резьбы с третьим и вторым классом точности.

Обозначение дюймовой резьбы в технической документации разберем на примере:

G 2” LH-2-40

Буква «G» означает, что резьба трубная цилиндрическая. Коническая трубная согласно Российским стандартам обознается буквой «К».

Цифра «2» указывает на размер наружного диаметра. Единицей измерения являются дюймы. Размеры резьбы и их варианты полностью регламентированы ГОСТами и занесены в специальные таблицы.

Буквы «LH» показывают, что резьба имеет левое направление завинчивания. Отсутствие данного обозначения указывает на правое направление.

Цифра «2» характеризует класс точности. Таблица пределов отклонений указана в ГОСТе.Цифра «40» – это размер, характеризующий длину завинчивания.

Трубные резьбы, применяемые в быту

Отечественными ГОСТ регламентируется два основных вида трубной резьбы: конические и цилиндрические, главное отличие которых состоит в профиле заготовки. В первом случае он конической формы (конусность 1 к 16), во втором типе основанием является цилиндрическая заготовка.

Также известны американские разновидности стандартов трубных дюймовых накаток NPSM и NPT, главное отличие которых — профильный угол в 60 градусов. Отечественный аналог американского стандарта NPT — ГОСТ 6111-52 на коническую резьбу с углом конуса гребня в 60 градусов.

Рис. 3 Таблица резьбы трубной конической

Таблица дюймовых резьб. Классификация

Дюймовая резьба – это резьба, все параметры которой выражены в дюймах, шаг резьбы в долях дюйма (дюйм = 2,54 см). Для трубной дюймовой резьбы размер в дюймах характеризует условно просвет в трубе, а наружный диаметр самой трубы немного больше.

Дюймовая резьба применяется в резьбовых соединениях и винтовых передачах. Дюймовая резьба бывает следующих видов:

1. Дюймовая цилиндрическая – UTS (Unified Thread Standard). Такая резьба широко распространена в США и Канаде. Угол при вершине у такой резьбы составляет 60 градусов. В зависимости от шага подразделяется на: UNC (Unified Coarse); UNF (Unified Fine); UNEF (Unified Extra Fine); 8UN; UNS (Unified Special). Наибольшее распространение получила резьба UNC. Такая резьба соответствует стандарту ANSI 1.

1. Дюймовая резьба британского стандарта — BSW . Резьба с мелким шагом называется BSF (British Standard Fine). Угол при вершине у такой резьбы 55 градусов.
2. Дюймовая коническая NPT или цилиндрическая NPS. Соответствует стандарту ANSI/ASME 20.1. Такая резьба применяется для трубных соединений. Имеет угол при вершине 60 градусов. В России такой резьбе соответствует ГОСТ 6111-52.

Наиболее часто в России в последнее время можно встретить крепёж с дюймовой резьбой UNC (унифицированная крупная резьба). Такой крепёж часто встречается на ввозимой в нашу страну технике (газонокосилки, триммеры, генераторы, культиваторы, автомобили американской сборки и т.д.) из США, Китая и некоторых других стран. При работе с дюймовым крепежом необходимо помнить, что размеры ключей для дюймового крепежа отличаются от ключей для метрического крепежа.

Основные размеры дюймового крепежа UNC приведены в таблице дюймовых резьб

ТипоразмерНаружный диаметр, дюймовНаружный диаметр, ммДиаметр сверления, мм mmЧисло витков на дюймШаг, мм

N 1 — 64 UNC	0,073	1,854	1,50	64	0,397
N 2 — 56 UNC	0,086	2,184	1,80	56	0,453
N 3 — 48 UNC	0,099	2,515	2,10	48	0,529
N 4 — 40 UNC	0,112	2,845	2,35	40	0,635
N 5 — 40 UNC	0,125	3,175	2,65	40	0,635
N 6 — 32 UNC	0,138	3,505	2,85	32	0,794
N 8 — 32 UNC	0,164	4,166	3,50	32	0,794
N 10 — 24 UNC	0,190	4,826	4,00	24	1,058
N 12 — 24 UNC	0,216	5,486	4,65	24	1,058
1/4″ — 20 UNC	0,250	6,350	5,35	20	1,270
5/16″ — 18 UNC	0,313	7,938	6,80	18	1,411
3/8″ — 16 UNC	0,375	9,525	8,25	16	1,587
7/16″ — 14 UNC	0,438	11,112	9,65	14	1,814
1/2″ — 13 UNC	0,500	12,700	11,15	13	1,954
9/16″ — 12 UNC	0,563	14,288	12,60	12	2,117
5/8″ — 11 UNC	0,625	15,875	14,05	11	2,309
3/4″ — 10 UNC	0,750	19,050	17,00	10	2,540
7/8″ — 9 UNC	0,875	22,225	20,00	9	2,822
1″ — 8 UNC	1,000	25,400	22,25	8	3,175
1 1/8″ — 7 UNC	1,125	28,575	25,65	7	3,628
1 1/4″ — 7 UNC	1,250	31,750	28,85	7	3,628
1 3/8″ — 6 UNC	1,375	34,925	31,55	6	4,233
1 1/2″ — 6 UNC	1,500	38,100	34,70	6	4,233
1 3/4″ — 5 UNC	1,750	44,450	40,40	5	5,080
2″ — 4 1/2 UNC	2,000	50,800	46,30	4,5	5,644
2 1/4″ — 4 1/2 UNC	2,250	57,150	52,65	4,5	5,644
2 1/2″ — 4 UNC	2,500	63,500	58,50	4	6,350
2 3/4″ — 4 UNC	2,750	69,850	64,75	4	6,350
3″ — 4 UNC	3,000	76,200	71,10	4	6,350
3 1/4″ — 4 UNC	3,250	82,550	77,45	4	6,350
3 1/2″ — 4 UNC	3,500	88,900	83,80	4	6,350
3 3/4″ — 4 UNC	3,750	95,250	90,15	4	6,350
4″ — 4 UNC	4,000	101,600	96,50	4	6,350

Моменты затяжки

Моменты затяжки крепежных изделий с дюймовой резьбой стандарта UNC для болтов и гаек SAE класса прочности 5 и выше приведены в следующей таблице.

Размер резьбы, дюймыМомент затяжки стандартных болтов и гаекН*м*Фунт силы-фут**

1/4	12± 3	9±2
5/16	25 ± 6	18± 4,5
3/8	47± 9	35 ± 7
7/16	70± 15	50± 11
1/2	105± 20	75±15
9/16	160 ± 30	120± 20
5/8	215± 40	160 ± 30
3/4	370 ± 50	275 ± 37
7/8	620± 80	460 ± 60
1	900 ± 100	660 ± 75
11/8	1300 ± 150	950 ± 100
1 1/4	1800 ±200	1325 ±150
1 3/8	2400 ± 300	1800 ± 225
1 1/2	3100 ± 350	2300 ± 250

*1 Ньютон-метр (Н*м) равен примерно 0,1 кГм. ** Фунт силы-фут — британский и американский эквивалент Н*м.

Коническая трубная резьба по ГОСТ 6211-81 и ее маркировка

Резьбовые соединения этого вида предназначены для работы в условиях высокого давления, применяются в гидравлических системах мобильного инструмента, приводящих в движение тяжелые механизмы (гидростанции), для подключения гибких рукавов и муфт, рассчитанных на давление 700 и более бар. Данный вид резьбового соединения имеет следующие особенности:

• ГОСТ регламентирует не только максимальный наружный диаметр в 6″, но и длину нарезки, которая разбивается на полную длину и рабочую часть.
• Уклон конуса имеет соотношение 1:16 по всей длине, ход резьбовой насечки включает в себя четыре позиции и привязан к внешнему диаметру.
• Маркировка включает в себя номинальный диаметр резьбы в дюймах и тип изделия, который обозначается латинской буквой R с дополнительными символами C и Р, означающими внутреннюю коническую или внутреннюю цилиндрическую нарезку. Направление указывается для левостороннего исполнения, имеет символьное обозначение LH.

Обозначение на чертеже

Изображение резьбового соединения на чертеже представляет собой процедуру буквенного обозначения типа нарезки изделия. На рисунке прямоугольный тип нарезки может изображаться 2 способами: посредством местного разреза, где обозначаются ее основные размерные характеристики, и с применением выносного элемента – дополнительного рисунка части изделия в увеличенном размере. Для прямоугольной резьбы не существует точных стандартов обозначения. Поэтому на чертеже для ее изготовления приводится вся необходимая информация о размерах нарезки.

Согласно ГОСТ № 2.311—68, при составлении резьбовых чертежей на производстве линия винта заменяется одной 2 сплошными линиями – основной и тонкой. В этом случае для изображения внутреннего и наружного диаметра действуют следующие правила:

1. При наружной резьбе внешний диаметр обозначается сплошными основными линиями, внутренний диаметр – сплошной тонкой. Расстояние между линиями должно составляет не менее 0,008 см. Оно может быть больше величины шага.
2. Сплошная тонкая линия проводится на величину длины нарезки без сбега. С ней пересекается граница фаски.
3. По внутреннему диаметру изображается дуга, длина которой составляет 0,75 от длины окружности. Она размыкается в любом месте. При этом фаска на чертеже не обозначается.
4. При внутренней нарезке внешний диаметр изображается сплошной тонкой линией, внутренний диаметр – сплошной основной. Невидимые участки нарезки обозначаются пунктирными линиями. В этом случае линию, определяющую границу нарезания, рисуют на стержне до начала сбега.
5. Рядом с границей резьбы во время ее изготовления образуется глухое отверстие, именуемое гнездом. Оно выполнено в форме конуса. Его угол при вершине составляет 120°. При условии, что дно глухого отверстия находится рядом с концом резьбы, то допускается обозначение нарезки до конца отверстия.

Отличие резьбы метрической от трубной

Основными показателями резьбовых накаток являются их диаметр и шаг, которые регламентируются соответствующими нормативами.

Широко распространенная метрическая резьба, применяемая во всех сферах промышленности, отличается от трубной по следующим параметрам:

Размеры. Трубная имеет наружный диаметр, кратный специальному фиксированному трубному дюйму (33,24 мм.) и его десятым долям, при этом дюйм не является величиной, кратно связанной с единицами измерения в миллиметрах. Понятно, что элемент с дюймовой нарезкой не может подойти по размерным показателям к изделию, выполненному по метрическим стандартам. В трубной резьбе шаг измеряется в количестве ниток на дюйм — из этого следует, шаг резьбы в миллиметрах не будет совпадать с дюймовым.

Все вышесказанное означает, что на практике метрическую гайку не накрутишь на болт с дюймовой накаткой — детали не совпадут по ходу и диаметру.

Профильный угол. Трубная нарезка, регламентированная отечественными ГОСТ 6211-81, 6357-81, имеет профиль равностороннего треугольника с углом конусного гребня в 55 град., в то время как в метрической этот показатель равен 60 град. Понятно, что помимо различного диаметра и шага, эти резьбовые соединения не смогут работать в паре по причине разного угла конусных гребней.

Рис. 6 Резьба NTPS

Накатка. Трубная резьбовая накатка проводится на заготовки с учетом толщины их стенок и внешних габаритов — это позволяет получить максимально прочную стыковку изделий, зависящую от их физических и механических характеристик заготовок. Трубная резьба отличается от метрической тем, что по стандарту для каждого диаметра установлен свой шаг — это позволяет при соблюдении нормативов обеспечить резьбовому стыку высокую и заранее рассчитанную прочность.

Маркировка и обозначение. В государственных стандартах основные трубные резьбовые размеры привязаны к дюйму (обозначается одной или двумя косыми чертами), в то время как метрические приведены в миллиметрах. Основная разница видов в указании хода — в дюймовом варианте указывается количество ниток на 1″.

Для чего это важно знать

Каждый автовладелец, который занимается ремонтом авто своими руками, хоть раз, но сталкивался с ситуацией, когда гайка одинакового размера не заворачивается на подходящий по диаметру болт. Причина скрывается в том, что резьба, нанесённая на «проблемную» деталь, отличается от той, которая нарезана на накручиваемом изделии.

Это подтверждает то, что резьба на них отличается друг от друга. Поэтому для беспроблемного закручивания вам понадобится подобрать винт или гайку с одинаковой нарезкой.

Нарезка трубной резьбы своими руками

Как и метрическая, трубная резьба бывает наружной и внутренней, выполняется ручными или механическими способами. Для создания нарезки ручным способом используют метчики (для внутренней насечки) и плашки (для нарезания внешних поверхностей).

Самостоятельная нарезка резьбы на трубе внутри и снаружи проводится в следующем порядке:

1. Перед нарезанием стачивают внешнюю или внутреннюю кромки, делая небольшую фаску — это помогает установить режущий инструмент без перекосов. Также под рукой необходимо иметь машинное масло, которым будет смазываться поверхность трубы и режущий инструмент в процессе проведения работ.
2. Труба надежно фиксируется в тисках и смазывается машинным маслом, плашка закрепляется в плашкодержателе, а метчик в воротке, после чего инструмент надевают или вставляют в трубу.
3. Вращая плашку или метчик, вворачивают их в заготовку на необходимую глубину. Вращательные движения совершает в одну и другую сторону, при большой глубине нарезания плашку или метчик периодически извлекают и очищают от стружки вместе с поверхностью детали.

Рис.8 Ручной способ создания резьбы

Для качественного выполнения нарезаемой резьбы используются два типа плашек и метчиков: черновые и чистовые, первыми, более выработанными, проход совершают в начале, после чего проходку довершают чистовыми.

При наличии в домашнем хозяйстве токарного станка, применяют механический способ нарезания, при этом выполняемая работа состоит из следующих операций:

1. Трубу фиксируют в патроне токарно-винтового станка, в его суппорт устанавливают специальный резец.
2. Включают станок, выставляют заданные режимы скорости вращения шпинделя и движения суппорта с резцом, а также глубину погружения резца. Прорезание наружной трубной поверхности проводят с применением смазывающей охлаждающей жидкости или масла.
3. В начале вырезают фаску, затем совершают проходы, с каждым постепенно увеличивая глубину погружения резца. Последний проход совершают с минимальным снятием металла на малых оборотах.

Рис. 9 Изготовление резьбы на токарном станке

Определение размера и типа резьбы

Параметры существующей нарезки можно определить следующими способами:

1. Использование калибров. Специальные калибры позволяют выяснить шаг и диаметр как наружной, так и внутренней накатки. Для измерения внутренней резьбы необходим цилиндрический калибр с нанесенной наружной резьбой, вкручиваемый в трубу. Правильно подобранный калибр будет вкручиваться в трубу легко, при несовпадении даже одного витка поместить калибр внутрь трубы не удастся.

Размер наружного резьбового шага определяется аналогичным способом: для этого берется калибр с резьбой на внутренней стороне и накручивается на трубу.

Недостаток данного метода очевиден: может потребоваться достаточно много времени для подбора нужного калибра, число которых в полном комплекте достигает 120.

Полезный совет! В качестве калибра может применяться штуцер или муфта, параметры нарезки которой известны.

Тип и размер резьбы можно определить при помощи калибра, вкручиваемого в трубу

2. При помощи плоских шаблонов (резьбомеров). Более простой и быстрый способ определения размера, правда, не всегда обеспечивающий точный результат, поэтому в профессиональных условиях почти не применяемый. Пластина с нанесенным профилем нарезки прикладывается к трубной резьбе (снаружи или внутри изделия). Между резьбовыми гребнями и шаблоном, подобранным правильно, не должно оставаться просветов.

Также при измерении резьбового шага используются штангенциркули и микромеры, но они годятся только для внутренней нарезки. Калибры и резьбомеры являются более универсальными приспособлениями.