Трапецеидальная форма резьбы

Профили резьбы с трапециевидными очертаниями

Метрическая трапецеидальная резьба, TR-40×7.

Трапециевидные формы резьбы представляют собой профили винтовой резьбы с трапециевидными очертаниями. Они являются наиболее распространенными формами, используемыми для ходовых винтов (силовых винтов). Они обеспечивают высокую прочность и простоту изготовления. Обычно они встречаются там, где требуются большие нагрузки, например, в тисках или ходовом винте токарного станка . ^[1] Стандартизированные варианты включают многозаходную резьбу , левую резьбу и самоцентрирующую резьбу (которая менее склонна заедать под действием боковых сил).

Первоначальная трапециевидная форма резьбы, и, вероятно, наиболее часто встречающаяся во всем мире, с углом наклона резьбы 29°, — это форма резьбы Acme ( / ˈ æ k m iː / AK -mee ). Резьба Acme была разработана в 1894 году как профиль, хорошо подходящий для ходовых винтов, который имеет различные преимущества по сравнению с квадратной резьбой ^{[примечание 1],} которая была формой выбора до тех пор. Ее легче нарезать как одноточечной резьбой , так и плашкой , чем квадратную резьбу (потому что форма последней требует геометрии зубьев резца или плашки, которая плохо подходит для резки). Она изнашивается лучше, чем квадратная резьба (потому что износ можно компенсировать) и прочнее, чем квадратная резьба сопоставимого размера. Она обеспечивает более плавное зацепление полугаек на ходовом винте токарного станка, чем квадратная резьба. ^[2]^[3] Это один из самых прочных симметричных профилей резьбы; Однако при нагрузках только в одном направлении, например, при зажиме, асимметричный профиль упорной резьбы может выдерживать более высокие нагрузки.

Трапецеидальная метрическая резьба похожа на трапецеидальную резьбу, за исключением того, что угол наклона резьбы составляет 30°. ^[4]^[5]^[6] Она кодифицирована стандартом DIN 103. ^[7] В то время как метрическая резьба более распространена во всем мире, чем дюймовая резьба для треугольных форм резьбы, дюймовая резьба Acme преобладает в трапецеидальной форме резьбы.

Характеристики резьбы Acme

Форма резьбы Acme имеет угол наклона резьбы 29° с высотой резьбы в половину шага ; вершина (или гребень ) и долина (или корень ) плоские. Эту форму легче обрабатывать (быстрее резка, дольше срок службы инструмента), чем квадратную резьбу. Форма зуба также имеет более широкое основание, что означает, что она прочнее (таким образом, винт может выдерживать большую нагрузку), чем квадратная резьба аналогичного размера. Эта форма резьбы также позволяет использовать разрезную гайку , которая может компенсировать износ гайки. ^[8]

Линия резьб общего назначения (GP) Acme (ASME/ANSI B1.5-1997) не рассчитана на внешние радиальные нагрузки, и как гайка, так и болт в идеале поддерживаются независимо (гайка линейной направляющей, а винт подшипниками вала). Это связано с необходимостью избегать «заклинивания» боковых поверхностей резьбы при воздействии радиальных нагрузок, что существенно увеличивает силы трения и износ резьбы. Однако существует стандарт централизации резьбы Acme (также указанный в ASME/ANSI B1.5-1997), который подходит для случаев, когда резьба не имеет радиальной поддержки, когда впадины и вершины противолежащих витков резьбы спроектированы так, чтобы соприкасаться до того, как это сделают боковые поверхности под действием радиальных нагрузок. Это добавляет требование, чтобы сумма допусков (зазоров) и допусков на основные диаметры гайки и болта была меньше суммы допусков на диаметры делительной окружности (PD). Недостатком является то, что при заданной величине осевого люфта (осевой зазор, обусловленный исключительно зазорами PD) при применении центрирующей трапецеидальной резьбы требуются более жесткие допуски и более чистая рабочая среда.

По сравнению с квадратной резьбой, недостатками формы трапецеидальной резьбы являются меньшая эффективность из-за большего трения и некоторой радиальной нагрузки на гайку (угловое смещение от квадрата). ^[4]

При создании до 1895 года резьба Acme предназначалась для замены квадратной резьбы и различных видов резьбы других форм, используемых в основном для перемещения на станках, инструментах и т. д. В настоящее время резьба Acme широко используется для различных целей. Длинные резьбы Acme используются для контролируемых движений на станках, испытательных машинах, домкратах, закрылках самолетов и конвейерах. Короткие резьбы используются на штоках клапанов, шланговых соединениях, крышках на цилиндрах давления, рулевых механизмах и движении объектива камеры. ^[9]

Форма резьбы, показанная на рисунке (базовый профиль резьбы ACME), называется «базовой». Фактическая высота резьбы как на внутренней (гайка), так и на внешней (болт) резьбе отличается от ⁠П/2⁠ по допуску (или освобождению ):

Минимальный зазор между корнем и гребнем составляет 0,01 дюйма (0,25 мм) (диаметрально) между противолежащими резьбами с 10 tpi (нитками на дюйм) или менее, и 0,005 дюйма (0,13 мм) для более мелких шагов. (Это также справедливо для малых диаметров центрирующей трапецеидальной резьбы, но не для ее больших диаметров, где допуск делается меньше, чем допуск PD.)
Допуск PD, который делает PD меньше «базового» в случае GP и внешней центрирующей трапецеидальной резьбы, но больше в случае внутренней центрирующей трапецеидальной резьбы.

Чистый эффект заключается в том, что минимальная высота резьбы больше "базовой" для внутренней и внешней резьбы GP и для внешней центрирующей резьбы, а максимальная высота для внутренней центрирующей резьбы Acme короче "базовой". Максимальный диаметр (в пределах допуска) на вершине внешней резьбы (называемый макс . большим диаметром внешней резьбы ) соответствует диаметру базовой формы резьбы и равен "номинальному диаметру", D , указанному в обозначении винта. Минимальный диаметр (в пределах допуска) на вершине внутренней резьбы (называемый мин. малым диаметром внутренней резьбы ) соответствует диаметру базовой формы резьбы и равен номинальному диаметру за вычетом удвоенной базовой высоты резьбы (т. е. D − P ).

Существует также стандарт резьбы «Stub Acme», во всех отношениях идентичный только что описанному, за исключением высоты базовой резьбы, составляющей 0,3 P.

Стандартные шаги резьбы Acme для диаметров в имперских и американских единицах измерения ^[10]
Номинальный диаметр (дюймы)	Шаг резьбы (дюйм)	Плотность нити (в ⁻¹ )
1 ⁄ 4	1 ⁄ 16	16
5 ⁄ 16	1 ⁄ 14	14
3 ⁄ 8	1 ⁄ 12	12
1 ⁄ 2	1 ⁄ 10	10
5 ⁄ 8	1 ⁄ 8	8
3 ⁄ 4 , 7 ⁄ 8	1 ⁄ 6	6
1, 1+1 ⁄ 4	1 ⁄ 5	5
1+1 ⁄ 2 , 1+3 ⁄ 4 , 2	1 ⁄ 4	4
2+1 ⁄ 2	1 ⁄ 3	3
3	1 ⁄ 2	2

Характеристики метрической трапецеидальной резьбы

В случае трапецеидальной формы резьбы угол составляет 30° вместо 29°. ^[5]^[6] Все размеры указаны в миллиметрах. ^[5]^[6]

Трапецеидальная резьба определяется стандартами ISO следующим образом :

Тр 60×9

где Tr обозначает трапецеидальную резьбу, 60 — номинальный диаметр в миллиметрах, а 9 — шаг в миллиметрах. Если суффикс отсутствует, то это однозаходная резьба. Если суффикс есть, то значение после знака умножения — это шаг , а значение в скобках — это шаг. Например:

Тр 60×18(П9)ЛХ

будет обозначать два начала, так как шаг, деленный на шаг, равен двум. «LH» обозначает левую резьбу. ^[11]

Стандартные шаги трапецеидальной резьбы для метрических диаметров ^[11]
Номинальный диаметр (мм)	Шаг резьбы (мм)
10	2
12	3
14, 16	4
24, 28	5
32, 36	6
40, 44	7
48, 52	8
60	9
70, 80	10
90, 100	12

Другие трапецеидальные резьбы

Для обслуживания систем кондиционирования воздуха , использующих газ R134a , для газовых баллонов предусмотрена нестандартная резьба «ACME». ^[12]

Шаг резьбы для газовых баллонов R134a
Номинальный диаметр (дюймы)	Шаг резьбы (дюйм)	Плотность нити (в ⁻¹ )
1 ⁄ 2	1 ⁄ 16	16

Смотрите также

Примечания

^
См.:
- Симпсон, Джон и Проффитт, Майкл, редакторы, «acme», Оксфордский словарь английского языка: серия дополнений , т. 3 (Оксфорд, Англия: Oxford University Press, 1997), стр. 10.
- Резьба Acme была предложена Альбертом Маном Пауэллом, тогдашним президентом Powell Planer Co. из Вустера, Массачусетс. См.:
  - Пауэлл, А.М. (24 января 1895 г.) «Предлагаемая новая винтовая резьба», American Machinist , 18 (4): 66.
  - Пауэлл, А.М. (24 января 1895 г.) «Новая винтовая резьба», American Machinist , 18 (4): 69–71.
  - Краткую биографию Альберта Мана Пауэлла (с фотографией) см. в: Райс, Франклин П., Вустер 1818 года: пятьдесят лет города (Вустер, Массачусетс: FS Blanchard & Co., 1899), стр. 150–151.
- Название «Acme thread» было предложено AW [Альбертом Уордом] Хэнди (7 октября 1845 г. (Бристоль, Род-Айленд) – 27 августа 1915 г. (Молден, Массачусетс)), который в то время был торговым представителем компании Acme Machinery Co. из Кливленда, штат Огайо, которая производила различные станки. См.: (редакционная коллегия) (3 января 1895 г.) «Предложенная новая стандартная винтовая резьба», American Machinist , 18 (1): 1–2.

Ссылки

^ Бхандари 2007, стр. 202–204.
↑ Оберг 1908, стр. 30.
↑ Джонс 1964, стр. 176–177.
^ ab Bhandari 2007, стр. 204
^ abc Трапециевидная крупная резьба
^ abc Трапециевидная мелкая резьба
^ Справочник по машиностроению 1996, стр. 1703
^ Бхандари 2007, стр. 203–204.
^ Американское общество инженеров-механиков (1997), ASME B1.5 - 1997 Acme Screw Threads , ASME Press, ISBN 0-7918-2482-9.
^ Шигли, Мишке и Будинас 2003, с. 400
^ ab Bhandari 2007, стр. 205
^ "Уникальные цвета фитингов и этикеток для хладагентов MVAC". Агентство по охране окружающей среды США . 7 января 2016 г. Получено 10 июля 2017 г.

Библиография

Бхандари, В.Б. (2007), Проектирование элементов машин, Tata McGraw-Hill, ISBN 978-0-07-061141-2.
Флатер, Джон Джозеф (1895), Канатное приводнение: трактат о передаче мощности посредством волокнистых канатов, Нью-Йорк: J. Wiley & Sons, LCCN 06034155.
Оберг, Эрик; Джонс, Франклин Д.; Хортон, Холбрук Л.; Райффел, Генри Х. (1996), Грин, Роберт Э.; Макколи, Кристофер Дж. (ред.), Справочник по машиностроению (25-е изд.), Нью-Йорк: Industrial Press , ISBN 978-0-8311-2575-2, OCLC 473691581.
Джонс, Франклин Д. (1964), Курс обучения в машиностроительном цехе , т. 1 (5-е изд.), Нью-Йорк: Industrial Press, ISBN 978-0-8311-1039-0, OCLC 661244.
Оберг, Эрик (1908), Справочник по мелким инструментам: включая резьбонарезные инструменты, метчики, плашки, фрезы, сверла и развертки, а также полный трактат по системам резьбы, Нью-Йорк: John Wiley & Sons. Совместное издание, 1908, Chapman & Hall, Лондон.{{citation}}: CS1 maint: постскриптум ( ссылка )
Шигли, Джозеф Э.; Мишке, Чарльз Р.; Будинас, Ричард Гордон (2003), Проектирование машиностроения (7-е изд.), McGraw Hill, ISBN 978-0-07-252036-1.

Внешние ссылки

Стандартная резьба Acme
Номинальный размер трапецеидальных профилей резьбы
Трапециевидная крупная резьба
Трапециевидная мелкая резьба
Таблица размеров и данных резьбы Stub ACME
ASME: Резьба трапецеидальная B1.5-1997
Производитель трапециевидных винтов
Метрическая трапецеидальная резьба

[2] См.:
Симпсон, Джон и Проффитт, Майкл, редакторы, «acme», Оксфордский словарь английского языка: серия дополнений , т. 3 (Оксфорд, Англия: Oxford University Press, 1997), стр. 10.
Резьба Acme была предложена Альбертом Маном Пауэллом, тогдашним президентом Powell Planer Co. из Вустера, Массачусетс. См.:
Пауэлл, А.М. (24 января 1895 г.) «Предлагаемая новая винтовая резьба», American Machinist , 18 (4): 66.
Пауэлл, А.М. (24 января 1895 г.) «Новая винтовая резьба», American Machinist , 18 (4): 69–71.
Краткую биографию Альберта Мана Пауэлла (с фотографией) см. в: Райс, Франклин П., Вустер 1818 года: пятьдесят лет города (Вустер, Массачусетс: FS Blanchard & Co., 1899), стр. 150–151.
Название «Acme thread» было предложено AW [Альбертом Уордом] Хэнди (7 октября 1845 г. (Бристоль, Род-Айленд) – 27 августа 1915 г. (Молден, Массачусетс)), который в то время был торговым представителем компании Acme Machinery Co. из Кливленда, штат Огайо, которая производила различные станки. См.: (редакционная коллегия) (3 января 1895 г.) «Предложенная новая стандартная винтовая резьба», American Machinist , 18 (1): 1–2.

[2] Симпсон, Джон и Проффитт, Майкл, редакторы, «acme», Оксфордский словарь английского языка: серия дополнений , т. 3 (Оксфорд, Англия: Oxford University Press, 1997), стр. 10.

[3] Резьба Acme была предложена Альбертом Маном Пауэллом, тогдашним президентом Powell Planer Co. из Вустера, Массачусетс. См.:
Пауэлл, А.М. (24 января 1895 г.) «Предлагаемая новая винтовая резьба», American Machinist , 18 (4): 66.
Пауэлл, А.М. (24 января 1895 г.) «Новая винтовая резьба», American Machinist , 18 (4): 69–71.
Краткую биографию Альберта Мана Пауэлла (с фотографией) см. в: Райс, Франклин П., Вустер 1818 года: пятьдесят лет города (Вустер, Массачусетс: FS Blanchard & Co., 1899), стр. 150–151.

[4] Пауэлл, А.М. (24 января 1895 г.) «Предлагаемая новая винтовая резьба», American Machinist , 18 (4): 66.

[5] Пауэлл, А.М. (24 января 1895 г.) «Новая винтовая резьба», American Machinist , 18 (4): 69–71.

[6] Краткую биографию Альберта Мана Пауэлла (с фотографией) см. в: Райс, Франклин П., Вустер 1818 года: пятьдесят лет города (Вустер, Массачусетс: FS Blanchard & Co., 1899), стр. 150–151.

[7] Название «Acme thread» было предложено AW [Альбертом Уордом] Хэнди (7 октября 1845 г. (Бристоль, Род-Айленд) – 27 августа 1915 г. (Молден, Массачусетс)), который в то время был торговым представителем компании Acme Machinery Co. из Кливленда, штат Огайо, которая производила различные станки. См.: (редакционная коллегия) (3 января 1895 г.) «Предложенная новая стандартная винтовая резьба», American Machinist , 18 (1): 1–2.

[1] Бхандари 2007, стр. 202–204.

[Oberg1908p30-3] Оберг 1908, стр. 30.

[Jones1964pp176-177-4] Джонс 1964, стр. 176–177.

[bhandari204-5] Bhandari 2007, стр. 204

[trap-6] Трапециевидная крупная резьба

[trap1-7] Трапециевидная мелкая резьба

[Green1996p1703-8] Справочник по машиностроению 1996, стр. 1703

[9] Бхандари 2007, стр. 203–204.

[10] Американское общество инженеров-механиков (1997), ASME B1.5 - 1997 Acme Screw Threads , ASME Press, ISBN 0-7918-2482-9.

[11] Шигли, Мишке и Будинас 2003, с. 400

[bhandari205-12] Bhandari 2007, стр. 205

[13] "Уникальные цвета фитингов и этикеток для хладагентов MVAC". Агентство по охране окружающей среды США . 7 января 2016 г. Получено 10 июля 2017 г.