Při výběru matice pro šroub je nutné určit jejich kompatibilitu na základě parametrů závitu (typ, stoupání, průměr, směr), jakož i pevnosti a materiálu. Správná kombinace závitového páru zaručuje spolehlivost spojení a životnost celé sestavené konstrukce nebo mechanismu.
Výroba a distribuce palcových spojovacích prvků začala v roce 1949, kdy Kanada, Spojené státy a Spojené království přijaly Uniform Standard (UTS), který definoval kritéria pro palcové závity. Mezitím metrický systém získával na popularitě v Evropě a Asii, což vedlo k problémům s kompatibilitou spojovacích prvků. Spojené království brzy opustilo UTS a místo toho přijalo metrický systém. Dnes jsou Kanada a USA téměř jedinými dodavateli strojů, vozidel a vybavení, kde je americké vlákno UTS relevantní.
Mechanici, kteří opravují a servisují zahraniční auta, se nejčastěji setkávají s palcovými šrouby a maticemi. Ztracené nebo vadné původní tovární spojovací prvky musí být nahrazeny 100% analogem. K tomu je potřeba přesně určit jeho rozměry, materiál, třídu pevnosti a výrobní standard.
Jak rozeznat metrickou matici od palcové?
Bohužel to nebude možné rozlišit okem, jelikož americký závit má stejný profilový úhel 60° jako metrický ISO standard. Existují však rozdíly v průměru, rozteči a velikosti vnějšího šestiúhelníku. I když je lze sešroubovat, ve spoji je obvykle mírná vůle, takže metrické a palcové spojovací prvky nejsou zaměnitelné.
Lze je rozlišit podle jejich pevnostních tříd: pro metrické – čísla, pro palcové čáry.
Označení pevnostní třídy matic palcovými a metrickými závity
Díly z nízkopevnostní oceli ale označeny nejsou. Přečtěte si více o označování níže.
Jak změřit palcovou matici?
V americkém strojírenství je nejběžnější univerzální šestihranná matice, jejíž tvar a celkové rozměry jsou uvedeny v ASME B18.2.2 (obdoba DIN 934, ISO 4032). Parametry závitu odpovídají ANSI B1.1 s toleranční třídou 2B, UTS (Unified Thread Standard), hrubým (UNC) nebo jemným (UNF) stoupáním.
Příklad symbolu: 1/4″ – 20 UNC, kde:
- 1/4″ – jmenovitý průměr závitu;
- 20 – počet otáček na palec;
- UNC – unifikované velké (hlavní) vlákno.
Měření jmenovitého průměru závitu matice
Toto nastavení se obvykle pohybuje od 1/4″ do 3″ a je indikováno zlomkem nebo celým počtem palců (nikoli desetinným číslem). Americké spojovací prvky menší než 1/4 palce jsou označeny celým číslem od 0 do 10 (často předchází # nebo #).
Nejjednodušší způsob, jak určit jmenovitý průměr matice, je změřit vnější průměr odpovídajícího šroubu (na kterém je našroubován) pomocí posuvného měřítka.
Pokud jednoduše změříme šířku jeho otvoru, dostaneme nejmenší vnitřní průměr profilu – d int, který je menší než jeho jmenovitý průměr – d.
Například pro matici 1/4″ (1/4 palce = 6,35 mm), d int. bude 5,35 mm. Dále pomocí referenčních tabulek jej musíte porovnat s vnějším průměrem protišroubu. To bude požadovaný průměr matice.
Tabulka 1. Soulad mezi vnitřním průměrem matice a vnějším průměrem šroubu.
| Jmenovitý průměr závitu | Vnitřní průměr matice, mm | Vnější průměr šroubu | ||
| UNC | UNF | mm | palců | |
| #1 | 1,5 | 1,55 | 1,854 | 0,073 |
| #2 | 1,5 | 1,9 | 2,184 | 0,068 |
| #3 | 2,1 | 2,15 | 2,515 | 0,099 |
| #4 | 2,35 | 2,4 | 2,845 | 0,112 |
| #5 | 2,65 | 2,7 | 3,175 | 0,125 |
| #6 | 2,85 | 2,95 | 3,505 | 0,138 |
| #8 | 3,5 | 3,5 | 4,166 | 0,164 |
| #10 | 4 | 4,1 | 4,826 | 0,19 |
| #12 | 4,65 | 4,7 | 5,486 | 0,216 |
| 1/4″ | 5,35 | 5,5 | 6,35 | 0,25 |
| 5/16″ | 6,8 | 6,8 | 7,938 | 0,313 |
| 3/8″ | 8,25 | 8,5 | 9,525 | 0,375 |
| 7/16″ | 9,65 | 9,9 | 11,112 | 0,438 |
| 1/2″ | 11,15 | 11,5 | 12,7 | 0,5 |
| 9/16″ | 12,6 | 12,9 | 14,288 | 0,563 |
| 5/8″ | 14,05 | 14,5 | 15,875 | 0,625 |
| 3/4″ | 17 | 17,5 | 19,05 | 0,75 |
| 7/8″ | 20 | 20,4 | 22,225 | 0,875 |
| 1″ | 22,25 | 23,25 | 25,4 | 1 |
| 1 1/8 ″ | 25,65 | 26,5 | 28,575 | 1,125 |
| 1 1/4 ″ | 28,85 | 29,5 | 31,75 | 1,25 |
| 1 3/8 ″ | 31,55 | 32,75 | 34,925 | 1,375 |
| 1 1/2 ″ | 34,7 | 36 | 38,1 | 1,5 |
| 1 3/4 ″ | 40,4 | – | 44,45 | 1,75 |
| 2″ | 46,3 | – | 50,8 | 2 |
| 2 1/4 ″ | 52,65 | – | 57,15 | 2,25 |
| 2 1/2 ″ | 58,5 | – | 63,5 | 2,5 |
| 2 3/4 ″ | 64,75 | – | 69,85 | 2,75 |
| 3″ | 71,7 | – | 76,2 | 3 |
Dimenzování na klíč
Velikost šestihranné matice na klíč se rovná vzdálenosti mezi protilehlými okraji jejího pracovního profilu. Přesné měření lze provést pomocí posuvného měřítka. Navíc každý průměr závitu matice odpovídá určité velikosti šestihranu. Proto se nemůžete uchýlit k měření, ale podívejte se na velikost šestihranného profilu v tabulce z článku: „Jak určit velikost šroubu a matice na klíč?
Šestihran palcové matice je stejný jako hlava šroubu, který k ní pasuje, což umožňuje použít stejnou standardní velikost klíče. Navíc zde nejsou vhodné metrické klíče a nástrčné hlavice, protože se mírně liší velikostí od palcových nástrojů. Všimněte si také, že čísla na palcovém klíči nepředstavují velikost profilu šestihranného spojovacího prvku, ale průměr jeho závitu, což usnadňuje výběr nástroje.
Jak určit stoupání závitu matice (TPI)?
Unifikované závity spojovacích prvků UTS jsou klasifikovány jako UNC (velký), UNF (malé) nebo UNEF (velmi jemné). Nejsou mezi nimi žádné rozdíly ve zpracování, kromě rozdílů v hustotě řezných závitů.
UNC palcový závitový měřič
Hrubé (velké) nitě jsou silnější a odolnější proti oděru a mačkání než jemné (jemné) nitě. Upevňovací matice s hrubými závity lze instalovat rychleji. Například 3/4″-10 UNC vyžaduje 10 otáček k instalaci na 1 palec dříku šroubu a 3/4″-16 UNF bude vyžadovat 16 otáček. Hrubé závity poskytují vůli pro pokovení a je méně pravděpodobné, že se roztřepí. Tenké a ultrajemné nitě mají své výhody. Spojovací prvky s častými závity mají lepší odolnost proti samovolnému vyšroubování při vystavení vibracím, což je velmi důležitý faktor.
Parametr TPI se používá pouze u palcových spojovacích prvků, zatímco u metrických spojovacích prvků je indikováno stoupání závitu – P, které se rovná vzdálenosti mezi závity, a TPI je zkratka pro Threads Per Inch. Jedná se o jednoduchý počet závitů na palec měřený po délce spojovacího prvku.
Nejjednodušší způsob, jak určit stoupání závitu americké standardní matice, je použít speciální závitovou měrku, ale pokud ji nemáte, můžete ji zkusit zašroubovat pomocí vhodného šroubu se známými parametry. Pokud budete upevňovací prvky měřit často, doporučujeme zakoupit některý z našich levných palcových závitoměrů, které měření značně usnadní.
Stoupání závitu matice lze také měřit otiskem na dřevo. Tato metoda se obvykle používá při měření vnitřních závitů malého průměru. Chcete-li to provést, vložte do otvoru se závitem tenkou dřevěnou tyčinku (například zápalku), přitlačte ji k povrchu závitu a vytvořte otisk, ze kterého se vypočítá počet závitů na palec.
Tabulka 2. Korespondence mezi průměrem a stoupáním palcových závitů UNC, UNF.
| Průměr | UNC | UNF | ||
| TPI | Krok, mm | TPI | Krok, mm | |
| 1/4″ | 20 | 1,27 | 28 | 0,907 |
| 5/16″ | 18 | 1,411 | 24 | 1,058 |
| 3/8″ | 16 | 1,587 | 24 | 1,058 |
| 7/16″ | 14 | 1,814 | 20 | 1,27 |
| 1/2″ | 13 | 1,954 | 20 | 1,27 |
| 9/16″ | 12 | 2,117 | 18 | 1,411 |
| 5/8″ | 11 | 2,309 | 18 | 1,411 |
| 3/4″ | 10 | 2,54 | 16 | 1,587 |
| 7/8″ | 9 | 2,822 | 14 | 1,814 |
| 1″ | 8 | 3,175 | 12 | 2,117 |
| 1 1/8 ″ | 7 | 3,627 | 12 | 2,117 |
| 1 1/4 ″ | 7 | 3,627 | 12 | 2,117 |
| 1 3/8 ″ | 6 | 4,233 | 12 | 2,117 |
| 1 1/2 ″ | 6 | 4,233 | 12 | 2,117 |
| 1 3/4 ″ | 5 | 5,08 | – | – |
| 2″ | 4,5 | 5,644 | – | – |
| 2 1/4 ″ | 4,5 | 5,644 | – | – |
| 2 1/2 ″ | 4 | 6,35 | – | – |
| 2 3/4 ″ | 4 | 6,35 | – | – |
| 3″ | 4 | 6,35 | – | – |
Použijte matice a šrouby stejné pevnosti a materiálu
Důležitým faktorem, který ovlivňuje spolehlivost a životnost spoje, je pevnost a materiálová kompatibilita šroubů a matic. Odolnost matice proti zatížení by měla být stejná nebo dokonce silnější než odolnost šroubu. To znamená, že silnější matici lze použít se slabším šroubem, ale ne naopak. Například matice třídy 8 je přijatelná pro použití se šroubem třídy 5 a třídy 8.
Třídy pevnosti palcových matic
Mechanické vlastnosti palcových šestihranných matic jsou popsány v SAE J995, která pokrývá materiály, výrobní metody, mechanické vlastnosti a požadavky na testování. Jejich síla se měří v psi (síla v librách na čtvereční palec).
Chcete-li převést množství, použijte následující hodnoty:
- 1000 psi (Ibf/in²) = 6,8948 MPa
- 1 MPa = 145 PSI (Ibf/in²)
Například tepelně zpracované šrouby s vysokou pevností vyrobené ze středně uhlíkové oceli mají obvykle pevnost 120.000 827 psi nebo 120.000 MPa. Chcete-li s nimi pracovat, musíte použít matice s pevností v tahu minimálně 20 XNUMX psi nebo o XNUMX % vyšší.
Pokud se šroub ukáže jako pevnější, nedojde k destrukci závitového spoje při překročení utahovacího momentu podél jeho tyče, ale v důsledku odlomení závitu slabší matice. Pokud dojde k přerušení stonku náhle a lze jej snadno identifikovat, pak je přerušení vlákna obtížnější postřehnout a částečně zničené závitové spojení může kdykoli selhat.
Opomenout by se neměla ani tvrdost podložek. Použití nevyhřívaných podložek s vysoce pevnými upevňovacími prvky může vést ke ztrátě točivého momentu, protože šestiúhelníkový profil podložek může podložku časem stlačit.
Třídu pevnosti ocelové palcové matice lze identifikovat podle značek na její koncové ploše. Požadavky na značení jsou stanoveny v SAE J995 a jsou jasně znázorněny na obrázku níže:
Označení třídy pevnosti palcových matic
| třídy SAE | značkování |
| 2 | Není označeno |
| 5 | Dvě obvodové čáry umístěné ve vzdálenosti 120° |
| 8 | Dvě obvodové čáry umístěné ve vzdálenosti 60° |
2. třída – nejběžnější matice pro všeobecné použití vyrobené z nízkouhlíkové nebo středně uhlíkové hardwarové oceli, například C1010. Jejich síla a cena jsou nízké. Odpovídá analogům třídy pevnosti ISO/DIN 4 nebo 5.
5. třída – střední pevnostní třída pro díly ze středně uhlíkové oceli (C1020, C1035, C1045), které lze kalit až do dosažení požadovaných pevnostních vlastností. Odpovídá analogům třídy pevnosti ISO/DIN 8.
8. třída – matice z vysokopevnostní legované oceli (4140, Cr42Mo) určené pro náročné stavební projekty a velké zatížení. Během výrobního procesu jsou nutně vytvrzeny. Odpovídá analogům třídy pevnosti ISO/DIN 10.
Tabulka 3. Požadavky na odolnost proti zatížení a tvrdost matic (HEX NUTS)
| třídy SAE | 5 | 8 | |||
| Carving | UNC | UNF | UNC | UNF | |
| Testovací zátěž (psi) | 120.000 | 109.000 | 150.000 | 150.000 | |
| Tvrdost (HRC) | 32 MAX | 32 MAX | 26-34 | 26-34 | |
| Velikost matice, palce | 5/8 | 27.100 | 27.900 | 33.900 | 38.400 |
| 3/4 | 40.100 | 40.700 | 50.100 | 56.000 | |
| 7/8 | 55.400 | 55.500 | 69.300 | 76.400 | |
| 1 | 72.700 | 74.000 | 90.900 | 101.900 | |
Přípustné (testovací, kontrolní) zatížení (Proof Load Stress) je stanoveno normou SAE J995. Je definována jako maximální tažná síla, která může být aplikována na protilehlý šroub, aniž by došlo k plastické deformaci. Průkazné zatížení je obvykle 85-95 % meze kluzu spojovacího prvku.
Materiálová kompatibilita šroubu a matice je neméně důležitá než jejich pevnostní kompatibilita. Vyrábějí se ze široké škály materiálů: od běžné oceli po nerezovou ocel, neželezné kovy, titan a plasty. Oceli na kování se dále dělí na různé jakosti, jejichž chemické složení dává spojovacímu prvku určité vlastnosti, odolnost proti korozi, křehkost, tažnost atd. Při výměně matice se musí materiálem a typem ochranného nátěru shodovat s originálem. Pouze při správném výběru závitového páru můžete počítat s trvanlivostí šroubového spoje.
Máte tedy šroub nebo matici s neznámými parametry závitu a po ruce není jiný měřicí nástroj než pravítko. Okamžitě vás varujeme, že pomocí pravítka lze získat pouze hrubý výsledek, takže pokud budete pravidelně provádět taková měření, je lepší pořídit si závitoměr nebo posuvné měřítko.
Stoupání závitu – vzdálenost mezi závity
Závity jsou vyrobeny podle schválených norem, což umožnilo sjednotit všechny závitové spoje. Stoupání metrického závitu je vzdálenost mezi sousedními vrcholy nebo prohlubněmi závitového profilu. Právě tuto vzdálenost musíme změřit.
Definice stoupání závitu šroubu:
Na závitovou část šroubu nasaďte rovnou hranu. Pokud se jeho milimetrové dělení shodují s vrcholy závitů, pak máte nepochybně rozteč 1 mm. Pokud ne, pak spočítejte počet závitů n na určitém segmentu délky L. První vlákno neberte v úvahu, protože počítání pochází z něj a je nulové.
| Počet závitů na 2 cm | Stoupání závitu, mm |
| 9 | 2,5 |
| 11 | 2,0 |
| 12 | 1,75 |
| 14 | 1,5 |
| 17 | 1,25 |
| 21 | 1,0 |
| 26 | 0,8 |
| 29 | 0,7 |
Vydělte délku odebraného segmentu v milimetrech počtem závitů a získáte rozteč P.
P= L/(n-1) = 20 mm / (17-1) závitů = 1.25 mm
Je důležité vzít v úvahu, že čím větší závitovou část vezmete pro měření, tím menší bude chyba. Přesnějšího výsledku lze dosáhnout pomocí posuvného měřítka vyrovnáním krajních špiček závitů se špičkou čelistí nástroje.
Stoupání závitu úzce souvisí s průměrem šroubového spoje. Údaje o shodě těchto dvou parametrů jsou shrnuty v tabulce. Změříme vnější průměr šroubu, v našem příkladu dostaneme 10 mm. Z tabulky vidíme, že šroub M10 může mít stoupání závitu: 1.5 (hlavní), 1.25 (malé), 1.0 (malé) nebo 0.75 (super jemné). Číslo získané výpočtem se musí přesně (nebo téměř přesně) shodovat s referenční hodnotou. V našem případě metrický závit druhé řady s jemným stoupáním 1.25 mm. Označení šroubu: M10x1.25.
Určení stoupání závitu matice:
Pro měření stoupání vnitřního závitu je nejlepším způsobem vybrat protišroub, který by se volně zašrouboval do závitového otvoru, a poté jej vypočítat. Pokud nejsou vhodné šrouby, můžete použít starou osvědčenou staromódní metodu. K tomu budete potřebovat kus papíru a pravítko.
Odtrhněte malý proužek papíru a vložte jej do matice. Přitiskněte papír prstem k niti, dokud na něm nezůstane otisk povrchu se závitem. Pro lepší viditelnost můžete podél okrajů cívek nakreslit topný olej nebo značku. Pomocí pravítka na tisk změřte vzdálenost L mezi krajními značkami a spočítejte počet značek n v této oblasti mínus první (nula). Proveďte výpočty pomocí vzorce P = L/(n-1).
Například tisk vytvořil 6 jasných značek na segmentu 10 mm.
P = L/(n-1) = 10 mm / (6-1) závitů = 2 mm
Místo papíru můžete získat otisk na hraně zápalky nebo tužky. Při znalosti vnitřního průměru matice (v našem případě 14 mm) a vypočteného stoupání porovnáme získané údaje s tabulkou. V řádku závitu najdeme hodnotu M14 a požadované stoupání 2.0 mm (hlavní). Označení matice: M14x2.0.
Kromě metrických šroubových spojů jsou v moderním technickém světě široce používány palcové spojovací prvky. Přečtěte si následující článek, kde se dozvíte, jak určit rozteč palcového šroubu.
Měřič závitu obrazovky pro Android
I obyčejný smartphone může v běžném životě nahradit závitoměr. Chcete-li to provést, musíte si stáhnout aplikaci pro Android „Thread pitch meter. Thread Gauge“ od vývojářů sady nástrojů Smart Tools. Jednoduše přiložte šroub na obrazovku, vyhledejte přesnou shodu zatáček a zjistěte rozteč. V mobilní aplikaci jsou k dispozici různé typy závitů: metrické, palcové a trubkové.
