บทนำเกี่ยวกับเกลียวสกรูแบบนิ้ว
เกลียวแบบนิ้วเป็นสิ่งสำคัญในงานวิศวกรรมเครื่องกล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมที่ใช้หน่วยวัดแบบอิมพีเรียล คู่มือนี้เน้นที่ระบบ Whitworth ของอังกฤษและมาตรฐาน Unified ของอเมริกา โดยให้รายละเอียดเกี่ยวกับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่ระบุ จำนวนเกลียวต่อนิ้ว (TPI) และระยะห่างของเกลียว ระบบเหล่านี้ใช้ในชิ้นส่วนยึด ท่อ และเครื่องจักร โดยมีความแตกต่างที่สำคัญในเรื่องมุมเกลียว รูปทรง และการใช้งาน การทำความเข้าใจมาตรฐานเหล่านี้จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเข้ากันได้ ความแข็งแรง และประสิทธิภาพในการออกแบบและการผลิต
เกลียว Whitworth ซึ่งมีต้นกำเนิดในศตวรรษที่ 19 มีมุมเกลียว 55° และกำหนดไว้ในมาตรฐาน BS 84-1956 ในทางตรงกันข้าม เกลียว Unified ซึ่งกำหนดมาตรฐานโดย ANSI/ASME B1.1 ใช้มุม 60° เพื่อให้สามารถใช้งานร่วมกันได้ดียิ่งขึ้นระหว่างระบบของอเมริกา อังกฤษ และแคนาดาหลังสงครามโลกครั้งที่สอง การเปรียบเทียบนี้ช่วยให้วิศวกรสามารถเลือกเกลียวที่เหมาะสมสำหรับโครงการทั่วโลก โดยเน้นความแม่นยำและความน่าเชื่อถือ
ระบบเกลียววิทเวิร์ธ (BS 84)
เกลียวมาตรฐานบริติช วิทเวิร์ธ (BSW) และเกลียวมาตรฐานบริติช ไฟน์ (BSF) ตามมาตรฐาน BS 84-1956 เป็นเกลียวขนานที่มีปลายและโคนเกลียวโค้งมนเพื่อเพิ่มความทนทานต่อความล้า BSW เป็นเกลียวหยาบ ในขณะที่ BSF มีระยะห่างเกลียวละเอียดกว่า เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความแข็งแรงดึงสูงหรือความทนทานต่อการสั่นสะเทือน
- มุมเกลียว: 55°
- การกำหนด: ระบุขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเป็นนิ้วและจำนวนเกลียวต่อนิ้ว (TPI) เช่น 1/2″-12 BSW
- การใช้งาน: นิยมใช้ในเครื่องจักรกล ยานยนต์ และข้อต่อท่อของอังกฤษรุ่นเก่า (แบบ BSP)
- การคำนวณระยะห่างระหว่างเสา: ระยะห่างระหว่างเกลียว = 1 / TPI (หน่วยเป็นนิ้ว)
เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด ควรเลือกใช้เกลียว Whitworth โดยพิจารณาจากภาระที่ต้องการและคุณสมบัติของวัสดุ พร้อมทั้งตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ขันแน่นด้วยแรงบิดที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการสึกหรอ
มาตรฐานเกลียวรวม (ANSI/ASME B1.1)
มาตรฐานเกลียวสกรูนิ้วรวม (ANSI/ASME B1.1) กำหนดเกลียวหยาบ (UNC), เกลียวละเอียด (UNF) และเกลียวละเอียดมาก (UNEF) สำหรับการยึดทั่วไป ระบบนี้ส่งเสริมความเข้ากันได้ในระดับสากลด้วยการออกแบบรากแบนเพื่อเพิ่มความแข็งแรง
- มุมเกลียว: 60°
- การกำหนด: ขนาดหรือเส้นผ่านศูนย์กลางเศษส่วน, TPI และซีรี่ส์ เช่น 1/2″-13 UNC
- การใช้งาน: มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ยานยนต์ และการก่อสร้าง เนื่องจากมีความอเนกประสงค์และเป็นมาตรฐาน
- ค่าความคลาดเคลื่อน: แบ่งระดับความพอดีเป็น 1A/1B (หลวม), 2A/2B (ปกติ), 3A/3B (พอดี)
ในการออกแบบโดยใช้เกลียวแบบ Unified ควรคำนึงถึงปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น การกัดกร่อน วัสดุอย่างเช่นสแตนเลสจะช่วยเพิ่มความทนทานในสภาวะที่รุนแรง
ตารางเปรียบเทียบเส้นผ่านศูนย์กลางและจำนวนเกลียวต่อนิ้ว
ตารางต่อไปนี้เปรียบเทียบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางหลักที่ระบุ (หน่วยเป็นนิ้ว) กับจำนวนเกลียวต่อนิ้ว (TPI) สำหรับเกลียวแบบ Unified (ANSI B1.1) และ Whitworth (BS 84-1956) ช่องว่างแสดงถึงขนาดที่ไม่เป็นมาตรฐานหรือไม่มีจำหน่ายในชุดนั้นๆ
| เส้นผ่านศูนย์กลางหลัก (นิ้ว) | รหัสขนาดรวม | UNC (หลักสูตร) | UNF (ดี) | รหัสขนาดของ Whitworth | BSW (หยาบ) | บีเอสเอฟ (ละเอียด) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.0600 | #0 | 80 | ||||
| 0.0625 | 1/16 | 60 | ||||
| 0.0730 | #1 | 64 | 72 | |||
| 0.0860 | #2 | 56 | 64 | |||
| 0.0938 | 3/32 | 48 | ||||
| 0.0990 | #3 | 48 | 56 | |||
| 0.1120 | #4 | 40 | 48 | |||
| 0.1250 | #5 | 40 | 44 | 1/8 | 40 | |
| 0.1380 | #6 | 32 | 40 | |||
| 0.1563 | 5/32 | 32 | ||||
| 0.1640 | #8 | 32 | 36 | |||
| 0.1875 | 3/16 | 24 | 32 | |||
| 0.1900 | #10 | 24 | 32 | |||
| 0.2160 | #12 | 24 | 28 | |||
| 0.2189 | 7/32 | 24 | 28 | |||
| 0.2500 | 1/4 | 20 | 28 | 1/4 | 20 | 26 |
| 0.2812 | 9/32 | 26 | ||||
| 0.3125 | 5/16 | 18 | 24 | 5/16 | 18 | 22 |
| 0.3750 | 3/8 | 16 | 24 | 3/8 | 16 | 20 |
| 0.4375 | 7/16 | 14 | 20 | 7/16 | 14 | 18 |
| 0.5000 | 1/2 | 13 | 20 | 1/2 | 12 | 16 |
| 0.5625 | 9/16 | 12 | 18 | 9/16 | 12 | 16 |
| 0.6250 | 5/8 | 11 | 18 | 5/8 | 11 | 14 |
| 0.6875 | 11/16 | 11 | 14 | |||
| 0.7500 | 3/4 | 10 | 16 | 3/4 | 10 | 12 |
| 0.8125 | 13/16 | 12 | ||||
| 0.8750 | 7/8 | 9 | 14 | 7/8 | 9 | 11 |
| 1.0000 | 1 | 8 | 12 | 1 | 8 | 10 |
| 1.1250 | 1-1/8 | 7 | 12 | 1-1/8 | 7 | 9 |
| 1.2500 | 1-1/4 | 7 | 12 | 1-1/4 | 7 | 9 |
| 1.3750 | 1-3/8 | 6 | 12 | 1-3/8 | 8 | |
| 1.5000 | 1-1/2 | 6 | 12 | 1-1/2 | 6 | 8 |
| 1.6250 | 1-5/8 | 1-5/8 | 8 | |||
| 1.7500 | 1-3/4 | 5 | 1-3/4 | 5 | 7 | |
| 2.0000 | 2 | 4.5 | 2 | 4.5 | 7 | |
| 2.2500 | 2-1/4 | 4.5 | ||||
| 2.5000 | 2-1/2 | 4 | ||||
| 2.7500 | 2-3/4 | 4 | ||||
| 3.0000 | 3 | 4 | ||||
| 3.2500 | 3-1/4 | 4 | ||||
| 3.5000 | 3-1/2 | 4 | ||||
| 3.7500 | 3-3/4 | 4 | ||||
| 4.0000 | 4 | 4 |
หมายเหตุ: ข้อมูลได้รับการตรวจสอบตามมาตรฐาน ANSI/ASME B1.1 และ BS 84-1956 สำหรับค่าความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำ โปรดดูรายละเอียดข้อกำหนดฉบับเต็ม
การกำหนดและการย่อของเกลียว
การเข้าใจรหัสเกลียวมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการกำหนดคุณสมบัติและการจัดซื้อจัดหา ด้านล่างนี้คือรายการตัวย่อทั่วไปสำหรับเกลียวนิ้วแบบอังกฤษและแบบอเมริกัน:
- ปริญญาตรี: สมาคมอังกฤษ (เกลียวขนาดเล็ก)
- BSW: มาตรฐานอังกฤษ Whitworth (หยาบ)
- บีเอสเอฟ: มาตรฐานอังกฤษชั้นดี
- บีเอสพี: ท่อมาตรฐานอังกฤษ (แบบขนาน)
- บีเอสพีที: ท่อมาตรฐานอังกฤษแบบเรียว
- บีเอสซี: วงจรมาตรฐานอังกฤษ
- มหาวิทยาลัยนอร์ทแคโรไลนา: หลักสูตรแห่งชาติรวม
- UNF: ค่าปรับแห่งชาติรวม
- ยูเนฟ: ค่าปรับพิเศษระดับชาติรวม
- UNM: มินิatureแห่งชาติรวม
- NPT: ท่อแบบเรียวมาตรฐาน (อเมริกัน)
การกำหนดสัญลักษณ์เหล่านี้ช่วยให้การสื่อสารในแบบร่างทางเทคนิคและใบสั่งงานมีความชัดเจน ป้องกันความผิดพลาดในการประกอบ
การประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติและแนวทางการคัดเลือก
การเลือกใช้เกลียวแบบ Whitworth หรือ Unified นั้นขึ้นอยู่กับมาตรฐานในแต่ละภูมิภาค ข้อกำหนดด้านภาระ และความเข้ากันได้ ตัวอย่างเช่น เกลียว UNC นิยมใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนสูง เนื่องจากระยะห่างของเกลียวที่หยาบกว่าทำให้ล็อคได้ดีกว่า ในทางตรงกันข้าม เกลียว BSF ให้การปรับแต่งที่ละเอียดกว่าในเครื่องจักรที่มีความแม่นยำสูง
- ประเมินสภาพแวดล้อมการใช้งาน: ควรใช้สารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง
- คำนวณความแข็งแรงดึง: เกลียวที่ละเอียดกว่าจะกระจายแรงได้ดีกว่า แต่อาจต้องใช้แรงบิดที่สูงกว่า
- รับประกันความเข้ากันได้: เกลียวมาตรฐานเป็นไปตามมาตรฐาน ISO สำหรับการใช้งานทั่วโลก
- พิจารณาในกระบวนการผลิต: เกลียวหยาบผลิตได้ง่ายกว่าและมีโอกาสเกลียวเสียรูปน้อยกว่า
ควรตรวจสอบมาตรฐานปัจจุบัน เช่น ASME B1.1-2024 เสมอ เพื่อดูข้อมูลอัปเดต เนื่องจากข้อกำหนดเกี่ยวกับเกลียวมีการพัฒนาเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น
คำถามที่พบบ่อย (FAQ)
- ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเกลียว Whitworth และเกลียว Unified คืออะไร?
- เกลียว Whitworth มีมุม 55° และรูปทรงโค้งมน (BS 84) ในขณะที่เกลียว Unified มีมุม 60° และโคนเกลียวแบน (ANSI B1.1) ซึ่งส่งผลต่อความแข็งแรงและความเข้ากันได้
- ฉันจะแปลงค่า TPI เป็นระยะห่างระหว่างนิ้วได้อย่างไร?
- ระยะห่างของเกลียว (Pitch) คำนวณได้จาก 1 หารด้วยจำนวนเกลียวต่อนิ้ว (TPI) ตัวอย่างเช่น 20 TPI เท่ากับ 0.05 นิ้ว ซึ่งเป็นแนวทางในการเลือกดอกต๊าปและดาย
- ปัจจุบันยังมีการใช้ด้าย Whitworth อยู่หรือไม่?
- ใช่ครับ ส่วนใหญ่ใช้ในการบูรณะอุปกรณ์โบราณและอุตสาหกรรมเฉพาะของสหราชอาณาจักร แม้ว่าเกลียวแบบ Unified จะเป็นที่นิยมใช้ในงานสมัยใหม่เพื่อการกำหนดมาตรฐานก็ตาม
- ฉันควรเลือกค่าความคลาดเคลื่อนระดับใดสำหรับเกลียวแบบ Unified?
- คลาส 2A/2B เป็นมาตรฐานสำหรับการใช้งานทั่วไป โดยให้ความสมดุลระหว่างความพอดีและต้นทุน ส่วนคลาส 3A/3B เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูงและมีระยะคลอนน้อยที่สุด
- สามารถใช้ด้าย Unified และ Whitworth สลับกันได้หรือไม่?
- ไม่ เนื่องจากมุมและรูปทรงที่แตกต่างกัน การพยายามสลับใช้งานอาจนำไปสู่ความล้มเหลวได้ ควรเลือกใช้ระบบที่เข้ากันได้เพื่อความปลอดภัยเสมอ
- ระยะห่างของเกลียวมีผลต่อความแข็งแรงของตัวยึดอย่างไร?
- ระยะห่างของเกลียวที่ละเอียดขึ้น (TPI สูงขึ้น) จะเพิ่มพื้นที่การยึดเกาะของเกลียว ทำให้ความแข็งแรงต่อแรงดึงเพิ่มขึ้น แต่ลดความต้านทานต่อแรงเฉือนในวัสดุที่อ่อนนุ่ม
