Размеры и вес гайки

Точные измерения маленьких гаек можно проводить с помощью микрометра. Этот инструмент позволяет получить информацию о погрешностях, которые могут возникать при массовом производстве данной продукции, что особенно важно для обеспечения качества.

Как определить размер гайки

Разберем методы определения размеров резьбы и ее шага в различных крепежных элементах.

Болты и гайки предназначены для создания разъемного резьбового соединения, в котором участвуют две или более деталей. Эти изделия изготавливаются в соответствии с должными стандартами, указанными в ГОСТах, что подразумевает строгую соответствие резьбы заранее заданным параметрам. В метрических изделиях шаг резьбы измеряется в миллиметрах, тогда как для дюймовых изделий он определяется количеством ниток на один дюйм. Для метрической резьбы шаг обозначает расстояние между двумя смежными витками. Таким образом, если производитель заявляет, что шаг составляет 1 мм, это означает, что между двумя витками резьбы расстояние действительно равно 1 миллиметру.

Чтобы узнать характеристики крепежа, вы можете воспользоваться измерительными инструментами. Ниже описаны разные методы, с помощью которых можно измерить шаг резьбы.

Применение специальных шаблонов

Наиболее простым способом определения шага резьбы является использование набора резьбовых шаблонов, который также называют резьбомером. Этот набор состоит из множества металлических пластин, в которых вырезаны профили резьбы с различными шагами. С использованием этих пластин можно легко проводить измерения витков на болтах. Процесс выполняется в четыре этапа.

Чтобы измерить резьбу, выполните следующие шаги:

1. Выберите шаблон, зубцы которого визуально соответствуют размеру резьбы.
2. Приложите этот шаблон к резьбе для сравнения.
3. Если совместимости не достигнуто, выберите следующий шаблон и выполните эту операцию снова.
4. Проверьте значение шага на шаблоне, который соответствует вашей резьбе, и получите нужный параметр.

Таким образом, можно с легкостью измерить расстояние между витками на наружной поверхности болтов. Шаблоны также подходят для определения шага внутренней резьбы. В этом случае важно обеспечить хорошую подсветку измеряемого участока, чтобы точно произвести замеры.

При использовании шаблонов стоит учитывать, что они могут быть различных типов. Метрические шаблоны предназначены для определения параметров резьбы на метрических крепежных изделиях. Они маркируются буквой «М» и могут использоваться для измерения болтов, гаек, шпилек и других резьбовых деталей. Эти пластины находят применение как в производственных условиях, так и в домашнем использовании.

Существуют также дюймовые шаблоны, предназначенные для замеров крепежа с дюймовой резьбой. Внешне они отличаются от метрических шаблонов как по размерам, так и по углу расположения зубцов, и маркируются буквой «Д». Чаще всего их используют для измерений в сантехнических системах, а также для деталей, используемых в различных станках и радиоэлектронных устройствах.

Принципы измерения резьбового шага различаются для метрических и дюймовых изделий. При работе с метрическими метизами вам необходимо определить расстояние от одного витка до соседнего (измеряя между самыми высокими точками). В то время как для дюймового крепежа вам следует подсчитать количество витков на 1 дюйм длины детали. Этот результат и является шагом резьбовой нарезки.

Существуют и универсальные резьбовые шаблоны, содержащие пластины двух типов, которые позволяют определять характеристики как метрических, так и дюймовых болтов без необходимости в дополнительных инструментах.

Отдельно можно упомянуть про трапецеидальные измерительные шаблоны, имеющие зубцы в форме трапеций, которые специально предназначены для работы с соответствующей резьбовой нарезкой.

При использовании шаблонов важно помнить, что это полноценные измерительные инструменты, требующие правильного хранения и обращения. Любая деформация шаблонов или наличие сколов на их поверхностях могут привести к ошибочным измерениям. Рекомендуется хранить шаблоны в герметичных упаковках и защищать от механических повреждений.

Вес гаек

Масса одной гайки по стандарту ГОСТ 5927-1970 составляет:

• для М2,5 – 0,272 г,
• М3 – 0,377 г,
• М3,5 – 0,497 г,
• М4 – 0,8 г,
• М5 – 1,44 г,
• М6 – 2,573 г.

Оцинковка практически не влияет на вес гайки. Индикативные значения для изделий особой прочности по ГОСТ 22354-77 выглядят следующим образом:

• М16 – 50 г,
• М18 – 66 г,
• М20 – 80 г,
• М22 – 108 г,
• М24 – 171 г,
• М27 – 224 г.

Высокопрочная сталь добавляет незначительный вес по сравнению с обычной черной сталью. Для определения количества гаек в одном килограмме, массу 1000 г делят на вес одной единицы, выраженный в граммах согласно таблице значений. Например, в одном килограмме содержится 20 штук М16, а вес одной такой гайки составляет 50 г. В итоге в тонне таких гаек будет 20000 штук.

Как определить размер под ключ?

Если отсутствуют данные о размерах гайки, самый простой способ — измерить линейкой расстояние между противоположными гранями гайки. Поскольку гайка выполнена в шестигранном формате, это не составит труда. Размер зазора, необходимого под ключ, также указывается в миллиметрах, а не в дюймах.

Для точного измерения мелких гаек можно использовать микрометр, который покажет возможные погрешности, допущенные при массовом производстве партии данных изделий.

Определение размера под ключ

Размер, необходимый под ключ для шестигранной гайки, равен расстоянию между гранями ее рабочего профиля. Чтобы сделать точный замер, можно использовать штангенциркуль, так как вы получите надежные данные. Каждый диаметр гаечной резьбы соответствует определенному размеру ключа для шестигранника. Поэтому можно обратиться к справочным таблицам, чтобы узнать нужный размер, не проводя измерений.

Важно помнить, что размер шестигранника у дюймовой гайки совпадает с размером головки сопрягаемого с ней болта, что позволяет использовать одни и те же стандартные ключи. Метрические гаечные ключи и торцевые головки в данном случае не подойдут, поскольку они отличаются по размеру от дюймовых инструментов, хоть и крайне незначительно. Цифры, указанные на дюймовом ключе, это не размер шестигранника гайки, а диаметр её резьбы, что упрощает подбор инструмента.

Как определить шаг дюймовой резьбы гайки (TPI)?

Унифицированные резьбы крепежных деталей стандарта UTS делятся на несколько категорий, таких как UNC (крупная), UNF (мелкая) и UNEF (ультрамелкая). Различия между этими типами состоят в плотности нарезки, но по качеству изготовления они находятся на одном уровне.

Грубые (крупные) нити отличаются большей толщиной и лучше устойчивы к истиранию по сравнению с частыми (мелкими) нитями. Крепежные гайки с крупной резьбой устанавливаются быстрее. Например, для 3/4″-10 UNC требуется 10 оборотов для установки гайки на 1 дюйм болта, тогда как для 3/4″-16 UNF потребуется 16 оборотов. Грубые нити обеспечивают дополнительный зазор для нанесения гальванического покрытия и с меньшей вероятностью подвергаются истиранию. В свою очередь, тонкие и сверхтонкие нити резьбы имеют свои преимущества: крепеж с частой резьбой имеет большую устойчивость к самоотвинчиванию под воздействием вибрации, что является критически важным фактором в определенных условиях эксплуатации.

Параметр TPI применяется исключительно для дюймового крепежа, в то время как для метрических изделий указывается шаг резьбы, обозначаемый буквой Р, что равняет расстояние между нитями, тогда как TPI расшифровывается как Threads Per Inch (Количество нитей на дюйм). Это просто подсчет количества нитей на один дюйм длины крепежа.

Наиболее простой способ определения шага резьбы гайки стандарта США — использование специального резьбомера. Если же его под рукой нет, можно попробовать накрутить гайку на болт с известными параметрами. Если вы занимаетесь измерениями крепежа часто, рассмотрите возможность приобретения недорогого дюймового резьбомера: это значительно упростит процесс измерения.

Другой способ измерения шага резьбы гайки заключается в том, чтобы сделать оттиск на древесине. Этот метод обычно используется для измерения внутренней резьбы больших и малых диаметров. Для этого в резьбовое отверстие вставляют тонкий деревянный предмет, например спичку, прижимают его к поверхности резьбы, получая оттиск, по которому становится возможным подсчитать витки на дюйм.

Таблица 2. Соответствие диаметра и шага дюймовой резьбы UNC, UNF.

Диаметр	UNC		UNF
	TPI	Шаг, мм	TPI	Шаг, мм
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	—	—

Используйте гайки и болты одинаковой прочности и материала

Ключевым аспектом, играющим важную роль в надежности и долговечности соединений, является совместимость болтов и гаек по материалу и прочности. Гайка должна обладать прочностными характеристиками, сопоставимыми с болтом, или даже превышать их. Это означает, что более прочную гайку можно использовать с менее прочным болтом, но обратное недопустимо. Например, гайку 8-го класса можно безопасно использовать с болтами 5-го или 8-го класса прочности.

Классы прочности дюймовых гаек

Механические характеристики дюймовых шестигранных гаек регулируются стандартом SAE J995, который охватывает используемые материалы, методы их производства, а также механические свойства и требования к испытаниям. Прочность этих гайок измеряется в psi (фунт-сила на квадратный дюйм).

Для конвертирования величин используются следующие соотношения:

• 1000 psi (Ibf/in²) = 6,8948 МПа
• 1 МПа = 145,038 PSI (Ibf/in²)

Например, термообработанные высокопрочные болты, произведенные из среднеуглеродистой стали, обычно имеют прочность около 120,000 psi, что соответствует 827 МПа. Для работы с такими болтами рекомендовано использовать гайки с пределом прочности, как минимум равным 120,000 psi или на 20% выше.

Если болт окажется прочнее гайки, то при превышении момента затяжки разрушение может произойти не на стержне болта, а из-за срыва резьбы более слабой гайки. Разрушение ножки болта, как правило, легко обнаружить, в то время как срывы резьбы менее заметны и могут привести к серьезным повреждениям в соединении.

Не менее важным элементом являются шайбы. Использование термически необработанных шайб с высокопрочными крепежными изделиями может привести к утрате момента затяжки, так как их шестигранный профиль со временем может продавить шайбу.

Для определения класса прочности стали дюймовых гаек можно ориентироваться на маркировку, нанесенную на торцевую поверхность изделия. Требования к маркировке указаны в SAE J995 и наглядно представлены на следующем изображении:

SAE классы	Маркировка
2	Не маркируется
5	Две окружные линии, расположенные на расстоянии 120°
8	Две окружные линии, расположенные на расстоянии 60°

Класс 2 (Grade 2) – это наиболее распространенные гайки общего применения из низкоуглеродистой или среднеуглеродистой метизной стали, например, марка С1010. Их прочность и цена находятся на доступном уровне. Данные гайки тоже соответствуют аналогам ISO/DIN классов прочности 4 или 5.

Класс 5 (Grade 5) – это гайки средней прочности для изготовления деталей из среднеуглеродистой стали (С1020, С1035, С1045), которые можно закаливать до необходимых прочностных характеристик. Они соответствуют аналогам ISO/DIN класса прочности 8.

Класс 8 (Grade 8) – высокопрочные гайки, изготавливаемые из легированной стали (4140, Cr42Mo). Такие гайки предназначены для требовательных строительных проектов и способны выдерживать тяжелые нагрузки. В процессе их производства они обязательно подвергаются закаливанию и соответствуют стандартам ISO/DIN класса прочности 10.

Таблица 3. Стойкость к нагрузке и требования к твердости гаек (HEX NUTS)

SAE классы		5		8
Резьба		UNC	UNF	UNC	UNF
Контрольная нагрузка (psi)		120.000	109.000	150.000	150.000
Твердость (HRC)		32 MAX	32 MAX	26-34	26-34
Размер гайки, дюйм	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

Как измерить дюймовую гайку?

Существует несколько инструментов для получения размеров изделия. Например, штангенциркуль показывает наружный диаметр с точностью до 0,1 мм. Для этого необходимо зажать гайку между губками инструмента, аккуратно их зафиксировав, и затем снять показания.

При помощи микрометра можно достичь высокоточного измерения с погрешностью до 0,01 мм. Этот инструмент чаще применяется профессионалами. Резьбомер — это специализированный инструмент, разработанный для конкретных типов гаек, который поможет точно определить шаг и профиль резьбы за счет измерения количества витков.

На рынке также доступны универсальные шаблоны, которые показывают наружный диаметр. Этот простой и доступный метод имеет меньшую точность, но подходит для малозначительных операций и для ускорения процессов.

Специалисты обычно измеряют не только наружный диаметр, но и высоту, диаметр отверстия, а также шаг резьбы. Чтобы улучшить качество измерений, следует использовать несколько методов, учитывать погрешности и держать инструменты в чистоте.

Номинальный диаметр резьбы гайки

Чтобы определить номинальный диаметр резьбы гайки, рекомендуется использовать следующие методы:

1. Штангенциркуль – замеры проводятся между противоположными гранями гайки с точностью до 0,1 мм, с использованием плоскопараллельных поверхностей.
2. Резьбомер – это профессиональный инструмент, который показывает как шаг, так и диаметр резьбы, что гарантирует высокую точность результата.
3. Микрометр обеспечит точность до 0,01 мм при углубленном измерении диаметра.
4. Калибры (проходной и непроходной) позволят быстро проверить размер гайки. Это стандартизированный метод.
5. Измерительная лупа даст возможность внимательно рассмотреть изделие на мелкие детали и выступит в роли дополнительного метода контроля.

Для получения гарантировано точного результата рекомендуется осуществить несколько повторных замеров и учитывать погрешности измерительных инструментов. Все процедуры следует реализовать в стандартизированных условиях и с соблюдением методики измерений. Результат значительно зависит от профессионализма измеряющего специалиста и качества используемого инструмента.

О применении инструмента

Замер головки гайки осуществляется с помощью штангенциркуля, что позволяет точно определить длину промежутка между двумя гранями на головке. Приведенные результаты должны быть занесены на миллиметровую мерную ленту для последующего анализа.

При определении размера важно обозреть длину крепежного изделия. Замеры можно произвести обычной линейкой. Длина головки метиза измеряется от его основания до фаски.

Расчет размера ключа для болтов с внутренними шестигранниками

В дополнение к шестигранным крепежам, машиностроение и приборостроение активно используют болты с цилиндрическими головками. В таких случаях завинчивание осуществляется при помощи шестигранного углового ключа. Изготовление данных болтов ведется с учетом требований, соответствующих DIN 912 и ГОСТ 11738-84.

Таблица размеров ключей под болты и винты с шестигранником