Как подобрать дюймовую гайку для болта

Болт, представляющий собой прут с резьбой, и гайка, которая навинчивается него и собственно обеспечивает фиксацию конца, образуют резьбовую пару. Это простое и надёжное соединение. Но чтобы оно стало возможным, элементы пары должны идеально подходить друг к другу. В первую очередь это параметры резьбовой части – у гайки она внутренняя, у болта наружная. Плюс должен быть совместимый материал и в принципе подходящий вид гайки.

Подбор элементов осложняется соседством на рынке продукции, стандартизированной по разным системам мер. На европейских и азиатских территориях общепринятой является метрическая система (то есть метр и его десятеричные производные). Например, её используют всем знакомые ISO (международный стандарт) и DIN (немецкий), японский JIS, российский ГОСТ. Штаты и Канада с 1949 года работают по Unified Thread Standard – Единому стандарту, в котором основной единицей измерения выступает дюйм и от него отсчитываются доли. UTS принят американскими стадартизаторами ANSI, ASME, SAE (хотя метрическая серия там тоже существует). Великобритания первоначально также была в дюймовом альянсе, но впоследствии отказалась от дюйма и сейчас работает по метрическим стандартам. Таким образом, знать, как подобрать дюймовую гайку для болта, нужно в первую очередь тем, кто имеет дело с техникой американо-канадского происхождения. Иногда с дюймом можно столкнуться в японских или китайских агрегатах, автомобилях.

Дюймовый или метрический шестигранник: сходство и различия

Угол профиля UTS-резьбы привычный – 60 градусов. Существует продукция 55 градусов – это резьба Уитворта, британский стандарт BS. Ключевая разница – в габаритах метиза и шаге резьбы.

Визуальная подсказка при определении – способ маркировки класса прочности. На дюймовых метизах его обозначают линиями, а на метрические наносят цифры (ГОСТ допускает циферблатный способ, но он тоже не идентичен линиям). Проблема в том, что обязательной маркировке подлежат не все классы прочности. 

Дюйм в записи обозначается знаком “, который ставится после целого или дробного числа. Такая запись используется в размерном диапазоне от одной четверти до 3 дюймов. Для более мелких гаек используется другая система обозначений – знак #, либо №, затем – номер от 1 до 10. Изредка встречается #0, но не #7 или #9.

Определяем шаг

Шаг метрической резьбы измеряется по расстоянию между соседними витками, а для дюймовой рассчитывается TPI (Threads per inch) – количество на дюйм (т,е. плотность витков). Изделие по UTC может иметь один из трёх типов резьбы: UNC (Unified Coarse, шаг покрупнее), UNF (Unified Fine, частая), UNEF (Unified Extra Fine, суперчастая). В производстве метизов широкого назначения, имеющих разнообразную толщину, наиболее распространена UNC. UNEF представлена в мелких соединениях тонких механизмах, преимущественно в особо требовательных отраслях вроде авиакосмической. UNF присутствует в автомобилях, прочих аппаратах и приборах, но ограничивается небольшими метизами диаметром до полутора дюймов. Именно с такой резьбой представлен размер #0.

Из таблицы видно, сколько витков может быть в метизе обоих серий каждого типоразмера.

Простейший способ определить TPI неизвестной гайки – использовать специальный инструмент-резьбомер. Альтернатива – сделать отпечаток резьбовой части на мягком материале наподобие деревянной палочки, отмерить дюймовый отрезок и пересчитать витки, либо выполнить подсчёт по болту, если он имеется.

Определяем размер 

Номинальный диаметр гайки равен диаметру болта, на который она рассчитана. То есть вы получите этот параметр, имея под рукой болт и штангенциркуль. 

Наименьший внутренний диаметр можно измерить по отверстию самой гайки. Он будет меньше номинального, но установить соответствующий размер болта можно по справочному материалу.

Размер под ключ называется расстояние между параллельными гранями. Его можно замерить вручную или выяснить по таблице, зная диаметр резьбовой части – взаимосвязь между этими параметрами стандартизирована, и именно по диаметру резьбы понадобится подбирать дюймовые ключи. Причём гайка и головка парного болта совпадают по размеру под ключ.

Совместимость по механическим и химическим свойствам 

Гайка не может по прочности и твёрдости уступать болту – она деформируется,  и с крепёжным узлом будут проблемы. Наоборот – можно. Так же приемлемо выбирать на замену гайку прочнее, чем предшественница.

В качестве нормативного документа по материалу и свойствам стальных шестигранных гаек размером до 1 ½, используемых в автопроме и подобных областях, можно опираться на  SAE J995. 

Наиболее распространённые классы прочности: 

Основной единицей измерения прочности служит psi (фунт-сила/квадратный дюйм), 1000 psi =1 ksi. Для пятого класса  с обычной резьбой контрольная нагрузка, согласно SAE, составляет 120 ksi, с мелкой – 109, для обоих серий 8 класса – 150.

Любой метиз важно подбирать с учётом прочих факторов – может быть, требованиям среды и нагрузке отвечают гайки с защитным покрытием, изготовленные из того или иного металла, сплава, полимера. 

Можно ли заменить на метрическую?

Нежелательно. Технически, совместить метизы возможно, но в большинстве случаев совпадение не будет идеальным, на резьбе останется зазор. Поэтому долговременным и надёжным соединение не будет. 

С гаечным ключом проблема та же: из-за малозаметной разницы в размерах  рабочего профиля инструмент либо не сядет на крепёжный элемент, либо будет болтаться.