Суда, яхты и морская техника · Техническое руководство
Резьбы BSP, NPT, UNF/JIC и метрическая: как определить и не перепутать
Коротко
Резьба BSP имеет профиль 55°, а NPT, UNF и метрическая — 60°. Конические резьбы BSPT и NPT обеспечивают уплотнение по резьбе; в цилиндрических резьбах BSPP, UNF и метрической уплотнение создают прокладка, кольцо O-ring или конусная поверхность. Поэтому внешне похожие резьбы не взаимозаменяемы: для правильного подбора диаметр измеряют штангенциркулем, шаг — резьбомером, и обязательно проверяют уплотнительную поверхность.
Значительная часть утечек в гидролиниях вызвана не неподходящим материалом, а неправильно подобранной резьбой. Резьбы BSP, NPT, UNF и метрическая на первый взгляд очень похожи: в некоторых типоразмерах деталь с наружной резьбой свободно заходит в чужой порт на несколько оборотов, а затем заклинивает. В этой статье мы разбираем четыре семейства резьб, которые чаще всего встречаются на практике, объясняем, где каждое из них обеспечивает уплотнение, и показываем, какими измерениями можно подтвердить правильное сопряжение.
Четыре семейства резьб — четыре разных принципа
Стандарты резьб различаются по трём основным признакам: угол профиля, цилиндрическая или коническая форма резьбы и место, где обеспечивается уплотнение. Наружный диаметр и шаг — лишь часть этой картины.
BSP: профиль Витворта 55°
В семействе BSP (British Standard Pipe) угол профиля резьбы составляет 55°, вершины и впадины витков скруглены. Существует два вида. BSPP — цилиндрическая резьба (обозначение G, ISO 228-1), которая не уплотняет по резьбе; уплотнение создаётся шайбой USIT (металлическая шайба с резиновым уплотнительным элементом), кольцом O-ring или конусной посадочной поверхностью 60°, которая часто встречается на наконечниках рукавов. BSPT — резьба с конусностью 1:16 (обозначения R для наружной и Rc для внутренней резьбы, ISO 7-1); уплотнение обеспечивается по резьбе с применением подходящего уплотнительного материала.
NPT: профиль 60°, конусность 1:16
NPT (ASME B1.20.1) — американская трубная резьба. Угол профиля 60°, конусность 1:16; вершины и впадины витков плоские. Уплотнение достигается за счёт того, что при затяжке конические витки заклиниваются друг в друге, а также за счёт уплотнительного материала, нанесённого на резьбу. Поскольку коническая резьба герметизирует соединение за счёт частичной деформации витков при затяжке, она плохо подходит для узлов, которые часто разбирают и собирают.
UNF и JIC: цилиндрическая резьба, отдельная уплотнительная поверхность
UNF (Unified National Fine) — цилиндрическая резьба с профилем 60° и мелким шагом. В гидравлике резьба UNF сама по себе не уплотняет; уплотнение определяется типом соединения, в котором она применяется. В соединениях JIC (SAE J514, ISO 8434-2) уплотнение достигается контактом «металл по металлу» конусных поверхностей 37°, в соединениях ORFS (SAE J1453, ISO 8434-3) — кольцом O-ring на торце, а в портах под O-ring (SAE J1926, ISO 11926) — сжатием кольца O-ring, установленного у шестигранника детали с наружной резьбой, в фаске на входе порта. Конус JIC 37° не следует путать с развальцовочным соединением SAE 45°, которое встречается в линиях охлаждения и низкого давления.
Метрическая резьба: профиль 60°, шаг в миллиметрах
Метрическая резьба (ISO 261) имеет профиль 60°, а шаг указывается в миллиметрах, например M18x1,5. В гидравлике она чаще всего применяется в фитингах с врезным кольцом 24° по DIN 2353 / ISO 8434-1; на практике их обычно называют «фитингами типа ERMETO» (название происходит от зарегистрированной торговой марки одного из производителей). Здесь резьба тоже не уплотняет: уплотнение происходит между конусом 24° и врезным кольцом или конусным наконечником с кольцом O-ring. В метрических портах ISO 6149 уплотнение обеспечивается кольцом O-ring. При одном и том же наружном диаметре трубы резьбы гаек лёгкой (L) и тяжёлой (S) серий различаются: для трубы 12 мм в серии L применяется M18x1,5, в серии S — M20x1,5.
Сравнительная таблица
| Стандарт | Угол профиля | Форма резьбы | Где уплотнение? | Типовое обозначение |
|---|---|---|---|---|
| BSPP | 55° | Цилиндрическая | Шайба USIT, кольцо O-ring или конус 60° | G 1/2 |
| BSPT | 55° | Коническая (1:16) | По резьбе, с уплотнительным материалом | R 1/2, Rc 1/2 |
| NPT | 60° | Коническая (1:16) | По резьбе, с уплотнительным материалом | 1/2-14 NPT |
| UNF / JIC | 60° | Цилиндрическая | Конус 37° (JIC), кольцо O-ring (ORFS, порт под O-ring) | 3/4-16 UNF |
| Метрическая | 60° | Цилиндрическая | Конус 24° и врезное кольцо, кольцо O-ring | M18x1,5 |
Почему одного штангенциркуля недостаточно?
Номинальный размер — это не фактический наружный диаметр резьбы. Например, наружный диаметр резьбы BSP 1/2" составляет около 20,96 мм; обозначение «полдюйма» пришло из традиции обозначения размеров труб. Ещё важнее то, что наружные диаметры резьб разных стандартов могут быть очень близки. Штангенциркуль даёт приблизительный диаметр, но ничего не говорит об угле профиля, шаге и конусности.
Самая типичная ловушка — размеры 1/2" и 3/4": в обоих этих размерах и BSP, и NPT имеют 14 ниток на дюйм. Деталь с наружной резьбой BSP свободно заходит на несколько оборотов в порт с внутренней резьбой NPT; разница профилей 55° и 60° проявляется только при затяжке. В остальных размерах шаги близки, но всё же различаются:
| Номинальный размер | BSP (ниток на дюйм) | NPT (ниток на дюйм) |
|---|---|---|
| 1/8" | 28 | 27 |
| 1/4" | 19 | 18 |
| 3/8" | 19 | 18 |
| 1/2" | 14 | 14 |
| 3/4" | 14 | 14 |
| 1" | 11 | 11,5 |
Пошаговые измерения для точного определения резьбы
- Диаметр: Измерьте штангенциркулем по вершинам витков наружный диаметр на детали с наружной резьбой и внутренний диаметр на детали с внутренней резьбой. У конической резьбы диаметр первого и последнего витка различается; у цилиндрической резьбы диаметр постоянен.
- Шаг: Приложите резьбомер и посмотрите на просвет: правильный шаг у той гребёнки, которая садится без зазоров. Попробуйте по очереди дюймовые и метрические резьбомеры.
- Угол профиля: При близких шагах может показаться, что садятся обе гребёнки — и 55°, и 60°. Проведите резьбомер вдоль нескольких витков и проверьте зазор у вершин и впадин.
- Уплотнительная поверхность: Проверьте, есть ли на детали конус 37° или 24°, канавка под кольцо O-ring, плоский торец или посадочная поверхность под прокладку. Угол конуса так же важен для определения соединения, как и резьба.
- Ответная деталь: Сфотографируйте и обмерьте также порт или наконечник рукава, к которому будет подключаться деталь. Фаска, зенковка и форма поверхности со стороны порта зачастую сразу выдают стандарт.
Если после измерений остаются сомнения, пришлите чёткую фотографию детали рядом со штангенциркулем или передайте образец. После подтверждения стандарта резьбы и типа уплотнения будет предложена подходящая деталь.
Чем грозит затяжка несовместимой резьбы
- Утечка: Разные углы профиля не дают боковым сторонам витков полностью соприкоснуться; в конической резьбе уплотнительный материал не может закрыть зазор, а в цилиндрической резьбе прокладка не обжимается должным образом.
- Необратимое повреждение резьбы: Сорванная резьба в корпусе насоса, клапанном блоке или порту гидроцилиндра превращает простую ошибку с адаптером в дорогостоящий ремонт корпуса.
- Задир (galling): При затяжке с усилием резьбовые поверхности из нержавеющей стали могут свариться друг с другом; такую деталь часто удаётся снять только срезав её.
- Угроза безопасности: Соединение, которое держится лишь на нескольких витках, может ослабнуть и сорваться под давлением или от вибрации.
Если соединение свободно заходит на несколько оборотов, а затем резко идёт туго, остановитесь. Подтянуть ключом «ещё немного» — не решение; заново проверьте стандарт.
Если нужно соединить разные стандарты
На судне насос британского стандарта и клапан американского стандарта нередко оказываются на одной линии. Для таких переходов решением служит адаптер, концы которого выполнены по разным стандартам: например, с одной стороны наружная резьба BSPP, с другой — наружная JIC. Выбирая адаптер, оценивайте в совокупности класс давления обоих концов, тип уплотнения и направление монтажа. Переходы, которых нет в каталоге, могут быть изготовлены на станках с ЧПУ по чертежу или образцу.
Контрольный список
- Измерили ли вы диаметр штангенциркулем, а шаг — резьбомером?
- Проверили ли вы по первому и последнему витку, цилиндрическая резьба или коническая?
- Определили ли вы уплотнительную поверхность (угол конуса, канавка под кольцо O-ring, поверхность под прокладку)?
- Известен ли стандарт ответной детали?
- Если требуется переход между разными стандартами, подобран ли подходящий адаптер?
- Если вы не уверены, запросили ли вы подтверждение по фотографии или образцу?
