Navojni spojevi

1. Uvod – pojam zavrtnjske veze

Zavrtnjska veza je razdvojivi mašinski spoj koji se ostvaruje pomoću navoja – spiralne brazde izvedene na cilindričnoj ili koničnoj površini.

Slika 1. Zavrtanj sa maticom i dve podloške

Navoj omogućava:

• pretvaranje obrtanja u pomeranje (linearno ili osno)

• stvaranje pritiska između spojenih delova

• lako montiranje i demontiranje spoja

Prednosti zavrtnjskih veza:

• jednostavna montaža i demontaža

• moguća višekratna upotreba

• prenos velikih sila

• mogućnost podešavanja sile stezanja

Nedostaci:

• veća masa u odnosu na neke druge spojeve

• sklonost otpuštanju pod vibracijama (potreba za osiguranjem)

• koncentracija naprezanja u korenu navoja

2. Osnovni elementi zavrtnjske veze

1. Zavrtanj (vijak) – cilindrično ili konično telo sa spoljnim navojem, glavom i vratom

2. Matica – element sa unutrašnjim navojem

3. Podloška – pločica koja raspoređuje pritisak glave zavrtnja ili matice na veću površinu i sprečava oštećenje spojne površine

4. Spojeni delovi – konstrukcijski elementi koje zavrtanj povezuje

Slika 2. Vrste navojnih spojeva

Navojni spoj može biti: Nepokretan (čvrst) i Pokretan.

Nepokretni (čvrsti) navojni spojevi su oni koji se ne obrću pod opterećenjem, a pokretni su oni koji se pak obrću pod opterećenjem.

Ako je navoj izrađen neposredno na delovima koji se spajaju (cevi, ventili itd.), onda je to neposredni čvrst navojni spoj, a ako je izrađen na posebnim delovima koji se nazivaju zavrtanj (vijak) i navrtka (matica), onda je to posredni čvrst navojni spoj.

Slika 3. Opterećenje zavrtanjske veze

Čvrst navojni spoj koji je ostvaren posredstvom zavrtnja i navrtke zove se zavrtanjska veza. Pored toga što se može razdvojiti, zavrtanjska veza omogućava željeni međusobni položaj spojenih delova i prenošenje opterećenja. Ta opterećenja mogu biti:

• u pravcu ose zavrtnja – uzdužno opterećena zavrtanjska veza,

• u pravcu upravnom na osu zavrtnja – poprečno opterećena zavrtanjska veza,

• pod nekim uglom na uzdužnu osu stabla – složeno (kombinovano) opterećena zavrtanjska veza, kada se opterećenje (sila) razlaže na uzdužnu i poprečnu komponentu, tako da na zavrtanjsku vezu dejstvuje više opterećenja u različitim pravcima.

Stablo zavrtnja se pri uzdužnom (aksijalnom) spoljašnjem opterećenju isteže ili sabija. Ukoliko spoljašnja sila dejstvuje radijalno - upravno/normalno u odnosu na uzdužnu osu (osu uvijanja), tada se javlja naprezanje stabla zavrtnja na smicanje ili savijanje.

3. Osnovni pojmovi kod navoja

U navojnom spoju razlikujemo sledeće osnovne veličine

Slika 4. Osnovni parametri zavojnice na stablu (a) u rupi (b) i zajedno (c)

• Prečnik spoljašnji (d) – najveći prečnik navoja (nominalni prečnik)

• Prečnik jezgra (d₁) – najmanji prečnik navoja (podnožni prečnik)

• Srednji prečnik (d₂) – prečnik na kome širina profila navoja i žleba imaju istu veličinu (srednji prečnik navoja)

• Korak (P) – rastojanje između odgovarajućih tačaka susednih navoja, merena paralelno sa osom

• Hod (L) – rastojanje koje se pređe duž ose pri jednom potpunom obrtu (kod jednokračnog navoja hod = korak; kod višekračnog – hod = korak × broj krakova)

• Ugao profila (β) – ugao između bočnih stranica navoja

• Dubina navoja (b) – Razlika nominalnog i podnožnog poluprečnika navoja

Da bi stablo zavrtnja i rupa bili u sklopu (Slika 4 .a i b), dimenzije veličina zavojnice na stablu i u rupi moraju biti iste, sa odgovarajućom tolerancijom mera:

d = D,

d₁ = D₁ ,

d₂ = D₂ ,

dubine zavojnica b,

uglovi profila zavojnica β,

i koraci p.

4. Vrste navoja prema obliku profila

1. Trougaoni navoj

   • Metrički (ISO, SRPS M) – ugao profila 60°, dimenzije u milimetrima

   • Inčni (Whitworth) – ugao profila 55°, dimenzije u inčima

   • Primena: zavrtnjske veze, pričvršćivanje

2. Trapezni navoj

   • Simetrični (ugao profila 30°)

   • Asimetrični (npr. navoj tipa „Acme“)

   • Primena: prenos sile kod vretena mašina, presa, šrafova za dizalice

3. Kvadratni navoj

   • Velika efikasnost, teže se izrađuje

   • Primena: prenosi velike sile, precizni mehanizmi

4. Testerasti navoj

   • Asimetričan, jedna strana skoro vertikalna

   • Primena: prenosi silu u jednom pravcu (npr. navijanje poklopaca boca pod pritiskom)

5. Okrugli navoj

   • Za česte montaže/demontaže i otpornost na prljavštinu

   • Primena: spoj vatrogasnih creva, spojne cevi u železnici

5. Vrste navoja prema nameni

• Spojni navoj – za zavrtnje, matice, spajanje delova

• Pogonski navoj – pretvara obrtno kretanje u pravolinijsko (vretena)

• Zaptivni navoj – kod cevi i fitinga, često sa konusnim profilom

• Specijalni navoji – za instrumente, sijalice, precizne mehanizme

6. Vrste navoja prema smeru uvijanja

• Desni navoj – standardni, zavija se u smeru kazaljke na satu

• Levi navoj – koristi se kad postoji opasnost od samoodvrtanja pri radu