NAVOJNI SPOJEVI Zavrtanj i navrtka čine navojni spoj (par)

- Pokretni, koriste se za transformaciju kretanja (transformacija obrtnog u pravolinijsko kretanje, tj. obrtni moment se pretvara u aksijalnu silu) ili mehaničke energije = navojni prenosnici.

- Nepokretni = zavrtanjske veze, navojni spojevi.

Navojni spojevi spadaju u grupu razdvojivih veza. 1. PARAMETRI NAVOJA Zavojnica predstavlja geometrijsko telo koje opisuje hipotenuza pravouglog trougla pri obavijanju trougla oko valjka. Razlikuju se desna i leva zavojna linija.

- ugao uspona zavojnice, tg α = h / (π d2) - više hodne zavojnice, tg α = x h / (π d2) Zavojnicu definiše prostorni oblik zavojne (navojne) linije. Profil zavojnice, može imati različite oblike (trougao, kvadrat, trapez).

Desna trouglasta, Desna kvadratna, Desna trapezna zavojnica U zavisnosti od toga da li se zavojnica formira sa spoljašnje ili unutrašnje strane cilindra, razlikuju se spoljašnja i unutrašnja zavojnica, tj. zavrtanj i navrtka.

2

Crtanje zavrtnja i navrtke

Zavojnica na zavrtnju d1 – prečnik jezgra,

d – prečnik zavojnice Zavojnica nacrtana uprošćeno

Zavrtanj i navrtka 1 – stablo zavrtnja,

2 – deo sa zavojnicom, 3 – glava zavrtnja, 4 - navrtka

2. VRSTE ZAVOJNICA, GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE, PRIMENA,

OBELEŽAVANJE

Trouglasta zavojnica Trapezna zavojnica Dvohoda zavojnica d – prečnik, d1 – prečnik jezgra, d2 – srednji prečnik zavojnice, h (h`) – visina hoda,

b – širina zavojnice, a – visina osnovnog profila Za razliku od teorijskog profila, stvarni profil je zaobljen (kako bi se smanjila koncentracija napona) i zasečen.

Puna zavojnica Zavojnica sa zazorom

3

Metrička zavojnica ISO, metrička fina zavojnica

4

Trapezna zavojnica

5

Vitvortova zavojnica Vitvortova fina zavojnica

Poređenje Vitvortovih zavojnica pri jednakom prečniku dn

1 – prosta, 2- fina, 3 - cevna

Obeležavanje Vitvortovih zavojnica, prosta, fina, cevna.

Testerasta zavojnica, kosi navoj

6

Obla zavojnica Npr. kod bušaćih šipki koristi se konusni cevni navoj za njihovo međusobno spajanje, sledećih karakteristika:

Nazivni prečnik ``

Spoljni prečnik cevi

d`, mm

Broj navoja po 1`` h, mm d, mm d2, mm Dužina navoja

L, mm

Merena dužina navoja e, mm

1/8 10,287 27 0,9407 10,25 9,519 6,7 4,6 ¼ 13,716 18 1,1411 13,57 12,443 10,2 5,0

3/8 17.145 18 1,1411 17,05 15,926 10,4 6,0 ½ 21,336 14 1,8143 21,20 19,772 13,5 8,0 ¾ 26,670 14 1,8143 26,57 25,117 14,0 8,6 1 33,401 11 ½ 2,2087 33,22 31,461 17,3 10,0

1 ¼ 42,164 11 ½ 2,2087 41,98 40,218 18,0 10,7 1 ½ 48,260 11 ½ 2,2087 48,05 46,287 18,4 10,7 2 60,325 11 ½ 2,2087 60,09 58,325 19,0 11,0

2 ½ 73,025 8 3,1760 72,70 70,159 29,0 17,3 3 88,900 8 3,1760 88,60 86,068 30,5 19,4

3 ½ 101,600 8 3,1760 101,31 98,776 32,0 20,8 4 114,300 8 3,1760 113,97 111,433 33,0 21,4 5 141,300 8 3,1760 140,95 138,412 36,0 23,8 6 168,275 8 3,1760 167,80 165,252 38,0 24,3 8 219,075 8 3,1760 218,44 215,901 43,0 27,0 10 273,050 8 3,1760 272,33 269,772 49,0 31,0 12 323,851 8 3,1760 323,06 320,493 54,0 35,0 14 355,600 8 3,1760 354,92 352,365 57,0 40,0 16 406,401 8 3,1760 405,80 403,245 62,0 46,0 18 457,201 8 3,1760 456,60 454,026 67,0 51,0 20 508,000 8 3,1760 507,25 504,707 72,0 54,0 22 558,810 8 3,1760 557,93 555,388 78,0 57,0 24 609,601 8 3,1760 608,59 606,069 83,0 60,0

7

3. TOLERANCIJE NAVOJA Propisuju se tako da omoguće: - sklapanje zavrtnja i navrtke, - njihovu zamenjivost, - dodir po srednjem prečniku d2, - obezbedila potrebna dubina nošenja.

Naleganja su u principu labava. Kod izuzetno preciznih mehanizama mogu biti i neizvesna sa malim preklopom. Koriste se kombinacije tolerancijskih polja:

- navrtka: G, H - zavrtanj: e, f, g, h

Stepena tolerancije 3 do 9.

Primer označavanja navoja sa datom tolerancijom: M16-6H/6f Oznaka tolerancijskog polja se odnosi na srednji i na mali prečnik kod unutrašnjeg navoja, odnosno na srednji i na veliki prečnik kod spoljašnjeg navoja. U slučajevima kada se razlikuju tolerancije srednjeg i velikog prečnika kod spoljašnjeg navoja, daju se obe, npr. M16-6f6g. Tablica Prioritetna tolerancijska polaj za metrički navoj prema ISO965/1, za unutrašnji i spoljašnji navoj

Dužina navoja Naleganja (zavise od veličine zazora) kratak normalan dugačak kratak normalan dugačak Fina 4H 5H 6H Srednja 5G 6G 7G 5H 6H 7H Gruba 7G 8G 7H 8H

Dužina navoja Naleganja (zavise od veličine zazora) kratak normalan dugačak kratak normalan dugačak kratak normalan dugačak kratak normalan dugačak

Fina 3h4h 4h 5h4h Srednja 6e 7e6e 6f 5g6g 6g 7g6g 5h6h 6h 7h6h Gruba 8g 9g8g

Pri čemu je dužina navoja definisana na sledeći način:

d, mm /iznad – do /

4 - 12 12 - 45 45 - 90 90 - 180 180 - 355

krataknormalandugačakkrataknormalandugačakkrataknormalandugačakkrataknormalandugačakkrataknormalandugačaklnavoja / P < 3 3 - 9 > 9 < 4 4 - 12 > 12 < 5 5 - 15 > 15 < 6 6 - 18 > 18 < 7 7 - 20 > 20

8

Kod trapeznog navoja koristi se kombinacija H / c ili H / e, sa stepenima tolerancije 7,8 i 9 za srednji prečnik i prečnik jezgra, odnosno stepena 4 za spoljašnji prečnik.

Dužina navoja Naleganja (zavise od veličine zazora) kratak normalan dugačak kratak normalan dugačak Fina Srednja 7H 8H 7e 8e Gruba 8H 9H 8c 9c

4. ANALIZA SILA

Navojni par je spoj spoljašnjeg i unutrašnjeg navoja, koji je izložen dejstvu uzdužne sile F. Da bi se ostvarilo njihovo međusobno kretanje, neophodno je da na navojni par deluje i obrtni moment T , odnosno sila Ft . Kvadratna zavojnica: Na osnovu jednakosti radova koje ostavruje sila Ft0 i sila F može da se piše :

απ

π tgFd

PFFPFdF tt ⋅=⋅⋅

=→⋅=⋅⋅2

020

- ukoliko se uvaži da sila Ft treba da savlada i trenje, može da se piše : )( ρα ±⋅= tgFFt ( pri čemu je ugao trenja - tg ρ = µ )

Trouglasta, oštrougla zavojnica

FN = F / cos β/2

Fµ = (F / cos β/2) µ = F µ'

µ' = µ / cos β/2 = tg ρ', µ' > µ → Ft = F tg ( α ± ρ' )

metrička: β = 60 o, µ' = 1.15 µ vitvortova: β = 55 o, µ' = 1.13 µ trapezna: β = 30 o, µ' = 1.1035 µ

9

Moment potreban za kretanje navrtke:

T = Ft (d2/2) = F tg(α + ρ) d2/2

za α i ρ, ρ' → .................... Stepen iskoričćenja: η = Fto / Ft = tgα / tg(α+ρ')

Stepen iskorišćenja zavrtnja η u zavisnosti od ugla nagiba, a – kvadratna, b – metrička

5. ODNOS SPOLJAŠNJIH I UNUTRAŠNJIH SILA Uzdužno opterećene zavrtanjske veze

Najjednostavniji proračunski model, je primer zavrtnja sa uškom, koji se koristi za nošenje tereta. Kod njega se pod dejstvom sile tereta F javlja napon na istezanje, na osnovu koga se računa minimalni prečnik jezgra zavrtnja.

Zavrtanj sa uškom za prenošenje tereta

Naponi: σe = F / A1 , p = ..........

10

U drugom slučaju zavrtanj je opterećen stalnom uzdužnom silom F, kao i u prvom slučaju, s tom razlikom što se zavrtanj priteže obrtnim momentom T pod opterećenjem.

Ručna dizalica sa vretenom

Desno – dijagram aksijalnih sila F i dijagram momenata T1; T2 je moment potreban za savlađivanje otpora trenja nosača tereta koji se ne okreće po vretenu koe se

okreće Naponi: σc = F / A1 , τt = T / Wo , σi = .............. - za trapeznu zavojnicu može se usvojiti: d2 ≈ 1.1 d3, tg(α+ρ') = 0,14 τt / σc = 0,3 → koeficijent svodj. slož. nap. stanja αo = 2 → σi = 1.17 σe - uzeti u obzir ξ 1, ξ 2 U trećem slučaju opterećenja zavrtnja uzdužnom silom, radna sila F ima promenljivi karakter

Veza cilindra i poklopca zavrtnja Veza cevi zavrtnjima po obodu

11

Pritezanje ključem

Deformacioni dijagram veze zavrtnjem

Deformacije zavrtnja Stanje pre pritezanja navrtke, posle pritezanja i posle pojave sile u radu Krutost zavrtnja i spojenih elemenata predstavlja silu koja je potrebna da ostvari jediničnu deformaciju istezanja zavrtnja odnosno sabijanja spojenih elemenata. Krutost zavisi od dimenzija zavrtnja i modula elastičnosti:

lEAc ⋅

=

12

Određivanje krutosti zavrtnja:

Određivanje krutosti spojenih elemenata:

Poprečno opterećene zavrtanjske veze Razlikuju se veza sa nepodešenim i podešenim zavrtnjima. U zavisnosti od toga telo zavrtnja može biti izloženo: - istezanju usled sile pritezanja koja obezbeđuje nemogućnost međusobnog pomeranja spojenih ploča; - smicanju usled poprečnih sila.

13

Nepodešeni i podešeni zavrtanj izložen poprečnim silama

Sredstva za rasterećenje zavrtnja od porečnih sila

Zavrtanj deformisan pod uticajem savijanja usled tzv neredovnih sila

6. KONSTRUKCIJSKI OBLICI, MATERIJAL, ZAVRTNJI, NAVRTKE, PODMETAČI, OSIGURAČI, KLJUČEVI

14

Normalni zavrtanj

Zaobljeni prelaz sa stabla na glavu Istegljivi zavrtanj Zavrtanja sa kvadratnom glavom

Zavrtanj sa pravougaonom glavom Zavrtanj bez navrtke

Čaura sa spoljnom i untrašnjom zavojnicom Zavrtanj sa okruglom i poluloptastom glavom

15

Goli zavrtanj Veza golim zavrtnjem

Zavrtnji sa posebnim oblicima glave za

vezivanje lakih delova Zavrtanj sa dve navrtke

Zavrtanj sa poluloptastom glavom Zavrtanj sa cilindričnom glavom

Zavrtanj sa uškama Zavrtanj sa ukopanom glavom

16

Zavrtanj sa unutrašnjom rupom u glavi Zavrtanj za osiguranje i varijanta sa šiljkom

Zavrtnji kao zapušači ili zatvarači Zatega

Fundamentni zavrtanj Kotveni zavrtanj

Sprežnjaci (zavrtnji za vezu na odstojanju) Mogući završeci zavrtnja

Poređenje zapremine materijala konstrukcije pri upotrebi raznih zavrtnja i ključeva

17

Navrtke

Navrtka sa uškama

Navrtka standardnog oblika Navrtka kao zatvarač Četvorostrana navrtka

18

Podmetač

Podmetač sa nagnutom stranom

Navrtka sa savitljivim zavojcima i izdubljena Podmetač Podmetač sa nagnutom

stranom Osigurači

Elastični podmetač Osigurač u vidu dveju navrtki

Rasečeni elastični osigurač kao podmetač Osiguranje klinom

Osiguranje rascepkom

19

Navrtka sa krunom

Isečena ploča kao osigurač Savijena ploča kao osigurač Osiguranje navrtke prstenom od fibera

Ključevi

Prosti otvoreni ključ

Dvostruki otvoreni ključ

Ključ sa nejednakim krakovima Kukasti ključ Navrtka sa klinom za pritezanje golog zavrtnja

20

Savijeni cevasti ključ

Cevasti ključ

Odvijač

Uvrtanje golog zavrtnja sa

dve navrtke Izrada navoja, metode skidanjem strugotine, plastičnom deformacijom