Navoj Navojni spojevi se ostvaruju posredstvom navoja. Navoj moe biti izradjen neposredno na delovima koji se spajaju - neposredni navojni spojevi ili na posebnim delovima kao to su navojna vretena, zavrtnji, navrtke koji se koriste za realizaciju posrednih navojnih spojeva. Delovi u spoju mogu izvravati funkciju tano definisanog medjusobnog kretanja ili funkciju obezbedjenjem vrste veze - spoja. Pokretni navojni spojevi osim za transformaciju kretanja mogu se koristiti i za transformaciju mehanike energije i predstavljati navojne prenosnike. Nepokretni navojni spojevi koji se ostvaruju pomou zavrtnja i navrtke poznati su kao zavrtanjske veze.

NAVOJNI SPOJEVI

Nepokretni (vrsti)navojni spojevi

Pokretni navojni spojevi

Navojni prenosnici

Neposredni navojni spojevi

Zavrtanjske veze

Zavrtanjske veze mogu prenositi optereenje u pravcu ose zavrtnja uzduno optereene zavrtanjske veze ili optereenje koje deluje popreko u odnosu na osu zavrtnja popreno optereene zavrtanjske veze. Funkcija uzduno optereenih zavrtanjskih veza se zasniva na relativno velikom pritezanju zavrtnja. Sila pritezanja je potrebna ili za obezbedjenje zaptivanja na dodiru spojenih delova posredstvom pritiska na ovom dodiru - pritisne zavrtanjske veze, ili samo radi poboljanja raspodele radne sile - obine zavrtanjske veze. Neke uzduno optereene zavrtanjske veze ne smeju se pritezati jer bi sila pritezanja dovela do nepotrebnog optereivanja delova u spoju - nepritegnute uzduno optereene zavrtanjske veze. Popreno optereene zavrtanjske veze dele se u dve grupe. Prvu ine one kod kojih se optereenje prenosi posredstvom otpora trenja izmedju spojenih delova i zovu se frikcione odnosno nepodeene zavrtanjske veze. U drugoj grupi su one popreno optereene zavrtanjske veze kod kojih se optereenje prenosi smicanjem stabla zavrtnja tj. smicajne ili podeene. Najiru primenu imaju nepodeene (frikcione) popreno optereene zavrtanjske veze, a zatim pritisne uzduno optereene zavrtanjske veze.

Uzduno optereene zavrtanjske veze

Popreno optereene zavrtanjske veze

Pritegnute Nepritegnute

Pritisne Obine

Nepodeene Podeene

Zavrtanjske veze

Navoj je geometrijsko telo koje nastaje zavojnim kretanjem geometrijske slike u obliku trougla. Zavojno kretanje je sloeno od rotacije i translacije. Svaka taka na trouglu pri tom opisuje prostornu krivu liniju - zavojnicu, a svaka stranica na trouglu opisuje zavojnu povrinu te je navoj ogranien zavojnim povrinama. Trougao, koji opisuje navoj zavojnim kretanjem, predstavlja teorijski profil navoja. Stvarni profil se razlikuje od teorijskog usled zaobljavanja i zasecanja u zoni temena trougla. Zaobljavanje se vri radi smanjivanja koncentracije napona, a zasecanje radi spreavanja da otre ivice zadiru u zaobljenja. Navojak je deo navoja koji nastaje pri jednom punom obrtu profila. Zavojak je deo zavojnice koji taka opie pri jednom obrtu. Hod zavojnice (navoja) (Ph) je aksijalno rastojanje izmedju krajnjih taaka zavojka. Korak navoja (P) je aksijalno rastojanje susednih navojaka. Navoj moe biti jednovojni ako nastaje zavojnim kretanjem jednog trougla. Kod jednovojnog odnosno jednostrukog navoja hod navoja je jednak koraku (Ph = P). Ako je navoj dvovojni (dvostruki) pri njegovom obrazovanju kreu se dva trougla tako da je Ph=2P, kod trovojnog Ph=3P odnosno kod vievojnog Ph= zP, gde je z broj hodova odnosno broj poetaka navoja. Ugao profila navoja () je ugao izmedju bonih stranica profila. Ugao navoja () je ugao izmedju tangente na zavojnicu i njene projekcije na ravan upravnu na osu navoja. Kada se jedan zavojak ispravi (odvije) dobija se trougao ija je hipotenuza ispravljeni zavojak. Navoj je po pravilu desni, a izuzetno moe biti i levi. Pri zavojnom kretanju, pri udaljavanju od posmatraa, kod desnog navoja taka rotira u desnom smeru (u smeru kazaljke na satu), a kod levog navoja ova rotacija je u levom smeru. Navoj: parametri i profil navoja Navoj moe biti spoljanji i unutranji. Kod spoljanjeg navoja geometrijske slike u vidu trougla vre zavojno kretanje sa spoljne strane cilindra, a kod unutranjeg navoja sa unutranje strane cilindra. Spoljni prenik spoljnjeg navoja je nazivni prenik navoja d. Veliki prenik unutranjeg navoja oznaava se sa D koji je po pravilu neto vei od prenika d. Srednji prenik spoljnjeg navoja oznaava se sa d2, a unutranjeg navoja sa D2. Mali prenik spoljnjeg

Ph

d 2=

D2

d P

d2

P h

dP

h2

tg =

navoja d3 je istovremeno i prenik jezgra navoja. Jezgro je deo spoljnjeg navoja ogranieno podnonim cilindrom. Mali prenik unutranjeg navoja je D1.

Geometrijske mere navoja: a) spoljanjeg, b) unutranjeg

Navojni par je spoj unutranjeg i spoljnjeg navoja istog profila, istog smera zavojnice, istih srednjih prenika d2=D2 odnosno istog nazivnog prenika d. Aksijalno rastojanje izmedju krajnjih taaka dodira spoljnjeg i unutranjeg navoja u navojnom paru je duina noenja navojnog para ln. Radijalno rastojanje izmedju krajnih taaka dodira navojaka navojnog para je dubina noenja H1. Izrada navoja moe biti izvedena narezivanjem primenom runih alata - nareznica i ureznica. Osim toga navoj moe biti izradjen rezanjem na strugu ili glodanjem. Navoj poveane preciznosti se jo i brusi. Najproduktivniji je postupak hladnog valjanja navoja koji se uglavnom koristi za izradu standardnih navojbih delova. Ovaj postupak, osim produktivnosti doprinosi znaajnom poveanju vrstoe i izdrljivosti navojnih delova jer se pri utiskivanju navoja ostvaruje hladno deformisanje.

D1

D2 D

d2 d

P=P h

d3

Izrada navoja: a) nareznice i ureznice za runu izradu navoja,

b) rezanje navoja na strugu, c) valjanje navoja Standardni profili navoja Varijacijom ugla profila i varijacijom radijusa zaobljenja u korenu navoja, mogu nastati razliiti profili. U primeni su se zadrali oni koji svojim svojstvima u najviem stepenu zadovoljavaju odgovarajue potrebe. Oblici i dimenzije tih navoja su standardizovane. Najvie je u primeni navoj sa trouglastim profilom - metriki navoj. Ovo je prvi navoj ije su dimenzije standardizovane u metrikom sistemu jedinica i u to vreme je nazvan metriki navoj. Ugao profila ovog navoja je =60. Radijus zaobljenja u korenu navoja R je veliki. te je koncentracija napona u odnosu na druge navoje manja, na primer u odnosu na trapezni navoj. Smanjeni su i prazni medjuprostori izmedju navojaka i poveana je aktivna nosea povrina na jedinici duine noenja ln.Poveani ugao profila odrazio se na poveanje otpora trenja pri kretanju pod optereenjem

( ) nn FF

FF ===2cos

; ( )2cos

n = , tj. koeficijent otpora n je vei od koeficijenta trenja pri dodiru ravnih povrina.

a)

b) c)

Metriki navoj: oblik profila u navojnom paru i dimenzije Tolerancije navoja Koriste se tolerancijska polja G i H za unutranje navoje i e, f, g i h, za spoljanje navoje i stepeni tolerancije 3...9. Oznake tolerancija navoja razlikuju se od oznaka optih tolerancija duinskih mera. Primeri ovih oznaka za unutranji navoj su M16-6H, odnosno M20x2-6H, gde se navedeni stepen tolerancije odnosi na srednji i na mali prenik. Oblik tolerancijskog polja je prilagodjen obliku profila navoja.

Oblik i poloaj tolerancijskih polja metrikog navoja

Naleganja navojnih parova se oznaavaju, na primer M20x2-6H/6g. Naleganja su po pravilu labava. Odstupanja oblika dovode do smanjenja ili do potpunog gubljenja zazora, naroito kod navojnih parova vee duine. To je od znaaja za precizne navojne parove. U zavisnosti od veliine zazora naleganja mogu biti fina, srednja i gruba. Fina naleganja su sa vrlo malim zazorom, a gruba sa velikim zazorom. Naleganja navojnih delova se jo dele i prema duini tako da naleganja odnosno navojni parovi mogu biti kratki (S), normalni (N) i dugaki (L).

P

R=H

/6

D

d 2=

D2

/2

Fn

F

D1

H/4

d 3

Z 2

=600

H1

Z 1

H/8

H

d

Navrtka

Zavrtanj

0 0

GH

e g h

d 2=D

2

d d 2=D

2 T d

/2

T d2/2

es

/2

T D1/2

d 1=

D1

EI/2

T D

2/2

Optereenje navoja a) Sila i moment: Navojni par je spoj spoljnjeg i unutranjeg navoja koji je izloen dejstvu uzdune sile F. Da bi se ostvarilo kretanje pod dejstvom ove sile, na navojni par mora delovati obrtni moment T.

Odnos sila u navojnom paru: a) pri kretanju navrtke suprotno smeru sile, b) pri kretanju navrtke u smeru sile, c) ravnotea sila nesamokoivog navoja

Mnoenjem tangentne sile Ft, srednjim poluprenikom d2/2, dobija se moment Tn koji je potreban za savladavanje otpora u navojnom paru tj. za pokretanje navrtke koja je izloena spoljnjem optereenju F. Smer momenta Tn pri odvrtanju je suprotan u odnosu na pritezanje i ima negativan predznak.

( )ntn dFdFT +== tg22 22 ; ( )ntn d

Fd

FT == tg2222

Poveavanjem ugla strme ravni , kada ovaj ugao dostigne dovoljno veliku vrednost, telo moe da se sputa niz strmu ravan bez dejstva sile Ft. Za odravanje ravnotee potrebna je sila Ft suprotna smeru kretanja. Granica samokoivosti navoja je za =n. Navoj je samokoiv za n. =n arc tg n = arc tg ( )2cos

.

22dFT tn =

vF

Ft

Fn

F

F Fn

Ft Fn

v

F Ft

F

Fn

Fn

F Ft n

Fn

v

Ft F

F

Fn

FtF

Fn

Fn

a)

b)

c)

a) ( )ntg FFt += b) ( )FF nt = tg c) ( )nt FF = tg

b) Raspodela optereenja na navojke u navojnom paru je neravnomerna. Sila F koju prenosi navojni par ravnomerno bi se raspodelila na navojke u navojnom paru ako bi koraci bili jednaki, ako bi navrtka i zavrtanj bili iste krutosti i ako bi smerovi deformacija bili isti. Tada bi svako navojak prenosio deo ove sile F=F/z, gde je z=ln/P -broj navojaka u zahvatu navojnog para, ln -duina noenja, P korak navoja. Poto ni jedan od navedenih uslova nije ispunjen, raspodela sile na navojke je neravnomerna. Najvei deo sile prenosi prvi navojak u dodiru sa navrtkom, posmatrano sa strane gde deluje sila, te je

rzFF = 1 ; = =

z

iiFF

1

Faktor neravnomernosti raspodele r zavisi od vie uticaja, a najvie od smera elastinih deformacija navojnih delova. Ako su ove deformacije suprotnih smerova (na primer kod zavrtnja na zatezanje, a kod navrtke na pritisak), neravnomernost raspodele je velika. Navrtka je oslonjena sa donje strane i izloena je pritisku, a koraci navojaka se usled elastinih deformacija skrauju. Korak je najmanji tamo gde je sila najvea, a to je prvi navojak pored oslonca navrtke. Prvi navojak kod zavrtnja je sa najveim poveanjem koraka, a kod navrtke je sa najveim smanjenjem koraka. Poto je razlika u koracima u dodiru prvih navojaka najvea to e ovi navojci apsorbovati najvei deo sile. Ostali navojci prenose ostatak sile proporcionalno navedenim deformacijama.

Razlike u koraku navoja usled elastinih deformacija navojnih delova

P+P

z1>

P+P

z2

P-P

n11)

Ispitivanje dimrnike izdrljivosti i Smitov dijagram navojnih delova ISO 3800

Glatka epruveta

A Zavrtanj

model M12

TM

D

SR