Vijčani spoj

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Tipični vijčani spoj s vijkom sa šestostranom glavom, maticom i podloškom
Glavati vijak s valjkastom glavom
Svorni vijak
Zakrivljena elastična podloška
Moment ključ
Skala na moment ključu
Hidraulički moment ključ

Vijčani spoj spada u rastavljive spojeve, a pored spajanja, koristi se za brtvljenje, zatezanje, regulaciju, mjerenje i prijenos gibanja. Osnovni elementi vijčanog spoja su vijak i matica, pri čemu vijak ima vanjski navoj, a matica odgovarajući unutarnji navoj. Matica može u vijčanom spoju biti samostalan dio, ili je zamjenjuje dio spajanog strojnog dijela, u kojemu onda treba izraditi unutarnji navoj. Obzirom da su vijak i matica najčešće korišteni strojni dijelovi na svim područjima tehnike, njihov oblik, veličina i materijal su standardizirani.

Vrste vijčanih spojeva[uredi VE | uredi]

Vijčani spojevi se mogu općenito razvrstati u slijedeće skupine: [1]

  • Nosivi vijčani spojevi. Najčešći su, a koriste se za pričvršćivanje rastavljivih strojnih dijelova koji su izloženi raznovrsnim naprezanjima. Izvode se sa ili bez prednaprezanja.
  • Dosjedni vijčani spojevi. Koriste se za pričvrsne, rastavljive veze raznih strojnih dijelova dosjednim vijcima, koji dobro podnose smična opterećenja i istovremeno centriraju spajane dijelove. Češće se izvode bez prednaprezanja, a manje s prednaprezanjem.
  • Pokretni navojni spojevi. Namijenjeni su za prijenos i pretvorbu kružnog gibanja u pravocrtno, ili obrnuto. S njima se postižu velike aksijalne sile za narinute male obodne sile, npr. kod vijčanih vretena alatnih strojeva, u vijčanim dizalicama i sl.
  • Vijčani spojevi za zatezanje. Koriste se kod zatega s jednim ili dva vijka. Kod zatega sa dva vijka jedan vijak ima lijevi, a drugi desni navoj (zatezni vijak).
  • Brtveni vijčani spojevi. Namjena im je zatvaranje ulaznih i izlaznih otvora posebno oblikovanim vijcima, npr. kod kliznih ležajeva, u spremnicima i slično.
  • Diferencijalni vijčani spojevi. Koriste se za podešavanje raznih naprava, te kod regulacije ventila.
  • Mjerni vijčani spojevi. Služe za mjerenje dužina kod mehaničkih mjerila kao što je mikrometarski vijak.

Prednosti i nedostaci[uredi VE | uredi]

Prednosti vijčanih spojeva su slijedeći:

  • mogu se međusobno spajati svi materijali,
  • vijčani spoj se može proizvoljno rastaviti i ponovno sastaviti bez bitnih posljedica za spajane dijelove,
  • visoki stupanj standardizacije vijaka i matica osigurava niske troškove nabave i jednostavnu zamjenu,
  • nosivost vijčanog spoja proporcionalna je veličini i kvaliteti korištenog vijka i navoja,
  • vijčani spojevi vrlo dobro podnose dinamička opterećenja.

Nedostaci vijčanih spojeva su:

  • slabljenje presjeka spajanih dijelova i veliko zarezno djelovanje zbog uzdužnog provrta ili provrta s navojem.
  • visoka koncentracija naprezanja na mjestima nalijeganja glave vijka ili matice na površinu spajanih dijelova.
  • neprestana napregnutost u okolini prednapregnutih vijčanih spojeva

Pritezanje vijčanog spoja[uredi VE | uredi]

O pritezanju vijčanog spoja se govori kada se okretanjem matice ili vijka povećava opterećenje vijka. Odvijanjem (odvrtanjem, otpuštanjem) vijčanog spoja rasterećuje se vijak. U nosivim vijčanim spojevima pritezanje se obično podudara s okretanjem matice ili vijka u smjeru zavojnice navoja. Zbog toga se naliježne površine vijka i matice primiču i stišću strojne dijelove koji se spajaju. Način pritezanja i veličina momenta pritezanja od temeljnog su značaja za nosive vijčane spojeve. Nakon pritezanja vijčanog spoja, spajani dijelovi se skraćuju , a istovremeno se vijak rasteže. Kod običnih matica prva dva navoja nose 55 % ukupne sile. [2] [3]

Samokočnost navoja je ovisna o trenju među navojima i kutu uspona navoja. Kod običnih nosivih vijaka s metarskim normalnim navojem i trokutastim ISO profilom, kut uspona navoja je u području α = 3,6° (M4) do 1,8° (M60), dok je reducirani kut trenja među navojima u granicama ρ' = 5,2° do 16,1°. Dakle, kod metričkih navoja s trokutastim profilom je kut uspona navoja manji od reduciranog kuta trenja, pa su navoji uvijek samokočni.

Prilikom ocjene veličine pojedinih udjela u pritezanju vijčanog spoja, može se ustanoviti kako je veći dio (80-90%) momenta pritezanja vijčanog spoja namijenjen savladavanju trenja među navojima, te između glave vijka ili matice i podloge. Samo manji dio momenta pritezanja stvarno je namijenjen savladavanju sile prednaprezanja, odnosno savladavanju nagiba navoja. Zbog toga je vrlo bitno pravilno odabrati koeficijente trenja.

Kod dinamičkog aksijalnog opterećenja s vremenom može doći do loma vijaka zbog zamora na mjestima koncentracije naprezanja, koja su najveća na prvom navojku vijka u matici ili u provrtu s navojem. Kod vijaka s visokim prednaprezanjem lom zbog zamora je vrlo rijedak, jer su vijci opterećeni malim dinamičkim opterećenjima.

Osiguranje vijčanog spoja od odvrtanja[uredi VE | uredi]

Osiguranje vijčanog spoja od odvrtanja kod statičkih opterećenja nije potrebno, ali se primjenjuje kod dinamičkih opterećenja. Naime, nakon pritezanja vijka dolazi do djelomičnog slijeganja hrapavosti dodirnih površina, može doći do puzanja materijala vijka, a može doći i do lokalnih plastičnih deformacija. Sve to, potpomognuto promjenama opterećenja i eventualnim vibracijama, može rezultirati otpuštanjem vijčanog spoja. U pravilu su dobro proračunati, oblikovani i pritegnuti vijčani spojevi već osigurani protiv neželjenog odvrtanja. To prije svega vrijedi za visokoopterećene spojeve s elastičnim vijcima razreda čvrstoće 8.8 i više, uz male hrapavosti dodirnih površina.

Osiguranje vijčanog spoja od odvrtanja oblikom[uredi VE | uredi]

Osiguranje oblikom se postiže:

  • rascjepkom s običnom ili krunastom maticom; rascjepka prolazi kroz poprečni provrt u vijku
  • sigurnosnim limom s izdancima; jedan izdanak se priljubi uz maticu, a drugi savije oko ruba.

Osiguranje vijčanog spoja od odvrtanja silom[uredi VE | uredi]

Umetanjem posebnih opružnih elemenata se osigurava aksijalna sila prednapona i pri djelovanju najveće radne sile, makar je došlo do slijeganja hrapavosti ili plastičnih deformacija. Ovi elementi su u obliku rasječenih, zakrivljenih ili tanjurastih prstena (pločica), a izrađeni su od opružnog čelika. Nazivaju se i elastične podloške.

Razne zupčaste i lepezaste prstenaste pločice se svojim zupcima utiskuju u podlogu, povećavaju trenje i tako sprečavaju odvrtanje. Ovakvo osiguranje nije primjenjivo na tvrdim kaljenim površinama. Veće trenje i sprečavanje odvrtanja matice se postiže i sigurnosnom limenom maticom od opružnog čelika koja s unutarnje strane ima više jezičaca koji se zabijaju u navoj. Česta je upotreba dvije matice: kontramatice manje visine koja se priteže na podlogu i normalne matice koja se priteže na kontramaticu (u praksi se često matice pogrešno montiraju obratno). Matice mogu biti i jednake. Vanjska matica sprečava otpuštanje unutarnje, a na površini njihovog dodira se javlja i dodatno trenje. Za jednokratnu upotrebu se koriste matice s uloškom od umjetne plastične mase u koji vijak urezuje navoj.

Osiguranje vijčanog spoja od odvrtanja materijalom[uredi VE | uredi]

Vrši se lijepljenjem navoja umjetnim smolama. Često se koristi ljepilo tvrtke "Loctite" kojim se mogu postići vodonepropusni spojevi, npr. kod spajanja cijevi. Moguće je i zavarivanje glave vijka ili matice za podlogu za što postoje i posebni vijci i matice.

Načini pritezanja vijčanog spoja[uredi VE | uredi]

Sila u vijku mora prilikom pritezanja biti u dopuštenim granicama da ne bi došlo do plastičnih deformacija ili pucanja vijka.

Ručno pritezanje ključem[uredi VE | uredi]

Dužina ključa je prilagođena veličini vijka i prosječnoj ručnoj sili, kako moment pritezanja ne bi bio prevelik i doveo do oštećenja vijka. Ova se metoda primjenjuje za vijke korištene za sporedne svrhe.

Pritezanje pneumatskim ili električnim alatom[uredi VE | uredi]

Moment pritezanja se može grubo podesiti. Služi za serijsko pritezanje vijaka.

Pritezanje momentnim ključem[uredi VE | uredi]

Preciznije od prethodnih načina je pritezanje momentnim ključem. Kod momentog ključa se jedan njegov dio deformira sukladno veličini momenta pritezanja, dok na drugi neopterećeni dio moment ne djeluje i on se ne deformira. Kod jedne vrste momentog ključa je deformabilni dio torzijska (uvijanje) opruga u obliku šipke na kojoj je i kazaljka. Pri pritezanju se šipka uvija i kazaljka rotira. Kazaljka pokazuje moment pritezanja na skali koja je vezana za drugi neopterećeni dio u obliku cijevi.

Kod jedne druge vrste momentnog ključa se prethodno na skali postavi željeni moment pritezanja. Kad se taj moment postigne, dolazi do međusobnog pomaka nekih dijelova momentnog ključa i čuje se zvučni signal.

Hidrauličko pritezanje[uredi VE | uredi]

Kod veoma velikih vijaka je pritezanje ključem neprikladno ili nemoguće, jer je moment pritezanja prevelik, a točnost postizanja aksijalne sile u vijku bi bila mala. Takav je slučaj kod vijaka za pričvršćenje poklopaca cilindra velikih motora ili kod preša. Kako sili u vijku odgovara određeno izduženje vijka, hidrauličkim uređajem se vijak izduži, matica se rukom ili podesnim alatom malo pritegne i hidraulički uređaj ukloni. Vijak ostaje izdužen ii opterećen silom. Za razliku od prethodnih načina pritezanja, vijak nije opterećen torzijski (uvijanje). [4]

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. [1] "Elementi strojeva", Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Split, Prof. dr. sc. Damir Jelaska, 2011.
  2. [2] "Konstrukcijski elementi I", Tehnički fakultet Rijeka, Božidar Križan i Saša Zelenika, 2011.
  3. "Minimum Thread Engagement Formula and Calculation ISO" [3] 2010.
  4. [4] "Priručnik za zatezanje vijaka", SKF, 2011.