Kalkulačka volných otvorů - Najděte perfektní velikost otvoru pro šrouby a šroubovací prvky

Kalkulátor průchozích otvorů

Průchozí otvor je otvor vyvrtaný o něco větší než šroub nebo svorník, takže spojovací prvek jím může volně projít, aniž by se jeho závit dotýkal stěn. Kalkulátor průchozích otvorů vyhledá správný průměr otvoru pro danou velikost šroubu nebo svorníku pomocí standardních strojnických tabulek místo odhadu.

Co je průchozí otvor?

Otvory pro spojovací prvky se dělí na tři základní typy.

• Závitový otvor má vyřezaný závit. Šroub se do něj zašroubuje a právě tento závit drží obě součásti pohromadě.
• Průchozí otvor nemá závit. Je vyříznutý širší než spojovací prvek, takže jím šroub nebo svorník projde bez odporu, a poté se zašroubuje do závitového otvoru nebo matice na druhé straně.
• Otvor s uložením s přesahem je menší než spojovací prvek. Součást se na něj musí nalisovat nebo natlačit silou.

Příliš malý průchozí otvor může způsobit, že se do něj zařízne závit, nebo může zcela zabránit průchodu spojovacího prvku. Příliš velký otvor umožní posunutí spojovacího prvku mimo polohu a zmenší plochu pod hlavou svorníku nebo podložkou, která přenáší upínací sílu.

Průchozí otvory také poskytují prostor pro malé nepřesnosti v sesazení součástí, umožňují mírný pohyb sestav při tepelné roztažnosti nebo smršťování materiálů a snižují riziko rozštípnutí dřeva nebo popraskání plastu v okolí otvoru.

Vzorec pro průchozí otvor

Velikosti průchozích otvorů nejsou výsledkem jediného jednoduchého vzorce. Normalizační organizace zveřejňují tabulku přídavků a přídavek se zvětšuje s rostoucí velikostí šroubu. Tento kalkulátor používá hodnoty normální vůle z normy ISO 273 (metrické spojovací prvky) a ASME B18.2.8 (palcové spojovací prvky), tedy z tabulek nejčastěji používaných v běžné výrobě, truhlářství a zámečnické výrobě.

$D_{clearance} = D_{screw} + \text{přídavek (podle standardní tabulky)}$

U metrických šroubů se přídavek pohybuje od 0,4 mm u šroubu M2 až po 2,0 mm u šroubu M20 nebo M24 — nejde o jedinou pevnou hodnotu ani procento. U šroubů v palcových rozměrech se používá vlastní tabulka podle ASME B18.2.8, v níž se přídavky rovněž zvětšují po krocích s rostoucí velikostí šroubu.

Příklad výpočtu

Šroub M6 má jmenovitý průměr 6,0 mm. Jeho průchozí otvor s normální vůlí má 6,6 mm — přídavek tedy činí 0,6 mm. Standardní volbou je vrták 6,6 mm nebo 6,5 mm; běžný vrták 6 mm by byl příliš těsný.

Velikosti metrických průchozích otvorů

Velikosti průchozích otvorů pro americké šrouby s číselným označením

ASME B18.2.8 uvádí průchozí otvory s normální vůlí pro strojní šrouby s číselným označením od #0 do #10, přičemž vynechává #7 a #9 (velikosti u strojních šroubů neobvyklé). Pro #12 nedefinuje řádek s normální vůlí, takže tato velikost není nabízena.

Příklad výpočtu

Šroub #8 má průměr 0,164 palce. Jeho otvor pro normální vůli má 0,196 palce a odpovídá mu standardní vrták číslo 9. Některé tabulky vrtáků uvádějí pro šroub #8 menší hodnotu 0,177 palce (4,5 mm). Toto číslo pochází z jiného, těsnějšího systému „volného uložení“ založeného na vrtácích s číselným označením, nikoli z tabulky normální vůle podle ASME B18.2.8, kterou používá tento kalkulátor. Smíchání těchto dvou systémů může vést k otvoru, ve kterém se šroub bude vzpříčit.

Velikosti průchozích otvorů pro americké šrouby s palcovými zlomkovými rozměry

ASME B18.2.8 nedefinuje řádek s normální vůlí pro 9/16", takže tato velikost není nabízena.

Příklad výpočtu

Svorník velikosti 1/4 palců má průměr 0,250 palce. Jeho průchozí otvor s normální vůlí má 0,281 palce a odpovídá mu standardní vrták 9/32 palců. Přídavek tedy činí přibližně 1/32 palce (0,79 mm), nikoli 1/16 palce (1,6 mm), jak naznačují některá orientační pravidla.

Kalkulátor převádí každý palcový výsledek pro zobrazení na milimetry, protože 1 palec se přesně rovná 25,4 mm.

Těsné, normální a volné uložení

Normy definují více než jednu třídu průchozích otvorů. Těsné uložení používá nejmenší přídavek a udržuje součásti co nejpřesněji zarovnané, ale montáž je pomalejší. Volné uložení používá větší přídavek a poskytuje více prostoru pro opravu nepřesnosti v sesazení nebo pro vyrovnání tepelné roztažnosti, za cenu méně těsného spoje. Tento kalkulátor vytváří pouze normální uložení, tedy střední možnost používanou pro většinu běžných montážních prací v truhlářství, kovovýrobě a strojírenství.

Jak používat kalkulátor průchozích otvorů

1. V rozevíracím seznamu vyberte typ spojovacího prvku: metrický (M2–M24), americký s číselným označením (#0–#10) nebo americký se zlomkovým palcovým rozměrem (1/4"–1").
2. Přečtěte si průměr šroubu a doporučenou velikost průchozího otvoru, obojí uvedené v milimetrech.
3. Zkontrolujte diagram, který zobrazuje šroub a průchozí otvor ve skutečném měřítku, takže je mezera mezi nimi dobře viditelná.
4. Zkopírujte výsledek a vložte jej do výkresu, seznamu řezů nebo poznámek.

Často kladené otázky

Jaký je rozdíl mezi průchozím a závitovým otvorem?

Průchozí otvor nemá závit a umožňuje volný průchod spojovacího prvku. Závitový otvor má vyřezaný závit, který spojovací prvek zachytí a drží spoj pohromadě. V typickém šroubovém spoji je průchozí otvor v připojované součásti a závitový otvor nebo matice v součásti, ke které se připojuje.

O kolik větší má být průchozí otvor než šroub?

Záleží na velikosti šroubu. U metrických šroubů se přídavek podle tabulky normální vůle pohybuje od 0,4 mm u nejmenších velikostí až po 2,0 mm u největších. U šroubů v palcových rozměrech stanovuje ASME B18.2.8 vlastní přídavek pro každou velikost, který se rovněž zvětšuje po krocích, nikoli o pevný zlomek. Neexistuje jediné procento platné pro všechny spojovací prvky.

Jaký vrták použít pro průchozí otvor?

Pokud je k dispozici vrták odpovídající přesné velikosti, použijte jej. Jinak zvolte nejbližší větší velikost, nikoli menší — o něco větší otvor obvykle nezpůsobí potíže, zatímco příliš malý otvor může zabránit průchodu spojovacího prvku nebo způsobit vyřezání nového závitu.

Proč některé tabulky uvádějí pro stejný šroub jinou velikost průchozího otvoru?

Některé zveřejněné tabulky používají systém „těsného uložení“ nebo „volného uložení“ kombinovaný s vrtáky s číselným nebo písmenným označením, který je těsnější než zde použitá tabulka normální vůle. Smíchání hodnot z obou systémů může vést k příliš těsnému otvoru, proto je nejlepší používat v celém projektu údaje pouze z jednoho systému.

Oslabí větší průchozí otvor spoj?

V rozsahu normální vůle nikoli. Pevnost spoje závisí především na utahovacím momentu spojovacího prvku a na velikosti plochy, o kterou se opírá hlava svorníku nebo podložka. Otvor výrazně větší než přídavek pro normální vůli může tuto plochu zmenšit a umožnit posunutí spoje při zatížení, ale otvor s normální vůlí spoj neoslabuje.

Reference

• ISO 273:1979, Spojovací prvky — Průchozí otvory pro svorníky a šrouby, Mezinárodní organizace pro normalizaci.
• ASME B18.2.8, Průchozí otvory pro šrouby, vruty a svorníky, Americká společnost strojních inženýrů.