Kalkulator navoja: Izračunajte dubinu i promjer navoja

Kalkulator navoja za mjerenje vijaka i svornjaka

Kalkulator navoja izračunava dubinu, mali promjer i srednji promjer navoja vijka ili svornjaka. Radi na temelju velikog promjera i koraka navoja ili na temelju broja navoja po inču (TPI). Tokari, inženjeri i hobisti koriste ga za provjeru hoće li vijak odgovarati pripadajućoj matici ili narezanom otvoru.

Ključni pojmovi navoja

• Veliki promjer: najšira točka navoja, mjerena od vrha do vrha.
• Mali promjer: najuža točka navoja, mjerena od dna do dna.
• Srednji promjer: zamišljeni promjer približno na polovici između velikog i malog promjera, gdje su greben navoja i susjedni utor jednake širine.
• Korak navoja: udaljenost između dvaju susjednih vrhova navoja. Kod metričkih navoja navodi se u milimetrima, a kod navoja prema imperijalnom sustavu u inčima.
• Broj navoja po inču (TPI): broj vrhova navoja u jednom inču navoja prema imperijalnom sustavu. Korak i TPI mjere istu veličinu u različitim jedinicama: korak (mm) = 25,4 / TPI.
• Dubina navoja: radijalna udaljenost između velikog i malog promjera, odnosno dubina urezivanja utora navoja.

Metrički i imperijalni sustavi navoja

Metrički navoji slijede normu ISO. Veličina poput M10×1,5 znači veliki promjer od 10 mm i korak od 1,5 mm. Kut navoja iznosi 60°.

Navoji prema imperijalnom sustavu slijede Unified Thread Standard (UTS), sustav najčešći u Sjedinjenim Američkim Državama. Veličina poput 3/8"-16 znači veliki promjer od 3/8 inča i 16 navoja po inču. Suvremeni navoji prema imperijalnom sustavu također imaju kut od 60°. Starija britanska Whitworthova norma koristila je kut od 55°.

Kako izračunati dubinu navoja

Dubina navoja opisuje dubinu urezivanja utora navoja. Riječ je o polumjeru, a ne o promjeru, pa se mali promjer nalazi za dvostruku dubinu navoja ispod velikog promjera.

Dubina vanjskog navoja (na svornjaku) ovisi samo o koraku:

h = 0,61343 × P

Konstanta iznosi 17√3/48 i proizlazi iz osnovnog profila pod kutom od 60° prema normi ISO 68-1. Kod navoja prema imperijalnom sustavu korak je recipročna vrijednost broja navoja po inču, izražena u inčima:

P = 1 / TPI, pa je h = 0,61343 / TPI

h i P uvijek su izraženi u istoj jedinici kao veliki promjer: u milimetrima za metričke navoje, a u inčima za navoje prema imperijalnom sustavu. Rezultat u inčima pomnožite s 25,4 da biste ga očitali u milimetrima.

Formula za mali promjer

Mali promjer jednak je velikom promjeru umanjenom za dvostruku dubinu navoja:

d₃ = d − 2h = d − 1,226869 × P

d je veliki promjer, a d₃ mali promjer vanjskog navoja; oba su izražena u istoj jedinici kao P. Matica ili otvor s unutarnjim navojem koji mu odgovara ima veći mali promjer, D₁ = d − 1,082532 × P, jer njezino dno nije urezano toliko duboko.

Formula za srednji promjer

d₂ = d − 0,649519 × P

d₂, odnosno srednji promjer, nalazi se približno na polovici između velikog i malog promjera. To je dimenzija koju navojna mjerila najpomnije provjeravaju jer određuje koliko se čvrsto dva dijela s navojem međusobno spajaju.

Primjer: metrički navoj (M10×1,5)

Svornjak M10×1,5 ima veliki promjer od 10 mm i korak od 1,5 mm.

• Dubina navoja: 0,61343 × 1,5 = 0,920 mm
• Mali promjer: 10 − 1,226869 × 1,5 = 8,160 mm
• Srednji promjer: 10 − 0,649519 × 1,5 = 9,026 mm

Primjer: imperijalni navoj (3/8"-16)

Svornjak 3/8"-16 ima veliki promjer od 0,375 inča i 16 navoja po inču, pa je korak 1 / 16 = 0,0625 inča (1,59 mm)

• Dubina navoja: 0,61343 × 0,0625 = 0,0383 inča (0,974 mm)
• Mali promjer: 0,375 − 1,226869 × 0,0625 = 0,2983 inča (7,577 mm)
• Srednji promjer: 0,375 − 0,649519 × 0,0625 = 0,3344 inča (8,494 mm)

Kalkulator na ovoj stranici prikazuje rezultate prema imperijalnom sustavu u inčima, uz odgovarajuću vrijednost u milimetrima, u skladu s uobičajenim očitavanjem mjernih alata za takve navoje.

Primjene izračuna navoja

Inženjeri koriste dimenzije navoja za odabir spojnih elemenata koji odgovaraju određenom otvoru ili matici. Tokari ih koriste za namještanje tokarilica i glodalica pri izradi navoja. Kontrolori kvalitete njima provjeravaju odgovaraju li gotovi dijelovi zadanoj specifikaciji. Mehaničari ih koriste za pronalaženje zamjenskog svornjaka koji odgovara izgubljenom ili oštećenom izvornom svornjaku. Vodoinstalateri ih koriste za usklađivanje cijevnih spojnica.

Drugi oblici navoja ne pripadaju standardnom V-navoju na koji se odnose ove formule. Trapezni i četvrtasti navoji, koji se koriste u vretenima i dizalicama, imaju drukčije kutove i drukčije izračune dubine. Cijevni navoji sužavaju se duž svoje duljine umjesto da zadržavaju konstantan promjer. Za svaki od tih oblika potreban je vlastiti skup formula.

Kratka povijest

Prije 19. stoljeća vijci su se izrađivali ručno i rijetko su međusobno odgovarali. Henry Maudslay izradio je praktičnu tokarilicu za izradu navoja 1797. godine, čime je prvi put omogućena izrada ujednačenih navoja. Joseph Whitworth predložio je 1841. godine u Britaniji prvu široko korištenu normu za navoje, s kutom od 55°. U Sjedinjenim Američkim Državama William Sellers predložio je sustav s kutom od 60° 1864. godine, koji je postao američka norma.

Sjedinjene Američke Države, Britanija i Kanada dogovorile su se 1948. godine o Unified Thread Standardu, koji se i danas koristi. Međunarodna organizacija za normizaciju objavila je svoj profil metričkog navoja kao ISO/R 68 (173 cm) 1958. godine. Metrički navoji danas su najčešći sustav u svijetu, iako navoji prema imperijalnom sustavu ostaju standard za mnoge spojne elemente u Sjedinjenim Američkim Državama.

Često postavljana pitanja

Koja je razlika između koraka i TPI-ja?

Korak je udaljenost između dvaju vrhova navoja i izražava se u milimetrima. TPI označava koliko vrhova stane u jedan inč. Obje veličine opisuju isto mjerenje u različitim jedinicama: korak (mm) = 25,4 / TPI.

Kako mogu utvrditi je li navoj metrički ili imperijalni?

Metrički navoji označavaju se slovom M i dvama brojevima u milimetrima, primjerice M10×1,5. Navoji prema imperijalnom sustavu označavaju se promjerom u inčima, često razlomkom, nakon kojeg slijedi broj TPI-ja, primjerice 3/8"-16.

Što je zahvat navoja?

Zahvat navoja jest duljina dodira između dvaju spojenih dijelova s navojem, mjerena duž osi vijka. Uobičajeno pravilo za čelične spojne elemente jest da zahvat treba iznositi najmanje jedan veliki promjer. Za mekše materijale, poput aluminija, često je potrebno 1,5 puta više od velikog promjera kako bi spoj sigurno držao.

Koja je razlika između grubih i finih navoja?

Grubi navoji imaju veći korak i manje navoja po inču. Otporniji su na pogrešno spajanje navoja i dobro funkcioniraju u mekanim materijalima. Fini navoji imaju manji korak i više navoja po inču. Čvršće drže pod vibracijama i omogućuju preciznije podešavanje.

Kako mogu izmjeriti korak ili TPI nepoznatog navoja?

Mjerni češalj za korak navoja, tanak češalj sa zupcima oblikovanima prema standardnim koracima, prisloni se uz navoj dok se jedan zub potpuno ne podudara. Pomično mjerilo također može izmjeriti razmak preko nekoliko navoja, koji se zatim podijeli s brojem izbrojenih navoja.

Što znači kut navoja?

Kut navoja jest kut između dviju kosih stranica pojedinačnog grebena navoja. Gotovo svi metrički i suvremeni navoji prema imperijalnom sustavu koriste 60°. Stariji britanski Whitworthovi navoji koristili su 55°.

Reference

1. ISO 68-1:1998, Navoj za vijke opće namjene — osnovni profil — metrički navoj za vijke.
2. ASME B1.1-2003, Unified inčni navoj za vijke (oblik navoja UN i UNR).
3. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L. i Ryffel, H. H. Machinery's Handbook, 31. izdanje. Industrial Press, 2020.