Kalkulator navojev: Izračun globine in premera navoja

Kalkulator navojev za meritve navojev vijakov in sornikov

Kalkulator navojev določi globino, mali premer in srednji premer navoja vijaka ali sornika. Deluje na podlagi velikega premera in koraka ali na podlagi števila navojev na palec (TPI). Strokovnjaki za strojno obdelavo, inženirji in ljubiteljski uporabniki ga uporabljajo za preverjanje, ali se bo vijak prilegal ustrezni matici ali izvrtini z vrezanim navojem.

Ključni izrazi pri navojih

• Veliki premer: najširša točka navoja, merjena od vrha do vrha.
• Mali premer: najožja točka navoja, merjena od dna do dna.
• Srednji premer navoja: namišljeni premer, približno na polovici med velikim in malim premerom, kjer sta greben navoja in sosednja vrzel enako široka.
• Korak: razdalja med dvema sosednjima grebenoma navoja. Pri metričnih navojih je podan v milimetrih, pri navojih v imperialnem merskem sistemu pa v palcih.
• Število navojev na palec (TPI): število grebenov navoja v enem palcu navoja v imperialnem merskem sistemu. Korak in TPI merita isto količino v različnih enotah: korak (mm) = 25,4 / TPI.
• Globina navoja: radialna razdalja med velikim in malim premerom oziroma globina zareza utora navoja.

Metrični in imperialni sistemi navojev

Metrični navoji upoštevajo standard ISO. Oznaka, kot je M10×1,5, pomeni 10 mm velik premer in korak 1,5 mm. Kot navoja je 60°.

Navoji v imperialnem merskem sistemu upoštevajo Unified Thread Standard (UTS), najpogostejši sistem v Združenih državah Amerike. Oznaka, kot je 3/8"-16, pomeni 3/8-palčni (9,5 mm) veliki premer in 16 navojev na palec. Sodobni navoji v imperialnem merskem sistemu prav tako uporabljajo kot 60°. Starejši britanski standard Whitworth je uporabljal 55°.

Kako izračunati globino navoja

Globina navoja meri, kako globoko je zarezan utor navoja. Gre za polmer, ne za premer, zato je mali premer dvakrat toliko pod velikim premerom, kolikor znaša globina.

Globina zunanjega navoja (navoja na sorniku) je odvisna samo od koraka:

h = 0,61343 × P

Konstanta je 17√3/48, ki izhaja iz osnovnega profila s kotom 60° v standardu ISO 68-1. Pri navoju v imperialnem merskem sistemu je korak recipročna vrednost števila navojev na palec, izražena v palcih:

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

h in P sta vedno izražena v isti enoti kot veliki premer: pri metričnih navojih v milimetrih, pri navojih v imperialnem merskem sistemu pa v palcih. Rezultat v palcih pomnožite z 25,4, da ga izrazite v milimetrih.

Formula za mali premer

Mali premer je enak velikemu premeru, zmanjšanemu za dvakratno globino navoja:

d₃ = d − 2h = d − 1,226869 × P

d je veliki premer, d₃ pa mali premer zunanjega navoja; oba sta izražena v isti enoti kot P. Ustrezna matica ali izvrtina z vrezanim navojem ima večji mali premer, D₁ = d − 1,082532 × P, ker njen koren ni tako globoko zarezan.

Formula za srednji premer navoja

d₂ = d − 0,649519 × P

d₂, srednji premer navoja, je približno na polovici med velikim in malim premerom. To je mera, ki jo merila za navoje najnatančneje preverjajo, saj določa, kako tesno se ujemata dva dela z navojem.

Primer: metrični navoj (M10×1,5)

Sornik M10×1,5 ima veliki premer 10 mm in korak 1,5 mm.

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

Primer: navoj v imperialnem merskem sistemu (3/8"-16)

Sornik 3/8"-16 ima veliki premer 0,375 in in 16 navojev na palec, zato je korak 1 / 16 = 0,0625 palca (1,59 mm)

• Globina navoja: 0,61343 × 0,0625 = 0,0383 in (0,974 mm)
• Mali premer: 0,375 − 1,226869 × 0,0625 = 0,2983 in (7,577 mm)
• Srednji premer navoja: 0,375 − 0,649519 × 0,0625 = 0,3344 palca (8,494 mm)

Kalkulator na tej strani prikazuje rezultate v imperialnih enotah v palcih, poleg pa tudi ustrezno vrednost v milimetrih, skladno z običajnim odčitavanjem meril za imperialne navoje.

Kje se uporabljajo izračuni navojev

Inženirji uporabljajo mere navojev za izbiro pritrdilnih elementov, ki se prilegajo določeni izvrtini ali matici. Stružniki jih uporabljajo pri nastavljanju stružnic in rezkalnih strojev za izdelavo navojev. Kontrolorji kakovosti z njimi preverjajo, ali končni deli ustrezajo natisnjeni specifikaciji. Mehaniki jih uporabljajo za iskanje ustreznega nadomestnega vijaka, kadar se original izgubi ali je navoj poškodovan. Vodovodarji jih uporabljajo za ujemanje cevnih fitingov.

Druge oblike navojev niso zajete v standardnem V-navojnem profilu, na katerem temeljijo te formule. Trapezni in kvadratni navoji, ki se uporabljajo pri navojnih vretenih in dvigalih, imajo drugačne kote in izračune globine. Cevni navoji se po dolžini zožujejo, namesto da bi ohranjali konstanten premer. Za vsakega od teh so potrebne lastne formule.

Kratka zgodovina

Pred 19. stoletjem so vijake izdelovali ročno in se le redko ujemali med seboj. Henry Maudslay je leta 1797 izdelal uporabno stružnico za izdelavo navojev, s čimer je bilo prvič mogoče izdelovati enotne navoje. Leta 1841 je Joseph Whitworth v Britaniji predlagal prvi široko uporabljani standard navojev s kotom 55°. V Združenih državah Amerike je William Sellers leta 1864 predlagal sistem s kotom 60°, ki je postal ameriški standard.

Leta 1948 so se Združene države Amerike, Britanija in Kanada dogovorile o Unified Thread Standard, ki se uporablja še danes. Mednarodna organizacija za standardizacijo je svoj profil metričnega navoja objavila kot ISO/R 68 leta 1958 (173 cm). Metrični navoji so danes najpogostejši sistem po svetu, čeprav so navoji v imperialnem merskem sistemu za številne pritrdilne elemente v Združenih državah Amerike še vedno standard.

Pogosta vprašanja

Kakšna je razlika med korakom in TPI?

Korak je razdalja med dvema grebenoma navoja, izražena v milimetrih. TPI šteje, koliko grebenov je v enem palcu. Oboje opisuje isto meritev v različnih enotah: korak (mm) = 25,4 / TPI.

Kako ugotovim, ali je navoj metričen ali imperialen?

Metrični navoji so označeni s črko M in dvema številoma v milimetrih, na primer M10×1,5. Navoji v imperialnem merskem sistemu so označeni s premerom v palcih, pogosto kot ulomek, ki mu sledi število TPI, na primer 3/8"-16.

Kaj je vpetje navoja?

Vpetje navoja je dolžina stika med dvema spojenima deloma z navojem, merjena vzdolž osi vijaka. Pri jeklenih pritrdilnih elementih velja pogosto pravilo, da mora vpetje znašati najmanj en veliki premer. Mehkejši materiali, kot je aluminij, za zanesljivo pritrditev pogosto potrebujejo 1,5-kratnik velikega premera.

Kakšna je razlika med grobimi in finimi navoji?

Grobi navoji imajo večji korak in manj navojev na palec. Odporni so proti navzkrižnemu vijačenju in dobro delujejo v mehkih materialih. Fini navoji imajo manjši korak in več navojev na palec. Pri vibracijah se tesneje držijo in omogočajo natančnejše nastavljanje.

Kako izmerim korak ali TPI neznanega navoja?

Merilnik koraka navoja, tanek glavniček z zobmi, izdelanimi za standardne korake, pritisnemo ob navoj, dokler se en zob natančno ne ujema. Razdaljo čez več navojev lahko izmerimo tudi s pomičnim merilom in jo delimo s številom preštetih navojev.

Kaj pomeni kot navoja?

Kot navoja je kot med dvema nagnjenima stranicama posameznega grebena navoja. Skoraj vsi metrični in sodobni imperialni navoji uporabljajo 60°. Starejši britanski navoji Whitworth so uporabljali 55°.

Viri

1. ISO 68-1:1998, Vijačni navoji za splošne namene — osnovni profil — metrični vijačni navoji.
2. ASME B1.1-2003, Unified Inch Screw Threads (UN and UNR Thread Form).
3. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L. in Ryffel, H. H. Machinery's Handbook, 31. izdaja. Industrial Press, 2020.