Csavar (egyszerű gép)

Csavarmenetek:
1. Élesmenet
2. Laposmenet
2a. Kétbekezdésű menet

Csavarmenetek:
3., 4. Fűrészmenet
5. Zsinórmenet
6. Laposmenet

Laposmenetű csavar erőjátéka

A csavar egyike az egyszerű gépeknek. Az ókor óta használt eszköz nagy erőt igénylő gépek hajtására, mint például a szőlőprés, emelőberendezések, satu, szorítók. A csavar felfogható egy henger palástjára felcsévélt lejtőként is. A csavarorsó palástjába esztergált csavarfelület alakú menete a csavaranya megfelelően kialakított menethornyába illeszkedik.

A csavarmenet alakja szerint többféle lehet:

• Laposmenetnél a felfekvő felület csavarfelület alakú, tengelyirányú metszete a tengelyre merőleges egyenes. Ilyen menetet alkalmaznak azoknál a hajtásoknál, melyeknél a legjobb hatásfok elérése a cél, azonban szilárdsági viszonyai kedvezőtlenebbek.
• A trapézmenet sokkal nagyobb terhelésre alkalmas, hatásfoka azonban kedvezőtlenebb.
• Kötőcsavaroknál, ahol cél az, hogy a csavar nagy nyomatékkal való meghúzása után ne lazuljon ki, egyenlő oldalú háromszög alakú élesmenetet használnak, melynek a kilazításához is nagy nyomatékra van szükség.
• Ott, ahol a menetek egyszerű és alapos tisztítása különösen fontos, mint például az élelmiszeriparban, zsinórmenetet használnak.
• A fűrészmenet egyesíti a laposmenet és élesmenet tulajdonságait.

Nagy emelkedésű csavaroknál szokásos több bekezdést készíteni a terhelhetőség növelése céljából.

A csavaron fellépő erőhatások

A laposmenetre ható tengelyirányú F_t erő a menet d középátmérőjére koncentrálható, ha a terhelés a meneteken egyenletesen oszlik meg. Ha a súrlódás elhanyagolható, akkor ezzel az erővel az F erő tart egyensúlyt, mely a d/2 sugáron ébred:

${\displaystyle F=F_{t}\tan \alpha \,}$

A súrlódást is figyelembe véve meghúzáskor (a helyettesítő lejtőn felfelé mozgatáskor) a szükséges F erő:

${\displaystyle F=F_{t}\tan(\alpha +\rho )\,}$,

ahol

${\displaystyle \mu =\tan \rho \,}$ a súrlódási tényező,

${\displaystyle \rho \,}$ pedig a súrlódási kúpszög, melyet az előző összefüggés definiál.

Lazításkor (a helyettesítő lejtőn lefelé mozgatáskor) az erő:

${\displaystyle F'=F_{t}\tan(\alpha -\rho )\,}$.

Az orsó forgatásához szükséges nyomaték:

${\displaystyle M={\frac {d}{2}}F={\frac {dF_{t}}{2}}\tan(\alpha \pm \rho )\,}$.

Élesmenetű csavarorsó esetén a menet felfekvő felülete ${\displaystyle \beta }$ szöget zár be a tengelyirányú F_t erővel, a súrlódás számításához figyelembe veendő felületi normális irányú erő nagysága:

${\displaystyle {\frac {F_{t}}{\cos \beta }}\,}$

Emiatt a ${\displaystyle \mu }$ súrlódási tényező helyett a

${\displaystyle \mu '={\frac {\mu }{\cos \beta }}\,}$

látszólagos súrlódási tényezővel kell számolni. A csavar terhelés alatt sem forog visszafelé (úgynevezett önzárás történik), ha

${\displaystyle \tan \alpha \leq \mu '}$.

A csavarhajtás hatásfoka

A csavarhajtás hatásfoka a teher emeléséhez szükséges energia és a csavarorsó forgatásához szükséges munka hányadosa:

${\displaystyle \eta ={\frac {\tan \alpha }{\tan(\alpha +\rho )}}}$.

Lásd még

• Csavar (kötőelem)

Források

• Pattantyús Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 2. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1961.