Csavar (egyszerű gép)

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.

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

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

Laposmenetű csavar erőjátéka

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:

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

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

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

ahol

$\mu =\tan \rho \,$ a súrlódási tényező,

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

Lazításkor (a helyettesítő lejtőn lefelé mozgatáskor) az erő:

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

Az orsó forgatásához szükséges nyomaték:

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

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

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

Emiatt a $\mu$ súrlódási tényező helyett a

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

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

$\tan \alpha \leq \mu '$.

A csavarhajtás hatásfoka

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

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

Lásd még

• Csavar (kötőelem)

Források

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