mini|desno|300px|Primjer spoja glavčine i vratila s klinom.
mini|desno|300px|Pero skinuto s vratila.
mini|desno|300px|Pero ugrađeno na vratilu.
mini|desno|300px|Glavčina s utorom za pero.
mini|desno|300px|Presjek kroz spoj s perom.
mini|desno|300px|Primjer utornog ili uzdužnog kukastog klina (gore) i poprečnog klina.
mini|desno|300px|Segmentni Woodruffov klin izvađen.
mini|desno|300px|Konusni segmentni Woodruffov klin.
mini|desno|300px|Detalj žlijebljenog spoja.
mini|desno|300px|Pogonsko vratilo sa žlijebljenim spojem za prijenos velikih okretnih momenata sile.
mini|desno|300px|Spoj s poligonim profilnim vratilima.
mini|desno|300px|Primjer spoja s čeonim ozubljenjem ili Hirth ozubljenje.
mini|desno|300px|Tlačni tuljci.
mini|desno|300px|Primjeri Morseov konusa.
mini|desno|300px|Zvjezdasto-prstenasta elastična ploča.
mini|desno|300px|Primjer stožaste ljuske.
Spojevi glavčine i vratila, koji služe za prijenos snage, odnosno momenta vrtnje s glavčine na vratilo ili obrnuto, u strojarstvu su vrlo česti i izvode se na različite načine, ali ipak imaju dosta zajedničkog. Prema načinu na koji djeluju, ti se spojevi mogu podijeliti na naponske spojeve (one u kojima se spoj opire odvajanju otporom trenja), spojeve oblikom (one u kojima se spoj opire odvajanju oblikom dijelova), prednapregnute spojeve oblikom (one u kojima se spoj opire odvajanju otporom trenja i oblikom dijelova) i čvrste ili nerazrješive spojeve (zavareni ili lemljeni spojevi). Inače se ti spojevi češće dijele prema tome da li su, i kakvi su posebni dijelovi upotrijebljeni za spajanje. Takvim grupiranjem na osnovu dijelova spoja može se onda čitavo područje spojeva s glavčinama podijeliti na stezne spojeve s cilindričnim i stožastim dosjednim površinama, spojeve steznim glavčinama, spojeve s pomoću steznih dijelova, spojeve profiliranim vratilima i provrtima glavčina spojeve klinovima i perima.
Klinovi i pera
Klinovi i povodna pera jednostavni su strojni dijelovi koji služe za izvođenje brzo rastavljivih spojeva namijenjenih prijenosu snage momenta vrtnje (u spojevima s glavčinama). Osim po djelovanju u spoju oni se međusobno razlikuju namjenom i oblikom. Klinovi služe za čvrsto spajanje, dok se povodna pera upotrebljavaju za spojeve s dijelovima koji se mogu micati po vratilu uzdužno (aksijalno). Zbog toga se i nazivaju još i perima za vođenje ili povodnim perima. Oblici tih dijelova razlikuju se time što klinovi imaju barem jednu s obzirom na ostale, nagnutu površinu, a povodna pera ne. Zbog toga se ta pera još i nazivaju i klinovima bez nagiba.
Klinovi se dijele na dvije glavne skupine, i to na uzdužne i poprečne. Uzdužni se klinovi postavljaju u spoj u paralelnom, a poprečni u okomitom pravcu na os spoja. Među tim klinovima također postoje razlike s obzirom na namjenu.
Spojevi perima Ako se ne može dopustiti ekscentričnost koja nastaje kod spoja s uzdužnim klinovima između glavine i vratila, kao na primjer u zupčanim prijenosnicima, onda upotrebljavamo pera bez klinastog nagiba s paralelnim trbušnim i hrptenim plohama. Bokovi pera moraju u utoru čvrsto prilijegati da ne bi prigodom vrtnje bili deformirani. Između pera i donje plohe utora glavine ostaje obično zračnost. Pera prenose samo pomoću veze oblikom. Pera na kojima se za vrijeme pogona moraju glavine pomicati, kao na primjer pomični zupčanici, dobivaju lagan bočni dosjed i učvršćuje se u vratilu cilindričnim vijcima.
Standardna pera imaju oznaku od A do J, oblici E i F imaju provrte s navojem za vijke za istiskivanje, oblici G i J imaju s trbušne strane kosine za alate za vađenje pera. Oblik J osiguran je od pomicanja naponskim zatikom. Proračun se vrši kao kod utornih klinova na bočni tlak. U pogonu s prekidima mogu se uzeti 1,5 puta veće vrijednosti. Kod većeg broja pera po obodu uputno je vrijednosti množiti s 0,8 zato što jednako opterećenje svih pera nije vjerojatno.
Da bi mogli zadovoljiti zahtjeve u pogledu točnosti i otpornosti koji se u tim slučajevima postavljaju, povodna se pera izrađuju od vučenog čelika čvrstoće σL ≈ 600 N/mm2, s preciznošću izrade većom nego kod klinova. Pera su standardizirana. Kako opterećenje u njihovim spojevima prenose samo bočne strane pera, njihova primjena ograničena je na slučajeve u kojima momenti okretanja ne prelaze stanovite srednje veličine. Povodna pera također nisu strojni dijelovi prikladni za prenošenje promjenjivih i udarnih opterećenja, jer djelovanje visokih tlakova na njihove bokove dovodi do oslabljenja spoja. S obzirom na ulogu u spoju ti se dijelovi obično dijele na čvrsta (fiksna) i klizna pera koji čine jednu skupinu, i na segmentne klinove koji čine drugu skupinu.
Fiksna i klizna pera Između gornje površine pera i glavčine postoji zračnost koja omogućuje slobodno pomicanje dijela. Spoj kliznim perom, koji omogućuje pomicanje glavčine uzdužno po vratilu, je ostvaren time što je pero u tom spoju pričvršćeno za dno utora s pomoću dva upuštena vijka, a među njima je provrt s navojem za vijak za podizanje pera iz utora.
Spojevi uzdužnim klinom Uzdužni klinovi smješteni su pod prednaprezanjem u utor vratila i glavine i to je spoj ostvaren silom i oblikom. Klinovima se spajaju i torziono (uvijanjem) povezuju s vratilom remenice, zupčanici, zamašnjaci, koljenčasta vratila, poluge, glavne spojke i slično. Uzdužni su klinovi prikladni za manje i srednje brzine vrtnje (pri većoj brzini vrtnje dolazi do osjetljive neuravnoteženosti). Zbog toga što su neosjetljivi na onečišćenja, upotrebljavaju se uglavnom za poljoprivredne i građevinske strojeve te prijevozne uređaje.
Osim nekih specijalnih klinova, nagib površine tih dijelova je 1:100. Njihovih oblika ima priličan broj, ali se svi mogu svrstati u 4 osnovne skupine, već prema obliku njihovog profila i prema načinu izvođenja njihovih spojeva s obzirom na vratilo. Naime, dok se za spajanje uzdužnim klinovima za njihov smještaj u provrtu glavine redovito izrađuje utor, njihovo učvršćivanje na vratilo izvodi se i na druge načine. Tako se uz utorne klinove (one za čiji je smještaj također i na vratilu izrađen utor) razlikuju još i plosnati klinovi (oni koji spajaju vratilo s pomoću na njegovom obodu zaravnatih površina), zaobljeni klinovi (oni koji učvršćuju vratilo u spoj samo naponom) i, kao posebne ili specijalne vrste, tangencijalni klinovi (te segmentni Woodruffov klin). U djelovanju svih tih klinova u spojevima ima dosta načelnih sličnosti.
Standardni uzdužni klinovi imaju nagib 1:100, to jest na dužini od 100 mm njihova se visina smanjuje za 1 mm. Razlikuje se uložni klin i utjerni klin. Navlačenjem glavine ili zabijanjem klina se trbušnom stranom klina pritiskuje dno utora u vratilu, a hrptom dno utora u glavini. Ovaj radijalni tlak omogućuje prijenos torzionog momenta pomoću veze silom. Radijalni tlak ne mora kod utornih klinova biti dovoljan za ukupni prijenos sile. Naime, ako torzioni moment prijeđe moment prianjanja, onda se i bokovi uzdužnog klina uključe u prijenos torzionog momenta. Torzioni se moment onda prenosi i bokovima u vratilu i glavini površinskim tlakom.
Zabijanjem klina rasteže se glavčina, a stlači se vratilo. Zbog toga nisu više centrični jedno prema drugome. Na mjestu uklinjenja se vratilo i glavčina dodiruju posredno preko klina, a na suprotnoj strani dodiruju se neposredno. U tom slučaju to je dodir u dvije točke. Stavimo li dva klina koji se dodiruju za 120°, dobivamo dodir u tri točke, što je povoljno za promjenjivo i udarno opterećenje. Da bi se postigla mala ekscetričnost između vratila i glavine, prikladan je prilegli dosjed.
Da bi se smanjilo djelovanje zareza, treba u vratilu i glavini zaobliti bridove korijena utora. Zbog toga su i s klina skinuti bridovi.
Spojevi sa standardnim uzdužnim klinovima: utorni klinovi upotrebljavaju se za spajanje velikih vratila s glavinama za prijenos velikih opterećenja; uložni klin koji ima okrugle čeone plohe, jer je utor u vratilu izrađen glodanjem prstastim glodalom. Naziva se i klin A. Pri upotrebi uložnih utornih klinova, koji imaju zaobljena čela, to se izvodi tako da se oni ulože u za tu svrhu na vratilu izrađeni utor s oblikom prilagođenim obliku klina, pa se glavčina udarcima nabije na klin; utjerni klin s ravnim čelima. Zove se i klin B. Pri spajanju utornim klinovima s ravnim čelima klin se nabije u otvor što ga čine utori glavine i vratila; klin s nosom ili kukasti klin ima nos za zabijanje, koji ujedno služi i za njegovo izvlačenje. Upotrebljava se za spajanje u slučajevima gdje je neizvedivo ili teško izvedivo izbijanje udaranjem po suprotnom čelu. Za izvlačenje klina tada služi njegova kuka. Kako ona pri okretanju glavine predstavlja opasnost da nekoga ozlijedi ili da zahvati odjeću, mora se pokriti limenim zaštitnim plaštem; obli udubljeni klin ima trbuh prilagođen obliku vratila, tako da vratilo nema utora. Glavina se može nakliniti na bilo kojem mjestu vratila. Obli klinovi prenose torzijski moment samo pritiskom sile. Za tu svrhu njihove dosjedne površine s vratilom prilagođene su promjeru vratila. Polumjer im je dosjeda standardiziran za pojedine skupine promjera vratila. Zbog takvog spoja s vratilom ti su klinovi prikladni samo za prijenos malih opterećenja (još manjih od opterećenja koja mogu prenositi plosnati klinovi), pa se upotrebljavaju samo za spajanje s vratilima najviše do 150 mm promjera. Prednost im je u tome što su njihovi spojevi jeftiniji, a mana što nisu naročito sigurni; obli udubljeni klin s nosom je sličan kao zadnji klin, ali ima i nos za zabijanje, koji ujedno služi i za njegovo izvlačenje; plosnati klin ili tetivni klin za koji vratilo treba da bude zaravnano. I plosnati klinovi prenose pomoću veze silom, ali oni prenose veći moment torzije nego obli udubljeni klinovi. Ovi klinovi ne mogu prenositi toliko velika opterećenja kao što mogu utorni, jer ih prenose samo jednom stranom, a ne još i bokovima; plosnati klin s nosom je sličan kao zadnji klin, ali ima i nos za zabijanje, koji ujedno služi i za njegovo izvlačenje; segmentni klin sam se podešava prema nagibu utora glavine.
Nedostatak je uzdužnih klinova u tome što u spojevima lako uzrokuju ekscentrični položaj vratila prema glavini. Kako zbog toga pri velikim brojevima okretaja mogu nastupiti vibracije, primjena spojeva uzdužnim klinovima ograničena je na slučajeve s malim i srednjim brojevima okretaja.
Tangencijalni klinovi Iznimno mjesto zauzimaju tangencijalni klinovi. Dva za 120° (iznimno za 180°) zaokrenuta para klinova (nagib 1:60 do 1:100) ostvaruju vezu zabijanjem s čela. Obodnu silu preuzima uvijek samo po jedan par tangencijalnih klinova bez obzira na vezu između vratila i glavine, tako da svaki par klinova nosi samo u jednom smjeru i smanjuje opterećenje drugog para. Služe za prijenos velikih obodnih sila i momenata okretanja promjenjivog smjera. Pri tome jedan par tangencijalnih klinova prenosi moment u jednom, a drugi par u drugom smjeru. Vrlo su pogodni i za prijenos udarnih opterećenja. Zbog čvrstoće klinovi se stavljaju na najdeblja mjesta glavine, a u dijeljenim glavinama pored naležnih površina.
Poprečni klinovi Poprečni klinovi najviše se upotrebljavaju za aksijalno (uzdužno) spajanje dijelova koji se gibaju pravocrtno, na primjer stapajica s križnim glavama u velikim stapnim strojevima. Osim toga upotrebljavaju se i za spajanje dvodijelnih zamašnjaka, teških okvira, velikih zupčanika i za neke druge vrste čvrstih spojeva.
Postoje dva osnovna oblika poprečnih klinova. Njihova debljina općenito je mala, da ne bi odviše oslabljivaladijelove spoja, a širina im je razmjerno velika, da bi imali veću otpornost na savijanje. Za izradu poprečnih klinova obično služe čelici s čvrstoćom σL ≈ 600 N/mm2. Klin se postavlja na svoje mjesto, odnosno izbija se udarcima čekića, a da ne bi nastalo oštećenje tijela klina, on se izrađuje sa zaobljenim čelima.