CIVATALAR ve SOMUNLAR

Transkript

1 009 Kasım CIVATALAR ve SOMUNLAR ÖZET Ön germeli cıvata bağlantıları 08-ö M. Güven KUTAY 08a_civata_ozet_09_01.oc

2 İ Ç İ N D E K İ L E R 1 Cıvata ne ir? Cıvatanın kaba tanımı Via ne ir? Helis açısı "ϕ" Helis yönü Çok kullanılan via çeşitleri Metrik via Metrik via, normal Metrik via, ince Whitworth-Viası Cıvata ve viaa terimler En çok kullanılan bir kaç cıvata ve somun çeşiti Anahtar ve tornavialar. 9 Cıvataların fonksiyonları 1.1 Cıvatanın kullanılma fonksiyonları Bağlantı cıvataları.. 1. Cıvatanın kuvet altına fonksiyonu Birinci urum, montajaki hal 14.. İkinci urum, işletmeeki hal Cıvata malzemesinin garantili akma sınır kuvveti " 0, " Cıvata malzemesinin garantili akma mukavemet eğeri "R p0, " Cıvata gerilim kesit alanı "A GE ". 16 Montaja ön germe kuvveti " ÖNM " ve sıkma momenti "M SıM " 16.1 Montaja sıkma momenti "M Sı " Emniyet aralığı "ν A " Montaj veya işletmee cıvatanın elastik esneklik açısı "α" 18 5 Montaj veya işletmee plakaların elastik esneklik açısı "β" Eşeğer kaval silinir İşletmee ön germe kuvveti " ÖN " Oturma eğeri İşletme kuvveti Ek kuvvet " Ek " 7. laka kuvveti " " Ek kuvvetten oluşan boy eğişimi " f " İşletmee cıvatayı zorlayan toplam kuvvet " CTop " İşletmee genlik kuvveti "± g " Boyuna kuvvet etkisinen oluşan genlik gerilimi Genlik kuvveti g : Cıvata malzemesinin genlik mukavemet eğeri σ G Cıvata sıkma reüktörü Bağlantıa gevşeme önlemleri Viaa kuvvetler Kilitlenme, oto blokaj Yalnız gevşemeye karşı önlemler Cıvata veya somunun kaybına karşı önlem Cıvatanın hesaplanması ve seçimi Cıvatanın pratik seçimi 30 5 ormüller ve Tablolar Sembol ve tanimlamalar Makinaa bağlantı cıvataları Makinaa ön gerilmesiz bağlantı cıvataları Boyuna yüklenen ön gerilmesiz bağlantı cıvataları Yük altına sıkılan ön gerilmesiz boyuna yüklenen bağlantı cıvataları Makinaa ön gerilmeli bağlantı cıvataları Bağlantıa montaj eğerleri Bağlantı sıkıştırma momenti Montaja cıvataaki gerilimler Cıvata ve bağlantı parçalarına kuvvet ve esneklik orantıları 36 5 Cıvataa işletme eğerleri İşletmee viaaki sürtünme momenti ve torsiyon gerilimi Cıvataa evamlı mukavemet ve genlik eğerleri Cıvataa ek ve hafifletme kuvveti Cıvatayı etkileyen toplam kuvvet Cıvata ve sıkılan parçalarının oturması, sonurum alma eğeri f Ot Emniyetli maksimum cıvata kuvveti İşletmee gerilimler İşletmee yüzey basıncı Ön gerilmeli cıvata bağlantısı için örnek Konu ineksi. 69

3 3 1 Cıvata ne ir? Cıvatalar en çok kullanılan en önemli çözülebilir makina elemanlarıır. Cıvata silinirik bir çubuğa via çekilerek yapılır. Şekil 1 e makina branşına kullanılan tipik sağ helisli cıvata resmi görülmekteir. 1.1 Cıvatanın kaba tanımı A B C Şekil 1, Cıvata A Cıvata kafası B Cıvata şaftı C Vialı şaft kısmı D irma işareti E Kalite sembolü Somun 1. Via ne ir? Via helis şeklineki bir kamanın, yani bir ik üçgenin bir silinirin üzerine sarılmasıyla ele eilir (bak Şekil ). Stanartlaştırılmış vialara bütün ölçüler ve tanımlamalar stanartlar ile tam olarak belirlenmiştir. D E XY 8. Z 8 3 ϕ π. Şekil, Kamanın şafta sarılması Helisel eğrilere oluğu gibi buraaa via helisini üç ana faktör karakterize eer: Aım, hatve () : Vianın 360 önüşüne almış oluğu, önme ekseni yönüneki yol. Bölüm airesi çapı ( ): Via bir kanal şekline oluğunan buraa üç çap varır. Vianın eğerleri bölüm airesi çapı " " ile tanımlanır. Diğer çaplar başka maksatlarla kullanılır. akat hatve her üç çap içine aynı büyüklükteir. Helis açısı (ϕ): Helis açısının tanjant eğeri, hatvenin bölüm airesi çap çemberinin boyuna (π. ) bölünmesiyle bulunur.

4 Helis açısı "ϕ" n tan ϕ = ( 1 ) π tan ϕ = ( ) π ϕ Vianın helis açısı mm Vianın aımı, hatvesi n 1 Ağız sayısı.n = Toplam hatve mm Bölüm airesi çapı, ovalama çapı Ağız sayısı stanart vialara n = 1 ir. 1.. Helis yönü Vialar normal olarak sağ helisli viaır. Sağ helis vialı cıvataa somun saat ibresi yönüne önürülürlerse bağlantı sıkışır, aksi yöne çevrilirlerse gevşer. Özel urumlara kullanılan sol helisli vialar ise saat ibresi yönüne önürülürlerse bağlantı gevşer, aksi yöne ise sıkışır. Hareket yönü göreceliir (Şekil 3). Cıvata başı önürülüyorsa, somuna göre aksi yönür. Tek ağızlı via Çift ağızlı via. n Üç ağızlı via. n Sağ helis Şekil 3, Viaa ağız ve sağ-sol helis Sol helis Şekil 4, Sağ helis Ekseni ik tuttuğumuza helise tırmanmak için sağa oğru giiliyorsa, helis "sağ helis" iye alanırılır Şekil 5, Sol helis Ekseni ik tuttuğumuza helise tırmanmak için sola oğru giiliyorsa, helis "sol helis" iye alanırılır

5 Çok kullanılan via çeşitleri a) b) c) ) e) f) Şekil 6, Via çeşitleri a) Metrik via, b) Metrik ince via, c) Whitworth viası, ) Trapez via, e) Testere işli via, f) Yuvarlak işli via Metrik via Metrik via, normal Makina imalatına en çok kullanılan via tipiir ve. Uç açısı 60 ir. Dış via ucu kesilmiş ve iç via içi yuvarlatılmıştır. Böylece çentik etkisi azaltılmıştır. Bağlantı elemanı olarak kullanılan cıvataların via şekliir. Metrik via Şekil 7 ile gösterilmiştir. Somunun çap ölçüleri R İç via, Somun H H/ H/ H1 H/8 H/4 60 B 60 h3 R1 D D D1 Dış via, cıvata Şekil 7, Metrik via H/6 3 Cıvatanın çap ölçüleri Şekil 7 aki sembollerin tanımlaması,d mm Via anma çapı mm Aım,D mm Bölüm çapı = D =. 0, ,D 1 mm Diş ibi çapı 3 = 1,687 iç via çekme çapı D 1 = - H mm Diş yüksekliği H = cos 30, H = 0,86603 H 1 mm Dişin eğen yanak yüksekliği H 1 = 0,5417 h 3 mm Vianın baş yüksekliği h 3 = 0,61343 R 1,R mm Yuvarlaklık yarı çapı R 1 = (H/6) = 0,14434 R = (H/1)= 0, Metrik via, ince orm olarak normal ISO-Viasınan farkı yoktur. Yalnız aımı küçük oluğunan via erinliği olukca küçüktür. Via erinliğinin küçük olmasınan olayı çentik etkisi çok az olur. Dinamik yük altına çalışan bağlantılara kullanılır.

6 R R C ı v a t a l a r v e S o m u n l a r Whitworth-Viası Whitworth viası normal "Whitworth viası" ve "Whitworth boru viası" olarak iki ayrı çeşittir. Her ikisinin e iş biçimi aynıır. Ancak normal Whitworth viası aha 1971 e Türk Stanartlarına alınmışken, TS 6l/Nisan 1978 Stanartı Whitworth boru viasını stanart ışı bırakmıştır. Whitworth viası normal olarak yeni konstruksiyonlara artık kullanılmaması gereken bir via çeşiiir. akat yurumuza çok yaygın oluğunan (aşağı yukarı metrik viaya kıyasla %30) bilmekte faya varır. Normal Whitworth-Viası eğerleri Şekil 8 ile gösterilmiştir. Somun çap ölçüleri İç via, somun H H/ H1 R h3 H/6 D D D1 H/ H/6 3 Dış via, cıvata Şekil 8, Whitworth viası Cıvata çap ölçüleri Şekil 8 eki sembollerin tanımlaması,d inç Via anma çapı inç Hatve, Aım inç/n veya 5,4/n n inçteki (parmaktaki) iş sayısı H inç Diş yüksekliği H = (1/tan7,5 ) H = 0,9605 H 1, h 3 inç Vianın baş yüksekliği H 1 = h 3 = H / 3 = 0,64033 R inç Yuvarlaklık yarı çapı R = 0,13733,D inç Bölüm çapı = D = H 1 = 0, ,D 1 inç Diş ibi çapı ve 3 = H 1 = 1,807 iç via çekme çapı D 1 = - 1,807 Şekil 9, Çeşitli cıvatalar

7 Cıvata ve viaa terimler t t A B u g C u u s D A r C c k G A k H Gmax G D 1 k Ş L Ş G L L Sı 3 b m D β β Y e 3 Şekil 10, Cıvata ve viaa terimler A Cıvata kafası H Şaft eğimi B Cıvata şaftı k Kafa kalınlığı, kafa yüksekliği b Via boyu k k Köşe kırma c Kafa ökçesi L Cıvatanın anma boyu C Diş yanağı L SI arçaların veya cıvatanın sıkılan boyu Anma çapı iş üstü çapı L Ş Şaft boyu Bölüm airesi çapı, ovalama çapı m Somun kalınlığı 3 Diş ibi çapı Hatve, aım A Cıvata kafa yuvası çapı s Anahtar ağızı açıklığı D Kafa veya somun altı ış çapı t Cıvata kafa yuvası erinliği İ Kafa veya somun altı iç çapı r C Kafa altı köşe yarı çapı G Geçiş eliği çapı, elik çapı u g Vianın şafta geçiş boyu Ş Şaft çapı u u Vianın uç boyu e Köşe açıklığı β Uç açısı, profil açısı

8 En çok kullanılan bir kaç cıvata ve somun çeşiti a) Altıköşe şaftlı cıvatalar f) Altıköşe esnek cıvatalar b) İnbus şaftlı cıvatalar g) İnbus esnek cıvatalar c) Havşa başlı yılız yarıklı cıvatalar h) Havşa başlı inbus cıvatalar ) Havşa başlı yarıklı cıvatalar i) Mercek başlı yarıklı cıvatalar e) Saplamalar j) Altıköşe somunlar Şekil 11, En çok kullanılan cıvatalar ve somun

9 Anahtar ve tornavialar Cıvata bağlantılarının sıkma ve çözme işlemleri anahtar veya tornavialarla yapılır. Anahtarlar ya normal el anahtarları veya moment ayarlı tork anahtarları iye ikiye ayrılırlar. Anahtarlar ve tornavialar baş veya uçlarına göre alanırırlar. Cıvata ve sıkma aletleri Şekil 1 ile gösterilmiştir. Düz tornavia Yılız tornavia İnbus anahtar Çatal anantar Lokma anahtar Yılız anahtar Şekil 1, Anahtar ve tornavialar Şekil 13, Çeşitli somunlar

10 10 Tablo 1, iyasaa bulunan ve Türkiyee imal eilen stanart cıvatalar arçanın No Tanımı DIN/ISO TSE resmi iyasaa bulunan stanart büyüklükler 1. Altıköşe cıvata Yarım paso DIN 931 EN ISO 4014 EN ISO 4753 TS 101/4 M5, 6, 7, 8, 10, 1, 14, 16, 18, 0. Altıköşe cıvata İnce iş, Yarım paso DIN 960 EN ISO 8765 EN ISO 4753 M8, 10, 1, 14, 16, 18, 0 3. Altıköşe cıvata Tam paso DIN 933 EN ISO 4753 TS 101/ M5, 6, 8, 10, 1, 14, 16, 18, 0 4. Altıköşe cıvata Tam paso EN ISO 4017 EN ISO 4753 M5, 6, 8, 10, 1, 14, 16, 18, 0 5. Altıköşe cıvata İnce iş, Tam paso DIN 961 EN ISO 8676 EN ISO 8765 EN ISO 4753 M8, 10, 1, 14, 16, 18, 0 6. Altıköşe cıvata Yarım paso, Normal iş UNC ASME B18..1 ¼ ; 5/16 ; 3/8 ; 7/16 ; ½ ; 9/16 ; 5/8 ; 3/4 7. Altıköşe cıvata Yarım paso, İnce iş UNC ASME B18..1 ¼ ; 5/16 ; 3/8 ; 7/16 ; ½ ; 9/16 ; 5/8 ; 3/4 8. Inbus cıvata Yarım paso DIN 91 EN ISO 476 M5, 6, 8, 10, 1, 14, 16, 0 9. İnce kafa inbus cıvata Yarım paso DIN 7984 M5, 6, 8, 10, Havşa başlı inbus cıvata, Yarım paso DIN 7991 EN ISO 1064 M5, 6, 8, 10, Bombe başlı inbus cıvata ISO 7380 M5, 6, 8, 10, 1 1. lanşlı altıköşe cıvata DIN 691 DIN 1665 ISO 416 EN 166 M5, 6, 8, 10, 1, 14, Alıştırma cıvataları DIN 7968

11 11 Tablo, iyasaa bulunan ve Türkiyee imal eilen stanart somunlar arçanın No Tanımı DIN/ISO TSE resmi iyasaa bulunan stanart büyüklükler 14. XYZ 8 Altıköşe somun DIN 934 EN ISO 403 M4, 5, 6, 7, 8, 10, 1, 14, 16, 18, XYZ 8 Altıköşe somun İnce iş EN ISO 8673 M8, 10, 1, 14, 16, 18, XYZ 8 Altıköşe inç somun ASME B18.. ¼ ; 5/16 ; 3/8 ; 7/16 ; ½ ; 9/16 ; 5/8 ; 3/4 17. XYZ 8 Altıköşe ince somun DIN 439- M6, 8, 10, XYZ 8 Altıköşe kontra somun DIN 936 M8, 10, 1, 14, 16, 18, XYZ 8 Altıköşe ince somun EN ISO 4035 M6, 8, 10, 1, 14, XYZ 8 Altıköşe ince somun İnce iş EN ISO 8675 M8, 10, 1, 14, XYZ 8 lanşlı altıköşe somun DIN 693 ISO 4161 M6, 8, 10, 1. Sıkmalı altıköşe somun DIN 980V M8, 10, 1, 14, iberli altıköşe kalın somun / iberli altıköşe somun DIN 98 / DIN 985 M6, 8, 10, 1 / M6, 8, 10, 1, 14, 16, 18

12 1 Cıvataların fonksiyonları Cıvata ve somunlar kuvvet bağlantısı prensibiyle çalışırlar. Cıvatalar genele hemen hemen bozulmaan vee sakatlanmaan çözülebilen bağlantı elemanlarıır..1 Cıvatanın kullanılma fonksiyonları Cıvatalar şu fonksiyonları yapmaları için kullanılır; Bağlantı cıvataları; Makina yapımına ve Çelik konstruksiyona Hareket cıvataları Ölçü cıvataları Sıkıştırma ve germe cıvataları Ayarlama cıvataları Bu seminere yalnız makina yapımına kullanılan bağlantı cıvataları ele alınacaktır..1.1 Bağlantı cıvataları Bağlantı cıvataları ön gerilmeli ve ön gerilmesiz bağlantı cıvataları olarak iki kısıma toplanırlar. Ön gerilmeli bağlantı cıvatası Şekil 14 e şematik olarak gösterilmiştir. B, İŞ Cıvata 1 Temas 4 yüzeyi Sıkılan parçalar Somun 3 E 1.1 Via 1.3 Cıvata kafası 3. Somun 1. Cıvata şaftı E 1.1 Via 3. Somun 3.1 Cep Somun B, İŞ Şekil 14, Bağlantı cıvatası Şekil 14 ile gösterilen kuvvetlerin tarifi şöyleir: B İŞ E Cıvata ekseni oğrultusuna boyuna kuvvet Cıvata ekseni oğrultusuna işletme kuvveti Cıvata eksenine ik enine kuvvet, enine kuvvet

13 13. Cıvatanın kuvet altına fonksiyonu Ön gerilmeli cıvata bağlantısının prensip şeması Şekil 15 ile gösterilmiştir. 1 Şekil 15, Ön gerilmeli cıvata bağlantısı Ön gerilmeli cıvata bağlantısına; sıkıştırılan parçalar basıya çalışan helis yay, parçaları bağlayan cıvata somunun ise çekiye çalışan helis yay olarak üşünülür. Cıvata bağlantısının birinci öevi, kuvvet ve momenti bir parçaan öbür parçaya bozulmaan aktarmasıır. Cıvata bağlantısı bu öevi yaparken iki ayrı urum ortaya çıkar. Birinci urum: cıvatanın montaj ve montajan hemen sonraki haliir. Bu uruma cıvata bağlantısı yalnız iç kuvvetlerin etkisi altınaır. İkinci urum: cıvatanın işletmeeki hali. Cıvata bağlantısını iç kuvvetlerle beraber ış kuvvetlerine etkisi altınaır. Birinci uruma (montaja) etken olan eğerler şunlarır: Sıkıştırmaan oğan ön germe kuvveti, Ön germe kuvvetinin oğuruğu temas yüzeylerineki yüzey basınçları, Torsiyon momenti. İkinci uruma (işletmee) etken olan eğerler şunlarır: Cıvatayı ekseninen Eksenen boyuna zorlayan veya eksen ışınan Eksen ışı boyuna zorlayan işletme kuvveti, Cıvatayı enine zorlayan işletme kuvveti (cıvata eksenine ik kuvvet), Temas yüzeylerinin oturması sonucu ön germe kuvveti kaybı, Cıvatayı boyuna zorlayan işletme kuvvetinin cıvata ve plakalara ağılımı, Kuvvetlerin oğuruğu temas yüzeylerineki yüzey basınçları ve bağlantıyı zorlayan momentler, İşletmeeki boyuna veya enine ısı etkisi, Erozyon ve korezyon etkileri, v.s.

14 14..1 Birinci urum, montajaki hal Cıvata kafasının veya somunun önürülmesiyle cıvata montaja bir ön germe kuvveti ile yüklenir. Bu ön germe kuvveti etkisiyle cıvata çeki kuvvetiyle uzamaya, bağlantı parçalarıa çeki kuvvetine eşit basınç kuvveti etkisiyle sıkıştırılmaya maruz kalırlar. ÖN ÖN Cıvataa Uzama Cıvataa Uzama α f α Sıkışma Bağlantı parçalarına β f Sıkışma Bağlantı parçalarına ÖN f C ÖN f C f a) b) Şekil 16, Ön germe iyagramı Bu urumu Kuvvet-Yol iyagramı ile gösterirsek Şekil 16 a ortaya çıkar. Rötscher (Röçer) bu iyagramı alıp, parçaların sıkışma kuvvetinin oğrusunu X-eksenine (yol eksenine) göre simetrisini alıp, uç eğeri cıvatanın uç eğerine kayırıyor. Ve böylece meşhur Rötscher ön germe üçgeni oğuyor (Şekil 16 b). Bu fonksiyonun oğrularının tanjant eğerleri malzemelerinin yay esnekliğini verir. Bu iyagraman cıvata ve sıkıştırılan parçaların elastik boy eğişimi (f) görülür... İkinci urum, işletmeeki hal Cıvatayı sıkıştırıp başlantıyı yaptığımıza, cıvatayı çekiye, plakaları basıya (bak Şekil 17) zorlamış oluruz. İşletme kuvvetinin teorik olarak cıvata kafası ayanma yüzeyinen ve somun ayanma yüzeyinen etki gösteriğini bir an kabul eersek; işletme kuvveti İş cıvatayı aha çok İş çekiye, plakaları aha az basıya zorlayacaktır. Demekki ön gerilimli cıvata bağlantısına işletme kuvvetinin büyük kısmı cıvata tarafınan eğile plakalar tarafınan karşılanacaktır. İş Şekil 17, Ön gerilmeli cıvatanın işletmeeki hali Cıvata bağlantısının birinci urumunu (Şekil 18) ve işletmeeki zorlama (Şekil 19) görülür.

15 15 Şekil 19 nin analizini yaparsak, Şekil 18 nına analizini yapmış oluruz. Şöyleki; p0, %90 R p0, %10 R ÖN M 0, α (R veya Akma sınırı) p0, β ν A ÖNM = Sı f %90 R p0, %10 R p0, ÖN M ÖN 0, (R p0, veya Akma sınırı) f Ot ÖN A C B α β EK f ν A Sy İş C Top +g g f or fc f f C f Şekil 18, Montaja ön germe iyagramı Şekil 19, İşletmee ön germe iyagramı 1. 0, Cıvata malzemesinin garantili akma sınır kuvveti [N] R p0, Cıvata malzemesinin garantili akma mukavemet eğeri [N/mm ] A GE Cıvatanın gerilim kesit alanı [mm ]. ÖNM Montaja sıkma momenti ile ulaşılan ön germe veya SıM sıkma kuvveti [N] 3. ν A Emniyet aralığı [1] 4. α Montaj veya işletmee cıvatanın elastik esneklik açısı [ ] f C Montaj veya işletmee cıvatanın boy uzaması [mm] 5. β Montaj veya işletmee plakaların elastik esneklik açısı [ ] f Montaj veya işletmee plakaların boy kısalması [mm] 6. ÖN İşletmee ön germe kuvveti [N] Sı İşletmee geriye kalan sıkma kuvveti [N] ÖN İşletmee oturmaan oluşan ön germe kuvveti kaybı [N] f Ot İşletmee oturmaan oluşan boy eğişimi [mm] 7. İş İşletme kuvveti. Cıvatayı işletmee boyuna zorlayan kuvvet [N] Ek Ek kuvvet, işletme kuvvetinin cıvatayı zorlayan kısmı [N] laka kuvveti, işletme kuvvetinin plakalarca alınan kısmı [N] f Ek kuvvetten oluşan boy eğişimi [mm] 8. CTop İşletmee cıvatayı zorlayan toplam kuvvet [N] 9. ± g İşletmee genlik kuvveti [N] Buraa verilen eyimlerin açıklamasını teker teker yapalım.

16 16 1 Cıvata malzemesinin garantili akma sınır kuvveti " 0, " Cıvata malzemesinin garantili akma sınır kuvveti " 0, " formül ( 3 ) ile bulunur; 0, Rp0, AGE = ( 3 ) R p0, N/ mm Cıvata malzemesinin garantili akma mukavemet eğeri A GE mm Cıvatanın gerilim kesit alanı 1.1 Cıvata malzemesinin garantili akma mukavemet eğeri "R p0, " Cıvata malzemesinin kalite sayısınan malzemenin mukavemet eğerleri çıkarılır. Şekil 0 e gösterilen cıvatanın kalitesi 8.8 ir. Buraa birinci rakkamın 100 ile çarpımı Y cıvata malzemesinin garantili kopma "R m " mukavemet eğerini, ikinci rakkamın kenisinin on katı ile çarpımı cıvata malzemesinin garantili akma "R e veya R p0, " mukavemet eğerini verir. Şekil 0 örneği; X 8. Z 8 Şekil 0, Cıvata malzeme eğerleri R m = 8 x 100 = 800 N/mm R e veya R p0, = 8 x 80 = 640 N/mm 1. Cıvata gerilim kesit alanı "A GE " Gerilim kesiti A GE 3 GE Cıvatanın gerilim kesit alanı"a GE " Şekil 1 ile gösterilmiştir. π A = GE GE 4 + = 3 GE Hesaplara ahaa emin olmak için GE çapı yerine 3 çapı alınır ve gerilim kesit alanı"a GE " hesaplanır. Böylece; Şekil 1, Cıvatanın gerilim kesit alanı π A = 3 GE 4 bulunur. Bua A 3 alanıır. ( 4 ) Montaja ön germe kuvveti " ÖNM " ve sıkma momenti "M SıM " Montaja ön germe kuvveti " ÖNM " ve sıkma momenti "M SıM " eğerleri cıvata büyüklüğü ve kalitesine göre genel olarak Tablo 31 ile bulunur. Eğer verilen onelerle sıkma momenti Tablo 31 ile bulunamassa kaba olarak formül ( 5 ), ( 6 ) veya ( 7 ) ile hesaplanır. M Sı = (0, ,577 µ + µ r ( 5 ) ÖNM V K K M Sı 0, 0,17 ( 6 ) ÖNM ÖNM

17 17 ÖNM = ÖN90 = ,9 Rp0, AGE ( 0, ,155 µ ) V ( 7 ) ÖNM N Montaja ön germe kuvveti mm Aım, hatve µ V 1 Vianın sürtünme katsayısı µ K 1 Cıvata kafasının sürtünme katsayısı r K mm Cıvata kafasına moment etki yarı çapı mm Bölüm airesi çapı, rofil çapı mm Anma çapı, vianın ış çapı R p0, N/ mm cıvata malzemesinin garantili akma mukavemet eğeri A GE mm Cıvatanın gerilim kesit alanı 0 mm Gerilim çapı GE = ( + 3 )/.1 Montaja sıkma momenti "M Sı " ratikte en sık kullanılan sıkıştırma metotları şunlarır: Dönme açısı kontrollü sıkıştırma metou: Buraa istenilen hassasiyete ulaşılması olukça kolayır. Cıvata el veya anahtarla sıkılır. Tork anahtarı ile sıkıştırma metou: İstenilen toleranslar ile eğerleri ele etmek via ve cıvata kafası sürtünme katsayısına bağlıır. Eğer kabul eilen eğerler hakikatteki eğerlere uyuyorsa istenilen toleranslar ele eilir. Cıvata boyu ölçme ile sıkıştırma metou: İstenilen hassasiyet tam olarak ele eilir. akat bu çok pahalı ve olukça zor bir yolur. Bunun için özel hallere kullanılır. Cıvata boyunu ölçme EÖB-metou (Esneme Ölçme Bantları ) ile yapılır. Bu çok zor, karışık ve pahalı bir işlemir. Tablo 3, Sıkma momenti faktörü "α Sı " Sıkma metou Dönme açısı kontrollü veya cıvata boyu uzatma metou. Cıvata el veya anahtarla sıkılır. Tork anahtarı ile torsiyon moment kontrollü sıkma. Bütün cıvatalar ayarlı tork anahtarı ile sıkılır ve kontrol eilir, İmpulskontrollü arbeli anahtarla sıkma. Sıkılan cıvatalaran en az 10 aei veya uruma göre %10 u tork anahtarı ile kontrol eilir. Başta el anahtarı olmak üzere çeşitli aletlerle yapılır. Sıkma momenti ne sıkılırken verilir nee sonraan kontrol eilir. Ön germe kuvvetinin ağılması Montaja sıkma momenti Sıkma momenti faktörü α Sı R p0, yoktur 1,0 ±0% 0,9 M Sı 1,6 ±40% 0,85 M Sı,5 ±60% yoktur 4,0

18 18 Sıkma momenti faktörü α Sı şu orantıyı belirler: ÖNM max M α Sı max Sı = = ÖNM min MSı min M Sı max = M α ( 8 ) Sı min Görülüğü gibi cıvata bağlantılarını tam istenilen eğerlerle sıkmak ve buna bağlı istenilen ön germe kuvvetini tam ele etmek uygulamaa ve genel cıvata bağlantılarına imkansızır. Sıkıştırmaa çeşitli etkenleren ötürü sıkıştırma momenti algalı eğer göstermekteir. Sıkıştırma faktörü (α Sı ) maksimum sıkıştırma momentinin minimum sıkıştırma momentine olan oranı olarak kabul eilir. Bu eğer aima biren büyüktür. 3 Emniyet aralığı "ν A " Ön germe iyagramına, emniyet faktörü katsayı olarak gösterilmez. Emniyet aralığı olarak görülür. Emniyet eğeri sıfıran büyük olarak görülüğü müetçe bağlantı emniyetliir. ν A = 0, CTop > 0 ( 9 ) 0, N Cıvata malzemesinin garantili akma sınır kuvveti CTop N İşletmee cıvatayı zorlayan toplam kuvvet 4 Montaj veya işletmee cıvatanın elastik esneklik açısı "α" Montaj veya işletmee cıvatanın elastik esneklik açısını incelersek şu bağıntıları buluruz. Sı 1 tan α = = ÖNM = EK ( 10 ) δc fc f fc f C = = ÖNM EK δ ( 11 ) δ C mm/n Cıvatanın elastik esnekliği f C mm Cıvatanın montaja elastik uzaması ÖNM N Montaja ön germe kuvveti f mm Cıvatanın ek kuvvet etkisiyle uzaması EK N Ek kuvvet, işletme kuvvetinin cıvatayı zorlayan kısmı Cıvatanın elastik esnekliği "δ C " k. K δ C = i 1 δ i = i Li E A 1 C i L i mm Cıvataaki silinir elemanın boyu E C N/mm Cıvatanın elastiklik moülü A i mm Boyu verilen silinir elemanın kesit alanı L Sı k. So ( 1 ) Şekil, Cıvataaki silinir elemanlar LŞ L V

19 19 5 Montaj veya işletmee plakaların elastik esneklik açısı "β" Montaj veya işletmee plakaların elastik esneklik açısını incelersek şu bağıntıyı buluruz. 1 tan β = = ÖNM = ( 13 ) δ f f f f = = ÖNM δ ( 14 ) δ mm/n Sıkılan parçaların (plakaların) elastik esnekliği f C mm lakaların montaja elastik uzaması ÖNM N Montaja ön germe kuvveti f mm İşletme kuvvetinin etkisiyle plaka boyunun kısalması N laka kuvveti, işletme kuvvetinin plakalarca alınan kısmı Sıkılan parçaların elastik esnekliği "δ " L δ Sı = ( 15 ) E AEŞ L Sı mm Sıkılan parçaların boyu E N/mm Sıkılan parçaların elastiklik moülü A EŞ mm Sıkılan parçaların esnekliğine eşit eşeğer kaval silinirin kesit alanı 5.1 Eşeğer kaval silinir D EŞ Eşeğer Kaval silinir Ana parça Ek parça s= D k L Sı D G ϕ Sı L E ϕ B ÖN G ÖN p ϕ R E M So 1 L L Esneyen hacim Sıkışan hacim Kuvvet ağılım konisi m D M Vi Şekil 3, Cıvatanın gerilim kesit alanı Şekil 4, Cıvatanın gerilim kesit alanı Eşeğer kaval silinirin kesit alanı A EŞ Sıkıştırılan parça geniş bir alana sahipse, cıvatanın sıkılmasınan yalnız sıkıştırılan parçanın cıvata yakınınaki kısmı elastik olarak şekil eğiştirir. Buraa kuvvetler cıvata kafası ile somun arasına çift koni olarak etkiliir. Rötscher'e göre koni açısı ϕ R = 45, ve Birger 'e göre ϕ B = 30 ir. Sıkılan parçalar yalnız bu çift koninin etkisiyle elastik olarak şekil eğiştirirler. Böyle çift koninin etkisiyle esneklenen hacmin yaylanma rijitliği integrasyonla belirlenir. Bua pratikte pek kullanılmaz. ratikte stanartların öneriği basitleştirilmiş formüller kullanılır. Yapılan eneylere bu hacmin şekli fıçı ile koni arasına, paraboloi

20 0 olarak görülmekteir. Esneğen hacmin içineki elik çapı, geçiş eliği çapı G kaar kabul eilir. Hesaplara geçiş eliği etrafına oluşan bu esneğen hacmi basma yayı olarak kabul eip, aynı esneme özelliği olan, eşeğer hacime bir kaval silinir alınır. Eğer sıkılan parçalar çeşitli malzemeleren oluşmuş ise, sıkılan parçaların toplam elastik esnekliği, parçaların tek tek esnekliğinin toplamı kaarır ve şu şekile hesaplanır: LSı D G D Şekil 5, Eşeğer silinir δ = δ δn L1 L δ N 1 = δn = ( 16 ) E A E A 1 ES δ 1 mm/n 1. arçanın elastik esnekliği L 1 mm 1. arçanın sıkıştırılan boyu E 1 N/mm 1. arçanın Elastiklik moülü A EŞ mm Eşeğer kaval silinirin kesit alanı δ N mm/n N ninci parçanın elastik esnekliği L pn mm N ninci parçanın sıkıştırılan boyu E N N/mm N ninci parçanın Elastiklik moülü N ES Eşeğer kaval silinirin kesit alanı. Eğer ölçüler D D, ise: ( D ) π AEŞ = G ( 17 ) 4 D mm Cıvata kafasının ayanma yüzeyi ış çapı, baş altı ış çapı D mm Bağlanan parçaların esneklik paraboloiinin yayılabileceği en büyük ış çapı G mm Geçiş eliği çapı L Sı mm Sıkma boyu LSı D G Eş D Şekil 6, Eşeğer silinir LSı G D Şekil 7, Eşeğer silinir D Eş Eşeğer kaval silinirin kesit alanı. Eğer ölçüler D D D + tan ϕ. L Sı ise: x = π ( ) + ( D ) [ ( x + 1) 1] 3 L Sı D D π AEŞ = D G 4 8 D D ( 18 ) D mm Cıvata kafasının ayanma yüzeyi ış çapı D mm Esneklik paraboloiinin en büyük ış çapı G mm Geçiş eliği çapı L Sı mm Sıkma boyu Ölçü bağlantısı D D 1,5. BD için sıkıştırma boyu max. L SI / =10 olarak sınırlanır. Eşeğer kaval silinirin kesit alanı. LSı x = D 3 Eğer ölçüler D > D +L SI ise: ( + L ) A ES π ( ) + L [ ( x + 1) 1] π = D G D Sı ( 19 ) 4 8 D mm Cıvata kafasının ayanma yüzeyi ış çapı D mm Bağlanan parçaların esneklik paraboloiinin yayılabileceği en büyük ış çapı G mm Geçiş eliği çapı L Sı mm Sıkma boyu D Sı

21 1 Bu formüller şu şartlar ile geçerliir: Sıkılan parçalar rijit ve normal kalınlıkta olmalı. Yani, sıkılan parçalar bir sürü ince parçaan oluşmamalı. Sıkılan parçaların eğen yüzeyleri üz olmalı. Temas een parçaların yüzey esnemesi ikkate alınmamıştır. Esneme şu şartlara bağlıır: - temas yüzeylerinin hassaslığı, - temas yüzeylerinin sayısı, - temas yüzeylerinin yeri, - sıkılan parçaların mukavemeti. 6 İşletmee ön germe kuvveti " ÖN " İşletmee oturma kaybı sonucu geriye kalan ön germe kuvveti şu büyüklükteir: ÖN = ( 0 ) ÖNM ÖN N İşletmee ön germe kuvveti ÖNM N Montaja ön germe kuvveti Ot N Oturma kaybı kuvveti Ot = ÖN Montaja ön germe kuvveti genele Tablo 31 ile bulunur. Oturma kaybı kuvveti formül ( 1 ) ile hesaplanır: C Ot f Ot ÖN = Ot = ( 1 ) δ + δ f Ot mm Oturma eğeri δ C mm/n Cıvatanın elastik esnekliği δ mm/n lakaların elastik esnekliği 6.1 Oturma eğeri Oturma eğeri için Bauer & Schaurte Karcher GmbH firmasının yaptığı eneyler sonucu veriği öneriler (Tablo 4) pratikte kullanılır. Tablo 4, Oturma eğeri f Ot µm olarak (Schrauben Veemecum) Yüzey pürüzlülük eğeri, Boyuna yükleme Enine yükleme R Z µm olarak R Z <10 10<R Z <40 40<R Z <160 R Z <10 10<R Z <40 40<R Z <160 f Ot Via yüzeyi Cıvata kafası ve somunun her biri için, ,5 6,5 Her parça arası için 1,5 3,5 3,5 7 İşletme kuvveti Cıvata konstrüksiyonuna ve işletme şartlarına göre bir cıvatayı zorlayan cıvata ekseni yönüneki kuvvettir. Bu kuvvetin büyüklüğü mekaniğin kanunları ile bulunur.

22 7.1 Ek kuvvet " Ek " Ek kuvvet, işletme kuvvetinin cıvatayı zorlayan kısmıır. Şu şekile hesaplanır. Benzer üçgenler ABC ve A'BC' en (Şekil 8) şu bağıntı yazılır: A Ek δ ÖN δ B ÖN = = ( δ + δ ) δ + δ İş C ÖN C EK İş Diğer taraftan kuvvet oranı " φ " C φ = Ek İş Kabul eiliğinen ek cıvata kuvveti : EK φ İş A' α δc.ön (δ + δ ). C ÖN β C' f δ. ÖN = ( ) Şekil 8, Ön gerilim iyagramı φ 1 Kuvvet oranı, pratikte φ = 0,35 alınır. İş N İşletme kuvveti Kuvvet oranı " φ " Basit kuvvet oranı " φ' " φ = n φ' ( 3 ) δ φ ' = ( 4 ) δ + δ C Kuvvet ağılım faktörü " n " pratikte 0,5 olarak alınır. L' Sı L Sı L'Sı L Sı L Sı Sı L' n = L' Sı / L Sı = 0,3 n = L' Sı / L Sı= 0,5 n = L' Sı / L Sı = 0,7 Şekil 9, Kuvvet ağılım faktörü 7. laka kuvveti " " laka kuvveti, işletme kuvvetinin plakalarca alınan kısmıır. = İş Ek = İş (1 φ) ( 5 ) f mm laka kuvvetinen oluşan boy eğişimi δ mm/n lakaların elastik esnekliği

23 3 7.3 Ek kuvvetten oluşan boy eğişimi " f " Ek kuvvetten oluşan boy eğişimi ek kuvvet veya plaka kuvveti yarımıyla bulunur. f = δ == δ ( 6 ) Ek C 8 İşletmee cıvatayı zorlayan toplam kuvvet " CTop " İşletmee cıvatayı zorlayan toplam kuvvet şu şekile hesaplanır: CTop = Sı + Ek = Sı + İş (1 φ) = ÖN + Ek = ÖN + İş (1 φ) ( 7 ) Sı N İşletmee sıkıştırma kuvveti Ek N Ek kuvvet İş N İşletme kuvveti φ 1 Kuvvet oranı ÖN N İşletmee ön germe kuvveti 9 İşletmee genlik kuvveti "± g " Makina yapımınaki cıvata bağlantıları, genele ek cıvata kuvvetinin etkisiyle inamik, yani algalı zorlanırlar. Buraa evamlı algalı zorlama, yükleme sayısı N L 10 6 ile hesaplanır. Bu hesaplara cıvataaki genlik gerilimi (σ g ) çok önemliir. Cıvataaki genlik gerilimi (σ g ) ile cıvata malzemesinin genlik mukavemet eğeri (σ G ) bire bir karşılaştırılır. Yani cıvata malzemesinin genlik mukavemet eğeri (σ G ), cıvataaki genlik geriliminen (σ g ) büyük olmalıır. Bu şartı bir formülle göstermek istersek, inamik kontrola ispatlanacak şartı buluruz. S Che σ = σ G g S Cger ( 8 ) S Che 1 Cıvatanın hesaplanan emniyet sayısı σ g N/mm Cıvataaki genlik gerilimi σ G N/mm Cıvata malzemesinin genlik mukavemet eğeri S Cger 1 Cıvatanın gerekli olan emniyet sayısı 9.1 Boyuna kuvvet etkisinen oluşan genlik gerilimi g ± σg = ± ± σg ( 9 ) A g N Genlik kuvveti A 3 mm Cıvataa vianın iş ibi kesit alanı A GE yerine aha emniyetli hesap yapmak için pratikte A 3 kesit alanı kullanılır. 9. Genlik kuvveti g : Cıvatayı zorlayan genlik kuvveti şu şekile hesaplanır. - - ± = ± EKmax EKmin İŞmax İŞmin g = φ ( 30 ) 3

24 4 9.3 Cıvata malzemesinin genlik mukavemet eğeri σ G Cıvata malzemesinin genlik mukavemet eğeri (σ G ), ortalama gerilim (σ or ) eğerinen ve çentik etkilerinen ötürüe aynı malzemenin normal evamlı mukavemet eğerinen aha küçüktür. σ Ç, B N/mm olarak İslah eilip ovalama metouyla imal 100 eilen cıvataların (piyasa somunu veya cep somun ile yapılan bağlantılarına) evamlı mukavemet güçleri, işlenip sonra islah eilen cıvatalaran aha fazlaır. Yapılan araştırmalar sonucu, 800 islah eilikten sonra ovalama metou ile imal eilen cıvataların evamlı 600 mukavemet güçlerinin, iğer imalat 540 metou ile imal eilen cıvatalaran iki kaliteli Civataa 400 genlik mukavemeti kat yüksek oluğu görülmüştür. Cıvata 300 malzemesinin genlik mukavemet 5.6 eğeri σ 00 G ya analitik olarak veya tabelaan bulunabilir G σ G σ 10.9 kaliteli malzemenin evamlı mukavemet σor Emniyetli titreşim, yüksek temperatur veya korosyon etkisine olan cıvataların mukavemet eğerleri, yani mekanik özellikleri ya eneylerle veya ait olukları literatüren alınmalıır. σor N/mm olarak Şekil 30, Cıvata malzemesinin evamlı mukavemet iyagramı Şekil 30 islah eilip ovalanarak imal eilmiş via ve σ ÖN = 0,7. R p0, ön germeli cıvatalar için geçerliir Cıvata malzemesinin genlik mukavemet eğeri analitik olarak aşağıaki formüllerle bulunur. Bu formüller 8.8 kaliteli stanart cıvatalar için geçerliir. Ovalama ile via çekilikten sonra islah eilmiş cıvatanın genlik mukavemet eğeri σ G(İS) : 180 σg (İS) = ± 0, ( 31 ) Via çekilikten sonra ovalanmış cıvatanın genlik mukavemet eğeri σ G(OV) : ormül yükleme katsayısı N Y.10 6 için geçerliir ÖN σ G(OV) = ± σ G(İS) ( 3 ) 0, Eğer aha küçük yükleme sayılarına: Örneğin N X için, N D = N Y σ 3 GZ(İS) = σg(is) ND / NX ve 3 GZ(OV) = σg(ov) σ N / N alınır. Cıvatanın genlik mukavemet eğeri Tablo 5 en okunabilir. Bu tabela Textron Verbinungstechnik GmbH & Co. OHG (eski: Bauer & Schaurte Karcher GmbH) firmasının öneriği eğerlerir. ratikte bu eğerlerin kullanılmasına faya varır. Gerekli olan emniyet sayısı için şu eğerler önerilir. Eğer özel bir şart yoksa S Cger = 1 alınır: S Cger = 1 1,5 () ( 33 ) D X