CIVATA BAĞLANTILARI. DEÜ Makina Elemanlarına Giriş M. Belevi, Ç. Özes, M. Demirsoy

Transkript

1 CIVATA BAĞLANTILARI Cıvata bağlantıları teknikte en çok kullanılan çözülebilen bağlantılardır. Cıvatalar makinaların montajında, yatakların ve makinaların temele tespitinde, boru flanşlarının, silindir kapaklarının bağlantısında, çelik konstrüksiyonlarda ve benzeri bir çok yerde bağlantı elemanı olarak kullanılırlar.

2 CIVATA BAĞLANTILARI cıvataların teknikte çok kullanılmalarının sebepleri; 1. Çözmek ve bağlamak çok kolaydır. 2. Standart olarak hazırlanmışlardır. 3. Kolay imal edilirler. 4. Değişik uygulamalar için değişik tipleri mevcuttur.

3 CIVATA BAĞLANTILARI Çok pratik ve kullanışlı olmalarına rağmen bazı dezavantajları; 1. Kendi kendine çözülmemesi için emniyet önlemleri almak gerekir. 2. Vidanın merkezleme kalitesi yoktur. 3. Kertik (Çentik) tesiri ile kopabilir, 4. Ötelemenin dönmeye çevrilmesinde verim düşüktür.

4 CIVATA BAĞLANTILARI Cıvata, dış yüzeyinde vida bulunan Somun, iç yüzeyinde vida bulunan elemandır. Bağlama elemanı olarak somunlu, somunsuz ve saplama olmak üzere üç şekilde kullanılır. Saplamaların bir tarafı doğrudan doğruya bağlanacak parçaların birine vidalanır. Saplamalar sık sık çözülmesi gereken sistemlerde kullanılır.

5 Cıvatalı Bağlantı Konstrüksiyon Örnekleri

6 CIVATA BAĞLANTILARI Vida Vida silindirik çubukların dış ve dairesel deliklerin iç yüzeyine açılmış helis şeklinde kanaldır. Vidayı; p hatve, silindir çapı d ve eğim açısı ß olmak üzere üç ana faktör karakterize eder.

7 P d tan=p/(d)

8 CIVATA BAĞLANTILARI Vidaların sınıflandırılması Profillerine göre Üçgen (Metrik, Whitworth), Trapez, Testere, Yuvarlak, Kare Helis yönüne göre sağ (siy) veya sol (sity) helis Ağız sayısına göre bir, iki, üç veya dört ağızlı olabilirler.

9 CIVATA BAĞLANTILARI Metrik (M) Metrik ince diş (M) Whitworth vida (W) Trapez vida (Tr) Testere vida (Tv) Yuvarlak vida (Yv) Boru dişi ve vidası (R) VİDA GÖSTERİMLERİ Diş başı çapı (mm) Diş başı çapı (mm) x hatve (mm) Diş Başı çapı(inch) x hatve (mm) Diş başı çapı (mm) x hatve (mm) Diş başı çapı (mm) x hatve (mm) Diş başı çapı (mm) x hatve (mm). Borunun nominal çapı (inch) M20 M80xl.5 W2"5.645 Tr48x8 Tvl00xl2 Yv40x Rl" ÖZEL DURUMLAR Sol vida MlO.Sol Çot ağızlı (2) vida M10.2 ağızlı Çok ağızlı (3) sol vida M10.3 ağızlı sol

10 Cıvata Malzemeleri CIVATA BAĞLANTILARI Cıvata ve somunlar genellikle çelikten imal edilirler. Ayrıca çeşitli amaçlar için Al alasından, pirinç, teflon, polyamid gibi malzemeler de kullanılmaktadır. Cıvataların mekanik özellikleri kabartma olarak başlarına yazılır. İlk sayı 10 ile çarpılarak cıvata malzemesinin kopma sınırı, iki sayı birbiri ile çarpılarak akma sınırı bulunur. Eski Sembol Yeni Sembol 4A 4D 4S 5D 5S 6D 6S 6G 8G 10K 12K S

11 CIVATA ŞEKİLLERİ

12 SOMUN ŞEKİLLERİ

13 ÇÖZÜLMEYE KARŞI EMNİYET TEDBİRLERİ Bir cıvata bağlantısının iyi bir ön gerilme kuvveti verilerek sıkılmış olması çözülmeye karşı en büyük emniyetidir. Ancak değişken olarak etki eden işletme kuvvetinden dolayı ön gerilme kuvveti azalıp vida dişleri arasında oluşturduğu sürtünme ortadan kalkabilir. Bu da cıvata bağlantısının gevşemesine sebep olur. Tehlikeli olan bu durumun önüne geçmek için şekil bağlı ve kuvvet bağlı emniyet tedbirleri alınmaktadır.

14 Çözülmeye Karşı Emniyet Tedbirleri Şekil bağlı DEÜ Makina cıvata Elemanlarına emniyetleri Giriş

15 Çözülmeye Karşı Emniyet Tedbirleri Kuvvet bağlı cıvata emniyetleri

16 CIVATA BAĞLANTILARI Cıvatalar genellikle boşluklu yani cıvata çapı delik çapından daha küçük olarak monte edilir. Bu durumda sıkma işleminin sonucu olarak somunun ve cıvata başının alın yüzeyleri altında bulunan parçalar belli bir kuvvet ile sıkılır. Cıvata da aynı kuvvet ile çekiye zorlanır. Sıkma sırasında meydana gelen bu kuvvete ÖNGERİLME kuvveti denir.

17 M s Sıkma olayının fiziksel esası eğik düzlem ve sürtünmeye dayanmaktadır. Somunun sıkılması bir yükün eğik düzlem üzerinde kaldırılmasına benzer. Gerekli F t kuvveti denge denklemlerinden bulunarak sıkma momenti hesaplanabilir. F t F ön F n F.( d2 / 2) F.( d2 / 2).tan( t ön ) F n P Cos( ) 2 F t F ön tan. tan( ) Somunu sıkmak için öncelikle cıvata dişlerindeki sürtünmeyi yenecek moment uygulanır. Daha sonra da cıvata başı altındaki sürtünmeye karşı ek moment uygulanır. d d 2 =cıvata ortalama çapı 0 M 1. Fön. 2 α=vida dişi tepe açısı metrik vidalarda 60 µ üçgen profilli vidaların sürtünme katsayısı M s top d 0 =cıvata başı ortalama sürtünme çapı M s M

18 Cıvatayı F f el kuvveti ile sıkmak için W=2πLF f enerji harcanır. Bu enerji yük durumunda olan F ön kuvvetinin hatve P ile eşit bir yüksekliğe kaldırılması için ve somun ile vida yüzeyi arasında meydana gelen sürtünmeye harcanır. Kaldırma için harcanan enerji W 2 = Fön.P ve sürtünme kaybı verimi temsil eden η ile ifade edilirse ve W 1 =2πLF f η olarak yazılırsa W 2 =W 1 yani 2πLF f η=fön.p bağıntısından ön gerilme kuvveti bulunur. F ön 2LFf P

19 Ön gerilme kuvveti F ön parçaları sıktığı gibi,cıvatayı da çekmeye zorlar ve uzatır. Uzama miktarı Akma sınırındaki uzama miktarını geçerse kalıcı şekil değişimleri meydana gelir. Bu nedenle cıvataların sıkılmasında akma sınırının aşılmamasına dikkat etmek gerekir. Bunu sağlamak için ön gerilme kuvveti en çok aşağıdaki gibi alınır. (d 1 vidanın diş dibi çapıdır.) Sıkma işlemi için ön gerilme kuvveti hesaplanıp, bu kuvveti verecek sıkma momenti hesaplanır.

20 Cıvataların ön gerilmeli takılmaları, 1. Sızdırmazlığı sağlar 2. Değişken zorlanma durumunda, gerilme genliğini azaltarak cıvataların ömrünü arttırır.

21 1. Cıvata bağlantılarının ön gerilme ile sıkılmalarının bir nedeni kazan kap, boru, motor silindirleri gibi sistemlerde sızdırmazlığı sağlamaktır. Cıvataları sıktığımızda parçalar F ön ön gerilme kuvveti ile birbirlerine bastırılır. Çalışma sırasında etki eden kuvvet şekildeki yönde etki ederse cıvatada ek bir uzama meydana gelir. Bu ek uzama sıkılan parçaları gevşetir, parçalar üzerindeki sızdırmazlığı sağlayan ön gerilme kuvveti azalır. Buna kalan ön gerilme kuvveti F kön denir. Sızdırmazlık için bu kuvvet 0 dan büyük olmalıdır. F kön >0 Bu durumu sağlamak için sıkılan parçalar arasına conta konur.

22 2. Yüksek değişken zorlanmalara maruz cıvatalarda ön gerilme kuvveti, değişken zorlanmaların genliğini azaltır ve cıvataların daha uzun süre dayanmalarını sağlar. Bu koşullarda çalışma kabiliyetini arttırmak için cıvatalar esnek denilen şekilde yapılır. Esnek cıvataların özelliği d G gövde çapının d 3 vida iç çapından daha küçük yapılmasıdır.

23 Cıvata Bağlantısının Kilitlenme (otoblokaj) Şartı Tespit cıvatalarında bağlantının kendi kendine çözülmemesi istenir. Bunun için eksenel kuvvetinin bir döndürme momenti meydana getirmemesi gerekir. Bu durumda bağlantıyı sökmek için sökme yönünde bir moment uygulanması gerekir. Buna göre; şartından veya elde edilir. Bu cıvataların çözülmeme otoblokaj şartıdır. Kilitlemeli(otoblokajlı ) sistemlerde; M çöz / M çöz F ön d 2 F ön / tan 0 2 d 2 / tan 0 2 şeklindedir.

24 Cıvatanın sökülmesini önleyen kuvvet F n cosβ Cıvatayı sökmeye çalışan kuvvet F n sinβ Cıvatanın kendiliğinden sökülmemesi için ; F n sinβ F n cosβ F n sinβ cosβ sinβ sinβ/ cosβ tanρ tanβ F n cosβ ρ β Kare vida ρ β Üçgen vida

25

26 Hesaplama Yöntemi F ön ön gerilme kuvvetini meydana getirebilmek için somun; M s momenti ile sıkılmalıdır. Bu moment, cıvatayı sıkmak için gerekli moment ve somun veya cıvata başı ile bağlanacak parça arasındaki sürtünme momentinden oluşur.

27 Mukavemet Hesabı A) Öngerilmesiz cıvatalar B) Öngerilme ile bağlanan cıvatalar

28 Mukavemet Hesabı A) Öngerilmesiz cıvatalar Cıvatalar kaldırma makinalarının kancaları gibi yerlerde sıkmadan monte edilirler. Cıvata F kuvveti ile çekiye zorlanır. ç F.d s Ak

29 Mukavemet Hesabı B) Öngerilme ile bağlanan cıvatalar a) Dış kuvvet eksenel olarak etkiyorsa: b) Dış kuvvet enine etkiyorsa ç F.d 4 i) Sıkma sırasında ön 2 1 ; Ms.d Boyutlandı rma için : ii) Çalışma sırasında ç F.d çd s ; ç B 1,3.F 2.d 1 4 ön 2 ç 3 s Ak 2 s Ak i) Deliğe boşluklu takılan cıvatalar: F ön co.f ; i :Civata sayı.i B c 1 ön Ak o 1,1...1,5 ii) Deliğe boşluksuz takılan cıvatalar,3.f 2.d 1 4 F.d 4 2 b s s Ak

30 Mukavemet Hesabı B) Öngerilme ile bağlanan cıvatalar b) Dış kuvvet enine etkiyorsa Deliğe Boşluklu veya Boşluksuz olarak takılırlar. Boşluklu takılanlar F ön kuvveti ile çekiye, Sıkma momenti ile burulmaya zorlanır. Boşluksuz takılanlar enine kuvvet etkisi altında çekiye zorlanırlar.

31 F

32 Mukavemet Hesabı B) Öngerilme ile bağlanan cıvatalar a) Dış kuvvet eksenel olarak etkiyorsa: 1 veya Bağıntıları ile belirlenir. F çalışma durumunda cıvataya gelen kuvvettir. D silindir çapı z cıvata sayısı P silindir içindeki basınç D