Vidalı Bağlantılarğ (Cıvatalar) Vedat Temiz

Transkript

1 Vidalı Bağlantılarğ (Cıvatalar) Vedat Temiz

2 Genel Bilgiler En yaygın kullanılan çözülebilen bağlama elemanıdır. Prensip olarak bir silindir üzerine bir profilin eşit hatveli olarak khli helisel l şekilde sarılması ile elde edilir. Bağlama işleminde kama etkisinden yararlanılır. Vidalar ayrıca dönme hareketini ilerlemeye çevirmenin en kolay yoludur. Bu amaçla kullanılan vidalara hareket vidası denir.

3 Avantajları ve dezavantajları Oldukça güvenilir çalışma Defalarca sökülüp, takılabilir Tamamen standartlaştırılmış olduğu için temini çok kolay İmalatı kolay ve ucuz Değiştirilmesi çok kolay Geometri dolayısı ile gerilme yığılması oluşur Bazı uygulamalarda hassasiyet yeterli olmaz Çözülme önlenebilir, ancak gevşemesi önlenemez

4 Makinaların montajında Dişli kutularında Uygulamaları Yatakların ve makinaların temele bağlantılarında Boru flanşlarının, silindir kapaklarının bağlantısında Çelik konstrüksiyonlarda Öngerilmeteminigereken yerlerde (gergi cıvatası) Yağ deliklerinin kapatılması (tapalar) Aşınmaveboşlukayarı gereken yerlerde (ayarcıvatası) Ölçmeişlemlerinde (mikrometre vb gibi) Küçük çevresel kuvvet ile büyük ön gerilmeistenen yerlerde (mengene, vidalı pres, kriko vb) Dönmehareketinin ilerlemeye çevrilmesi istenen yerlerde

5 Temel tarifler Vida hatvesi Vida eğim açısı

6 Temel tarifler Anma çapı (Nominal çap) Ortalama vida çapı Diş dibi çapı Somun Cıvata Vida eğim açısı Vida hatvesi

7 Temel tarifler Ağız sayısı kavramı Tek ağızlığ İki ağızlı Üçağızlı

8 Cıvata türleri Altıköşebaşlı cıvatalar

9 Cıvata türleri Dörtköşe, alyan ve tornavida başlı cıvatalar

10 Cıvata türleri Tornavida başlı cıvatalar

11 Cıvata türleri Havşabaşlı cıvatalar

12 Cıvata türleri Özel cıvatalar

13 Cıvata türleri Saplamalar

14 Cıvata türleri Vidalı pimler

15 Cıvata türleri Özel cıvatalar

16 Cıvata türleri Saç vidaları

17 Cıvata türleri Beton cıvataları

18 Somun türleri Altıköşebaşlı klasik somunlar

19 Somun türleri Taçlı somunlar

20 Somun türleri Dörtköşeve tırtıllı somunlar

21 Somun türleri Emniyet somunları

22 Somun türleri Özel somunlar

23 Klasik rondelalar

24 Yaylı ve kilitli rondelalar

25 Vida profilleri Kare profil Standartdeğildir değildir. Arzu edilen hatvede kolayca işlenebilir.

26 Vida profilleri Metrik iküçgen profil

27 Vida profilleri Metrik üçgen profil Boyutlar normal vida dişiş

28 Vida profilleri Metrik üçgen profil Boyutlar ince vida dişiş

29 Vida profilleri Whitwortüçgen profil

30 Vida profilleri Trapez profil

31 Vida profilleri Testere dişi i profili

32 Vida profilleri Yuvarlak profil

33 Vida toleransları l

34 Vida toleransları Tolerans alanları l İfade Toleranslar Kullanım alanları İnce 4H, 5H/ 4h Çok büyük hassiyet gerektiğinde, çıplak veya incefosfat tabaka ince fosfat tabaka Orta 6H/6g Genel amaçlı kullanım, çıplak, fosfatlanmış veya ince galvanize tabaka Kaba 7H/8g Hassasiyet açısından herhangi bir isteğin ğ olmadığı hallerde, yüzey yukarıdaki gibi

35 CıvatalarınGösterimi Normal ldişler (erkek kkvida) M 6 5g 6g Profil (metrik) Anma çapı Ortalama vida çapı toleransı Diş başı çapı toleransı Ortalama vida çapı ile diş başı çapı toleransı eşitse: M6 6g 6g

36 CıvatalarınGösterimi İnce dişler (Somunlar) M 20x1,5 4H 5H Profil (metrik) Anma çapı x hatve Ortalama vida çapı toleransı Diş dibi çapı toleransı Ortalama vida çapı ile diş dibi çapı toleransı eşitse: M20x2 6H

37 Montaj ve demontaj Anahtarlar 6 köşeanahtar

38 Montaj ve demontaj A h Anahtarlar 6 kenar 12 kenar

39 Montaj ve demontaj Anahtarlar Alyan Lokma

40 Montaj ve demontaj Özel anahtarlar Ay anahtar Ayarlı 6 köşeanahtar Ayarlı ay anahtarlar

41 Montaj ve demontaj Tork anahtarları

42 Cıvata imalatı Talaşlı imalat ile (Manüel) Kılavuz ve paftalar

43 Tornada vida dişiaçılmasış

44 Cıvata ve somun imalatı

45 Cıvata malzemeleri ee Cıvata kalitesi Cıvata mukavemet sınıfları İlk rakam cıvata malzemesinin N/mm 2 cinsinden kopma mukavemetinin 1/100 ü İki rakamınçarpımının1/10 u ise cıvata malzemesinin N/mm 2 cinsinden akma dayanımıdır. Örnek: 8.8 kalite σ k=8.100=800 N/mm 2 σ Ak =8.8.10=640 N/mm 2 Somun mukavemet sınıfları Rakam cıvata malzemesinin N/mm 2 cinsinden kopma mukavemetinin 1/100 ünü gösterir.

46 Teknik Resimler Cıvata bağlantısı Cıvata bağlantısı Saplama Uzar (elastik) (somunlu) (somunsuz) bağlantısı Cıvata bağlantısı

47 Çözülme emniyetleri (K b ğl ) (Kuvvet bağlı)

48 Bir yaylı yy rondelanınuygulanması

49 Çözülme emniyetleri (Ş kil b ğl ) (Şekil bağlı)

50 Sıkma ve çözme momenti Eksenelkuvvet e e Normal kuvvet Sürtünmesiz hal Çevre kuvveti

51 Sıkma ve çözme momenti Vida direncini yenmek için gerekli moment M S M S = F d 2 2 = F S U d 2 2 tan( ϕ + ρ ) Ön gerilme kuvveti M S d2 = Fön 2 tan( ϕ + ρ ) Sürtünmeli hal Sıkma durumu

52 Sıkma ve çözme momenti Vida direncini yenmek için gerekli moment Ön gerilme kuvveti M M ç ç M ç = F d 2 2 = F S U d2 = Fön 2 d 2 2 tan( ϕ ρ ) tan( ϕ ρ ) Sürtünmeli hal Çözme durumu

53 Sıkma ve çözme momenti Profil fleğimininğ etkisi Vida profil açısı Mtik Metrik üçgen profil Eğimden dolayı yüzeye dik kuvvet ile cıvata ekseni doğrultusundaki kuvvet farklıdır. Sürtünme kuvveti

54 Sıkma ve çözme momenti Vid ği idikk l hll Vida eğimi dikkate alınmış haller Ön gerilme kuvveti Vida direncini yenmek için gerekli moment d M 2 S = FS tan( ϕ + ρ ) 2 M S d2 = Fön 2 tan( ϕ + ρ ) Sürtünmeli hal Sıkma durumu

55 Sıkma ve Çözme momenti Somun altı sürtünmesi Cıvatanınsıkılması sırasındaki direnç momentisadece vida dişleri arasındaki sürtünmeden kaynaklanmaz. Cıvata başı veya somunun alt yüzeyindeki sürtünme direncinin de yenilmesi gerekir. Somun altı sürtünmesini yenmek için gerekli moment M S.A = F μ ön k D 2 K YaklaşıkolarakD K 1,4.d

56 Sıkma ve Çözme momenti Son bağıntığ M S,Ç d2 DK = F ön ( tan( ϕ ± ρ ) ± μk ) 2 2 Ön gerilme kuvveti Ortalama vida çapı P tan ϕ = π d 2 tan ρ = Vida hatvesi μ α cos 2 Ortalama somun sürtünme çapı Sürtünme katsayısı

57 Otoblokajlı vida kavramı Bazı hallerde vidayı çözmek için gerekli moment M ç d = Fön tan( ϕ ρ) 2 2 < Bu durumda söz konusu vida otoblokajlıdır. Aksi durumda ise vida otoblokajsızdır. 0 Otoblokaj şartı ϕ ρ

58 Vida verimi η = 2 Sıkma hali Alınan iş Tarif olarak Verim = Verilen iş Fön P η = π M F ön d 2 P 2 S tan( ϕ + ρ ) = π d 2 π F ön 2 P tan( ϕ + ρ ) tanϕ η = tan( ϕ ρ ) η = tan( ϕ + ρ ) tan ϕ Çözme hali

59 Otoblokajlı vida verimi η = Sınır halde otoblokaj tanϕ tan( ϕ + ρ ) ϕ ρ Verin denklemi yaklaşık olarak yeniden düzenlenirse η = tanϕϕ tanϕϕ tan( ϕ + ρ ) tanϕ + tan ρ Otoblokaj şartı ifade edilirse η = ϕ ϕ + ρ = ϕ ϕ + ϕ = ϕ 2 ϕ = 1 2 ϕ ϕ + ρ Otoblokajlı bir vidanın verimi i teorik olarak k%50d den fazla olamaz.

60 Verim vida eğimi ğ ilişkisiş η = tan( ϕ ρ ) tanϕ η = tanϕ tan( ϕ + ρ )

61 Cıvataların statik hesabı Gerilme kesit alanı Cıvatanın aa gerilmeye eye maruz alanı, diş dibinden bir miktar daha büyüktür.

62 Cıvataların statik hesabı Çk b l il i Çekme ve burulma gerilmesi F s ön ç A F = σ s ön maks S b d d ) tan( d F r I M + = = ρ ϕ τ s maks p b d I π Eş değer gerilme (Maksimum Biçim Değiştirme Enerjisi Hipotezi) b ç v τ σ σ + =

63 Öngerilmeli bağlantılar Cıvataların dinamikik hesabı Belirli bir ön gerilme ile yüklenmiş cıvatalara genelde işletmede sıfır ile maksimum arasında değişen işletme kuvveti de etkir. Bağlantı ön gerilmeye ilave olarak titreşimli zorlanmaya da maruzkl kalır. Bu tür sistemlerin hesabının dinamik zorlanma esasları çerçevesinde yapılması gerekir. Örnek; içten yanmalı motorlar, kompresörler, basınçlı kaplar, boru hatları vb

64 Öngerilmeli bağlantılar C l di ik h b Cıvataların dinamik hesabı Montaj yapılmamış, Deformasyon yok Montaj yapılmış, Cıvata uzamış, flanş kısalmış İşletme kuvveti etkimiş, Cıvata ilave olarakuzamış uzamış, flanş rahatlamış (uzamış)

65 Öngerilmeli bağlantılar C l di ik h b Cıvataların dinamik hesabı

66 Öngerilmeli bağlantılar C l di ik h b Cıvataların dinamik hesabı F iş = p iş A z F + piston iş= Fz F b Cıvata sayısı Ön gerilme üçgeni F C δ F = C δ z= C z z b C D D Cıvatanın Flanşın (sıkışan yaylanma rijitliği kısımların) yaylanma rijitliği

67 Öngerilmeli bağlantılar C l di ik h b Cıvataların dinamik hesabı F iş = C z δ = c δ D δ + C δ ve F = δ z C z Denklemleri birlikte çözülürse z D D z Ön gerilme üçgeni F z = F iş C z C z + C D F b = F iş C D C + C z D

68 Öngerilmeli bağlantılar Cıvataların dinamik hesabı Kuvvetlerin değişimi F z = F iş C z C + z C D F b = F iş CD C + C z C D

69 Öngerilmeli bağlantılar Cıvatalarınyaylanma l rijitliği F z = F iş C z C z + C D F b = F iş C z C D Yukarıdaki denklemlerden F z ve F b yihesaplayabilmek y için yaylanma yy rijitliklerinin bilinmesi gerekir. Ec.A c Tek eksenli çekmeye maruz bir çubuğun yaylanma rijitliği C z = l Cıvata aşağıdaki gibi değişik kesitlere sahipse + 1 C c D = + + C z C C z 2 1 C 3 L E A 1 l 1 1 E l 2 A 2 2 E l 3 A 3 3

70 Öngerilmeli bağlantılar Fl l iji liği Flanşınyaylanma rijitliği Temel olarak aynı denklem söz konusudur. Problem deformasyona maruz kalan alanın hesaplanabilme sorunudur Üç durum söz konusu olabilir alanın hesaplanabilme sorunudur. Üç durum söz konusu olabilir. D D D D l.a E C = D A <d w ise d W + l K < D A ise 2 d W D A d W + l K ise ) d (D A h A D = π = ) d (l d l l d ) d (d A w k w k k w h w D π π + + = A w k w A w h w D D d l ) d (D d ) d (d A π π

71 Öngerilmeli bağlantılar Kuvvet etkime noktasının etkisi İşletme kuvvetinin tam cıvata ile flanşın birleştiği düzlemden etkimesi en kritik haldir. Fakat, pratikte bu duruma rastlamak pek mümkün olmaz. Dolayısı ile işletme kuvvetinin etkime noktası, cıvatanın zorlanmasını çok büyük oranda değiştirir. n = l l K f f z D = = 1 C z 1 C D

72 Öngerilmeli bağlantılar Kuvvet etkime noktasının etkisi i Bazı flanş bağlantı örnekleri

73 Öngerilmeli bağlantılar Kuvvet etkime noktasının etkisi İşletme kuvvetinin cıvata bağlantısına etkime noktası, cıvatanın zorlanmasını çok büyük oranda değiştirir.

74 Öngerilmeli bağlantılar Cıvatadaki dinamik gerilme genliği Eğer dinamik ek kuvvet = 0...F z Eğer dinamik ek kuvvet =F zmin...f z maks σ g = Fz / 2 A S σ g = ( F F )/ 2 zmaks A S zmin

75 Öngerilmeli bağlantılar Uzar (elastik) cıvata Cıvatadaki gerilme genliğinin küçük olması için, cıvataya gelen dinamik ek yükün de düşük olması gerekir. / σ g Fz 2 = A S F z = F iş C C + z C z C D Değişik uzar cıvata ve saplama örnekleri C = z Ec.A l c c

76 Öngerilmeli bağlantılar Cıvataların yorulma dayanımları Cıvata için özelleştirilmiş Smith diyagramı yg

77 Öngerilmeli bağlantılar Temperlenmiş cıvataların yorulma dayanımları

78 Kuvvet dağılımının ğ önemi Bir çekme testindeki muhtemel hasar bölgeleri %15 %20 %65 Sebep???

79 Kuvvet dağılımının ğ önemi Kuvvetin çok büyük bir bölümü ilk dişler tarafından taşınmaktadır.

80 Kuvvet dağılımının önemi Çö ü El tik l Çözüm: Elastik somunlar Elastik somunlar

81 Kuvvet dağılımının önemi Kuvvet yayılışını iil iyileştirici i i çözümler öü

82 Kuvvet dağılımının önemi Kuvvet yayılışını ş iyileştirici ileştirici çözümler Helicoil

83 Hareket Vidaları Dönmehareketini ilerlemeye çevirmek, ayrıca küçük bir teğetsel kuvvetle büyük ön gerilme kuvvetleri elde etmek için vidalar yaygın yyg olarak kullanılır. Bu tip uygulamalarda vida verimi önem kazanır. Tipik uygulamalar: Krikolar, mengeneler, vidalı presler, takım tezgahları, valfler... Hesap tarzları benzerdir. Rutin hesaplara ilave olarak vida dişleri arasındaki ezilme ve tehlike varsa burkulma kontrolleri yapmak gerekir. Burada çeşitli gereksinimlerle diferansiyel veya entegral vidalar da kullanılabilir.

84 Hareket Vidaları Dif i l id l Diferansiyel vidalar İlerlemeyi azaltmak için kullanılır. Vidalar aynı yönlü, fakat farklı hatvelidir. P 1 >P 2

85 Hareket Vidaları Entegral vidalar İlerlemeyiarttırmakiçinkullanılır için kullanılır. Vidalarfarklı yönlüdür, hatveler aynı veya farklı olabilir. P 1 >,=,<P 2

86 Hareket Vidaları Örnekler

87 Hareket Vidaları Örnekler

88 Hareket vidaları Dişlerin i ezilmesi i ve somun yüksekliği kliği F p = p F P em m = z P z π d2 H1 π d H 2 1 p em Yük taşıyan diş sayısı Vida malzemesi Somun malzemesi P em [N/mm 2 ] Çelik Çelik 8 Dökme demir Bronz Plastik 2 (max.30 m/dak. hız) 5 (max.10 m/dak. hız) Çelik (sertleştirilmiş) Bronz...15