Perçinli ve Bulonlu Birleşimler ve Perçin Hesapları Amaçlar Perçinli/bulonlu birleşimlerin ne olduğunu inceleyeceğiz, Perçinli/bulonlu birleşimleri oluştururken yapılan kontrolleri öğreneceğiz.
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler ve Perçin Hesapları Kayma Gerilmesinin Önemli Olduğu Yükleme Durumları En kesitte oluşan ortalama kesme gerilmesi: τ = ave V A Pinde/perçinde/bulonda oluşan en önemli gerilme durumu kayma/kesme gerilmeleridir. Dikkat edilirse, kısa birleşim elemanlarında kesme gerilmeleri daha önemli olmaktadır. Eğilme momenti etkisinden dolayı oluşan normal gerilmeler, eğilme momentinin küçük olmasından dolayı ikincil derecede önemlidir.
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler ve Perçin Hesapları Kayma Gerilmesinin Önemli Olduğu Yükleme Durumları τ = ave V A
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler ve Perçin Hesapları Kayma Gerilmesinin Önemli Olduğu Yükleme Durumları Sadece kayma gerilmesinin oluştuğu veya önemli olduğu durumlarda, bir noktadaki gerilme saf kesme gerilmesi şeklinde tarif edilebilir. Perçin ve bulonların gerilme hesabında saf kesme gerilmesi durumu olduğu kabul edilecektir.
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler ve Perçin Hesapları İki Levhanın Birleştirilmesi Eksenleri boyunca yüklenmiş bu iki levhayı bağlayan bulonun/perçinin hangi çapta olması gerektiği, en kesit alanına etkiyen kesme gerilmesine bağlıdır.
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin Hesapları İki Levhanın Birleştirilmesi Üniform kesme gerilmesi oluştuğu kabul edilirse: Bulonun/perçinin yapıldığı malzemenin izin verilebilir veya emniyet kesme gerilmesi τ em (tau) veya τ allow ise bu durumda gerekli olan minumum bulon/perçin çapı aşağıdaki gibi bulunabilir: P A= τ em
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin Hesapları İki Levhanın Birleştirilmesi Perçinler iki levhayı kalıcı olarak birleştirmek istediğimizde kullanılan bağlantı elemanlarıdır.
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin Hesapları Perçinleme İşlemi Perçinleme işlemi perçinler soğuk veya ısıtılarak yapılır. Perçinin kuyruk bölgesine iliştirilen bir plaka ile, başlık bölgesinden vurularak istenilen forma getirilir. Yukarıdaki şekle sahip perçinler sıcak işlemden geçirilir. Soğuk perçinleme işlemi için kullanılan perçin geometrisi daha farklıdır. Baş Plaka Gövde Kuyruk Levha -1 Levha - Başlık
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin Hesapları Perçin / Bulon Teşkilleri (Tek Tesirli) Perçin Bindirmeli Birleşim Perçin Yeri Tek Sıralı Birleşim
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin Hesapları Perçin / Bulon Teşkilleri (Tek Tesirli) Perçin Çift Sıralı Zincir Teşkili Dikkat edilirse, bu birleşimde yükleme doğrultusunda levhaların en kesit alanı oldukça azalmakta. Perçin Tek sıradaki aynı sayıdaki perçini zig-zaglıteşkilleyapmak da mümkündür. Bu teşkilin avantajı, yükleme yönündeki levha en kesit alanı daha az küçülmektedir Çift Sıralı Zig-zag Teşkil
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin Hesapları Perçin / Bulon Teşkilleri Ek Levhalı (ÇiftTesirli) Eksenleri doğrultusunda yüklenmiş iki eleman ek levhalar da kullanılarak bulonlar ile birleştirilmiştir. Dikkat edilirse, P kuvveti her bir bulonu iki farklı noktada kesmeye çalışmakta (levha ile elemanların arayüzlerinde). Bu tip birleşimlere çift tesirli/etkili birleşim denir.
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin Hesapları Perçin / Bulon Teşkilleri - Örnek
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin Hesapları Perçin / Bulon Hesapları Perçinlerin/bulonların/pinlerin hesabı için dört kontrol yapılmaktadır: 1. Levhanın yırtılması kontrolü: t p Çekmeden dolayı yırtılma hattı d Levhanın taşıyabileceği izin verilebilir maksimum çekme aşağıdaki şekilde hesaplanır: Levha emniyet çekme gerilmesi P levha 1 emcek, ( ) = σ p d t
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin Hesapları Perçin / Bulon Hesapları. Perçinin/bulonun kesilmesi kontrolü (tek tesirli perçin): P πd = τ 4 per emkes, Perçinin kesilmesi kontrolü (çift tesirli perçin): P πd 4 per = τemkes, Alternatif olarak perçine gelen kuvvet belli ise kontrolü de yapılabilir. per τ τ em
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin Hesapları Perçin / Bulon Hesapları 3. Levhanın perçin/bulon gövdesine değen kısmının ezilme kontrolü: t 1 t Normal gerilmelerin perçin gövdesine üniform yayıldığı kabul edilerek, perçin gövdesi ezilmesi kontrolü yapılır. P = σ d t lev 3 emez, min Taşınabilecek maksimum kuvvet, min(p1, P, P3) olarak bulunacaktır.
Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin Hesapları Perçin / Bulon Hesapları Levhanın uç kısmından kaymaması için perçinlerin uç kısma uzaklığı en az aşağıdaki şartı sağlamalıdır: P P m m= 1.5d
Örnek -1 d = 0 mm çaplı perçin kullanılacak olan birleşimin, 0 ton luk çekme kuvvetini taşıyabilmesi için gerekli perçin sayısını bulunuz. Gerekli emniyet (izin verilebilir gerilme) değerleri aşağıda verilmiştir: τ σ per emkes, lev emez, = 1400 kgf/cm = 300 kgf/cm 0 ton 8 mm 10 mm 0 ton Perçinlerin eşit miktarda kuvvet taşıdığı kabulü yapılacaktır. Bunun olabilmesi için perçin teşkili simetrik olarak yapılmalıdır.
Örnek 1 (devam). ve 3. kontroller yapılacak. 1. kontrol yapılmayacak çünkü perçinlerin nasıl levhaya bağlandığı şimdilik bilinmiyor. Tek etkili perçin için. kontrol, bir adet perçinin güvenle taşıyabileceği kesme kuvveti: ( cm) per πd π P = τemkes, = { 1.4 t/ cm } = 4.4ton 4 4 3. kontrol, levha ezilme güvenliği: { }( )( ) lev P3 = σemez, d tmin = 3. ton/ cm cm 0.8cm = 5.1ton P ve P 3 ün küçük olanı kullanılarak, 0 tonluk kuvveti taşıyacak perçin sayısı bulunabilir: 0 5 4.4 n= adet perçin kullanılacaktır, perçinlerin teşkili ya tek sıra ya da simetrik olarak yapılmalıdır
Örnek - d = 17 mm çaplı perçin kullanılacak olan birleşimin, 40 ton luk çekme kuvvetini taşıyabilmesi için gerekli perçin sayısını bulunuz. Gerekli emniyet (izin verilebilir gerilme) değerleri aşağıda verilmiştir(bu bir tasarım problemi): τ σ per emkes, lev emez, = 1000 kgf/cm = 800 kgf/cm 10 mm 6 mm 40 ton 40 ton
Örnek (devam) Birleşim çift etkili olduğu için kesme kontrolü ona göre yapılacaktır. Yine. ve 3. kontrolleri yapmak yeterlidir. Çift etkili perçin için. kontrol, bir adet perçinin güvenle taşıyabileceği kesme kuvveti: ( 1.7cm) per πd π P = τemkes, ( ) = { 1.0 t/ cm } = 4.54ton 4 4 3. kontrol, levha ezilme güvenliği, ek levhaları ve ana levha olmak üzere iki farklı levha ezilmekte, bu durumda küçük olan kullanılacak, min(10, 6+6 = 1): { }( )( ) lev P3 = σemez, d tmin =.8 ton/ cm 1.7cm 1cm = 4.76ton
Örnek (devam) Emniyetle taşınabilecek kuvvet: min(4.54, 4.76) = 4.54 ton olarak bulunur. Bu durumda perçin sayısı n= 40 9 4.54 10 mm 6 mm 40 ton 40 ton 9ϕ17 9ϕ17
Örnek -3 İki levha şekilde gösterildiği gibi bir ek plakası ile birleştiriliyor. Birleşim P = 4 ton luk çekme kuvveti etkisi altındaysa ve d = 17 mm ise, perçinlerdeki ve levhalardaki maksimum gerilemeleri bulunuz(bu bir tetkik/kontrol problemi). 9 mm 10 mm 4 ton 4 ton 150 mm Perçin (8 adet solda 8 adet sağda)
Örnek 3 (devam) Perçinlerin kuvveti eşit paylaştığı kabul edilecek. Bu durumda, tek bir perçinin taşıyacağı kuvvet aşağıdaki gibi bulunur: Pper 4000 = = 8 3000kg Bu değer levhada ince levhada (ek levha) oluşan ezilme gerilmesini bulmak için kullanılabilir: P = σ d t lev ez min ( )( ) lev 3000= σ 0.9 1.7 σ lev ez ez = 1961 kg/cm Bir perçinde meydana gelen kesme gerilmesi ise aşağıdaki gibi bulunur: ( 1.7cm) per πd per π P= τkes, 3000= τkes 4 4 τ per kes = 13 kg/cm
Örnek 3 (devam) Ana levhanın en kritik yerinde oluşan çekme gerilmesini bulmak için en kritik kesiti dikkate almak gerekir, en kritik kesit en kesitin en çok azaldığı kesittir: Ana levhadaki en kesit azalması: ( ) ( )( ) A = 1.51 31 1.7 = 9.9 cm net P 4000 σ lev = = = 44. kg/cm A 9.9 net Ek levhasındaki en kesit azalması: Perçin deliklerinden dolayı oluşan en kesit azalması Perçin deliklerinden dolayı oluşan en kesit azalması ( ) ( )( ) A = 1.5 0.9 3 0.9 1.7 = 8.91 cm net P 4000 σ lev = = = 693.6 kg/cm A 8.91 net