3. BİRLEŞİMLER VE BİRLEŞİM ARAÇLARI Birleşim yapma gereği: elemanların boyunu uzatma, elemanların en kesitini arttırma (birleşik en kesitler), düğüm noktalarının ve mesnetlerin teşkili,... Birleşimlerin türleri: çözülebilen birleşimler (bulon ile), çözülemeyen birleşimler (perçin ve kaynak ile) yapılmaktadır. Birleşim araçları: -perçin kaba siyah bulonlar olağan bulon -bulon (= cıvata) uygun parlak bulonlar -kaynak -(tutkal) yükek mukavemetli ve öngerilmeli bulonlar
3. 1 Perçinli Birleşimler Perçinli birleşim, birleştirilecek parçalarda önceden açılan deliklere, özel biçimli elamanların (perçin) sıcakta dövülerek ve sıkıştırılarak yerleştirilmesiyle gerçekleşir.
Ham perçin malzemesi: birleştirdiği çelik parçalardan farklıdır. St.37 için St.34; St. 52 için St.44 gibi. Ancak, sıcakta dövülünce perçin malzemesi, ana malzeme özelliğine dönüşür. Ham perçin boyutları: (hadde profillerine uygun çaplar profil tablolarında verilmektedir) (makina ile dövme) (uygun kapak başı için) olmalı (dövmede deliğin şişme ile dolması için ) (gömme başlı perçinlerde s 6,5d)
3. 1. 1 Perçinli Birleşimlerin Çalışma Şekli Perçinli birleşimler daha çok makaslanmaya zorlanırlar. Etki sayısının bulunmasında, parça sayısı kadar kuvvetlerin yönlerine de dikkat edilmeli. Ekseni doğrultusunda Çekmeye zorlanan perçinler de vardır.
Gerilme Yayılışı Kabulleri
3.1.2 Perçinli birleşim hesap bağıntıları (makaslama zorlaması) Perçinle ilgili gerilme kontrolleri: (Tablo-7.4) Makaslama kontrolü τ s = P/n τ m π d 2 /4 sem = 1400 kg/cm2 YD. 1 H 1600 kg/cm 2 YD.2 HZ Ezilme kontrolü σ l = P/n d t σ lem = 2800 kg/cm2 (YD. 1 H) min 3200 kg/cm 2 (YD. 2 HZ) m=etki sayısı t min =min (t 1,t 2 ) tek etkilide t min =min (t 2,t 1 +t 3 ) çift etkilide St. 37 St. 37 Bir perçinin güvenle aktarabileceği kuvvet π d2 P 1emτ = m τ 4 sem küçüğü P 1em değeridir. P 1eml = d t min σ lem
Ekseni doğrultusunda Çekmeye zorlanan perçinlerde σ z = P/n σ π d 2 /4 zem= 480 kg/cm2 St. 37 (H için) 540 kg/cm 2 (St. 37)(HZ için) = ߪ 1em P π d2 4 σ zem Perçin emniyet gerilmeleri: (kg/cm 2 )
Birleştirilen parçalarla ilgili kontroller: (Tablo 6.2) σ = P F n σ çem ; F n =t min (b n 1 d) (n 1 : bir en kesitteki perçin sayısı) τ = P/n 2t min e τ çem (uygun perçin aralıklarına uyulursa bu kontrol gereksizdir.) Perçin aralıkları e 2 : profillerde ayrıca belirlidir.
Gerilme kontrolü türü problemler Seçilen d=d 1 perçin çapı uygun mu? (levhada ve profilde ayrı ayrı) P 1 = P P n 1em (perçinde kontrol) Birleştirilen parçalarda gerilmesi kontrolü: basınç ve çekme durumlarındaki farklılık. Aralıkların uygunluk kontrolü Boyutlama türü problemler Uygun çap (*) ve boy seçimi P 1em n P 2 P 1em 5 (aksi halde çift sıra) Uygun aralıkların belirlenmesi Sonucun çizimle gösterilmesi (*: Konstrüktif olarak kısıtlı sayıda çap kullanılmalı)
Örnek 3. 1 Şekilde verilen perçinli birleşimi kontrol ediniz (irdeleyiniz). Perçin çapının ve perçinli birleşimin uygunluk irdelenmesi: Levhada: Profil tablosundan, L100.75.9 için: d 21 mm Verilen: d 0 5 0,8-0,2=1,8 cm d 19 mm (d=d0+1) 17 d=17 mm<19 mm ( ) (çap uygun) s= t=9+8=17 mm 4,5*17=76,5 mm ( ) (perçinli birleşim mümkün)
Perçin sayısının yeterliliği: Perçin tek etkili: m=1 P 1emτ = m π d2 4 τ sem = 1 π 1,72 4 1,4 = 3,18 t P 1eml = d t min σ lem = 1,7 0,8 2,8 = 3,81 t P 1em =3,18 t (H) P 1 = 8,50 3 = 2,83 t < 3,18 t= P 1em ( ) yeterli Birleştirilen parçalarda kontrol: Levha genişleyerek gittiğinden kontrol yalnız hadde profilinde yapılacaktır. Kuvvet çekme karakterli net en kesit F n =F- F =15,1-1,7*0,9=13,57cm 2 net kesit alanı σ = P F n = 8,50 13,57 =0,626 t/ cm2 <σ çem =1,4 t/ cm 2 ( ) Aslında, perçinler çubuk ekseninde değillerse, σ çem =0,8*1,4=1,12 t/ cm 2 azaltılabilir.
Aralıkların irdelenmesi: Profil tablosundan, L100.75.9 için: w 2 =55 mm > 3 d = 3 17 = 51 mm e=60 mm < 8d = 8 17 = 136 mm ( ) < 15t min = 15 8 = 120mm > 2 d = 2 17 = 34mm e 1 =40 mm < 3d = 3 17 = 51 mm ( ) < 6t min = 6 8 = 48mm İkinci irdeleme şekli: Perçin çapının ve birleşimin uygunluk araştırması: aynı Birleşimin güvenle aktardığı kuvvetin belirlenmesi: (İlk irdelemede hesapla bulunan değerlerin yeniden hesaplanması gösterilmeyecektir.) Birleşimdeki perçinlerin güvenle aktarabilecekleri kuvvet: P 1 em = n P 1 em = 3 3,18 = 9,54 t Çubuğun güvenle aktarabileceği kuvvet: P 2 em = F n. σ em = 13,57 1,4 1,12 = 19,0 t 15,2 Birleşimin güvenle aktarabileceği kuvvet: P max 9,54 =9,54 t > P=8,50 t (yeterli) 15,2 küçüğü Aralıkların irdelenmesi : aynı
Örnek 3. 2 Şekilde şematik olarak elemanları verilen birleşimi perçinli olarak çözünüz (YD.2 -HZ). a) P=40 t (HZ) için çözüm: Uygun perçin çapı ve boyunun belirlenmesi: Levhada: d 0 5 1,2 0,2 = 2,25 cm d 22,5+1= 23,5 mm 23 Profil tablosundan, L100.100.12 için : d max =25 mm Uygun çap : d=23 mm (küçüğü) s= t =2*12+12=36 mm<4,5*23=103,5 mm ( ) (perçinli birleşim mümkün) Ham perçin : d 0 = 23 1 = 22 mm l = s + 4 d = 36 + 4 23 = 67 mm 3 3
Gerekli perçin sayısı: Perçin çift etkili: m=2 π d2 P 1emτ = m τ 4 sem = 2 π 2,32 1,6 = 13,29 t 4 P 1eml = d t min σ lem = 2,3 1,2 3,2 = 8,83 t P 1em =8,83 t (HZ) t min 2 1,2 1,2 1,2 cm n= 40 8,83 = 4,53 5 > 2 ( ) 5 ( ) Uygun perçin aralıklarının belirlenmesi: e min = 3d = 3 23 = 69 mm 8 d = 8 23 = 184mm seçilen e=70 mm ( ) e max 15t min = 15 12 = 180 mm e 1min = 2d = 2 23 = 46 mm 3 d = 3 23 = 69 mm e 1max 6 t min = 6 12 = 72 mm seçilen e 1 =50 mm ( )
Profil tablosundan, L.100.100.12 için: w 1 =55mm; w 3 =45mm Çubukta kontrol: Profil tablosundan F=2*22,7 = 45,4 cm² Çekme çubuğu F n =F- F =45,4-2*2,3*1,2=39,88 cm² P max =F n σ çem =39,88*(0,8*1,6)=51,05 t > 40 t ( ) (*: perçinler çubuk ekseniyle çakışmıyor)
b) P=50 t (HZ) için çözüm: (P=50 t< P max ) Hesapların farklı kısımları ele alınacaktır. Gerekli perçin sayısı: n= 50 8,83 = 5,66 6 (> 5!) Kuvvet doğrultusunda bir sırada en çok 5 adet perçin konulabileceğinden (*) farklı çözüm gerekir. Yardımcı köşebent! (*: Kuvvetin perçinlere üniform yayılı kabulü için ) Yardımcı köşebent, ana çubuk en kesitinde alınır. Gerekli 6 perçinden 4'ü ana çubuğa, 2'si yardımcı köşebente konulacaktır.
Bir perçine gelen kuvvet: P 1 = 50 = 8,33 t 6 NOT: Ana çubuğu yardımcı köşebentlere bağlayan perçinler tek etkilidirler ve aktardıkları kuvvetin 1,5 katına göre hesaplanırlar (dış merkez yüklemeden, konstrüktif olarak). P = 2 8,33 = 16,67 t P = 1,5 P = 1,5 16,67 = 25,00 t (Düşey eksenli perçinlere gelen kuvvet) Tek etkili düşey eksenli bir perçinde: m=1 P 1emτ = m π d2 4 τ sem = 1 π 2,32 P 1eml = d t min σ lem = 2,3 1,2 3,2 4 1,6 = 6,65 t = 8,83 t P 1eml =6,65 t n = 25 6,65 = 3,76 4 (simetri nedeniyle çift sayıya yuvarlatılıyor) Aynı çaplı perçinde aynı t min için e 1 ve e'nin alt ve üst sınırları aynıdır. Konstrüktif açıdan e=2e 1 =100 mm alınacaktır.