Vidalı Bağlantılarğ (Cıvatalar) Vedat Temiz
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.
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
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
Temel tarifler Vida hatvesi Vida eğim açısı
Temel tarifler Anma çapı (Nominal çap) Ortalama vida çapı Diş dibi çapı Somun Cıvata Vida eğim açısı Vida hatvesi
Temel tarifler Ağız sayısı kavramı Tek ağızlığ İki ağızlı Üçağızlı
Cıvata türleri Altıköşebaşlı cıvatalar
Cıvata türleri Dörtköşe, alyan ve tornavida başlı cıvatalar
Cıvata türleri Tornavida başlı cıvatalar
Cıvata türleri Havşabaşlı cıvatalar
Cıvata türleri Özel cıvatalar
Cıvata türleri Saplamalar
Cıvata türleri Vidalı pimler
Cıvata türleri Özel cıvatalar
Cıvata türleri Saç vidaları
Cıvata türleri Beton cıvataları
Somun türleri Altıköşebaşlı klasik somunlar
Somun türleri Taçlı somunlar
Somun türleri Dörtköşeve tırtıllı somunlar
Somun türleri Emniyet somunları
Somun türleri Özel somunlar
Klasik rondelalar
Yaylı ve kilitli rondelalar
Vida profilleri Kare profil Standartdeğildir değildir. Arzu edilen hatvede kolayca işlenebilir.
Vida profilleri Metrik iküçgen profil
Vida profilleri Metrik üçgen profil Boyutlar normal vida dişiş
Vida profilleri Metrik üçgen profil Boyutlar ince vida dişiş
Vida profilleri Whitwortüçgen profil
Vida profilleri Trapez profil
Vida profilleri Testere dişi i profili
Vida profilleri Yuvarlak profil
Vida toleransları l
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
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
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
Montaj ve demontaj Anahtarlar 6 köşeanahtar
Montaj ve demontaj A h Anahtarlar 6 kenar 12 kenar
Montaj ve demontaj Anahtarlar Alyan Lokma
Montaj ve demontaj Özel anahtarlar Ay anahtar Ayarlı 6 köşeanahtar Ayarlı ay anahtarlar
Montaj ve demontaj Tork anahtarları
Cıvata imalatı Talaşlı imalat ile (Manüel) Kılavuz ve paftalar
Tornada vida dişiaçılmasış
Cıvata ve somun imalatı
Cıvata malzemeleri ee Cıvata kalitesi Cıvata mukavemet sınıfları 36 3.6 46 4.6 48 4.8 56 5.6 58 5.8 66 6.6 68 6.8 69 6.9 88 8.8 10.9 12.9 14.9 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 4 5 6 8 10 12 14 Rakam cıvata malzemesinin N/mm 2 cinsinden kopma mukavemetinin 1/100 ünü gösterir.
Teknik Resimler Cıvata bağlantısı Cıvata bağlantısı Saplama Uzar (elastik) (somunlu) (somunsuz) bağlantısı Cıvata bağlantısı
Çözülme emniyetleri (K b ğl ) (Kuvvet bağlı)
Bir yaylı yy rondelanınuygulanması
Çözülme emniyetleri (Ş kil b ğl ) (Şekil bağlı)
Sıkma ve çözme momenti Eksenelkuvvet e e Normal kuvvet Sürtünmesiz hal Çevre kuvveti
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
Verim vida eğimi ğ ilişkisiş η = tan( ϕ ρ ) tanϕ η = tanϕ tan( ϕ + ρ )
Cıvataların statik hesabı Gerilme kesit alanı Cıvatanın aa gerilmeye eye maruz alanı, diş dibinden bir miktar daha büyüktür.
Cıvataların statik hesabı Çk b l il i Çekme ve burulma gerilmesi F s ön ç A F = σ 2 2 4 2 s ön maks S b d d ) tan( d F r I M + = = ρ ϕ τ 2 32 4 s maks p b d I π Eş değer gerilme (Maksimum Biçim Değiştirme Enerjisi Hipotezi) 2 2 3 b ç v τ σ σ + =
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
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)
Öngerilmeli bağlantılar C l di ik h b Cıvataların dinamik hesabı
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
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
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
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 1 1 1 = + + 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
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 2 2 4 = π 2 + + + = 1 1 8 4 3 2 2 2 ) d (l d l l d ) d (d A w k w k k w h w D π π + + = 1 1 8 4 2 3 2 2 2 A w k w A w h w D D d l ) d (D d ) d (d A π π
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
Öngerilmeli bağlantılar Kuvvet etkime noktasının etkisi i Bazı flanş bağlantı örnekleri
Öngerilmeli bağlantılar Kuvvet etkime noktasının etkisi İşletme kuvvetinin cıvata bağlantısına etkime noktası, cıvatanın zorlanmasını çok büyük oranda değiştirir.
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
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
Öngerilmeli bağlantılar Cıvataların yorulma dayanımları Cıvata için özelleştirilmiş Smith diyagramı yg
Öngerilmeli bağlantılar Temperlenmiş cıvataların yorulma dayanımları
Kuvvet dağılımının ğ önemi Bir çekme testindeki muhtemel hasar bölgeleri %15 %20 %65 Sebep???
Kuvvet dağılımının ğ önemi Kuvvetin çok büyük bir bölümü ilk dişler tarafından taşınmaktadır.
Kuvvet dağılımının önemi Çö ü El tik l Çözüm: Elastik somunlar Elastik somunlar
Kuvvet dağılımının önemi Kuvvet yayılışını iil iyileştirici i i çözümler öü
Kuvvet dağılımının önemi Kuvvet yayılışını ş iyileştirici ileştirici çözümler Helicoil
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.
Hareket Vidaları Dif i l id l Diferansiyel vidalar İlerlemeyi azaltmak için kullanılır. Vidalar aynı yönlü, fakat farklı hatvelidir. P 1 >P 2
Hareket Vidaları Entegral vidalar İlerlemeyiarttırmakiçinkullanılır için kullanılır. Vidalarfarklı yönlüdür, hatveler aynı veya farklı olabilir. P 1 >,=,<P 2
Hareket Vidaları Örnekler
Hareket Vidaları Örnekler
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 2...5...7 Bronz 7...10 Plastik 2 (max.30 m/dak. hız) 5 (max.10 m/dak. hız) Çelik (sertleştirilmiş) Bronz...15