View
14
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
1
www.garipgenc.comPage 1
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ
Mekanik Yapı Elemanları
Doç. Dr. Garip GENÇ
Kaynaklar :
1. Joseph E. Shigley, Charles R. Mischke, Mechanical Engineering Design
2. R. C. Hibbeler, Mechanics of Materials
3. Prof. Dr. Nihat Akkuş, Ders Notları
4. Yrd. Doç. Dr. Vedat Temiz, Ders Notları
5. Doç.Dr. İbrahim ÇAYIROĞLU, Ders Notları
Bağlama Elemanları: Cıvatalar
Page 2www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Genel Bilgiler
En yaygın kullanılan çözülebilen bağlama elemanıdır.
Prensip olarak bir silindir üzerine bir profilin eşit hatveli olarak helisel
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.
2
Page 3www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
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
Page 4www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Uygulamaları
Makinaların montajında
Dişli kutularında
Yatakların vemakinaların temele bağlantılarında
Boru flanşlarının, silindir kapaklarının bağlantısında
Çelik konstrüksiyonlarda
Ön gerilme temini gereken yerlerde (gergi cıvatası)
Yağ deliklerinin kapatılması (tapalar)
Aşınma ve boşluk ayarı gereken yerlerde (ayar cıvatası)
Ölçme işlemlerinde (mikrometre vb gibi)
Küçük çevresel kuvvet ile büyük ön gerilme istenen yerlerde
(mengene, vidalı pres, kriko vb)
Dönme hareketinin ilerlemeye çevrilmesi istenen yerlerde
………………………
3
Page 5www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Temel tarifler
Vida hatvesi
Vida eğim açısıVida eğim açısı
Page 6www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Temel tarifler
Vida hatvesi
Vida eğim açısıCıvata
Somun
Anma çapı
(Nominal çap)Diş dibi çapı
Ortalama vida çapı
4
Page 7www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Temel tarifler
Tekağızlı İki ağızlı Üçağızlı
Ağız sayısı kavramı
Page 8www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Sağvida Solvida
Sağhelis Solhelis
Sağ vida, sol vida kavramı
5
Page 9www.garipgenc.com
Temel Cıvata Ölçüleri
Page 10www.garipgenc.com
Cıvata türleri
6
Page 11www.garipgenc.com
Somun türleri
Page 12www.garipgenc.com
Rondela Çeşitleri
7
Page 13www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Vida profilleri
Kare profil
Standart değildir. Arzu edilen hatvede kolayca işlenebilir.
Page 14www.garipgenc.com
Metrik üçgen profil
8
Page 15www.garipgenc.com
Metrik üçgen profil
Page 16www.garipgenc.com
Whitwort üçgen profil
9
Page 17www.garipgenc.com
Trapez profil
Page 18www.garipgenc.com
Testere dişi profili
10
Page 19www.garipgenc.com
Yuvarlak profil
Page 20www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Cıvata malzemeleri ve Cıvata kalitesi
Cıvata mukavemet sınıfları
3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 6.8 6.9 8.8 10.9 12.9 14.9
İlk rakam cıvata
malzemesinin N/mm2
cinsinden kopma
mukavemetinin
1/100’ü
İki rakamınçarpımı ise cıvata
malzemesinin N/mm2
cinsinden akma dayanımının
1/10 u dır.Örnek: 8.8 kalite
k=8.100=800N/mm2
Ak=8.8.10=640N/mm2
Somun mukavemet sınıfları
4 5 6 8 10 12 14
Rakam cıvata malzemesinin N/mm2 cinsinden
kopma mukavemetinin 1/100’ünü gösterir.
11
Page 21www.garipgenc.com
Çözülme emniyetleri (Kuvvet bağlı)
Page 22www.garipgenc.com
Bir yaylı rondelanın uygulanması
12
Page 23www.garipgenc.com
Çözülme emniyetleri (Şekil bağlı)
Page 24www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Teknik Resimler
Burada, bağlanan parçalara
diş açılmasına gerek yoktur.
Yaygın kullanılan bir bağlantı
türüdür.
Bu bağlantıda, alttaki
parçaya diş açılır. Üsttekinde
ise delik vardır. Arka tarafına
erişim olmayan durumlarda
kullanılır.
Bu saplama bağlantısında
sadece somun sökülür. Alt
gövdedeki vida dişleri
korunmuş olur.
13
Page 25www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Konstrüksiyon örnekleri
Saplamalı kapak bağlantısı
Page 26www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Uygun cıvatalı bağlantı
Konstrüksiyon örnekleri
14
Page 27www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Boru flanş bağlantıları
Konstrüksiyon örnekleri
Page 28www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Kapak bağlantıları
Konstrüksiyon örnekleri
15
Page 29www.garipgenc.com
Konstrüktif öneriler
Page 30www.garipgenc.com
Konstrüktif öneriler
16
Page 31www.garipgenc.com
Konstrüktif öneriler
Page 32www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Sıkma ve çözme momenti
Eksenel kuvvet
Normal kuvvet
Sürtünmesiz hal
Ft = Fe · tan
Çevre kuvveti
17
Page 33www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Sıkma ve çözme momenti
Sürtünmeli hal
SıkmadurumuÖngerilme
kuvveti
Mc = Ft ·d2
2
Mc = Fe·d2
2· tan( + q)
c ön 2M = F ·
d2 · tan( + q)
µ = tanq
Ft = Fe · tan( + q)
Vida direncini yenmek
için gerekli moment
Page 34www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Sıkma ve çözme momenti
Sürtünmeli hal
Çözmedurumu
Öngerilme
kuvveti
µ = tanq
Ft = Fe · tan( − q)
Vida direncini yenmek
için gerekli moment
Mç = Ft ·d2
2
Mç = Fe ·d2
2· tan( − q)
ç ön 2M = F ·
d2 · tan( − q)
18
Page 35www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Sıkma ve çözme momenti
Metrik
üçgen vida
profil
Vidaprofil
açısı
Eğimden dolayı yüzeye
dik kuvvet ile cıvata
ekseni doğrultusundaki
kuvvet farklıdır.
Sürtünme
kuvvetiµ · FN ≈
Fön
cos 2α · µ ≈ Fön ·µ'
Profil eğiminin etkisi
Page 36www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Sıkma ve çözme momenti
Sürtünmeli hal
Sıkmadurumu
Vida direncini yenmek
için gerekli moment
Öngerilme
kuvveti
c ön 2M = F ·
d2 · tan( ± qu)
+: Sıkmahali
-: Çözmehali
Vida eğimi dikkate alınmış haller
19
Page 37www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Sıkma ve Çözme momenti
• Cıvatanın sıkılması sırasındaki direnç momenti sadece vida dişleri arasındaki
sürtünmeden kaynaklanmaz. Cıvata başı veya somunun alt yüzeyindeki
sürtünme direncinin de yenilmesi gerekir.Somun altı sürtünmesini
yenmek için gerekli
moment
Yaklaşık olarak DK1,4.d
Somun altı sürtünmesi
Page 38www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Sıkma ve Çözme momenti (Son bağıntı)
Öngerilme
kuvvetiOrtalama vidaçapı
Sürtünme
katsayısı
Vida hatvesi
Ortalama
somun
sürtünmeçapı
20
Page 39www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Otoblokajlı vida kavramı
Bazı hallerde vidayı çözmek için gereklimoment
Bu durumda söz konusu vida otoblokajlıdır.
Aksi durumda ise vidaotoblokajsızdır.
Otoblokaj (Kendi kendine sökülme) şartı
Page 40www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Cıvataların statik hesabı
Gerilme kesit alanı
Cıvatanın gerilmeye
maruz alanı, diş
dibinden bir miktar
daha büyüktür.
21
Page 41www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Cıvataların statik hesabı
Eş değer gerilme
(Maksimum Biçim Değiştirme Enerjisi Hipotezi)
Çekme ve burulma gerilmesi
Page 42www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Ön gerilmeli bağlantılar
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 maruz kalır.
Bu tür sistemlerin hesabının dinamik zorlanma esasları çerçevesinde
yapılması gerekir.
Örnek; içten yanmalı motorlar, kompresörler, basınçlı kaplar, boru
hatları vb…
Cıvataların dinamik hesabı
22
Page 43www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Ön gerilmeli bağlantılar
Montaj yapılmamış,
Deformasyonyok
Montaj yapılmış,
Cıvata uzamış, flanş
kısalmış
İşletme kuvveti etkimiş,
Cıvata ilave olarak uzamış,
flanş rahatlamış (uzamış)
Cıvataların dinamik hesabı
Page 44www.garipgenc.com
Ön gerilmeli bağlantılar
Cıvataların dinamik hesabı
23
Page 45www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Öngerilme
üçgeni
Cıvatasayısı
Cıvatanın
yaylanmarijitliğiFlanşın (sıkışan
kısımların)yaylanma
rijitliği
Ön gerilmeli bağlantılar
Cıvataların dinamik hesabı
Page 46www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Öngerilme
üçgeni
ve
Denklemleri birlikte
çözülürse
Ön gerilmeli bağlantılar
Cıvataların dinamik hesabı
24
Page 47www.garipgenc.com
Ön gerilmeli bağlantılar
Cıvataların dinamik hesabı: Kuvvetlerin değişimi
Page 48www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Cıvataların yaylanma rijitliği
Yukarıdaki denklemlerden Fz ve Fb yi hesaplayabilmek için yaylanma rijitliklerinin
bilinmesi gerekir.
Tek eksenli çekmeye maruz bir çubuğun yaylanma rijitliği
Öngerilmeli bağlantılar
Temelolarak aynı denklem sözkonusudur.
Flanşın yaylanma rijitliği
25
Page 49www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Hareket Vidaları
Dönme hareketini ilerlemeye çevirmek, ayrıca küçük bir teğetsel
kuvvetle büyük ön gerilme kuvvetleri elde etmek için vidalar yaygın
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.
Page 50www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Hareket Vidaları
İlerlemeyi azaltmak için kullanılır. Vidalar aynı yönlü, fakat farklı hatvelidir.
P1>P2
Diferansiyel vidalar
26
Page 51www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Hareket Vidaları
Entegral vidalar
İlerlemeyi arttırmak için kullanılır. Vidalar farklı yönlüdür, hatveler aynı veya farklı olabilir.
P1>,=,<P2
Page 52www.garipgenc.com
Hareket Vidaları
Örnekler
27
Page 53www.garipgenc.com
Hareket Vidaları
Örnekler
Page 54www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Hareket vidaları
Yük taşıyan
diş sayısı
Vidamalzemesi Somunmalzemesi Pem[N/mm2]
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
a
Dişlerin ezilmesi ve somun yüksekliği
28
Page 55www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Hareket vidalı konstrüksiyonlar
Vanalar
Page 56www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Hareket vidalı konstrüksiyonlar
Mengeneler
29
Page 57www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Hareket vidalı konstrüksiyonlar
Vidalı krikolar
Page 58www.garipgenc.comwww.garipgenc.com
Hareket vidalı konstrüksiyonlar
Vidalı presler
Recommended