Cıvata-somun bağlantıları

11/30/2014

İçerik

Vida geometrik büyüklükleri

Standart vidalar

Vida boyutları

Cıvata-somun bağlantı şekilleri

Cıvata-somun imalatı

Cıvata-somun hesabı

Cıvataların mukavemet hesabı

Eğik bir doğrunun bir silindirin iç veya dış yüzeyine sarılması ile eldeedilen helis eğrisine vida eğrisi denir. Eğik doğru yerine belirli kalınlıktaveya profilde bir elemanın dolu bir silindirin dış yüzeyine çıkıntı teşkiledecek şekilde helisel bir hareketle (ötelenme+dönme) sarılmasındancıvata elde edilir. İçi boş bir silindirin iç çevre yüzeyine aynı profilinhelisel hareketle sarılmasından oluşan eleman da somun olaraktanımlanır. Cıvata dış vida somun ise iç vida olarak bilinir.

Vida

Helis eğrisi veya vida eğrisi soldan sağa doğru sarılarak yükselirse sağvida, sağdan sola doğru sarılarak yükselirse sol vida olarak tanımlanır.Helis üzerinde hareket eden bir nokta silindir etrafında dönerken aynızamanda ötelemede yapar.

Vida oluşumu

Vida geometrik büyüklükleri makinaegitimi.com

DİŞ: Helisel vida kanalı açıldıktan sonra oluşan çıkıntılar

DİŞ ÜSTÜ ÇAPI: Vida açılmış silindirin dış çapı (d)

DİŞ DİBİ ÇAPI: vidanın diş dibinden ölçülen çap (d1)

DİŞ YÜKSEKLİĞİ:Vidanın diş üstü ile diş dibi arasında kalan yükseklik

ORTALAMA ÇAP: 2/12 ddd VİDA EĞİM AÇISI: Helis eğrisinin ortalama çaptan geçen daire açınımı ile yaptığı açı (a).

Vida hatvesi

VİDA ADIMI (HATVE):

Helis eğrisinin bir ana doğrusunu ardarda kestiği iki nokta arasındaki

eksenel uzaklık (h).

Bir tam dönmeye karşılık gelen öteleme miktarı

2d

htg

Çok ağızlı vida

Tek Ağızlı vida: Bir turda bir profil ilerleyen vida

Çok ağızlı vida: Bir turda birden fazla profili ilerleyen vida hzht *

Çok ağızlı vida

Vidayı oluşturan helisel oyuk veya çıkıntı kesit geometrisi vida profilinibelirler.

Standart vidalar_metrik

Üçgen Profilli Vidalar

a) Metrik Vidalar: Tepe açısı 60°

Standart gösterimi:

M x nominal çap (diş üstü)

Örnek:

M20 M: metrik vida

d=20 mm

Standart gösterimi:

M x nominal çap x hatve

Örnek:

M20 x1.5 M: metrikd=20 mm

h=1.5

Standart vidalar_metrik

Standart vidalar_whitworth http://makinaegitimi.com

İlk olarak İngiltere’de kullanılmaya başlamış vidanın nominal ölçüsü incsistemine göre veriş ve tepe açısı 55°’ olan ikiz kenar üçgen profillidir

W ½” x 2.117

Standart gösterimi:

Standart vidalar_trapez

Tepe açısı 30° olan yamuk profil vardır. Genellikle hareket vidası olarakkullanılır

Tr 30x6 (Nominal çap x adım)

Standart gösterimi:

Standart vidalar_testere dişi

Vida dişinin iki yüzü eksene göre farklı eğimlidir. Tepe açısı 30° olup biryüzey %3 eğile işlenmiştir. Bu yüzey formundan dolayı bir yönde dahabüyük kuvvetler desteklenebilir.

Te 50x8 (Nominal çap x adım)

Standart gösterimi:

Standart vidalar_yuvarlak profilli

Toz toprak gibi zararlı etkilere maruz ve sık sık sökülüp takılanuygulamalarda kullanılır. Tepa açısı 30° olan yuvarlak vidalardır.

Yv 60x1/6’’(Nominal çap x 1’’ deki diş sayısı)

Standart gösterimi:

Standart vidalar_kare profilli

Hareket vidası olarak tercih edilir, standart değildir.

Vida boyutları

Vida sembolleri

Vidalı Bağlama elemanlar

Civatalar kullanım amaçlarına göre;

Bağlantı Cıvataları

Hareket Cıvataları

Civata-Somun bağlantılarının uygulamada

karşılaşılan şekilleri

Bağlantı (tespit) elemanı olarak:

Gergi cıvatası olarak:

Ayar elemanı olarak:

Ölçme elemanı olarak:

Kapama elemanı olarak:

Hareket vidası olarak

Cıvata-somun bağlantı şekilleri

Somunun ayrı bir parça olduğu, parçalarda boydan boya cıvata

milinin rahat geçeceği deliğin açıldığı

Bir parçaya açılan vida ile cıvatanın iki parçayı

birleştirdiği

Saplama bağlantısı

Cıvata somun çeşitleri

Cıvata somun çeşitleri

Konstrüksiyon örnekleri

Cıvata somun malzemeleri

Cıvata somun mekanik özellikleri

5.8 50k daN/mm2 4085 AK daN/mm2

Cıvata-somun imalatı

Talaşlı imalat

Cıvata-somun imalatı

Haddeleme-Ovalama

Cıvata-somun hesabı

Kuvvet Durumu ve Sıkma Momenti

Somunun sıkılması neticesindecıvata eksenel doğrultudauzamaya zorlandığından önyükleme kuvveti oluşur.

Somun hiç sıkılmaz veya temas yüzeyine oturacak kadar sıkılır

Cıvata-somun hesabı_kare profilli vida

Kuvvet Durumu ve Sıkma Momenti

Fö: Eksenel kuvvet

Ft : Çevresel kuvvet (somun çevirme kuvveti)

Fn: normal tepki kuvveti

R: sürtünme kuvveti

Cıvata-somun hesabı_kare profilli vida

Fö kuvveti vida dişleri üzerinde yayılı bir yük oluşturur ve her noktanın cıvataeksenine göre momenti farklıdır. Hesaplarda basitlik için yayılı yük yerine Fökuvveti çevresel kuvvet ve normal kuvvetin bileşkeleri göz önüne alınır ve bunlarınvida dişlerinin ortalama çapı d2 üzerinde etki ettiği kabul edilir. Ancak vida profilyüzeyinin her noktasının vida ekseninden farklı uzaklıklarda olmasından dolayıfarklı eğimde eğik düzlemler elde edilir.

Sıkma durumunda:

Çözme durumunda:

Cıvata-somun hesabı_kare profilli vida kuvvet durumu

Cıvata-somun hesabı_kare profilli vida moment durumu

Dış moment:

eksenel kuvveti kaldırmak

civatayı sıkmak veya çözmek Uygulanan moment

Vida dişleri ve yüzeyi arasındaki sürtünme momenti Ms1

Somun veya civata başı ile temas ettiği yüzey arasındaki sürtünme momenti Ms2

MS1 momenti:

MS2 momenti:

Toplam cıvata sıkma momenti:

Bağlantıyı çözmek için gerekli momenti:

Cıvata-somun hesabı_kare profilli vida moment durumu

Cıvata-somun hesabı_üçgen profilli vida durumu

Helis eğiminin yanı sıra diş yüzeylerinin eğimi ( de dikkate alınarak kuvvetler tespit edilir.

Profil eğiminden dolayı normal kuvvet:

Sürtünme kuvvetleri:

Sıkma ve çözme momenti:

Otoblokaj şartı

Otoblokaj:

Ön gerilmeli bir vida bağlantısının kendi kendine çözülememesi veya sürtünme bağı ile kendi kendini kilitlemesi durumudur.

Helis açısından dolayı çözme yönünde bir moment doğar ve bu moment sürtünme momentini yenerse somun çözülür. Dolayısıyla otoblokaj:

helis eğimine

sürtünme açısına bağlıdır

Otoblokaj şartı: a m

Civataların Mukavemet Hesabı

Ön yüklemesiz bağlantılar

İşletme esnasında çıkan F kuvveti civata-somun bağlantısını eksenel yönde ve statik olmak üzere çekmeye veya basmaya zorlar

Mukavemet hesabı kritik kesit olan diş dibi kesitine göre yapılır.

Civata-somun bağlantısının maruz kaldığı diğer zorlanmalar

Diş yüzeylerinde ezilme

Diş köklerinde kayma veya kesilme ve Eğilme

Civataların Mukavemet Hesabı

Ön yüklemeli bağlantılar

Sıkma momentinden dolayı Fö ön gerilme kuvveti doğar ve bu kuvvet;

Diş dibi kesitine çekmeye zorlar

Ms1 sıkma momenti diş dibi kesitinde burulmaya zorlar

Çekme Normal Gerilmesi

Ön gerilme kuvvetinden dolayı plastik şekil değişimi olur.

Kesit alanı vida dişini de ihtiva ettiğinden diş dibi kesitinden büyüktür. Dolayısıyla gerilme kesit alanı:

24

21 ddAs

Çekme Gerilmesi em

s

öç

A

F

Civataların Mukavemet Hesabı

Kayma Gerilmesi

Sıkma momentinden dolayı cıvata şaftında burulma gerilmeleri doğar.

Hareket cıvatalarında Fö yerine eksenel kuvvet F dikkate alınır

Eşdeğer gerilme

Hem çekme gerilmesi ve hem de burulma momenti etkisindeki bir cıvata da eşdeğer gerilme kırılma hipotezleri yardımıyla hesaplanır.

Ön yüklemeli bağlantılar

Civataların Mukavemet Hesabı

Dişlerde Zorlanma

F eksenel yük veya Fö ön gerilme kuvvetinin bütün dişlerde eşit olarak dağıldığı kabul edilir ve bir dişe gelen kuvvet:

z

FF 1

Dişlerde meydana gelen zorlanmalar:

Diş yüzeyleri boyunca ezilme

Diş kökü kesitinde kesilmeye ve eğilmeye

Civataların Mukavemet Hesabı

Vida Dişlerinde Yük Dağılımı

Civataların Mukavemet Hesabı

Vida Dişlerinde Yük Dağılımı

Civataların Mukavemet Hesabı

Yüzey Basıncı ve Ezilme

Diş yüzeyi: 12tdA

Bir dişde oluşan yüzey basıncı: emPtzd

FP

12Somun Yüksekliği

Somun yüksekliği h adımı ve z diş adeti dikkate alınarak hesaplanır.

Somun yüksekliği veya vidanın parçaya bağlanma yüksekliği

em

ö

Ptd

hFzhH

12

Cıvataların Mukavemet Hesabı

Dişlerde Kesilme

Diş dibinde oluşan kesme veya kayma gerilmesihzd

F

1

Burada h’ : diş dibi kesit alanın yüksekliği olup

Üçgen profilli vida cıvatada: 0.75h

Üçgen profilli vida somunda: 0.85h

Trapez vidada: 0.65h

Kare vidada: 0.5h

Dişlerde Eğilme

emehd

Ft

2

1

3

Ön gerilmeli bağlantılar

Ön gerilmeli Bağlantılarda İşletme Yükü

Somun sıkılırken:

Fö kuvveti

Ms1 sıkma momenti tarafından zorlanır.İşletme esnasında:

Fö ön gerilme kuvveti

Fiş iletme kuvveti tarafından zorlanır

Ön gerilmeli bağlantılarDers Notlari

Parçalarda Meydana Gelen Şekil Değişimi

Somun sıkıldığıda Fö’den dolayı civatada: cL

Parçalarda ise:pL

uzamakısalma

Fiş’ten dolayıCivatada:

cL

parçalardapL

uzama

uzama

Ön gerilmeli bağlantılar

Ön gerilme Üçgeni (Şekil Değişimi Üçgeni)

Ön gerilme üçgeni (Şekil değişimi üçgeni) yardımıyla cıvata bağlantısını zorlayan kuvvetler arasındaki ilişki belirlenir.Cıvatayı zorlayan kuvvetler

kc: cıvatanın yaylanma (rijitlik) katsayısı

kp: parçanın yaylanma (rijitlik) katsayısı

Cıvataya gelen toplam kuvvet:

Cıvata ve parçanın rijitliği

İşletme yükü

İşletme yükünün etkisi

İşletme yükünü (Fz), cıvata ve parçalara etkiyen kısımları olarak aşağıdaki şekilde ifade edilir:

İşletme yükünün cıvataya etki eden kısmı:

İşletme yükünün parçaya etki eden kısmı:

Parçalarda kalan kuvveti öF

İşletme Yükü

İşletme Yükünün Etkisi

Cıvatanın yorulma ömrünü uzatmak için:Esnek cıvata-rijit parça

Sızdırmazlık için:Rijit cıvata- esnek parça

İşletme Yükü

Elastik (Uzar) Cıvata

Cıvatanın yorulma ömrünü uzatmak için:Esnek cıvata-rijit parça

Sızdırmazlık için:Rijit cıvata- esnek parça

Elastik cıvata

Elastik (Uzar) Cıvata

Enine kuvvet

ENİNE KUVVET ETKİSİNDE CIVATA HESABI

Boşluklu bağlanan cıvatalar

Parçaların bağıl hareket yapmamaları için:

ö

FF

z

Cıvataya verilmesi gereken ön gerilme kuvveti:

ö

FF k

z

k: kaymaya karşı emniyet katsayısı (1.1 – 1.6)

F: enine kuvvet

z: cıvata sayısı

Enine kuvvet

Boşluksuz bağlanan cıvatalar

Enine kuvvet cıvata şaftını kesmeye zorlar

n: kesilmeye çalışılan kesit sayısı

Bağlantıda oluşan yüzey basıncı: s: en küçük parça kalınlığı

ENİNE KUVVET ETKİSİNDE CIVATA HESABI

Örnek

Şekilde verilen hava kompresörünün A silindir kafası B silindirine 8 adet cıvata ile bağlanmıştır. Sızdırmazlık alüminyumdan yapılmış D contası ile sağlanmaktadır. Cıvatalara Pmax=20 daN/cm2’lik bir maksimum basınç etki ettiğinde conta üzerindeki kuvvet 0.5Fiş’e eşit olacak şekilde bir ön gerilme ile sıkılmaktadır.

a) Cıvataları boyutlandırınız

b) Ön gerilme kuvvetini hesaplayınız

c) Cıvatalara bu ön gerilme değerinin verilmesi için uygulanması gereken sıkma momentini bulunuz.

40.7 10 2 daN/mmAlE 42.1 10 2 daN/mmçelikE

Bütün yüzeyler için 0.15

Örnek

Şekilde gösterilen el presinin cıvatasına F=100kN’luk bir kuvvet etki etmektedir. Cıvata malzemesiSt70 somun ise CuSn çalaşımından yapılmıştır.Cıvata da kullanılan trapez vida Tr60x9 olup ağızsayısı 3’dür. Sürtünme açısı 6 derecedir.L=800 mm’dir. Emniyet katsayısını 2.5 olarakalınız. Kç=2. Tabla ile zemin arasındaki sürtünmeyiihmal ediniz.

a) Vidada kilitlenme olup olmadığını kontrol ediniz

b) Cıvatanın mukavemet hesabını yapınızc) L1 somun uzunluğunu bulunuzd) Verimini hesaplayınız

malzeme AK(daN/mm2) Pem(daN/mm2)

St70 37

CuSn 1

ÖDEV

Şekilde verilen flanş M10x50 ve 4.6kalitesinde cıvatalarla öngerilmeli olaraksabitlenmesi istenmektedir. Sızdırmazlıkiçin cıvatalarda 0.4Fiş olmasıistenmektedir. Kaptaki basınç p=0…25bar arasında değişmektedir. Sıkıştırılanparçaların rijitliği kp=750 kN/mm vecıvanın rijitliği ise kc=250 kN/mmolduğuna göre:

a) Öngerilme üçgenini çizinizb) Gerekli cıvata sayısını bulunuz.

Kç=3 ve s=2 alınız. Diğer faktörleri 1 olarak alınız.