Perçinli ve Bulonlu Birleşimler ve Perçin HesaplarıAmaçlar

� Perçinli/bulonlu birleşimlerin ne olduğunu inceleyeceğiz,

� Perçinli/bulonlu birleşimleri oluştururken yapılan kontrolleri öğreneceğiz.

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler ve Perçin HesaplarıKayma Gerilmesinin Önemli Olduğu Yükleme Durumları

� Pinde/perçinde/bulonda oluşan en önemli gerilme durumu kayma/kesmegerilmeleridir. Dikkat edilirse, kısa birleşim elemanlarında kesme gerilmeleridaha önemli olmaktadır. Eğilme momenti etkisinden dolayı oluşan normalgerilmeler, eğilme momentinin küçük olmasından dolayı ikincil derecedeönemlidir.

En kesitte oluşan ortalama kesme

gerilmesi:

ave

V

Aτ =

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler ve Perçin HesaplarıKayma Gerilmesinin Önemli Olduğu Yükleme Durumları

ave

V

Aτ =

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler ve Perçin HesaplarıKayma Gerilmesinin Önemli Olduğu Yükleme Durumları

� Sadece kayma gerilmesinin oluştuğu veya önemli olduğu durumlarda, birnoktadaki gerilme saf kesme gerilmesi şeklinde tarif edilebilir. Perçin vebulonların gerilme hesabında saf kesme gerilmesi durumu olduğu kabuledilecektir.

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler ve Perçin Hesaplarıİki Levhanın Birleştirilmesi

� Eksenleri boyunca yüklenmiş bu iki levhayı bağlayanbulonun/perçinin hangi çapta olması gerektiği, en kesit alanınaetkiyen kesme gerilmesine bağlıdır.

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin Hesaplarıİki Levhanın Birleştirilmesi

Üniform kesme gerilmesi oluştuğu kabul edilirse:

� Bulonun/perçinin yapıldığı malzemenin izin verilebilir veya emniyet kesmegerilmesi τem (tau) veya τallow ise bu durumda gerekli olan minumumbulon/perçin çapı aşağıdaki gibi bulunabilir:

em

PA

τ=

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin Hesaplarıİki Levhanın Birleştirilmesi

� Perçinler iki levhayı kalıcı olarak birleştirmek istediğimizde kullanılan bağlantıelemanlarıdır.

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin HesaplarıPerçinleme İşlemi

Plaka

Başlık

Levha - 1

Levha - 2

Baş

Gövde

Kuyruk

� Perçinleme işlemi perçinler soğuk veya ısıtılarak yapılır. Perçinin kuyrukbölgesine iliştirilen bir plaka ile, başlık bölgesinden vurularak istenilen formagetirilir. Yukarıdaki şekle sahip perçinler sıcak işlemden geçirilir. Soğukperçinleme işlemi için kullanılan perçin geometrisi daha farklıdır.

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin HesaplarıPerçin / Bulon Teşkilleri (Tek Tesirli)

Bindirmeli Birleşim

Perçin

Perçin Yeri

Tek Sıralı Birleşim

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin HesaplarıPerçin / Bulon Teşkilleri (Tek Tesirli)

Çift Sıralı Zincir Teşkili

Dikkat edilirse, bu birleşimde yükleme doğrultusunda

levhaların en kesit alanı oldukça azalmakta.

Tek sıradaki aynı sayıdaki perçini zig-zaglı teşkille yapmak da

mümkündür. Bu teşkilin avantajı, yükleme yönündeki levha en

kesit alanı daha az küçülmektedir Çift Sıralı Zig-zag Teşkil

Perçin

Perçin

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin HesaplarıPerçin / Bulon Teşkilleri – Ek Levhalı (ÇiftTesirli)

� Eksenleri doğrultusunda yüklenmiş iki eleman ek levhalar da kullanılarakbulonlar ile birleştirilmiştir. Dikkat edilirse, P kuvveti her bir bulonu iki farklınoktada kesmeye çalışmakta (levha ile elemanların arayüzlerinde). Bu tipbirleşimlere çift tesirli/etkili birleşim denir.

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin HesaplarıPerçin / Bulon Teşkilleri - Örnek

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin HesaplarıPerçin / Bulon Hesapları

Perçinlerin/bulonların/pinlerin hesabı için dört kontrol yapılmaktadır:

1. Levhanın yırtılması kontrolü:

� Levhanın taşıyabileceği izin verilebilir maksimum çekme aşağıdakişekilde hesaplanır:

p

dÇekmeden dolayı yırtılma hattı

t

( )1 ,

levha

em cekP p d tσ= −

Levha emniyet çekme gerilmesi

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin HesaplarıPerçin / Bulon Hesapları

2. Perçinin/bulonun kesilmesi kontrolü (tek tesirli perçin):

2

2 ,4

per

em kes

dP

πτ

=

Perçinin kesilmesi kontrolü (çift tesirli perçin):

2

2 , 24

per

em kes

dP

πτ

= ×

per

emτ τ≤Alternatif olarak perçine gelen kuvvet belli isekontrolü de yapılabilir.

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin HesaplarıPerçin / Bulon Hesapları

3. Levhanın perçin/bulon gövdesine değen kısmının ezilme kontrolü:

Normal gerilmelerin perçin gövdesine üniform yayıldığı

kabul edilerek, perçin gövdesi ezilmesi kontrolü

yapılır.

3 , min

lev

em ezP d tσ= × ×

t1

t2

� Taşınabilecek maksimum kuvvet, min(P1, P2, P3) olarak bulunacaktır.

Perçinli ve Bulonlu Birleşimler / Perçin HesaplarıPerçin / Bulon Hesapları

� Levhanın uç kısmından kaymaması için perçinlerin uç kısma uzaklığı en azaşağıdaki şartı sağlamalıdır:

PP

1.5m d=

m

Örnek - 1

10 mm

8 mm

20 ton

20 ton

� d = 20 mm çaplı perçin kullanılacak olan birleşimin, 20 ton’luk çekme kuvvetinitaşıyabilmesi için gerekli perçin sayısını bulunuz. Gerekli emniyet (izinverilebilir gerilme) değerleri aşağıda verilmiştir:

2

,

2

,

1400 kgf/cm

3200 kgf/cm

per

em kes

lev

em ez

τ

σ

=

=

Perçinlerin eşit miktarda kuvvet taşıdığı kabulü yapılacaktır. Bunun olabilmesi için perçin teşkili simetrik

olarak yapılmalıdır.

Örnek – 1 (devam)

� 2. ve 3. kontroller yapılacak. 1. kontrol yapılmayacak çünkü perçinlerin nasıllevhaya bağlandığı şimdilik bilinmiyor.

Tek etkili perçin için 2. kontrol, bir adet perçinin güvenle taşıyabileceği kesme kuvveti:

{ } ( )222

2 ,

21.4 / 4.4

4 4

per

em kes

cmdP t cm ton

ππτ

= = =

3. kontrol, levha ezilme güvenliği:

{ }( )( )2

3 , min 3.2 / 2 0.8 5.12lev

em ezP d t ton cm cm cm tonσ= × × = =

P2 ve P3’ün küçük olanı kullanılarak, 20 tonluk kuvveti taşıyacak perçin sayısı bulunabilir:

20 54.4

n = ≅ adet perçin kullanılacaktır, perçinlerin teşkili ya tek sıra ya da simetrik olarak yapılmalıdır

Örnek - 2

6 mm

10 mm

40 ton40 ton

� d = 17 mm çaplı perçin kullanılacak olan birleşimin, 40 ton’luk çekme kuvvetinitaşıyabilmesi için gerekli perçin sayısını bulunuz. Gerekli emniyet (izinverilebilir gerilme) değerleri aşağıda verilmiştir (bu bir tasarım problemi):

2

,

2

,

1000 kgf/cm

2800 kgf/cm

per

em kes

lev

em ez

τ

σ

=

=

Örnek – 2 (devam)

� Birleşim çift etkili olduğu için kesme kontrolü ona göre yapılacaktır. Yine 2. ve3. kontrolleri yapmak yeterlidir.

Çift etkili perçin için 2. kontrol, bir adet perçinin güvenle taşıyabileceğikesme kuvveti:

( ) { } ( )222

2 ,

1.72 1.0 / 2 4.54

4 4

per

em kes

cmdP t cm ton

ππτ

= = =

3. kontrol, levha ezilme güvenliği, ek levhaları ve ana levha olmak üzere ikifarklı levha ezilmekte, bu durumda küçük olan kullanılacak, min(10, 6+6 = 12) :

{ }( )( )2

3 , min 2.8 / 1.7 1 4.76lev

em ezP d t ton cm cm cm tonσ= × × = =

6 mm

10 mm

40 ton40 ton

Örnek – 2 (devam)

� Emniyetle taşınabilecek kuvvet: min(4.54, 4.76) = 4.54 ton olarak bulunur. Budurumda perçin sayısı

40 94.54

n = ≅

9ϕ17 9ϕ17

Örnek - 3

� İki levha şekilde gösterildiği gibi bir ek plakası ile birleştiriliyor. Birleşim P = 24ton’luk çekme kuvveti etkisi altındaysa ve d = 17 mm ise, perçinlerdeki velevhalardaki maksimum gerilemeleri bulunuz (bu bir tetkik/kontrol problemi).

9 mm

24 ton24 ton

10 mm

Perçin (8 adet solda 8 adet sağda)

150 mm

Örnek – 3 (devam)

� Perçinlerin kuvveti eşit paylaştığı kabul edilecek. Bu durumda, tek birperçinin taşıyacağı kuvvet aşağıdaki gibi bulunur:

240003000

8perP kg= =

� Bu değer levhada ince levhada (ek levha) oluşan ezilme gerilmesini bulmak için kullanılabilir:

( )( )min

2

3000 0.9 1.7

1961 kg/cm

lev

ez

lev

ez

lev

ez

P d tσ

σ

σ

= × ×

=

=

� Bir perçinde meydana gelen kesme gerilmesi ise aşağıdaki gibi bulunur:

( )22

2

1.7, 3000

4 4

1322 kg/cm

per per

kes kes

per

kes

cmdP

ππτ τ

τ

= =

=

Örnek – 3 (devam)

� Ana levhanın en kritik yerinde oluşan çekme gerilmesini bulmak için en kritikkesiti dikkate almak gerekir, en kritik kesit en kesitin en çok azaldığı kesittir:

Ana levhadaki en kesit azalması:

Perçindeliklerinden

dolayı oluşan en kesit azalması

( ) ( )( ) 21.5 1 3 1 1.7 9.9 cmnetA = − =

2240002424.2 kg/cm

9.9lev

net

P

Aσ = = =

Ek levhasındaki en kesit azalması:

Perçindeliklerinden

dolayı oluşan en kesit azalması

( ) ( )( ) 21.5 0.9 3 0.9 1.7 8.91 cmnetA = − = 2240002693.6 kg/cm

8.91lev

net

P

Aσ = = =