Civata

Vidalı Bağlantılarğ(Cıvatalar)

Vedat Temiz

Genel Bilgilerg

• En yaygın kullanılan çözülebilen bağlama elemanıdır• En yaygın kullanılan çözülebilen bağlama elemanıdır.• Prensip olarak bir silindir üzerine bir profilin eşit h li l k h li l kild l il ld dilihatveli olarak helisel şekilde sarılması ile elde edilir.

• Bağlama işleminde kama etkisinden yararlanılır.• Vidalar ayrıca dönme hareketini ilerlemeyeçevirmenin en kolay yoludur. Bu amaçla kullanılanç y y çvidalara hareket vidası denir.

Makina Elemanları I

Avantajları ve dezavantajlarıj j

•• OldukçaOldukça güvenilirgüvenilir çalışmaçalışmaOldukçaOldukça güvenilirgüvenilir çalışmaçalışma•• DefalarcaDefalarca sökülüpsökülüp, , takılabilirtakılabilir•• TamamenTamamen standartlaştırılmışstandartlaştırılmış olduğuolduğu içiniçin teminitemini çokçok kolaykolay•• TamamenTamamen standartlaştırılmışstandartlaştırılmış olduğuolduğu içiniçin teminitemini çokçok kolaykolay•• İmalatıİmalatı kolaykolay veve ucuzucuz•• DeğiştirilmesiDeğiştirilmesi çokçok kolaykolay•• DeğiştirilmesiDeğiştirilmesi çokçok kolaykolay•• GeometriGeometri dolayısıdolayısı ileile gerilmegerilme yığılmasıyığılması oluşuroluşur•• BazıBazı uygulamalardauygulamalarda hassasiyethassasiyet yeterliyeterli olmazolmaz•• BazıBazı uygulamalardauygulamalarda hassasiyethassasiyet yeterliyeterli olmazolmaz•• ÇözülmeÇözülme önlenebilirönlenebilir, , ancakancak gevşemesigevşemesi önlenemezönlenemez


Uygulamalarıyg• Makinaların montajında• Dişli kutularında• Dişli kutularında• Yatakların ve makinaların temele bağlantılarında• Boru flanşlarının silindir kapaklarının bağlantısında• Boru flanşlarının, silindir kapaklarının bağlantısında• Çelik konstrüksiyonlarda• Ön gerilme temini gereken yerlerde (gergi cıvatası)• Ön gerilme temini gereken yerlerde (gergi cıvatası)• Yağ deliklerinin kapatılması (tapalar)• Aşınma ve boşluk ayarı gereken yerlerde (ayar cıvatası)• Aşınma ve boşluk ayarı gereken yerlerde (ayar cıvatası)• Ölçme işlemlerinde (mikrometre vb gibi)• Küçük çevresel kuvvet ile büyük ön gerilme istenen yerlerde• Küçük çevresel kuvvet ile büyük ön gerilme istenen yerlerde

(mengene, vidalı pres, kriko vb)• Dönme hareketinin ilerlemeye çevrilmesi istenen yerlerde• Dönme hareketinin ilerlemeye çevrilmesi istenen yerlerde• ………………………


Temel tarifler

Vida hatvesi

Vida eğim açısı


Temel tarifler

Anma çapıOrtalama vida çapı

Vida eğim açısıC t

Somun(Nominal çap) Diş dibi çapı

da eğ aç sCıvata

Vida hatvesida at es


Temel tariflerAğ kAğız sayısı kavramı

T k ğ l İki ağızlı Üç ağızlı


Tek ağızlı İki ağızlı Üç ağızlı

Cıvata türleriAltıköşe başlı cıvatalar


Cıvata türleriDörtköşe, alyan ve tornavida başlı

cıvatalar


Cıvata türleriCıvata türleriTornavida başlı cıvatalar


Cıvata türleriHavşa başlı cıvatalar


Cıvata türleriÖzel cıvatalar


Cıvata türleriSaplamalar


Cıvata türleriVidalı pimler


Cıvata türleriÖzel cıvatalar


Cıvata türleriSaç vidaları


Cıvata türleriBeton cıvataları


Somun türleriAltıköşe başlı klasik somunlar


Somun türleriTaçlı somunlar


Somun türleriDörtköşe ve tırtıllı somunlar


Somun türleriEmniyet somunları


Somun türleriÖzel somunlar


Klasik rondelalar


Yaylı ve kilitli rondelalary


Vida profilleriK filKare profil

• Standart değildir Arzu edilen hatvede kolayca• Standart değildir. Arzu edilen hatvede kolayca işlenebilir.


Vida profilleriM ik ü filMetrik üçgen profil


Vida profilleriMetrik üçgen profil

Boyutlar – normal vida dişiy ş


Vida profilleriMetrik üçgen profil

Boyutlar – ince vida dişiy ş


Vida profilleriWhi ü filWhitwort üçgen profil


Vida profilleriT filTrapez profil


Vida profilleriT di i filiTestere dişi profili


Vida profilleriY l k filYuvarlak profil


Vid t l lVida toleransları


Vida toleranslarıT l l lTolerans alanları

İfade Toleranslar Kullanım alanları

İnce 4H, 5H/ 4h Çok büyük hassiyet gerektiğinde, çıplak veya ince fosfat tabakaince fosfat tabaka

Orta 6H/6g Genel amaçlı kullanım, çıplak, fosfatlanmış veya ince galvanize tabaka

Kaba 7H/8g Hassasiyet açısından herhangi bir isteğin


Kaba 7H/8g y ç g ğolmadığı hallerde, yüzey yukarıdaki gibi

Cıvataların GösterimiN l di l ( k k id )Normal dişler (erkek vida)

M 6 5 6M 6 ‐ 5g 6g

Profil (metrik)Profil (metrik)

Anma çapıa çap

Ortalama vida çapıtoleransı

Di b t lDiş başı çapı toleransı

Ortalama vida çapı ile diş başı çapı toleransı eşitse: M6‐6g


Ortalama vida çapı ile diş başı çapı toleransı eşitse: M6 6g

Cıvataların Gösterimiİ di l (S l )İnce dişler (Somunlar)

M 20 1 5 4H 5HM 20x1,5 ‐ 4H 5H

Profil (metrik)Profil (metrik)

Anma çapı x hatve

Ortalama vida çapıtoleransı

Di dibi t lDiş dibi çapı toleransı

Ortalama vida çapı ile diş dibi çapı toleransı eşitse: M20x2‐6H


Ortalama vida çapı ile diş dibi çapı toleransı eşitse: M20x2 6H

Montaj ve demontajA h l 6 kö hAnahtarlar – 6 köşe anahtar


Montaj ve demontajA h lAnahtarlar

6 kenar 12 kenar6 e a


Montaj ve demontajAnahtarlar

AlyanLokmaLokma


Montaj ve demontajÖ l ht lÖzel anahtarlar

Ay anahtar

Ayarlı 6 köşe anahtar

Ayarlı ayAyarlı ay anahtarlar


Montaj ve demontajT k ht lTork anahtarları


Cıvata imalatı• Talaşlı imalat ile (Manüel)• Kılavuz ve paftalarKılavuz ve paftalar


Tornada vida dişi açılmasış ç


Cıvata ve somun imalatı


Cıvata malzemeleriC ata a e e eCıvata kalitesi

Cıvata mukavemet sınıfları3 6 4 6 4 8 5 6 5 8 6 6 6 8 6 9 8 8 10 9 12 9 14 93.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 6.8 6.9 8.8 10.9 12.9 14.9

İki rakamın çarpımının 1/10 u

İlk rakam cıvatamalzemesinin N/mm2

cinsinden kopma

ise cıvata malzemesininN/mm2 cinsinden akmadayanımıdır.

Örnek: 8.8 kaliteσk=8.100=800 N/mm2

mukavemetinin1/100’ü

kσAk=8.8.10=640 N/mm2

Somun mukavemet sınıfları

4 5 6 8 10 12 14


Rakam cıvata malzemesinin N/mm2 cinsindenkopma mukavemetinin 1/100’ünü gösterir.

Teknik Resimler

Cıvata bağlantısı Cıvata bağlantısı Saplama b ğl

Uzar (elastik)(somunlu) (somunsuz) bağlantısı Cıvata bağlantısı


Çözülme emniyetleri(K b ğl )(Kuvvet bağlı)


Bir yaylı rondelanın uygulanmasıy y yg


Çözülme emniyetleri(Ş kil b ğl )(Şekil bağlı)


Sıkma ve çözme momentiç

Eksenel kuvvetse e u e

Normal kuvvet

Sürtünmesiz hal

Çevre kuvveti



Vida direncini yenmek için gerekli moment

2dFM US ⋅=2US

)tan(dFM SS ρϕ +⋅⋅= 2

Sürtünmeli halS k d

)(SS ρϕ2

)tan(dFM öS ρϕ +⋅⋅= 2


Sıkma durumu)tan(FM önS ρϕ +=2Ön gerilme

kuvveti



2dFM Uç ⋅=2Uç

)tan(dFM Sç ρϕ −⋅⋅= 2

Sürtünmeli halÇözme durumu

)(Sç ρϕ2

)tan(dFM ö ρϕ −⋅⋅= 2


)tan(FM önç ρϕ=2Ön gerilme

kuvveti

Sıkma ve çözme momentif l ğ kProfil eğiminin etkisi

Vida profilaçısı

M t ikMetriküçgenprofil

Eğimden dolayı yüzeyeEğimden dolayı yüzeyedik kuvvet ile cıvataekseni doğrultusundakikuvvet farklıdır.

Sürtünmekuvveti


kuvvet farklıdır.

Sıkma ve çözme momentiVid ği i dikk l h llVida eğimi dikkate alınmış haller


)tan(2 ρϕ ′+⋅⋅=dFM )tan(2

ρϕ += FM SS

)tan(dFM öS ρϕ ′+⋅⋅= 2

Sürtünmeli halS k d

)tan(FM önS ρϕ +=2

Ön gerilme kuvveti


Sıkma durumukuvveti

Sıkma ve Çözme momentilSomun altı sürtünmesi

• Cıvatanın sıkılması sırasındaki direnç momenti sadece vidaçdişleri arasındaki sürtünmeden kaynaklanmaz. Cıvata başı veyasomunun alt yüzeyindeki sürtünme direncinin de yenilmesigerekir.

Somun altı sürtünmesiniyenmek için gereklimoment

2K

könA.SDFM ⋅⋅= μ

Yaklaşık olarak DK≈1,4.d


Sıkma ve Çözme momentib ğSon bağıntı

)D)tan(d(FM K2 ⋅±′±⋅⋅= μρϕ ))tan((FM KönÇ,S 22⋅±±⋅⋅= μρϕ

Ön gerilme kuvveti

Ortalama vida çapıμρtan =′

Ortalamasomunsürtünme çapı

Ptan =ϕ2α

ρcos

tan

Sürtünmekatsayısı

2dtan

⋅=π

ϕ

Vida hatvesi

katsayısı


Otoblokajlı vida kavramıjBazı hallerde vidayı çözmek için gerekli moment

02

2 <−⋅⋅= )tan(dFM önç ρϕ

Bu durumda söz konusu vida otoblokajlıdır. Aksi durumda ise vida otoblokajsızdır.j

Otoblokaj şartıj ş

ρϕ ≤


Vida verimi

Alınan işTarif olarak Verim =

Alınan iş

Verilen iş

S

ön

MPF⋅⋅⋅

=π

η2 S

)tan(dP

dPFön

ρϕπη

′+=

⋅=

)tan(d)tan(dFönρϕπρϕπ +⋅⋅′+⋅⋅⋅⋅ 22

22

t)tan(

tanρϕ

ϕη′+

=Sıkma hali ϕρϕη

tan)tan( ′−

=Çözme hali


ϕ

Otoblokajlı vida verimij

)tan(tanϕη

′+=

)tan( ρϕ ′+

Sınır halde otoblokaj ρϕ ′≤j ρϕ ≤Verin denklemi yaklaşık olarak yeniden düzenlenirse

ϕϕϕ tantanρϕ

ϕρϕ

ϕρϕ

ϕη′+

≈′+

≈′+

=tantan

tan)tan(

tan

Otoblokaj şartı ifade edilirse

1ϕϕϕη22

==+

=′+

=ϕϕϕρϕ

η

Ot bl k jl bi id i i t ik l k %50 d f l l


Otoblokajlı bir vidanın verimi teorik olarak %50 den fazla olamaz.

Verim‐vida eğimi ilişkisiğ ş

ρϕη )tan( ′−=

ϕη

tan=

)tan(tan

ρϕϕη

′+=

)tan( ρϕ +


Cıvataların statik hesabı

G il k it l• Gerilme kesit alanı

Cıvatanın gerilmeye a a ge eyemaruz alanı, diş dibinden bir miktar daha büyüktürdaha büyüktür.


Cıvataların statik hesabıÇ k b l il iÇekme ve burulma gerilmesi

F

s

önç A

F=σ

22

4

2

sön

maksS

bd

d

)tan(dFr

IM

⋅′+⋅⋅

=⋅=ρϕ

τ2

32

4s

maksp

b dI ⋅π

Eş değer gerilme (Maksimum Biçim Değiştirme Enerjisi Hipotezi)

22 3 bçv τσσ ⋅+=


Öngerilmeli bağlantılarC l di ik h bCıvataların dinamik hesabı

• Belirli bir ön gerilme ile yüklenmiş cıvatalara genelde• Belirli bir ön gerilme ile yüklenmiş cıvatalara geneldeişletmede sıfır ile maksimum arasında değişenişletme kuvveti de etkirişletme kuvveti de etkir.

• Bağlantı ön gerilmeye ilave olarak titreşimlil d k lzorlanmaya da maruz kalır.

• Bu tür sistemlerin hesabının dinamik zorlanmaesasları çerçevesinde yapılması gerekir.

• Örnek; içten yanmalımotorlar, kompresörler, basınçlı; ç y , p , çkaplar, boru hatları vb…



Montaj yapılmamış,Deformasyon yok

İşletme kuvveti etkimiş,Cıvata ilave olarak uzamışDeformasyon yok

Montaj yapılmış,Cıvata uzamış, flanşkısalmış

Cıvata ilave olarak uzamış, flanş rahatlamış (uzamış)


kısalmış




Ön gerilme üçgeni

ApF pistoniş ⋅

Cıvata sayısı

zp

F pistonişiş=

bi FFF += bziş FFF +

CF δ ′ CF δ ′zzz CF δ ′⋅= DDb CF δ ′⋅=

Cıvatanın Fl ( k


Cıvatanınyaylanma rijitliği

Flanşın (sıkışankısımların) yaylanmarijitliği


Ön gerilme üçgeni

CCF δδ ′′ DDzziş CCF δδ ′⋅+′⋅=

Dc δδ ′=′ ve

zzz CF δ ′⋅=Denklemleri birlikteçözülürse

zCFF DCFF


Dz

zişz CCFF

+⋅=

Dz

Dişb CC

CFF+

⋅=

Öngerilmeli bağlantılarCıvataların dinamik hesabı

Kuvvetlerin değişimi

CDz

zişz CC

CFF+

⋅=

Dz

Dişb CC

CFF+

⋅=Dz CC +


Öngerilmeli bağlantılarC l l iji liğiCıvataların yaylanma rijitliği

DCFFzCFFDz

Dişb CCFF

+⋅=

Dz

zişz CCFF

+⋅=

Yukarıdaki denklemlerden Fz ve Fb yi hesaplayabilmek için yaylanma rijitliklerininz b y p y ç y y jbilinmesi gerekir.

Tek eksenli çekmeye maruz bir çubuğun yaylanma rijitliğic

ccz l

A.EC =c

Cıvata aşağıdaki gibi değişik kesitlere sahipse L321

1111CCCCz

++=321z

11

lAE ⋅

33 AE ⋅22 AE ⋅1l

3

33

l2

22

l


Öngerilmeli bağlantılarFl l iji liğiFlanşın yaylanma rijitliği

Temel olarak aynı denklem söz konusudur. Problem deformasyona maruz kalan alanın hesaplanabilme sorunudur Üç durum söz konusu olabiliralanın hesaplanabilme sorunudur. Üç durum söz konusu olabilir.

D

DDD l

A.EC =

DA<dw isedW + lK < DA ise

⎤⎡ ⎞⎛2

dW ≤ DA ≤ dW + lK ise)dD(A hAD

22

4−⋅=

π

⎤⎡ 2

⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎣

⎡−⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

+⋅

⋅⋅⋅+−⋅= 1184

3 222

)dl(dlld)dd(Awk

wkkwhwD

ππ


⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢

⎣

⎡−⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⋅⋅−⋅⋅+−⋅= 11

84

2

3 222

A

wkwAwhwD D

dl)dD(d)dd(A ππ

Öngerilmeli bağlantılarKuvvet 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 kuvvetininFakat, pratikte bu duruma rastlamak pek mümkün olmaz. Dolayısı ile işletme kuvvetinin etkime noktası, cıvatanın zorlanmasını çok büyük oranda değiştirir.

lKlln =

zz Cf 1=

zC

D Cf 1=

DD C


Öngerilmeli bağlantılarK t tki kt tki iKuvvet etkime noktasının etkisi

• Bazı flanş bağlantı örnekleri• Bazı flanş bağlantı örnekleri


ÖngerilmelibağlantılarKuvvet etkimeKuvvet etkime noktasının etkisi

İşletme kuvvetinin cıvata bağlantısına etkime noktası cıvatanın zorlanmasınıetkime noktası, cıvatanın zorlanmasını çok büyük oranda değiştirir.


Öngerilmeli bağlantılarCıvatadaki dinamik gerilme genliği

Eğer dinamik ek kuvvet = 0...Fz Eğer dinamik ek kuvvet =Fz min...Fz maks

zg A

/F 2=σ minzmaksz

g A/)FF( 2−

=σ


Sg A S

g A

Öngerilmeli bağlantılarU ( l tik) tUzar (elastik) cıvata

Cıvatadaki gerilme genliğinin küçük olması için, cıvataya gelen dinamik ek yükün de düşük olması gerekir. /F 2gelen dinamik ek yükün de düşük olması gerekir.

S

zg A

/F 2=σ

Dz

zişz CC

CFF+

⋅=Dz CC +

A.ECc

ccz l

A.EC =

Değişik uzar cıvata ve saplama örnekleri


Öngerilmeli bağlantılarCıvataların yorulma dayanımları

Cıvata içinCıvata için özelleştirilmiş Smith diyagramıy g


Öngerilmeli bağlantılarTemperlenmiş cıvataların yorulma dayanımları


Kuvvet dağılımının önemiğ

Bir çekme testindeki muhtemel hasar bölgeleriBir çekme testindeki muhtemel hasar bölgeleri

%15 %20%15 %20 %65

Sebep ???


Sebep ???

Kuvvet dağılımının önemiğ

Kuvvetin çok büyük bir bölümü ilk dişler tarafından


bölümü ilk dişler tarafından taşınmaktadır.

Kuvvet dağılımının önemiÇö ü El tik lÇözüm: Elastik somunlar

Elastik lsomunlar


Kuvvet dağılımının önemiK t l i il ti i i ö ü lKuvvet yayılışını iyileştirici çözümler


Kuvvet dağılımının önemiK et a l ş n i ileştirici çö ümlerKuvvet yayılışını iyileştirici çözümler

Helicoil


Hareket Vidaları

• Dönme hareketini ilerlemeye çevirmek ayrıca küçük bir• Dönme hareketini ilerlemeye çevirmek, ayrıca küçük bir teğetsel kuvvetle büyük ön gerilme kuvvetleri elde etmek için vidalar yaygın olarak kullanılır. y yg

• Bu tip uygulamalarda vida verimi önem kazanır.• Tipik uygulamalar: Krikolar, mengeneler, vidalı presler, takım p yg , g , p ,

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 VidalarıDif i l id lDiferansiyel vidalar

İlerlemeyi azaltmak için kullanılır. Vidalar aynı yönlü, fakat farklı hatvelidir.

P1>P2


Hareket VidalarıE l id lEntegral vidalar

İlerlemeyi arttırmak için kullanılır Vidalar farklı yönlüdür hatveler aynı veyaİlerlemeyi arttırmak için kullanılır. Vidalar farklı yönlüdür, hatveler aynı veya farklı olabilir.

P1>,=,<P2


Hareket VidalarıÖ klÖrnekler


Hareket VidalarıÖ klÖrnekler


Hareket vidalarıDi l i il i ük kliğiDişlerin ezilmesi ve somun yüksekliği

empHdFp ≤= PFPzm ⋅

≥⋅=emHdz ⋅⋅⋅ 12πempHd

Pzm⋅⋅⋅

≥12π

Yük taşıyan diş sayısı

Vida malzemesi Somun malzemesi Pem [N/mm2]

Çelik Çelik 8

Dökme demir 2 5 7Dökme demir 2...5...7

Bronz 7...10

Plastik 2 (max.30 m/dak. hız)


5 (max.10 m/dak. hız)

Çelik (sertleştirilmiş) Bronz ...15

Civata

Documents