civata sıyrılması

7/21/2019 Civata Syrlmas

1/8

396

YK KANCALARI VDALI BALANTILARINDA KULLANILAN FARKLI VDADPROFLLERNN BLGSAYAR DESTEKLGERLME ANALZ

Aydn DEMRCAN*, M. Nedim GERGER**, Ali ORAL****Balkesir niversitesi Makine Mhendislii Blm,10145-Balkesir

**[email protected] niversitesi Makine Mhendislii Blm,10145-Balkesir***[email protected] Balkesir niversitesi Makine Mhendislii Blm,10145-Balkesir

ZET

Bu almada, yk kancalarnn tespitinde kullanlan farkl di profiline sahip vidabalantlarnn, sonlu elemanlar metodu kullanlarak, eksenel yk altnda gerilme analizleriyaplmtr. gen, testere ve yuvarlak vidalarla yaplan analizlerde, eit eksenel yk deerlerietkisinde dilerde meydana gelen gerilme dalm ve deerlerinin belirlenmesineallmtr. almann sonunda, balant her balantda da gerilme dalmnn ilk diteok daha youn olduu ve ayn yk deerlerinde yuvarlak vidada gerilme iddetinin dahadk olduu bulunmutur. Bu sonulara gre de yk kancalar vidal balantlarndayuvarlak diprofillerinin kullanmnn daha uygun olduu belirlenmitir.

ABSTRACT

In this study, stress analyses under the axial loading of the threaded joints having differenttooth profile used to connections lifting hooks have been carried out by using finite elementmethod. During the analyses made with triangle, saw and round screws, we have tried to findout the stress distribution accrued on the teeth having equal affect of axial loading values. Atthe end of study, in all the connections it is found out that the stress distributions are denseron the first tooth than stress in the round screw is lesser although they have the same loadingvalues. In respect of these results, it has been determined that using the round tooth profiles inthreaded joints of lifting hooks will be more agreeable than others.

1.GR

Kaldrma ve iletme makinelerinde yk tama elemanndan biri olan yk kancalarn (ekil 1)kullanm amalarna uygun farkl gvde (tek, ift, burunlu vb.) yaplarna sahip olduubilinmektedir. Farkl gvde konstrksiyonlarna sahip olsalar da; kancalar, tayc gvdeyetespit etmek iin balant eleman olarak cvatalar kullanlmaktadr. Genellikle, nerilen vidaprofili testere diolmakla beraber, yuvarlak ve gen profile sahip ( ekil 2) diekillerinin de

kullanm baz avantajlar salamaktadr. Bu almada farkl profile sahip vida dieklininbilgisayar destekli hesaplamalarla karlatrlmas yaplmtr. almadan elde edilen

2. Ulusal Tasarm malat ve Analiz Kongresi11-12 Kasm 2010- Balkesir


2/8

397

verilerin deerlendirilmesi ile iletme koullarna uygun en ekonomik vida di profilininseimi yaplabilecektir.

Cvata balantlarnda, mukavemet hesaplamalarnn esas kuvvet etkisindeki cvatannkopmas ve vida dilerinin syrlmaya (kesilmeye) kar ayn dayanma sahip olmas ilkesinedayanr. Belirli sayda farkl malzeme eitleri iin verilmi yaklak hesaplamalarla

gnmzde doru boyutlandrmalar yaplabilmektedir. Bu hesaplarn ou gen diprofilinesahip vidalar iindir ve ksa bir zeti aada verilmitir.

ekil 1. Yk kancas yaps

ekil 2. Kanca Balantlarnda Kullanlan Vida DiProfillerinin Yaps

md2

f1

f

d4

d5

L

a

h

h

somunVida

d

600

p

dd2

d3

D

somun

Vida aft

D2D3

d2d3

D2

D

D3

r

300

P

dd2

d3h

DD2

D3

somun

Vidaaft


3/8

398

2. Vida Dilerinin Zorlanmas

Skma srasnda birbirine temas eden cvata ve somun dileri zerine etki eden kuvvetlerindalm eit olmad halde; (ilk iki di kuvvetin yzde 50..70 ini tar.) hesaplamalarkuvvetin dilere eit olarak dald kabul edilerek yaplr [4].

Yk kancalarn tespit eden cvatalar n gerilmesiz cvata balantlar olup ngerilmesizcvata balantlar az rastlanlan bir balama eklidir. Bu balantda cvata, Fi = F iletmekuvveti ileekmeye zorlanr.Bu ekme kuvveti etkisindevida dileri bas, eilme, kesme veyzey basncna zorlanr. gen di profiline sahip bir vida somun ifti iin bu zorlanmaekline ait resim ekil 3 de verilmitir.

ekil 3. Vida dilerinin zorlanmas

Dier diekillerine gre daha basit geometriye sahip olmas ve kullanmnn yaygn olmas;gen diprofilleri iin gerekli gerilme hesaplar aada verilen yntemle yaplabilmektedir.

Bas gerilmelerin deeri Eitlik 1den yararlanlarak hesaplanabilir.

Pdz

F

A

F rb 6/5

2/tan

3

==

z.P = m (vidalama derinlii) kullanlarak

md

Fb

6/5

2/tan

3

= (1)

Eilme gerilmelerinin deeri Eitlik 2 yardmyla hesaplanabilmektedir.

2/,1H

zFMW

Me

e

e == veya 2/32 dd

zFM e

=


4/8

399

PHdd

H 54127,0,2

13

1 =

= ve6

)6/5( 23 PdWe

= deerleriyle

md

Fe

3

34,2

= (2)

olur.

Kesme Gerilmeleri; dilerin eit bir ekilde zorland kabul edilirse Eitlik 3 ilehesaplanabilir.

md

F

Pd

zF

6/56/5

/

33 == (3)

olur.

Yzey Basnc deeri Eitlik 4 ile hesaplanabilir.

p

N

A

FP=

Ap:basya zorlanan kesit2/

12

Cos

HdAp =

FN : Normal kuvvet2/Cos

zFF N = deerleri kullanlarak

em

PHd

zFP =

12

/

(4)

olur.

Yzey basnc hari dier zorlamalar dikkate alndnda (ok eksenli zorlama sz konusudur)ekil deitirme enerjisi hipotezine gre edeer gerilme;

22bee 3)( ++=

ifadesinde;

Eitlik 1,2 ve 3 deki bantlar kullanlarak ( = 60o iin) Eitlik 5 ile verilen bant eldeedilir.

3

2

3

e

dm

F67.3

5

63

6/5

2/tan34.2

md

F

=

+

+

= (5)

Skma srasnda cvatann en kk kesitinde (burada di dibi kesiti olarak alnacaktr)meydana gelen ekme gerilmesi ile, dilerin syrlmasna neden olan edeer gerilmenineitlenmesiyle, ayn malzemeden imal edilmi cvata ve somun balantsnda vidalamaderinlii (dier bir ifadeyle somun ykseklii) aadaki belirtilen ekilde hesaplanr.


5/8

400

23

4

d

F

=

3

67.3

dm

F

=

m = 0,9175 d3olur. d3 = d -1.22687 P deeri ile d3 = 0.825 d alnrsa;

d8.0m (6)

olur.

Pratikte somun ykseklii iin yaklak aadaki deerler alnr [3].elik cvata ve elik, elik dkm ve bronz somun iin m = ( 0,8-1) d

elik cvata ve temper, geri dkm somun iin m = 1,3 delik cvata ve hafif metal somun iin m = 2 d

lgili literatrlerde yaplan aratrmalar da, dier diprofilleri (yuvarlak ve testere vb.) iin butr hesaplarn ok fazla olmad grlmtr. Bunun nedeni; zellikle yuvarlak diprofilininkarmak geometriye sahip olmas ve dilerdeki gerilme dalm hesabnn daha zorolmasdr. Gnmz bilgisayar yazlmlar bu tr hesaplamalar kolaylatrmtr.

3. BLGSAYAR DESTEKLANALZLER

Bu almada kanca traversine bir somun vastasyla tespit edilmi kancann vidal milinealmfarkl vida diprofillerinin Ansys Workbench yazlm kullanlarak, gerilme analizleriyaplmtr. Analizleri yaplan vida balantlarnn boyutlar izelge 1 de verilmitir.

izelge 1. Gerilme Analizleri Yaplan Vida eitleri ve Boyutlar

VDA Nominal ap

d [mm]

Adm (hatve)

p [mm]

Didibi ap

d3[mm]

Ortalama ap

d2[mm]

Metrik [M] 48 5 41,866 44,752

Testere di [Ts] 48 3 42,794 45,750

Yuvarlak di[Yv] 48 4,2 43,367 45,883

3.1Analiz Sonular ve Deerlendirme

izelge 1 de boyutlar verilen vida balantlar; somun ykseklikleri eit olacak ekildeSolidworks yazlm kullanlarak modellenmitir. izimi yaplan vida- somun balantsna50000 N byklnde eit yklemeler yaplarak gerilme ve deformasyon analizi yaplmtr.Seilen ykleme iddeti; ayn boyutlarda vidalarn kullanld yk kancalarnn tamakapasitesi esas alnarak belirlenmitir. Ykleme, kancalarn vida balants ykleme eklineuygun ( somun sabitlenip, cvata ekilerek) olarak yaplmtr.


6/8

401

ekil 4. Yuvarlak, Yv 48 vida profilinde 50000 N yklemede meydana gelen Von-Misesgerilmeleri [MPa]

ekil 5. Testere, TS 48 vida profilinde 50000 N yk deerinde meydana gelen gerilmeler


7/8

402

ekil 6. gen, M 48 vida profilinde 50000 N ykleme deeri iin meydana gelen gerilmeler.

Yaplan analizlerde, ayn yk deerlerinde her bir vida balantsnda farkl gerilmelerinolutuu gzlemlenmitir. Maksimum gerilmelerin, somun ve cvatann birbirini kavrad ilkdilerde meydana geldii grlmtr.

4 SONULAR

Makine konstrksiyonunda balama eleman olarak kullanlan cvatalarn doruboyutlandrlmas; emniyet ve maliyet asndan byk neme haizdir. Deiik iletmekoullarnda farkl ve bazen de olduka karmak zorlanmalara maruz kalan cvatabalantlarnn hesab literatrlerde mevcut olup, ou basitletirilmi ifadelere dayanarakyaplmaktadr. Konu ile ilgili devem eden teorik ve deneysel almalarn bu alandakigelimelere katks devem etmektedir.Bu almada uygulama rnei olarak seilen yk kancalar balantsnda, kullanlan farkl di

profilleriyle yaplan bilgisayar destekli analizlerin sonularna gre; en uygun balantnnyuvarlak diprofiline sahip vidalar olduu grlmtr.

5. KAYNAKA

[1] DOSE, G. F., Ermittlung der Scherspannungsfaktoren fr die neuartigrSchraubenberechnung,Konsruktion49, 28 32, (1997).

[2] DOSE, G. F., PITNER, K. J., Neuartige Berechung von Schrauben unterBerccksichtigung der Werkstoffkennwerte, Konstruktion48, 183-188, (1996).


8/8

403

[3] BABALIK, F. C., Makine Elemanlar ve Konstrksiyon rnekleriCilt 1, U..Glendirme Vakf Yayn No:17, (1997).

[4] RENDE, H., Makine Elemanlar Cilt 1, Se Yayn Datm, stanbul, (1996).

[5] ASLANTA, K , TAGETREN, S., Cvata- Somun Balant Sistemlerinde Temas

Gerilmelerinin Boyutlu Analizi, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, (2), 50-55,(2004).

[6] TAFRESHI, A., DOVER, W. D., Stress Analysis of Drillstring Threaded ConnectionsUsing the Finite Element Method, International Journal of Fatigue, Volume 15, Issue 5,Pages 429- 438, (September 1993).

[7] PATTERSON, E. A., KENNY, B., Stress Analyss of Same Nut-Bolt Connections WithModifictions To The External Shape Of The Nut, The Journal of Strain Analysis forEngineering Design,Voulme 22, Number 4, pages 187-193, (1987).

civata sıyrılması

Documents