perçinli ve bulonlubirleşimler ve perçin...
TRANSCRIPT
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 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 = = =