CIVATALAR – Güven Kutay
ÖNSÖZ
Bu kitapta bulunan bilgiler uzun senelerin birikimidir. 1971 senesinde İsviçrede Bern Mühendislik okulunda ders vermeye başladığım günden itibaren ders notlarımı, ilerde emekli olunca Türkçeye çevirip yayınlamayı düşünerek hazırlandım.
Burada işlenen konuyu bu güne kadar kullanıldığı gibi “cıvata” değil, Türk Dil Kurumunun da belirlediği gibi normal konuşmada kullandığımız “cıvata” sözcüğü ile tanımladım. TDK cıvatayı şöyle tanımlar: “Birbirine bağlanmak istenen ağaç veya demir parçaların hazırlanmış olan deliklerden geçirilerek, ucuna somun takılıp sıkıştırılan iri başlı vida.”
Bu kitabla beraber alacağınız cıvata hesaplama programlarını içeren birde CD hazırladım. Programlar üç dilde Türkçe, Almanca ve İngilizce olarak hazırlanmıştır. Umarım ki uygulamada yardımı olur.
Oldukça detaylı teorinin yanmda uygulamada kullanılan değerleri, tabela ve diyagramlarla verdim. Örnekler kısmında çok yönlü ve detaylı çözüm örnekleri vererek uygulamada yardımcı olacağımı düşündüm. Kitapta kullanılan sembolleri, terimleri ve kavramları kitapın sonunda Almanca karşılıklanda verilerek açıkladım.
Bütün kullanılan literatürün dökümü kitabm sonunda verilmiştir. İsviçrede, Bossard AG Schrauben firması ile Almanyada, Textron Verbindungstechnik GmbH & Co. OHG (eski: Bauer & Schaurte Karcher GmbH) firmalarına teknik yayınlarından istediğim bilgileri kitabıma aktarabileceğime izin verdikleri için teşekkürlerimi sunarım.
Kitabımda iyi, kötü veya eksik bulduğunuz şeyleri bildirirseniz çok sevinirim.
Hepinize mutlu ve başarılı günler dileğiyle...
M. Güven KUTAY
YAZAR HAKKINDA
Mehmet Güven KUTAY 14 Nisan 1936 senesinde İstanbul'da doğdu. İlk, orta ve lise öğrenimi İstanbul'da yaptı. Kabataş Erkek Lisesini 1954 de bitirdi ve İsviçre'de "Hochschule für Technik und Architektur Bern" de Makina Mühendisliği öğrenimini yaptı ve 1973 senesine kadar hem HTAB'e de "Makina Elemanları ve Konstruksiyon Tekniği" dersim verdi hem de Von Roll AG Bern de ceraskal ve vinç imalatında çalıştı. 1973 senesinde Türkiye'ye döndü. Önce MŞM Endüstri A.Ş. de çalıştı. 1974 senesinde "CESAN M. Güven KUTAY" firmasını kurup ceraskal imal etmeye başladı. Sonra bu firmayı CESAN A.Ş. ye çevirdi. Bu arada sırayla BAFİ A.Ş., VİNÇSAN A.Ş. ve TİSAN A.Ş. Kurucularından olup 1981 senesine kadar bu şirketlerin idare heyeti başkanlığım yaptı. 1981 senesinde tekrar İsviçre'ye dönüp "HTABe" de Makina Elemanları ve Konstrüksiyon tekniği dersini verdi ve aynı zamanda ABB Holding'in Turbo System AG Firmasında araştırma mühendisi olarak çalıştı. 2001 senesinde emekliye ayrılmasına rağmen Eylül 2003 e kadar "HTABe" de ders verdi. Halen haftada iki gün ABB'de çalışmaktadır.
İÇİNDEKİLER
Cıvatanın veya vidanın standartlaştırma tarihi
Vida
Helis açısı
Vidanın imali
Çok kullanılan vida şekilleri
Metrik dişli ISO-Vidası
Whitworth- Vidası
BSF (British Standard Fine) Vidası
Whitworth- Boru-Vidası
MetrikISO-Trapezprofilli vidalar
Amerikan vida dişli biçimleri
U S St Vidası
UST Vidası (ASA Bl 1-1949)
Testere dişli vida
Yuvarlak dişli vidalar
Ağaç vidaları
Saç vidaları
TSE föyleri
Cıvatalar
Cıvata ve Vidada tanımlamalar
En çok kullanılan bir kaç cıvata ve somun çeşiti:
Vidalı cıvatanın imali
Somunlar
Çeşitli somun şekilleri
Cıvata ve somunun mukavemet değerleri
Cıvatanın mukavemet değerleri
Cıvata imalatı ve malzemesi
Özel imalatların işaretlenmesi
Bağlantı elenamları için malzemeler
Somunun mukavemet değerleri
Somun boyu, yükü tutan vida boyu
Toleranslar
Toleransların gösterilmesi
Toleranslar ve yanak boşlukları
Yüzey işlemleri ve korozyona karşı önlemler
Makinayapımında cıvata bağlantısının konstruksiyonu
Konstruksiyonda dikkat edilecek noktalar
Cıvata bağlantısının bozulması
Cıvatanın yorulması
Cıvata bağlantılarında tipik bozulmalar
Cıvata bağlantısının plastik deformasyonu
Cıvata bağlantısının kendiliğinden gevşemesi
Gevşeme önlemleri
Yalnız gevşemeye karşı önlemler
Cıvata veya somunun kaybına karşı önlem Özet
Ön germesiz cıvata bağlantıları
Ön germesiz bağlantı cıvatalarının hesaplanması
îşletme öncesi yüksüz sıkılan cıvatalar
Yük altında sıkılan ön germesiz boyuna yüklenen bağlantı cıvataları
Şekle göre mukavemet değeri “ OşK “
Cıvatanın gerekli emniyet katsayısı “Scger “
Ön germesiz cıvata bağlantıları için örnek
İşletme öncesi yüksüz sıkılan cıvatalar, Vinç kancası
İşletmede yük altında sıkılan germe cıvatası
Ön germeli cıvata bağlantıları, 1 Bölüm
Genel
Birinci durum montaj
İkinci durum işletme
Özet
Eksenden sıkıştırmak cıvata bağlantısının montaj hali
Elastik esneklik
Prof Felix Rötscher
Cıvata ve vidada kuvvetler
Kilitlenme, oto blokaj
Cıvatanın elastik esnekliği “Sc“
En çok rastlanan cıvata bağlantısındaki haller
Şaftlı cıvatalar için bağlantı halleri
Esnek cıvatalar için bağlantı halleri
Sıkılan parçaların elastik esnekliği
Eşdeğer kaval silindirin kesit alanının hesaplanması “ AEŞ “
Cıvatanın sıkıştırılması ve sıkıştırma faktörü “ as, “
Dönme açısı kontrollü sıkma metodu
Çevirme açısı “y” nın hesaplanması
Tork anahtarı ile sıkıştırma metodu
Cıvata bağlantısında ön germe kuvveti “ FÖN “
Şaftlı metrik ISO cıvatasında ön germe kuvveti
Ms,nin getirdiği ön germe kuvveti, hesapsal
Montajda gerekli ön germe kuvvetinin pratik hesabı “ FO^MGER “
Emniyet aralığı “ vA “
Cıvatanın montajdaki bileşik gerilimi “ aBİM “
Montajdaki çekme gerilimi
Montajdaki maksimum tor siy on gerilimi
Vidadaki sürtünme momenti “ M$v “ şu şekilde gösterilir:
Cıvatanın montajdaki taşıyabileceği max çekme gerilimi
Emniyetli karşılaştırma (çekme) mukavemet değeri OÇEM
Sıkma momenti “ Ms, “
Metrik ISO-Standart dişli vidalar için sıkma momenti
Pratikte kabaca sıkma momentinin hesaplanması
Montajdaki sıkma momentinin hesaplanması
Montajda temas yüzeylerindeki basınç “pu”
Vidadaki sürtünme momenti " M$v "
Cıvata kafasının sürtünme momenti “ MSK “
Montajdaki sıkma momentinin gösterilmesi
Cıvata bağlantısını çözen moment “ MçğZ “
17 Enine zorlanan cıvata bağlantıları
Eksenden zorlanan cıvata bağlantısının işletme hali
Ek kuvvet; işletme kuvvetinin cıvatayı zorlayan kısmı “ FEK "
Basit kuvvet oranı “
Cıvata bağlantısında genlik mukavemeti veya devamlı mukavemet
Boyuna kuvvet etkisinden oluşan genlik gerilimi
Genlik kuvveti " Fg
Cıvata malzemesinin genlik mukavemet değeri “o,Q“
İşletmede ön germe kuvveti
Ön germe kuvveti kaybı “ AFON “
Bağlantıda oturma boyu “fo”
İşletmede kayıplardan sonra ön germe kuvveti
Cıvata bağlantısının statik kontrolü
Isı etkisindeki cıvata bağlantıları
Isı etkisinde boyuna zorlanan cıvata bağlantıları
Isı etkisinde enine zorlanan cıvata bağlantıları
Isı etkisindeki cıvata için örnek
Cıvata bağlantısının işletmedeki bileşik gerilimi “ crBijş “
İşletmede çekme gerilimi
Temas yüzeylerinde işletmedeki basınç “pjş”
İşletmede kuvvetler
işletme kuvveti "Fiş “
İşletmedeki sıkıştırma kuvveti “ FSl
Cıvatayı etkileyen toplam kuvvet “ Fc Top “
Kuvvet etkisinde boy değişmeleri
Cıvatanın kuvvet etkisinde boyunun uzaması ;
Parçaların kuvvet etkisinde boyunun kısal/nası
Cıvata bağlantısında değerlerinin pratik olarak seçimi
Cıvata çapının hesaplanması
Cıvata çapının tabeladan seçimi
Esnek cıvatalar
Askı konstruksiyonu
Cıvatanın seçimi
Vida ve konstruksiyon değerleri
Bağlanan parçaların değerleri
Sürtünme katsayıları ve açıları
Tork anahtarı ile sıkma momenti faktörü
Cıvatanın elastik esnekliği
Sıkılan parçaların elastik esnekliği
Kuvvet oranı ““
Oturmadan dolayı kaybedilen ön germe kuvveti F0t
Ön germe kuvveti
Sıkıştırma momenti
İşletme kuvvetinin dağılımı
Mukavemet değerlerinin kontrolü
Emniyet katsayıları
150 °C işletme ısısında çalışan kavrama
Cıvatanın seçimi
Vida ve konstruksiyon değerleri
Civata malzemesinin değerleri
Bağlanan parçaların değerleri
Sürtünme katsayıları ve açıları
Tork anahtarı ile sıkma momenti faktörü
Cıvatanın elastik esnekliği
Sıkılan parçaların elastik esnekliği
Kuvvet oranı ““
Oturmadan dolayı kaybedilen ön germe kuvveti Fç,t
Isı etkisi ,
Ön germe kuvveti
Sıkıştırma momenti
İşletme kuvvetinin dağılımı
Mukavemet değerlerinin kontrolü
Emniyet katsayıları
Eksen dışı zorlanan plakalar
Plakaların boyuna kuvvet etkisinde esnekliği
Zorlama halleri
Plakaların eğilme elastik esnekliği “pp“
Cıvatanın eğilme elastik esnekliği “ Pc“
Cıvatayı zorlayan kuvvetin etki uzaklığı
Dörtköşeplakalarda kuvvet kolu “a"
Sıkıştırma kuvveti
Yuvarlak plakalarda kuvvet kolu “a”
Sıkıştırma kuvveti
Cıvatadaki eksen dışı zorlama etkileri
Kuvvet dağılım faktörü “ n
Kuvvet oranı, eksen dışı zorlamada
Eğilme geriliminin etkisinin hesabı
Cıvatada eğilme etkisinden oluşan genlik gerilimi
işletmede eğilme'momenti etkili temas yüzeyi basma gerilimi
Özet, eksen dışı zorlanan cıvata bağlatılan
Örnekler
Eksenel yük etkisindeki dörtköşe plakalı makara askı bağlantısı
Cıvatanın tabeladan seçimi
Bağlantıda cıvata konstruksiyonu 1
Bağlantının temas yüzeyi basıncı kontrol edilir
Sürtünme katsayıları ve açıları
Tork anahtarı ile sıkma momenti faktörü
Bağlanan parçaların ayrılmaması için gereken sıkıştırma kuvveti “Fs,2”
Cıvatanın elastik esnekliği
Sıkılan parçaların montaj ve işletmede elastik esnekliği SP:
Kuvvet dağılım faktörü
Kuvvet oranı “"
Oturmadan dolayı kaybedilen ön germe kuvveti FÖ,
Gerekli ön sıkıştırma kuvveti
İşletme kuvvetinin dağılımı
Cıvatanın montaj ve işletmedeki eğilme elastik esnekliği
Eğilme esnekliği katsayısı J3eğ
Mukavemet değerlerinin kontrolü
Sıkıştırma momenti
Emniyet katsayıları
Eksen dışı yük etkisindeki kapak bağlantısı
Cıvatanın tabeladan seçimi
Bağlantının temas yüzeyi basıncı kontrol edilir
Sürtünme katsayıları ve açıları
Bağlanan parçaların ayrılmaması için gereken sıkıştırma kuvveti “Fs,2” Bağlanan parçaların ayrılmaması için gereken sıkıştırma kuvveti “FSl2”
Cıvatanın montaj ve işletmedeki elastik esnekliği
Cıvatanın montaj ve işletmedeki eğilme elastik esnekliği
Gerekli ön sıkıştırma kuvveti
İşletme kuvvetinin dağılımı
Eğilme esnekliği katsayısı fieğ
Mukavemet değerlerinin kontrolü
Sıkıştırma momenti
Emniyet katsayıları
Eksen dışı yük etkisindeki flanş bağlantısı
Cıvatanın tabela ile ölçülendirilmesi
Bağlantının kontrolü
Bağlanan parçaların ayrılmaması için gereken sıkıştırma kuvveti “Fsû”
Cıvatanın montaj ve işletmedeki elastik esnekliği
Sıkılan parçaların montaj ve işletmedeki elastik esnekliği 8p:
Montaj ve işletmede kuvvet dağılım faktörü "n”
Kuvvet oranı “Oturmadan dolayı kaybedilen ön germe kuvveti F0t
Gerekli ön sıkıştırma kuvveti
İşletme kuvvetinin dağılımı
Cıvatanın montaj ve işletmedeki eğilme elastik esnekliği
Eğilme esnekliği katsayısı /%ğ
Mukavemet değerlerinin kontrolü
Sıkıştırma momenti
Emniyet katsayıları
Örnek, Motor yatağı deney aparatı
Geometrik ölçüler
Cıvatanın seçimi
Vida değerleri
Sürtünme katsayıları ve açıları
Cıvatanın mekanik değerleri
Montajda ön germe kuvveti
Montajda sıkma momenti
Konstruksiyonun tamamlanması
Montajda temas yüzeyleri basıncının kontrolü
Cıvatanın boyuna kuvvet etkisindeki elastik esnekliği
Sıkılan parçaların montaj ve işletmede elastik esnekliği öp:
Kuvvet dağılım faktörü
Kuvvet oranı “"
Oturmadan dolayı kaybedilen ön germe kuvveti Fat
Gerekli ön sıkıştırma kuvveti
İşletme kuvvetinin dağılımı
Cıvatanın montaj ve işletmedeki eğilme elastik esnekliği
Eğilme esnekliği katsayısı /3eg
Mukavemet değerlerinin kontrolü :
Emniyet katsayıları
Çelik konstruks iyonda bağlantı cıvataları
Çelik konstruksiyonda cıvataların kullanılması ve tipleri
Çelik konstnıksiyondaki ön germesiz cıvata bağlantıları
Cıvatada bağlantısında kesme gerilimi “t/c”
Cıvatada bağlantısında izdüşüm yüzey basıncı
Emniyetli kesme mukavemeti ve emniyetli izdüşüm yiizey basınç değeri
Ön germeli kaymayan ve alıştırmalı, yüksek kaliteli cıvata bağlantıları
Gerekli ön germe kuvvetinin bulunması
Bağlantı için gerekli cıvata sayısının bulunması
Bağlantıda bağlanan parçaların mukavemet sağlaması
Konstruksiyon için gerekli malzeme kesit alanının hesaplanması:
Genel kontrol :
Moment etkisindeki cıvata bağlantıları
Eğilme momenti etkisindeki konsol bağlantısı
Torsiyon momenti etkisindeki konsol bağlantısı
Çelik konstruksiyonda bağlantı cıvataları için örnek
Tampon konstruksiyonu
Enine yük ve moment etkisindeki konsol bağlantısı
Enine yük ve moment etkisindeki konsol bağlantısı
Gezer köprü vinçinin başlığı bağlantısı, yalnız moment etkisi
Depo rafı profil bağlantısı
Depo rafı konsol bağlantısı
Hareket cıvataları
Genel
Hareket cıvatasının ölçülendirilmesi
Flambaj tehlike sınırının tanımı
Flambaj tehlikesi olmayan hareket cıvatasının ölçülendirilmesi
Flambaj tehlikesi olan hareket cıvatasının ölçülendirilmesi
Hareket cıvatasının kontrolü
Birinci durum için
Cıvatayı etkileyen torsiyon momenti tarafı
Cıvatayı etkileyen burkma kuvveti tarafı
ikinci durum için
Cıvatadaki burkulma gerilimi
Etiler'e göre burkulma geriliminin hesaplanması
Tetmajer’e göre burkulma gerilimi
Johnson ’a göre burkulma gerilimi
Gerekli emniyet faktörleri
Hareket cıvata sisteminde somun
Hareket cıvatalarında verim
Hareket cıvatalarına çeşitli örnekler
Hareket cıvataları için örnek
Kriko
Freze tezgahı vidalı klavuz mili
IsL ' ayarlama ayağı ,
Çeşitli tabelalar ve örnekler
Tabelalar
Çeşitli cıvata bağlantıları
Eksen dışı yük ve moment etkisindeki rulman flanşı bağlantısı
Çözüm
Cıvatanın seçimi
Bağlantının kaba kontrolü
Bağlantının detaylı kontrolü
İşletme değerleri
Cıvatanın değerleri,
Vida ve konstruksiyon değerleri
Bağlanan parçaların değerleri
Montaj ve işletmede yüzey basıncı sınır değeri
Sürtünme katsayıları ve açıları
Tork anahtarı ile sıkma momenti faktörü “ aS[ “
Sıkıştırma momenti
Cıvatanın montajda elastik esnekliği:
Sıkılan parçaların montaj ve işletmede elastik esnekliği öp:
Montaj ve işletmede kuvvet dağılım faktörü “n”
Kuvvet oranı
Oturmadan dolayı kaybedilen ön germe kuvveti Fon
işletme kuvvetinin dağılımı
Montajdaki ön germe kuvveti
İşletmedeki ön germe kuvveti “Fön” ;
Mukavemet değerlerinin kontrolü
Montajdaki değerler
İşletmedeki değerler
Emniyet katsayıları
Eksen dışı yük ve moment etkisindeki konsol bağlantısı
Çözüm
Cıvatanın seçimi
Bağlantının hassas kontrolü
Mukavemet değerlerinin kontrolü
Emniyet katsayıları
Eksen dışı yük ve moment etkisindeki makaralı travers konsol bağlantısı
Çözüm
Cıvatanın seçimi :
Bağlantının hassas kontrolü
Mukavemet değerlerinin kontrolü
Emniyet katsayıları
Eksen dışı yük ve moment etkisindeki vinç başlığı bağlantısı
Çözüm
Cıvatanın seçimi
Bağlantının hassas kontrolü
Mukavemet değerlerinin kontrolü
Emniyet katsayıları ;
Eksen dışı yük ve boyuna ısı etkisindeki flanş bağlantısı
Cıvatanın tabela ile ölçülendirilmesi
Bağlantının hassas kontrolü
Yeni cıvata seçimi
Mukavemet değerlerinin kontrolü
Emniyet katsayıları
Eksen dışı yük, moment ve ısı etkisinde flanş bağlantısı
Bağlantının hassas kontrolü
Montaj aparatı
Çözüm
Sembol ve tanımlamalar
Kaynaklar ve Konu indeksi
Konu indeksi
TABELALAR
Whitworth-kaba vidasının standart anma çapı ve inçteki diş sayısı(özet)
Whitworth ince vidasının standart anma çapı ve inçteki diş sayısı (özet)
TS 61/Nisan 1978 Standartı ile verilmiş
Piyasada bulunan ve Türkiyede imal edilen standart cıvatalar
Piyasada bulunan ve Türkiyede imal edilen standart somunlar
Malzemenin akma sınırı Rp0,2 veya Re N/mm2 olarak
Malzemenin en küçük kopma mukavemeti R„, N/mm2 olarak
Malzemenin elastiklik modülü Edyn xlO3 N/mm2 olarak
Malzemenin ısıl genleşme katsayısı aorL x 10~6 K1 olarak
Somun “ m “ veya cep somun boyu “ Le “ için önerilen değerler
Tolerans önerileri
İmalat sınıfına göre toleranslar
TS 61/17
Şu anda düşünülen yüzey kaplama alternatifleri (Bossard firmasından)
M12 Cıvatasındaki çentik yerleri, Çentik sayısı açe ve Çentik faktörü f!çe
Temel istekler
Cıvatanın gerekli emniyet katsayısı “Scger “
Metrik ISO-Standart dişli vidalar, (ISO 68; DİN 13 Tl; TS61/3)Ölçüler mm dir
6-Köşe cıvataların konstruksiyon ölçüleri Ölçüler mm dir
Silindir başlı cıvataların konstruksiyon ölçüleri Ölçüler mm
Sıkma momenti faktörü as,
Standart cıvataların 300° C kadar mekanik değerleri
Isıya dayanıklı cıvata malzemelerinin mekanik değerleri
Sıkma kuvveti ve sıkma momenti
Tork anahtarıyla sıkmada önerilen sıkma momentleri
Bauer & Schaurte Karcher’a göre sürtünme katsayısı /ugen
Standart cıvataların devamlı mukavemet değerleri aG
Oturma değeri fo, ımı olarak (Schrauben Vedemecum)
Bağlanan parçaların yüzey basıncı sınır değerleri ps
Cıvata anma çapının seçimi için öneriler
Çelik konstruksiyonda Bağlantı elemanlarının mukavemet değerleri
Vinç çelik konstruksiyonda bağlantı elemanlarının emniyetli mukavemet değerleri
Kaymaya karşı emniyet faktörü
Kaliteli cıvata (10 9) için ön germekuvveti Fo^ve Sıkma momenti MSl
Vidada sürtünme katsayısı ve açısı
Hareket cıvatalarında emniyetli yüzey basıncı pEM
Metrik ISO-Trapez profilli vidalar, (DİN 103) Ölçüler mm dir
Vidada hatve
Metrik ISO-İnce dişli vidalar, (ISO 68; DİN 13 T12; TS61/5
Çeşitli cıvatalar için yardımcı konstruksiyon ölçüleri
Boru vidaları profil ölçüleri, ISO 7-1, ISO 228-1, TS 61
Çeşitli cıvatalara genel bakış Ölçüler mm dir
İç vidada cep somun konstruksiyon ölçüleri
Dış vidada konstruksiyon ölçüleri
Standart cıvataların malzeme ve mekanik değerleri
Cep somunda diş (vida) boyu Ldb
Cıvata bağlantısında boşalma faktörü k/,0
Vidada sürtünme katsayısı juVİ (Strelow a göre)