close

Enter

Log in using OpenID

cıvata bağlarında tork kaybını engellemek amacıyla

embedDownload
OTEKON’14
7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi
26 – 27 Mayıs 2014, BURSA
CIVATA BAĞLARINDA TORK KAYBINI ENGELLEMEK AMACIYLA
METODOLOJİ GELİŞTİRİLMESİ
Kadir Çavdar*, Halil Bilal**, Umut İnce***
Uludağ Üniversitesi, Mühendislik, Makine Mühendisliği Bölümü, Bursa
**
TOFAŞ A.Ş., Arge Merkezi, Bursa
***
Norm Cıvata A.Ş., Arge Merkezi, İzmir
*
ÖZET
Teknik yapılarda kullanılan bağlama cıvatalarında yaşanan çözülme olayları birçok nedenden kaynaklanabilmekte ve
sonuçta büyük kayıplara neden olabilmektedir. Bu kayıpların engellenmesi için titreşim altında çalışan cıvatalarda
kullanılmak üzere çeşitli metotlar önerilse de günümüzde sorunu tam olarak çözebilecek bir metot henüz
bilinmemektedir.
Bu bildiride, özellikle otomobilde kullanılan bağlama cıvatalarının çözülmesi olayı incelenmiş ve yeni bir deneysel
hesaplama metodolojisi önerilmiştir.
Anahtar kelimeler: Cıvata, çözülme olayı, geliştirme
DEVELOPMENT A METHODOLOGY ON THE SELF-LOOSENING OF THREADED FASTENERS
ABSTRACT
There are many problems that we can see in the pre-stressed bolts used in technical structures and these problems can
be caused by many reasons, ultimately may lead to huge losses. To try to prevent torque loss in the bolt under vibration
the various methods are recommended, but to solve the present problem is not yet known exactly.
In this paper, the loosening fact of pre-stressed bolts used in cars was investigated and a new experimental calculation
methodology is proposed.
Keywords: Bolt, bolt loosening, development
büyük maddi kayıplardır. Çözülme probleminin
azaltılması veya engellenmesi de çeşitli ek elemanlar
veya önlemlerle mümkündür. Ancak burada şuna dikkat
edilmelidir. Cıvatalarla çözülebilir-elastik bağlantılar
meydana getirilir. Uygulanan ek önlem veya yöntemler
bu tanıma uygun olmalıdır. Örneğin uygulanan
önlemlerle elastik şekil değişimi engellenmiş bir cıvata
artık kendinden beklentileri karşılamayacağından uygun
olmayacaktır.
Titreşimli kuvvetlerin etkisiyle ön gerilme kaybının
yanı sıra sıkılan parçaların enine yer değişimleri, bağlama
elemanlarının esnekliği, ısıl değişimler ve diğer
bilinmeyen etkiler cıvata bağını çözebilir.
Bir cıvatanın titreşim, darbe, ısıl değişimler veya
benzeri durumlarda neden çözüldüğü ile ilgili literatürde
çalışmalar olmakla birlikte henüz tam olarak çözülme
1. GİRİŞ
Bu bölümde, nedenleri üzerinde henüz tam bir fikir birliği
sağlanamayan ve teknik uygulamalarda oldukça sık
karşılaşılan, titreşimli yükler altında çalışan cıvata
bağlarında sıkma torkunun kısmen veya tamamen
kaybolması problemi hakkında literatürde mevcut
çalışmalar incelenmiştir. Takip eden bölümlerde ön
gerilmeli cıvata bağlarındaki tork kaybının tespiti ve
alınabilecek önlemler konusunda bazı öneriler
sıralanmıştır.
Ön gerilmeli cıvata bağlarının çözülmesinde en büyük
neden titreşimli kuvvetlerdir. Belirli koşullar altında tüm
cıvataların çözülmesi mümkündür. Bu problemle birçok
endüstriyel makinede karşılaşılır ve sonuç genellikle
1
olayını açıklayan bir teori mevcut değildir. Mevcut
teoriler, cıvata ve somun dişlerini birbirine bağlayan
sürtünme kuvvetlerinin, dışarıdan etkiyen kuvvetler
nedeniyle kaybolması sonucunda çözülmenin oluştuğu
konusunda birleşirler. Ancak bunun oluşum mekanizması
hakkında fikir birliği yoktur [1].
Şok, titreşim veya ısıl değişimler sonucunda cıvata
bağının aniden tüm ön gerilme kuvvetini kaybetmeyeceği
ancak ön gerilmenin izafi olarak yavaş yavaş azalmaya
başlayacağı da öne sürülmüştür. Sürekli artan bu kaybın
oluşumu tam olarak bilinmezken kayıp süreci ile ilgili
birçok deney süreci tanımlanmıştır.
Cıvataların çözülmesi konusunda mevcut teorilerin en
bilineni Gerhard Junker’e aittir [2]. Teori birçok formda
basılmış olup Junker makinesi üzerinde gerçekleştirilen
denemeler ile de teyit edilmiştir. Teoriye göre cıvata
bağındaki çözülme olayının dört aşaması Şekil 1’de
verilmiştir, A: Etkiyen yük ile birlikte dişler arası
boşluğun artması, B: Parçaların kayma hareketi devam
ederse cıvata ters yönde doğru eğilir, C: Halen
çözülmenin olmadığı ancak somunun ters yöne hareket
ettiği durum, D: Diş boşluğunun ve ön gerilme kaybının
son aşamaya gelmesi. Bu süreç başa dönerek devam eder.
Çözülme davranışına etki eden faktörleri açıklayan
Junker hiçbir ek torklama cihazı ve emniyet elemanının
kullanılmadığı bağlantılarda şunları önermektedir:
- Bir cıvatadaki elastik şekil değiştirme, somunu
çözmeye çalışan bir tork yaratır.
- Titreşim genliği belirli bir değere ulaştığında, şaft ve
somun dişleri arasında aynı anda da somun ve cıvata
başı ile bağlanan parçalar arasında bir enine kayma
meydana gelir.
- Bu kayma belirli bir sınır değeri aştığında bağlanan
parçalar arasındaki sürtünme bağı ortadan kalkar,
cıvatanın iki ucu serbest kalır ve cıvata sıkmanın
ters yönünde döner.
- Dış kuvvetler olsun ya da olmasın, dişler ve somun
parça arasındaki sürtünme kuvvetleri yenilmedikçe
çözülme olmaz.
Plakaların cıvatalar kullanılarak birbirine bağlandığı
bir sistemde, cıvata ekseni üzerindeki çekme kuvveti ile
parçalar üzerindeki sıkma kuvveti birbirini dengeler ve
sıkılan parçalara dışarıdan bir kuvvet etki etmedikçe bu
iki kuvvet denge halinde kalır. Bu iki kuvvete ön gerilme
kuvveti adı verilir [3].
Cıvatanın
uzamasında,
bağlanan
parçaların
kısalmasında veya somun başı altındaki veya dişler
arasındaki parlak yüzeylerdeki kaymalarda her zaman
bazı artık plastik deformasyonlar görülebilir. Bu
problemler ancak cıvata ve somun malzemelerinin uygun
şekilde seçilmesi ile çözülebilirler.
Cıvata bağında iki tip izafi hareketle karşılaşılabilir:
Cıvata ile somun arasındaki ve cıvata/somun ile bağlanan
parçalar arasındaki hareketler.
Bağlantıya dışarıdan bir titreşim kuvveti etki ettiğinde
cıvata başı ile somun arasında sıkılmış olan parçalara çeki
ve bası şeklinde zamanla değişen kuvvetler etki eder. Dış
kuvvet, dişlerin eğim açısı ve flanş açısı nedeni ile üç
bileşene ayrılır. Bu bileşenlerden ilki cıvatanın ekseni
boyunca, diğeri radyal yönde ve sonuncusu da yüzeylere
teğet yönde etki eder. Cıvata ekseni boyunca etkiyen
kuvvet bileşeni şaftı uzatıp deforme ederken radyal
kuvvet de diş profilini eğmeye çalışır. Teğetsel kuvvet ise
ters yönde bir moment oluşturarak çözülmenin
oluşmaması için çalışır [3]. Cıvatanın ön gerilme kuvveti
oluşturma ve işletme esnasındaki davranışını bir
diyagramda göstermek mümkün olup bu diyagrama ön
gerilme üçgeni adı verilir [4].
Şekil 2. Ön gerilme üçgeni (bağlantı sonrası cıvatanın
oturma miktarı dikkate alınmış hal)
Bir cıvata bağının güvenirliğine etki eden faktörler
Şekil 3’te özetlenmiştir. Pratikte her zaman cıvata bağının
yeterli emniyeti sağlaması tam olarak planlanamayabilir.
Cıvata bağının çözülmesini veya bir şekilde görevini tam
olarak yapamamasını engellemek için farklı cıvata
emniyet metotlarına ihtiyaç duyulur [5].
Cıvataların kendi kendine çözülmesini engellemek
için bir çok ek eleman ve yöntem tasarlanmıştır.
Çözülmeye karşı emniyet için kullanılan çeşitli modern
kilitlemeli bağlantı elemanları (örneğin; nylock somunu,
aerotight somunu, kimyasal kilitleme yöntemi=yapıştır-
Şekil 1. Junker’e göre cıvata bağının çözülme sürecinin
gösterimi [2]
2
ma, cleveloc somunu, düz rondela, nylon rondela, dişli
rondela, yaylı rondela) değişik malzeme, boyut ve tipteki
cıvatalar için, test düzeneğinde oluşturulan hızlandırılmış
titreşim koşullarında, çeşitli sıkma kuvveti değerlerinde
bağlantı emniyeti testlerine tabi tutulmuşlardır [3]. Deney
sonuçlarına göre sıkma kuvvetindeki azalmanın, çözülme
derecesini belirlediği görülmüştür. Ayrıca cıvata
bağındaki çözülmenin başlangıç sıkma torku ile ilişkili
olduğu da ortaya konmuştur. Yapılan kıyaslama
çalışmasının sonucunda, kimyasal kilitlemenin nylock ve
aerotight somununa göre daha etkin bir yöntem olduğu
görülmüştür.
larak karşılaştırılmıştır. Test sonuçlarının, titreşim
kaynaklı
çözülmeyi
önlemede
veya
tamamen
önlenemeyen yerlerde etkilerini azaltmada, cıvata ile
bağlama stratejilerinin düzenlenmesinde faydalı olacağı
vurgulanmıştır. DTI’nin titreşim kaynaklı çözülmeye
karşı çok iyi direnç gösterdiği yapılan deneyler ile
kanıtlanmıştır.
Cıvata bağının güvenirliği
Cıvata bağının
şekillendirilmesi ve hesabı
Montaj
metotları
Emniyet
metotları
Cıvatanın
fonksiyonel
özellikleri
Gerekli ön
gerilme
kuvvetinin
belirlenmesi
Gerekli sıkma
kuvvetinin
oluşturulması
Gerekli ön
gerilme
kuvvetinin
korunması
Cıvataya gelen
kuvvet ve
diğer etkilerin
karşılanması
Şekil 4. Direct Tension Indicators (DTIs), (Kaynak:
http://fastorq.com)
Çift somun ve yaylı rondela kullanılarak, M10 cıvata
bağının enine yükler karşısında çözülmeye karşı emniyet
alınma mekanizmaları sonlu elemanlar yöntemi
kullanılarak analiz edilmiştir [8]. Çalışmada, eğer sıkma
prosedürüne dikkat edilirse çift somunun çözülmeyi
önleyebileceği ancak yaylı rondelanın çözülmeyi
kolaylaştırıcı yönde etkidiği vurgulanmıştır.
Yang ve Nassar [9] tarafından sunulan bir diğer
çalışmada, tekrarlı enine yüklerle zorlanan cıvata
bağlantılarında kendinden çözülmesini engellemek için
bir yöntem önerilmiştir. Bu model deneysel olarak da
doğrulanmış olup kendi kendine çözülmeyi doğru bir
şekilde tahmin edebilmektedir. Çalışmanın sonuçlarına
göre; daha az rijit olan, boyu daha uzun ve elastisite
modülleri düşük cıvatalar daha zor çözüleceklerdir.
Cıvata bağının çözülmesini engellemek amacıyla
ortaya konmuş tekniklerin bir tanesi de Jung ve diğ. [10]
tarafından geliştirilen, eksenel tekrarlı yüklemelerden
sonra gevşeyen cıvataların çözülmesini engellemek için
cıvata bağına yay ekleme önerisidir. Bu yöntemde, yay
somuna sürekli bir ön gerilme kuvveti uygulanmasını
sağlayarak çözülme mekanizmasının oluşmasını önler.
Çalışmada; cıvatanın, somunun, yayın ve titreşim
plakasının üç boyutlu modelleri oluşturulup sonlu elmalar
analizlerine tabi tutulmuşlardır. Bu testler sonucunda
kullanılacak yay optimize edilmiş ve üretilmiştir. Bu
üretilen yeni yaylı bağlantının klasik cıvata-somun
bağlantısıyla karşılaştırması yapılmış ve yeni modelin
etkinliği
doğrulanmıştır.
Ayrıca
gerçekleştirilen
optimizasyon çalışması ile bağlantı daha da
iyileştirilmiştir. Geliştirilen sistemin elemanları Şekil 5’te
görülmektedir.
Genel olarak literatürde cıvata bağlarında gözlenen
kendinden çözülme olayının engellenmesi veya
Şekil 3. Bir cıvata bağının güvenirliğine etki eden
faktörler
Özellikle tekrarlı yüklerin oluştuğu vinç, asansör,
baca ve köprülerde karşılaşılan cıvata bağının
kendiliğinden çözülme mekanizmalarını analiz etmek için
TU Darmstadt’ta bazı bilimsel deneyler gerçekleştirilmiştir [6]. Cıvata bağlantılarını kendiliğinden çözülme
olayından korumak için yapısal bir çözüm bulma
amacıyla başlatılan çalışmalarda, önemli parametreleri
belirlemek için çeşitli ön testler yapılmıştır. Özellikle
sıkma boyundaki değişimler incelenmiş ve sıkma
boyunun, yük çevrimine bağlı ön gerilmeye etkileri
grafiklerle gösterilmiştir. İki parçanın bir arada tutulduğu
klasik bir cıvata bağında kendinden çözülmeyi
engellemek için beş öneri şu şekilde sıralanmıştır: Ön
gerilmeyi arttır, uzun ve ince cıvata kullan, sıkma boyunu
büyüt ve olası cıvata yer değiştirmelerini daha uygun
cıvata kullanarak küçült ve sürtünme katsayısını büyüt.
Çalışmanın sonucunda, bağlantıda kayma nedeniyle
meydana gelen periyodik enine yer değiştirmelerin,
öngerilme kuvvetini azaltarak kendinden çözülmeyi
kolaylaştırdığı vurgulanmıştır. Oluşan enine yer
değiştirmeler bağlantıyı bir miktar gevşettiği taktirde, çok
düşük bir yük çevriminde dahi öngerilmenin tamamen
kaybolacağı da belirtilmiştir.
1998 yılında yapılan çalışmanın ardından hazırlanmış olan raporda [7], bağlantı elemanlarının ayarlarında
Doğrudan Gerilim İndikatörleri (DTI, Şekil 10) kullanımının sonuçları araştırılmıştır. Denemelerde somuncıvata-rondela montajı ile somun-cıvata-DTI montajı
Junker’ın enine titreşim-çözülme test düzeneği kullanı-
3
geciktirilmesi için şu öneriler sıralanmıştır:
1. Vida helis açısı küçültülebilir: İzafi kayma helis
açısıyla doğru orantılıdır. Helis açısı sürtünme açısından
büyük olursa otoblokaj şartı sağlanmaz, sürtünme bağı
oluşmaz. Helis açısı sıfıra düşürülürse de bu kez dişe
döndürme momenti uygulanamaz.
2. Diş tepe açısı mümkün olduğunca küçük
yapılabilir: Küçük flanş açıları cıvatanın sıkılması için
gereken torku büyütür, bu durum ve titreşim esnasında
somunun ters yönde dönmesini engeller.
3. Somunun alt yüzeyi ve bağlanan parçaların üst
yüzeyi arasındaki izafi kaymayı azaltmak için araya
konik bir eleman konulabilir. Bu uygulamada temas
alanındaki sürtünme kuvvetleri büyürken montaj zorlaşır.
cıvatalara göre çözülmeye karşı daha dirençlidirler.
3. Farklı çözülme emniyet mekanizmalarının test
sonuçlarına göre; en iyi sonuç yapıştırma bağında
ardından da nylock ve aerotight somunlarında
görülmüştür. Kötü titreşim koşullarında nylock ve
aerotight somunlar özelliklerini kaybetmekle birlikte tork
kaybını önemli ölçüde azalttıkları için kullanılabilirler.
Bunun gibi yeni çözümler sürekli takip edilmelidir.
4. Yaylı rondela ve iç/dış tırtıllı rondelalar da
çözülme olasılığını düşürürler ancak sadece bir kez
kullanılıp atılmalıdırlar.
5. Düz pullar ile naylon pulların çözülmeyi
engelleme konusunda bir etkileri yoktur ama yaylı
rondela ve çift somun uygulaması az da olsa çözülmeye
karşı bir direnç gösterebilir.
6. Metrik vidalar sıkma kuvvetlerinin arttırılması
ile daha büyük bir temas alanına sahip olduklarından
olası deformasyonu düşürürler.
2. TEST CİHAZLARI
DIN 65151 ve DIN 25201 standartları cıvata bağlarında
kullanılan çözülme önleme tedbir ve elemanlarının
etkinliğini test etmek amacıyla ortaya konmuş olan
standartlardır. Oldukça eski olan bu standartlardan DIN
25201 raylı taşıtlardaki uygulamalar için ortaya
konmuştur. Günümüzde henüz binek araçlardaki cıvata
bağlarına özgü bir standart mevcut değildir. Mevcut
standartlara uygun şekilde testlerin yapılabilmesi amacı
ile çeşitli ölçme ve test cihazları tasarlanmıştır.
Şekil 6’da Junker’a ve DIN 65151’e uygun olarak
çalışan bir test cihazının mantıksal yapısı, Şekil 7’de de
Almanya Zwickau Üniversitesi’nde araştırma amaçlı
yapılan çözülme test cihazı görülmektedir [11].
Junker’ın 1969 yılında geliştirdiği yaklaşım, halen
günümüzde uzay araştırmaları da dahil, çözülme
engelleyici ek eleman ve yöntemlerin etkinliğinin
araştırılmasında kullanılmaktadır. Yöntemde, enine
yöndeki kayma kuvvetlerinin etkisi araştırılmasına
rağmen cıvatanın ekseni yönündeki çekmeye zorlayan
kuvvetler ile bağlantıyı eğmeye çalışan düzlemlerdeki
kuvvetlerin etkisini araştıran metotlar henüz ortaya
konamamıştır.
Şekil 5. Cıvata-somun-yay bağlantısı
Bu önerilerin dışında çözülmeyi engellemek
amacıyla literatürde mevcut kilitleme elemanları ortak adı
ile gruplanan çeşitli elemanlar da mevcuttur. Birçok
kilitleme elemanı günümüzde çeşitli uygulamalarda
kullanılmaktadır. Amerikan ulusal standartlar alt
komitesine göre üç temel kilitleme kategorisi vardır:
Serbest dönenler, sürtünmeli kilitler ve kimyasal kilitler.
a) Serbest dönen mekanizmalar: Bu mekanizmada
düz cıvata ve cıvata başının altında dişler yer alır. Bu
dişler, cıvatanın sıkma yönünde dönmesine izin verecek
şekilde eğimlidirler. Çözülme yönünde dönmek
istediğinde ise yüzeye kilitlenerek buna izin vermezler.
b) Sürtünmeli kilitler: Bu grup iki alt bölüme
ayrılabilir; metalik ve metalik olmayanlar. Mekanik
sürtünme kilidinde genellikle çarpıtılmış dişleri olan bir
somun, sıkma torkunun kaybolmamasını sağlar ki bu
gruba Philidas somunu örnek verilebilir. Metal olmayan
bağlarda ise plastik ara elemanlar vardır ve bunlar dişi
kilitlerler.
c) Kimyasal kilitler: Cıvata ve somun dişleri
arasındaki boşlukları doldurarak bunları birbirine
bağlayan yapıştırıcılar bu gruba girerler. Mikro kapsüller
şeklinde elde edilen bazı yapıştırıcılar cıvata üzerine
sıkılma
işlemi
öncesinde
sürülerek
kullanıma
sunulmaktadırlar.
Cıvata bağlarını doğru şekilde ortaya koyabilmek
için sonuç olarak şunlara dikkat edilmelidir:
1. Cıvata malzemesinin yanısıra sıkılan parça
malzemesinin de kendinden çözülme davranışı üzerine
önemli katkısı olduğu unutulmamalıdır.
2. Paslanmaz çelikten yapılmış cıvatalar yüksek
mukavemetli çelik ve düşük karbonlu çelikten yapılmış
Şekil 6. Junker test cihazı şeması, 1: Ayarlı eksantrik, 2:
Bağlama parçası, 3: Yanal yük ölçme elemanı, 4:
Bağlama plakası, 5: Çözülme sensörü, 6: İndüktif yer
değiştirme sensörü, 7: Test edilen cıvata, 8: Gövde [11].
4
4. DENEYLERDEN BEKLENTİLER
Cıvata bağının çözülme davranışı, titreşim kuvvetlerinin
tekrar sayısına bağlı olarak sıkma kuvvetinin değişimi ile
temsil edilir. Pratikte uygulanan üç farklı değerlendirme
türü vardır:
1. Yük tekrar sayısının belirlenmesinin ardından kalan
sıkma kuvvetinin belirlenmesi, Şekil 8.
2. Cıvata yorulma sınırının hesaplanması.
3. Cıvatada sıkma kuvvetinin kaybolduğu tekrar
sayısının tespiti.
Parametrik çalışmalarla gerçekleştirilen karşılaştırma
testlerinde, örneğin özel kilitleme elemanları, yapıştırma,
çift somun vb. güvenlik elemanları, kalibrasyon
testlerinde tanımlanmış olan yer değiştirme değerlerine
göre test edilirler. Genel olarak, kuvvetin 2000 tekrarının
ardından bağlantıda kalan sıkma kuvvetinin başlangıç
değerine göre %20 azalması uygun kabul edilir. Bir başka
ifade ile; ön gerilme kuvvetinin %80’inin yerinde kalması
istenir. Bu koşul sağlandığında cıvata kilitleme
mekanizmasının/önleminin etkin olduğu kabul edilebilir.
Şekil 7. Zwickau Üniversitesi cıvata çözülmesi araştırma
standı [11]
Literatürde tanıtımı yapılan cıvata bağı çözülme test
cihazlarının parametreleri genel olarak şu şekilde
seçilmektedir:
- Boyut: M6-M36
- Kalite: 4.8-10.9
- Enine yük: 1,2 kN-50 kN
- Test frekansı: 12,3-59 Hz
- Sıkma kuvveti: 20 kN-160 kN
- Yatay yer değiştirme: 0,07±3 mm
- Bağlama uzunluğu: 1,5 mm-17 mm
3. ÖNERİLEN DENEY METODOLOJİSİ
Ön gerilmeli cıvata bağlarındaki çözülme olayını
anlamak için bir deney seti tasarlanmıştır. Öncelikle
cıvata çözülmesine etki eden faktörler belirlenmiştir. Bu
faktörler şunlardır:
1. Cıvata boyutu (M8, M10 gibi)
2. Cıvata kalitesi (8.8, 10.9 gibi)
3. Bağlama uzunluğu (sıkılan parça kalınlıkları)
4. Ön gerilme kuvveti uygulama sınırı (0,75·σ 0,2 gibi)
5. Yağlama (tribolojik şartlar)
6. Cıvata, somun ve bağlanan yüzeylerin kaplaması
7. Test frekansı
8. Yer değiştirme değerleri (eksenel ve yanal).
Şekil 8. Yük tekrar sayısı ile ön gerilme kuvvetinin
değişimi
Bu faktörler kullanılarak yapılan değerlendirmede bir
deney planı yapılmış ve toplamda 59049 deneye ihtiyaç
duyulduğu hesaplanmıştır. Deney sayısının çokluğu
nedeni ile sadeleştirme ihtiyacı doğmuş ve Taguchi
yaklaşımı sayesinde deneme sayısı 81’e düşürülmüştür.
Deney parametreleri ve bazı değişkenler Tablo 1’de
verilmiştir.
5. SONUÇ ve TARTIŞMA
Bu çalışmada, ön gerilmeli cıvata bağlarındaki titreşim
altında çözülme olayı üzerine mevcut teoriler analiz
edilerek deney cihazları üzerinde durulmuştur. Çözülme
olayının anlaşılması ve denemelerin yapılabilmesi için bir
metodoloji üzerinde durularak yeni bir test cihazının
ortaya konması için bazı tasarımlar verilmiştir.
Mevcut standart ve sistemlerde otomotive özgü bir
cıvata çözülme tespit mekanizması yoktur. Oysa otomotiv
üzerinde farklı boyut ve kalitede yüzlerce cıvata, çalışma
ömürleri boyunca bir çok farklı değer ve frekansta
titreşimli yüklemelere maruz kalmaktadır. Bunun
sonucunda da önemli yerlerde çok önemli görevlere sahip
Tablo 1. Deney parametreleri (seçme)
Cıvata
Boyutu
Cıvata
Kalitesi
Bağlama
uzunluğu (mm)
Uygulanan yük
(%)
M8
8.8
50
0,5·σ 0,2
M10
10.9
100
0,75·σ 0,2
M12
12.9
150
1,0·σ 0,2
5
cıvatalarda ön gerilme kayıplarına rastlanmakta ve sonuç
olarak ya bağlantı tamamen kaybedilmekte veya araçta
istenmeyen
gürültüye
neden
olan
titreşimler
görülebilmektedir.
Otomotive özel olarak bağlama cıvataları hem eksenel
hem de yanal yönde kuvvetler ile aynı anda
zorlanmaktadırlar. Ancak yukarıda da anlatıldığı gibi bu
yönleri dikkate alan bir test standardı henüz mevcut
değildir. Bu nedenle; yeni bir yaklaşımla, hem eksenel
hem de dikey yöndeki kuvvetlerin cıvatanın çözülmesine
etkilerinin araştırılabildiği bir deney standına ihtiyaç
vardır. Ancak bu şekilde gerçeğe yakın deney sonuçlarına
ulaşılabilir, çözülme olayı daha net şekilde anlaşılarak
mevcut teorilerin etkinliği hakkında fikir sahibi
olunabilir.
Engineering Failure Analysis, vol. 16, pp. 1510–
1519.
9. Yang X., Nassar S., 2010, “Vibration-induced
loosening performance of threaded fasteners”,
Proceedings of the ASME 2010 Proceedings of the
ASME 2010 Pressure Vessels&Piping Division/KPVP Konferansı PVP 2010 July 18-22, Washington,
USA. pp. 1-10.
10. Jung P., Park T., Yoon J., Jun K., Chung W., 2009,
“Design optimization of spring of a locking nut
using design of experiments”, International Journal
of Precision Engineering and Manufacturing, 10(4),
pp. 77-83.
11. Buchmann M., 2010, “Advanced monitoring
system for bolted connections in vehicle
construction”, MSc Thesis, Nelson Mandela
Metropolitan University.
TEŞEKKÜR
Bu proje, 1511 - TÜBİTAK Öncelikli Alanlar Araştırma
Teknoloji Geliştirme ve Yenilik Projeleri Destekleme
Programı kapsamında desteklenmekte olup Aralık
2014’te tamamlanacaktır.
KAYNAKLAR
1.
2.
3.
4.
5.
Bickford J.H., 2008, “Introduction to the Design
and Behavior of Bolted Joints”, 4. Ed., CRC Press
Taylor & Francis Group,
Junker, G.H., 1973, “New Criteria for SelfLoosening of Fasteners under Vibration”,
Reprinted October 1973, from Trans. SAE, vol. 78,
1969, by the Society of Automotive Engineers.
Bhattacharya A., Sen A. and Das S., 2010, “An
investigation on the anti-loosening characteristics
of
threaded
fasteners
under
vibratory
conditions”, Mechanism and Machine Theory, vol.
45, pp. 1215–1225.
Babalık F.C., Çavdar K., 2013, “Makine
Elemanları ve Konstrüksiyon Örnekleri”, Ders
kitabı 6. Baskı, Dora Yayınevi, Bursa.
Böllhof Aktuell 27, 2013.
http://www2.boellhoff.com/web/centres.nsf/Files/BoellhoffAktuell-27-Schraubenverbindungen/$FILE/Boellhoff-Aktuell-27Schraubenverbindungen.pdf
6.
7.
8.
Friede R., Lange J., 2009, “Self loosening of
prestressed bolts”, Nordic Steel Construction
Conference NSCC2009, Malmö, 2-4 Sept. 2009, pp.
272-279.
Research Report, SPS Contract Research, 1998,
“Transverse vibration loosening characteristics
of high-strength fastened joints using direct
tension ındicators (DTIs)”, Jenkintown, PA.
Izumi S., Yokoyama T., Kimura M. and Sakai S.,
2009, “Loosening-resistance evaluation of
double-nut tightening method and spring washer
by three-dimensional finite element analysis”,
6
7
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
13
File Size
502 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content