Civata bağlantılarında ve sızdırmazlığın önemli olduğu sistemlerde ön gerilmenin dinamik yükleme açısından incelenmesi

Abstract

V ÖZET Cıvata bağlantılarının emniyetini belirleyen en önemli faktörlerden birisi olan ön yükleme, bağlantı üzerine tesir eden eksenel kuvvet olarak bilinir. Bir cıvatanın ana görevi, cıvata bağlantılarındaki bağlanan parçalar arasında kuvvet iletmektir. Birçok durumlarda cıvatalı bağlantılar çalışma ömürlerinde, üzerlerine etkiyebilecek dış yüklerin büyüklüğü gereği kadar dikkate alınmadan dizayn edilirler. Daima dış yükler ün geril meyi değiştirdiğinden yükün değişme miktarını bilmek cıvata bağlantılarının dizaynında önemlidir. Cıvatanın akma sınırına yaklaşan ön yükleme dış veya işletme yükleri için çok küçük bir miktar bırakır. Diğer taraftan cıvata bağlantıları değişken yüklerin etkisinde olduklarından, çok küçük ön yükleme ve dinamik gerilmeler cıvatanın yorulmasına veya bağlanan parçaların ayrılmalarına neden olur. Bir cıvata ve somunu sıkarken verilen bir ön yüklemeyi tesis etmek için genel metod, somuna bir moment uygulanması gerekir. Bu çalışmada somun ile cıvata arasındaki sürtünme ve somun ile bağlantı parçaları arasındaki sürtünme kuvvetleri göz önüne alınarak, somundaki tork ile cıvatadaki ön gerilme arasında analitik bir bağıntı geliştirilmiştir. Aynı zamanda sıkıştırma kuvvetinin kontrolü ile ilgili birçok metodta verilmiştir. Cıvata üstündeki toplam yük için bir ifade tesis ederken sis tem, biri cıvatanın çekme durumunu ve diğeri cıvata başlığı ve somun arasındaki sıkışma durumunda, silindirik bölgeyi temsil eden paralel iki yay şeklinde düşünülmüştür. Basınçlı kapların sızdırmazlığı için önemli olan elemanların özellikleri incelenmiş ve bazı sonuçlar çıkarılmıştır. Ön yüklerueli cıvata bağlantısında iyi bir sızdırmazlık sağlamak için plakalar (flanşlar) üstünde büyük ön yüklemelere ihtiyaç vardır. Bununla beraber cıvatanın yorulma ömrünü arttırmak için değişken gerilmelerin genlikleri minimumda tutulmalı dır. Diğer taraftan verilen bir işletme yükü için Ön gerilmelerin ve değişken gerilimlerin büyüklükleri, cıvatanın ve plakanın yaylanma rijitiliğine bağlıdır. Yukarda bahsedilen nedenlerden dolayı yaylanma rijitliğinin ön yüklemeye etkileride incelenmiştir.

S U M MARY The preload being one of the moat important factors in determining the safety of the bolted joints İ3 known as an axial force exerted on the connection» The main function of a bolt is to transmit the force between machine members that are fastened by it. In most cases, the bolted joints are designed without giving enough consideration to the size of the external loads that may be imposed upon them during their working life. Since external loads always change the preload, it is important to know the extend of the load changes for designing the bolted joints. Excessive preload leaves too Little margin for the external or working loads. On the other hand a small preload causes the fatigue or seperation of the connected members when the bolted joint is subjected to cyling loadings. A common method for establishing a given preload when tightening a bolt and nut is to specify the torque to be applied to the nut. In this study the relationship between the torque on the nut and the ten sile preload in the bolt is established by analytical methods, the measu rement of thread friction force and the so-called `collar` friction for ces between the nut and adjacent member several methods of controlling the tightening force (preload) are given. In establishing an expression for the total load on the bolt, the assembly is considered as a pair of springs in parallel with the bolt in tension and compression in the annular volumes of the plates between the head and nut. The properties of the elements which.are important for the sealing of pres sure vessels are investigated and a number of conclusions are drawn. In order to obtain a better sealing in the pre-stressed bolt joints, it is desirable to have large preloads on the compression plates under the loading conditions. However, to increase the fatigue life of the bolt, the amplitudes of the cyclic stresses must be held at a minimum. On the other hand, the magnitidues of the prestrossec and the cyclic stresses for a given working load depend on the spring constants of the bolt and the plates. 3?or the above mentioned reasons the effects of the spring constants on the preloads are also investigated.