Cıvata Kesme Dayanımı Nasıl Hesaplanır?

Bir cıvatanın kesme mukavemeti, yanal bir dış kuvvete maruz kaldığında kırılmadan maksimum kesme kuvvetine dayanma kapasitesini ifade eder. Hesaplama yöntemini, standartları ve cıvata kesme mukavemetinin bazı spesifik değerlerini anlayabiliriz.

İlk olarak, cıvata kesme mukavemetini hesaplamak için formül W=P/F=P/ab'dir; burada P kopma yükü (N), F üst üste binme alanı (cm^2), a üst üste binme uzunluğu (cm) ve b üst üste binme genişliğidir (cm). Bu, cıvatanın kesme mukavemetinin boyutu ve şekli ile ilişkili olduğu anlamına gelir. Bu parametreler ölçülerek ve yukarıdaki formül uygulanarak cıvatanın kesme mukavemeti hesaplanabilir.

İkinci olarak, bir cıvatanın kesme mukavemeti de malzeme sınıfıyla ilişkilidir. Örneğin, 4.8 kalite bir cıvatanın kesme mukavemeti çekme mukavemetinin yaklaşık yarısı kadarken, 12.9 kalite bir cıvatanın kesme mukavemeti 900 MPa'dır. Bu, farklı sınıflardaki cıvataların farklı kesme mukavemeti standartlarına sahip olduğunu gösterir.

Ayrıca, cıvata kesme mukavemetinin tasarım değeri, bağlantı testlerinden elde edilen istatistiksel verilerle belirlenir, bu da kullanımdaki cıvataların gerçek kesme mukavemetinin belirli koşullara ve test sonuçlarına göre değişebileceğini ima eder.

Cıvataların Kesme Dayanımını Hesaplamak İçin Hangi Yöntemler Vardır?

Cıvataların kesme mukavemeti için hesaplama yöntemleri temel olarak sonlu eleman analizi ve deneysel testleri içerir.

Sonlu elemanlar analizi malzemelerin veya yapıların kuvvet altındaki davranışlarını matematiksel bir model kurarak tahmin eden bir yöntemdir. Cıvataların kesme performansını gerçek tahribat olmadan değerlendirebilir. Bu yöntem, yük taşıma performanslarını incelemek için cıvataların saf kesme kuvveti altındaki direnç davranışını simüle ederek kör cıvatalar gibi belirli cıvata türlerinin tasarımında ve optimizasyonunda kullanılabilir.

Deneysel testler şunları değerlendirir Cıvatanın gerçek kesme mukavemetini doğrudan yansıtabilen cıvatanın arıza modunu gerçekten yükleyerek ve gözlemleyerek.

Bu iki yöntemin uygulama senaryolarının her birinin kendi vurguları vardır. Sonlu eleman analizi, farklı tasarım şemalarının cıvataların kesme performansı üzerindeki etkisini değerlendirmenin yanı sıra tasarım süreci boyunca cıvataların performansını tahmin etme ve optimize etme ihtiyacı duyan cıvata tasarımının erken aşaması için uygundur.

Deneysel testler daha çok ürün geliştirmenin sonraki aşamalarında uygulanır, tasarımın doğruluğunu ve güvenilirliğini doğrulamak için kullanılır ve cıvata ürününün gerçek uygulamalardaki performans gereksinimlerini karşılayabilmesini sağlar.

Çalışma Kesme Kuvveti Altında Cıvatalı Bağlantı

Şekil 1-8'de gösterildiği gibi, bu bağlantıda delikli bir delikten geçen F çalışma yüküne direnmek için bir cıvata kullanılır. Her bir cıvatanın eşit çalışma yükü aldığı varsayıldığında, her bir cıvata tarafından alınan kesme kuvveti F'dir.

Bu nedenle, cıvata çubuğu ile delik duvarı arasındaki basınç dayanımı koşulu şudur:

Cıvataların kesme mukavemeti için koşullar şunlardır:

Formülde:

F, Newton cinsinden cıvata üzerine uygulanan çalışma kesme kuvvetini temsil eder;

d₀ milimetre cinsinden cıvata deliği çapı olarak alınabilecek cıvatanın kesme yüzeyinin çapını temsil eder;

[τ] çelik için MPa cinsinden dişin izin verilen kesme mukavemetini temsil eder

Nerede?

[S]_τ Tablo 1-9'a göre güvenlik faktörüdür;

L_min delik duvarı tarafından sıkıştırılan cıvata çubuğunun milimetre cinsinden minimum yüksekliğini temsil eder.

Tasarım sırasında, L_min 1,25d'den büyük veya eşit olmalıdır; i, cıvata çubuğundaki kesme yüzeylerinin sayısını temsil eder. Şekil 1-1b'de i=2 ve Şekil 1-8'de i=1'dir.

Cıvatalar için gerekli kesme gerilmesi tipik olarak 60Mpa olarak seçilir.

Çalışma Koşullarına Göre Cıvataların Kesme Dayanımı Nasıl Ayarlanır?

Pratik uygulamalarda, kullanım koşullarına bağlı olarak belirli gereksinimleri karşılamak için cıvataların kesme mukavemetinin ayarlanması çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilir:

Uygun cıvata tipini seçin: Kullanım senaryosuna bağlı olarak, yüksek mukavemetli cıvataları veya sıradan cıvataları seçin. Yüksek mukavemetli cıvatalar, bağlantıların güvenilirliğinin ve güvenliğinin sağlanması gereken köprüler ve çelik yapılar gibi önemli yapıları bağlamak için uygundur. Sıradan cıvatalar genel mekanik ekipman ve mobilyalarda daha yaygın olarak kullanılır.

Cıvatanın kayma gerilimini hesaplayın: F = A × (F / A) formülünden basitleştirildiğinde, cıvatanın kesme kuvveti cıvatanın maruz kaldığı kuvvete eşittir. Bu adım, bir cıvatanın belirli bir yük altında dayanabileceği maksimum kesme kuvvetinin anlaşılmasına yardımcı olarak sonraki seçim için bir temel sağlar.

Cıvatanın deforme olabilirliğini göz önünde bulundurun: Cıvata kesme bağlantılarının yetersiz deforme olabilirliği sorununu ele almak için, performanslarını artırmak üzere yüksek deforme olabilirliğe sahip kesme bağlantıları kullanılabilir. Bu tasarım, çok fazla mukavemetten ödün vermeden cıvatanın uyarlanabilirliğini ve güvenilirliğini artırabilir.

Güvenlik faktörünü ayarlayın: Cıvatanın mukavemetine ve öngörülen kullanım koşullarına bağlı olarak, güvenlik faktörü uygun şekilde ayarlanmalıdır. Örneğin, izin verilen kayma gerilmesi Ít, kayma gerilmesinin güvenlik faktörüne bölünmesiyle hesaplanabilir. Güvenlik faktörünün ayarlanması, güvenliği sağlarken cıvata performansını optimize edebilir.

Çevresel faktörleri göz önünde bulundurun: Rüzgar enerjisinde kullanılanlar gibi uzun süre zorlu ortamlara maruz kalan yüksek mukavemetli bağlantı elemanları için bakım koşullarına ve stabilitelerine özel dikkat gösterilmelidir. Bu durumda, cıvatanın korozyon direncini ve dayanıklılığını artırmak için özel malzemeler veya kaplamalar gerekebilir.

Teknik prosedürleri takip edin: Çelik yapılarda yüksek mukavemetli cıvata bağlantıları için teknik prosedürlere bakıldığında, kaplama sürtünme yüzeyinin ve kayma direnci katsayısının artırılması, çekme bağlantılarının ve uç plaka bağlantı bağlantılarının artırılması gibi önlemler cıvata bağlantılarının performansını ve güvenilirliğini etkili bir şekilde artırabilir.