Prof.Dr.Mehmet Tunç ÖZCAN MAKİNE ELEMANLARI Prof.Dr.Mehmet Tunç ÖZCAN

EMNİYET GERİLMELERİ

Kayma kopma ve kayma akma gerilmeleri aşağıdaki eşitlikler yardımıyla elde edilebilir. 1-Teorik eşitlikler -Maksimum kayma gerilmesi varsayımıyla K0,577 K ; AK  0,577 AK -Maksimum enerji varsayımıyla K0,75 K ; AK  0,75 AK 2-İstatistiksel eşitlikler -Çelik ve dökme çelik K0,65 K ; AK  0,65 AK -Dökme demir K0,8 K ; AK  0,8 AK -Aluminyum ve Magnezyum alaşımları K0,6 K ; AK  0,6 AK

Emniyet gerilmesi mühendislik hesabının en önemli konularından biridir Emniyet gerilmesi mühendislik hesabının en önemli konularından biridir. Tasarım aşamasında boyutlar ortaya konurken melzemenin emniyetle taşıyabileceği gerilmeye karar verilmesi gerekir. =F/A eşitliğinde F kuvveti bilinen yada gerçekçi bi,r şekilde tahmin edilen değerdir. Hesaplamalar bu kuvvet değeri üzerinden yapılır. Bulunmak istenen se A kesit alanı değeridir. Kesit alanı değeri kopmadan F yükünü taşıyacakj bir kesit olmalıdır. Kopmanın gerçekleşmesi çoğu zaman sadece o parçanın kullanım dışı kalmasıyla sonuçlanmaz. Kopan bir parça örneğin köprüde belki de tüm yapıyı tehlikeye sokar.

Bu durumda eşitliği A=F/  şeklinde yorumlamak gerekir Bu durumda eşitliği A=F/  şeklinde yorumlamak gerekir. Eşitliktende görüleceği gibi gerilme alanın belirlenebilmesi için temel değerdir. Hangi gerilme değerini kullanacağız? Burada cevap “mukavemet sınır” şeklinde olabilir. Asncak kopma yada akma değerleri güvenli sın ırlar değildir. Yük tahmin edlen değere yada üzerine çıkarsa kopma yada akma gerçekleşecek demektir. Bu da büyük tehlike yaratır. Hele can güvenliğinin ön planda olduğu yerlerde mukavemet sınırına kadar yükleme yapılamaz.

Soruyu nereye kadar yüklersek güvenli olur şeklinde sorabiliriz Soruyu nereye kadar yüklersek güvenli olur şeklinde sorabiliriz. Gerilmenin güvenli olduğu sınır yada “emniyet gerilmesi” kullanılarak yapılan bir boyutlandırmada elde edilen kesit alanı da emniyetli kesit alanı olarak anlaşılmalıdır. Hatta emniyet gerilmesi kullanılarak yapılacak bir hesaplama sonucu bulunan kuvvette emyetli yük sınırı olarak algılanabilir.

Emniyet gerilme değerine ulaşmak için öncelikle mukavemet sınırından yola çıkılır. Sonra zayıflatıcı ögeler dikkate alınarak bu değerden geri gidilir ve sonunda hesaplama ile ulaşılamayacak belirsizlikler için bir de emniyet faktörü eklenerek emniyet gerilmesine ulaşılır. Statik zorlanma koşullarında em = AK /s ; em = K /s olarak kullanılabilir.

Tam değişken zorlanma koşullarında sürekli mukavemetten başlayarak bazı zayıflatma öğeleri dikkate alınarak emniyet gerilmesine ulaşılır. em = (SM /s)(b0 b1/ )

em = (SM /s)(b0 b1/ ) Zayıflatma faktörleri b0 = Büyüklük faktörü. Büyüyen boyut zayıflatma yapar. b1 = Yüzey pürüzlülüğü. yüzeydeki pürüzlülüğe bağlı olarak malzeme zayıflar. = Çentik faktörü. Malzeme üzerindeki çeşitli şekiller zayıflatma nedenidir.

Zayıflatma faktörleri b0 = Büyüklük faktörü. Malzemenin deneysel çubuktan daha büyük boyutlarda olması durumunda yük taşıma kabiliyeti azalacaktır. Büyüyen boyut zayıflatma yapar. D()mm) 10 15 20 30 40 60 120 b0 1 0,98 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75

Zayıflatma faktörleri b1 = Yüzey pürüzlülüğü. yüzeydeki pürüzlülüğe bağlı olarak malzeme zayıflar. Pürüzlülük değeri deney çubuğundaki gibi taşlanmış ve parlatılmış değerlerde değilse pürüzlülüğün artışıyla artan bir zayıflama söz konudur. Pürüzlülüğün yarattığı zayıflama aynı zamanda malzeme kopma mukavemetiyle de ilişkilidir. Sünek malzemeler yüzey pürüzlülüğünden daha az etkilenir. Kopma mukavemeti arttıkça malzeme gevrekleşir. Yüzeyin K Malze menin Kopma Mukav emeti (N/mm2 ) Durumu 300 400 500 600 700 800 1000 Parlatılmış 1 İnce taşlanmış 0,99 0,985 0,98 0,975 0,972 0,97 Taşlanmış 0,96 0,95 0,94 0,935 0,932 0,93 Hassas tornalanmış 0,92 0,91 0,90 0,89 0,885 0,88 Tornalanmış 0,86 0,84 0,82 0,78 Tufallı 0,80 0,74 0,67 0,61 0,56 0,51 0,43

Zayıflatma faktörleri = Çentik faktörü. Malzeme üzerindeki çeşitli şekiller zayıflatma nedenidir. Malzeme üzerinde oluşan gerilmeleri bir enerji alkışı olarak düşünülürse bu akış boru tanımlanacak bir malzeme üzerinden akmaktadır. Boru-malzeme- kesitinde bir daralma yoksa, yada boruda bir kıvrılma yoksa enerjide düzgün akım çizgileri halinde akacaktır. Bu akışı dikkate alarak gerilmeyi hesapladığımızda A=F/  eşitliğinde elde elde edilen değer her tarafta eşit yayılmış olarak algılanır.

Malzeme üzerinde oluşan kesit değişimleri “gerilim yoğunlaşması” na neden olur. Örnekte görüldüğü gibi düz şekilli bir milde gerilme nom. Değerindedir ve kesite eşit yayılmıştır. Mil üzerine bir segman yuvası açılarak zorlandığında ise durum farklıdır. Kesit bu noktada daralmıştır doğal olarak nominal gerilmesi artacaktır ancak segman yuvasının dip kısmında bir gerilim yoğunlaşması görülmektedir. Segman yuvası “çentik etkisi” yaratmıştır.Bu noktada gerilimin eşit dağılmadığı görülmektedir. Segman yuvasının dip kısmında ise yoğunlaşan gerilimin nominal değerinin çok üstünde bir değere ulaştığı görülmektedir. Bu durumda nominal gerilmenin bir önemi kalmamıştır. Milin geri kalan kısmında gerilim eşit yayılıyor olsada bu nokta “tehlikeli kesit oluşturmuştur. Tehlikeli kesitteki mak. Gerilme üzerinden hesap yapmak gerekecektir.

Malzeme üzerinde oluşan tehlikeli kesit teki çentiğin yarattığı “gerilim yoğunlaşması” sonucu oluşan mak. Gerilmenin nominal gerilmenin kaç katına ulaştığını ifade eden şekil faktörü Ç kullanılır. Ç = max. / nom. Şekil faktörü çentiğin geometrisne, parçanın kesit şekline, ve zorlanmaya bağlı olarak değişir. Malzeme cinsi ile ilişkili değildir.( Ç ) değeri 1..5 arasında değişir. Şekil faktörü sadece elastik bölge için tanımlıdır. Statik yük altında sünek malzemeler için Ç =1 alınır. Gevrek malzemede yük statik veya dinamik olsada çentik şekil etkisi ortaya çıkar.

Şekil faktörü (Ç) makine elemanın şekline, ve çentiğin şekline bağlı olarak çentiğin bulunduğu bölgede gerilimin artışını ifade eder. Diğer yandan makine elemanında çentiğin etkisini malzeme özelliklerini de dikkate alarak ifade eden başka bir çentik etmeni daha tanımlanmıştır. Çentik faktörü () olarak tanımlanır. Çentik faktörü tam değişken zorlanma durumunda çentiksiz örnekle çentik örneğin sürekli mukavemet değerlerinin oranıdır. Bu değer malzemeye bağlı olduğundan deneysel yöntemlerle belirlenmiştir. Çeşitli çizelge ve grafikler halinde verilmiştir. =1+c1 (D/d -1)

Bazı çentikler

Bazı çentiklerin çentik faktörü değerleri

Bazı çentiklerin çentik faktörü değerleri

Bazı çentiklerin çentik faktörü değerleri

Sürekli mukavemet değerleri -Çelik Çekmede SM 0,4 K Eğilmede SMe 0,5 SM Burulmada  SM  0,29 K -Dökme çelik ve dökme demir Eğilmede SMe 0,5 SM Burulmada  SM  0,32 K

Sürekli mukavemet değerleri -Çelik Çekmede SM 0,4 K Eğilmede SMe 0,5 SM Burulmada  SM  0,29 K -Dökme çelik ve dökme demir Eğilmede SMe 0,5 SM Burulmada  SM  0,32 K