MOTOR KONSTRÜKSİYONU-8

(1)

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

MOTOR KONSTRÜKSİYONU-8

Doç.Dr. Alp Tekin ERGENÇ

(2)

Biyel Küçük Başı Hesabı

OTTO MOTORU İÇİN

P

^za

= 5.502 Mpa

Nominal devir için Çevrim hesabında bulunan değer

n= otto motorunda n_N( Güç devri) =5600 rpm φ=370^o

m_p= 0,478 kg ( piston kütlesi)

m_cr=0,716 kg ( biyel kütlesi)

*** m’_cr= m_cr/Fp (pistonun çapının B=60-100 mm olması durumda m’_cr değeri 100-200 arası bir değer seçilir )

“Steel” biyel kolu için m’_cr=150 kg /m²olarak kabul edilmiştir.

m’_cr= m_cr/Fp 150*0,004776 =0,716 kg

(3)

Biyel Küçük Başı Hesabı

n_idmax= otto motorunda boşta mks devir =6000 rpm

Strok : 78 mm

Fp: piston kesit alanı =47,76 cm² λ= Biyel oranı= 0,285

*

dp= 22mm = piston perno çapı ( perno hesabından farklı olamaz)

l_se küçük başı genişliği (piston çapına bağlı seçilir)

l_se= 28 mm (0,28-0,32) B- otto için- yarı serbest tip) (0,33-0,45) B- otto için- tam serbest tip) d_e küçük başı çapı ( perno çapına bağlı seçilir)

d_e= 30,4mm (1,25-1,65) dp- otto için )

(4)

Biyel Küçük Başı Hesabı

d: biyel küçük başı iç çapı =24,4 mm

( burç olmadığı durumda bu çap ~= perno dış çapına eşittir)

h_e: biyel küçük başı radyal genişliği =et kalınlığı h_e= (d_e-d)/2 (30,4-24,4)/2=3mm

s_b: biyel küçük başı BURÇ=YATAK kalınlığı

s_b= (d-d_p)/2 = (24,4-22)/2 =1,2 mm (0,055-0,085)d_p

*****( burç olmadığı durumda et kalınlığı 0 olacaktır.) Biyel kolu Malzemesi = çelik ( karbon çeliği)

E_cr = 2.2x10⁵ Mpa

Elastisite Modülü

α

_e

=1x10

^-5

1/K genleşme katsayısı

(5)

Biyel Büyük Başı Hesabı

OTTO MOTORU İÇİN

R= 0,039 m krank yarıçapı

m_p= 0,478 kg ( piston kütlesi) m_cr=0,716 kg ( biyel kütlesi)

λ= Biyel oranı= 0,285 d_cp= 48 mm

t_b=2mm (Yatak kalınlığı)

C_b= 62 mm ( Saplamalar arası mesafe)

l^c= 26 mm ( biyel b.b genişliği)

(6)

Biyel Büyük Başı Hesabı

MAKSİMUM ATALET KUVVETİ

** Biyel küçük başına etki eden makismum kuvvet n=n

_{max için}

m

_cr

= m

_crp

+ m

_crc

= 0,197+0,519=0,716 kg m

_crp

= 0,2÷0,3 m

_cr

m

_crc

= 0,7÷0,8 m

_cr

m

_crp Biyelin ağırlık merkezinin üstünde kalan ve piston ile doğrusal hareket yapan kısım

= 0,275 m

_cr

m

_crcBiyelin ağırlık merkezinin altında kalan ve krank ile dairesel hareket yapan kısım

= 0,725 m

_cr

MAKSİMUM ATALET KUVVETİ

** Biyel küçük başına etki eden makismum kuvvet n=n

_{max için}

m

_cr

= m

_crp

+ m

_crc

= 0,197+0,519=0,716 kg m

_crp

= 0,2÷0,3 m

_cr

m

_crc

= 0,7÷0,8 m

_cr

m

_crp Biyelin ağırlık merkezinin üstünde kalan ve piston ile doğrusal hareket yapan kısım

= 0,275 m

_cr

m

_crcBiyelin ağırlık merkezinin altında kalan ve krank ile dairesel hareket yapan kısım

= 0,725 m

_cr

2 6 max

,_r

  .

_id

[(

_p



_crp

)( 1  )  (

_crc



_c

)] 10

^

j

R m m m m

P  

sn rad

x n

_N

N

  . / 30  3 , 14 6000 / 30  628 /



(7)

Biyel Büyük Başı Hesabı

6 2

,

  0 , 039 x 628 x [( 0 , 478  0 , 197 )( 1  0 , 285 )  ( 0 , 519  0 , 179 )] 10

^

P

_j _r

MN P

_j_,_r

  0 , 0186

3 7 2

2

1

1 , 08 10

6 ) 026 ,

0 062 ,

0 . 5 , 0 ( 026 ,

0 6

) 5

, 0

( c r x m

W

_b

l

^c ^b

 

^

 



m

_c

=0,20÷0.28m

_cr

=0,25 m

_cr

=0,25x0,716 = 0,179kg m

_c

: Biyel bağlantı noktasındaki krank kütlesi “kg”

Biyel Kepinin Mukavemet Momenti

C_b = 62 mm ( Saplamalar arası mesafe) l_c= 26 mm ( biyel b.b genişliği) r₁= 0,5(d_cp+2t_b)=0,5(48+2x2)=26mm :büyük baş iç yarıçapı

(8)

Biyel Büyük Başı Hesabı

4 12

12 3 3

10 208

10 2

26 . t x x x m

l

J

_s



_c _b



^



^

12 3

1

) 10 26 ( 0 , 5 62 26 ) 10

5 , 0

( 

^

 

^

 l c r x x x

J

_c _b

Yatağın Atalet Momenti

C_b = 62 mm ( Saplamalar arası mesafe) r₁= 26mm (büyük baş iç yarıçapı)

t

_b

=2mm (Yatak kalınlığı)

l

_c

= 26 mm ( biyel b.b genişliği) Kepin Atalet Momenti

4

10

12

3250 x m

J 

^

(9)

Biyel Büyük Başı Hesabı

 

 



 

 

t b

s

b jr

b J J W F

P c 0 , 4

).

/ 1

(

023 ,

 0

Biyel Büyük Başı Kepindeki Eğilme Gerilmesi



_b

= 100 ÷300 MPa arası olabilir .(uygundur) F

_t

= l

_c

.0,5( c

_b

^{- d}

_cp

) = 26x0,5(62-48).10

^-6

= 0,000182m

²

F

_t

: Toplam kesit alanı (

yatak ve yatak kepinin toplamı m²)

b 273MPa

000182 ,

0

4 , 0 10

. 08 , 1 ).

10 . 3250 /

10 . 208 1

(

062 , 0 . 023 , 0186 0

.

0 ₁₂ ₁₂ ₇  



 



 

  _ _ _



(10)

Biyel Şaftı Hesabı

B-B Kesiti ve Atalet Momenti

a

_sh

, t

_sh

=

^{2.5÷4 mm}

h_sh = 23 mm : orta kesit (şaft) genişliği h_shmin = (0.5÷0,55 d_e)

d_e : Biyel küçük başı çapı h_sh = (1.2÷1,4 h_shmin)

b_sh= 16 mm:orta kesit (şaft) I taban genişliği b_sh= (0.5÷0,60 h_sh)

a_sh= 3,2 mm : biyelin I şaft genişliği

t_sh= 3,4 mm : I profilin kafasının et kalınlığı

2

10

6

6 ,

160 x m

F

_mid



^

) 2

)(

(

.

_sh _sh _sh _sh _sh

sh

mid

h b b a h t

F    

) 4 , 3 2 23

)(

2 , 3 16

( 16

23 x x

F

_mid

   

(11)

Biyel Saplaması Hesabı

MN

P

_j_,_r

  0 , 0186 (Büyük baş hesabından)

d= 11mm saplama çapı t=1 hatve

i_b =Saplama sayısı Malzeme: çelik

σ_b= 980 MPa (en büyük dayanım sınırı), σ_y = 800 MPa (kopma sınırı) σ_-1p = 300 MPa (Basma-çekme yorulma sınırı)

x MN i

P P

b jr l

t 0,0186

2 0186 , 0 ) 2

( 3 2

,   

Civatayı Sıkma Kuvveti 

2 , ) 0

( 

 

Kcr Kb

X Kcr

Civataya Uzamaya Zorlayan T. Kuvvet _MN

i X P P P

b jr l

t

b 0,0205

2 0186 , 20 , 0 0186 , ) 0 (

,    



K

_cr

:

beraber sıkılan biyel parçalarının sünme miktarı

K_b: Saplamanın sünme miktarı

X=0,15-0,25 : saplama çapı azaldıkça azalır

(12)

Biyel Saplaması Hesabı

Saplamada oluşan minimum ve maksimum gerilme

x MPa d

P

b

283 0096 ,

0 . 14 , 3

0205 ,

0 4 4

.

² ²

max

  

 

x MPa d

P

b l

t

257 0096 ,

0 . 14 , 3

0186 ,

0 4 4

.

² ²

,

min

  

 

m

 ( 

_max

 

_min

) / 2  ( 283  257 ) / 2  270 MPa



d_b=d-1,4t = 11-1,4x1,0 = 9,6 mm=0,0096m ( saplama başı)

a

 ( 

_max

 

_min

) / 2  ( 283  257 ) / 2  13 MPa



Ortalama Gerilme ve Genlikler

(13)

Silindir Hesabı

OTTO MOTORU İÇİN

B= 78 mm (ısı analizden)

p_zmax= p_za= 6.195 Mpa

(ısı analizden)

n= n_t=3200 rpm

α_e = 11x10^-61/K (Dökme demir genleşme katsayısı)

E = 1.0 x 10⁵ MPa (Dökme demir elastisite modülü)

μ = 0.25 (Poisson oranı )

Poisson oranı : yanal şekil değiştirmenin eksenel şekil değiştirmeye oranıdır

δ_l.= 6 mm (Silindir duvarının kalınlığı=seçilen)

(14)

Silindir Hesabı

SİLİNDİR DUVARININ DİZAYN KALINLIĞI

σ

_z

= 50-60 MPa

( Dökme Demirin izin verilen genleşme gerilimi)

σ

_z

= 80-100 MPa

( Çelik izin verilen genleşme gerilimi)

σ

_z

= 60 MPa seçildi

δ

_l.

> δ

_l.d

( Silindir duvar kalınlığı uygun bir güvenlik faktörü ile belirlenir)

] 1 )

3 . 1 /(

) 4

. 0 (

[ 5 .

._d

 0

_z



_z _z



_z



l

B  p  p



mm x

x

d

x

l_.

 0 . 5 78 [ ( 60  0 . 4 6 , 195 ) /( 60  1 . 3 6 . 195 )  1 ]  3 , 74



(15)

Silindir Hesabı

SİLİNDİR DUVARINDAKİ GENİŞLEME GERİLİMİ

σ

_ex

= 30- 60 MPa ( Demir izin verilen gerilme) σ

_ex

= 80- 120 MPa ( Çelik izin verilen gerilme)

SİLİNDİR DUVARINDAKİ SICAKLIK GERİLİMİ

DT = 120 K (Silindirin içi ve dışı arası sıcaklık farkı)

DT = 100-150 K arası ( özellikle silindir üst bölgelerinde)

x MPa x B

p

l z

ex

40 . 3

6 2

78 195

. 6 2

max

.  

 



x MPa x

x x

T E

_e

t

88 ) 25 , 0 1

( 2

) 120 10

11 10

0 . 1 )]

1 ( 2 [

.

⁵ ⁶

 

 D

^



 

(16)

Silindir Hesabı

SİLİNDİR DUVARINDAKİ TOPLAM GERİLİME (Gaz basıncı ve sıcaklık farkından kaynaklı ) DIŞ YÜZEY

σ’

_

= σ

_ex

+ σ

_t

= 40.3 + 88 = 128,3 MPa İÇ YÜZEY

σ’

_

= σ

_ex

- σ

_t

= 40.3 - 88 = -47,7 MPa

D.Demir için : “σ’

_

” 100-130 MPa büyük olamaz

Çelik için : “σ’

_

” 180-200 MPa büyük olamaz