Download - Benzinli Motor Tasarimi
BENZİNLİ MOTOR
TASARIMI
ÖZET
Dünya’nın en büyük sektörlerinden biri olan otomotiv sektörü ülkelerin
gelişmesi için çok önemli rol oynamaktadır. Otomotiv sektöründe aktif rol oynayan
şirketler ülkelerine ekonomik yönden büyük katkı sağlarlar.Bu ekonomik katkı o
ülkenin ekonomik gücüne çok önemli ölçüde etki eder.Türkiye bu konuda çok uzun
zamandan beri geri kalmasının bir takım bedellerini ödemektedir.Ekonomik güce çok
etkisi olan bu sektörde Türkiye’nin geri de kalması ekonomik sorunların yanında
sosyal sorunlara da neden olmaktadır.Halbuki ülkemizin sanayisinin büyük bölümü
otomotivden oluşmaktadır ve otomotiv yan sanayisinde çok iyi olmamız da
düşündürücüdür.Çünkü otomotiv sektöründe söz sahibi olan kısmı değil de işçiliği
yapan kısmı oluşturmaktayız.Söz sahibi olmak için yerli üretimin olması
gerekmektedir.Yerli üretimle ülkemize bugünkünden daha fazla ekonomik katkıda
bulunulabilir.Bugünkü rekabet ortamında geriden gelmemizin dezavantajıyla
otomotiv sektöründe yerli üretim gerçekten riskli bir iştir ama bir yere ekonomik
bağımlı kalmaktansa ekonomik bağımsızlığımız için bu riski göze almak daha
mantıklıdır.
Bu projede alt yapımız tam olmamasına rağmen elimizde olan imkanlarla bir
motor tasarımı yaptık. Bu motor tasarımı için termodinamik, malzeme bilgisi,
mukavemet, bilgisayar destekli tasarım, ergonomi alanında bir çok teorik bilgilerden
yararlandık. Günümüzdeki mevcut motorlardan daha iyi bir motor olmamasına
rağmen tamamen yerli bir tasarım olması bizim için çok önemlidir. Bu projedeki
düşünce doğrultusunda malzeme bilimi kullanılarak nanoteknoloji alanında yapılan
atılımlarla çok iyi özelliklerde bir motor üretilebilir. Ancak bu daha iyi imkanlarla ve
daha ciddi çalışmalarla sağlanabilir.
i
ÖNSÖZ
Günümüzde otomotiv sektöründe içten yanmalı motorlar, kullanımı açısından
önemini korumaktadır. Yeniliklerle dolu otomotiv sektöründe her geçen zamanla
gelişen motor teknolojileri özellikle yakıt sarfiyatını azaltmaya yöneliktir. Böylece
müşterilerin beklentilerini karşılamayı ve Dünya’da tükenme noktasına gelen petrol
yakıtlarını idareli kullanmayı hedeflerler. Bunun yanı sıra daha hafif, daha dayanıklı
ve daha iyi güç sağlayacak özellikte motorların tasarımları için bir uğraş
verilmektedir. Bu şartlar göz önünde alınarak başta Avrupa’da olmak üzere bir çok
otomotiv fabrikaları üretimlerini ve AR-GE çalışmalarını sürdürmektedirler. Bir
otomobilin üretiminde en zor iş motorun üretilmesidir. Bu nedenle bazı önemli
otomotiv şirketleri ürettikleri araçların motorlarını başka şirketlere yaptırmaktadırlar
Bir motorun tasarımından üretilmesine kadar bir çok teorik bilgi kullanılarak
defalarca deneyler ve hesaplamalar yapılır. Bunun sonucunda ortaya çıkan
prototiplerde de sorunlar çıkabilir. Yeniden motor tasarımına geri dönmek zorunda
kalınabilir. Motor tasarımı, üretilecek bir aracın özelliklerini ve müşteri beklentilerini
belirlemek açısından çok önemlidir.
Gelişmiş ülkeler kendi otomobillerini üretirken Türkiye’de ise otomotiv
sektörü çok önemli olmasına rağmen tamamen yerli üretimi otomobil yoktur.
Dünya’daki önemli otomotiv şirketlerinin sorunu daha az yakıt tüketen, daha güçlü
motor üretmek iken bizim daha motor üretme aşamasında bile olmamamız otomotiv
sektörü gibi çok önemli bir sektörde çok geride olduğumuzu göstermektedir.
Türkiye’nin otomotiv sektöründe etkili olması için işçi ülke konumundan üretken
ülke konumuna geçmesi gerekmektedir. Bunun da tek yolu tamamen yerli bir
otomobilin üretilmesidir. Böylece ülkemize ve milletimize sağlanan ekonomik katkı
Türkiye’yi güçlü bir devlet yapma yolunda götürür. Biz de bu düşüncelerden yola
çıkarak elimizde olan teorik bilgileri ve deney sonuçlarını kullanarak bir motor
tasarımını yapmayı amaçladık ve elimizdeki imkanların az olmasına rağmen neler
yapabileceğimizi göstermek istedik.
ii
İÇİNDEKİLER
ÖZET.............................................................................................................................i
ÖNSÖZ.........................................................................................................................ii
İÇİNDEKİLER............................................................................................................iii
1.GİRİŞ.........................................................................................................................1
1.1. İÇTEN YANMALI MOTORUN TARİHÇESİ.................................................1
1.2. BENZİNLİ MOTORUN ÇALIŞMASI.............................................................3
1.2.1. BENZİNLİ MOTORUN PARÇALARI......................................................4
1.2.1.1.Piston....................................................................................................4
1.2.1.2. Biyel Kolu............................................................................................5
1.2.1.3. Krank Mili...........................................................................................6
1.2.1.4. Kam Mili..............................................................................................7
1.2.1.5. Motor Bloğu.........................................................................................9
1.2.1.6. Segmanlar..........................................................................................10
1.2.1.7. Silindir Kapağı...................................................................................10
1.2.1.8. Supaplar.............................................................................................11
1.2.1.9. Buji....................................................................................................12
1.2.1.10. Enjektör............................................................................................13
1.2.1.11. Manifoldlar......................................................................................14
1.2.1.12. Karter...............................................................................................15
2. MOTOR TEMEL BOYUTLARININ HESAPLANMASI....................................16
2.1. Piston Hızı........................................................................................................16
2.2. İndike Güç........................................................................................................17
2.3. İndike Ortalama Basınç....................................................................................17
2.4. Efektif Güç.......................................................................................................17
2.5. Sürtünme Gücü................................................................................................17
2.6. Litre Gücü........................................................................................................17
2.7. İyilik Derecesi..................................................................................................17
2.8. Teorik Termik Verim (k=1,4)..........................................................................18
2.9. Mekanik Verim................................................................................................18
2.10. Efektif Verim.................................................................................................18
iii
2.11. Özgül Yakıt Tüketimi....................................................................................18
3. TERMODİNAMİK HESAPLAMALAR...............................................................19
4. SİLİNDİR KAPAĞI ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ.....................................20
4.1. Silindir Kalınlığının Belirlenmesi....................................................................20
4.2. Silindir Kapak Kalınlığı...................................................................................20
4.3. Silindir Kapak Cıvataları.................................................................................21
5. PİSTON ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ.........................................................21
6. PİSTON PİMİ ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ...............................................23
6.1. Piston Pimi Malzemesi.....................................................................................24
6.2. Piston Pimi Ölçüleri.........................................................................................25
6.3. Eğilme Kontrolü...............................................................................................25
6.4. Ovallik Kontrolü..............................................................................................27
7. SEKMAN ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ......................................................27
7.1. Malzeme Seçimi...............................................................................................27
7.2. Segman Ölçüleri...............................................................................................29
8. BİYEL BOYUTLARININ BELİRLENMESİ......................................................29
8.1. Biyelin Küçük Tarafı.......................................................................................31
8.2. Biyelin Büyük Tarafı.......................................................................................31
9. KRANK MİLİ BAĞLANTILARININ BELİRLENMESİ.....................................32
10. EMME VE EGZOZ SUPAP ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ.......................34
10.1. Emme Supabı.................................................................................................34
10.2. Egzoz Supabı..................................................................................................35
11. KAM BOYUTLARININ BELİRLENMESİ........................................................36
12.SONUÇ..................................................................................................................39
13.KAYNAKLAR......................................................................................................40
iv
1.GİRİŞ
İçten yanmalı motorun ortaya çıkışı, daha önce buhar makinesinin geliştirilmiş
olmasına dayanarak gerçekleşmiştir. Her iki motor da, yakıttan elde edilen enerjiyi
ısıya dönüştürüp, bu ısıyı istenilen işi görmede kullanırlar. Ancak, buhar makinesi
dıştan yanmalı bir makinedir. Çünkü yakıt, pistonu içeren silindirde değil, makinenin
başka bir bölümünde yanar. Buhar makinesinde odun, kömür ve petrol ürünleri gibi,
yanabilen herhangi bir yakıt türü kullanılabilir. Çıkan enerji, bir sıvıyı (genellikle su)
ısıtır. Sıcak su buharı, kısıtlı bir hacim içinde (silindirde) genleşerek pistonu iter.
İçten yanmalı motorda ise yakıt, yanma odasında (silindirin üst bölümü) yanar.
Yanma, ansızın gerçekleştiğinden, bir patlama oluşturur. Piston patlamayla itilir.
Pistondan başlayıp krank mili ve volana iletilen hareket enerjisi taşıtın iş
yapabilmesini sağlar.
Otomobil motorlarında, her çevrimin sonunda yanmış gazlar çevrimden dışarı
atılarak yerine taze hava-yakıt karışımı çevrime sokulur. Termodinamikte Açık
Çevrim olarak tanımlanan bu durum, motorlarda meydana gelen kimyasal enerjinin
temelini oluşturur. Motor yakıtının türüne göre de termodinamik çevrimlerden uygun
olanı kullanılarak içten yanmalı motorların tasarımı için gerekli olan hesaplamalar
yapılır.(Örnek: Benzinli motor tasarımı hesapları için Otto Çevrimi kullanılır)
Bu çalışmada gücü 76 kw, sıkıştırma oranı ε = 10,5 olan dört silindirli dört
zamanlı su soğutmalı bir benzinli motorun tasarımı için gerekli olan hesaplamaları
incelenmiştir.
1.1. İÇTEN YANMALI MOTORUN TARİHÇESİ
XVIII. ve XIX. yüzyıllarda buhar makinesinde gerçekleştirilen gelişmelerin
yanı sıra, mühendislik ve metalürji alanındaki ilerlemeler de, ilk başarılı içten
yanmalı motorların yapılmasını olanaklı kıldı.XVIII. yüzyılda James WATT, buhar
makinelerinde pistonun enerji sızdırmasını Önleme amacıyla conta ve segmanlar
geliştirdi. Fransız fizikçisi Sadi CARNOT, 1824'te ısı alışverişi biliminin
(TERMODİNAMİK) temelini oluşturan kuramları yayınladı. 1800 yılında İngiliz
mühendis Henry Maudslay, makinelerin duyarlı parçalarını üretecek kapasitede torna
1
tezgâhları yaptı. 1850'lerde, petrolün damıtılmasıyla, daha hafif ve verimli yakıtlar
elde edildi.
1860'ta Fransız mühendis J.J.E. Lenoir, yakıt olarak aydınlatma gazı (bir tür
havagazı) kullanan, yeni ve başarılı bir makine geliştirdi. Bu, gerçekte buhar
makinesinin değişik bir türüydü. 1867de de Otto ve Langen, yalnızca bir yönde
dönüp, ters yönde güç ileten bilya kilitli kavrama biçimli bir debriyaj içeren ve dişli
ile kollar yardımıyla hareketli pistondan aldığı gücü şafta ileten bir makine yaptılar.
1862'de Alphonse Beau de Rochas, günümüzün otomobillerinde de kullanılan dört
zamanlı motora ilişkin kuramı yayınladı. De Rochas'nın ileri sürdüğü kuram,
karışımın sıcaklığının yükselmesini sağlayan sıkıştırma sürecini kapsıyordu. De
Rochas, dört zamanlı motorun, egzoz gazlarının atılıp, karışımın yanma odasına
girmesi açısından iki zamanlı motordan daha verimli olduğunu da belirtmişti.
İki zamanlı motorda, yakıtın yanma odasına alınması, yanması ve dışarı
atılması, pistonun her gidiş gelişinde (yani krank milinin her dönüşünde) gerçekleşir.
Dört zamanlı motordaysa, bu işlem için pistonun iki kez gidip gelmesi (yani, krank
milinin iki dönüş yapması) gerekir. İki zamanlı motor krank miline, dört zamanlı
motorun iki katı kadar güç aktarır; ama başka etmenler eşit olduğu zaman, dört
zamanlı motor, gaz alıp boşaltma yönünden çok daha etkilidir. İki zamanlı motorun
bir başka sakıncalı yanı da, yanmayan yakıtın, yanmış gazlarla birlikte dışarı atılması
yüzünden, ekonomik olmamasıdır.1876 yılında Otto ve Langen, «sessiz» Otto
motorunu yapmaya başladılar (bu motor eskisine oranla daha sessizdi). Yakıt
karışımını yakmadan önce sıkıştıran bu dört zamanlı model,ilk modern içten yanmalı
motordu.
Dört zamanlı motor: Dört zamanlı motor şu biçimde çalışır: Pistonun ilk aşağı
doğru hareketinde, emme supabı açılır ve yakıt karışımı, yanma odasına dolar. Bunu
izleyen yukarı harekette, bütün supaplar kapanır ve yakıt karışımı sıkışır. İkinci aşağı
doğru hareket başlamadan hemen önce, yanma işlemi gerçekleşir. bujinin
oluşturduğu bir kıvılcım, yakıt karışmamı ateşler ve genleşen gazlar, pistonu aşağı
iter. İkinci yukarı hareketteyse, egzoz supapları açılır ve yanmış gazlar dışarı atılır.
Bu yüzden «dört zamanlı» (emme, sıkıştırma, yanma ve egzoz)diye adlandırılır.
Yakıt karışımı, yakıt ile havanın uygun oranda karışmasını sağlayacak biçimde,
karbüratör tarafından hazırlanır. Yakıt olarak genellikle benzin kullanılır; ama
2
gazyağından (kerosen), uçak yakıtına kadar her türlü yakıtla çalışacak içten yanmalı
motorlar yapılabilir. Karbüratörün iyi ayarlanması gerekir: Karışım yetersiz olursa
(yeterli oranda yakıt içermezse) motor iyi çalışmaz; karışım çok zengin olursa,
bujilerde, supaplarda ve yanma odasının iç yüzünde karbon birikerek, aşırı yakıt
tüketimine ve motorun veriminin düşmesine neden olur.
İki zamanlı motor: İki zamanlı motorun, yukarda sözü edilen bütün işlemleri
bir iniş çıkış hareketi içine sığdırması gerekir. Yakıtın alınıp atılması yetersiz ve
etkisiz olduğundan, uygun karışımı sağlamak da çok güçtür. Günümüzde de bazı
motosikletlerde, küçük otomobillerde ve çimen biçme makinelerinde küçük iki
zamanlı motorlar kullanılır. Ama bunlar yakıta karıştırılan yağ nedeniyle hava
kirlenmesine yol açarlar. İki zamanlı motorların karışımı alıp atmalarından doğan
sakıncaları gidermenin bir yolu, motora, karşıt yönlerde hareket eden ve aynı yanma
odasını paylaşan pistonlar yerleştirmektir. Henry Ford, 1896 yılında yaptığı ilk
otomobilde bu sistemi kullanmıştı. Sistemin önemli bir sakıncası, her pistonun z ti bir
krank milini döndürmesi ve bu iki krank milinin hareketlerinin, dişlilerden oluşan bir
düzenekle birleştirilmesidir. İki zamanlı motorun egzoz sistemini geliştirmenin bir
başka yolu da, egzoz gazlarının enerjisiyle çalışan bir süperşarjör olan turboşarjörü,
Silindirlere hava "basmada pompa gibi kullanmaktır. Turboşarjör, alışılmış
karbüratör yerine, yakıt püskürtme sistemine bağlanır. Modern dizel motorunda,
emme zamanında yalnızca hava emilir. Sıkıştırma oranı, 12 25 arasındadır (benzin
motorlarında bu oran, 610 arasındadır). Böylece, havanın sıcaklığı 550°C'ın üstüne
çıkar. Yakıt bu anda püskürtülür ve bujiye gerek kalmadan hemen ateşlenir. Hem iki,
hem de dört zamanlı dizel motorları (iki türde de türboşarjör kullanılabilir) vardır;
ama taşıt araçlarına takılan dizellerin çoğu, dört zamanlıdır. [1,2]
1.2. BENZİNLİ MOTORUN ÇALIŞMASI
Hava ve benzin karışımı pistonun A.Ö.N. ya hareketiyle silindir içine emilir ve
pistonun Ü.Ö.N. ya hareketiyle sıkışır. Hava yakıt karışımı bujinin kıvılcımı ile
patlatıldığı zaman, silindir içinde çok sıcak ve yüksek basınçlı yanmış gaz meydana
gelir. Bu yüksek basınçlı gaz, silindir içinde ölü noktalar arasında serbestçe hareket
edebilen pistonu hızla A.Ö.N ya iter. Pistonun ölü noktalar arasındaki bu hareketi,
3
piston kolu ve krank mili tarafından dönme hareketine çevrilir. Yanmış gaz periyodik
olarak atılmalı ve taze hava yakıt karışımı silindire emilmelidir. Buda pistonun
silindir içinde ölü noktalar arasında yaptığı hareketle ve supapların zamanında açılıp
kapanmasıyla sağlanır. Yani içerdeki yanmış gaz pistonun A.Ö.N dan Ü.ÖN ya
hareketiyle açılan egzoz supap’ından dışarıya atılır. Bütün bu olayların
gerçekleşmesi motor çevrimi dediğimiz dört zamanın sırasıyla oluşmasıyla mümkün
olmaktadır. O halde motorun çalışma prensibi aynı zamanda dört zaman prensibidir.
[3]
1.2.1. BENZİNLİ MOTORUN PARÇALARI
1.2.1.1.Piston
Bir otomobil motorunda yakıt-hava karışımı silindir içinde ateşlendiğinde
genişleyen gazlar pistonu aşağıya iterek piston koluna (biyel) bağlı olan krank milini
döndürür. Yanma enerjisinin mekanik enerjiye çevrilmesini sağlar. Bir buhar
makinesinde, yüksek basınçlı buhar silindirin bir ucundan girerek pistonu iter. Bu
ilerleme hareketi pistona bağlı krank-biyel mekanizması yardımıyla dönme
hareketine çevrilir. Bir pompada piston elle veya bir makine ile hareket ettirilerek su
veya sıvıların hareket ettirilmesinde veya yükseğe basılmasında kullanılır. Bir
kompresörde makine veya motor pistonu çalıştırarak silindir içindeki hava veya diğer
gazların daha yüksek bir basınçta sıkıştırılmasını sağlar.Piston, yapı itibariyle gövde,
sızdırmazlığı sağlayan segmanlar ve biyel ile bağlantıyı sağlayan mafsaldan meydana
gelir.(Şekil 1.)
Şekil 1. Piston
4
Gövde ve segmanlar, patlamalı motorlarda yüksek sıcaklıklara dayanması için
alaşımlı çelikten yapılır. Segmanlar makine ve akışkanın cinsine ve sıcaklığına göre
kenevir, keçe, dökme demir, çelik, bronz, kösele ve kauçuktan yapılabilir. Hidrolik
cihazlarda sızdırmazlığı sağlamak için kauçuk ve köseleden yapılan segmanlar
kullanılır. Pistonlarda en önemli problem bunların gövde ve segmanlarının
aşınmasıyla sızdırmazlıklarını kaybetmeleridir. Bu sebeple bilhassa yüksek basınçta
çalışan motor pistonlarının silindirine sürtünen yüzeyleri iyice işlenip parlatılarak ısıl
işlemle sertleştirilir.Pistonlar motor bloğu içerisinde ya blok içinde ya da blok
içerisindeki silindir gömleği içinde bulunurlar. Motor çalışırken sıcaklığın
yükselmesinden dolayı pistonda mekanik aşınmalar meydana gelmektedir. Bu
aşınmaların bertaraf edilmesi için pistona oval bir form verilmiştir. Bu oval form
pistondan pistona değişmektedir. Oval form piston pim deliklerinin bulunduğu
hizada bir kaç mikron kadar daha küçük değerdedir.Bu oval form aşınmaları
minimuma indirerek motorun ömrünü yükseltir. Oval formu vermek için çok hassas
CNC tezgahlar kullanılır. Pistonların kafa diye tabir edilen yakıtın püskürtüldüğü
yerde sıcaklık etek diye tabir edilen krank miline yakın tarafa göre daha sıcaktır ve
bu farkın motor çalışırken performansı etkilememesi için, üretimde pistonun kafa
tarafı etek tarafına göre daha küçük çapta işlenir. [4]
1.2.1.2. Biyel Kolu
İçten yanmalı motorlarda pistonlarda patlamanın oluşmasıyla doğrusal
hareketin krank miline dairesel hareket olarak aktarılmasını sağlayan makine
elemanıdır.(Şekil 2.)
Şekil 2. Biyel Kolu
5
Biyel pistonlara perno ile mafsallanır, pim ile emniyet pernonun iki yanından
sağlanır. Krank mili ile arasına motor rulmanı denilen basit yapıda kayganlaştırıcı
özelliğe sahip çeşitli kaplama
teknikleriyle üretilmiş monte edilerek yapılır. [5]
1.2.1.3. Krank Mili
Krank mili, eksantirik bir mildir ve pistonların yaptığı doğrusal hareketi
dairesel harekete çevirir.(Şekil 3.)
Şekil 3. Krank Mili
Krank mili genellikle dövme yöntemi ile üretilir ve biyel kolunun çalışacağı
bölgeleri talaşlı imalatla hassas bir şekilde işlenir. Krank mili malzemesi düşük
alaşımlı çelikdir.Döküm yoluyla üretilen krank mili Küresel garafitli dökme
demirlede üretilir.Malzemenin özellikleri aşınmaya,ergimeye ve burulmaya karşı
dayanımlı olmalıdır. Krank miline yataklık eden kaymalı yataklar (krank mili yatağı)
ise mikrokaynamaları engellemek için pirinçten yapılır.
Krank milinin yağlaması ise biyel kollarının karterdeki yağa çarpıp onu
sıçratması sonucu yapılır. [4]
6
1.2.1.4. Kam Mili
Kam mili supapları dört zaman çevrimine göre, zamanında açan, piston kursu
boyunca açık tutan ve yaylar yardımıyla kapatan, setli bir mildir.(Şekil 4.)
Şekil 4. Kam Mili
Kam mili bu esas görevinden başka, üzerinde bulunan bir helis dişli
yardımıyla distribütör ve yağ pompasını çalıştırır. Ayrıca bir özel kam vasıtasıyla da,
benzin otomatiğini çalıştırır.
Genellikle L ve I tipi motorlarda kam mili üst karterdeki kam mili
yataklarına, krank miline paralel olarak takılır. Bazı I tipi motorlarda kam milleri,
silindir kapağı üzerinde bulunan, yataklar üzerine yerleştirilir ki, bu motorlara üstten
kam milli motorlar denir.
T tipi motorlarda ise, üst karterin iki tarafına yerleştirilen, çift kam mili
vardır. Bunlardan birisi egzoz supaplarına, diğeri ise emme supaplarına hareket verir.
V tipi motorlarda kam mili V ’nin ortasına ve krank miline paralel olarak
yerleştirilir.
Kam mili yatakları sırt kısmı çelik, yatak yüzü yumuşak ince metalden
yapılmış boru tipi yataklardır. Yatakların yuvasına hafif sıkı geçerek dönmesini
önlemek için bir tarafından kesilerek, uçlar çok hafif ayrılmıştır. Yerine özel
7
malafalarla takılan yatakta, bu kesik uç yaylanıp kapanarak yatağın yuvasına sıkı
oturmasını sağlar.
Kam milleri, krank mili ile birlikte motorda dört zamanı düzenler. Kam mili
hareketini, krank milinden, helis dişli veya zincirle alır. Bu elamanlara zaman
dişlileri yada zaman zinciri denir. Dört zamanda krank mili, iki defa (720 derece)
dönünce, kam mili bir defa(360) döner. Bu nedenle, kam mili dişlisindeki diş sayısı,
krank mili dişlisindeki diş sayısının iki katıdır.
Dört zamanın düzenli bir şekilde olabilmesi için, zaman dişlilerine ve zincir
dişlilerine, zaman ayar işaretleri vurulmuştur. Motor toplanırken bu işaretler mutlaka
karşı karşıya getirilerek takılır.
Üstten kam milli motorlarda krank milinden, kam miline hareket iletmek
için, neopramdan yapılmış uzun hareket iletme kayışları kullanılır. Üstten kam milli
motorlarda, kam mili veya silindir kapağı sökülürken, motorun zaman ayarının
bozulmaması için, özel önlemlerle zincirin gergin tutulması gerekir.
Kam milleri yüksek kaliteli çelik alaşımlardan dövülerek veya dökülerek tek
parça halinde yapılır. Malzeme sertleştirilmeden, kam mili muyluları ve kamlar özel
tornalarda işlenerek, kabaca ölçüsüne getirilir. Bu işlemden sonra, kam mili ısı
işlemlerine tabi tutularak, muylu ve kam yüzeyleri sertleştirilir. Bundan sonra, özel
kam mili taşlama tezgahlarında, muylu ve kam yüzeyleri, hassas olarak taşlanıp
standart ölçüsüne getirilir.
Kam millerinde ekseriya, dört kam mili muylusu vardır.bunlardan arka muylu,
kamlardan küçük yapılabildiği halde, diğer üç muylu kademeli olarak, hepside
kamlardan daha büyük yapılır. Böylece kam milleri üst karterdeki yataklarına
kolayca takılıp sökülebilir.
Genellikle kam millerinde, her silindir için, bir emme ve bir de egzoz kamı
vardır. Bazı motorlarda, bir emme, bir egzoz kamı karşılıklı iki silindirin supaplarına
hareket vermektedir.
8
Bir kamın kısımlarını inceleyecek olursak; bir kam çıkıntısı, bunun 180 derece
karşısı ökçe ve mille kamların, birleştiği kısımlarda da, kam sessizleştirme sahaları
vardır. Doldurulmuş bu kısımlar, itici ve supabın sessizce temas ederek yavaş
açılmasını ve yavaş yavaş kapanmasını sağlar. Aksi taktirde, supap çabuk açılıp,
kapanacak olursa, hem supaplar ses yapar ve hem de parçalar çabuk aşınır.[4]
1.2.1.5. Motor Bloğu
Silindir bloğu diğer adıyla motor bloğu, pistonlara ve krank miline yataklık
eder.(Şekil 5.)
Şekil 5. Motor Bloğu
Radyatörden gelen suyun motorumuzun kanallarında dolaştığı ve soğutmaya
çalıştığı yer tam olarak burasıdır.Üst kısmında silindir kapağı altında ise karter
bulunur. [5]
9
1.2.1.6. Segmanlar
Şekil 6. Segmanlar
Görevleri:
1- Silindir cidarlarına belirli bir basınç yaparak, pistonla sızdırmazlık temin
edip, zamanların oluşmasını sağlar.
2- Segmanlar silindir içinde fazla yağı sıyırarak, pistonla silindir arasında yağ
filmi oluşmasını temin eder ve hem silindirin yağlanmasını sağlar, hem de
motorun yağ yakmasını önler.
3- Piston başındaki yüksek ısıyı, silindir cidarına oradan da soğutma suyuna
ileterek pistonların soğumasına yardımcı olur.
1.2.1.7. Silindir Kapağı
Silindir kapağı, Motor bloğunu arasına silindir kapak contası konularak üstten
kapatacak şekilde imal edilen motor parçasıdır.(Şekil 7.)
10
Şekil 7. Silindir Kapağı
Silindir kapağı üzerinde emme manifoldu , egzoz manifoldu ve bujiler bulunur.
Supap sistemine de yataklık etmektedir. Otomobil motorlarında genelde tüm bloğu
kaplayan bir tane silindir kapağı bulunmaktadır. Büyük motorlarda ise her silindirin
kendi silindir kapağı vardır.[4]
1.2.1.8. Supaplar
Dört zamanlı içten yanmalı benzin motorlarında, emme zamanında, açılan bir
delikten hava yakıt karışımı silindire dolar. Aynı şekilde egzoz zamanında , ikinci bir
delikten yanmış gazlar dışarı atılır. Bu deliklere supap portları denir.
Şekil 8. Emme Supapı
Silindire açılan bu delikleri, açıp kapayan ve belli bir süre açık tutan, motor
elemanlarına da supap denir. Her silinde pistonun durumuna göre supapları açıp
kapayan, supap mekanizması vardır.
11
Şekil 9. Egzoz Supapı
Genellikle dört zamanlı otomobil motorlarında, emme supapları (Şekil 8.),
emme zamanında, karbüratörde hazırlanan, hava yakıt karışımları silindirlere alır,
egzoz supapları da ( Şekil 9.) yanmış egzoz gazlarını dışarı atar. [5]
1.2.1.9. Buji
Bujiler birçok çeşitte ve değişik tip motorlarda kullanılmak üzere farklı boyut
ve özelliklerde üretilir. Genellikle 4 bölümden oluşurlar.(Şekil.10)[5]
Şekil 10. Bujinin Bölümleri
Buji, içten yanmalı motorlarda yakıt-hava karışımını ateşleyen makine
parçasıdır. (Şekil.11) Bujiler yüksek gerilimli elektriği iki elektrot arasından atlatarak
12
kıvılcım oluştururlar. Silindir içinde basınç altında yanma noktasına yaklaşmış yakıt
bu kıvılcım sayesinde ateşlenir. motorun "yanma zamanı" böylece gerçekleşmiş olur.
Şekil 11. Buji
1.2.1.10. Enjektör
Yakıtın zerrecikler halinde, hava ile karışmak üzere manifolda püskürten
parçadır.(Şekil.12) Enjektörler selenoid tarafından çalıştırılan iğneli bir supaba
sahiptir. Akım olmadığı zaman iğne, helis bir yay tarafından kapalı tutulur. Solenoid
sargısı enjektör gövdesinin arka kısmında yer almaktadır. kontrol ünitesinden gelen
elektrik akımları enjektör sargısından geçerek manyetik bir akım meydana
getirmektedir. Akım gelince iğne 0,1 mm kadar kalkar ve yakıt püskürtülür. İğnenin
ucu yakıtın iyice tozlaşmasını sağlamak için özel bir şekilde yapılmıştır.
Şekil 12. Enjektör
13
Supabın açık durumda geri çekilme mesafesi 0,15 mm’dir ve tepki zamanı 1
milisaniye civarındadır. Püskürtülen yakıtın miktarı enjektörün açık kalma süresine
bağlıdır. Enjektörün tam olarak açık kalma süresi veya püskürtme aralığı motor devri
ve yükü, motor ısısı, emilen havanın ısısı ve atmosferik basınç gibi faktörlere
dayanmaktadır. Bu süre 1,5-10 milisaniye arasında değişmektedir.[5]
1.2.1.11. Manifoldlar
Manifoldlar içten yanmalı motorlarda taze hava/yakıt karışımını silindirlere
alınmasında ve yanmış gazların dışarı atılmasında yol teşkil ederler. Emme
manifoldları taze karışıma direnç göstermemeli ve karışımı silindirlere homojen bir
şekilde dağıtmalıdır. Egzoz manifoldları (Şekil13.) ise motordan çıkan yanmış
gazlara direnç oluşturmayacak yüzeylere sahip olmalı ve aynı zamanda yanmış
gazların beraberinde getirdiği ısıya da dayanabilmelidirler.
Şekil 13. Egzoz ManifolduTüm bunların yanı sıra her iki manifold da yeterince hafif olmalıdırlar.
Malzemeleri ve Yapıları
Emme manifoldları otomobil motorlarında genellikle alüminyum alaşımından
üretilirler.(Şekil. 14) Bunun nedeni düşük ağırlık ve iyi ısı iletimidir.
14
Şekil 14. Emme Manifoldu
Emme manifoldları, özellikle günümüzün değişen uzunluğa sahip
manifoldları, ağır parçalardır. Dökme demir yerine aliminyum alaşımı kullanmak
yeni bir teknojidir, bazı araç üreticileri şimdi naylon66 ‘dan yapılmış termoplastik
manifoldlara veya diğer ısı direnci güçlendirilmiş plastiklere yöneldiler. Bu
malzemeler, araç üreticilerinin hayallerine yakın ucuzlukta, hafiflikte ve kolay akışa
sahiptir. [4]
1.2.1.12. Karter
Karter, içten yanmalı motorlarda motorun alt kısmında bulunan yağ tankıdır.
Krank milini dışarıdan gelebilecek darbelere karşı korur.(Şekil15.) Yağa depoluk
eder soğumasını sağlar. Boğazlı ve boğazsız olup 2 çeşittir.[5]
Şekil 15. Karter
15
2. MOTOR TEMEL BOYUTLARININ HESAPLANMASI
Gücü 76 kw, sıkıştırma oranı ε = 10,5. Dört silindirli dört zamanlı su soğutmalı
benzinli motorun tasarlanması.
ηp = ( benzin motoru için 0,4 … 0,7 ) → 0,7 kabul edilirse
ηv = 0,83 ( hacimsel verim) → 0,83
ηt = 0,6 ( termik verim)
ηm = ( benzin motoru için 0,8)
Hmix= → Hmix=3931,4188 kj/m3
Pme=0,7x0,83x0,6x0,8x3931,4188x0,9=993,788kPa =9,93bar
Pe=
X:strok/çap oranı
H:piston stroku
D:silindir çapı
X=0,973 alınırsa Not: Benzinli motorlarda 0,6-1,3 arasında seçilir.
D= 8,05cm
X= cm
2.1. Piston Hızı
cm=
16
2.2. İndike Güç
2.3. İndike Ortalama Basınç
2.4. Efektif Güç
=
2.5. Sürtünme Gücü
= 95 - 76
2.6. Litre Gücü
2.7. İyilik Derecesi
2.8. Teorik Termik Verim (k=1,4)
17
2.9. Mekanik Verim
2.10. Efektif Verim
Benzinli Araçlarda 0,4 – 0,7
2.11. Özgül Yakıt Tüketimi
18
3. TERMODİNAMİK HESAPLAMALAR
Şekil 16. Otto Çverimi P-V ve T-S Diyagramları
=
=
=
19
[6]
4. SİLİNDİR KAPAĞI ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ
4.1. Silindir Kalınlığının Belirlenmesi
Silindir alüminyum alaşımdan yekpare olarak gömleksiz imal edilecektir.
Silindirlerde kullanılacak alüminyum [3]
4.2. Silindir Kapak Kalınlığı
Silindir kapakları %92,5 Al, %4 Cu, %2 Ni, %1,5 Mg olan alüminyumun
alaşımdan imal edilecektir. Silindir kapağında kullanılacak alüminyumun kopma
dayanımı 90……120 arasındadır.[3]
(Kapak alüminyum olduğu için)
4.3. Silindir Kapak Cıvataları
20
Silindir cıvataları krom nikeli çelikten imal edilecektir. Çelik malzeme için
, [3]
bulunur
M12 cıvata kullanılır.
5. PİSTON ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ
Piston %91 Al, %4 Cu, %2 Ni, %1,5 Mg, %0,9 Fe, %0,5 Si, diğer katkılar
%0,1 den oluşan alüminyum dan imal edilecektir. Bu motorda kullanılacak olan
pistonda ototermik piston dikkate alınarak ve pistonda 2 kompresyon 1 yağ sekmen
kullanılacaktır. [3]
(0,025….0,05)
(0,075…..0,1)
A = Silindir tepesi
= Piston tepesine etki eden güç
(0,0015……0,0045)
21
Şekil 17. Piston Boyutları
Pistonun tepesinde, oluşan gerilmelerden en fazlası, eğilme gerilmesidir. Bu
gerilme, iş zamanında yani yanma sonu basıncının en yüksek olduğu esnada piston
tepe alanının ortasına etki eden kuvvet ile biyelden piston pimi aracılığı ile piston
çevresinden yukarı yönde tesir eden kuvvet arasında meydana gelir.
Piston malzemesi olarak silisyum katkılı alüminyum malzeme kullandım. Bu
malzemeyi hafif olduğu ve ısı iletimi yüksek olduğu için seçtim. Hafif olduğu için
atalet kuvvetlerini yenerek ölü noktaları daha kolay aşacak ve motor daha dengeli
çalışacaktır. Bu durum, max yanma sonu basıncının meydana gelindiği zaman max
momentin oluştuğu anda gerçekleşir. Bir cevrimde maksimum dolgunun alındığı
zamandır.[3]
Piston boyu (L) (0,8……1,39) x D =1,01x80,35 =81,61 mm
Kompresyon (Üst kısım) yüksekliği (Lc)(0,45……0,75) x D = 0,63x80,35 = 52,286
mm
Piston tepesinin kalınlığı ( )(0,05……0,1) x D = 0,08 x 80,35=7,23 mm
22
Piston tepesinin radyan kalınlığı(0,05……0,1) x D = 0,068 x 80,35=5,63 mm
Biyel açıklığı ( ) (0,3……0,5) x D = 0,39 x 80,35 = 32,176 mm
Pim yatağının iç çapı ( )(0,22……0,28) x D = 0,25 x 80,35 =20,67 mm
Pim yatağının dış çapı( )(0,2……0,5) x D = 0,29,30 x 80,35 = 24,132 mm
Piston etek yüksekliği ( )(0,6……0,8) x D = 0,68 x 80,35 = 56,308 mm
Alev bölgesi yüksekliği ( )(0,06……0,12) x D = 0,102 x 80,35 = 8,44 mm
1. ve 2. sekmanler arası ( )(0,035……0,065) x D = 0,05 x 80,35 = 4,58 mm
2. ve 3. sekmanler arası ( )(0,035……0,065) x D = 0,04 x 80,35 = 3,78 mm
Kompresyon sekman sayısı ( ) = 2
Piston yağ deliği sayısı = 10
Piston kütlesi ( ) =
Sekman ile oyuk arasındaki radyal aralık ( )(0,9……1,1) = ,1
Sekman Radyel Kalınlığı (trr) (0,040-0,045) = trr=0,041xD = 0,041x80,35=3,29
Piston Tepesi İç Çapı(Di) =D-2(
6. PİSTON PİMİ ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ
Krom nikelli çeliklerin kopma dayanımları 600…700 N/ arasında.
Malzeme seçimi: Piston pimleri çalışma şartları nedeni ile eğilme ve burulma
kuvvetlerine maruz kalırlar. Fakat parçada en etkili gerilme eğilme gerilmesidir. Bu
nedenle parçamızın yapım malzemesinin seçimini yaparken eğilme mukavemeti göz
önünde bulundurulacaktır.
Piston pimi iki farklı bağlantı noktasına ve dolayısıyla farklı kuvvetlere maruz
kalır. Piston ile olan bağlantısının üst yarısında, en fazla momentin elde edildiği
sırada basma gerilmesine; bağlantının alt yarısında ise azami gücü geçen motor
devirlerinde ve piston ataletinden dolayı çekme gerilmesine maruz kalır. Piston pimi
ile biyel bağlantısının üst yarısında azami gücü geçen motor devirlerinde en fazla
çekme gerilmesine; alt yarısında da aynı kuvvetin etkisi sebebiyle basma gerilmesi
maruz kalır.
23
Piston pimi malzemesi olarak çeşitli oranlarda karıştırılmış malzemelerin
seçilmesi mümkündür. Malzeme seçiminde göz önünde bulundurulması gereken,
yanma sonunda piston tarafından aktarılan kuvvete, basma ve çekme kuvvetlerine
karşı koyabilecek kabiliyette olmasıdır.
Tasarımını yaptığımız piston pimi malzemesi için DIN normlarında EC60
Çeliği olarak adlandırılan piston pimi malzemesi kullanılmıştır. EC60 Çeliğinin
değerleri ve alaşım oranı aşağıda verilmiştir.
6.1. Piston Pimi Malzemesi
EC60 ÇELİĞİ
Malzemenin içinde bulunan maddeler ;
C = Karbon miktarına göre malzemeye sertlik kazandırılır. Fakat belirtilen değerler
aşıldığı taktirde malzemenin kırılganlığı artar. Ayrıca ısı geçirme kabiliyetini ve
özgül ağırlığını azaltır. Malzemede % 0,11~ 0,15 arasında bulunmalıdır.
Mn = Malzemenin çekme mukavemetini ve darbe mukavemetini arttırır. Malzemede
% 0,4~0,6 arasında bulunmalıdır..
Si = Silisyum çeliğin mukavemet ve sertliğini arttırır. Fakat kopma uzaması ile soğuk
şekillendirilebilme özelliğini azaltır. Bu nedenle çelik bileşimindeki oranı % 0,35’i
aşmamalıdır.
Cr= Malzemenin mukavemetini arttırır. Ayrıca demirin karbonu çözebilme
kabiliyetini azaltır. Malzemede % 0,6 ~ 0,8 arasında olmalıdır. Fazla olduğu zaman
malzemenin kopma uzamasını arttırır. [3]
24
Şekil 18. Piston Pimi Boyutları
6.2. Piston Pimi Ölçüleri
do 0,28xD =0,28x80,35 = 22,67 mm
L 1,001xD=1,001x80,35 = 80,44 mm
2c=L/2 = 80,44/4 = 20,11 mm
6.3. Eğilme Kontrolü
Yanma sonu basıncından dolayı piston pimi üzerinde eğilme momenti
meydana gelmektedir. Meydana gelen bu moment malzeme seçiminde göz önünde
bulundurulacaktır.
Bu değerden yola çıkarak malzeme tablosundan çekme dayanımı 71,35kg/cm
olan malzeme kullanıldı.[3]
25
Pim Eğilme Kuvvetinin Hesabı:
Pim İç Çapı:
b= L/2 = 80,44/2 = 40,22
( )
olduğundan motor tasarlanabilir.
6.4. Ovallik Kontrolü
26
Ortalama piston yarı çapı
Pimin uzunlamasına kesitinde düzlemsel atalet momenti. ( )
tablo 1 den 0,025 olarak bulunur.
7. SEKMAN ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ
7.1. Malzeme Seçimi
Malzememiz yüksek dayanımlı gri dökme demirdir. Bu malzeme iyi sürtünme
teşkil ettiği gibi, motorda meydana gelen yüksek sıcaklık ve yüksek basınca karşı
koyarak uzun zaman esnekliklerini kaybetmedikleri için görevlerini daha uzun ve
başarılı bir şekilde yaparlar. Ayrıca içerisine katılan katkı maddeleri sayesinde ısı
iletimi de çok iyidir.
Segmanlar, emme zamanında, pistondaki yuvalarında üst yüzeye yapışırlarken,
sıkıştırma zamanında alt yüzeye yapışırlar. İş zamanında, pistonun AÖN’ ye iniş
hızına göre değişmekle birlikte bazen yüzebilirken bazen alt yüzeye bazen de üst
yüzeye yapışabilirler. Egzoz zamanında ise yine alt yüzeye yapışırlar. Burada alttan
gelen yağın segman üzerindeki etkisi de vardır. Yağ bir yandan sızdırmazlık
yaparken diğer yandan da segmanın alt ve üst yüzeylere çarpmasını geciktirir. Yağın
segman yuvasından aşağı ya da yukarı geçiş hareketleri segmanın köşelere sert
darbelerini sönümleyici etkisi vardır. Bu durum yağlamanın segman ömrü açısından
önemini arz ediyor.
27
C : % 2.80 – 3.30
Si : % 1.40 – 2.00
Mn: % 0.50 – 0.80
P : % 0.15 max.
S : % 0.12 max
Karbon(C): Dayanımı azaltır. Ergime sıcaklığını düşürür. Ancak sementit yani
Fe3C olarak doğada bulunduğu için malzemenin bünyesinde bulunmaktadır. Çünkü
dökme demirlerin temel elementlerindendir.
Silisyum(Si): Karbonun serbest halde kalmasını sağlar. Böylece karbon etkisi daha
da azalır. Malzemeye elastiklik özelliği kazandırır.
Mangan(Mn): Dökme demiri sertleştirir. Kükürt ile birleşerek kükürdün kötü
etkisini azaltır.
Fosfor(P): Kükürt miktarının artması kırılganlığı meydana getirir. Demir ile
birleşince Fe3P oluşur ve etkisi azalır. Malzeme eritilirken içine atılmak zorundadır.
Akıcılığı artırır. İstenilmeyen bir elementtir.
Kükürt(S): Yapıya etkisi çok fazladır. Malzemenin aşırı derecede sertleşmesine
neden olur. İşlenmesini azaltır. Malzemede istenilmez.
Yüksek dayanımlı dökme demir imal edilirken geç soğutulduğu için moleküller
arasındaki boşluk azdır. Diğer malzemelere nazaran daha toktur. Bunun için ısı
iletimi iyidir. Segman yüzeyi krom(Cr) ile kaplanır. Bunun nedeni sertliği artırmak,
aşınmayı önlemektir.[3]
: Segmanlarda maksimum eğilme gerilmesi = 2700 kg/cm2
28
Şekil 19. Segman Boyutları
7.2. Segman Ölçüleri
Kompresyon sekmanlarının adedi 2 tanedir.
Sekman eksenel yüksekliği ( ) =(2…4) = 3 kompresyon
Sekman eksenel yüksekliği ( ) =(2…4) = 3 yağ sekmanı
Sekman ağız aralığı = (0,010…0,015) x D=0.01 x 80,35 = 0,9mm
Sekman yuvasında aksiyel boşluk = 0,05 mm
Kompresyon sekman radyal kalınlıgı(trr)(0,040…0,045)xD=0,041x80,35=3,37mm
Yağ sekman radyal kalınlığı(trr) (0,038…0,043)xD=0,039x80,35=3,21 mm
Kompresyon sekman oyukları arasındaki radyal aralık( ) (0,70…0,95)=0,8 mm
Yağ sekman oyukları arasındaki radyal aralık( ) (0,9…1,1) = 1,1 mm
8. BİYEL BOYUTLARININ BELİRLENMESİ
Biyel ani darbe ve burulmaya dayanıklı krom-nikel çelikten pres altında kalıp
içinde dökülerek I şeklinde biyel ayağı pistonda sıkı ve biyel başı iki parçalı olacak
şekilde imal edilecektir.[3]
Krom-nikelli çeliğin kopma dayanımı 350…450 arasındadır.
29
Şekil 20. Biyel Boyutları
biyelin iki merkez noktası arasındaki mesafe
Açısal hız
Piston kütlesi (m4) => 414,9=0,4149kg
Biyel kütlesi (m3) =>m3=m4x1,2 => m3 =497,88gr
F04 => Pistonun ÜÖN da oluşan max atalet kuvveti.
F04 =
FBJ = Piston ve biyelin üst ölü noktada oluşan max atalet kuvveti.
30
8.1. Biyelin Küçük Tarafı
Piston pimi diş çapı => d0 = 22,67mm
Piston pimi ile burç arasındaki yağ boşluğu alınırsa
Piston burcu iç çapı (dp) =>D+2(yağ boşluğu) = 22,67+2x0,05=22,77mm
Burç et kalınlığı (tb) => tb =
Pim burcu dış çapı (dsi) => dsi =dp.(1.1…1,25) =>22,77x1,1,15=> dsi = 26,239 mm
Küçük tarafın dış çapı => dso = dp.(1,25…1,7) => 22,77x1,49 => dso = 33,93 mm
Küçük tarafın genişliği => ws = D.(0,33…0,45) => 80,35x0,33 => ws = 26,54 mm
Küçük tarafın min. Radyal kalınlığı => ts = dp.(0,16…0,27) => 22,77x0,198 => ts =
4,524 mm
Biyel burcunun radyal kalınlığı => tPb = dp.(0,055…0,085) => 22,77x0,059 => tPb =
1,3572mm
Küçük taraftaki kuvvet aralığı => rs= = => rs=12,441 mm
8.2. Biyelin Büyük Tarafı
Krank muyu yatağı çapı => dcj = Dx(0,56..0,75) => dcj =80,35x0,56=> dcj=45,046mm
Kusinet kalınlığı (teb-ince) => teb-ince = dcjx(0,03..0,05) => teb-ince =45,046x0,005=> teb-
ince =2,2523mm
Biyel cıvataları arasındaki mesafe => cb = D.(1.3…1,75)=>cb=80,35x1,3=>cb=
104,572mm
Biyel büyük tarafın genişliği => wb=dcj.(0,45…0,95) = 45,046x0,74 => wb =
33,78mm
Minimum radyal kalınlığı =>0,3x45,046 => 13,51 mm
Biyel ekseni ile cıvata arasındaki mesafe =>rb= mm
Biyel Gövdesinin Pim Eksenine Genişliği (Amin)
amin=(0,5…0,55).dso =33,93x0,5=16,965 mm
Biyel gövdesinin pim eksenine dik genişliği (a).
31
a = (1…1,4). amin = 1,03x16,965 => a = 20,358 mm
Biyel gövdesinin eksenindeki genişliği (b).
b = (0,5…0,6).a =20,358x0,6 => b=12,2148 mm
Biyel kesitinin kalınlığı (ts).
ts=(0,2…0,6) => ts=0,35 mm
9. KRANK MİLİ BAĞLANTILARININ BELİRLENMESİ
Krank mili % 0,40 oranında karbon içeren piyasada orta alaşımlı olarak da
bilinen eğilme, burulma ve ani kuvvetlere karşı dayanımı yüksek krom nikelli
çelikten dökülerek yapılacaktır. Biçimlendirme ve yüzey düzeltme işlemleri bittikten
sonra aşınma, burulma ve eğilmeye karşı dayanımını arttırmak için muylu yüzeyleri
yaklaşık 2 mm derinliğine kadar semetasyon fırınında semente edilerek
sertleştirilecektir.
Kullanılan krom – nikel çeliğin kesme dayanımı 340 … 515 N/mm2 arasındadır.[3]
Şekil 21. Krank Mili Boyutları
32
Biyel muylusu çapı (dcj) => D x (0,55 … 0,68) => 80,35x0,56 => dcj =45,06 mm
Ana muylusu çapı (dmj) => D x (0,6 … 0,7 ) => 80,35x0,7 => dmj =56,308 mm
Biyel muylusu uzunluğu (jcx) => D x (0,25 … 0,40) => 80,35x0,3 => jcx =24,131
mm
Ana muylu uzunluğu (jmj) => D x (0,27 … 0,42) => 80,35x0,4 => jmj =32,176 mm
Krank kolu kalınlığı (wx) => D x (0,15 … 0,30) => 80,35x0,19 => wx =16 mm
Krank kolu genişliği (wy) => D x (0,73) => 80,35x0,73 => wy =58,72 mm
D à Ana muylu ve kol muylusu çapı.
Md à Maximum ortalama döndürme momenti.
em à Kırılma dayanımı 500 N/mm2 olan çelik için 30 N/mm2 alınır.
Muylu çapı (d) :
Kol Muylusunun Eğilme Gerilmesi :
Kol muylusundaki güvenli eğilme gerilmesi
arasındadır.
33
Krank Kolundaki Eğilme Gerilmesi :
Krank kolundaki güveli eğilme gerilmesi 70 … 100N/mm2 arasındadır.
10. EMME VE EGZOZ SUPAP ÖLÇÜLERİNİN BELİRLENMESİ
Emme supabı; krom nikelli alaşım çeliğinden dövülerek imal edilecektir.
Egzoz supabı ısıya dayanımını arttırmak için krom – nikelli wolframlı özel çelik
alaşımdan dövülerek imal edilecektir ve ısı iletimini arttırmak için supab sapının
içine 2/3 oranında metalik sodyum konulacaktır. Supap yuvaları (bağa) stelite
çelikten imal edilecektir.
Kullanılacak çeliğin kopma gerilmesi yaklaşık olarak 800 oC de 200 N/mm2dir.[3]
10.1. Emme Supabı
Emme supabı tablası çapı (din) => din = 0,44xD => din = 80,5x0,44 , din = 35,42 mm
Emme supap sapı çapı (dst) => dst = din x(0,2.. 0,30) => 35,42x0,2 => dst =7,084 mm
Supap oturma yüzeyi çapı => (1,5…0,20) => 1,9 mm
Supap tablosu port çapı oranı =>
Supap kalkma yüksekliği (tem) =>
Ortalama piston hızı (cm) => cm = 15,02 m/sn
34
Şekil 22. Emme Supapı Boyutları
Ortalama gaz hızı cgm =
Supap açılma alanı
10.2. Egzoz Supabı
Egzoz supabı tablası çapı (dekz) => dekz = 0,35xD => dekz = 0,35x80,5 dekz =
28,175mm
Egzoz supap sapı çapı (dst) => dst = dekz x(0,15 … 0,25) => 28,175x0,2 => dst = 5,635
mm
Supap oturma yüzeyi çapı => (1,5…0,20) => 1,9 mm
35
Şekil 23. Ekzoz Supapı Boyutları
Supap tablosu port çapı oranı =>
Supap kalkma yüksekliği (tek) =>
Ortalama piston hızı (cm) => cm = 15,02 m/sn
Ortalama gaz hızı cgm =
Supap açılma alanı
11. KAM BOYUTLARININ BELİRLENMESİ
Kam mili eğilme, burulma ve ani kuvvetlere karşı dayanımı yüksek krom-nikel
çelikten dökülerek yapılacaktır. Biçimlendirme ve yüzey düzeltme işlemleri bittikten
sonra aşınma, burulma ve eğilmeye karşı dayanımını arttırmak için muylu yüzeyleri
yaklaşık 2mm derinliğe kadar semetasyon fırınında sementa edilerek
sertleştirilecektir.
Kullanılan krom-nikel çeliğin kesme dayanımı 340…515 N/mm arasındadır.[3]
36
Emme ve Egzoz Kamı Tasarımı :
Emme açı avansı ==> 20o
Emme kapanma gecikmesi ==> 40o
Egzoz açı avansı ==> 15o
Egzoz kapanma gecikmesi ==> 35o
Supap kalkma yüksekliği (hmax) ==> 8,6 mm
Motor devri (n) ==> 5750 d/dak
Külbütör manivala oranı (rr) ==> 1
Supap boşluk açısı ( ) ==> 10o
Supap boşluğu (hvc) ==> 0,2 mm
Maksimum yavaşlama ivmesi ( ) ==> -1615
Temel daire yarıçapı (r) ==> 16 mm
Şekil 24. Kam Mili Boyutları
37
1- Kam Açısı:
Krank açısı ( ) = 180+20+40 = 240o
Kam açısı ( ) ==>
2- Maksimum itici kalkma yüksekliği (hf) :
hf = rr (hmax + hvc) ==> hf = 1(8,6+0,2) ==> hf =8,8 mm
3- Orta noktası mesafesi (b2) :
Motor açısal hızı ( ) ==> =
Krank açısal hızı ( ) ==>
4- r2 yarıçapı :
5- b1 orta noktası mesafesi :
6- r1 yarıçapı :
r1 = b1 + r = r1 =40.8+16 ==> r1 =56,8 mm
7- açısı :
İtici birinci daire yanına teğet iken yer değiştirme ;
İtici ikinci daire yanına teğet iken yer değiştirme ;
38
12.SONUÇ
Bu hesaplamaları yaparak bir motorun tasarımı için gerekli değerleri elde etmiş
olduk. Hesaplamalarımızın kontrollerini yaptıktan sonra Solid Works programında
çizim aşamasına geçtik. Ölçülere göre motor parçalarını çizerek montajlarını yaptık.
Montajla ortaya çıkan motorumuzun parçalarına programda malzeme özelliği
atayarak çalışmamıza son şeklini verdik. Ortaya çıkan motorumuzun montaj
işlemlerini ve çalışmasını göstermek için simülasyon yaptık. Bunun sonucunda
sorunsuz çalışan bir motorun tasarımını bitirdik.
39
13.KAYNAKLAR
[1] Henry M. Sayre, A World of Art (Prentice Hall, 1997)
[2] H. W. Janson, History of Art (Prentice Hall-Abrahms, 1995)
[3] İsmail Hakkı Öz - Oğuz Borat - Ali Sürmen, İçten Yanmalı Motorlar,2003
[4] www.obitet.com.tr
[5] SAFGÖNÜL, B.; "Pistonlu Motorlar (İçten Yanmalı) ",İ.T.Ü., İstanbul, İkinci
Baskı, 1989
[6] Yunus A. ÇENGEL, Termodinamik,1996
40