Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü MOTOR KONSTRÜKSİYONU-12.HAFTA Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Yrd.Doç.Dr. Alp Tekin ERGENÇ

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Silindir Hesabı OTTO MOTORU İÇİN B= 78 mm (ısı analizden) pzmax = pza= 6.195 Mpa (ısı analizden) n= nt =3200 rpm αe = 11x10-6 1/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 δl. = 6 mm (Silindir duvarının kalınlığı=seçilen) Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Silindir Hesabı SİLİNDİR DUVARININ DİZAYN KALINLIĞI σz = 50-60 MPa ( Dökme Demirin izin verilen genleşme gerilimi) σz = 80-100 MPa ( Çelik izin verilen genleşme gerilimi) σz = 60 MPa seçildi δl. > δl.d ( Silindir duvar kalınlığı uygun bir güvenlik faktörü ile belirlenir) Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü Silindir Hesabı SİLİNDİR DUVARINDAKİ GENİŞLEME GERİLİMİ σex = 30- 60 MPa ( Demir izin verilen gerilme) σex = 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) Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü 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 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü UYGULAMA (PİSTON HESABI) Soru: Su soğutmalı bir diesel motorda, silindir çapı D=120mm, piston stroku S=120 mm, maksimum yanma basıncı pzmax= 11,307MPa (nN=2600d/d), maksimum gaz kuvveti açısı φ =390oKrma, maksimum normal kuvvet Nmax = 0,00697MN, piston grubu kütlesi mp=2,94kg, boşta çalışma devri nidmax=2700d/d, biyel oranı l=0,27.Piston boyu H=120 mm, piston eteği boyu hs=80 mm, segman radyal kalınlığı t=5,2 mm, segman ile segman yuvasındaki radyal boşluk Dt= 0,8mm, piston başı cidar kalınlığı(yan kısmından) s=12 mm, en üst segman oturma yüzeyi kalınlığı hl=6mm,pistonda bulunan yağ deliği sayısı n’o=10 adet ve yağ delik çapları do=2mm, piston alüminyum alaşımlı ap = 22x10-6 1/K, silindir kovanı dökme demir ap = 11x10-6 1/K değerleri bilindiğine göre pistonun gerekli mukavemet ve kontrol hesaplarını yaparak, piston boyutlarını bulunuz. Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü UYGULAMA (PİSTON HESABI) ÇÖZÜM: Pistonun Fx-x kesitindeki basma gerilmesi Fx-x =(π/4)(d2g-d2i)-n’oF’ =[(3.14/4)(1082-842)-10x24)10-6 =0,0034m2 dg= D-2(t+Dt)=120-2(5.2+0.8)=108mm di=[D-2(s+t+Dt)]= 120-2(5.2+0.8)=84 mm F’= (dg-di)do/2 =(108-84)*2/2=24 mm2 Pza= pza.Fp=11,307x113x10-4=0.128 MN Fp=π.D2/4= π.122/4= 113 cm2 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü UYGULAMA (PİSTON HESABI) scom=Pza./Fx-x = 0,128/0,0034 =37,6 MPa<30-40 MPa (Al için) 2) Çekme gerilmesi Boşta maksimum açısal hız; ωidmax=π.nidmax/30 = 3.14x2700/30= 283 rad/s mx-x = pistonun yağ delik kesitinden üstte kalan kısmının ağırlığı mx-x = (0.6)mp = 0.6*2,94=1,764 kg Maksimum çekme (kopma) kuvveti Pj=mx-x.R. ωidmax(1+λ) =1,764x0.006x2832(1+0.27)10-6 = 0.0108MN Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü

sr = Pj/Fx-x = 0.0108/0.0034= 3,18MPa< 4÷10 MPa UYGULAMA (PİSTON HESABI) Çekme (kopma) Gerilmesi sr = Pj/Fx-x = 0.0108/0.0034= 3,18MPa< 4÷10 MPa UYGUNDUR 3) En üst segman oturma yüzeyine gelen kesme gerilmesi Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü t= 0.0314.pza.D/hl=0.0314*11,307*120/6=7,1 MPa 4) En üst segman oturma yüzeyine gelen eğilme gerilmesi sb=0.0045pza(D/hl)2 =0.0045x11,307(120/6)2=20,4 MPa

UYGULAMA (PİSTON HESABI) 5) En üst segman oturma yüzeyine gelen toplam gerilme sS=s2b + 4t2 = 20,42 + 4*7,12=24,9 Mpa 24,9 MPa< 30÷40 MPa (Al için ) UYGUNDUR Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü 6) Pistonun yan yüzlerine gelen maksimum özgül basınç q1 = Nmax/(hsD)=0,00697/0,08x0,12=0,73 MPa < 0.3÷1 q2=Nmax/(HD)=0,00697/0,12x0,12= 0,484 MPa < 0.2÷0.7 UYGUNDUR

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü UYGULAMA (PİSTON HESABI) 7) Piston kafası ve etek çapları Dc=D-Dc=120-0,72 = 119,28 mm Dc = (0.006-0.008)D =0,006x120=0,72 mm Ds=D-Ds=120-0,24 = 119,76 mm Ds = (0.001-0.002)D = 0.002x120=0,24 Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü 8) Sıcak şartta çap boşluğu Tcyl=388 K, Tc=493K, Ts=413K To=293K (KABUL) D’c =D[1+acyl(Tcyl-To)]-Dc[1+ap(Tc-To)] D’c =120[1+11.10-6(388-293)]-119,28[1+22.10-6(493-293)] = 0,3 mm =(0.002÷0.0025)D =(0.002÷0.0025)120=0,24÷0,6 > D’c UYGUNDUR

Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü UYGULAMA (PİSTON HESABI) D’s=D[1+acyl(Tcyl-To)]-Ds[1+ap(Ts-To)] = 120[1+11x10-6(388-293)]-119,76[1+22x10-6(428-293)]=0,06 mm D’s = (0.0005÷0.0015)D = (0.0005÷0.0015)120=0,06÷0,18mm≥ D’s 0,06 mm UYGUNDUR Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü