Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
description
Transcript of Yıldız Teknik Üniversitesi Makina Müh. Bölümü
Yıld
ız T
ekn
ik Ü
niv
ersi
tesi
M
akin
a M
üh
. B
ölü
mü
MOTOR KONSTRÜKSİYONU-10.HAFTA
Yrd.Doç.Dr. Alp Tekin ERGENÇ
Biyel Küçük Başı HesabıBiyel Küçük Başı HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
OTTO MOTORU İÇİNPza= 5.502 Mpa Nominal devir için Çevrim hesabında bulunan değerÇevrim hesabında bulunan değer
n= otto motorunda nN( Güç devri) =5600 rpm
φ=370o
mp = 0,478 kg ( piston kütlesi) sfy 140 tablo 7.1 de
mcr = 0,716 kg ( biyel kütlesi) sfy 140 tablo 7.1 de
*** m’cr = mcr/Fp (pistonun çapının B=60-100 mm olması durumda m’cr değeri 100-200 arası bir değer seçilir )
sfy 174 çelik “Steel” biyel kolu için m’cr =150 kg /m2
olarak kabul edilmiştir.
m’cr = mcr/Fp 150*0,004776 =0,716 kg
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
nidmax= 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)
lse küçük başı genişliği (syf 246 tablo 12.1 den piston çapına bağlı seçilir)
lse = 28 mm (0,28-0,32) B- otto için- yarı serbest tip) (0,33-0,45) B- otto için- tam serbest tip)de küçük başı çapı (syf 246 tablo 12.1 den perno çapına
bağlı seçilir)
de = 30,4mm (1,25-1,65) dp- otto için )
Biyel Küçük Başı HesabıBiyel Küçük Başı HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
d: biyel küçük başı iç çapı =24,4 mm ( burç olmadığı durumda bu çap ~= perno dış çapına eşittir)
he: biyel küçük başı radyal genişliği =et kalınlığı
he= (de-d)/2 (30,4-24,4)/2=3mm
sb: biyel küçük başı BURÇ=YATAK kalınlığı
sb= (d-dp)/2 = (24,4-22)/2 =1,2 mm (0,055-0,085)dp
*****( burç olmadığı durumda et kalınlığı 0 olacaktır.)
Biyel kolu Malzemesi = çelik ( karbon çeliği)
Ecr = 2.2x105 Mpa Elastisite Modülü
α e =1x10-5 1/K genleşme katsayısı
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
Eb = 1.15x105 Mpa Elastisite Modülü( yatak malzemesi-eğer varsa) α b =1.8x10-5 1/K genleşme katsayısı ( bronz yatak malzemesi-varsa)
σU En büyük ( en son ) Dayanım ( bilinen bir değerse alınabilir)
σU = 800 MPa syf 219 tablo 10.2-10.4
σ -1 Eğilmede Yorulma sınırı
σ -1 = 350 MPa ( çelik için =0.40* σU )
σ -1 Çekme-Basma Yorulma sınırı
σ -1p = 210 MPa ( çelik için =0.28* σU )
σ y Eğilme ( bel verme) sınırı syf 220 tablo 10.3
σ y = 420 MPa
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
Çevrim indirgeme Katsayıları = (syf 219 asimetrik bir çevrimi – tehlikesiz simetrik çevrime indirgeme)
Eğilmeασ= 0,17 syf 219 tablo 10.2
Çekme-Basma ασ= 0,12 syf 219 tablo 10.2
Yorulma Sınırı Katsayısı(Eğilme /Basma-çekme)Eğilme
Bası-Çeki
833,0420
3501
y
5,0420
2101
y
p
76,0
5,01
12,05,0
1
97,3833,01
17,0833,0
1
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
I-I kesiti Maksimum Gerilme
mse küçük başının I-I kesiti üzerinde kalan kısmının kütlesi
Ortalama Gerilme ve Gerilmenin Genliği
MPaxx
x
lh
Rmm
see
idesp 91.60028.0003.02
10)285.01(039,0628)043,0478,0(
..2
)1(.)..( 62max
2
max
snradxnidid /62830/600014,330/. maxmax
MPaam 455,302
91,60
2max
00
kgxmm crse 043,0716,006,006,0
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
Gerilme faktörü
sboyut faktörü, 10 mm çapa göre boyuta bağlı değişim katsayısı (syf 224-tablo 10.7 )
ssyüzey işleme faktörü (syf 224-tablo 10.8 )
bu durumda I-I kesitindeki güvenlik faktörü
yorulma sınırına göre belirlenir
MPaxxk sssaac 50)9,086,0/(272.1455,30)/(.00
76.0)1/()(64.1455,30
500,
om
ca
272.1)400800(108.12.1)400(108.12.1 44 xxk b
9.3)455.3012.050(
210
)(00,
1
xn
mca
p
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
Burç –Çakma Gerilmesi
t = 0.04+0.0215=0.0615 mmBurç olması durumda
= bronz burcun sıkılık toleransı = 0,04 mm t = sıcaklık sıkılığı (toleransı)
t =d(α b – αe) .T= 24.4(1.8x10-5-1.0x10-5)110t =0,0215mm
T=100-120 K( ortalama biyel küçük başı ve burç sıcaklığı)
Burç ile Biyel Küçük Başı Arası Özgül Basınç
b
pep
rc
ee
E
dddd
Edddd
d
p )/()()/()(
2222
.
2222
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
Burç ile Biyel Küçük Başı Arası Özgül Basınç
μ= 0.3 Poissons oranı
Biyel küçük başı iç kısmında sıkılıktan kaynaklı toplam gerilme
Biyel küçük başı dış kısmında sıkılıktan kaynaklı toplam gerilme
MPa
xx
p 2.24
1015.13.0)224.24/()224.24(
102.23.0)4.244.30/()4.244.30(
4.24
0615,0
5
2222
5
2222
MPaddddp eei 8.111)4.244.30/()4.244.30(2.24)/()(' 22222222
MPaxxdddp ea 6.87)4.244.30/(4.2422.24)/(2' 222222
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
A-A KESİTİNDEKİ EĞİLMEYE GÖRE GERİLİM
** Biyel küçük başına etki eden makismum kuvvet n=nN için
0-0 kesitindeki normal ve eğilme momenti
φem = 105o ( oturma-etki yüzeyi açısı )
rm = (de+d)/4 = (30.4+24.4)/4=13.7mm ( biyel küçük başı ortalama yarıçapı)
NxxxRmP ppj 8230)285.01(586039,0478,0)1(.. 22,
NmxxrPM emmpjj 56,0)0297,010500033,0(0137,0)8230()0297,000033,0(.,0
NxxPN empjj 4016)1050008,0572,0)(8230()0008,0572,0(,0
snradxnNN /58630/560014,330/.
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
Gerilme kuvvetinden kaynaklan normal kuvvet ve eğilme momenti
A-A Kesitindeki gerilmeler(Yatak burcunun çakılmasından kaynaklı gerilmeler ihmal edildiğinde) DIŞ YÜZEYLERDE
)cos.(sin5.0)cos1(. ,00 ememmpjemmjjj rPrNMMem
)cos(sin5.0cos. ,0 emempjemjj PNNem
eesemJ
eme
ememjJa hl
KNhrh
hrM
.
6
,
10
)2(
62
NNemj 4000)105cos105)(sin8230(5.0105cos4016
)105cos1.(0137,0.401656.0 emjM
Nm75.0)105cos105(sin0137,0).8230.(5,0
MPa2.56003,0.028,0
104000.827,0
)003,00137,0.2(003,0
003,00137,0.675,0.2
6
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
Biyel küçük başı kesit alanı
Biyel küçük başı yatağı kesit alanı
827,0)2,67.10.15,1168.10.2,2(
168.10.2,2
..
.55
5
bbecr
ecr
FEFE
FEK
216828).4,244,30().( mmlddF seee
22,6728).224,24().( mmlddF sepb
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
Biyel küçük başına etki eden toplam kuvvet
Etki eden toplam kuvvet kaynaklanan normal kuvvet ve eğilme momenti
Ncom0/Pcom =0,0005 Syf 250 Tablo 12.2 seçilir.(φem bağlı olarak)
)2cos(cos..).( 2 RmFppP ppozacom
NPcom 17780)740cos285,0370(cos586.039,0.478,010.004776,0).1,0502,5( 26
)cos.
1sin.
2
sin(0
emememem
com
comcomcom P
NPN
em
NNemcom 5,44)002,00005,0(17780
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
Etki eden toplam kuvvet kaynaklanan eğilme momenti
Mcom0/Pcom =0,0001 Syf 250 Tablo 12.2 seçilir.(φem bağlı olarak)
Etki eden toplam kuvvetten kaynaklanan dış yüzeydeki gerilme
eescom
eme
ememcomcoma hl
KNhrh
hrM
em .
10
)2(
62
.
6
,
NmxxMemcom 31,0)002,02588,10005,00001,0(0137,017780
)cos
1sin.
2
sin()cos1(
.. 00
emememem
emcom
com
mcom
commcomcom P
N
rP
MrPM
em
MPacoma 45,6003,0.028,0
105,44.827,0
)003,00137,0.2(003,0
003,00137,0.6)31,0(2
6
,
Biyel HesabıBiyel HesabıY
ıldız
Tek
nik
Ün
iver
site
si
Mak
ina
Mü
h.
Bö
lüm
ü
Asimetrik Yüklemede Maksimum ve Minimum Gerilmeler
σmax = σ’a +σ a,j=87,6+56,2 = 143,8 MPaσmin = σ’a +σ a,com=87,6-6,45 = 81,15 MPa
Ortalama Gerilmeler ve Gerilme Genliği
σm = (σmax +σ min)/2=(143,8+81,15)/2 = 112,48 MPaσa = (σmax -σ min)/2=(143,8-81,15)/2 = 31,33 MPa
σa,c = σak σsss)0,86.0,9) = 51,5 MPa
uygundur
Güvenlik Faktörü (yorulma sınırına göre)
nyσ = σy / (σa,c + σm ) = 420/(51,5+112,48)=2,56 (2,5-5.0 arası uygundur)
97,3)1/()( 0,458 851,5/112,4 m
ca,