Slayt 1 - yarbis - Yıldız Teknik Üniversitesi

Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
MOTOR KONSTRÜKSİYONU-12.HAFTA
Yrd.Doç.Dr. Alp Tekin ERGENÇ
Silindir Hesabı
OTTO MOTORU İÇİN
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
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)
Silindir Hesabı
SİLİNDİR DUVARININ DİZAYN KALINLIĞI
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
 l .d  0.5B[ ( z  0.4 pz ) /( z 1.3 pz ) 1]
 l .d  0.5x78[ (60  0.4x6,195) /(60 1.3x6.195) 1]  3,74mm
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)
Silindir Hesabı
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
SİLİNDİR DUVARINDAKİ GENİŞLEME GERİLİMİ
p z max .B 6.195 x78
 ex 

 40.3MPa
2 l
2 x6
σex = 30- 60 MPa ( Demir izin verilen gerilme)
σex = 80- 120 MPa ( Çelik izin verilen gerilme)
SİLİNDİR DUVARINDAKİ SICAKLIK GERİLİMİ
E. e .DT 1.0 x105 x11x106 x120)
t 

 88MPa
[2(1   )]
2(1  0,25)
DT = 120 K (Silindirin içi ve dışı arası sıcaklık farkı)
DT = 100-150 K arası ( özellikle silindir üst bölgelerinde)
Silindir Hesabı
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
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
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
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 p = 22x10-6 1/K,
silindir kovanı dökme demir p = 11x10-6 1/K değerleri
bilindiğine göre pistonun gerekli mukavemet ve kontrol
hesaplarını yaparak, piston boyutlarını bulunuz.
UYGULAMA (PİSTON HESABI)
ÇÖZÜM:
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
1) 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
UYGULAMA (PİSTON HESABI)
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
com=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
UYGULAMA (PİSTON HESABI)
Çekme (kopma) Gerilmesi
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
r = Pj/Fx-x = 0.0108/0.0034= 3,18MPa< 4÷10 MPa
UYGUNDUR
3) En üst segman oturma yüzeyine gelen kesme gerilmesi
t= 0.0314.pza.D/hl=0.0314*11,307*120/6=7,1 MPa
4) En üst segman oturma yüzeyine gelen eğilme gerilmesi
b=0.0045pza(D/hl)2
=0.0045x11,307(120/6)2=20,4 MPa
UYGULAMA (PİSTON HESABI)
=2b + 4t2 = 20,42 + 4*7,12=24,9 Mpa
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
5) En üst segman oturma yüzeyine gelen toplam gerilme
24,9 MPa< 30÷40 MPa (Al için ) UYGUNDUR
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
UYGULAMA (PİSTON HESABI)
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
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
8) Sıcak şartta çap boşluğu
Tcyl=388 K, Tc=493K, Ts=413K To=293K (KABUL)
D’c =D[1+cyl(Tcyl-To)]-Dc[1+p(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
UYGULAMA (PİSTON HESABI)
D’s=D[1+cyl(Tcyl-To)]-Ds[1+p(Ts-To)]
D’s = (0.0005÷0.0015)D
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
= 120[1+11x10-6(388-293)]-119,76[1+22x10-6(428-293)]=0,06 mm
= (0.0005÷0.0015)120=0,06÷0,18mm≥ D’s 0,06 mm UYGUNDUR