WordPress.com



Gücü 4400 dev/dak’da 75 KW max. olan BENZİN motoru tasarım hesaplamaları

Silindir Sayısının, Boyutlarının ve Düzeninin Belirlenmesi

a- Aşağıda belirtilen değerler aşağıda hesaplanmıştır

|Toplam silindir hacmi |VT |2304.5 |cc |

|Sıkıştırma oranı |( |11/1 | |

|Motor devri |n |4400 |d/d |

|Motor zamanı | |4 | |

|Silindir sayısı |Z |4 | |

|Motor gücü |Pe |75 |kW |

|Toplam strok hacmi |VH |2095 |cc |

|Silindir çapı |D |84.63 |mm |

|Strok hacmi |Vh |523.75 |cc |

|Strok/çap oranı |X |1.1 | |

|Strok boyu |H |93.09 |mm |

|Yanma odası hacmi |Vc |52.375 |cc |

Karma çevrim termik verimi:

ηt = 1- [pic]

ηt = 1- [pic]

ηt = 0.616 ( ηt = % 61.6

Pme= ηt . ηm . ηp . ηv .Hmix . [pic]

ηm = 0,83

ηp = 0,68

ηv = 0,85

Hu = 42.000 kJ/kg kabulleri yapıldı

[pic]

[pic]

Hmix = 3670 kJ/m3

[pic]

[pic]

Pme = 0,616.0,83.0,68.0,85.3670.0,9

Pme = 976.1 kPa Pme = 9.76bar

[pic] ( [pic]

[pic] ( [pic] cc

[pic] ( [pic] ( Vh = 523.75 cc

[pic] ( [pic] ( [pic] Vc = 52.375 cm3

Toplam Yanma Odası Hacmi: [pic] = [pic]= 209.5 cm3

[pic] ( VT = 2095+209.5 ( VT = 2304.5 cm3

[pic] ( [pic] ( [pic] z = 4 bulunur

Strok / çap oranı benzin motorları için 0,6 - 1,1 arasında değiştiğinden Strok / çap oranının x = 1,1 olarak kabul edildi. Buna göre ;

[pic] ( [pic][pic] ( D =84.63 mm

[pic] ( [pic] ( H = 93.09mm

b) Ortalama Efektif Basınç (Pme)

Motor dört zamanlı olduğu için f = 0,5

Efektif Güç (Pe) = 75 kW ise;

Kontrol:

[pic] ( [pic] Pme= 976.35 kPa = 9,76 bar

Ortalama efektif basınç dört zamanlı otomobil benzinli motorlarında 7-10 bar arasında değişmektedir bulduğumuz değer bu değerler arasında bulunuyor.

c) Ortalama Piston Hızı (cm)

[pic] ( [pic] ( cm = 13,65m/s

d) İndike Ortalama Basınç (Pmi)

Mekanik verim (ηm) = % 83

Termik verim (ηt) = % 61.6

Volumetrik verim (ηv) = % 85

İyilik derecesi (ηp) = % 68

Kabulleri yapıldı. Bunlara göre ortalama indike basınç (Pmi)

[pic] ( [pic] ( [pic] ( Pmi = 11,76 bar

e) İndike Güç (Pi)

[pic] ( [pic] ( Pi = 90.36kW

f) Sürtünme Gücü (Pf)

[pic] ( [pic] ( Pf = 15.36kW

g) Termodinamik Hesaplamalar

P1 = 0,98 bar

[pic]

T = 273K

k = 1,4

Termodinamik Hesaplardan

[pic] ( [pic] ( V1 = 576.125 cm3

[pic] ( [pic] ( V2 = 52.375cm3

V4 = V1 ( V4-1 = 576.125 cm3

V3 = V2 ( V3-2 = 52.375cm3

[pic] ( [pic] ( P2 = 28.13bar

[pic] ( [pic] ( T2 = 764.58 K

[pic] ( Wnet = 0,511

[pic] ( Qin = 0,829

[pic] ( [pic] ( [pic] ( m = 671,27.10-6 kg

[pic] T3 = 2484.59 K

[pic] ( P3 = 91.41 bar ( P3 = 9,141 N/mm2

[pic] ( P4 = 3,184 bar ( P4 = 0,3184 N/mm2

[pic] ( T4 = 952.13 K

[pic] [pic]( Q4-1 = 0,445 kJ

|Durum |1 |2 |3 |4 |

|P (bar) |0,98 |28,13 |91,41 |3,184 |

|V (cm3 ) |576.125 |52,375 |52,375 |576,125 |

|T (K) |293 |764,58 |2484,59 |952,13 |

h) Litre Gücü (PL )

[pic] ( [pic] ( PL = 35.79 kW/L

I) İndike Verim (ηi)

[pic][pic] ( [pic] ( ηi = % 41.8

j) Efektif Verim (ηe)

[pic] [pic] ηe = %34,7

k) Özgül Yakıt Tüketimi (be)

[pic] ( [pic] be = 0,247 kg / kW-h

B = Saatte yanan yakıt miktarı.

[pic] ( [pic] ( B = 18,52 kg/h

Silindir Gömleklerinin Boyutlandırılması

Emniyet gerilmesi [pic] olan kuru gömlek kullanıyoruz. Malzemesi Dökme Demir.

Ls = silindir boyu, mm Pmax = 91.41 bar = 9,141 N/mm2

[pic] ( [pic] ( Ls= 193.22 mm

tc=[pic]Silindir kalınlığı

[pic] ( [pic] ( tc = 12,89 mm

A- Silindir Kapağı Hesaplamaları

a) Silindir Kapağı Kalınlığı Hesaplamaları

tch=silindir kapağı kalınlığı

[pic]= müsaade edilen eğilme gerilimi (N/ mm2) = 85 N /mm2 olan bir malzeme seçildi

[pic] ( [pic] ( tch = 12.04 mm

Yaklaşık hesaplamaya göre;

[pic] ( tch = 9.11 mm

Su ceketi kalınlığı ise (tchj)

[pic] ( [pic] ( tchi = 4,738 mm

b) Silindir Kapak Cıvataları Hesabı

Fb = bir cıvataya gelen kuvvet

Fgmax. = silindirdeki max. gaz kuvveti

nb = bir silindire düşen cıvata sayısı (6)

dbr = diş dibi çapı, mm

db = anma çapı, mm

σab = eksenel çekme gerilmesi (N / mm2) = 85 N/ mm2

[pic] ( [pic] ( Fb = 8570 N

[pic] ( [pic] db = 14,16 mm

[pic] ( [pic] ( dbr = 11,33 mm

M12 cıvata kullanılmalıdır.

B- Pistonun Boyutlandırılması

[pic]

Etek kısmında boşluk 0,03 mm alındı.

Etek ile segman bölgesi çapı etek kısmından 0,08 mm küçük alındı.

Di = Piston tepesinin iç çapı, mm

tts = Piston tepesi radyal kalınlığı = 0,05....0,1 mm

PA = Özgül piston tepesi gücü

tt = Piston tepesinin kalınlığı tasarım kitabında çizelge 8.1 den 0,7.D mm olarak alındı.

[pic]rc = Segman ile oyuğu arasındaki radyal aralık, mm, ( 0,70...0,95 ) 0,9 mm alındı.

Piston tepesi kalınlığı:

[pic] ( [pic] ( tt= 5,924 mm

Piston tepesi radyal kalınlığı:

[pic] ( [pic] ( tts = 6,77 mm

Alev bölgesi yüksekliği: Lf

[pic] ( [pic] Lf = 7,60mm

Segman ile yuvası arasında aksiyal boşluk: 0,05 mm alındı.

Segman eksenel yüksekliği: 2-4 mm 3 mm alındı.

Piston üzerinde 2 kompresyon 1 yağ segmanı kullanıldı.

1 ve 2. segman arası boşluk :[pic]

2 ve 3. segman arası boşluk : [pic]

[pic] ( [pic] ( L = 100,13 mm

[pic] ( [pic] ( Ls = 71,470mm

[pic] ( [pic] ( trr= 3,385mm

Dp= Piston çapı

[pic] ( [pic] Dp= 84,52mm

Di = Piston tepesi iç çapı , mm

[pic] ( [pic] Di = 62,52 mm.

Pmax = maksimum yanma basıncı termodinamik hesaplamalardan = 9,141 N / mm2

[pic]( [pic] ( [pic] ( σbr= 254,53 N/mm2

Pa = özgül piston tepesine etki eden güç.

[pic] ( [pic] ( PA = 0,00333 kW/mm2

belirtilen değerler arasındadır. 0,0015......0,0045

Sekman ağız aralığı

0,01.D = 0,01 .84,63 = 0,8463 mm

Piston Pim Hesaplamaları

Pim Çapı

[pic] ( [pic] ( do = 23,696 mm

Pim Boyu

[pic] ( [pic] ( L = 71,93mm

Biyel Pim Yatağı Genişliği

[pic] ( [pic] ( b = 35,96mm

Pistondaki Pim Yatağı Uzunluğu

[pic] ( [pic] ( c = 17,98 mm

Fmax= Yanmaya Bağlı Max. Gaz Kuvveti, ( N );

[pic] ( [pic] ( Fmax = 51420 N

P = Pim Yüzey Basıncı 40..60 N / mm2

do = Pim çapı mm

[pic] ( [pic] ( do = 23,83mm

Bulunan diğer pim çapı 23,83 mm daha uygun görüldü.

P = Piston Pim Yüzey Basıncı 60 N/ mm2 alındı.

EĞİLME KONTROLÜ

a = Gaz kuvvetlerinin etki noktaları arasındaki mesafe (mm)

[pic] ( [pic] ( a = 53,94 mm

[pic] ( [pic] ( b = 35,965mm

E = 2,12.105 N/mm2 Çeliğin Elastikiyet Modülü

Düzeltme Faktörü;

[pic] ( [pic] ( k = 0,66 ~ 2/3

fmax =0,042 Max. eğilme miktarı (mm) alınmıştır.

[pic] ( [pic] ( [pic]

[pic] ( [pic] ( [pic]

OVALLİK KONTROLÜ

(dmax = 0,029 mm alınmıştır.

di=154mm kabul

[pic] ( [pic] ( r = 9,457mm

[pic] ( [pic] ( [pic]= 0,024

(dmax = 0,029 ( (d = 0,024

(d ((dmax olduğundan piston pimi iç çapı 14 mm olacaktır.

|BOYUTLAR |Benzin motorları D =200 mm ye kadar |Sonuç |

|Piston boyu |L |D+15,5 |100,13 mm |

|Üst kısım yüksekliği |Lc |0,6.D |50,78 mm |

|Piston tepesi kalınlığı |tt |0,07.D |5,924 mm |

|Biyel açıklığı |tcr |0,38.D |32,15 mm |

|Pim yatağı çapı |do | |23,83 mm |

|Piston gövde yüksekliği |Ls |(0,62.D)+19 |71,47 mm |

|Alev bölgesi yüksekliği |Lf |0,078.D+1 |7,60 mm |

|1. ve 2. Sekmanlar arası |L1 |0,05.D |4,23 mm |

|2. ve 3. Sekmanlar arası |L2 |0,05.D |4,23 mm |

|Kompresyon segman sayısı |Zc |2-3 arası |2 |

|Piston kütlesi |m4 |0,8D3.10-6 |0,484 kg |

|Etek kalınlığı |ts |1,5-4,5 |4 |

|Piston tepesi radyal kalınlığı |tts |0,08.D |6,77 mm |

|Pim yatağının dış çapı |dph |0,38.D |32,15 mm |

|Pistondaki yağ deliği sayısı | |6-12 |8 |

|Yağ deliği çapı | |0,4 trr |1,354 mm |

|Segman eksenel yüksekliği |Lra |3-5 arası |3 mm |

|Kompresyon sekmanı radyal kalınlığı |trr |0,04.D |3,38 mm |

|Yağ sekmanı radyal kalınlığı |trr |0,04.D |3,38 mm |

|Segman ile oyuğu arasındaki aralık |[pic]rc |0,7…0,95 |0,9 mm |

|Kompresyon sekmanı | |0,9…0,11 |0,9 mm |

|Yağ sekmanı | | | |

C- Biyelin Boyutlandırılması

r = Krank Yarı Çapı

H = 93.09 mm

[pic] ( [pic] ( [pic] ( r = 46,545mm

Krank biyel oranı

(λ) = r / L =1/4 kabul edildi

[pic] ( [pic] ( L = 186,18mm

[pic] ( [pic] ( m3 = 0,580 kg

Küçük Tarafın Genişliği = Ws

[pic] ( [pic] ( Ws = 31,31 mm (Yüzer Pimli)

Küçük Tarafın Burç Çapı = dp

do = 23,83 mm (Pim Çapı)

[pic] ( [pic] ( dp = 23,842 mm

Küçük Tarafın İç Çapı = dsi

[pic] ( [pic] ( dsi = 27,41 mm

Küçük Tarafın Dış Çapı = dso

[pic] ( [pic] ( dso = 32,18 mm

Krank Muylu Yatağı Çapı = dcj

[pic] ( [pic] ( dcj = 48,23 mm

Biyelin Büyük Tarafının Genişliği = Wb

[pic] ( [pic] ( Wb = 21.70 mm

Biyel Civataları Arasındaki Mesafe = Cb

[pic] ( [pic] ( Cb = 76,167mm

Kusinet Kalınlığı = tcb

[pic] ( [pic] ( tcb = 4,823 mm

Biyelin Büyük Tarafının İç Çapı = dbj

[pic] ( [pic] ( dbj = 57,876 mm

Biyel Gövdesinin Pim Eksenine Dik Genişliği = amin

[pic] ( [pic] ( amin = 16,09 mm

Biyel Gövdesinin Pim Eksenine Dik Genişliği = a

[pic] ( [pic] ( a = 22,52 mm

Biyel Gövdesinin Eksenindeki Genişliği = b

[pic] ( [pic] ( b = 12,38 mm

Biyel Kesitinin Kalınlığı = ts = tc

[pic] ( [pic]

w = açısal hız

[pic] ( [pic] ( [pic]

Gaz Kuvveti = (FG = 51420 N)

[pic] ( [pic]( F04 = 5976,74 N

[pic] ( [pic]

FBJ = 13138,96 N

Biyel Kep Cıvataları

(ab = 50 N/mm2

FBJ = 13138,96 N

[pic] [pic]

Diş Dibi Çapı (dbr)

[pic] ( [pic] ( dbr = 12,93mm

anma çapı (db)

[pic] ( [pic] ( db = 16,16mm

M16 civata kullanılacak

[pic] ( [pic] ( (t = 5.47 N / mm2

F- Krank Milinin Boyutlandırılması ( D = 84,63 mm)

[pic]

|BOYUTLAR |BENZİNLİ MOTOR |SONUÇLAR |

|Kol muylusu çapı |dcj |0,6501.D |55,017 |

|Ana muylu çapı |d |0,7.D |59,241 |

|Kol muylusu uzunluğu |Jcx |0,36.D |30,466 |

|Ana muylu uzunluğu |Jmx |0,42.D |35,544 |

|Krank kolu kalınlığı |Wx |0,3.D |25,389 |

|Krank kolu genişliği |Wy |0,72.D |60,93 |

KONTROL

Muylu Kavisi = rcf

[pic] ( [pic] ( rcf = 2,41 mm

Ana Muylu Kavisi = rmf

[pic] ( [pic] ( rmf = 2,962mm

Kol Muylusundaki Eğilme Gerilmesi

[pic] ( [pic] ( (bj =93,67N/mm2 Müsaade edilen değerler arasındadır 70-100 N / mm2

G- Supaplar

Emme Supap Tablası Çapı = din

[pic] ( [pic] ( din = 33,85mm

Eksoz Supapı Supap Tablası Çapı = dex

[pic] ( [pic] ( dex = 33,85mm

Supap sapı çapı = dst

[pic] ( [pic] ( [pic]= 8,46 mm

[pic] ( [pic] ( [pic]= 8,46mm

Supapın Maksimum Kalkma Yüksekliği = hmax

[pic] ( [pic] ( [pic]

Supap aralığındaki gaz hızı, m/sn = Cgm

[pic] ( [pic]

Cgmin =171,45 m/s

[pic] ( [pic]

Cgmex =171,45 m/s

Supap Açılma Alanı = Au

[pic] ( [pic] ( Au = 447,84mm2

H- Kamların Boyutlandırılması

[pic]

Emme açılma avansı =15˚

Eksoz açılma avansı = 45˚

Emme kapanma gecikmesi = 45˚

Eksoz kapanma gecikmesi = 15˚

A2max = Maksimum yavaşlama ivmesi = 1350 m/s

Temel dairesi yarıçapı r =20 mm

Supap boşluğu hvc =0,20 mm

Supap boşluk açısı (f1 = 10˚ kam açısı

Külbütör manivela oranı rr = 0,82 kabulleri yapıldı

1- Kam Milinin Hesaplanması

a) Emme

θ =180 + 15 + 45 = 240˚

(= (θ / x) + (f1 → (= 240 / 4 + 10 =70˚

b) Eksoz

θ=180 + 15 + 45 =240˚

( = (θ / x) + (1 → (= 240 / 4 + 10 =70˚

2- Orta Nokta Mesafesi

[pic]

[pic] ( [pic] ( [pic]

[pic] ( [pic] ( wc = 230,38 rad/s

cos(2 = 1 , (2 = 00

[pic]mm

[pic]

3- Yarı çapı : r2

[pic] ( [pic] ( r2in = 3,03 mm

[pic] ( [pic] ( r2in = 3,03 mm

4- Orta Nokta Mesafesi : b1

[pic]

[pic] ( b1in = 21,68 mm

[pic] ( b1in = 21,68 mm

5- Yarı Çap : r1

[pic]

[pic] ( r1in = 41,68mm

[pic] ( r1ex = -41,68mm

6- Açı : α1maxin

[pic] ( [pic]

sinα1maxin = 0,651

α1maxin = 40,65o

α2max =70-40,65 =29,35˚ kam açısı bulunur

Kontrol;

1- Sf1in , Sf1ex > hvc olmalıdır.

[pic] ( [pic] ( Sf1in = 0,32

[pic] ( [pic] ( Sf1ex = 0,32

Bu değerler hvc değerinden 0,2 büyük olduğundan bulunan supap boşluk açısı değeri doğrudur.

2) C1 < C1max olmalıdır

C1max =0,8 m/s

[pic] ( [pic] ( C1in = 0,658 m/s

[pic] ( [pic] ( C1ex = 0,658 m/s

C1in , C1ex < C1max olduğundan hesaplar uygundur.

I- Supap Yaylarını Boyutlandırılması

Supap kalkma miktarı; (h max) = 8,46

Egzoz supabı için; (h max in) = 8,46

Emme supabı için; (h max ex) = 8,46

Maksimum ivmelenme kuvveti;F max =680 N

Minimum ivmelenme kuvveti; F min=300 N

σ = Kesilme elastikiyet modülü; N/mm2, yay çeliği

σ = 83000 N/mm² Motor devri; 4400 d/d

Motor tasarımı kitabı Şekil 8-31 den h max 'a göre kuvvet:

h max in= 8,46mm için

h max ex = 8,46mm için

Değerleri kabul edildi.

a- Emme Supabı için Hesaplamalar

Tel çapı : dw

Ortalama helezon çapı Ds = 25 mm

σ = 500 N/mm² kabulü yapılırsa

[pic] ( [pic] ( dw = 4,42 mm

[pic] ( [pic] ( k = 1,221 mm

[pic] ( [pic] ( σmax = 612 N/mm2

σmax = 612 N/mm2 max. burulma gerilmesi

σmin = [pic]

σmin = 270 N/mm2 min. burulma gerilmesi

Gerilim Değişimi

σmax - σmin = 342 N/mm2 verilen sınırlar içinde

Yay yolu : fmax

[pic] ( [pic] ( fmax= 15,138 mm

Sarım Sayısı: i

[pic] ( [pic] ( i = 5

Uç kısımlar için 2 sarım eklenirse sarım sayısı i=7 olur.

Yayın Titreşim Frekansı ns

[pic] ( [pic] ( ns = 365 1/s

b- Eksoz Supabı için Hesaplamalar

σ = 500 N/mm² kabulü yapılırsa

[pic] ( [pic] ( dw = 4,42 mm

[pic] ( [pic] ( k = 1,221 mm

[pic] ( [pic] ( σmax = 612 N/mm2

σmax = 612 N/mm2 max. burulma gerilmesi

σmin = [pic]

σmin = 270 N/mm2 min. burulma gerilmesi

Gerilim Değişimi

σmax - σmin = 342 N/mm2 verilen sınırlar içinde değerler şekil 8-32’nin yardımıyla kontrol edildiğinde kabul edilebilir sınırlar arasındadır.

Yay yolu : fmax

[pic] ( [pic] ( fmax= 15,138 mm

Sarım Sayısı: i

[pic] ( [pic] ( i = 5

Uç kısımlar için 2 sarım eklenirse sarım sayısı i=7 olur.

Yayın Titreşim Frekansı ns

[pic] ( [pic] ( ns = 365 1/s

Yardımcı Sistemler

Yakıt Sistemi

Qe = Pe =37 kj/s

Yakıtın Debisi

[pic]

Havanın Debisi (Hacimsel)

[pic]

Ventüri Boğazının Çapı

[pic] dv =0,12

Havanın Debisi ( Kütlesel )

cv =120 m/sn

Cv = 0,8 m/sn

(a =1,1 kgm/sn kabul edildi.

ma = Cv ( Av ( cv ( (a

[pic]

Soğutma Suyu Debisi

[pic] ( [pic] ( Qw= 0,06051s

[pic] ( mw = 0,12 g/s

Yağ Debisi

[pic] ( [pic] ( Vod = 0,076 m3/sn

Marş Motoru

Marş Motoru Gücü

[pic] ( [pic]=

[pic] = 0,022

................
................

In order to avoid copyright disputes, this page is only a partial summary.

Google Online Preview   Download