Motor Tasarımı Hesaplamaları

. Motorun genel hatlarının hesaplanması:

1.1.Termik verim:

ht = 1- S1-k Þ ht = 1-9,5-0,4 ht =0,59 ( k= 1,4 alınmıştır. )

1.2.Ortalama efektif basınç:

hp = 0,65 hm = 0,82 hv = 0,8 ra / r0 = 0,9 Hmix = 3670 kj/m3

Pme = h t* hv*hp*hm*Hmix * ra / r0

Pme = 0,59 * 0,65 * 0,82 * 0,8 * 3670 * 0,9 = 831 kpa

1.3.Toplam silindir hacmi:

Pme = 60 * Pe / ( VH * n * h ) VH = 60 * 37 / ( 831 * 5000 * 0,5 ) VH = 0,00106 m3

1.4.Silindir çapı:

X = 0,8

D3 = VH * 4 / (p * X * z ) D = 0,075 m = 75 mm

L = 120 mm

1.5.Kurs boyu:

X = H / D 0,8 = H / 75 H = 60 mm

1.6.Piston hızı:
cm = 0,06 * 5000 / 30 = 10 m /s

1.7.Ortalama indike basınç:

Pmi = 831 / 0,82 = 1013,4 kpa

1.8.Ortalama indike güç:

Pi = 1013,4 * 0,00106 * 5000 * 0,9 / 60 = 44,75 kw

1.9.Sürtünme gücü:

Pf = Pi – Pe = 44,75 – 37 = 7,75 kw

1.10.Güç ağırlığı:

G = Gp * Pe G = 2,37 kg / kw

1.11.Efektif verim:

he = ht * hp * hm = 0,59 * 0,65 * 0,82 = 0,3

1.12.İndike verim:

hi = ht * hp = 0,59 * 0,65 = 0,38


1.13.Özgül yakıt tüketimi:

be = 3600 / he * Hu = 3600 / (0,3 * 4200) = 0,285 gr / kwh

2.Silindir çapı hesabı

se = 25 N / mm2 alınmıştır.

Yanma basıncı 50 bar alınmış ve milimetre kareye düşen basınç 5 N / mm2 dir.

2.1. Silindir kalınlığı:

tc = D * Pmax / (2 * se ) = 75 * 5 / ( 2 * 20 ) = 9,375 mm

tc = t1 + t2

t1 = 2.5 mm t2 = 6,875 mm alınmıştır.

2.2. Silindir kapağının kalınlığı:

tch = 0.09 * D = 0.09 * 75 = 6.75 mm

2.3. Su ceketi kalınlığı:

tchj = 2.2 + 0.03 * D = 2.2 + 0.03 * 75 = 4.45 mm

2.4. Silindir kapak civataları:

Fb = Fgmax * p * D2 / ( 4 * nb )

Fb = 5 * p * 752 / ( 4 * 4 ) = 5522 N

sab = 120 N / mm2 alınmıştır.

dbr = ( 4 * 5222 / ( p * 120 ) )0.5 = 7.65 mm

db = 1,25 * dbr = 1,25 * 7,65 = 9,58 ~ 10 mm ( M10 )

3.Piston hesaplamaları:

L = 0.8 * 75 = 60 mm

Lc = 0,6 * 75 = 40 mm

tt = 0,06 * 75 = 4,5 mm

tts = 0,08 * 75 = 6 mm

D1 = 75 – 2 * ( 6 + 3 + 0,9 ) = 55,2 mm

tcp = 0,4 * 75 = 30 mm

do = 0,028 * 75 = 18,75 mm

dpd = 0,4 * 75 = 30 mm

Ls = 0,6 * 75 = 41,5 mm

ts = 3 alınacaktır.

Lf = 0,06 * 75 = 4,5 mm

L1 = 0,035 * 75 = 2,5 mm

L2 = 0,035 * 75 = 2,5 mm

Zc = 2 alınacaktır.

Piston yağ deliği sayısı 8 alınacaktır.

Yağ deliği çapı = 0,4 * 3 = 1,2 mm

m4 = 0,8 * D3 * 10-3 = 337,5 gr

4.Segmanların hesaplanması:

Segman sayısı 3 alınacaktır.

Lra = 3 alınacaktır.

ttr = 0,04 * 75 = 3 mm ( yağ segmanı )

ttr = 0,04 * 75 = 3 mm ( kompresyon segmanı )

∆rc = 0,8 ( kompresyon segmanı )

∆rc = 0,9 ( yağ segmanı )

Segman ağız aralığı = 1,125 mm

Yuvadaki aksiyonel boşluk =0,05 mm

5.Piston pimleri:

do= 0,25 * 75 = 18,75 mm

L = 0,85 * 75 = 63,75 mm

c = L/4 c = 16 mm

Piston pimi yüzey basıncı 50 N/mm2 alınmıştır.

a = ( 3/4 ) * 63,75 = 56,25 mm

Çeliğin elastikiyet modülü 2,12 * 105 N/mm2 kabul edilmiştir.

di = 15 mm kabul edilerek ;

Fmax = Pmax * p * D2 / 4 Fmax = 22000 N

Eğilme kontrolü;

¦ = k * a3 * Fmax /( 48 * e * I ) £¦max k = 2/3 kabul edildi.

¦ = (2/3) * ( 562,53 * 22000 ) / ( 48 * 2,12 * 105 * p * ( 214 – 154 ) = 0,036 mm

Ovallik kontrolü;

Ortalama pim yarı çapı r = 9 mm

∆d = ( 1/12 ) * ( Fmax * r3 / (E * IL ) ) £ ∆dmax

∆d = 0,044 > 0,025 ∆d > ∆dmax olduğundan di = 14 mm alınacaktır.

IL = L * ( d0 – di )3 / 12 * 8 = 143 mm4

Eğilme gerilimi;

sb = k * Fmax * 8 * d0 / ( p * ( d04 – di4 ) ) = 282 N / mm2

Ovalleşme ile eğilme gerilimi ;

sb0 = 3 *¦ max * ( d0 + di ) / ( 4 * L * ( do – di )2 ) = 185 N / mm2

sm = ( sb2 + sbo2 - sb * sb0 )0,5 = 248 N / mm2

6.Biyelin hesaplanması:

F04 = 0,337 * 0,03 * ( 1+0,3 ) 523.62 ) = 3600 N

m3 = 337,5 * 1,2 = 405 gr

Fbj = ( 0,337 + 0,405 ) * 0,33 * 523,62 ( 1+0,3 ) = 7933 N

dsi = 18,75 mm

dso = 1,7 * 18,75 = 31,875 mm

ws = 0,37 * 75 = 28 mm ( sabit pimli )

dcj = 0,65 * 75 = 48,75 mm

tcb = 0,045 * 48,75 = 2,25 mm

cb = 0,75 * 75 = 56,75 mm

wb = 0,57 * 48,75 = 28 mm

amin = 0,5 * 31,875 = 15,94 mm

a = 1,3* 15,94 = 20 mm

b = 20 * 0,6 = 12 mm

tc = ts = 4 mm

6.1.Biyel boyunun hesabı:

r = H / 2 = 60 / 2 = 30 mm

r / L = 0,25 = 30 / L = 0,25 = 120 mm

7.Krank mili hesabı:Ana muylu çapı d = 0,68 * D = 0,68 *75 = 51 mm

Kol muylu çapı d =0,59 * D = 0,59 * 75 = 44,25 mm

7.1.Kol muylusundaki eğilme gerilmesi:

tbj = 8 * FG * a / p * d = 8 * 2209 * 55 / p * 45 = 68752 N / mm2

7.2.Krank kolundaki eğilme gerilmesi:

tbw = 1,5 * FG * ( Jx + Wx ) / Wy * Wx2

Wx = 0,32 * 75 = 24mm

Wy = 0,72 * 75 = 54 mm

Jcx = 0,4 * 75 = 30 mm

Jmx = 0,4 * 75 = 30 mm

tbw = 1,5 * 2209 ( 22,5 + 21 ) / 54 * 212 = 60,53 N / mm2

8.Supap ölçülerim belirlenmesi:

g = 45 °

d = 0,4 * 75 = 30 mm

di ~ do için hmax = 30/5 = 6mm

cgm = cm * ( ( D2 ) / 4 * do * hmax * Cosg

cgm = ( 10 * 0,0752 ) / ( 4 * 0,03 * 0,006 * cos45 ) = 110,48 m / s

Av = p * do * h * Cosg

Av = p * 30 * 6 * Cos45 = 400 mm2

dst = 0,25 * 30 = 7,5 mm

9.Kam ölçülerinin belirlenmesi:

Kabuller;

af1 = 10 ° hvc = 0,2 mm a2max = -1000 m / s2 r = 15 mm

Motor bilgileri;

Em.A.A = 15 ° Em.K.G = 65 ° Ek.A.A = 20o Ek.K.G = 60 o hmax = 6 mm rr = 1 n = 5000 1/min

9.1.Kam açısı:

a = ( q / x ) + a1

a = ( 260 / 4 ) + 10 = 75 °

9.2.Maxsimum itici kalkma yüksekliği:

hf = rr * ( hmax + hvc )

hf = 1 * ( 6 + 0,2 ) = 6,02 mm

9.3. b2 orta nokta mesafesi:

a2 = - wc2 * b2 * Cosa2

b2 = 1000 / 2622 = 14,6 mm

9.4.r2 yarı çapı:

r2 = r + hf - b2

r2 = 15 + 6,2 –14,6 = 6,6 mm



9.5.b1 orta nokta mesafesi:

b1 = ( ( b22 – ( r – r2 )2 ) / 2 * ( r – r2 – b2Cosa )

b1 = ( 14,62 – 8,42 ) / 2 * ( 8,4 –14,6Cos75 ) = 15,5 mm

9.6.r1 yarı çapı:

r1 = b1 + r

r1 = 15,5 +15 = 30,5 mm

9.7. a1 max açısı:

Sin a1 max = ( 14,6Sin75 ) / ( 15,5 + 15 – 6,6 ) = 0,59

a1 max = 36 °

9.8. a2 max açısı:

a2 max = a - a1 max

a2 max = 75 – 36 = 39°

9.9.Kontrol:
sf1 = 0,232 mm > hvc = 0,2 mm olduğundan uygundur.

c1 = 0,706 m / s < 0,8 m / s olduğundan uygundur.

10.Supap yaylarının ölçülerinin hesaplamaları:

hf = 6 mm Fmax : 600 N Fmin : 300 N Ds = 35 mm

Supapların ivmelenme sırasındaki kalkma miktarı : 4 mm

Maksimum yavaşlama ivme kuvveti : 500 N

Motor yavaşlama ivme kuvveti : 300 N

10.1.Tel çapı:

dw = ( ( 8 * Fmax * Ds ) / ( p *t ) )1/3 t = 500 N / mm2 kabul edilmiştir.

dw = ( ( 8 * 600 * 35 ) / (p * 500 ) )1/3 = 5 mm

10.2.Maksimum burulma gerilmesi:

k = 1,18

tmax = ( k* 8 * Fmax * Ds ) / (p * dw3 )

tmax = ( 1,18* 8 * 600 * 35 ) / (p * 53 ) = 505 N / mm2

10.3.Minumum burulma gerilmesi:

tmin = ( tmax * Fmin ) / Fmax

tmin = ( 505* 300 ) / 600 = 252,5 N / mm2

10.4.Sarım sayısı:

i = ( ¦max * G * dw4 ) / ( 8 * Ds3 * Fmax )

¦max = ( hmax *Fmax ) / ( Fmax – Fmin )

¦max = ( 6 *600 ) / ( 600 - 300 ) = 12 mm

i = ( 12 * 83000 * 54 ) / ( 8 * 353 * 600 ) = 3

10.5.Yayın titreşim frekansı:
ns = ( 2,17 * 107* dw ) / ( i * Ds2 )

ns = ( 2,17 * 107* 5 ) / ( 3 * 352 ) = 29600 1/min

11.Yardımcı sistemler:

11.1.Yakıt sistemleri:

Qe = Pe Þ Q = 37 kj / s

Yakıtın debisi;
mf = Q / Hu mf = 37 / 42000 = 0,0088 kg / s

Havanın debisi;

V = (( p * D2 ) / 4 ) H * n * f * z

V = (( p * (0,075)2 ) 0,06 * 5000 * 0,5 * 4 =0,044 m3 / s

Venturi boğazının çapı:

dv = D * ((H * n * f * z) / cv )0,5

dv =0,075 * (( 0,06 * 5000 * 0,5 * 4 ) / 120)0,5 = 0,16m

Havanın debisi:

cv =120 m / sn , Cv = 0,8 m / sn , ra =1,1 kg / m3 kabul edildi.

ma = Cv * Av * cv * ra

ma = (0,8 * p * 0,162 * 120 * 1,1) / 4 =2,12 kg m / s

mf = Cmj * Amj * cmj * pf

0,0088 = (0,85 * p * 0,0053 * 0,162 * cmj * 740 ) / 4

Ortalama yakıt hızı:

cmj =24,7 m /s

11.2.Soğutma sistemleri:

Qw = ( 0,28 * be * Hu * Pe ) / ( 3,6 * 106 )

Qw = ( 0,28 * 0,285 * 42000 * 37 ) / (3,6 * 106 ) = 0,034 kj



11.3.Yağlama sistemleri:

Yağ tarafından uzaklaştırılan ısı;

Oo = ( 0,015 ......... 0,030 ) Oo

Oo = 0,020 * 37 =0,74 kj / s

Yağ debisi;

Vo = Oo / (r0 * C0 * ∆T0 )

Vo = 0,74 / ( 900 * 2,094 * 10 ) =0,000039 m3 / s

V0s = 2 * V0 V0s = 2 * 0,000039 = 0,000078 m3 / s

Tasarım debisi ;

Sevk verimi h0d = 0,6 kabul edilmiştir.

Vod = V0s / h0d

Vod = 0,000078 / 0,6 =0,00013 m3 /s

Pomax = 4 bar , hmp = 0,6 kabul edildi.

Pop = ( Vod * Pomax * 10-3 ) / hmp

Pop = ( 0,00013 * 0,4 * 10-3 ) / 0,6 =8,6 kw