Đçten Yanmalı Motor Tasarımı

Transkript

1 1-Tasarımda kıyas yapılacak motor seçimi 2- Sayfa 86 dan 99 a kadar ısıl analiz yapılacak Uygulama-1 Motor hacmi 1298 cc 1000 rpm Sıkıstırma oranı (ε) rpm Ne 64 kw/6000 rpm Uygulanacak Motor 3000 rpm Mt 90 Nm/4200 rpm Devirleri 4200 rpm Silindir Çapı 72.0 mm 6000rpm Strok 79.7 mm 7000 rpm α (alfa): sayfa 88 deki şekil 4.1 den devir sayısına bağlı okunacak. K (sabit sayı): sayfa 16 da anlatılıyor. K = Tr : art gaz sıcaklığı sayfa 88 deki şekil 4.1 den devir sayısına bağlı okunacak. Pr N = ( )P o sayfa 50 de Nominal ( maksimum güç) devir için T N :giriş havası sıcaklık artışı sayfa 51 de 0 20 o C ω in : akış hızı m/s (Yüksek devirde yüksek değer alır, düşük devirde düşük değer alır- ortak değerde alınabilir.) Nominal : maksimum güç devri için β 2 +ξ in : Emme manifoldu kayıp katsayısı ( ) arası değer alır. p a : basınç kaybı sayfa 52 de limitleri var ( )Po, Po = 0.1 Mpa ϕ ch : Doldurma katsayısı sayfa 88 de şekil 4.1 den devir sayısına bağlı okunacak. ϕ s : süpürme katsayısı, doğal emişli motorlarda ϕ s =1 n 1 : sıkıştırma politropik üssü, n 1 = (k ) (k ) sayfa 57de k 1 : sayfa 56 da şekil 3.4 den okunacak. Nominal : maksimum güç devri için Sıkıştırma oranından yukarı bir dikme çık, sıcaklık çizgisi ile çakıştır ve k 1 eksenine birleştir, o nokta k 1 değeri k 1 ε :sıkıştırma oranı

2 P c = arası değer alır, sayfa 57 de yer alır. ξ z : yanma sonucu kayıp katsayısı sayfa 88 den şekil 4.1 den devir sayısına bağlı okunacak. t z : hesaplanacak P za = 0.85 P z Kayıp katsayısı λ : Basınç oranı sayfa 62. n 2 : genişleme politropik üssü, n 2 = sayfa 67de k 2 : sayfa 65 da şekil 3.8 den okunacak. α Sıkıştırma oranından yukarı bir dikme çık, sıcaklık çizgisine doğru dik çiz, sıcaklık eğrisi boyunca ilerle α ile çakıştır ve k 2 eksenine birleştir, o nokta k 2 değeri k 2 ε :sıkıştırma oranı T r ( art gaz sıcaklığı) sayfa 97 de formül ile bulunacak, ilk kabul edilen değer ile karşılaştırılacak ve formül ile bulunan değer ile hata oranı % 1.7 den küçük olmacak. Aksi durumda kabul edilen değerlerde oynama yapılarak bu hata oranına yaklaşılacak. ϕ r : 0.96 (diagram yuvarlatma kayıp katsayısı ) kabul edilecek Toplam silindir hacmi hesaplanacak ve örnek motor hacmi ile karşılaştırılacak. Nominal (maksimum güç devri) devir için motor gücü hesaplanacak.

3 Uygulama-2 2- Max güç devir için Đndikatör diagramı çizimi sayfa kişi çizecek 3- Max güç devir için piston yolu, piston hızı ve piston ivmesi grafikleri sayfa a. 1 kişi max devir için piston yolunun, 1 kişi max devir için piston hızının, 1 kişi max devir için piston ivmesinin grafigini çizecek. (w = π.n / 30, R = H/2 ( strok boyu/ 2), λ = R/ Lcr) λ= R/Lcr R: Krank yarıcapı ( Strok/2, H/2) Lcr: Biyel kucuk başı merkezi ile büyük başı merkezi arası uzaklık r : Emme supapı açılma avansı o KrmA üst ölü noktadan önce. P ÜÖN z AÖN a : Emme supapı kapanma gecikmesi o KrmA alt ölü noktadan sonra. a : Egzoz supapı kapanma gecikmesi 10- Pz a = 0.85 Pz 50 o KrmA üst ölü noktadan sonra. z a φ 8-12 o b : Egzoz supapı açılma avansı o KrmA alt ölü noktadan önce. c : Ateşleme avansı o KrmA üst ölü noktadan önce. (normal şart) ƒ : Yanmanın başladığı an. ƒ= c + φ 1 o KrmA üst ölü noktadan önce φ 1 : Ateşleme gecikmesi 5-18 o KrmA ƒ b c a O a A V h Strok boyu kadar olacak V c r B AB: Strok boyu kadar olacak M s : 1mm =1mm skala (V ekseni) M p : 1mm = 0.05 Mpa skala ( P ekseni) P i = F.M p /AB (sayfa 101) indike basınç V F: Diagram içinde kalan alan (sayılacak) V a Toplam hacmi

4 Uygulama-3 4- Tüm devirler için ısıl denge hesapları yapılacak. Sayfa kişi kendi devri için değerleri hesaplayacak, 1 kişi toplu grafiği oluşturacak. 5- Tüm devirler için hız karakteristik egrileri çizilecek. Sayfa ( 4 eğri aynı şekil üstünde ) 5 kişi kendi devri için değerleri hesaplayacak, 1 kişi toplu grafiği oluşturacak. 6- Krank mekanizmasının kinematik dinamik analizi yapılacak. Sayfa Açılmış indikatör diagramı çizilecek. Krank mekanizmasının parçalarının ağırlıkları m p : Piston malzemesi birim ağırlığı ( kg/m 2, g/cm 2 ), kg/m 2 aralığında bir değer kabul edilecek. Sayfa 140 tablo 7.1 m p : Piston kütlesi ağırlığı (kg) m p = m p x F p, F p : piston kesit alanı. m cr : Biyel malzemesi birim ağırlığı ( kg/m 2, g/cm 2 ), kg/m 2 aralığında bir değer kabul edilecek. Sayfa 140 tablo 7.1 m cr : Biyel kütlesi ağırlığı (kg) m cr = m cr x F p m c : Dengelenmemiş kütle malzemesi birim ağırlığı ( kg/m 2, g/cm 2 ), kg/m 2 aralığında bir değer kabul edilecek. Sayfa 140 tablo 7.1 m c : : Dengelenmemiş kütle ağırlığı (kg) m c = m c x F p m crp : Biyel kolunun piston tarafında kalan kısmının ağırlığı m crp = ( ) m cr, syf 139 m crc : Biyel kolunun krank tarafında kalan kısmının ağırlığı m crc = ( ) m cr, syf Krank milin etkiyen kuvvetlerin hesabı yapılacak ve grafikler çizilecek. Atalet kuvvetleri hesaplanacak Pj P: toplam kuvvet hesaplanacak grafiği çizilecek P = P g +P j kn ( kuvvet olarak), P g = (p g -p o ).F p, p g = (p g -p o ) Mpa p= p g + p j MPa (basınç olarak), p j =P j /F p Normal kuvvet N hesaplanacak grafiği çizilecek. Biyel kolu boyunca kuvvet S hesaplanacak grafiği çizilecek. S kuvvetinin krank milinde olusturduğu kuvvetler hesaplanacak. K kuvveti hesaplanacak grafiği çizilecek.

5 T kuvveti hesaplanacak grafiği çizilecek. T m ortalama kuvveti hesaplanacak. T m = ( Σƒ 1 -Σƒ 2 ) M p /OB Σƒ 1 : T eğrisinin x ekseni üstünde kalan alanı mm 2 Σƒ 2 : T eğrisinin x ekseni altında kalan alanı mm 2 M p : Kuvvet skalası MN/mm OB: Diagramın uzunluğu M tc : Bir silindirin torku = T.R ( MN m) ( arası tüm silindirler için ayrı ayrı) 1.silindir o 3.silindir o 4.silindir o 2.silindir o M tm : Ortalama tork : ( F 1 -F 2 )*M M / OA F 1 : tork eğrisinde x ekseni üzerinde kalan alan F 2 : tork eğrisinde x ekseni altında kalan alan M t : Tork skalası MN/mm OA: Diagramın uzunluğu

6 1-Tasarımda kıyas yapılacak motor seçimi 3- Sayfa 86 dan 99 a kadar ısıl analiz yapılacak Uygulama-1 Motor hacmi 1299 cc 1000 rpm Sıkıstırma oranı (ε) rpm Ne 63 kw/6000 rpm Uygulanacak Motor 3000 rpm Mt 122 Nm / 4000 rpm Devirleri 4000 rpm Silindir Çapı 75.0 mm 6000rpm Strok 73.5 mm 7000 rpm α (alfa): sayfa 88 deki şekil 4.1 den devir sayısına bağlı okunacak. K (sabit sayı): sayfa 16 da anlatılıyor. K = Tr : art gaz sıcaklığı sayfa 88 deki şekil 4.1 den devir sayısına bağlı okunacak. Pr N = ( )P o sayfa 50 de Nominal ( maksimum güç) devir için T N :giriş havası sıcaklık artışı sayfa 51 de 0 20 o C ω in : akış hızı m/s (Yüksek devirde yüksek değer alır, düşük devirde düşük değer alır- ortak değerde alınabilir.) Nominal : maksimum güç devri için β 2 +ξ in : Emme manifoldu kayıp katsayısı ( ) arası değer alır. p a : basınç kaybı sayfa 52 de limitleri var ( )Po, Po = 0.1 Mpa ϕ ch : Doldurma katsayısı sayfa 88 de şekil 4.1 den devir sayısına bağlı okunacak. ϕ s : süpürme katsayısı, doğal emişli motorlarda ϕ s =1 n 1 : sıkıştırma politropik üssü, n 1 = (k ) (k ) sayfa 57de k 1 : sayfa 56 da şekil 3.4 den okunacak. Nominal : maksimum güç devri için Sıkıştırma oranından yukarı bir dikme çık, sıcaklık çizgisi ile çakıştır ve k 1 eksenine birleştir, o nokta k 1 değeri k 1 ε :sıkıştırma oranı

8 Uygulama-2 8- Max güç devir için Đndikatör diagramı çizimi sayfa kişi çizecek 9- Max güç devir için piston yolu, piston hızı ve piston ivmesi grafikleri sayfa a. 1 kişi max devir için piston yolunun, 1 kişi max devir için piston hızının, 1 kişi max devir için piston ivmesinin grafigini çizecek. (w = π.n / 30, R = H/2 ( strok boyu/ 2), λ = R/ Lcr) λ= R/Lcr R: Krank yarıcapı ( Strok/2, H/2) Lcr: Biyel kucuk başı merkezi ile büyük başı merkezi arası uzaklık r : Emme supapı açılma avansı o KrmA üst ölü noktadan önce. P ÜÖN z AÖN a : Emme supapı kapanma gecikmesi o KrmA alt ölü noktadan sonra. a : Egzoz supapı kapanma gecikmesi 10- Pz a = 0.85 Pz 50 o KrmA üst ölü noktadan sonra. z a φ 8-12 o b : Egzoz supapı açılma avansı o KrmA alt ölü noktadan önce. c : Ateşleme avansı o KrmA üst ölü noktadan önce. (normal şart) ƒ : Yanmanın başladığı an. ƒ= c + φ 1 o KrmA üst ölü noktadan önce φ 1 : Ateşleme gecikmesi 5-18 o KrmA ƒ b c a O a A V h Strok boyu kadar olacak V c r B AB: Strok boyu kadar olacak M s : 1mm =1mm skala (V ekseni) M p : 1mm = 0.05 Mpa skala ( P ekseni) P i = F.M p /AB (sayfa 101) indike basınç V F: Diagram içinde kalan alan (sayılacak) V a Toplam hacmi

9 Uygulama Tüm devirler için ısıl denge hesapları yapılacak. Sayfa kişi kendi devri için değerleri hesaplayacak, 1 kişi toplu grafiği oluşturacak. 11- Tüm devirler için hız karakteristik egrileri çizilecek. Sayfa ( 4 eğri aynı şekil üstünde ) 5 kişi kendi devri için değerleri hesaplayacak, 1 kişi toplu grafiği oluşturacak. 12- Krank mekanizmasının kinematik dinamik analizi yapılacak. Sayfa Açılmış indikatör diagramı çizilecek. Krank mekanizmasının parçalarının ağırlıkları m p : Piston malzemesi birim ağırlığı ( kg/m 2, g/cm 2 ), kg/m 2 aralığında bir değer kabul edilecek. Sayfa 140 tablo 7.1 m p : Piston kütlesi ağırlığı (kg) m p = m p x F p, F p : piston kesit alanı. m cr : Biyel malzemesi birim ağırlığı ( kg/m 2, g/cm 2 ), kg/m 2 aralığında bir değer kabul edilecek. Sayfa 140 tablo 7.1 m cr : Biyel kütlesi ağırlığı (kg) m cr = m cr x F p m c : Dengelenmemiş kütle malzemesi birim ağırlığı ( kg/m 2, g/cm 2 ), kg/m 2 aralığında bir değer kabul edilecek. Sayfa 140 tablo 7.1 m c : : Dengelenmemiş kütle ağırlığı (kg) m c = m c x F p m crp : Biyel kolunun piston tarafında kalan kısmının ağırlığı m crp = ( ) m cr, syf 139 m crc : Biyel kolunun krank tarafında kalan kısmının ağırlığı m crc = ( ) m cr, syf Krank milin etkiyen kuvvetlerin hesabı yapılacak ve grafikler çizilecek. Atalet kuvvetleri hesaplanacak Pj P: toplam kuvvet hesaplanacak grafiği çizilecek P = P g +P j kn ( kuvvet olarak), P g = (p g -p o ).F p, p g = (p g -p o ) Mpa p= p g + p j MPa (basınç olarak), p j =P j /F p Normal kuvvet N hesaplanacak grafiği çizilecek. Biyel kolu boyunca kuvvet S hesaplanacak grafiği çizilecek. S kuvvetinin krank milinde olusturduğu kuvvetler hesaplanacak. K kuvveti hesaplanacak grafiği çizilecek.

10 T kuvveti hesaplanacak grafiği çizilecek. T m ortalama kuvveti hesaplanacak. T m = ( Σƒ 1 -Σƒ 2 ) M p /OB Σƒ 1 : T eğrisinin x ekseni üstünde kalan alanı mm 2 Σƒ 2 : T eğrisinin x ekseni altında kalan alanı mm 2 M p : Kuvvet skalası MN/mm OB: Diagramın uzunluğu M tc : Bir silindirin torku = T.R ( MN m) ( arası tüm silindirler için ayrı ayrı) 1.silindir o 3.silindir o 4.silindir o 2.silindir o M tm : Ortalama tork : ( F 1 -F 2 )*M M / OA F 1 : tork eğrisinde x ekseni üzerinde kalan alan F 2 : tork eğrisinde x ekseni altında kalan alan M t : Tork skalası MN/mm OA: Diagramın uzunluğu

11 1-Tasarımda kıyas yapılacak motor seçimi 4- Sayfa 86 dan 99 a kadar ısıl analiz yapılacak Uygulama-1 Motor hacmi 1497 cc 1000 rpm Sıkıstırma oranı (ε) rpm Ne 80 kw/6000 rpm Uygulanacak Motor 3000 rpm Mt 142 Nm / 4200 rpm Devirleri 4200 rpm Silindir Çapı 75.0 mm 6000rpm Strok 84.7 mm 7000 rpm α (alfa): sayfa 88 deki şekil 4.1 den devir sayısına bağlı okunacak. K (sabit sayı): sayfa 16 da anlatılıyor. K = Tr : art gaz sıcaklığı sayfa 88 deki şekil 4.1 den devir sayısına bağlı okunacak. Pr N = ( )P o sayfa 50 de Nominal ( maksimum güç) devir için T N :giriş havası sıcaklık artışı sayfa 51 de 0 20 o C ω in : akış hızı m/s (Yüksek devirde yüksek değer alır, düşük devirde düşük değer alır- ortak değerde alınabilir.) Nominal : maksimum güç devri için β 2 +ξ in : Emme manifoldu kayıp katsayısı ( ) arası değer alır. p a : basınç kaybı sayfa 52 de limitleri var ( )Po, Po = 0.1 Mpa ϕ ch : Doldurma katsayısı sayfa 88 de şekil 4.1 den devir sayısına bağlı okunacak. ϕ s : süpürme katsayısı, doğal emişli motorlarda ϕ s =1 n 1 : sıkıştırma politropik üssü, n 1 = (k ) (k ) sayfa 57de k 1 : sayfa 56 da şekil 3.4 den okunacak. Nominal : maksimum güç devri için Sıkıştırma oranından yukarı bir dikme çık, sıcaklık çizgisi ile çakıştır ve k 1 eksenine birleştir, o nokta k 1 değeri k 1 ε :sıkıştırma oranı

13 Uygulama Max güç devir için Đndikatör diagramı çizimi sayfa kişi çizecek 15- Max güç devir için piston yolu, piston hızı ve piston ivmesi grafikleri sayfa a. 1 kişi max devir için piston yolunun, 1 kişi max devir için piston hızının, 1 kişi max devir için piston ivmesinin grafigini çizecek. (w = π.n / 30, R = H/2 ( strok boyu/ 2), λ = R/ Lcr) λ= R/Lcr R: Krank yarıcapı ( Strok/2, H/2) Lcr: Biyel kucuk başı merkezi ile büyük başı merkezi arası uzaklık r : Emme supapı açılma avansı o KrmA üst ölü noktadan önce. P ÜÖN z AÖN a : Emme supapı kapanma gecikmesi o KrmA alt ölü noktadan sonra. a : Egzoz supapı kapanma gecikmesi 10- Pz a = 0.85 Pz 50 o KrmA üst ölü noktadan sonra. z a φ 8-12 o b : Egzoz supapı açılma avansı o KrmA alt ölü noktadan önce. c : Ateşleme avansı o KrmA üst ölü noktadan önce. (normal şart) ƒ : Yanmanın başladığı an. ƒ= c + φ 1 o KrmA üst ölü noktadan önce φ 1 : Ateşleme gecikmesi 5-18 o KrmA ƒ b c a O a A V h Strok boyu kadar olacak V c r B AB: Strok boyu kadar olacak M s : 1mm =1mm skala (V ekseni) M p : 1mm = 0.05 Mpa skala ( P ekseni) P i = F.M p /AB (sayfa 101) indike basınç V F: Diagram içinde kalan alan (sayılacak) V a Toplam hacmi

14 Uygulama Tüm devirler için ısıl denge hesapları yapılacak. Sayfa kişi kendi devri için değerleri hesaplayacak, 1 kişi toplu grafiği oluşturacak. 17- Tüm devirler için hız karakteristik egrileri çizilecek. Sayfa ( 4 eğri aynı şekil üstünde ) 5 kişi kendi devri için değerleri hesaplayacak, 1 kişi toplu grafiği oluşturacak. 18- Krank mekanizmasının kinematik dinamik analizi yapılacak. Sayfa Açılmış indikatör diagramı çizilecek. Krank mekanizmasının parçalarının ağırlıkları m p : Piston malzemesi birim ağırlığı ( kg/m 2, g/cm 2 ), kg/m 2 aralığında bir değer kabul edilecek. Sayfa 140 tablo 7.1 m p : Piston kütlesi ağırlığı (kg) m p = m p x F p, F p : piston kesit alanı. m cr : Biyel malzemesi birim ağırlığı ( kg/m 2, g/cm 2 ), kg/m 2 aralığında bir değer kabul edilecek. Sayfa 140 tablo 7.1 m cr : Biyel kütlesi ağırlığı (kg) m cr = m cr x F p m c : Dengelenmemiş kütle malzemesi birim ağırlığı ( kg/m 2, g/cm 2 ), kg/m 2 aralığında bir değer kabul edilecek. Sayfa 140 tablo 7.1 m c : : Dengelenmemiş kütle ağırlığı (kg) m c = m c x F p m crp : Biyel kolunun piston tarafında kalan kısmının ağırlığı m crp = ( ) m cr, syf 139 m crc : Biyel kolunun krank tarafında kalan kısmının ağırlığı m crc = ( ) m cr, syf Krank milin etkiyen kuvvetlerin hesabı yapılacak ve grafikler çizilecek. Atalet kuvvetleri hesaplanacak Pj P: toplam kuvvet hesaplanacak grafiği çizilecek P = P g +P j kn ( kuvvet olarak), P g = (p g -p o ).F p, p g = (p g -p o ) Mpa p= p g + p j MPa (basınç olarak), p j =P j /F p Normal kuvvet N hesaplanacak grafiği çizilecek. Biyel kolu boyunca kuvvet S hesaplanacak grafiği çizilecek. S kuvvetinin krank milinde olusturduğu kuvvetler hesaplanacak.

15 K kuvveti hesaplanacak grafiği çizilecek. T kuvveti hesaplanacak grafiği çizilecek. T m ortalama kuvveti hesaplanacak. T m = ( Σƒ 1 -Σƒ 2 ) M p /OB Σƒ 1 : T eğrisinin x ekseni üstünde kalan alanı mm 2 Σƒ 2 : T eğrisinin x ekseni altında kalan alanı mm 2 M p : Kuvvet skalası MN/mm OB: Diagramın uzunluğu M tc : Bir silindirin torku = T.R ( MN m) ( arası tüm silindirler için ayrı ayrı) 1.silindir o 3.silindir o 4.silindir o 2.silindir o M tm : Ortalama tork : ( F 1 -F 2 )*M M / OA F 1 : tork eğrisinde x ekseni üzerinde kalan alan F 2 : tork eğrisinde x ekseni altında kalan alan M t : Tork skalası MN/mm OA: Diagramın uzunluğu