Hazılayan Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN 00-00
İÇİNDEİLER I. üç aktama oganlaı ihtiyacı a) iiş b) Veim c) oto efomans Eğilei d) i üç ktama Oganında ulunması zu Edilen Özellikle II. avamala (daha detaylı bilgi) a) avamalaın başlıca göevlei b) avamanın oment İletme Etkisi b. Düzgün Dağılmış asınca göe b. Düzgün Dağılmış şınmaya göe b3. Uygulamala III. Hidolik kavamala a) 3 Elemanlı Tok onvetö b) 5 Elemanlı Tok onvetö IV. Standat vites kutulaı (daha detaylı bilgi) a) asit bi dişli sisteminde ilişkile b) Vites kutusunda istenilen göevle c) Taşıtlada Vites ademeleinin Seçimi d) Vitesteki Dienç uvvetlei d) Hava Dienci d) Yokuş Dienci d3) Yuvalanma Dienci d4) İvme Dienci d5) Tansmisyon Dienci e) Tekelek Tahik uvveti f) Tahik uvvetinin taşıt momenti ile değişmesi g) Dişli Oanlaının ulunuşu g) eometik Dizi etodu g) Uygulamala V. lanet Dişli Sistemi (daha detaylı bilgi) a) Dişli Oanlaı b) Önek poblem VI. Otomatik Tansmisyonla a) Chevolet (owe-lide) Tipi Otomatik Tansmisyon Sisteminin Çalışması Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
I. üç aktama oganlaı ihtiyacı a) iiş acın güç aktama oganlaı olmadan haeket edebilmesi için, duan aaca tesi eden atalet kuvvetleini yenebilecek bi momente ihtiyacı vadı. Taşıtın ivmelenmesi için ilk anda moto momentinin fazla olması ve buna bağlı olaak da hızının az olması geekmektedi. Fakat ileiki zamanlada taşıtın kullanılacağı yolun eğim duumuna göe veya hız duumuna göe momentinin atıılması veya azaltılması geekmektedi. unu ise ancak yaıçaplaı faklı dişlilein bibiine haeket iletmesi ile sağlayabiliiz. üç aktama oganlaı olmaksızın diekt bi haeketle moto momenti tekelee iletilise taşıt haeket edemez, çünkü duan aaca tesi eden atalet kuvvetleini yenemez. u sebepten dolayı güç aktama oganlaına ihtiyaç vadı. Tek başına bi dişliye etki eden kuvvetle Şekil de gösteilmektedi. Dişli momenti etki eden kuvvet ile dişli yaıçapının çapımıdı. Eğe bu dişli haeketi bi başka küçük dişliye iletiyosa Şekil deki gibi d d den büyük olu, çünkü R> di. otoun ilk andaki momenti fazla devi ise azdı, bu gücünü de azaltı ve moto devi ile güç ata. d R R d F d d=f*r F d=f*r d=f* Şekil - Dişliye etkiyen kuvvetle Şekil - Dişliden dişliye etkiyen kuvvetle Teke ve dişli gibi daiesel bi paça döndüüldüğünde üzeinde iki adet hız oluşu bunladan bii Teğetsel (Linee) Hızdı ve biimi m/s di, diğei ise çısal Hızdı ve biimi Rad/s di. Fomül olaak; π * D * n ν = ( m / s) teğetsel, 60 π * n * π * n ω = = ( Rad / s) ise açısal hızdı. Şekil 3 de 30 60 Linee (Teğetsel) ve çısal hızla gösteilmektedi. b) Veim D ω Şekil 3. Dişli üzeindeki Teğetsel ve çısal Hızla υ üç iletilen hehangi bi sistemde sütünme, yağ çapması ve diğe bazı mekanik kayıpla nedeniyle güç kaybı mevcuttu. Teoik olaak çıkış gücü giiş gücüne eşit alınabili. Fakat geçekte he zaman çıkış gücü giiş gücünden azdı ( ÇIIŞ < İRİŞ ). ücün fomülüne bakılacak olusa; 3 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
üç (kw) üç (kw) otoomenti * otodevi * n * n üç = = = ( kw ) SabitSayı c 9549 İş = uvvet * Yol W = F * L Joule = Newton* ete uvvet * Hıı F * V Newton* ete üç = = Watt = diyebiliiz. Veim ise η ile 3600 3600 Saniye gösteili ve çıkış gücünün giiş gücüne oanı olaak taif edili. Dolayısı ile veim; ç * nç çııkı ç * nç η = = 9549 = olu. giiş g * ng g * ng 9549 Dişli Oanı ise ile sembolize edilmekte olup giiş mili hızının (devi sayısının) çıkış mili ng hızına oanına = dişli oanı adı veili. n ç c) oto efomans Eğilei oment (Nm) (a) oment (Nm) (b) üç üç oment oment 0 oto Hızı (d/dk) 0 oto Hızı (d/dk) İdeal oto (Henüz İmal Edilmedi) Dıştan Yanmalı oto ve Sei Elektik otou Şekil 6. oto güç ve moment eğilei i motoda pefomans eğilei motoun kaakteistiğini otaya koya. Şekil 6-a ve b de sıası ile ideal bi motodan ve dıştan yanmalı veya sei elektik motoundan istenilen güç ve moment gafiklei göülmektedi. İçten yanmalı bi benzin motouna ait moto pefomans eğilei ise Şekil 7 de göülmektedi. una göe, motoun gücündeki, momentindeki ve özgül yakıt safiyatındaki değişimle moto devine göe elde edilmişti. Çalışma bölgesi olaak seçilen alan ise maksimum moment ile maksimum güç noktalaı aasıdı ki aacın motounun devini bu aalıkta tutmak idealdi. Çünkü, motoun bi çeviminde içei alınan yakıt/hava kaışımının maksimum olduğu an, moto momentinin maksimum olduğu andı ve yine biim zamanda motoa alınan yakıt/hava kaışımının maksimum olduğu an ise moto gücünün maksimum olduğu ana tekabül ede. Dolayısı ile aacın vites kutusu, vites sayısı ve dişli oanlaı da bu çalışma aalığındaki motoun veeceği maksimum moto momenti ve gücüne göe dizayn edilmelidi. 4 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
d) i üç ktama Oganında ulunması zu Edilen Özellikle. oto ile tekelekle aasındaki itibatı geektiğinde kesebilmeli. otodan tekeleklee olan moment iletimini düzgün, dabesiz ve sessiz yapabilmeli 3. oment atış oanı kademeli ve değişken olmalı 4. Taşıta geektiğinde gei haeket sağlamalı 5. oto hızını yaklaşık olaak 4/ oanında düşümeli 6. otoun haeketini 90 veya uygun bi açıyla tekeleklee iletmeli 7. Viajlada tekeleklein faklı hızlada dönmesini sağlayabilmeli 8. otola tekelek aasında bağıl bi haeket sebestlisi olmalıdı (ünivesal mafsal). üç aktama oganlaının başında, motodan alınan haeketin vites kutusuna iletimini sağlayan VR geli. II. avamala a) avamalaın başlıca göevlei. Taşıt duuken motoun ilk haekete geçmesini sağla.. oto çalışıken haeketin ilk anda tekeleklee kademeli olaak geçmesini sağla. 3. ni yük dabeleinde kayma yapaak güç aktama oganlaını kou. 4. Vites kademeleinin değişimi esnasında haeket geçişini ani olaak kese. u göevlein dışında kavama ayıma ve kavatma göevleini yeine getiiken aşağıda belitilen özelliklee sahip olması azu edili: a. Sasıntısız tatlı bi kavaşma sağlamalıdı. b. avanmış duumda kaymamalıdı. c. ısmi kavaşmaladaki kaymaladan doğan ısıya dayanıklı olmalı d. Isıyı kolaylıkla dışaıya nakletmelidi. e. olay ve sessiz vites değişimi için haekete geçişini çabuk kesmeli f. yışma duumuna geçebilmesi için dışaıdan tatbik edilen kuvvet az olmalıdı. g. ank milindeki buulma titeşimleini vites kutusuna iletmemeli h. Ekonomik ve bakımı kolay olmalıdı. 5 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
b) avamanın oment İletme Etkisi Eksenel kavamalaın tasaımında poblem, motoun döndüme momentini ( ), kavama momentine ( ) dönüştüen kavama diskinin yüzeyine etkiyecek basıncın () belilenmesi için geekli eksenel kuvvetin (F) hesaplanmasıdı. oblemi çözmek için vasayım vadı. unla; o asıncın bütün yüzeye düzgün olaak dağılmış olduğunu kabul etmek, veya o ibiine sütünen yüzeyledeki aşınmanın düzgün olduğunu kabul etmekti. b) Düzgün Dağılmış asınca göe i kavamanın maksimum moment iletme kapasitesi, kullanılacağı motoun veebileceği maksimum df d momentinden mutlaka daha fazla olmalıdı. Hesaplamalada belili bi ES (Emniyet atsayısı) belileneek bu sağlanı. Yüzeyledeki aşınma, baskı yaylaının özellikleinin ısı ile zamanla bozulmasına neden olu. yıca moto momentinin çevim boyunca dalgalanaak değişmesi de söz konusudu. İşte bu d sebepleden dolayı Emniyet atsayısının veilmesi geekmektedi. Nomal binek aabalaında ES =,3 -,3 aasında iken Taktö ve endüsti makineleinde ani dabe yükleinin fazlalığından dolayı ES= civaında D Şekil 8. avama Diski Hesabı olu. Şekil 8 e göe kavama diskinin etkili sütünme yüzeyi sayısı n ile ifade ediliyo (tek diskli kavamalada n= di). Disk alanı, disk yüzeyine dik etki eden basınç, disk yüzeyine paalel olaak etki eden eksenel kuvvet ise F di. yaıçapında ve d kalınlığında olan bi element alan d dikkate alınısa; lan d = π * * d dı ve bu alana etki eden sütünme kuvveti ise df N = * d = *π * * d olu. Toplam eksenel kuvveti hesaplamak için entegal alınısa; F D N * d = *π * d den uadan F N F N D d = * π * = *π * olu. D d D = * π * d 4 çıka. Disk ile piiz diekt mili aasındaki sütünme ve kumanda sistemindeki kayıpla göz önüne alınısa mekanik veim fomüle ilave edili. ekanik veimin sembolü η dü ve helisel yaylı kavamalada %80, diyafam yaylı kavamalada ise %85 civaında olmaktadı. öylece hem D. D. asınca göe ve hem de D. D. şınmaya göe disk yüzeyindeki alana π etkiyen dik kuvvetin fomülü FN = * *( D d )* η olacaktı. () 4 6 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
aşka bi husus ise kavamalaın disk yüzeyindeki sütünme katsayısıdı. Yay basıncı ile sütünmeye zolanan kavama disk yüzeyinde meydana gelen bu katsayının da hesaba katılması geekmektedi. Yani df R = µ * * d = µ * *π * * d di. avamanın momenti ise; d = df 'den d = µ * *π * * * d olu. He iki taafında entegali alınısa; = R * D 3 3 µ * *π * d den = * * π * ( D d ) d µ çıka ki buna mekanik veimin de 3 3 eklenmesi geeki, sonuçta; = * * * µ * η * n* ( D d ) π olacaktı. uadaki basınç değei () numaalı eşitlikten çekilip yeine konulusa Düzgün dağılmış asınca göe kavamanın momenti bulunmuş olu. Sonuç olaak fomül düzenlenise; 4* FN 3 3 = * * π * µ * η * n* ( D d ) elde edili ve bu fomül sadeleştiilise π * D d * η ( ) 3 3 ( D d ) son hali; * FN * * n* 3 ( D d ) = µ bulunacaktı. () b) Düzgün Dağılmış şınmaya göe Düzgün dağılmış aşınma kabul edildiğine göe basınç ile yaıçap çapımının eşit olması geeki. Yani * =>sabit(c) ti. Yaıçapı kalınlığı d olan yine Şekil 8 deki aynı element alınısa eksenel kuvvet şöyle hesaplanı. lana etki eden sütünme kuvveti df N = * d = *π * * d di ve buada * sabit olduğundan fomül df N = π * c* d D D d olu. Entegal alınısa, FN = π * c d = π * c* den F d N = π * c* ( D d ) ve buadan FN da c sabitini çekesek; c = = * di. (3) π * D d ( ) avamanın momenti biim yüzeye gelen kuvvet ile yaıçapının çapımı olduğundan ve yüzeyle aasında bi sütünme katsayısı olacağından dolayı fomül; d = df R * = µ *( df N )* = µ *( *( d )* = µ *( * ( π * * d )* olu ve sonuç olaak d = µ * *π * * d olu ve buadaki * sabit olduğundan fomül; d = µ * c*π * * d olu. uada he iki taafın da entegali, element yapıdaki alanı (d), kavamanın iç çapından dış çapına kada olan alan boyutlaına çıkatılısa; D D D d = * * * * = * * * = * * * µ c π d µ c π d µ c π olu. uadaki c sabitinin d 4 d fomül (3) deki değei yeine konulup geekli sadeleştiilmele de yapılısa o zaman fomül; FN D d D d ( D d) *( D + d ) = µ * * π * = FN = FN ( D d ) * * µ * D d * * µ * π * 4 4 4 ( D d ) olu, buadan da kavama momentinin son hali; = * FN * µ * n* ( D + d ) (4) 4 bulunacaktı. 7 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
b3) Uygulamala. i elektik motou iş makinesine haeketi tek diskli bi kavama ile vemektedi. Sütünme katsayısı 0,3 mekanik veim %85 kavama basıncı 50 ka disk dış ve iç çaplaı sıası ile 50 ve 40 cm olduğuna göe bu kavamanın ileteceği momenti ve baskı plakasını iten eksenel kuvveti D.D. ve D.D.. göe bulunuz? Veilenle İstenenle Sonuç ullanılan Fomül π FN = * * D d 4 = * FN * µ * n* 4 µ=0.3, η =0.85 F N =? 90.44 N ( ) =50*0 3 a D.D.. =? 6.67 Nm ( D d ) * η + D=0.5, d=0.4 m D.D.. =?.68 Nm 3 3 = * * π * µ * η * n* ( D d ). i otomobilde tek diskli bi kavama kullanılacaktı. Sütünme katsayısı 0,3, kavama basıncı 03.43 ka ve disk dış ve iç çaplaı sıası ile 50.8 ve 40.6 cm olduğuna göe kavamanın ileteceği momenti ve baskı plakasını iten kuvveti D.D. ve D.D.. göe bulunuz? Veilenle İstenenle Sonuç ullanılan Fomül π FN = * * D d 4 = * FN * µ * n* 4 n=, η =0.85, µ=0.3 F N =? 6437.7 N ( )* η =03430 a D.D.. =? 88.5 Nm ( D d ) + D=0.508, d=0.406 m D.D.. =? 886. Nm 3 3 = * * π * µ * η * n* ( D d ) 3. Tek diskli bi otomobilde maksimum moto momenti 4 Nm, kavama basıncı 60 ka sütünme katsayısı 0.3, kavama dış çapı 9 cm, mekanik veim %85, emniyet katsayısı (ES).3 olduğuna göe disk iç çapı ne kada olmalıdı? Veilenle İstenenle Sonuç ullanılan Fomül n=, η =0.85, µ=0.3 d=? 0.3 m *ES= =6. Nm =60000 a, ES=.3 3 3 = * * π * µ * η * n* ( D d ) D=0.9 m max =4 Nm 4. İki diskli kuu tip bi kavamada disk dış ve iç çaplaı 8 ve 76 mm sütünme katsayısı 0., yay sayısı 8 olduğuna göe; a-) 80 ka kavama basıncına göe eksenel itme kuvveti ne kadadı. i yayın itme kuvveti ne kadadı? b-) avamanın iletebileceği moment ne kadadı? 8 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
Veilenle İstenenle Sonuç ullanılan Fomül π FN = * * D d 4 =80000 a F Nyay =? 683. N F Nyay = F/8 n=4, η =0.80, µ=0. F N =? 5465 N ( )* η D=0.8, d=0.076 m D.D.. =? 3.9 Nm 3 3 = * * π * µ * η * n* ( D d ) III. Hidolik kavamala D.D.. =?.5 Nm = * F * µ * n* ( D d ) 4 N + Şekil de basit bi hidolik kavamanın paçalaı göülmektedi. uada ompayı ise Tübini temsil etmektedi. Hidolik kavamalada iç kısım tamamen hidolik ile doludu ve yaklaşık olaak %0-5 hava boşluğu vadı. ank mili ompaya, vites kutusu giiş mili ise Tübine bağlıdı. Haeket iletimi esnasında %0 luk bi kayma Tübinde olabili. Haeket iletimi 350-850 d/dk civaında başla ve 500 d/dk civaında ise yağın sağlamış olduğu kinetik eneji Tübine geçe. ank ili Şekil. Hidolik avama Vites utusu ili -.5 cm 00 ayma yüzdesi (s) 0 0 3 0 000 000 3000 np (d/dk) 5000 Hidolik avama Veimi (η H ) 0 0.0 nt / n Şekil 3a. aymanın devile değişimi 0.0 Şekil 3b. Veimin devi oanı ile değişimi Şekil 3a daki gafik ompa devine göe kayma yüzdesini vemektedi. una göe ölantide kayma oanı %00 dü, dolayısı ile sütünmeden doğan ısı fazladı. ompa devinin biaz atması ile kayma aniden azalı ve devi atmaya devam ettikçe de azalma yavaşlayaak devam ede ama asla sıfı olmaz. Şekil 3b deki gafik ise Tübin devinin ompa devine oanının kavama veimi ile olan ilişkisi gösteilmişti. uada kavama veiminin % olduğu gösteilmektedi. Hidolik kavamalada moto feninden yaalanılamaz. Hidolik kavamalada ompa momenti ( ) Tübin momentine ( T ) eşitti, dolayısı ile de veim devi oanlaına bağlı olaak değişi. 9 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
N N T *n 9.55 T *n çııkı T T T T η H = = = = = Hidolik kavamalada kayma ise; N giiş N *n *n n n 9.55 n nt nt nt S = = = η H dı. uadan η H = S = bulunu. Hidolik kavamalaın n n n stato veya statola aacılığı ile ompadan Tübine akan yağın akış yönünü değiştieek kanatlaa daha etkili çapmasını sağlayıp daha fazla güç kazandımasına sebep olan sistemlee tok konvetö deni. şağıda 3 ve 5 elemanlı tok konvetöle açıklanacaktı. Önek poblem: oto devi 3000 d/dk olan bi taşıtta hidolik kavama %3 kayma ile çalışıyosa hidolik kavamanın veimi ve tübin devini bulunuz? η H =-%3=0.97 ve n T =n * η H =3000*0.97=90 d/dk dı. a) 3 Elemanlı Tok onvetö T oto ompa Tübin Otomatik tansmisyona S Stato Şekil 4. Tok onvetö T.Y. Tek Yönlü avama Sabit mil T S Tübin Stato ompa 3 Elemanlı Şekil 4 de bi tok konvetö şematik olaak gösteilmektedi. Nomal hidolik kavamadan tek fakı STTORUDUR. Stato, yağın sahip olduğu ısı enejisini, akışa yön veeek pompaya göndei ve dolayısı ile de fazla ısınması önlenmiş olu. ompaya daha hızlı yağ akışı sağlayacağından momenti atıı. Devi attıkça stato otada boşta kalacak ve nomal hidolik kavama konumuna gelecekti. Şekil 5 de 3 elemanlı bi tok konvetöün veimindeki değişikliğin tübin ile pompanın moment ve devi oanlaı aasındaki ilişkisi göülmektedi. Tok konvektöün tüm paçalaı duuken veimi sıfıdı. Tübin ile pompanın devilei aasındaki oan attıkça veimi de atmaktadı. ynı zamanda Tübinin devi minimumdan maksimuma çıkaken momenti de maksimumdan minimuma doğu inmeye başla. Tübin ile pompanın devi oanlaı attıkça veim maksimuma ulaşı. elli bi oandan sona atık veim azalmaya başla çünkü devile aası moment iletimi azalmaktadı. Yine belli bi devi oanından sona ( noktası) atık tok konvetöün etkisi kalmaz ve sistem atık nomal hidolik kavama gibi çalışmaya başla. tık bu noktadan sona pompa ile tübin momentlei eşitti. 0 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
T / nt=min. T=max. Tok onvetö T η T Hid. avama Tok onvetö Veimi Önek poblem: i tok konvetö de.7 moment atışı tübin pompa devi oanının %3 olduğu hızla iken elde edildiğine göe bu duumda konvetöün veimi nedi? =c T= η H = T * n * n T.7 0.3 = * = 0.864 0 nt n Şekil 5. Tok konvetöde Tübin ile ompanın oment ve devi oanlaının veimi ile ilişkisi b) 5 Elemanlı Tok onvetö eş elemanlı bi tok konvetöün şematik esmi aşağıda gösteilmişti, bu tok konvetöün çalışma gafiği ise çalışması ile bilikte Şekil 6 da sunulmuştu. T.S.S.. Tübin Stato Stato ompa ompa Tübin, otomatik tansmisyon giişine bağlıdı.. Stato, tek yönlü kavama ile sabit mile bağlıdı.. Stato, tek yönlü kavama ile sabit mile bağlıdı.. ompa tek yönlü kavama ile. ompaya bağlıdı.. ompa motoa bağlıdı. 5 Elemanlı Tok onvetö Tam Yüklü Duumu: Taşıt yüklü iken ilk haekete geçme esnasında veya yokuş yukaı çıkma zamanlaında maksimum momente ihtiyaç duya..ompadan tübine gelen akışkan tübini tek edeken yağın akış açısı.stato ve.stato taafından değiştiili. öylece akışkan pompa dönüş yönünde statolei tek ede. u çalışma duumunda he iki statoda tek yönlü kavamala ile kilitlenmiş duumdadı. u esnada moment atışı. ye kada yükseli. u çalışma duumunda.ompanın bi fonksiyonu yoktu, çünkü tek yönlü kavama ile sebest dönüşe bıakılmıştı..ompa devi.ompa devinden mutlaka fazla olmalıdı değilse sistem kilitleni. Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
T / nt=min. T=max. 0 nt n Şekil 6. Tok konvetöde, motoun yük duumuna göe, Tübin ile ompanın moment ve devi oanlaının, veimi ile ilişkisi Ota Yük Hafif İvme Duumu: Ota yük altında tübin hızlanaak.ompa devine yaklaşı. u çalışma duumunda tübin kanatlaını tek eden akışkanın yönü değişip.statou sebest duuma geçiecekti. u duumda.stato hala kilitli duumdadı. öevi bu şatladaki akışkanın yönünde hafif bi değişim meydana getimekti. Statou tek eden akışkan atık.ompayı döndümeyip kilitleyecekti. öylece.ompa akışkana ilei doğu bi haeket veeek.ompaya yadımcı olacaktı. Hafif Yük Sabit Hız Duumu: u şatlada tok konvetö atık bi hidolik kavama gibi çalışı. ompa ve tübin devilei bibiine yakındı..stato ve.stato çözülmüş (sebest) duumdadı. IV. Standat vites kutulaı a) asit bi dişli sisteminde ilişkile Tok onvetö η T T =c Şekil 4 asit dişli sistemi π * D * n π * D * n Dişlilein hızlaına göe V =, V = * n dı. 60 60 L Hid. avama F V T= Haeket dişlisinden giip dişlisine geçmektedi. u iki dişlinin bibileine haeketin aktaımı noktasında oluşan kuvvet ve hız Şekil 4 te gösteilmektedi. Eğe buadaki ve dişlileine ait hız, kuvvet, moment, çap, devi ve diş sayısını veya hafi ile gösteecek olusak aşağıdaki denkliklei kumak mümkün olacaktı. uadan da π * D * n * D * n = π D * n = D * n 60 60 olu. uadan da; D n = = D n D D Dişlilein momentleine göe = F *, = F * dı. Tok onvetö Veimi Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
uadan da F * * * * =, F = F = F = di. D D D D uadan ise: D D n D = = olu. Sonuç olaak: = = = = dı. D D n D = i dişli sisteminde haeket veen ve haeket alan dişlile bibiinin aynısı ise = di. Hız değişimi ve moment değişimi yoktu. i dişli sisteminde haeket veen dişli küçük, haeketi alan dişli büyük ise > di. u duumda çıkış devi düşe, fakat çıkış momenti ata. i dişli sisteminde haeket veen dişli büyük, haeket alan dişli küçük ise < di. u duumda ise çıkış devi atacaktı, fakat çıkış momenti azalacaktı. C E D F H Şekil 5. Standat Vites Dişli utusu I Şekil 5 de standat vites dişli kutusu göülmektedi. u vites kutusunun he bi vitesindeki dişli oanlaı şöyledi: iinci vites için = *, H E İkinci vites için = *, F C Üçüncü vites için = 3 *, D Dödüncü vites için = 4 di, ve I ei vites için ise g = * * di. H I b) Vites kutusunda istenilen göevle. otola tekelekle aasındaki itibatı keseek taşıt haeket etmeden motoun çalışmasını sağlamak,. Taşıtın ilk haekete geçebilmesi, bi yokuşu çıkabilmesi veya çabuk bi şekilde hızlanabilmesi için geekli moment ve hız atışını sağlamak, 3. Yol ve tafik duumuna göe taşıta uygun hızı vemek ve 4. Taşıta gei haeket temin etmekti. c) Taşıtlada Vites ademeleinin Seçimi i taşıta haeketi sıasında çeşitli kuvvetle etki ede. u kuvvetle kaakteleine göe taşıtın haeketine, hızına, ivmesine veya yol duumuna göe değişile ve taşıt haeketine kaşı olduklaı için dienç kuvvetlei adını alıla. Taşıtın hızını kouyabilmesi için bu toplam dienç kuvvetleine eşit bi kuvvetin tekeleklee uygulanması geeki. (Tekeleğe uygulanan kuvvete tahik kuvveti deni.) Eğe tahik kuvveti toplam dienç kuvvetinden fazla ise taşıt hızlanı. z ise taşıt yavaşla. 3 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
d) Vitesteki Dienç uvvetlei d) Hava Dienci Şekil 9a da göüldüğü gibi taşıta haeketi sıasında hızı ile oantılı bi hava dienci etki ede, bu dienç taşıt büyüklüğüne ve şekline bağlı olaak değişi. Hava dienci Rh ile ifade edili. R h * f * s *( V ± V ) = γ 0 uada; R h = Hava dienci, * g g = yeçekimi ivmesi s = havanın taşıta vuuş kesit alanı γ = Havanın özgül ağılığı f = fom katsayısı V = havanın son hızı. Rüzga akadan esese (-), önden esese (+) alınmalıdı. d) Yokuş Dienci Şekil 9b de göüldüğü gibi taşıtın haeket ettiği yolun eğiminin deecesine göe dienç etkisi de ata veya azalı. Yokuş dienci Rm ile gösteili. üçük açılada sinüs kosinüse çok yakın Rm olu ve bu duumlada yokuş dienci (Rm) şöyle α hesaplanabili: Rm N Sin α = Rm=*Sinα Rm=*tanα α buada tanjant eğimi göstemektedi. Eğimi /00 Şekil 9b. Yokuş Dienci olan bi yolda tanα=/00 dü. d3) Yuvalanma Dienci Hava Dienci (N) Taşıt Hızı (m/h) Şekil 9a. Hava dienci (a) (b) a W Ry` ` ` ` Ry` Şekil 9c. Yuvalanma Dienci e o 4 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
Şekil 9c de göüldüğü gibi taşıtın haeketi esnasında, teke başına düşen yükün tam mekeze düşeceği yede yeinin ön veya aka taafa doğu değişmesi sonucu, tekein dönüşünü atıan veya azaltan bi etki doğacaktı buna yuvalanma dienci deni ve Ry ile gösteili. Yukaıdaki şekil a da duan bi tekein üzeine gelen yük ve tepkisi göülmektedi. ynı teke dönüş yönünde haeket etmesi ile bilikte tepki kuvvetinin yei o mekezine e kada kaymaktadı. Tepki kuvvetinin kayması tekein dönüş yönünün tesine bi kuvvet doğuu. u kuvvet ile kuvvet kolunun çapımı o mekezinde meydana gelen yuvalanma dienci ile yuvalanma yaıçapının çapımına eşit olu. [ `* e = Ry`* `] uadan yuvalanma dienci `* e e Ry ` = = * olu. Eğe e/ değeine yuvalanma sütünme katsayısı (f ) desek, ` yuvalanma dienci Ry = *f olu. uada değei değeinden küçüktü. Fakın az olması bu değelei yaklaşık olaak eşit kabul etmemize yete. d4) İvme Dienci acın gaz pedalına basmakla içei gien yakıt hava miktaını atııız ve dolayısı ile de yanma sonu basıncı ata. u atan iç basınç güç aktama oganlaı vasıtası ile tekelee iletili. Tekeleklee uyguladığımız bu tahik kuvveti ivme diencini oluştuu ve Ri ile sembolize dv edili. F = m * a = m * buada m=/g di. Dolayısı ile Ri = F = m * a = * a dı. dt g d5) Tansmisyon Dienci otodan elde edilen güç tekeleklede Tekelek Tahik uvveti haline gelinceye kada güç aktama oganlaından aktaılıken azalı. avamadan vites kutusuna oadan şafta ve difeansiyel aacılığı ile tekelee iletilen moto gücündeki azalma miktaına tansmisyon dienci deni. e) Tekelek Tahik uvveti Şekil 0 da da göüldüğü gibi tekelek momenti ( T ), şafttan gelen momentin ( Ş ) difeansiyelde ( d ) düşüülmesinden sona elde edildiğinden fomülü: T = Ş * d dü. uada şaft momenti ( Ş ) de motodan gelen momentin ( ) vites kutusu ( v ) taafından düşüülmesi sonucu elde edildiğinden Ş = * v di. Dolayısı ile yukaıdaki fomülde yeine yazılısa T = * v * d olu. Eğe güç aktama oganlaının veimi de hesaba katılısa: T = * v * d *η O olu. Yandaki şekilden de aynı teke momenti T =F T *R olduğu göülmektedi. u iki eşitlik bibiine denkleştiilise F T *R= * v * d *η O olu ve buadan da tekelek v * d tahik kuvveti çekili ise; FT = * * ηo R bulunu. d R Şekil 0. Tekelek Tahik uvveti FT 5 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
f) Tahik uvvetinin taşıt momenti ile değişmesi oto tekeleklee güç aktama oganlaı ile bağlı olduğundan he moto devi belli bi taşıt hızını kaşıla. Tahik kuvveti moto momenti ile oantılı olduğundan tahik kuvvetinin taşıt hızı ile değişimi moto momentinin moto hızı ile değişimine bağlıdı. Tahik kuvveti ile taşıt hızı aasındaki bağıntıyı veen eğide aynı kaaktede olacaktı. elili d, v ve R değei için tahik kuvveti ve taşıt hızı eğisi Şekil de R-S eğisi ile göülmektedi. Eğe v değiştiilise eğinin konumu da değişip T-U olacaktı. elili bi moto devi için v iki misli atıılısa taşıt hızı yaı yaıya düşecek fakat tahik kuvveti iki katına çıkacaktı. Tahik kuvveti (N) FT FT T R ½V V Taşıt Hızı (km/h) Şekil. Tahik uvveti - Taşıt Hızı ilişkisi U S g) Dişli Oanlaının ulunuşu Vites kutusundaki dişli oanlaının bulunmasında aşağıdaki veilein bilinmesi geekmektedi.. Taşıtın tam yükteki ağılığı (Fully laden). oto pefomans kaakteistik eğilei (güç, moment ve özgül yakıt safiyatı) 3. Dış diençle (yaklaşık olaak hava ve yokuş diençlei) 4. aksimum taşıt hızı 5. Düz yoldaki toplam dienç eğisi. Vites kutulaında iki vitesteki dişli oanlaının bölümü.8 civaında olmalıdı. Dolayısı ile yaklaşık olaak veilen.8 değei. Vites Diş Sayısı oanının. Vites Diş Sayısı oanına bölümü ile tespit edili. u oan büyük olusa vites büyültülüken moto devi çabuk düşe ve bu devideki moment yeni vites kademesine için yeteli olamaz ve taşıt dumaya yöneli. Vites küçültülüken ise moto devinin çok yükselmesine neden olu. öylece vites değiştime zolaşı. g) eometik Dizi etodu Döt kademeli bi vites kutusunda son vitesteki dişli oanı / den di. u mantıkla haeketle 3 =. 8 olmalıdı. uadan 3 = 4 *.8=*.8 den 3 =.8 olu. ynı şekilde 4 =.8 den = 3 *.8 olu ve buadan da =.8*.8=.8 bulunu. Son olaak =. 8 olmalı 3 ise = *.8 di ve =.8 *.8=.8 3 olaak bulunu. 6 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
g) Uygulamala. i taşıtın maksimum moto devi 6000 d/dk, maksimum moment devi ise 3500 d/dk dı. aksimum taşıt hızının piz-diekt haeket duumunda 60 km/h olması istenilmektedi. oto Devi (d/dk) 6000 5000 4000 3000 000 000 - u veilee göe 4 kademeli bi vites kutusunun vites değişim diyagamını çiziniz?. Vites D C. Vites 3. Vites 0 0 40 80 0 60 Taşıt Hızı (km/h) Yatay eksende taşıt hızını ve dikey eksende de moto devini gösteen bi dikdötgen çizelim. 0-E aasını çizelim, maksimum moment devi ile kesiştiği noktaya desek ve bu noktadan bi dikme çıkasak V=90-00 km/h olaak hızını bulabiliiz ki bu bize 3. vitesin bitişi ve 4. vitesin başlangıcını veecekti. ynı şekilde, noktasından yukaı doğu çizilen çizginin maksimum moto devi ile kesiştiği noktadan 0 a doğu bi çizgi çizilise bu çizginin maksimum moment çizgisi ile kesişen noktası ile noktası bulunmuş olu ki bu noktadan çıkılan bi düşey eksen çizgisi bize V hızını yaklaşık olaak 50-60 km/h olaak vei. uada 0-D aasındaki moto devini ölanti olaak kabul edesek D-C aası. vitesi, C- aası. vitesi, - aası 3. vitesi ve -E aası da 4. vitesi göstetmektedi. - eometik dizi metoduna göe dişli oanlaını bulunuz? 4. Vites u sounun cevabı için hız, devi ve dişli oanlaı aasındaki ilişkiyi hatılatmakta fayda vadı; hız oanı; devi oanı ile doğu, dişli oanı ile tes oantılıdı, yani: Vmax. nmax. min Vmax. nmax. = = dı. Yukaıdaki gafiğe göe 4. vites için = den Vmin. nmin. max Vmin. nmin. VE n. 6000 = max = olu. VE nin maksimum 60 km/h olması istendiğine göe bellidi, V n min. 3500 3500 buadan V çekilebili V = 60 * = 93.33km / h. ynı yolla V ile V aasındaki 6000 V n. 6000 ilişkiden faydalanılaak = max 3500 = den V = 93.33* = 54.44km / h bulunu. VC V n min. 3500 6000 3500 için bu değe aynı yolla hesaplanılaak VC = 54.44* = 3.75km / h bulunu. VD için bu 6000 E 7 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
3500 değe yine aynı yolla hesaplanılaak VD = 3.75* = 8.5km / h bulunu. Yüksek ve 6000 Vmax. min VE 3 düşük dişli oanı için ise şu yol izlenebili: = = dü. Vmin. max V 4 VE 60 V uadan 3 = 4 * = * =. 74 çıka. Yine aynı yol ile = den V 93.33 V 3 V 93.33 = 3 * =.74* =.74 =.938 bulunu. ynı yol ile biinci vites dişli oanı da V 54.44 V 54.44 3 = * =.74 * =. 74 VC 3.75. i taşıt motou 500 d/dk da 90 Nm lik moment vemektedi. Vites kutusu dişli oanı 3, vites kutusu veimi %9 ise şaft devini, momentini ve gücünü bulunuz? Veilenle İstenenle Sonuç ullanılan Fomül n =500 d/dk n ş =? 500 d/dk nm 500 n ş = = v 3 =90 Nm ş =? 48.4 Nm Ş = * V * η V = 90 *3* 0. 9 η v =0.9 N ş =? 3 kw Ş * nş 48.4*500 N Ş = = 9.55 9.55 3. i taşıt motounun maksimum devi 5000 d/dk dı. aksimum moment 750 d/dk da 0 Nm di. aksimum taşıt hızının diekt haekette 30 km/h olması istenilmektedi. una göe 5 kademeli vites kutusunun vites değişim diyagamını çiziniz ve geometik dizi metoduna göe dişli oanlaını bulunuz? 4. ynı taşıtta (3. soudaki) tekelek çapı 0.64 m, O veimi 0.90 olduğuna göe taşıt 30 km/h hızla piz-diekt duumunda gideken o andaki moto momenti 0 Nm olusa tekelekteki tahik kuvvetini bulunuz? v * d Tekelek tahik kuvvetinin fomülü FT = * * ηo dü. uada sadece v * d R n değei bilinmemektedi. V * d = di. iz-diekt duumunda v = di. Tekelek devi nt π * D * nt n T olup taşıt hızı fomülünden VT = n T çekileek 60 km 000m h 60* 30 * * h km 3600s n T = = 077d / dk bulunabili. Vites ve difeansiyel dişli π *0.64 n 5000 oanlaının çapımı V * d = = = 4. 64 bulunu. Dolayısı ile ana fomülde nt 077 v * d 4.64 yeleine konulasa FT = * * ηo = 0* *0.9 = 435. 5N bulunu. R 0.3 8 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
5. 50 kg lık bi taşıt 90 km/h hızla bi yolda haeket etmektedi. Diekt haeket duumunda moto devi 4000 d/dk ve gücü 56.8 kw tı. O veimi %90, tekelek çapı 0.7 m ve toplam dienç 35 N ise; a. Tekelek tahik kuvvetini bulunuz? b. Negatif veya pozitif ivmeyi sağlayan kuvvet ne kadadı? 9.55* N 9.55*56800 = = = 35. 6Nm n 4000 n 4000 V * d = = = 5. 86 n 000 T 60*90* 3600 = 68. π *0.7 v * d 5.86 FT = * * η O = 35.6* *0.9 = 044N R 0.35 Taşıtın o andaki ivmesi F T -F dienç =m*a dan 044-35=50*a dan a=0.6 m/s bulunu. Eğe veilen dienç F T kuvvetinden büyük olsaydı taşıt tes yönde haeket edeceğinden dolayı ivmesi de negatif oludu. ibileine eşit olsaydı o zaman da ivme sıfı oludu. İvmenin sıfı olduğu duumlada hız sabitti. V. lanet Dişli Sistemi Şekil 7 de basit bi planet dişli sistemi göülmektedi. u sistemin temel üstünlüklei şöyledi:. Sessiz çalışı,. i planet dişli sistemi ile çeşitli haeket şekillei sağlanı, 3. Yüksek moment atışı sağlanı, 4. apladıklaı hacim küçüktü. lanet dişli sistemi dişlileinin diş sayılaına göe büyüklüklei şöyledi: Y>3*>. u üç elemandan biini sabit tuta diğeinden haeket veisek üçüncü elemandan haeket azalaak, ataak veya yön değiştieek alını. eleman bibiine bağlanı veya elemana biden aynı haeket veilise sistem kilitleni. / oanında haeket iletili. a) Dişli Oanlaı lanet dişli sistemleinde 6 temel haeket iletimi vadı, bunla:. üneş dişlisi sabit tutulup, haeket yöüngeden veilise taşıyıcıdan hız azalaak aynı Y + yönde alını. = Y Y T Şekil 7. lanet dişli sistemi : lanet dişli Y: Yöünge dişli : üneş dişli T: Taşıyıcı 9 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
. üneş dişlisi sabit tutulup, haeket taşıyıcıdan veilise yöüngeden aynı yönde hız Y ataak alını. = + Y 3. Yöünge dişlisi sabit tutulup, haeket güneşten veilise taşıyıcıdan aynı yönde hız Y + azalaak alını. = 4. Yöünge dişlisi sabit tutulup, haeket taşıyıcıdan veilise güneşten aynı yönde hız ataak alını. = Y + 5. Taşıyıcı dişlisi sabit tutulup, haeket güneşten veilise yöüngeden tes yönde hız azalaak alını. Y = 6. Taşıyıcı dişlisi sabit tutulup, haeket yöüngeden veilise güneşten tes yönde hız ataak alını. = Y uada hız azaltıcı etkisinden dolayı, 4 ve 6 numaa ile belitilen haeketlee pek ihtiyaç bulunmaz. b) Önek poblem Diş sayılaı ve şekli veilen 3 basamakta haeket ileten bi planet dişli sisteminde motodan haeketin giiş devi 4000 d/dk ve momenti 00 Nm olduğuna göe çıkış devini ve momentini bulunuz? I II III + 7 + 6 = 6 Y = = Y.44 iiş ng=4000 d/dk g=00 Nm Çıkış nç=? d/dk ç=? Nm + 67 + 4 = 4 Y = = 60 0 Y 3 = = = 3.63 =7 Y=6 =4 Y=67 3=0 3Y=60 ulunan bu edüksiyon oanlaının çapımı bize toplam edüksiyon sayısını veecekti. ε = * * 3 =.44*.63*3, ε =.36 Çıkış devi azalacak ve momenti ise atacaktı. una göe çıkış devi ve momenti; ng 4000 nç = = = 35.d / dk ç=00*.36=7 Nm olacaktı. ε.36 0 Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
VI. Otomatik Tansmisyonla otoa tok konvetö veya hidolik kavama ile bağlanmış olup bi gei olmak üzee 4 ilei vitese kada vites kademelei olan otomatik olaak taşıt hızına, gaz kelebeği pozisyonuna bağlı olaak vites büyüten ve küçülten vites kutulaıdı. Vites kadanı tuşlu (düğmeli) veya kollu olabili. Vites kadanındaki haflein anlamlaı şöyledi: (ak duumu): u duumda tansmisyon mekanik olaak kilitleneek vasıtanın ilei-gei haeketi önlenmiş olu. R (Revese, ei duumu): Vasıtanın gei haeketini temin ede. N (Nöt, boş duumu): Vasıtanın motounun ilk haekete geçiilmesinde kullanılı. D veya D (ilei duumu): ütün nomal yol şatlaında vasıtanın kullanılması vites kadanının D duumunda olması ile yapılı. Otomatik olaak bütün ilei vites duumlaı büyüyeek veya küçüleek sağlanı. D veya L (düşük vites duumu): Yokuş tımanma, kumlu, çamulu, kalı yol şatlaında veya yokuş aşağı inişlede moto feninden istifade etmek için kullanılı. Otomatik tansmisyonla iki gupta inceleni:. ekanik deve,. Hidolik devedi.. ekanik deve: İki veya üç gup planet dişli sisteminden oluşmuştu. Değişik haeket duumlaında değişik hız ve moment elde edileek çıkış miline göndeili.. Hidolik deve: Hidolik sistemi oluştuan bi takım supapla hidolik basıncı ile uyumlu çalışmak sueti ile vites duumlaına göe lüzumlu kavama ve bantlaın çalışmasını sağla. Şekil 8 de hidolik deve ile Yöünge ant kumanda edilen bi otomatik tansmisyon göülmektedi. ampana ant ve çok diskli kavama Taşıyıcı boşta iken sistemdeki Çok diskli kavama taşıyıcıla tekelekle üneş taafından sabitlenmiş iiş (Volandan) Çok diskli kavama ant Çıkış (difeansiyele) ampana Şekil 8. Hidolik deve kontollü planet dişli sistemi duumdadıla. otodaki haeket yöüngeden geli ve taşıyıcı dişlile kendi eksenlei etafında sebestçe dönebildiğinden güneş dişlisini de döndüüle, fakat bant veya çok diskli kavamala tatbik edilmediğinden sistem boşta döne. ant tatbik edilecek olusa kampanayı sabitle, kampana güneş dişlisi ile itibatlı olduğundan güneş dişlisi de sabit olacaktı. Haeket yöüngeden geli. Taşıyıcının millei tekeleğe bağlı olduğundan haeket diek taşıyıcı dişlileinden tekeleklee gide. Çok diskli kavama tatbik edilise (bant sebest), hem güneş hem de taşıyıcı dişlilei eşitlenecekti (sabitlenecekti). Haeket yöüngeden geli hem taşıyıcı hem de güneş bibilei ile alakalı (sabit) olduğundan haeket / oanında tekeleklee iletilecekti. Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN
a) Chevolet (owe-lide) Tipi Otomatik Tansmisyon Sisteminin Çalışması Şekil 9 da Chevolet owe-lide tipi bi otomatik tansmisyonun şematik esmi göülmektedi. uada çok diskli kavamala ve C ile, bant ise ile ifade edilmişti. d ve c güneş dişlisidi. a ve b taşıyıcı dişliledi ve e ise yöünge dişlisini ifade etmektedi. bandını tatbik ettiğimizde d güneş dişlisi sabitleni. ilden gelen haeket c güneş dişlisini döndüü. c güneş dişlisinden a taşıyıcı dişlisine ve oadan da b taşıyıcı dişlisine geçen dönme haeketi buadan da d dişlisine geçe. b dişlisi aynı zamanda e dişlisini de döndüü. Haeket azalaak a taşıyıcı dişlisinden çıkaak tekelee gide. çok diskli kavaması tatbik edilmiş ise d ve c güneş dişlilei milden aldıklaı haeketle dönele. ynı zamanda bağlı olduklaı a ve b taşıyıcı dişlileini de döndüüle. Dönüş yönlei zıt olacağından kilitleneek hep bilikte dönmeye başlala. öylece / oanında haeket iletili. C çok diskli kavaması tatbik edilmiş ise e yöünge dişlisi sabitti. Haeket c güneş dişlisinden a taşıyıcı dişlisine oadan da b taşıyıcı dişlisine ve d güneş dişlisine geçe. Fakat taşıyıcı dişlile kendi eksenlei etafında dönebilecekleinden dolayı haeket a taşıyıcı dişlisinden tes yönde alını. D: tatbik edilmiş L: tatbik edilmiş ( bıakılmış) R: C tatbik edilmiş ( ve bıakılmış) lından göünüş d d b e C c a bandı uygulandığında d dişlisi sabitleni c a b L: lçak Hız e Şekil 9. Chevolet ove-lide Tansmisyon Sistemi Yd. Doç. D. ülent ÖDLYN