OTPC 202 MOTORLU TAŞITLAR MEKANİĞİ KAYNAK KİTAP BÖLÜM 1 GİRİŞ TAŞITLARIN TARİHSEL GELİŞİMİ Motorlu karayolu taşıtı olarak değerlendirilen ilk taşıt, 1769 yılında, Joseph Cugnot tarafından yapılmıştır, Dört kişilik bu arabada, güç kaynağı olarak buhar makinesi kullanılmış ve bir seferde 15 dakika kadar çalışan bu taşıtla saatte 3,6 km' lik bir hıza ulaşılmıştı. Bir fabrikanın duvarına çarparak arızalanan bu taşıtın, halen Paris Sanatlar ve Meslekler Müzesinde bulunduğu bildirilmektedir.
19. yüzyılın son çeyreğinden itibaren, yüksek hızlı pistonlu içten yanmalı motorların geliştirilmesine bağlı olarak, taşıt yapım çalışmaları giderek hızlanmıştır. Benz,1885 yılında, üç tekerlekli bir otomobil yapmış ve 1886 yılında patentini almıştır. Şekil 1.2'de görülen Benz'in otosu, tek silindirli, dört zamanlı ve 400 1/min'de 0,66 kw güç veren bir motorla güçlendiriliyor ve 15 km/h kadar hız yapabiliyordu. Benz'in patentli ilk otomobili 1886 Daimler de yine 1886 yılında, üç tekerlekli benzer bir otomobil yapmıştır. Daimler in Şekilde görülen otosu, tek silindirli, dört zamanlı ve 600 1/min'de 0,8 kw güç veren bir motorla güçlendiriliyor ve 18 km/h hıza ulaşıyordu. Daimler'in ilk otomobili 1886 Amerika Birleşik Devletlerindeki ilk benzinli otomobil ise, 1893 yılında Charles ve Frank Duryea'nın yaptıkları "Duryea"dır. Bu otomobilin geliştirilmiş modeli, 1894 yılında 16 km/h hıza ulaşmıştır. Çok sayıda üretilip satılan ilk otomobil ise, Şekilde görülen Benz-Velo'dur.
Benz-Velo 1898 Ford, Şekilde görülen ilk otomobilini 1896 yılında üretmiştir. Ucuz, güvenilir, kullanımı kolay ve ekonomik taşıt üretimi konusundaki en önemli atılım ise, yine Henry Ford tarafından, seri üretimin otomobil üretimine de uygulanmasıyla gerçekleştirilmiştir. Ford; 1908 yılında, Şikago et paketleme fabrikalarının yürüyen bantlarını satın alarak, otomobil üretimine uygulamış ve bu yöntemle, 20 yılda 15 milyon otomobil üretilerek piyasaya sunulmuştur. Ford'un 1896 yılında yaptığı ve otomobil çılgınlığını başlatan taşıt
Diesel motorlarının taşıtlara uygulanması ise, ilk defa 1923 yılında ve Alman Benz-MAN yapımı bir kamyonla gerçekleştirilmiştir. Benz-MAN yapımı bir kamyon, 1923. Pistonlu motorlara alternatif olabilecek güç kaynaklarından olan gaz türbinlerinin taşıtlara uygulanması, ilk defa 1950 yılında İngiliz Rover firması, wankel motorlarının ilk uygulanması ise, Şekilde görülen NSU Spider'la 1959 yılında Alman NSU firması tarafından geçekleştirilmiştir. NSU Spider 1959 Taşıtların Geliştirilmesi Çalışmaları Günümüzde de Devam Etmekte Olup Çalışmalar Genel Olarak a. Daha küçük daha hafif, ve daha verimli motor ve aktarma organlarının geliştirilmesi b. Taşıt boyutlarının küçültülmesi, malzemesinin değiştirilerek hafifletilmesi c. Aerodinamik tasarım çalışmaları üzerine yoğunlaşılmaktadır.
Taşıtların Sınıflandırılması
Taşıtların sınıflandırılması TAŞITA ETKİYEN KUVVETLER Hareket halindeki bir taşıta etkiyen kuvvetler; taşıtı hareket ettirici kuvvetler ve bu harekete direnç gösteren kuvvetler olmak üzere, iki grupta değerlendirilebilir. a) Taşıtı hareket ettirici kuvvet (motor, diferansiyel) b) Taşıtın hareketine direnç gösteren kuvvetler Rüzgâr direnci Yuvarlanma direnci Transmisyon direnci Yokuş direnci İvme direnci Fh > Fd taşıt hareket eder Fh Fd taşıt hareket etmez Direnç Kuvvetleri
TAŞIT KARAKTERİSTİKLERİ: Taşıt karakteristikleri genel olarak; 1. Performans karakteristikleri: ivme yeteneği, çekiş, engellerin üstesinden gelebilme ve yavaşlamayı içermektedir. 2. Kullanım kalitesi karakteristikleri: sürücünün kumanda girişlerine cevabı ve dış bozucu etkilere karşı hareket kararlılığıdır. 3. Seyir hareket karakteristikleri: Taşıtın hareketi sırasında yol, dış kuvvetler, motor ve aktarma organları tarafından uyarılan taşıt titreşimleri ve bunların sürücü, yolcu ve yüke etkileri ile ilgili karakteristikleridir. TAŞIT ENERJİ DENGESİ Benzin deposuna doldurulan her litre benzinin daha sonra nerelere harcandığının bilinmesi, taşıtların daha verimli tasarım ve kullanımı için son derece önemlidir. Tüketilen yakıtın sadece bir kısmı faydalı, kullanılabilir işe dönüşmekte, geriye kalan önemli kısmı çeşitli yollardan kaybedilmektedir. Şekilde, şehir içi çevrimine göre taşıtın deposuna doldurulan yakıtla sağlanan enerjinin, tekerleklerden tahrik gücü olarak alınıncaya kadar uğradığı kayıplar şematik olarak gösterilmiştir. Şehir içi çevrimine göre taşıt enerji dağılımı KULLANILAN BOYUT VE BİRİMLER Hız: hareket eden bir cismin bir zaman içinde kat ettiği mesafenin bu zamana oranıdır. Birimi km /h veya m/ sn cinsinden ifade edilir. İvme: hızdaki değişikliğin zamana oranıdır. Birimi m/s 2 dir. Kuvvet: Bir cismin hızını değiştiren etkidir. Birimi Newton dur.
Kütle: Herhangi bir varlıktaki madde miktarıdır. Kütle birimi kg dır. M=G/g Öz kütle veya yoğunluk: Maddenin birim hacminin kütlesidir. Birimi kg/m 3 dür. Özgül ağırlık: Maddenin birim hacminin ağırlığıdır. Birimi N/m 3 dür. İş: Bir cisme etki eden kuvvet ile cismin kuvvet doğrultusundaki yer değiştirme miktarının çarpımıdır. Birimi Nm dir. Güç: Birim zamanda yapılan iştir. Güç birimi W dır. Basınç: Bir akışkanın birim yüzeye uyguladığı normal kuvvettir. Birimi Pa dır. 1 bar =100 kpa dır. Problem :Yerel yerçekimi ivmesinin 9,6 m/s 2 olduğu bir bölgedeki ağırlığı 10000 N olan bir otomobilin kütlesi kaç kg dır. TÜREV BOYUT VE BİRİMLER 1960 yılında Paris'te Uluslararası Boyut ve Birim Sözleşmesi (Le Systeme International d'unites - kısaca SI) imzalanmış ve tamamen ondalık sisteme göre düzenlenmiş metrik SI birimleri, birçok ülkede bilim ve mühendislik alanında kullanılmaya başlanmıştır. Dersimizde SI birimleri esas alınacaktır. PERFORMANSI BELİRLEYEN FAKTÖRLER Bir taşıtın performansını belirleyen iki önemli faktörden birisi, lastiğin temas yüzeyi ile zemin arasındaki tutunma kuvveti, diğeri ise, aktarma organları aracılığıyla motordan tekerleklere ulaştırılan tahrik kuvvetidir. Bunlardan hangisi küçükse, taşıtın performans potansiyelini o belirlemektedir. Taşıt performansının değerlendirilmesinde, öncelikle motor ve transmisyon karakteristikleri dikkate alınmalıdır.
BÖLÜM 1. Ödevler: 1.Problem :Yerel yerçekimi ivmesinin 9,65 m/s 2 olduğu bir bölgedeki ağırlığı 8000 N olan bir otomobilin kütlesi kaç kg dır. 2.Problem :Yerel yerçekimi ivmesinin 9,81 m/s 2 olduğu bir bölgedeki ağırlığı 10000 N olan bir otomobilin kütlesi kaç kg dır. 3.Problem :Yerel yerçekimi ivmesinin 9,72 m/s 2 olduğu bir bölgedeki ağırlığı 7000 N olan bir otomobilin kütlesi kaç kg dır. 4.Problem :Yerel yerçekimi ivmesinin 9,68 m/s 2 olduğu bir bölgedeki ağırlığı 20000 N olan bir otomobilin kütlesi kaç kg dır. 5.Problem :Yerel yerçekimi ivmesinin 9,85 m/s 2 olduğu bir bölgedeki ağırlığı 6500 N olan bir otomobilin kütlesi kaç kg dır.
BÖLÜM 2 MOTOR VE TRANSMİSYON KARAKTERİSTİKLERİ Taşıtın performansını belirleyen en önemli iki faktörden birisi yuvarlanma direnci yani lastik yapısı, yol yapısı, ve yol ile lastik arasındaki sürtünme kuvvetidir. Diğeri de aktarma organları aracılığı ile motordan tekerleklere ulaştırılan tahrik kuvvetidir. Bir taşıt için en ideal performans taşıtın tüm hızlarında sabit güç çıkışı sağlayan sistemdir. Motorun değişik çalışma durumlarındaki güç ve ekonomisi "motor karakteristikleri" veya diğer bir deyimle "performans eğrileri" ile değerlendirilir. Motor karakteristikleri, tork, güç yakıt tüketimi, devir sayısı ve motorun çalışması sırasında elde edilen diğer değerlerdeki değişmelerin grafik olarak gösterilmesidir. Taşıt motorlarının temel karakteristikleri; hız, yük ve ayarlama karakteristikleridir. Hız karakteristikleri: Bir motorun hız karakteristikleri motorun fonksiyonunu belirleyen temel parametrelerin (Tork, Güç, Özgül Yakıt Tüketimi, vb) gaz kelebeği yada yakıt pompası kolu belirli bir durumda ve ayrıca yağlama yağı ve soğutma suyu sıcaklıkları da kararlı iken değişimlerinin motor devir sayısına bağlı olarak gösterilmesidir. Benzinli bir motorun tam yük (tam gaz) hız karakteristikleri P = Me.ne 9549 Me = Moment Nm ne = Devir sayısı d/dk b e = B e P e. 10 3 b e =Özgül yakıt tüketimi gr/kwh B e =Yakıt tüketimi kg/h
Problem: Maksimum güçteki efektif torku 4500 d/dak. Da momenti 114 Nm olan ve saatte 16,5 kg yakıt tüketen buji ile ateşlemeli bir motorun efektif gücünü ve özgül yakıt tüketimini hesaplayınız. P = Me.ne 9549 = b e = B e P e. 10 3 = Yük karakteristikleri: Yük karakteristikleri motor sabit bir devir sayısında dönerken saatteki yakıt tüketimi ve özgül yakıt tüketiminin efektif güç tork yada ortalama efektif basınca bağlı olarak değişiminin grafik olarak gösterilmesidir. Motorun değişik yüklerdeki yakıt ekonomisini belirlemek üzere yük karakteristikleri kullanılır. Buji ile ateşlemeli bir motorun yük karakteristikleri Ayarlama karakteristikleri: Motor gücü ve ekonomisinin yakıt tüketimi, karışım oranı, yağlama yağı ve soğutma suyu sıcaklıkları, ateşleme veya püskürtme avansı vb. bağlı olarak değişimini gösteren eğriler ayarlama karakteristikleri olarak bilinir. Buji ile ateşlemeli, motorun yakıt tüketimine bağımlı ayarlama karakteristikleri (n=2000 d/dak)
Taşıt motorları için ideal performans karakteristikleri İyi sürüş özellikleri elde etmek için motor ile taşıt karakteristiklerinin eşleşmesi zorunludur. BÖLÜM 2. Ödevler: 1.Problem: Maksimum güçteki efektif torku 4000 d/dak. da momenti 100 Nm olan ve saatte 14,5 kg yakıt tüketen buji ile ateşlemeli bir motorun efektif gücünü ve özgül yakıt tüketimini hesaplayınız. 2.Problem: Maksimum güçteki efektif torku 4200 d/dak. da momenti 110 Nm olan ve saatte 15 kg yakıt tüketen buji ile ateşlemeli bir motorun efektif gücünü ve özgül yakıt tüketimini hesaplayınız. 3.Problem: Maksimum güçteki efektif torku 4700 d/dak. da momenti 120 Nm olan ve saatte 17,5 kg yakıt tüketen buji ile ateşlemeli bir motorun efektif gücünü ve özgül yakıt tüketimini hesaplayınız. 4.Problem: Maksimum güçteki efektif torku 5000 d/dak. da momenti 140 Nm olan ve saatte 18,5 kg yakıt tüketen buji ile ateşlemeli bir motorun efektif gücünü ve özgül yakıt tüketimini hesaplayınız. 5.Problem: Maksimum güçteki efektif torku 4750 d/dak. da momenti 115 Nm olan ve saatte 16 kg yakıt tüketen buji ile ateşlemeli bir motorun efektif gücünü ve özgül yakıt tüketimini hesaplayınız.
BÖLÜM 3 KAVRAMALAR TRANSMİSYON SİSTEMİNİN BAŞLICA GÖREVLERİ 1. Duruş halinden hareket haline geçişi sağlamak 2. Tork ve dönme hızı değişimini sağlamak 3. Dönüşlerdeki tekerlek hız farklılıklarını düzenlemek 4. İleriye ve geriye hareketi sağlamak 5. Güç ünitesinin çalışmasının yakıt ekonomisi ile egzoz emisyonları ile uyumlu olarak çalışma grafiğinin uygun bölgede tutulmasını sağlamak KAVRAMALAR Kavrama: Motor ile transmisyon mekanizması arasındaki bağlama ayırma organıdır. Kavramış durumda iken, motor momentini aynen iletirken, ayrıldığında motoru transmisyondan ayırır. Kısmen kavramış durumda ise, sürtünme yüzeylerinin kayması sebebiyle, motor hız ve gücünün ancak bir kısmını iletir. Özetle, kavrama bir moment iletim elemanıdır. DİSKLİ KAVRAMA BOYUTLARI VE BASKI YAY KUVVETİ HESABI 3 M C r o = 0,867. π. P. μ. 10 6 r O =Kavrama dış yarıçapı, m, M C = Kavrama diskinin momenti, Nm P= yüzeye gelen basınç, Pa, µ=sürtünme katsayısı F s = 1,3. M C 1,7. μ. r O F S =Yay kuvveti, N Problem: P= 0,15 N/ mm 2, µ=0,3 olduğuna göre 105 Nm iletecek diskli bir kavramanın boyutlarını ve yay baskı kuvvetini hesaplayınız. Halka çapı Yay Kuvveti
Kavramalarda Kumanda Mekanizması Mekanik kavramaların kumanda mekanizması şu kısımlardan oluşur: a. Kavrama üzerine radyal olarak tespit edilmiş olan levyeler (bunların destekleri volana bağlı bir levha üzerinde bulunmaktadır. b. Kavrama pedalı ve kavrama levyesine etki eden sistem HİDROLİK KAVRAMA Mekanik vites kutularında kullanılan mekanik kavramanın yerini, otomatik kavramalarda "tork konverter" olarak adlandırılan hidrolik kavrama almaktadır. Mekanik kavrama motor ile vites kutusu arasındaki bağlantıyı ayakla kontrol edilen bir pedalla birleştirip ayırırken, tork konverter sürekli kavraşmış haldedir. Ancak, bağlantı bir akışkanla sağlandığından, döndürülen eleman kayar ve döndüren elemandan daha yavaş döner. Tork konverterin temel elemanları, Şekilde görüldüğü gibi, döndüren eleman pompa (veya impeller), dönen eleman türbin ve tork artışı sağlayan stator (veya reaktör) dur.
BÖLÜM 3. Ödevler: 1.Problem: P= 0,25 N/ mm 2, µ=0,25 olduğuna göre 115 Nm iletecek diskli bir kavramanın boyutlarını ve yay baskı kuvvetini hesaplayınız. 2.Problem: P= 0,20 N/ mm 2, µ=0,1 olduğuna göre 120 Nm iletecek diskli bir kavramanın boyutlarını ve yay baskı kuvvetini hesaplayınız. 3.Problem: P= 0,30 N/ mm 2, µ=0,35 olduğuna göre 125 Nm iletecek diskli bir kavramanın boyutlarını ve yay baskı kuvvetini hesaplayınız. 4.Problem: P= 0,35 N/ mm 2, µ=0,4 olduğuna göre 125 Nm iletecek diskli bir kavramanın boyutlarını ve yay baskı kuvvetini hesaplayınız. 5.Problem: P= 0,45 N/ mm 2, µ=0,15 olduğuna göre 135 Nm iletecek diskli bir kavramanın boyutlarını ve yay baskı kuvvetini hesaplayınız.
BÖLÜM 4 VİTES KUTULARI Transmisyon sistemlerinden en yaygın olanı, mekanik, elle kumandalı dişli vites kutulu sistemdir. Mekanik transmisyon sistemleri, genellikle bir kavrama, bir dişli (vites) kutusu, bir şaft ve dingilden oluşmaktadır. Genel bir kural olarak, dingildeki transmisyon oranı (id) sabittir ve prizdirekt durumunda gerekli olan transmisyon oranı olarak belirlenir. MEKANİK TRANSMİSYONDA DİŞLİ ORANLARI ve HESAPLAMALARI İ 2 İ 1 = İ 3 İ 2 = İ 4 İ 3 = n em n ep = k (dört vitesli taşıt için sabit değer) n em = Max Torktaki motor hızı n ep = Max Güçteki motor hızı İ 1, İ 2, İ 3, İ 4 = Vitesteki dişli oranları İ n = k. İ n 1 Grup dişlisinin vitesi dişlisine oranı PROBLEM : Max güçteki motor devri 5000 max torktaki motor devri 2600 4 vites oranı 1/1 olan bir taşıtın vites dişli oranlarını bulunuz.
Tahrik Karakteristiği: Çeşitli motor hızlarında elde edilen moment ve buna karşılık gelen her vites durumundaki dişli oranına bağlı olarak tekerleklerde elde edilen tahrik kuvveti F t direnç kuvvetlerine eşit olmalıdır. ή tr = ή v. ή d = N t N e V t = 2.π.r wn t 60. (1 s) V t = 2.π.r wn e 60 İ o. (1 s) İ o = İ v. İ d = n e n t İ v = İlgili vitesin vites oranı İ d = diferansiyel oranı İ o = Toplam çevrim oranı ή v =Vites kutusu verimi ή d = Diferansiyel verimi M t =Tekerlek (Tahrik) momenti N t = Tekerlek (Tahrik) Gücü n t =Tekerlek devri V t =Tekerlek hızı r w = Tekerlek çapı s=kayma oranı (verilmezse kullanılmaz) N e =Motor Gücü N e =Motor devri M e =Motor momenti F t = M t r w ; M t = M e. İ o. ή tr ; F t = M e.i o.ή tr r w F t = R t R t = R ro + R h + R i + R yo R t =Direnç kuvvetlerinin toplamı
R ro =Yuvarlanma direnci R h =Hava direnci R i = İvme direnci R yo =Yokuş direnci Problem: Bir taşıtın maksimum motor torku 2600 d/dk da 100 Nm dir. 1. Vitesteki toplam transmisyon oranı 16:1 transmisyon verimi % 80 dir. Kayma % 3, tekerlek yarıçapı 0,3 m olduğuna göre; a. Geliştirebileceği maksimum tahrik kuvvetini b. Yapabileceği hızı hesaplayınız. Problem: Saatte 108 km hızla hareket eden bir taşıt 4000 d/dak da 60 kw lık bir güç vermektedir. Taşıtın tekerleklerine etkiyen tahrik kuvvetini bulunuz. Tekerlek Yarıçapı 35cm 0,35 m, Vites kutusu verimi= 0,94, Diferansiyel verimi=0,9
DİĞER TRANSMİSYON ÇEŞİTLERİ Hidrodinamik Transmisyon (otomatik) Hidrodinamik (hidrokinetik) transmisyonlar, yük ve yol şartlarına bağlı olarak, viteslerin otomatik bir şekilde değişmesine imkan sağlayan, böylece ani yüklerin motor üzerindeki kötü etkilerini ortadan kaldıran ve sürücü hatalarından kaynaklanabilecek aşırı yüklenmeleri önleyen sistemlerdir. Hidrodinamik transmisyon, bir tork konverter ile otomatik vites kutusundan (planet dişli sistemi ve hidrolik kontrol sistemi) oluşmaktadır. Hidrostatik Transmisyon Temel olarak içten yanmalı motor tarafından döndürülen bir hidrolik bir pompa, tekerleklere yerleştirilen hidrolik motorlar ve bunları birleştiren hidrolik devre elemanlarından oluşan hidrostatik transmisyonlar, düşük hızlarda, yüksek tahrik kuvveti uygulanmasına elverişlidirler. Transmisyonda hidrolik enerjinin kullanılması sayesinde, motor ile tekerlekler arasındaki geleneksel aktarma organlarının yerini esnek hortum bağlantıları almış ve böylelikle tasarım esnekliği sağlanmıştır. Çoğunlukla iş makinalarında kullanılan sistemdir. Elektromekanik Transmisyon Elektromekanik transmisyonda iki defa enerji dönüşümü olmaktadır. Bunlardan birincisi, içten yanmalı motor tarafından döndürülen ve tekerleklerdeki elektrik motorlarını besleyen jeneratörlerde mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüşümü; İkincisi ise, tekerleklerdeki tahrik motorlarında elektrik enerjisinin yeniden mekanik enerjiye dönüşümüdür. Sürekli Değişken Transmisyon Günümüzde önemi giderek artan diğer bir transmisyon sistemi de Sürekli Değişken Transmisyon, CVT (Continuously Variable Transmission) dir.sürekli değişken transmisyon önden çekişli taşıtlar için tasarımlanmış, sürekli değişken hız yeteneğine sahip ve önemi gün geçtikçe artan bir transmisyon sınıfıdır. Bu transmisyon sisteminin ana organı, çalışma çapları değişken iki konik kasnak ve üzerinde dönen çelik bir kayıştır.
TRANSMİSYON SİSTEMLERİ KARŞILAŞTIRMA Mekanik transmisyon ve CVT sistemlerinin performans karşılaştırması(stone, 1989) Taşıt hızı 90 Yakıt ekonomisi kg/100 km En yüksek Hız aşırma CVT 7,3 6,8 5,4 120 9,1 7,3 6,7. 150 11,0 12,7 13,3 120 km/h hızda çıkılabilecek eğim, 6,0 6,2 6,9 Bazı transmisyon sistemlerinin veya elemanlarının mekanik verimleri yaklaşık olarak aşağıdaki değerlerdedir (Stone, 1989): Dişli vites kutusunda en yüksek vites : % 98 Dişli vites kutusunda düşük vitesler veya hız aşırma : % 95 Diferansiyel ve arka dingil : % 95 CVT :% 90
BÖLÜM 4 ÖDEVLER 1.PROBLEM : Max güçteki motor devri 6000 max torktaki motor devri 3200 5. vites oranı 1/1 olan bir taşıtın vites dişli oranlarını bulunuz. 2.PROBLEM: Bir taşıtın maksimum motor torku 3000 d/dk da 120 Nm dir. 1. Vitesteki toplam transmisyon oranı 12:1 transmisyon verimi % 86 dir. Kayma % 5, tekerlek yarıçapı 0,35 m olduğuna göre; a. Geliştirebileceği maksimum tahrik kuvvetini b. Yapabileceği hızı hesaplayınız. 3.PROBLEM: Bir taşıtın maksimum motor torku 2000 d/dk da 80 Nm dir. 1. Vitesteki toplam transmisyon oranı 14:1 transmisyon verimi % 80 dir. Kayma % 1, tekerlek yarıçapı 0,45 m olduğuna göre; a. Geliştirebileceği maksimum tahrik kuvvetini b. Yapabileceği hızı hesaplayınız. 4.PROBLEM: Saatte 120 km hızla hareket eden bir taşıt 4500 d/dak da 70 kw lık bir güç vermektedir. Taşıtın tekerleklerine etkiyen tahrik kuvvetini bulunuz. Tekerlek Yarıçapı 40 cm Vites kutusu verimi= 0,86, Diferansiyel verimi=0,86 5.PROBLEM: Saatte 100 km hızla hareket eden bir taşıt 3500 d/dak da 55 kw lık bir güç vermektedir. Taşıtın tekerleklerine etkiyen tahrik kuvvetini bulunuz. Tekerlek Yarıçapı 45 cm Vites kutusu verimi= 0,82, Diferansiyel verimi=0,92
BÖLÜM 5 TRANSMİSYON MİLLERİ Kardan milleri: Kardan mili, motor torkunu vites kutusu çıkışından diferansiyel girişine aktaran mafsallı bir organdır. TRASMİSYON MİLLERİ HESAPLARI İçi dolu miller için Kardan mili n et 118. 10 6 D L 2 İçi boş miller için n et 167. 10 6 D m L 2 ; D m = (D+d) 2 Burulma Hesabı: τ = M t.r I O ; I O = π 32 (D4 d 4 ) n et : dönme teorik kritik hızı 1/ min D : borunun dış çapı mm d : borunun iç çapı mm L : borunun uzunluğu mm D m : borunun ortalama çapı mm I O : Atalet Momenti Ʈ=Burulma momenti N/mm 2 r=d/2 mm
PROBLEM: Kritik hız ve burulma dayanımı açısından, ölçüleri aşağıda verilen içi boş bir milin kontrolünü yapınız D = 50,8 mm, d = 47,52 mm, L = 1380 mm, iletilen moment prizdirektte 150 Nm, 1 ci viteste 500 Nm Üniversal Mafsallar: Vites kutusu çıkış mili ile diferansiyel giriş mili arasında doğrultu farklılığı kaçınılmazdır. Eksenleri değişen açı yapan bu iki mil arasındaki dönme hareketinin iletimi için esnek mafsallar kullanılmaktadır. Bu esnek mafsallardan en önemlisi üniversal mafsaldır. Üniversal Mafsal Üniversal Mafsalda ilişkiler
BÖLÜM 5 ÖDEVLER PROBLEM: Kritik hız ve burulma dayanımı açısından, ölçüleri aşağıda verilen içi boş bir milin kontrolünü yapınız D = 52 mm, d = 48 mm, L = 1420 mm, iletilen moment prizdirektte 200 Nm, 1 ci viteste 450 Nm PROBLEM: Kritik hız ve burulma dayanımı açısından, ölçüleri aşağıda verilen içi boş bir milin kontrolünü yapınız D = 51 mm, d = 47 mm, L = 1400 mm, iletilen moment prizdirektte 175 Nm, 1 ci viteste 475 Nm PROBLEM: Kritik hız ve burulma dayanımı açısından, ölçüleri aşağıda verilen içi boş bir milin kontrolünü yapınız D = 52,8 mm, d = 48 mm, L = 1480 mm, iletilen moment prizdirektte 160 Nm, 1 ci viteste 550 Nm PROBLEM: Kritik hız ve burulma dayanımı açısından, ölçüleri aşağıda verilen içi boş bir milin kontrolünü yapınız D = 51 mm, d = 46 mm, L = 1300 mm, iletilen moment prizdirektte 140 Nm, 1 ci viteste 475 Nm PROBLEM: Kritik hız ve burulma dayanımı açısından, ölçüleri aşağıda verilen içi boş bir milin kontrolünü yapınız D = 48 mm, d = 44 mm, L = 1380 mm, iletilen moment prizdirektte 135 Nm, 1 ci viteste 400 Nm
BÖLÜM 6 DİFERANSİYEL VE AKSLAR Arka köprü tekerlekler ve kardan mili arasındaki devir düşürücü dişli grubu, diferansiyel, tekerlek aksları gibi transmisyon parçalarından oluşan ve taşıtı hareket ettiren arka tekerlekleri birbirine bağlayan organdır. Arka Köprü Tekerleklerin dönme hızı= n W = 1000.V 120.π.r W = 2,653.V r W İletilen moment= M a = M e. İ O. ή tr eşitlikleri yardımı ile hesaplanabilir. Problem: Hızı 90 km/h bu hızdaki motor devri n= 300 d/dk, Me= 105 Nm ve lastiklerin yuvarlanma yarıçapı 0,35 m olan bir otomobilin transmisyon sisteminin toplam transmisyon oranını ve aks torkunu hesaplayınız. (ή tr =0,85) Transmisyon sisteminin toplam transmisyon oranı; Aks torku;
ŞAHLANMA MOMENTİ Mahruti dişlinin ayna dişliye uyguladığı tork, tekerleklere iletilen aks torkudur. Tork iletimi sırasında mahruti dişli v ayna dişli üzerine yukarıya doğru tırmanmak ister ve yatakları üzerine ters yönde aks torkuna eşit bir moment uygular. Bu momente şahlanma momenti, denilmektedir. Şahlanma Momenti M ru = M a Ön tekerleklerdeki yük azalması F = M a L Problem: Aks torku 1530,4 Nm dingiller arası uzaklığı 2,8 m olan bir taşıtın şahlanma momentinden dolayı ön tekerleklerdeki yük azalması ne kadardır.
TRANSAXLE: Diferansiyel vites kutusundan uzakta ve arka dingilin bir kısmı şeklinde olabileceği gibi, önden motorlu önden çekişli taşıtlarda, vites kutusu ile birleştirilebilmekte ve transaxle olarak adlandırılmaktadır. Transaxle ayrıntılı görünüm BÖLÜM 6 ÖDEVLER 1.Problem: Hızı 100 km/h bu hızdaki motor devri n= 2500 d/dk, Me= 120 Nm ve lastiklerin yuvarlanma yarıçapı 0,38 m olan bir otomobilin transmisyon sisteminin toplam transmisyon oranını ve aks torkunu hesaplayınız. (ή tr =0,90) 2.Problem: Hızı 50 km/h bu hızdaki motor devri n= 2000 d/dk, Me= 100 Nm ve lastiklerin yuvarlanma yarıçapı 0,37 m olan bir otomobilin transmisyon sisteminin toplam transmisyon oranını ve aks torkunu hesaplayınız. (ή tr =0,87) 3.Problem: Hızı 75 km/h bu hızdaki motor devri n= 2200 d/dk, Me= 110 Nm ve lastiklerin yuvarlanma yarıçapı 0,36 m olan bir otomobilin transmisyon sisteminin toplam transmisyon oranını ve aks torkunu hesaplayınız. (ή tr =0,88) 4.Problem: Aks torku 1650 Nm dingiller arası uzaklığı 2,65 m olan bir taşıtın şahlanma momentinden dolayı ön tekerleklerdeki yük azalması ne kadardır. 5.Problem: Aks torku 1450 Nm dingiller arası uzaklığı 2,75 m olan bir taşıtın şahlanma momentinden dolayı ön tekerleklerdeki yük azalması ne kadardır.
BÖLÜM 7 TEKERLEK VE LASTİK MEKANİĞİ LASTİKLERİN GÖREVİ TEKERLEK: Herhangi bir cismi zemin üzerinde ve daha az bir sürtünme ile hareket ettirmekte kullanılan dönen bir elemandır. Bir taşıtın lastiklerinin aşağıdaki fonksiyonları yerine getirmesi beklenir: 1. Taşıtın ağırlığını ve üzerindeki yükü taşımak 2. Yüzey düzgünsüzlüklerine karşı taşıtı yastıklamak 3. Yeterli tahrik ve frenleme kuvveti geliştirmek 4. Yeterli yönlendirme ve doğrultu kararlılığı sağlamak LASTİKLERİN YAPISAL ÖZELLİKLERİ LASTİK ÜZERİNDEKİ YAZILARIN ANLAMI
Lastik Yük ve Hız İndeksleri Tekerlek Kuvvet ve Momentleri Şekilde genel olarak kullanılan bir eksen sisteminde tekerleğe etkiyen kuvvet ve momentler gösterilmiştir. Tekerleğe etkiyen üç kuvvet ve moment bulunmaktadır. Kuvvetler: Tekerlek Eksen Sistemi 1. Tahrik Kuvveti (F X ) (uzunlamasına Kuvvet) 2. Yanal Kuvvet (F y ) 3. Normal Kuvvet (F z ) Momentler: 1. Devrilme momenti (M X ) 2. Yuvarlanma direnci momenti (M Y ) 3. Ayarlama momenti (M Z )
HAREKET DİRENÇLERİ: Hareket halindeki bir taşıta çeşitli dış kuvvetler etki eder. Bu kuvvetler karakterlerine göre taşıtın hızına, ivmesine ve yol durumuna göre değişir. Genellikle taşıt hareketine karşı oldukları için direnç kuvvetleri olarak kabul edilirler. R t ile gösterilirler bu dirençleri şöyle sayabiliriz. a. Yuvarlanma direnci b. Yokuş direnci c. İvme direnci d. Aerodinamik (hava direnci), (lift direnci: taşıtı aşağıdan yukarıya kaldırma direnci, devirme direnci, rüzgâr direnci, yanal direnç) Bütün bu direnç kuvvetlerini yenmek için tekerleklerden belirli bir güce ihtiyaç vardır. Bu güç motor gücünün tekerleklere iletimi ile sağlanır. Direnç kuvvetlerinin büyüklüğü tekerleklerdeki gücün büyüklüğü gerektirdiğinden direnç kuvvetlerinin azaltılması veya mümkün olabilecek en alt düzeye indirilmesi gerekir. YUVARLANMA DİRENCİ: Hareket halindeki taşıta etkiyen en önemli direnç kuvvetlerinden bir tanesidir. Yuvarlanma direnci şu sebeplerden meydana gelir. 1. Lastik yapısındaki şekil değişikliği 2. Zemin veya yoldaki şekil değişikliği 3. Lastik kaymasından dolayı tekerleğin yoldaki sürtünmeli haraketi ve dönen tekerleğin çevredeki havaya olan fan etkisidir. İlk iki neden genellikle kayma direncinin % 90 ını, üçüncü neden ise % 10 unu oluştur R ro = G. f f = 0,01. (1 + V t 160 ) R ro = G 1. f + G 2. f (N) N ro = R ro,v t 1000 (kw) G = Taşıtın ağırlığı R ro = Yuvarlanma direnci G 1 = Ön aksa gelen kuvvet G 2 = Arka aksa gelen kuvvet f = Yuvarlanma direnç katsayısı V t =Taşıt Hızı (m/s) N ro =Yuvarlanma gücü Yuvarlanma Direncini Etkileyen Faktörler: i. Yol Yapısı: Kuru düzgün ve sert zeminde yuvarlanma direnci en az değerdedir. Zemin yumuşadıkça yoldaki şekil değişimi de artacağından yuvarlanma direnci artar.
ii. Lastik Basıncı: Lastik basıncı zemin elastikiyetine göre yuvarlanma direncine önemli ölçüde etki eder. Sert zeminde belirli bir lastik yükü için basınç arttıkça şekil değişim azalacağından yuvarlanma direnci de azalır. Lastik basıncı ve yuvarlanma direnci aşağıdaki grafikteki gibidir. Lastik basıncının yuvarlanma direncine etkisi iii. Lastik Çapı: Lastik çapı büyüdükçe yuvarlanma direnç katsayısı azalır. iv. Lastik çapının yuvarlanma direncine etkisi Taşıt Hızı: Yuvarlanma direnç katsayısı düşük ve orta hızlarda hemen hemen sabittir. Yüksek hızlarda ise hızla orantılı olarak artar. Hız ve lastik tipinin yuvarlanma direncine etkisi
v. Tahrik Kuvveti: Tekerlekteki tahrik kuvvetinin etkisiyle meydana gelecek kaymadan dolayı meydana gelen katsayı artar. vi. Taşıt Ağırlığı: Taşıt ağırlığı arttıkça lastikteki şekil değişim miktarı artacağından yuvarlanma direnci de artar. Yükün yuvarlanma direncine etkisi vii. Sıcaklık: Sıcaklık arttıkça lastik esnekliğinin artması ve iç basıncın yükselmesi nedeni ile yuvarlanma direnci azalır. Hızın ve Lastik iç sıcaklığının yuvarlanma direncine etkisi
BÖLÜM 8 TAŞIT AERODİNAMİĞİ HAVA DİRENCİ Taşıt Cidarlarından Gelen Hava Akışı: Aerodinamik kuvvet ve bileşenleri Hareket halindeki bir taşıtın aerodinamik yapısına bağlı olarak taşıt etrafında bir akış hattı oluşur. Bu hat taşıtın yapısına ve hızına bağlı olarak değişir. Meydana gelen bu akış hattı dolayısıyla taşıt ve dış çevresi arasında bir basınç farkı meydana gelir. Bu basınç değişimleri taşıt üzerinde üç noktadan etki eder. X ekseni boyunca meydana gelen kuvvet taşıtın haraketline engel olan kuvvettir. R a olarak adlandırılır aşağıdaki formülle bulunur. R a = 0,047. A. C h. (V t ± V R ) ± = rüzgarla ters yönde +, rüzgarla aynı yönde değer alınır. A= Taşıt Ön kesiti Taşıtın ön iz düşüm alanı Ch=Firmalarca rüzgar tünellerinde denenerek tespit edilir.
Rüzgar Tüneli Y eksenindeki lift(aerodinamik kaldırma kuvveti) özellikle yüksek hızlarda önem kazanan bir kuvvettir. Hareket halindeki bir taşıtın altından akan rüzgârdan dolayı büyük bir basınç düşümü meydana gelir. Taşıtın üst tarafındaki basınç düşüşü daha az olacağı için taşıt yüksek hızlarda giderken yukarı doğru kaldırma eğilimine girer. Bu şekilde hareket eden bir taşıtın yol ile tekerlekleri arasındaki sürtünme kuvveti azalacağı için taşıt tekerleklerinde kaymadan dolayı kuvvet kaybını ve küçük bir dengesizlikte taşıtın devrilmesine yol açar. Lift kuvvetlerini azaltmak için genellikle şu yöntemlere başvurulur. 1. Taşıtın alt kısmının düzgün bir levha ile kapatılması 2. Motor kaputu ve ön camın paralele yakın olması ve yatayla yaptığı açının büyümesi 3. Taşıtın arkasına spoyler (rüzgarlık) konulması Z ekseni boyunca hareket eden aerodinamik devirme momenti yanal kuvvet tarafından üretilir. Bu kuvvet düz yolda çok küçük bir değerde olmasına karşın virajlarda meydana gelen yan rüzgar kuvveti taşıtı devirebilecek boyutlara ulaşabilir. Aerodinamik direnç gücü: N t = R a.v t 3600 (kw) Problem: 15000 Newton ağırlığında ve 2 m 2 vuruş kesitindeki taşıtın yatay yolda hava direncinin yuvarlanma direncine eşit olduğu hızı bulunuz.(c h =0,4 f=0,02)
Problem: 10000 Newton ağırlığında bir taşıt 100 km/h hızla düz bir yolda gitmektedir. Taşıtın vuruş kesiti 2,2 m 2 rüzgar direnç katsayısı 0,18 olduğuna göre; a. 20 km/h hızla arkadan bir rüzgar eserse b. 20 km/h hızla önden bir rüzgar eserse c. 20 km/h hızla rüzgarın etkili olmadığı durumdaki tekerlek tahrik kuvvetlerini ve güçlerini bulunuz. V t =100 km/h A=2,2 m 2 G= 10000 N C h =0,18 V r = ± 20 km/h F t =? N t =?
BÖLÜM 8 ÖDEVLER Problem: 12000 Newton ağırlığında ve 1,8 m 2 vuruş kesitindeki taşıtın yatay yolda hava direncinin yuvarlanma direncine eşit olduğu hızı bulunuz.(c h =0,3 f=0,025) Problem: 13000 Newton ağırlığında ve 1,9 m 2 vuruş kesitindeki taşıtın yatay yolda hava direncinin yuvarlanma direncine eşit olduğu hızı bulunuz.(c h =0,35 f=0,03) Problem: 12000 Newton ağırlığında bir taşıt 110 km/h hızla düz bir yolda gitmektedir. Taşıtın vuruş kesiti 2 m 2 rüzgar direnç katsayısı 0,25 olduğuna göre; a. 10 km/h hızla arkadan bir rüzgar eserse b. 10 km/h hızla önden bir rüzgar eserse c. 10 km/h hızla rüzgarın etkili olmadığı durumdaki tekerlek tahrik kuvvetlerini ve güçlerini bulunuz. V t =100 km/h A=2 m 2 G= 12000 N C h =0,25 V r = ±10 km/h F t =? N t =? Problem: 8000 Newton ağırlığında bir taşıt 80 km/h hızla düz bir yolda gitmektedir. Taşıtın vuruş kesiti 1,9 m 2 rüzgar direnç katsayısı 0,22 olduğuna göre; a. 15 km/h hızla arkadan bir rüzgar eserse b. 15 km/h hızla önden bir rüzgar eserse c. 15 km/h hızla rüzgarın etkili olmadığı durumdaki tekerlek tahrik kuvvetlerini ve güçlerini bulunuz. V t =80 km/h A=1,9 m 2 G= 8000 N C h =0,22 V r = ± 15 km/h F t =? N t =? Problem: 11000 Newton ağırlığında bir taşıt 100 km/h hızla düz bir yolda gitmektedir. Taşıtın vuruş kesiti 2 m 2 rüzgar direnç katsayısı 0,2 olduğuna göre; d. 20 km/h hızla arkadan bir rüzgar eserse e. 20 km/h hızla önden bir rüzgar eserse f. 20 km/h hızla rüzgarın etkili olmadığı durumdaki tekerlek tahrik kuvvetlerini ve güçlerini bulunuz. V t =100 km/h A=2 m 2 G= 11000 N C h =0,2 V r = ± 20 km/h F t =? N t =?
BÖLÜM 9 YOKUŞ VE İVME DİRENÇLERİ YOKUŞ DİRENCİ: Yokuş direnci taşıtın eğimli yolda hareketi esnasında taşıt ağırlığının yola paralel bileşeninden kaynaklanır. Yokuş Direnci Yolun eğimi genellikle eğim açısı(α) veya bu açının tanjantı (tanα=st) ile tanımlanmaktadır. Yokuş direncini oluşturan kuvvet taşıt ağırlığının yola paralel bileşenidir. R st =±G.Sinα Küçük açılarda tanα sinα olduğundan yokuş direnci yaklaşık olarak R st =±G.tanα olacaktır. Buradaki + değer yoku tırmanışı değerler inişi ifade etmektedir. Buradan haraketle, bir taşıtın maksimum yokuş tırmanma yeteneğini belirten yolun eğimi hesaplanabilir. st = F t R ro R ax G = F net G Yokuş direnç gücü: N yo = st.v t 3600 PROBLEM: 10KN ağırlığındaki bir taşıt için tekerlek yarıçapı 0,32 m motor torku 3000 d/dak da 100 Nm, Toplam transmisyon verimi % 86, toplam transmisyon oranı 12/1, vuruş kesiti 1,8 m 2, hava direnç katsayısı 0,38, kayma %5, yuvarlanma direnç katsayısı 0,02 ise a. Bu taşıt ne kadarlık bir eğimi tırmanabilir b. Taşıtın karşısından 5 km/h bir rüzgar eserse ne kadarlık bir eğimi tırmanabilir.
PROBLEM: Ön kesit alanı 1,67 m 2 olan bir taşıtın hava direnç katsayısı 0,4 tür. 10000 N ağırlığında olan bir taşıt için taşıt hızı 140 km/h ise a. 40 km/ h rüzgarla aynı yönde % 5 eğimli yolda yokuş yukarı b. 40 km/ h rüzgarla ters yönde % 2 eğimli yolda yokuş aşağı c. Rüzgarsız ortamda % 10 eğimli yokuş yukarı taşıtın tekerlek tahrik gücünü bulunuz. C h =0,4 G=10000 N A=1,67m 2 V t =140 km/h
PROBLEM: Bir taşıt rüzgarsız bir ortamda 96 km/h hızla hareket ediyor aynı taşıt aynı hızla 20 km/h hızla esen rüzgara karşı ve rüzgarla aynı yönde hareket ederse rüzgarsız ortama göre gerekli güçteki değişim yüzdesi ne kadardır. (yuvarlanma direnci ihmal edilecektir) İVME DİRENCİ: Taşıtın hızlanması durumunda ivmeli hareketi ile hızdaki değişim miktarına bağlı olarak taşıta ters yönde bir atalet kuvveti etki eder Newton un hareket prensibine göre bu kuvvet; m = G g F = m. a = G g.a g= 9,81 N / m2 Taşıtın hareketi sırasında karşılaşılan bu kuvvet ivme ile ters yönlü olduğundan ivme direnci diye adlandırılır ve R i ile gösterilir. İvme direnci doğrusal hareket halindeki kütlelerin atalet kuvvetleri ile dönme hareket yapan tekerlekler aktarma organları ve motorun dönen atalet kuvvetlerinden oluşmaktadır. Taşıtın hareket denklemi; F t = R t +R i R i = F t - R t ve R i = m.a olarak belirtilirse: a = F t R t m m =m.ϕ ; φ = 1,04 + 0,0025. İ O 2 a = F t R t m.φ (m/sn2 ) TAŞITIN İVMEYE EŞDEĞER TIRMANABİLECEĞİ YOKUŞUN EĞİMİ; st = a.φ g (%) a = st.g φ st = a.φ g
PROBLEM: Ağırlığı 12 kn olan aracın tekerlek yarıçapı 40 cm ve 3000 d/dak verdiği tork 150 Nm dir. Toplam transmisyon verimi 0,85 toplam transmisyon oranı 4/1, taşıtın vuruş kesiti 2 m 2, hava direnç katsayısı 0,25, kayma 0,03 olduğuna göre; a. Düz Yolda 15 km/ h rüzgar arkadan estiğinde b. Düz Yolda 15 km/h rüzgar önden estiğinde c. Rüzgarsız ortamda 1/7 oranındaki yokuşu çıkarken yapabileceği ivmeleri bulunuz. G= 12000 N, r w =0,4 m, n e =3000 d/dak, M e = 150 Nm, ή tr =0,85, İ O =4, A=2 m 2, C h =0,25, s=0,03, V r1 =15 km/h, st=1/7= 0,14
PROBLEM: 100 km/h hızla yatay yolda hareket eden bir taşıtta motor 3020 d/dak ile dönmektedir. Bu hızda motora 0,6 m/sn 2 lik ivme kazandırabilmek için motor momenti ne olmalıdır. G= 10600 N, r w =0,38 m, n e =3020 d/dak, ή tr =0,92, a=0,6 m/sn 2, R t =900 N, V t =100 km/h=27,7 m/sn PROBLEM: 1200 kg ağırlığında 120 km/h hızla hareket eden bir taşıt 1/ 20 eğimli ve arkadan 36 km/h hızla esen bir rüzgarda yokuş aşağı inmektedir. Motor bu arada 58 kw güçte 4000 d/dak ile dönmektedir. Elde edilecek ivme ne kadardır. Aynı şartlarda ne kadarlık bir eğimi tırmanabilir. r w =0,35 m, n e =4000 d/dak, p e = 58 kw, ή tr =0,9, İ O =5,2, A=1,8 m 2, C h =0,35, s=0,03, V r =36 km/h, st=1/20= 0,05, f=0,02, m=1200 kg, V t =120 km/h
HAREKET FORMÜLLERİ V = V O + a. t V 2 = V O 2 2. a. S S = V O. t 1. a. t2 2 PROBLEM: Etkili kütlesi 1000 kg, vuruş kesiti 2,25 m 2, hava direnç katsayısı 0,33 olan bir taşıtın 0-50 km/h arası tahrik kuvveti 3530 Newton dur. 50-100 km/h arasındaki tahrik kuvveti 1765 Newton dur. Bu taşıtın yuvarlanma direnci 225 Newton olduğuna göre a. 0 dan 100 km/h e kadar geçen ivmelenme zamanını b. 0 dan 100 km/h e kadar aldığı yolu bulunuz. V = V O + a. t V 2 = V O 2 + 2. a. S S = V O. t + 1. a. t2 2 a. a 1 = F t R t m = 3530 (225 + (0,047.0,33.2,25. 502 )) 1000 = 3,21 a 2 = F t R t m = 1765 (225 + (0,047.0,33.2,25. 1002 )) 1000 = 1,2 1. İvme için V = V O + a. t 50=0+3,2.t t = 50 = 4,3 sn 3,6.3,2 2. İvme için V = V O + a. t 100=50+3,2.t t = 100 50 3,6.1,2 = 11,5 sn b. S 1 = V O. t + 1 2. a. t2 = 0.4,3 + S 2 = V O. t + 1 2. a. t2 = 50.11,57 3,6 3,21. 4,32 2 + 30 1,2. 11,572 2 241 S T = S 1 + S 2 = 30 + 241 = 271 m
PROBLEM: 1/20 eğimli bir yolda etkili kütlesi 1200 kg olan bir taşıt 90 km/h hızla giderken vites boş alınıyor, vuruş kesiti 2 m 2 hava direnç katsayısı 0,25, rüzgar hızı arkadan 10km/h, f= 0,02 olduğuna göre ; a. Yavaşlama ivmesini b. Duruncaya kadar aldığı yolu ve zamanı c. Rüzgarsız ve düz yoldaki ivme durma zamanı ve duruncaya kadar aldığı yolu bulunuz. A şıkkı; G=1200.9,81=11772 R t = R ro + R yo + R ax = [(11772.0,02) (11772.0,05) + (0,047.2.0,25. (90 10) 2 )] = 974 N Vites boşta olursa F t =0 olur. a = F t R t m = 0 974 1200 = 0,81 m/sn2 B şıkkı; V = V O ± a. t 0= 90 90-0,81.t t = = 30,8 sn 3,6 3,6.0,81 S = V O. t 1 2. a. t2 = 90.30,8 3,6 C şıkkı; 0,8. 30,82 2 390 m R t = R ro + R ax = [(11772.0,02) + (0,047.2.0,25. (90) 2 )] = 426 N a = F t R t m = 0 426 1200 = 0,35 V = V O a. t 0= 90 90-0,35.t t = = 71,4 sn 3,6 3,6.0,35 S = V O. t 1 2. a. t2 = 90.71,4 3,6 0,35. 71,42 2 892 m PROBLEM: 90 km/h hızla 0,03 eğimli yolda yokuş aşağı haraket eden bir taşıtta motor 3500 d/dak ile dönmektedir. Rüzgar 10 km/h hızla karşıdan esmektedir. a. Bu hızda motora 1 m/sn 2 lik ivme kazandırabilmek için motor gücü ne kadar olmalıdır. b. Araç bu motor gücü ile 0 dan 100 km/h hıza kaç saniyede ulaşır c. Aynı ivme ile (1 m/sn 2 ) 1 dakikada ne kadar yol alır. Verilenler: R ro =200 N, m= 1000 kg, ή tr =0,9, r w =32cm=0,32 m, C h =0,38, A=1,9 m 2, V t =90 km/h, n e =3500 d/dak, st=-0,03, V R =+10 km/h G=m.g=1000.9,81=9810 N
R t = R ro + R yo + R ax = [(200) (9810.0,03) + (0,047.1,9.0,38. (90 + 10) 2 )] = 245,04 N İ O = 2.π.r wn e 60.V t = 2.π.0,32.3500 60.25 =4,7; φ = 1,04 + 0,0025. İ O 2 = 1,04 + 0,0025. 4,7 2 = 1,1 a = F t R t m.φ A şıkkı; F t = a. m. φ + R t= 1.1000.1,1 + 245,04 = 1345 N F t = M e.i o.ή tr r w M e = F t.r w = 1345.0,32 = 101,74 Nm İ o.ή tr 4,7.0,9 P e = Me ne 9549 = 101,74.3500 = 37,2 Kw 9549 B şıkkı; V = V O + a. t 100=0+1.t t = 100 = 27,77 sn 3,6 C şıkkı; S = V O. t + 1 2. a. t2 = 90.60 3,6 + 1. 602 2 3300 m
BÖLÜM 9 ÖDEVLER 1.PROBLEM: 8 KN ağırlığındaki bir taşıt için tekerlek yarıçapı 0,35 m motor torku 2500 d/dak da 90 Nm, Toplam transmisyon verimi % 88, toplam transmisyon oranı 16/1, vuruş kesiti 2 m 2, hava direnç katsayısı 0,32, kayma % 3, yuvarlanma direnç katsayısı 0,03 ise c. Bu taşıt ne kadarlık bir eğimi tırmanabilir d. Taşıtın karşısından 10 km/h bir rüzgar eserse ne kadarlık bir eğimi tırmanabilir. 2.PROBLEM: Ön kesit alanı 1,78 m 2 olan bir taşıtın hava direnç katsayısı 0,35 tür. 8000 N ağırlığında olan bir taşıt için taşıt hızı 120 km/h ise d. 20 km/ h rüzgarla aynı yönde % 3 eğimli yolda yokuş yukarı e. 20 km/ h rüzgarla ters yönde % 2 eğimli yolda yokuş aşağı f. Rüzgarsız ortamda % 8 eğimli yokuş yukarı taşıtın tekerlek tahrik gücünü bulunuz. 3.PROBLEM: Bir taşıt rüzgarsız bir ortamda 100 km/h hızla hareket ediyor aynı taşıt aynı hızla 10 km/h hızla esen rüzgara karşı ve rüzgarla aynı yönde hareket ederse rüzgarsız ortama göre gerekli güçteki değişim yüzdesi ne kadardır. (yuvarlanma direnci ihmal edilecektir) 4.PROBLEM: Ağırlığı 10 kn olan aracın tekerlek yarıçapı 35 cm ve 3000 d/dak verdiği tork 120 Nm dir. Toplam transmisyon verimi 0,78 toplam transmisyon oranı 5/1, taşıtın vuruş kesiti 1,8 m 2, hava direnç katsayısı 0,20, kayma 0,05 olduğuna göre; d. Düz Yolda 10 km/ h rüzgar arkadan estiğinde e. Düz Yolda 10 km/h rüzgar önden estiğinde f. Rüzgarsız ortamda 1/8 oranındaki yokuşu çıkarken yapabileceği ivmeleri bulunuz. G= 10000 N, r w =0,35 m, n e =3000 d/dak, M e = 120 Nm, ή tr =0,78, İ O =5, A=1,8 m 2, C h =0,20, s=0,05, V r1 =10 km/h 5.PROBLEM: 120 km/h hızla yatay yolda hareket eden bir taşıtta motor 2800 d/dak ile dönmektedir. Bu hızda motora 0,5 m/sn 2 lik ivme kazandırabilmek için motor momenti ne olmalıdır. G= 12000 N, r w =0,38 m, n e =2800 d/dak, ή tr =0,86, a=0,5 m/sn 2, R t =900 N, V t =110 km/h
BÖLÜM 10 DOĞRUSAL TAŞIT HARAKETİNDE KUVVETLER Doğrusal Taşıt Haraketli ve Tekerleklerdeki Tahrik Kuvveti: Hareket halindeki bir taşıtta temel hareket ettirici kuvvet tekerleklerdeki tahrik kuvvetidir. Bu kuvvet tekerleklere iletilen kuvvetlerle belirlenir. Bu kuvvete etki eden 2 temel etken vardır. a. Lastikle yol arasındaki sürtünme kuvvetinin meydana getirdiği dirençle ki bu µ o.w 1,2 ile belirlenir. b. Motordan tekerleklere gelen ve motor gücü tekerlek yarıçapı ile transmisyon oranına bağlı olan tahrik kuvvetidir. Taşıttaki tekerleklerin kayma sınırı F t µ o.w 1,2 ile belirlenir. µ o = Yol ile lastik arasındaki sürtünme kuvveti w 1,2 = Dinamik aks yükü Statik Zemin Reaksiyonları Ön ; W S1 = G. c L W 1 = 1 L [G. c h(f t R yu )] Arka; W S2 = G. b L W 2 = 1 L [G. b h(f t R yu )] Bu eşitlikteki ilk terimle statik aks yüklerini gösterir. İkinci terimler ise dinamik kas yük transferini verir. Formüllerden de görüldüğü gibi dinamik kas yükü transferine diğer direnç kuvvetleri etki etmez. Akslara gelen bu yükler ağırlık merkezinin yerden yüksekliğinin fonksiyonudur. Ağırlık merkezinin yerden yüksekliği ne kadar az olursa akslara gelen yüklerde azalır. Bir diğer etkisi ise akslar arası mesafedir. Aks mesafesi ne kadar büyük olursa akslara gelen yükte o derece azalma görülür. Haraket halindeki taşıta etki eden kuvvetler göre moment alındığında ön ve arka dingillere gelen dinamik aks yükü şu şekilde bulunur.
Ön ; W 1 = 1 L [G. c h(f t R yu )] Arka; W 2 = 1 L [G. b h(f t R yu )] Bu eşitliklere göre tahrik kuvveti iki yönlü değerlendirilir. 1. Yol lastik arası sürtünmenin müsaade ettiği maksimum tahrik kuvveti 2. Motor momenti, aktarma organlarındaki toplam dişli oranı ve aktarma organları veriminin belirlediği tahrik kuvveti, tahrik kuvvetinin bu iki değerinden küçük olanı taşıtın performansını belirler. Maksimum Tahrik Kuvveti: Taşıta etki eden tahrik sadece motorun tekerleklere ilettiği kuvvetle belirlenmez yani biz taşıtın hızını, ivmesini, yokuş tırmanma ve çekme kuvveti gibi taşıt performansını belirleyen etkenleri sadece motor gücü veya dişli oranı ile bulamayız. Bu değerler yol ile lastik arasındaki sürtünmenin müsaade ettiği ölçülerde gerçekleşir. Bunun için maksimum tahrik kuvveti hesaplanırken her iki değer bulunmalı ve küçük olanı alınmalıdır.