Buji İle Ateşlemeli Bir Motorun Silindirinin Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Tasarımı



Benzer belgeler
MOTOR KONSTRÜKSİYONU-3.HAFTA

Soru 5) Pistonun, silindir içersinde iki ölü nokta arasında yaptığı tek bir harekete ne denir? a) Çevrim b) Vakum c) Basma d) Zaman

SU ÜRÜNLERİNDE MEKANİZASYON

Pnömatik Silindir Tasarımı Ve Analizi

Halit YAŞAR. Doç. Dr. Makina Mühendisliği Bölümü Otomotiv Anabilim Dalı Öğretim Üyesi

İÇTEN YANMALI MOTORLAR 2. BÖLÜM EK DERS NOTLARI

İÇTEN YANMALI MOTORLARDA MOMENT, GÜÇ ve YAKIT SARFİYATI KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ

İÇTEN YANMALI MOTORLARDA SOĞUTMA SUYU SICAKLIĞININ MOTOR PERFORMANSINA ETKİLERİ ÜZERİNE DENEYSEL BİR ARAŞTIRMA

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Ø 16 BS Hidrokraft - Blok Silindir Ölçüleri /10/_ /03. Hidrolik Blok Silindir. 50 mm BS / 10 / / 03 / 40+STROK 11 R1/4" R1/4" R1/4"

MOTORLAR-5 HAFTA GERÇEK MOTOR ÇEVRİMİ

8. Silindirlerin Düzenleniş Şekline Göre

Buji ile ateşlemeli motorlar için teorik çevrimin (Hava Standart OTTO çevrimi) Sıkıştırma ile ateşlemeli motorlar için teorik çevrimin (Dizel Teorik

Derin Çekme İşlemi Üzerine Kalıp Geometrisinin Etkisinin Sonlu Elemanlar Analizi

İçten yanmalı motorlarda temel kavramlarının açıklanması Benzinli ve dizel motorların çalışma prensiplerinin anlatılması

SOLIDWORKS SIMULATION EĞİTİMİ

Bir Dizel Motorda Al 2 O 3 -TiO 2 Kaplanmış Piston ve Supapların Yüzey Mikroyapılarının Đncelenmesi

MOTORLAR. 1 Ders Adi: MOTORLAR 2 Ders Kodu: MAK Ders Türü: Seçmeli 4 Ders Seviyesi Lisans

T.C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER II DERSİ

SIZDIRMAZLIK ELEMANLARININ MONTAJI VE YÜKSEK BASINÇ ALTINDAKİ DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Temel Motor Teknolojisi

Kaynaklanmış Farklı Çeliklerin Yorulma ve Kırılma Analizlerinin Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Gerçekleştirilmesi

SÜLEYMAN DEMĠREL ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ MOTORLAR LABORATUARI DENEY FÖYÜ DENEY ADI MOTORLAR DENEYĠ

Otto ve Dizel Çevrimlerinin Termodinamik Analizi. Bölüm 9: Gaz Akışkanlı Güç Çevrimleri

(Computer Integrated Manufacturing)

SİSTEM PROJELENDİRME

Hidrolik Blok Silindirler Block cylinders

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Ders 3

İÇTEN YANMALI MOTORLARIN ÇALIŞMA PRENSİPLERİ DİZEL MOTORLARI

YAKIT OLARAK CH 4 KULLANAN DEĞİŞKEN SIKIŞTIRMA ORANLI BUJİ İLE ATEŞLEMELİ BİR MOTORUN İDEAL HAVA-YAKIT ÇEVRİM ANALİZİ İLE TEORİK SİMÜLASYONU

Đçten Yanmalı Motor Tasarımı

PÜSKÜRTME ŞEKİLLENDİRME (SPRAY FORMING / SPRAY DEPOSITION)

KALIN CİDARLI SİLİNDİR

7. Krank Mili 8. Biyel Kolu 9. Pistonlar 10. Segmanlar 11. Kam Mili 12. Subaplar

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Hidromekanik ve Hidrolik Makinalar Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Kompresör Deneyi Çalışma Notu

Uzay Çatı Sistemlerinin ANSYS Paket Programı Kullanılarak Statik Analizi

Öğrenim Kazanımları Bu programı başarı ile tamamlayan öğrenci;

BİLGİSAYARLI TASARIM VE İMALAT YÖNTEMLERİ KULLANILARAK KRANK MİLİ İMALATI ÖZET ABSTRACT

Prof. Dr. Selim ÇETİNKAYA

88 x x x x x /56 55/74 31/42 36/49 55/74

KAYMALI YATAKLAR I: Eksenel Yataklar

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9A GERİNİM ÖLÇER KULLANARAK GERİLİM ANALİZİ YAPILMASI

BELĐRLĐ BĐR SIKMA KUVVETĐ ETKĐSĐNDE BĐSĐKLET FREN KOLU KUVVET ANALĐZĐNĐN YAPILMASI

A210 Yeni Nesil Pnömatik Aktüatörler

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

HFC227ea/FM-200 GAZLI YANGIN SÖNDÜRME SİSTEMLERİ TEKNİK KATALOĞU

DENEY 2 KESME HIZININ YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Sıvı Depolarının Statik ve Dinamik Hesapları

Gerilme. Bölüm Hedefleri. Normal ve Kayma gerilmesi kavramının anlaşılması Kesme ve eksenel yük etkisindeki elemanların analiz ve tasarımı

Küçük terminal ünitelerin kontrolü ve balanslanması için kombine vanalar

Dört stroklu diesel motor

Sıvı soğutma takımları Grasso FX GC PP Soğutma gücü kw. Bakım kitabı (Orijinal metnin Çeviri) L_202523_1

2009 Kasım. MUKAVEMET DEĞERLERİ ÖRNEKLER. 05-5a. M. Güven KUTAY. 05-5a-ornekler.doc

Tablo 5.1. Sekiz Yarıyıllık Lisans Eğitim-Öğretim Planı

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

MAKİNA ELEMANLAR I MAK Bütün Gruplar ÖDEV 2

Çözüm: Borunun et kalınlığı (s) çubuğun eksenel kuvvetle çekmeye zorlanması şartından;

Tablo 5.1. Sekiz Yarıyıllık Lisans Eğitim-Öğretim Planı

MAKĠNE ELEMANLARI II REDÜKTÖR PROJESĠ

İKİ ZAMANLI VE İKİ SİLİNDİRLİBİR MODEL UÇAK MOTORUNUN TASARIMI VE İMALİ

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

Sentes-BIR Hakkında. Sentes-BIR metallerin birleştirmeleri ve kaplamaları konusunda çözümler üreten malzeme teknolojileri firmasıdır.

MM430 MOTORLAR MOTOR YAPISI

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

Bölüm 3 Motor Çalışma Koşullarının Emisyonlara Etkisi

Sıkma sırasında oluşan gerilmeden öngerilme kuvvetini hesaplarız. Boru içindeki basınç işletme basıncıdır. Buradan işletme kuvvetini buluruz.

OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ

29- Eylül KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü ( 1. ve 2. Öğretim 2. Sınıf / B Şubesi) Mukavemet Dersi - 1.

Hidrolik Devre Elemanları. Hidrolik Silindirler

LUPAMAT YAĞSIZ 40 BAR PET KOMPRESÖRÜ

Tarımsal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi Tekirdağ 187 KÜÇÜK GÜÇLÜ İÇTEN PATLAMALI MOTORLARIN KARAKTERİSTİK ÖZELLİKLERİ VE POMPA AKUPLASYONU

Motor kullanıcısı açısından seçimi etkileyen faktörler:

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ YANDAL EĞİTİM-ÖĞRETİM PLANI

DENİZ HARP OKULU MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ. İçten Yanmalı Makineler MKM-413 4/I (3+0+0) 3 3

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ MÜFREDATI

MAKİNE VE MOTOR DERS NOTLARI 4.HAFTA

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ÇİFT ANADAL EĞİTİM-ÖĞRETİM PLANI

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

2018 Eğitim Programları.

İÇ BASINÇ ETKİSİNDEKİ İNCE CİDARLI SİLİNDİRDE DENEYSEL GERİLME ANALİZİ DENEYİ

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

DALGIÇ POMPA TASARIM VE ANALİZİ

MAKİNE ELEMANLARI 1 GENEL ÇALIŞMA SORULARI 1) Verilen kuvvet değerlerini yükleme türlerini yazınız.

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ. İçten Yanmalı Makineler MK-412 4/Güz (2+0+0) 2 5

Kasaya Gömme Kapı Hidroliği

MAKİNE VE MOTOR DERS NOTLARI 8.HAFTA

1. Hafta SAYISAL ANALİZE GİRİŞ

Bölüm 11: Uygulamalar ve Metal Alaşımların İşlenmesi

TC KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ AR-GE LABORATUVARI DESTEKLEME PROGRAMI PROJELERİ PROJE SONUÇ RAPORU,

4 SİLİNDİR BENZİNLİ MOTOR COK-G.ENRJ.005

MOTORLARDA PLAZMA SPREY KAPLI SĐLĐNDĐRLERĐN TRĐBOLOJĐK ÖZELLĐKLERĐ

Hidrostatik Güç İletimi. Vedat Temiz

ALÜMİNYUM T6 ISIL İŞLEMİ İÇİN GELİŞTİRİLEN SEPET TASARIMI İLE ZAMAN VE ENERJİ TASARRUFU SAĞLANMASI

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

UZAYSAL VE DOLU GÖVDELİ AŞIKLARIN ÇELİK ÇATI AĞIRLIĞINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Mühendislik Makina ve Metalurji San. Tic. Ltd. Şti. Standart Elemanlar.

δ / = P L A E = [+35 kn](0.75 m)(10 ) = mm Sonuç pozitif olduğundan çubuk uzayacak ve A noktası yukarı doğru yer değiştirecektir.

Transkript:

Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 6, No: 2, 2009 (73-80) Electronic Journal of Machine Technologies Vol: 6, No: 2, 2009 (73-80) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR www.teknolojikarastirmalar.com e-issn:1304-4141 Kısa Makale (Short Communication) Buji İle Ateşlemeli Bir Motorun Silindirinin Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Tasarımı Melih OKUR, Selim ÇETİNKAYA, Fatih ŞAHİN, Tolga TOPGÜL Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümü Otomotiv Anabilim Dalı 06500 Beşevler ANKARA Özet Her alanda olduğu gibi otomotiv sektöründe de sistemler ve elemanlar imal edilmeden önce bir çok tasarım aşamasından geçmektedir. Çeşitli yüklere maruz kalan parçalarda oluşan gerilmeler ve bu yüklerden kaynaklanan deformasyonlar parçaların çalışmasını etkilemektedir. Parçaların bu yükler altında güvenli olarak görev yapıp yapamayacağı, tasarımcıların cevap aradıkları sorular arasında yer almaktadır. Bu çalışmada tek silindirli, dört zamanlı, buji ile ateşlemeli bir motorda, silindire gelen yükler sonlu elemanlar yöntemi ile ANSYS programı kullanılarak incelenmiştir. Analiz sonucunda silindirde oluşan gerilme dağılımlarının istenilen sınır değerleri içerisinde kalmasını sağlayacak boyutlar belirlenmiştir. Tasarımı yapılan silindir imal edilerek, prototip motorda kullanılmıştır. Anahtar Kelimeler : Motor tasarımı, Silindir, Sonlu elemanlar yöntemi, Ansys Design of A Cylinder of A Spark Ignition Engine Using Finite Elements Method Abstract In the automotive area, as well as in other areas, systems and components has been analyzed and improved during design processes before production. Stresses and deformations on the parts, functions of the parts under loads, and acceptable deformation levels have to be determined by designers. In this study, cylinder loads were analyzed using the finite element method (FEM) with ANSYS software in a single cylinder, four stroke, spark ignition engine. It is provided that tension distribution in the cylinder was within the limits and the cylinder dimensions were concluded. By using these data, the cylinder was manufactured and used in the prototype engine. Key Words: Engine design, Cylinder, Finite element method, Ansys Bu makaleye atıf yapmak için Okur M., Çetinkaya S., Şahin F., Topgül T., Buji İle Ateşlemeli Bir Motorun Silindirinin Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Tasarımı Üzerine Bir Alan Araştırması Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2009, 6 (8) 73-80 How to cite this article Okur M., Çetinkaya S., Şahin F., Topgül T., Desing Of A Cylinder Of A Spark Ignition Engine Using Finite Elements Method Electronic Journal of Machine Technologies, 2009, 6 (8) 73-80

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 73-80 Buji İle Ateşlemeli Bir Motorun Silindirinin Sonlu Elemanlar Yöntemi 1. GİRİŞ Silindirler, pistona yataklık ederek, çevrim boyunca içerisinde emme, sıkıştırma, iş ve egzoz stroklarının gerçekleştiği motorun önemli parçalarından biridir. Pistonlu motorlarda güç silindirler içerisinde elde edildiği için silindir boyutları ve sayısı motor tasarımında önemli parametrelerdendir. Buji ile ateşlemeli motorların silindirlerinde oluşan sıcaklık 100 o C ile 2500 o C arasında, basınç ise 0,8 bar ile 40-60 bar arasında değişmektedir. Silindirler, bu tür şartlara dayanabilmeleri için çelikten ve çoğunlukla gri dökme demirden (%14-15 Ni, %6-7 Cu, % 2-4 Cr) santrifüj dökümle imal edilmektedirler [1]. Günümüzde motor silindirlerinin tasarımları ve malzemeleri ile ilgili birçok çalışma yapılmaktadır. Günay ve arkadaşları tarafından yapılan bir çalışmada, dört zamanlı direkt enjeksiyonlu bir dizel motorunun silindirinin tasarımında sonlu elemanlar metodunu kullanan bir yazılım ile kompozit malzeme kullanılarak, maksimum gerilme ve sıcaklık dağılımları incelenmiştir [2]. Silindirlerin tasarımında yapılan diğer çalışmalarda ise silindir aşınmaları ve silindir yüzeylerinin incelenmesi üzerine birçok araştırma bulunmaktadır [3-6]. Xie ve arkadaşları tarafından yapılan bir çalışmada ise silindir ve silindir kapağı üç ayrı bölümde incelenerek sonlu elemanlar modeli yapılmıştır. Supap kılavuzlarında ve bagalarda güçlendirilmiş malzemeler kullanılarak daha iyi sonuçlar elde edilmiştir [7]. Uozato ve arkadaşları tarafından yapılan bir çalışmada, bir dizel motorunun silindir bloğunun imalatında dökme demir yerine alüminyum kullanılmıştır. Alüminyum malzemenin hafifliği ve korozyon direncinin iyiliği yanında aşınma direnci kötüdür. Motor silindirinin aşınma direncini iyileştirmek için yeni geliştirilmiş bir alaşım (Fe C Si Mo B), silindir yüzeyine kaplanmıştır (Şekil 1). Şekil 1. Sprey kaplama malzemesi [8] 2. SİLİNDİR BOYUTLARININ BELİRLENMESİ Silindirlerin aşınmaya, yüksek basınca ve sıcaklığa dayanabilmesi, ayrıca silindir duvarından soğutma suyuna ısı akışının ideal olması için, silindir duvarı uygun malzemeden ve uygun kalınlıkta imal edilmelidir. Silindir malzemelerinin seçiminde, mekanik ve ısıl yüklenmelere dayanma özelliği ile ısı iletkenliği dikkate alınır. Silindir kalınlığı, bütün bu koşullar göz önünde bulundurularak hesap edilmektedir. Silindir duvar kalınlığının hesaplanması için, maksimum yanma sonu basıncının ve silindir malzemesinin emniyet gerilmesinin bilinmesi gerekmektedir. Tablo 1 de tasarımı ve imalatı yapılan motorun teknik özellikleri, Şekil 2 de ise motora ait silindirin boyutlandırılmasında kullanılan notasyon görülmektedir. 74

Okur, M., Çetinkaya, S., Şahin, F., Topgül T., Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 73-80 Tablo1. Tasarlanan motorun teknik özellikleri Çalışma prensibi 4 Zamanlı, benzinli Silindir sayısı 1 Silindir çapı (mm) 72 Piston kursu (mm) 60 Devir sayısı (1/min) 4000 Motor gücü (kw) 6 Şekil 2. Silindir boyutlarının hesaplamalarında kullanılan notasyon [1] 2.1. Silindir Boyu ve Kalınlığının Belirlenmesi Silindir boyu ve kalınlığının belirlenmesinde; L s = H + L p (1) t c = t 1 + t 2 D Pmax t c = (2) 2 em eşitlikleri kullanılmış olup, Tablo 2 de prototip motorun Eşitlik 1 ve 2 yardımıyla hesaplanmış silindir ölçüleri görülmektedir. 75

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 73-80 Buji İle Ateşlemeli Bir Motorun Silindirinin Sonlu Elemanlar Yöntemi Tablo 2. Prototip motorun silindir ölçüleri H(mm) 60 L p (mm) 69 L s (mm) 129 D(mm) 72 P max (kpa) 7119 em (N/mm 2 ) 32 t c (mm) 8 3. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE BOYUT ANALİZİ Sonlu elemanlar metodunda temel fikir, bir eleman içerisinde hesaplanması istenen büyüklüğün o elemanın nodlarındaki değerler kullanılarak, interpolasyonlar ile bulunmasıdır. Matematiksel olarak elde edilen eleman denklemleri, çoğunlukla matris formunda ifade edilebilen, doğrusal bir cebirsel denklem takımıdır. [k] {u} = {F} (3) Burada [k] eleman özellik veya katılık matrisi, {u} düğüm noktalarındaki bilinmeyenlerin sütun vektörü ve {F} de düğüm noktalarına uygulanmış olan dış etkenlerin etkisini gösteren bir sütun vektörüdür [9]. Sonlu elemanlar analizi için gerekli temel adımların oluşturulması için ön işlemci, çözüm ve son işlemci modüllerinin oluşturulması gerekmektedir [10]. Herhangi bir problemin Ansys analiz programında çözülebilmesi için; eleman tipinin belirlenmesi, malzemenin özelliklerinin tanımlanması, problem takımının modellenmesi, sonlu elemanlar modelinin oluşturulması (mesh edilmesi), sınır koşulların belirlenmesi ve yüklerin uygulanması, çözümün yapılması ve son olarak çözüm sonuçlarının değerlendirilmesi gibi safhaların eksiksiz olarak yerine getirilmesi gerekmektedir [11]. Yapılan analizlerde, Tablo 2 de hesaplanan değerlere göre silindir kalınlığı değiştirilmiş ve maksimum gaz basıncını taşıyabilecek ölçüler belirlenmiştir. Silindirin modellenmesi ile ilgili ön işlemler AutoCad programında yapılmış ve daha sonra Ansys 7.0 programında açılarak çözümler yapılmıştır. Şekil 3 de motora ait silindirin 3D modeli ve üstten görünüşü görülmektedir. Ayrıca Tablo 3 de analizlerde kullanılan değerler verilmiştir. Şekil 3. Silindirin katı modeli ve üstten görünüşü 76

Okur, M., Çetinkaya, S., Şahin, F., Topgül T., Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 73-80 4. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Tablo 3. Analizlerde kullanılan değerler Eleman tipi Solid Tet 10 Node 92 Silindir malzemesi GG-44 Elastikiyet modülü[10] 67x10 3 (N/mm 2 ) Poisson oranı[10] 0.28 Çözümler iki aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada termodinamik hesaplamalar ile motorun basınç-hacim diyagramı çizilmiş olup, pistonun farklı krank mili açılarındaki (10 o, 30 o, 40 o, 45 o, 50 o ve 60 o ) hacimlere karşılık gelen basınçlar bulunmuştur. Bulunan basınçlar ile pistonun büyük yaslanma yüzeyi kuvvetleri hesaplanarak çözümler yapılmış ve maksimum gerilmeler tespit edilmiştir. Şekil 4 de pistonun farklı krank açılarındaki (10 o, 30 o, 40 o, 45 o, 50 o ve 60 o ) konumları, Tablo 4 de de birinci grup çözüm sonuçları görülmektedir. Şekil 4. Pistonun konumları (10 o, 30 o, 40 o, 45 o, 50 o ve 60 o ) Tablo 4. Birinci grup çözüm sonuçları Krank açıları ( o ) 10 30 40 45 50 60 Gaz basınçları P GA (kpa) 7119 5400 4300 4000 3700 2500 Büyük yaslanma yüzeyi kuvvetleri F 14 (N) (N) 988,4 2145,1 2171 2241 2266 1715 Piston-biyel açısı ( o ) 2,26 6,53 8,4 9,24 10,02 11.35 Pistonun ÜÖN. ya mesafesi (mm) 0,56 4,88 8,43 10,5 12,73 17,58 Gerilmeler ( ) (N/mm 2 ) 7,997 26,477 26,659 29,095 26,108 19,928 77

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 73-80 Buji İle Ateşlemeli Bir Motorun Silindirinin Sonlu Elemanlar Yöntemi Tablo 4. incelendiğinde maksimum gerilmelerin pistonun 45 o krank açısında meydana geldiği görülmektedir. Maksimum gaz basıncı 10 o krank açısında oluştuğu halde, bu açıda basıncın silindir cidarlarına etki ettiği yükseklik 0,56 mm dir. Piston AÖN. ya ilerledikçe basınç azalırken, basıncın etki ettiği yüzey artmaktadır. Basınç-yüzey ilişkisi düşünüldüğünde maksimum gerilmelerin 45 o krank açısında 29,095 N/mm 2 olarak oluştuğu görülmektedir. İkinci grup çözümlerde ise birinci grup çözümlerdeki 45 o krank açısındaki sınır şartları sabit tutulup, silindir kalınlığı (t c ) değiştirilerek, müsaade edilen gerilmeleri taşıyacak en uygun ölçüler belirlenmiştir. Şekil 5 de t c = 8 mm için gerilme dağılımları, Tablo 5 de de değişik silindir kalınlıkları için yapılan analiz sonuçları görülmektedir. Şekil 5. t c = 8 mm için gerilme dağılımı Tablo 5. Değişik silindir kalınlıkları ile yapılan analiz sonuçları Silindir kalınlığı t c (mm) 7 7,5 8 8,5 Gerilmeler em (N/mm 2 ) 32,787 31,262 29,095 28,65 Silindir gömleklerinde müsaade edilen emniyet gerilmelerinin ( em ); Çelik malzeme için: 100-150 N/mm 2, Dökme demir malzeme için: 20-30- N/mm 2 dir. Tablo 5 değerleri incelendiğinde, dökme demir için verilen 30 N/mm 2 emniyet gerilmesinin ( em ), t c = 8 mm için sınır değerleri içerisinde kaldığı görülmektedir. Bu sonuçlar Bölüm 2.1 de teorik hesaplanan değerler ile benzerlik göstermektedir. İmalat işlemleri sırasında silindirin soğutma suyu kanalları açılırken silindir kalınlığının bu değerin altına düşmemesine dikkat edilmiştir. Prototip motorun silindiri, gri dökme demirden teorik hesaplamalara ve analiz sonuçlarına uygun olarak imal edilmiş olup, su soğutma kanalları Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi 78

Okur, M., Çetinkaya, S., Şahin, F., Topgül T., Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 73-80 Bölümü CNC laboratuarında açılmıştır. Soğutma kanallarının açılması esnasında döküm malzemelerin sorunlarından olan kılcal kanallar bulunduğu tespit edilmiş, bu kanallar empregnasyon (mikro-gözenek içeren parçaların özel bir reçine ile vakum altında doldurulması ve pişirilmesi) yöntemiyle kapatılarak olası sızdırma sorunu giderilmiştir. Bu işlem alüminyum, pirinç, bronz veya dökme demirden mamul ya da yarı-mamul parçalara uygulanabilmektedir [12]. Yapılan hesaplamalar ve analizler sonucunda belirlenen ölçülerle imal edilen silindir, prototip motora monte edilerek motor çalıştırılmıştır. 5. SEMBOLLER L s Toplam silindir boyu, mm H Kurs, mm L p Piston boyu, mm t c Silindir kalınlığı, (t c = t 1 + t 2 ) mm t 1 Silindir gömleği kalınlığı, mm t 2 Bloktaki silindir kalınlığı, mm D Silindir çapı, mm P max Maksimum yanma basıncı, N/mm 2 em Emniyet gerilmesi, N/mm 2 6. KAYNAKLAR 1. Çetinkaya, S., 1998, Motor Tasarımına Giriş, Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi, Ankara, 57-61 2. Günay E., Karel A., 2000, Composite Design of the Diesel Engine Cylinder with Fnite Element Analysis, Computers and Structures, Cilt 75, 117-134 3. Decenciere E., Jeulin D., 2001, Morphological Decomposition of the Surface Topography of an Internal Combustion Engine Cylinder to Characterize Wear, Wear, Cilt 249, 482 488 4. Jensen M. F., Bøttiger J., Reitz H. H.,. Benzon M. E., 2002, Simulation of Wear Characteristics of Engine Cylinders, Wear, Cilt 253, 1044 1056 5. Windecker R., 2000, High resolution optical sensor for the inspection of engine cylinder walls, International Journal for Light and Electron Optics, 112: 407-412 6. Kinoshita M., Saito A., Mogi K., Nakata K., 2000, Study on Ion Current and Pressure Behavior with Knocking in Engine Cylinder, JSAE Review, Cilt 21, 483-488 7. Xie, J.Q., Agapiou, J.S., Stephenson, D.A., Hilber, P., 2003, Machining quality analysis of an engine cylinder head using finite element methods, Journal of Manufacturing Processes, vol. 5, no 2, 170-184 8. Uozato, S., Nakata, K., Ushio, M., 2005, Evaluation of ferrous powder thermal spray coatings on diesel engine cylinder bores, Surface & Coatings Technology, 200 (7): 2580-2586 9. Chapra, S.C., Canale, R.P., 2003, Yazılım ve programlama uygulamalarıyla mühendisler için sayısal yöntemler, Çeviri editörleri Heperkan, H., Kesgin, U., Literatür Yayıncılık, İstanbul, 919-923 79

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 73-80 Buji İle Ateşlemeli Bir Motorun Silindirinin Sonlu Elemanlar Yöntemi 10. Moaveni, S., 1999, Finite element analysis theory and application with ANSYS, Prentice Hall Inc., USA, 6, 256-261, 453,520 11. Ansys Release 8.1. Documentation Preview, 2004, Chapter 2. elements SAS IP. Inc., USA, Copyright 12. Apeks Makine San. 2003, Empregnasyon işlem kataloğu, Apeks Makine İnş. San. İç ve Dış Tic. Ltd. Şti., Ostim Ankara, 1-3 80