Page 1

1. PİSTONLAR 1.1. Görevi ve Yapısı Motorlarda piston devri hareket mekanizmasının ilk parçasıdır. Silindir içinde yanan yakıtın yanmasıyla kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye çevirirler. Piston başı, silindir çeperleriyle birlikte karışım ve gazları kaçırmayan bir yer teşkil eder ve genişleme zamanında yanan gazların basıncı altında aldığı hareketi biyel küçük ucu yardımıyla biyele ve oradan krank miline iletir. Bundan başka piston, silindir çeperlerinin yağlanmasını sağlamakla beraber, bu yağın piston yüzüne çıkıp orada yanmasını önlemelidir. Pistonlar genellikle şekilde görüldüğü gibi, piston başı, segman yuvalarının bulunduğu kısım, piston gövdesi, piston pim yuvasının bulunduğu kısım ve piston eteği gibi kısımlardan meydana gelmiştir.

Şekil 1.1. Piston kesiti ve piston kısımlarının isimlendirilmesi Piston yüzeyi benzin ve hava karışımından ibaret olan yanıcı gaz, sıkıştırma odasına sıkıştıran ve sıkıştırma odasını kapatan kısımdır. Basınçların tesir ettiği yüzey burasıdır. Pistonun silindirle sıkı temasını sağlamak için kullanılan ve segman denilen halkalar ise piston yüzeyinin (tablasının) hemen altındaki yuvalara yerleştirilmiştir. Bunlar sıkıştırma (kompresyon) segmanı ve yağ segmanı olmak üzere iki çeşittir.


Piston pimi deliği ise sıkıştırma segmanı yuvalarının bulunduğu kısmın biraz altına gelir ve pistonun yan tarafında, karşıdan karşıya açılmış bir delik olup, pistonu piston koluna mafsallı olarak bağlayan piston pimi bu delikten geçer. Piston eteği veya piston şaftı denilen pistonun alt kısmı ise, pistonun silindir içinde hareketi esnasında meydana gelen yan basınçlarını önleyen kısımdır. Pistona ait önemli ölçüler aşağıda verilmiştir.

Şekil 1.2.

L K S A B Ş F S1 S2 Zn Mk gr

OTTO MOTORLARI D = 100 mm’ye kadar D + 15,5 0,6D 0,07D 0,4D 0,28D 0,62D + 19 0,078D + 1 (0,035’den 0,065’e kadar) D (0,03’den 0,05’e kadar) D 2 ila 3 0,8D3 x 10-3 Tablo 1.1.

1.2. Maruz Kaldığı Kuvvetler Piston tablası, devamlı gaz basıncının etkisi altındadır. Tablaya etkiyen yanma basınçları, Otto motorlarında 40 ila 70 bar; normal emmeli motorlarında 60 ila 100 bar ve aşırı doldurmalı dizel motorlarında ise 140 bar civarındadır. Bu basınçların etkisi ile piston tablasında oluşan maksimum gerilim aşağıdaki bağıntı ile hesaplanabilir.  br 

Di p 4S 2


Burada, br = radyal eğilme gerilmesi Di = piston iç çapı p = yanma basıncı S = piston tablası et kalınlığını ifade eder. Radyal emniyet gerilmesi alüminyum alaşımları için 700 kg/cm2 ve dökme demir için ise 350 kg/cm2 civarındadır. Piston sıcaklıkları, motorlardaki çalışma prensipleri, yanma yöntemi, soğutma tipi ve yüklenme durumu gibi birçok faktörün etkisi altında oluşur. Dört strok peryotlu su ile soğutmalı bir benzin motorunda tam yük altında piston sıcaklıkları Şekil 1.3.’de görülmektedir.

Şekil 1.3. Su ile soğutmalı dört zamanlı benzin motorlarında tam yük altında piston sıcaklıkları Piston yanma odasının hareket eden kısmını oluşturduğu için yanan gazlarla direkt olarak temastadır. Bu gazların sıcaklığı ortalama 1500 oC kadardır.


Motor çalışırken pistonun sıcaklığı, silindir sıcaklığından daha fazladır. Çünkü silindirler doğrudan doğruya soğutulmaktadır. Bu yüzden pistonlar silindirlerden daha çok genleşirler. Piston başı üzerinde yivler bulunup buraya segmanlar girer. Böylece piston çeperinin silindire değmeyip, yalnız segmanların temas ederek, aşınmaların önlenmesi istenir. Pistonun silindir içinde uygun hareket etmesi için piston eteğinin silindir çeperine değmesi gerekir ve bu da aşınmaya neden olur. Ayrıca segmanların takıldığı yerlerde segman aşındırmaları mevcuttur. Pistonun konum değişimi aşağıda verilmiştir.

Şekil 1.4. Pistonun konum değişimi (piston pimi basınç tarafına doğru kaydırılmıştır) Pistona etkiyen kuvvetler doğrultusunda pistonun sahip olması gereken mekanik özellikler şunlardır: 1) Yüksek motor hızlarında bile salınan kütle kuvvetlerinin küçük kalabilmesi için piston kütlesi mümkün mertebede küçük olmalıdır. Dolayısıyla piston düşük yoğunluğa sahip malzemeden yapılmalıdır. 2) Pistonda tabla kısmı sert, göbek kısmı yumuşak ve etek kısmı elastik olmalıdır. 3) Pistonda segmanların takıldığı bölgeler segman aşındırmalarına karşı yüksek aşınma mukavemetine sahip olmalıdır. 4) Pistonun, özellikle piston yüzeyinin termik dayanımı yüksek olmalıdır. 5) Piston üzerinde büyük sıcaklık farklılıklarının oluşmaması için piston malzemesinin ısı iletim katsayısı yüksek olmalıdır. 6) Tasarımda silindir ve piston arasındaki çalışma boşluğunun küçük seçilebilmesi için piston malzemesinin ısıl genleşme katsayısı küçük olmalıdır.


1.3. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli Günümüzde piston malzemesi, olarak küçük ve orta boy pistonlarda (=500 mm’ye kadar) genelde alüminyum alaşımı kullanılmaktadır. İmalat döküm yöntemi ile yapılır. Daha sonra, son işlemler mekanik atölyelerde tamamlanır. Ayrıca çok yüksek kaliteli pistonlar özel alüminyum alaşımı kullanılarak presleme yöntemiyle üretilirler. Piston üretiminde alüminyumun yanında %11’den %25’e kadar Silüyum ve her seferinde %1’den %2’ye kadar bakır, nikel, magnezyum ve %1’den az demir, titanyum, mangan ve çinko kullanılır. Amerikan standartlarına göre dökme imalatta ASTM AI32 ve döğme imalatta ASTM 2032 malzemesi kullanılır. Piston yapımında kullanılan başlıca alüminyum alaşımları şunlardır: i)

Y alaşımı: %4 Cu, %1,5 Mg, %2 Ni içerir. Özgül ağırlığı 2,8 gr/cm3’tür. Isıl iletkenlik katsayısı (23x10-6) 1/Co’dir. ç : (21-28) kg/mm2’dir. E = (0,70,75x106) kg/cm2’dir. akma dayanımı 10 kg/mm2’dir. 100oC’deki Brinell sertlik değeri 118 kg/mm2’dir.

ii)

KS 245 alaşımı: %4,5 Cu, %1,5 Ni, %1,5 Fe, %14 Si, %0,7 Mg, %1 Mn, %77 Al içerir. Özgül ağırlığı 2,75 g/cm3’tür. Isıl iletkenlik katsayısı (21x106

) 1/Co’dir. çekme dayanımı 20 kg/mm2’dir. elastisite modülü 0,7x106

kg/cm2’dir. Brinell sertliği 200oC’de 98 kg/mm2 ’dir. akma dayanımı 1,76 kg/mm2 ’dir. iii)

Alusil: %18-22 Si, %2 Cu, %0,5-1 Fe ve geri kalanı alüminyumdur. Özgül ağırlığı 2,7 gr/cm3. Isıl iletkenlik katsayısı (18-19x10-6) 1/oC’dir. 100oC’dei Brinell sertlik değeri 75 kg/cm3. Isıl iletkenlik katsayısı (20.4x10-6) 1/oC’dir. ç : 18-26 kg/mm2. 100oC’deki Brinell sertlik değeri 102 kg/mm2’dir. Alüminyum alaşımı pistonların, ısı iletme yeteneği fazla olduğu için, yanma

odası ısısı daha iyi kontrol edilebildiği gibi. yanma odasındaki karışımın yanmasının daha iyi kontrol edilebilmesi için bazı ağır hizmet tipi motorlarda da alüminyum alaşımı pistonlar kullanılmaktadır. Alüminyum alaşımından yapılan pistonlar hafif olduğundan. bu pistonlarla motor daha dengeli çalışır. Ayrıca alüminyumun ısı iletme yeteneği fazla olduğu için,


ısıyı bünyelerinde tutmadan geçirirler ve bu nedenle daha düşük ısı derecesinde çalışırlar. Alüminyum alaşımından yapılan pistonların, genleşme katsayısı fazla olduğu için, bu tip pistonlarda, silindirle piston arasında, dökme demir pistonlara nazaran daha fazla boşluk verilir. Ancak; alüminyum pistonlara bazı özel şekiller verilerek, motor soğukken piston vuruntusu yapmadan, motor rejim sıcaklığında çalışırken, piston sıkışması yapmadan çalışması sağlanmıştır. Alüminyum alaşımından yapılan pistonlar, bazı firmalarca, termik işlemlere tabi tutulduktan sonra, elektrolitik (anodik) işlemler uygulanır. Bu işlemler sonucu piston yüzeyinde 0.0005 mm (0.00025") kalınlığında ince mesamatlı alüminyum oksit tabakası meydana gelir. Bu tabaka, pistonun aşınmaya karsı direncini arttırdığı gibi, piston yüzeyinin daha iyi yağlanmasını sağlar. Diğer bazı firmalar ise, piston yüzeylerini, elektroliz usulüyle, kalay veya benzeri yumuşak madenlerle kaplar, bu madenler, piston yüzeyinde yağlayıcı bir madde gibi görev yaparak, özellikle pistonun ilk alışma devresinin kısalmasını sağlar. Bütün bu bilgiler ışığında piston yapımında dikkat etmemiz gereken hususlar vardır. Pistonlar yapılırken göz önünden bulundurulacak noktalar: 1) Sürtünmeyi mümkün olduğu kadar azaltmak 2) Hafiflik 3) Isının silindire çabuk ve iyi iletilmesi 4) Yağın piston yüzüne ve sıkıştırma odasına çıkmasını önlemek 5) Piston pernosunu taşıyacak yatakları yapmak. Burada hafiflik hızlı motorlarda önemlidir. Çünkü atalet kuvvetleri büyük olacağından sürtünme de çok olur. Bu ise aşınmayı arttırır. Pistonun ağır olması dengesizliği arttırır ve sarsıntı yapar.


2. SEGMANLAR 2.1. Yapısı ve Görevi Segmanlar, pistonların dış çevre yüzeyi üzerine açılmış yuvalara yerleştirilen, uçları açık elastiki halkalar olup, görevleri pistonların silindir iç yüzeylerine, aradan gazların kaçamayacağı kadar iyi ve sağlam olarak temas etmelerini sağlamaktır. Ve bunların yardımı ile silindirde yeteri kadar bir gaz sıkışması meydana gelebilir. Silindir ve segmanların aşınması ve bu sıkı temasın azalması halinde, sıkışma ve patlama zamanlarında gazlar kaçacağından motor verimi düşer. Segmanlar genellikle iki çeşit olup, piston yüzeyine yakın olanlar kompresyon segmanları ve piston eteğine yakın olanlar ise yağ segmanlarıdır. (Şekil 2.1.) 5 4 3 2 1

Şekil 2.1. 5. Kopresyon segmanı 4. Yağ segmanı 3. Piston 2. Piston burcunun tespit halkası (Yaylı) 1. Piston burcu a. Kompresyon Segmanları Pistonla silindir arasında sızdırmazlık görevi yaparlar. Piston yüzü ile silindir kafası arasındaki gazları kartere kaçırmayarak pistonun sıcaklığını silindire ileterek piston başını soğuturlar.


Kompresyon segmanları, motorun çalışması sırasında, sızdırmazlık sağladıkları gibi, silindir cidarındaki yağ filmini de kontrol ederler. Bunlar düz, pahlı, konik, üst iç kenarı faturalı ve alt dış kenarı faturalı olarak yapılmaktadır. Bu günlü benzin motorlarında daha çok içten ve dıştan faturalı segmanlar kullanılmaktadır. Dıştan faturalı segmanlarda silindire temas eden yüzey dar olduğu için, segman basıncı artmakta ve bu segmanlar silindiri daha fazla aşındırmaktadır. Halbuki içten faturalı segmanlarda segmanın silindire temas eden yüzeyi geniş olduğu için, silindiri daha az aşındırdığından içten faturalı segmanlar tercih edilmektedir.

Şekil 2.2. İçten ve dıştan faturalı segmanların karşılaştırılması

b. Yağ Segmanları Yağ segmanları, silindir cidarındaki fazla yağı sıyırarak, pistondaki yağ akıtma deliklerinden kartere akıtır. Aynı zamanda silindir cidarında ince bir yağ filminin oluşumunu sağlar. Silindir çeperleri türlü şekilde yağlanır. Bunun rolü piston ile silindir arasındaki sürtünmeyi azaltmaktadır. Yağ içine yanmış yağ ne kadar çok karışırsa viskozite o kadar çok artar ve sürtünme o kadar çoğalır. Hem bunu hem de yağın yanıp harcanmasını önlemek için pistonlar üzerine, üstlerinde bazen delikler bulunan, sıyırıcı da denen yağ segmanları takılır. Bu segmanlar piston aşağı inerken silindir çeperi üzerindeki fazla yağı sıyırarak arkada mümkün olduğu kadar az yağ bırakır. Böylece az yağ yanar. Yağın sıkıştırma odasına çıkması, kurum yaparak vuruntuya sebep olur ve bujilerin yağlanarak iyi çalışmasını engeller.


Eğer bir motorda her güç zamanında, bir damla yağ yanma odasına çıkıp yanarsa, motor her 3 km’de 1 lt yağ yakar. Halbuki segmanları iyi durumda olan motorlarda binlerce kilometre yol alındığı halde hiç yağ ilavesi gerekmez. Bu durum yağ segmanlarının görevinin ne kadar önemli olduğunu ortaya koymaktadır.

2.2. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli Motorların verimine ve ömrüne en çok tesir eden parçalardan biri olan segmanlar yapıldıkları malzeme bakımından önem taşırlar. Segmanlar genellikle gri dökme demirden yapıldığı gibi, çelik alaşımlarından yapılanları da vardır. Bu malzemeler iyi bir sürtünme yüzeyi oluşturdukları gibi, motorda meydana gelen, yüksek sıcaklık ve yüksek basınca karşı koyarak uzun zaman esnekliklerini kaybetmeden görevlerini başarı ile yapmaktadırlar. Özel dökme demir alaşımlarından imal edilen segmanlar için örnek bir malzeme aşağıda verilmiştir: %3,3 - %3,7 C %2,0 - %2,5 Si %0,5 - %1,0 Mn %0,4 - %0,8 P ve <% 0,12 S, geriye kalan Fe’dir. Segmanlar genelde teksel döküm yöntemi ile imal edilirler. Böylece aşınma dayanımı yüksek olan perlitik – sorbitik doku elde edilmiş olur. Kompresyon segmanlarının alışma zamanını kısaltmak, aynı zamanda çabuk aşıntıyı önlemek ve segmanların iyi yağlanmasını sağlamak için segman yüzeyleri kadmium, kalay, krom, molibden, nikel, fosfat veya siyah magnetik oksitle kaplanır. Bu kaplama malzemeleri yağlama yağını daha iyi tutabildiğinden segman ve silindirlerin daha iyi yağlanmasını temin ederler.


Ayrıca, özellikle ateş segmanı denilen birinci kompresyon segmanı, krom veya molibden ile kaplanarak hem yüksek sıcaklığa ve korozyona daha fazla dayanabilirler ve hem de silindirleri daha az aşındırırlar. Segmanlar içi boş silindirik ve normal, yada santrifüj dökülmüş bloklardan tornada halkalar çıkarılarak yapılır. Bu halkaların içi ve dışı bir miktar torna edilir ve çapı asıl segman çapından büyük tutulur. Halkalar tekrar uçlarından kesilir ve uçlarında bir mesafe kalmak üzere kapatılır. Asıl segman çapı, yükseklik ve genişliği verecek şekilde torna edilir, sonra yüzleri taşlanır. Bir segmanın uzunluğu yaklaşık olarak .D’dir. fakat sıcaklıkta genleşeceği için iki uç arasında bir aralık bırakmak gerekir. Bu aralık 100 mm çap için 0,3 mm’dir. Segmanlar piston üzerindeki yivlerine iyi temas etmelidir. Bunun için segman yüzeyleri ile yiv yüzeyleri gayet iyi işlenmelidir. Segmanlar bu yivler içinde hareekt edebilmelidir. Fakat serbestlik fazla olursa bu sefer segmanlar kaçırır. Segmanların silindir iç yüzeylerine belirli bir basınç ile basmaları gerektiğinden, segmanlar imal edilirken, önce silindir çapına nazaran bir miktar daha büyük bir çapta imal edilip sonradan çevresindeki belirli bir uzunluktaki parçayı kesip çıkarmak suretiyle bir esneklik ve silindir iç yüzeyine, yeteri kadar bir segman basıncı sağlanır. Bu basınç nedeniyle segmanlar radyal eğilme gerilmesine maruzdurlar. Bu gerilimin  açısına bağlı değişimi aşağıdaki bağıntı ile belirtilebilir: 2

D  b = 3q   .sin2   2  ts  Burada; b =  açısı ile belirtilen segman kesitindeki eğilme gerilmesi (kg/cm2) q = segmanın silindir iç duvarına yaptığı basınç (kg/cm2) tr = segman radyal kalınlığı (cm) Duvar basıncı arzu edildiği gibi çevre boyunca üniform ise, eğilme gerilmesi açık uçta ( = 0o) sıfır bu noktanın tam karşısında ( = 180o) ise maksimumdur. İstenen q basıncını sağlamak için segman uçları arasında kesilerek açılan  aralığı vardır. Bu aralık aşağıdaki bağıntı ile verilebilir:


 = 150  = mm

qr 4 Et 3r

q = kg/cm2

E = kg/cm2

r = mm

tr = mm, alınabilir.

Şekil 2.3. Segmanların silindir yüzüne uyguladığı basınç Segman çevre basıncının gereğinden az olması, segmanların sızdırmazlık görevlerini tam yapamadığı gibi, silindir cidarlarındaki yağları da iyi sıyıramamasına neden olur. Bunun aksine segmanların çevre basıncının fazla olması, çizilmesine ve motorun güç kaybına neden olur.


3. PİSTON TİMİ 3.1. Görev ve Yapısı Piston pimleri, piston ile bilyeli, birbirine mafsallı olarak bağlar. Böylece piston başına etki yapan gaz basıncını biyel yardımıyla krank miline iletir. Şekil 3.1.’de piston pimi vasıtasıyla bağlanmış piston-biyel mekanizması görülmektedir.

Şekil 3.1. Piston pimi yardımıyla birleştirilmiş, piston ve biyel mekanizması Piston pimi, piston pimi yatakları denen ve çıkıntıların içinde bulunan deliklere geçer. Böylece pimin orta kısmına biyel ufak ucu geçmiş olup pimin iki ucu yataklar içindedir.

3.2. Maruz Kaldığı Kuvvetler Piston pimi uygulanan kuvvetlerin etkisi altında eğilme ve kesme mukavemetine maruz kalır ve ovalleşmeye zorlanır. Bu gerilmeler aşağıdaki formüllerle belirtilebilir: 1. Pim’de boyuna eğilme sonucu oluşan eğilme gerilmesi. b = k.

FG .a  d a4  d i4 . 8 da

2. Ovalleşmeden ötürü oluşan eğilme gerilmesi

da  di 1 4 bo = . 8 (d a  d i ) 2 L. 24 FG .


k : Kuvvet dağılımı düzeltme katsayısı FG : Gaz basınç kuvevti a : Kuvvetler arası mesafe da : Pim diş çapı L : Pim boyu di : Pim iç çapı Her iki gerilim maksimum deformasyon işi hipotezine göre aşağıdaki gibi birleştirilebilir: V =

2

2

 b   bo   b . bo

Buradan elde edilen eş değer gerilim V, dinamik eğilme emniyet gerilmesinden daha büyük olmamalıdır.

3.3. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli Piston pimi küçük silindirik bir parça olmakla beraber, büyük bir basınç altında çalıştığı için, özellikle basınca ve aşınmaya dayanıklı alaşım çeliklerinden yapılır. Piston pimleri otomobil motorlarında C  %0,15 olan yumuşak çelik veya Ec60 çeliğinden veya buna yakın çeliklerden yapılır. Ec60 çeliğinde; %0,12 - %0,18 C, %0,6 - %0,9 Cr, %0,4 - %0,6 Mn ve %0,35 Si varır. Bu çeliğin ç = 70 – 90 kg/mm2, a = 0,7 kg/mm2 ve  = %9-14’tür. Pimin aşınmaya dayanıklılığını arttırmak için ısıl işlemler ile yüzey sertleşmesi yapıldıktan sonra taşlanıp, leplenerek, hassas bir şekilde, biyel ayağı ve piston yuvalarına alıştırılır. Piston ölü noktalardan titreşim yapmadan, eylemsizlik kuvvetlerini yenerek atlayabilmesi için, piston pimlerinin içi boşaltılır. Böylece pimin yüksek basınca karşı dayanıklılığı arttırılır.


4. PİSTON KOLU (BİYEL) 4.1. Görevi ve Yapısı Biyeller, piston ile krank milini mafsallı olarak birbirine bağlar ve pistondan aldığı yanmış gaz basıncını krank miline iletir. Pistonun yanmış gaz basıncı etkisiyle silindirde yaptığı düz hareketin krank milinde dairesel harekete dönüşmesine yardım eder. Biyelin piston pimine bağlanan kısmına biyel ufak ucu, krank muylusuna geçene biyel büyük ucu ve ikisi arasındaki kısma da biyel kolu denir. Biyeller

güç

zamanında

pistonun

itme

kuvvetini

eğilip,

burulmadan

taşıyabilecek kadar kuvvetli bir yapıda olmalı ve aynı zamanda yataklar üzerine binen merkezkaç ve eylemsizlik kuvvetlerinin az olması için, mümkün olduğu kadar hafif olmalıdır. Biyel gövdeleri bu amaçla çeşitli kesitlerde yapılıyorsa da, otomobil motorlarında en çok şekil 4.1.’de görüldüğü gibi I kesitindeki biyeller kullanılır.

Şekil 4.1. Otomobil motorlarında kullanılan I kesitindeki bir biyel

4.2. Maruz Kaldığı Kuvvetler Biyel çalışma esnasında çekme, basma ve eğilme gerilmelerinin etkisi altında kalır.


Şekil 4.2. Biyelin yapısı ve yüklenme biçimi Biyeldeki gerilmelerin basit hesaplanışı: Biyel gözünde A – A kesitinde çekme gerilmesi, z =

F 2A A

B – B kesitinde çekme gerilmesi, bB =

Fr1 2WbB

C – C kesitinde çekme gerilmesi, bC =

Fr2 2WbC

Burada; F = maksimum çekme kuveveti AA = A-A kesitini alanı r1,r2 = kuvvetler aralıkları


WbB = B-B kesitinin mukavemet momenti WbC = C-C kesitinin mukavemet momenti z = A-A kesitinde çekme gerilmesi bB = B-B kesitinde çekme gerilmesi bC = C-C kesitinde çekme gerilmesi Burada müsaade edilebilecek çekme ve basma gerilme değeri 25-40 N/mm2 arasında seçilir.

4.3. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli Otomobil motorlarında biyeller için yarım sert karbonlu çelikler kullanılır. Bu çeliklerde kırılma gerilmesi Kz = 60 kg/mm2 alınabilir. Sıralı silindirli motorlarda uygun ısıl işlem görmüş duralümin alüminyum alaşımından biyel yapılabilir. Ancak pimlerin çalışma sıcaklıklarında sert olması gerekir. Biyel yapımında, karşılarına kopma mukavemetleri de belirtilen aşağıdaki malzemelerden yararlanılmaktadır. Karbonlu Çelik

: k = 500 – 600 N/mm2

Dökme Çelik

: k = 450 N/mm2

Maleabl “yumuşak” font

: k = 350 – 400 N/mm2

Perlitik maleabl font

: k = 500 – 750 N/mm2

%2 Nikelli Çelik

: k = 650 N/mm2

Treatman yapılınca Krom-Nikelli Çelik Treatman yapılınca Düralümin

: k = 950 N/mm2 : k = 650 – 750 N/mm2 : k = 1000 – 1100 N/mm2 : k = 320 – 400 N/mm2

Düralüminin yoğunluğu 2,8 kadardır.


Y Alaşımı (%92,5 Al; %4 Cu; %2 Ni; %1,5 Mg): Döküm halinde k = 280 – 310 N/mm2 ’dir. Mg Alaşımı (%92,7 Mg; %7 Al; %3 Mn): Dövme ve presleme yapılması halinde k = 240 – 290 N/mm2 ; yoğunluk 1,78’dir. Biyeller bu bileşimdeki çeliklerden dövme veya pres altında kalıplama ile yapılır. Eğer biyel kolu boru kesitinde ise ilk parça tornada boru gibi yapılır ve iki ucu dövülerek veya kalıplanarak biyel şekli verilir. Sonra biyelin üzeri tesviye edilerek büyük ve ufak uç delikleri açılır. Biyeller, motor sanayinde üretimi oldukça güç olan parçalardan biridir. Çünkü bu kolların imalinde çeşitli özellikleri göz önünde tutmak gerekir. Evvela piston kolu motorda, normal taşıdığı yükten başka ayrıca büyük bir savrulma kuvvetine maruz kalır. Bu bakımdan biyelleri mümkün mertebede hafif yapmak lazımdır. Hafiflik ve sağlamlık gibi iki zıt faktörün birleştirilmesi pek kolay değildir. Hafifliğin sağlanması için piston kollarına en fazla mukavemet sağlayacak belirli bir kesitte ve mümkün mertebede kısa yapmak, yatakları ince, kaygan şekilde yataklar yapmak gibi hususlara önem verilmelidir. Kolların kısalması motorun genel hacim ve ağırlığını da azaltacağından çok elverişli olmakla beraber, pistonun silindir iç yüzeyine yapacağı yan basınçları da göz önünde tutmak gerekir. Otomobil motorlarında piston kollarını oldukça kısa yapmak mümkündür.

a. Biyel Ufak Ucu Eğer biyel piston pimi üzerinde dönebilen tipte ise ufak ucun içine fosforlu veya kurşunlu bronzdan bir burç sokulur. Bundan başka biyel ufak ucu ile pim yatak çıkıntıları arasında bir boşluk bırakmamak gerekir. Yağlama sistemine göre ufak uç üzerinde yağlamaya yarayan delikler bulunur.


b. Biyel Büyük Ucu Biyel büyük ucu genel olarak iki parçadır. Bazen tek parçada olabilir. Krank mili tek parça ise baş iki parçadır, krank mili tek parça değilse baş tek parça yapılır. Biyel başının içinde krank muylusu ile temas eden antifiriksiyon yatakları vardır. Bu yatakların yerine kurşunlu veya fosforlu bronzdan yataklarda yapılabilir. Antifiriksiyon yataklarda metal doğrudan doğruya büyük uca dökülür, sonra torna edilir ve alıştırılır. Biyel büyük uçlarında ikinci parçanın birleştiği yerde, cıvata başlarının yuvası etrafında büyük radüslü kenarlar kullanılmalıdır. Bu sayede iç gerilmeler dağıtılarak biyelin çabuk kırılması ve yatağın çabuk bozulmasını önlemiş oluruz.


5. KRANK MİLİ 5.1. Görevi ve Yapısı Krank milleri pistondan aldığı doğrusal hareketi, biyel yardımıyla devamlı dairesel harekete çevirir ve bu hareketi volan ve kavramaya iletir. Yapılış biçimine bağlı olmak şartı ile, bir krank milinde en az iki ana muylu ile bir veya iki manivela kolu bulunur. biyeller manivela kolları arasında bulunan biyel muylularına bağlanır. Şekil 5.1.’de dört silindirli bir motorun krank mili görülmektedir.

Şekil 5.1. Ana muylular Dört silindirli motor krank milinde biyel muyluları ikişer-ikişer 180o farklı iki eksende dikey bir düzlem üzerinde bulunurlar


Bir krank milindeki ana muylularla, biyel muyluları adedi, muylu çapları ve genişlikleri, motorun silindir sayısına, motorun silindir sayısına, motorun gücüne ve modeline göre değişik biçim ve ölçülerde yapılabilir. Biyel muylularının karşısına yerleştirilen karşı ağırlıklar, biyel muylularında meydana gelen merkezkaç kuvvetlerini dengelemeye yarar. Krank milleri motorun üst karterinde bulunan ana yataklara, ana muylular yardımıyla bağlanır. Krank milindeki ana yatak muyluları ve bunların bağlandığı ana yatay sayıları, krankı motorun üst karterine kuvvetli bir biçimde bağlayabilecek sayıdır. Bu amaçla her krank milinin iki ucunda birer ana muylu olmakla beraber, orta kısmında da, motorun silindir sayısına ve modeline göre bir veya daha fazla ana muylu bulunur. Krank mili ana muylularından birinin iki yan yüzü temiz işlenmiştir, “kılavuz muylu” denilen bu muyluya yaslanma yüzeyli kılavuz yatak kusinetleri takılır ve krank milinin eksenel gezintisini, bu yatak yardımıyla sınırlandırır.

5.2. Maruz Kaldığı Kuvvetler ve Ölçülendirilmesi Krank miline ait mukavemet hesaplarının kesin yapılma olanağı yoktur. milin yüklenme biçimi son derece değişkendir. Gaz ve kütle kuvvetleri, momentler, burulma titreşimleri ve kuvvetlerin akış hatları, şekil benzetim katsayıları ve çentik etkisi o derece karmaşıktır ki, tasarımcı sadece basitleştirilmiş hesap yöntemleri kullanabilir. Bir otomobil motorunda krank mili hesaplarında kullanılabilecek pratik değerler aşağıda verilmiştir. OTTO Motoru Kol muylu çapı

0,6 D

Ana muylu çapı

0,68 D

Kol muylu boyu

0,3 D

Ana muylu boyu

0,32 D

Kol kalınlığı

0,28 D

D = Silindir çapı Krank milinin birçok yeri için kütle kuvvetleri göz önünde bulundurularak yada bulundurulmadan uygulanması gerektiğinden, işlemler son derece zaman alıcıdır. Bu


nedenle imalat kontrollerinde son derece kolaylaştırılmış hesaplama metodu kullanılır. Krank miline etkiyen en büyük dış kuvvet, pistona üst ölü noktası civarında etkiyen gaz kuvvetlerinden kaynaklanır. Krank kol muylusunda eğilme gerilimi aşağıdaki formülle hesaplanır. bZ =

FG .L 4WbZ

d 3k Burada WbZ = yerine konacak olursa; 32 bZ =

FG .L.8 elde edilir. d 3k

FG = Gaz kuvveti L = Ana yataklar arası mesafe dk = Kol muylusu çapı Yine aynı şekilde krank kolundaki eğilme gerilimi aşağıdaki formül ile hesaplanır:

FG  l w h  .   bh 2 2  2 2 bW = ve WbW = alınacak olursa; 12 WbW WbW =

1.5.FG (l W  h ) bağıntısı elde edilir. bu bağıntılarda kullanılabilecek bh 2

emniyet eğilme gerilimi bzul = 70-100 N/mm2 ’dir.

Şekil 5.2. Krankta eğilme momentleri


Gerçekte statik olarak belirsiz olan krank mili muylu eksenlerinden geçen hayali bir düzlem ile kesilecek olursa statik olarak belirgin bir mil parçası elde edilir. Böylece mukavemet bilimi kaidelerine göre ve en büyük şekil değiştirme hipotezine göre bir karşılaştırma gerilimi haline sokulabilirler. Bu geri uygulanarak elde edilmiş emniyet geriliminden daha büyük olamaz.

5.3. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli Krank mili malzemesi olarak krom-nikelli, krom-molibden-nikelli veya krommolibdenli çelikler yada küresel grafitli dökme demirler kullanılır. Krom-nikelli çeliklerin bileşimi: %C = %0,2-0,35,

%Mn = %0,2-0,2,

%P = %0,03

%S = %0,03,

%Si = %0,2-0,3,

%Ni = %2,5-3

%Cr = %0,5-0,7 olup 850-900oC’de su verip 650oC’de ircadan sonra KZ = 80-90 kg/mm2, ç = 70-75 kg/mm2,  = %12’dir. Krom-molibdenli çeliklerin bileşimi: %0,3-0,37 C,

%0,9-1,2 Cr,

%0,12-0,25 Mo,

%0,5-0,8 Mn,

%0,35 Si olup KZ = 85-95 kg/mm2, ç = 70 kg/mm2,

 = %10 Motorlarda muylular ve ana muylulara gelen basınç yüksek olduğundan yataklar sert metallerden “bronz”lardan yapılmaktadır. Bu sert yataklarda dönen büyün muyluların sertleştirilmesi gerekir. Bu kısımlar su vererek sertleştirilir ve 550 kg/mm2 Brinell sertliği elde edilir. Otomobil millerinde yatak muyluları alevle yada endüksiyon ile yüzey sertleştirilmeye tabi tutulurlar. Krankın mukavemetini arttırmak için muylu ve kolun birleştirildiği yer sertleşmenin uygulandığı bölge içine alınır. Bu bölgede gerilim yoğuşumunu gidermek amacıyla muylu ile kolun birleştiği yere dövme yada tornalama ile yuvarlanma kavisi verilir.


Krank milleri yapılırken sağlamlık bakımından dikkat edilecek hususlar 1) Krank mili yapılırken alınan çelik çubuğun akım çizgilerine krank milinin şeklini takip ettirmelidir. 2) Kollarla muyluların birleştikleri yerlerde keskin açılar yapmaktan kaçınılmalıdır. Bu noktalara birleştirme radüsleri verilmelidir. Bu radüsler muylu çaplarının 1/10’u kadardır.

Krank millerinin fabrikasyon tarzı bükme ve kalıplama Silindir şeklindeki parça alınıp döğülerek bir çubuk elde edilir. Bundan sonra preste bükülmek suretiyle dirsekler yapılır; eğer kollar aynı düzlemde ise preste kalıplanarak krank miline son şekli verilir. Sonra torna edilerek muylular yapılır. Kollar tesviye edilir. bundan sonra muylulara su verilerek sertleştirilir; ardından taşlanarak perdahlanır. Krank milleri ta tamamen silindir bloğu deliğinin merkezi istikametinde veya silindir delik merkezinin biraz soluna kaydırılmış olarak yerlerine, ana yataklarla tespit edilirler. Bunun sebebi motorun üçüncü zamanı olan ateşleme zamanında pistonun silindir iç yüzeyine yaptığı yan basıncı azaltmak içindir. Çünkü en kuvvetli yan basınç bu ateşleme zamanında meydana gelir. Bunun azaltılması ise aşınmayı geniş ölçüde önler.


6. VOLAN 6.1. Görevi ve Yapısı Volan, krank mili Volan flanşına şekil 6.1.’de görüldü gibi volan civataları ile bağlanır. Motorun bütün devirlerinde krank milinin düzgün ve dengeli dönüşünü sağlar. Krank mili ile beraber statik ve dinamik dengesi yapılan Volan, krank miline bir pozisyonda bağlanır.

Şekil 6.1. Krank miline bağlanmış volan, bu tip volanlar sürtünmeli tip kavramalarda kullanılır. Volan iş zamanında bir kısım enerjiyi üzerine alarak, diğer zamanlarda pistonların kolayca ölü noktaları aşmasını sağlar. Özellikle ateşleme aralığı fazla olan dört veya daha az silindirli motorlarda volana düşen iş daha fazladır. Ateşleme aralığı ne kadar fazla olursa, motorda kullanılacak volan da o nispette büyük olur. Volan, kavramaya yataklık eder ve kavrama diskine hareket veren bir kavrama parçası olarak da görev yapar. Ayrıca volanın üzerinde bulunan volan dişlisi yardımıyla motora ilk hareket verilir.

6.2. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli Volanın arka yüzeyi, kavrama sürtünme yüzeyi görevi yaptığından, bu yüzey aracın kullanma koşullarına bağlı olarak aşınır, çizilir veya kayma sonucu meydana gelen yüksek sıcaklık etkisi ile yüzey sertleşmeleri ve çatlamalar görülür. Bütün bu kuvvetlerin etkisinde ekonomik ve sağlam olarak küresel grafitli dökme demir malzeme kullanılır. Volanın dış tarafına da volan dişlisi denilen çelik bir çember dişlisi geçirilir.


Sürtünme yüzeyi fazla aşınmış, çizilmiş, çatlamış veya yüzeyde yer yer sertleşmeler görülen volanlar baskı plakası ile birlikte taşlanmalıdır. Bunun dışında volanlar Siemens-Martin çeliğinden preslerde sıcak olarak ezilmek suretiyle de imal edilir. ayrıca düşük kaliteli motorlarda pik dökümden de yapıldığı vakidir.


7. KAM MİLİ 7.1. Görevi ve Yapısı Kam mili, krank miline paralel olarak uzayan ve üzerinde beher silindir için ikişer tane kamı bulunan bir mildir. Kam mili, supapları dört zaman çevrimine göre zamanında açan, piston kursu boyunca açık tutan ve yaylar veya daha değişik düzenekler yardımıyla kapatan setli bir mildir. Kam mili bu esas görevinden başka, üzerinde bulunan helis dişli yardımıyla distribütör ve yağ pompasını çalıştırır. Şekil 7.1.’de tipik bir kam mili görülmektedir.

Şekil 7.1. Kam milleri krank mili ile birlikte motorda dört zamanı düzenler. Kam mili hareketini, krank milinden dişli veya zincir yardımıyla alır. Bu elemanlara zaman dişlileri ve zinciri denir. Dört zamanda krank mili iki defa dönünce kam mili bir defa döner. Bu nedenle kam mili dişlisindeki diş sayısı, krank mili dişlisindeki diş sayısının iki katıdır. Dört zamanın düzenli bir şekilde olabilmesi için zaman dişlilerine ve zincir dişlilerine zaman ayar işaretleri vurulmuştur. Motor toplanırken bu işaretler daima karşı karşıya getirilerek takılır.


7.2. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli Kam milleri beyaz metal, bronz ve bazen dökme demir yataklar içinde döner. Bu miller eğilmeleri ve sarsıntıları minimuma indirecek tarzda hesaplanmalı ve yataklanmalıdır. Kam milleri yüksek kaliteli çelik alaşımlarından (CrNi veya Ni alaşımlı çelikler) dövülerek veya dökülerek tek parça halinde yapılır. Malzeme sertleştirilmeden, kam mili muyluları ve kamlar özel tornalarda işlenerek kabaca ilk ölçüsüne getirilir. Bu işlemden sonra kam mili ısıl işlemlere tabi tutularak, muylu ve kam yüzeyleri sertleştirilir. Bundan sonra özel kam mili taşlama tezgahlarında, muylu ve kam yüzeyleri hassas olarak taşlanıp standart ölçüsüne getirilir. Krom ve nikelin kam mili yapımında kullanılan çeliklere alaşım elementi olarak katılmasının sebepleri; krom, çeliğin aşınma direncini, oksitlenme direncini ve sertleşebilirliğini arttırmak amacı ile katılır. Ancak tokluğu düşürür. Bu nedenle tokluğu arttırmak için çeliğe nikel de katılır. Aşağıdaki tabloda kam mili yapımında kullanılan çelikler verilmiştir. Cr

Mn

Si

Mo

C

V

%

%

%

%

%

%

TVC 4

1,0

0,9

0,25

0,50

0,1

TC Mo 4 h

1,0

0,65

0,25

0,2

0,42

75-130

TC mo 4

1,0

0,65

0,25

0,2

0,34

70-120

Çeliğin Cinsi

Çekideki mukavemeti kg/mm2 80-130


8. KARTER 8.1. Görevi ve Yapısı Motorda silindirler karter denilen gövdeye tutturulurlar. Bu karter içerisinde krank mili ana yatakları bulunur. bu miller bu yataklar içinde dönerler. Kısaca krank milinin alt muhafazasıdır ve alttan bir kapak şeklinde kapanmakla krank milini tamamen bir muhafaza içine almış olur. Ayrıca karter mesnet ve iskelet vazifesi gördüğü gibi motorun iç kısımlarını tozdan, çamurdan ve sudan korur. Dört zamanlı motorlarda motor yağına depoluk eder. Boğazlı ve düz olmak üzere iki çeşittir. Şekil 8.1.’de düz bir karterin şekli görülmektedir.

Şekil 8.1. Düz karter

8.2. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli Bu parça hiçbir yük taşımadığı için çok ince malzemeden yapılabilir. Nitekim birçok motorlarda 1-1,5 mm kalınlığındaki saçlardan pres edilmek suretiyle yapılırlar. Otomobil motorlarında kullanılan karter genellikle çelik saçlardan pres edilerek yapılırlar. Bazı küçük otomobil motorlarında ise alüminyum alaşımlarından dökülerek yapılan karterler kullanılır. Bunun nedeni karterin içinde taşıdığı yağdan ötürü ısıyı iyi iletmesi gerekir. Bu yüzden alüminyum karterler tercih edilmektedir. Otomobiller gibi alçak taşıt araçlarında taş v.s.’nin alttan vurarak çarpması sonucu karterin kırılma tehlikesi bulunduğundan bunlarda alüminyum yerine çelik saç karetrler tercih edilir. Ancak yüksek ve büyük motorlu taşıt araçlarında karterlerin alüminyumdan yapılması daha uygundur.


9. SİLİNDİR BLOKU 9.1. Görevi ve Yapısı Çok silindirli motorlarda silindirler, kartere bağlanış tarzına göre incelenir. Silindirler kartere tek tek saplamalar ile bağlandığı gibi üst kartere ikişer ikişer gruplar halinde veya doğrudan doğruya silindir bloğu halinde tutturulur. Silindir bloğu üst karter ile birlikte motorun gövdesini teşkil eder, pistonlara yataklık eder. Zamanların oluştuğu silindirler, silindir bloğunda bulunur. Silindirler, silindir kapağı ile birlikte yanma odalarını teşkil eder. Otomobil motorlarında ve diğer motorların hepsinde ısı enerjisinin motor gücü haline çevrildiği yer silindirin içidir. Bu nedenle silindirler motorun en önemli parçasıdır. Silindirlerin iç kısmı boru şeklinde olup gayet temiz torna edilmiş ve honlanmıştır. Motorda yanan yakıt bu silindirin içinde yandığından silindirler ve silindir kapakları fazlası ile ısınırlar ve soğutulmaya ihtiyaçları vardır. Bunlar su veya hava ile soğutulurlar. Silindir bloklarındaki delikler silindir vazifesi görürler. Bloklarda pistonun silindir çeperlerine basıncı sonucu bunlar ovallik ve dolayısıyla sıkıştırma sonundaki basınç ile patlama basıncının azalmasına neden olur. Çünkü sıkışan karışım piston ile ovalleşmiş çeper arasından kartere kaçar ve dolayısıyla motorun gücü düşer. Bunu düzeltmek için silindirlerin içi özel tezgahlarla taşlanarak tekrar silindirik yapılır. Bu sefer piston ufak geleceğinden daha büyük piston kullanılır. Böyle bir motorun bakımı oldukça masraflıdır. Fakat silindir gömleği yada kovan denilen parçalar silindirlerin içine sokulur ve pistonlar bu gömleklerin içinde hareket ederler. Böylece bu gömlekler aşındığında silindir bloğu üzerinde hiçbir değişiklik yapmadan bu gömleklerin içinde hareket ederler. Böylece bu gömlekler aşındığında silindir bloğu üzerinde hiçbir değişiklik yapmadan bu gömleklerin değiştirilmesi ile motorun çok daha ekonomik olarak bakımı yapılabilir. Motor bloğuna yerleştirilen silindir gömlekleri kuru yada yaş kovan olarak imal edilirler. Yaş kovan soğutma suyuna doğrudan temas halinde olduğundan iyi soğutulmaktadır. Bu kovanların et kalınlığı gaz basıncına dayanabilecek şekilde tasarlanır. Et kalınlığı az ve ince kuru kovanlar, blok içine preslenerek takılırlar. Bunlarda ısı iletimi yaş kovanlara oranla daha kötüdür. Kuru kovanlarda kovanın dış


çeperi silindir bloğu ile temastadır ve blok çeperinin dışında dolaşan su motoru soğutur. Yaş kovanlarda ise su veya sıvı doğrudan doğruya kovanın yüzeyi etrafında dolaşır.

9.2. Kovanların Maruz Kaldığı Kuvvetler Yapılan deneyler kovanlarda aşınmada en önemli rolü korozyonun oynadığını göstermiştir. Bu deneylerde aşınmada rol oynayan faktörler tespit edilmiştir. Yakacağın yanma karakteristikleri ve tam olmayan yanmadan kaynaklanan bileşimin cinsi aşınmayı etkiler. Bu bileşimler ne kadar aktif olursa aşınma o kadar çoktur. Aşınma aynı şekilde kovan çeperlerindeki sıcaklığa bağlıdır. Korozyon rutubetle çoğalır. Eğer bu çeperlerin sıcaklığı çevrim boyunca o bölgedeki rutubeti önleyemiyorsa, korozyon ve aşınma artar. Başka bir faktör kovan çeperlerinin yağlanmasıdır. Eğer silindirin yağlanması kusurlu ise, kovan çeperi korozyona karşı daha az korunmuştur. Bu kuvvetler ışığında kovan ve silindir malzemesi seçilirken aşağıdaki özellikler göz önünde bulundurulmalıdır: 1) Gaz basıncına karşı yeterince dayanıklı olmalı 2) Aşınma dayanımı yüksek olmalı 3) Yüzeyde yağ filmi oluşturacak biçimde yağı tutabilmeli 4) İmalat sırasında kolay işlenebilmeli 5) Korozyon direnci yüksek olmalı 6) Isı iletkenliği yüksek olmalı

9.3. Silindir Bloğu Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Genel Özellikleri Genellikle silindir bloku ve üst karterler dökme demirden yapılır. Dökme demirin içinde, %3 oranında serbest grafit hal inde. karbon bulunur. Bu serbest grafit dökme demire hafif bir kayganlık verir. Kırıldığında esmer renkte görüldüğü için, bu malzemeye esmer dökme demir de denir. Ayrıca dökme demir alaşımının içerisine, az miktarda karbon, nikel, krom, magnezyum gibi katık maddeler, katılarak, dökme


demirin sertliğini ve diğer bazı özelliklerini arttırarak, ona, aşınmaya karsı yeterli, direnç kazandırır. Esmer dökme demir, silindir bloku malzemesi olarak, ucuz. islenmesi kolay, silindirde meydana gelen yüksek ısı ve basınca dayanıklıdır. Ağırlığı fazla olmayan dökme demir, ufak titreşimleri yok eder, paslanma ve sürünmeye karsı dayanıklı bir malzemedir. Bugün motor sanayinde birçok küçük ve orta tip motorların silindir blokları, üst karterle birlikte, alüminyum alaşımından yapılmaktadır. Dökme demire göre hafif, işlenmesi kolay, ısı iletkenliği fazla olan alüminyumun, basınca, ısıya, ve titreşimlere karsı, dayanaklılığını arttırmak amacayla içerisine, nikel, magnezyum, dökme demir, silikon ve çok düşük oranda diğer bazı malzemeler katılmaktadır . Böylece alüminyum alaşımından yapılan silindir blokları, dökme demir bloklar kadar sağlam yapılabildiği gibi, daha hafif olan bu bloklar sayesinde, beygir gücü başına düşen, motor ağırlığı azaltılarak, (3Kgr. HP) motorun kitlesel gücü arttırılabilmektedir. Alüminyum alaşımından yapılan silindir bloklarına çelik ve dökme demir kuru gömlek veya yaş gömlekler takılarak, acınmaya dayanıklı silindirler temin edilmektedir. Son yıllarda bazı Amerikan, motor yapımcılara yeterli sertlikte alüminyum alaşımı elde ederek, gömleksiz alüminyum silindir bloklarını, başarıyla kullanmaya başlamışlardır. Dökme demir veya alüminyum alaşımından yapılan silindir bloklarında, silindirlerden

başka, soğutma suyunun dolaştığı su ceketleri ve geçitleri bulunur.

Silindir kapakları gibi oldukça karışık, zor bir iş olan silindir bloklarının dökümü sırasında.esas kalıplar içerisinde, su ceket ve geçitleri biçiminde, tel iskeletli kum kalıplar yerleştirilir. Dökme demir veya alüminyum mâlzeme döküldükten sonra, kum kalıplar kırılarak, blokun yan tararında bulunan silindirik de deliklerden çıkarılır. Sonradan bu deliklere, yuvarlak bombeli çelik saç (Welc tapaları) tapalar takılır. Bu tapalar aynı zamanda motorun kullanılması sırasında, blokta bulanan su donacak olursa, atar. Böylece blok ve kapak çatlamaktan korunmuş olur. Tapaların bu özelliğinden faydalanabilmek için, tapaları her yıl usulüne göre çıkarıp, yerine yenisini


takmak gereklidir. Bu işlem yapılmayacak olursa, pas ve kireçlenme sonucu, bloka kaynayan tapalar, su donunca atmaz, böylece blokun çatlamasına sebep olur.

9.4. Kovan Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli Kovanların aşınmaya dayanabilmeleri için çeperlerinin sertliklerinden başka korozyon dayanımları da fazla olmalıdır. Böyle kovanların fonttan yapılması halinde %14-15 Nikel, %6-7 Bakır ve %2-4 Krom vardır. Bundan başka nitrüre fonttan yapılmış kovanlar çok iyi sonuçlar verir. Bu fontların içinde fazla miktara krom bulunduğu gibi ekseriya alüminyumda vardır. Böyle kovanların çeper Brinell sertliği 850 kg/mm2’dir. bundan başka kovanlar adi yumuşak çeliklerden yapıldığı gibi içinde alüminyum bulunan nitrüre çeliklerden de yapılır. Bunların Brinell sertliği 1200 kg/mm2 ’dir. Fonttan yapılacak kovanlar için yapı perlitik olmalı ve içinde %0,9-1,2 Si bulunmalıdır. Bu durumda sertlik 240-250 kg/mm2 ’dir. Nitrüre çelik veya fonttan kovanlar kalın etli silindirik parçalardan torna edilip perdahlandıktan sonra nitrüre edilir ve nütrürasyondan sonra taşlanırlar. Bu kovanlarda sert tabakanın kalınlığı 0,7 mm kadardır. Çok yaygın olarak kullanılan yüksek kaliteli gri dökme demir perlitik yapıya sahiptir. Grafit oluşumunun oluşumunun yönlendirilmesi ile kovana iyi hareket özellikleri kazandırılır. Doku içindeki demir fosfat (Fe3P) ağı aşınma dayanımını arttırır. Bu özellikle kromlama ile daha da fazla arttırılır. Zira krom tabakası hem mekanik hem de kimyasal aşınmaya karşı çok dayanıklıdır. Kaygan krom tabakası üzerinde yağlama yağı duramayacağı için, çalışma yüzeyinin poröz kromlanması zorunludur. Hava

ile

soğutmalı

motorlarda

alüminyum

alaşımlı

kovanlar

ile

kullanılmaktadır. Ancak bu kovanların çalışma yüzeylerinin kromla kaplanması gerekir. Alüminyum alaşımlı bloklarda dökme demir kovanlar kullanılacaksa, gri dökme demir kovan, döküm işlemleri esnasında metalik maça gibi kullanılır ve ergimiş alüminyum alaşımı bunun üzerine dökülür. Bu esnada dökme demir ile alüminyum


alaşımından ibaret olan iki malzeme arasında bir alfin tabakası (FexOy) meydana gelir. Bu tabaka doğrudan bir metalik bağ oluşturur. bu silindirde hem ısı iletimi iyi ve hem de aşınım dayanımı yüksektir.


10. ÜST KARTER 10.1 Görevi ve Yapısı Motorda, silindirler karter denilen gövdeye tutturulurlar. Bu karter içerisinde krank mili ana yatakları bulunur. Bu miller bu yataklar içinde dönerler. Yağ pompaları motorun cinsine göre içten veya dıştan üst kartere bağlanır. Benzin otomatiği, distribütörde genellikle üst karterde bulunur. Bunların dışında yağ kontrol çubuğu, şarj dinamosu bağlama düzeni, üst karter üzerinde bulunur. Üst karterin iç kısmında bloku boydan boya kat eden bir ana yağ kanalı bulunur. Bu kanalın ön ve arkası küçük tapalarla kapatılmıştır. Ayrıca ana yağ kanalından, ana ve kam mili yataklarına yağ ileten, yardımcı yağ kanalları da üst karterde bulunur.

10.2. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli Karterlerin sahip olması gereken en önemli özellik rijitlik yani eğilme ve burulma tesirleri altında şekillerini değiştirmemeleridir. Karterin sert metalden yapılması rijit olmasını gerektirmez. Karterler genel olarak fonttan veya alüminyum alaşımından dökme olarak yapılır. Font karterler özellikle otomobil motorlarında çok kullanılır. Böyle motorlarda silindir bloğu üst karter görevini de görür. Silindir bloğu ve karterin ayrı ayrı döküldüğü durumda karter silindir bloğuna civatalarla bağlanır. Genelde rijitliği arttırmak için silindir bloğu ile karter beraber dökülür. Üst karterin silindir bloğundan ayrı döküldüğü durumda, karterin rijitliğini çoğaltmak için bunların içine enine bölmeler koymak ve bunların da üzerine takviye sinirleri eklemek uygun olur. Bu da döküm ile yapılır. Karter dökümü oldukça güç bir iştir. Bu da muhtelif kesitlerin birbirine benzememesinden ve dış şeklinde oldukça muğlak olmasından ileri gelir. Font döküm karterlerde, fontun, kısmen su alıp sertleşmek suretiyle gevrek olmaması, yani işlemenin çabuk olması için yumuşak olması gerekir. Karterler için kullanılan en iyi fontun bileşimi şudur: C

%3,2-3,3

Si

%2-2,2


Mn

%0,7-0,75

S

%0,09-0,1

P

%0,12-0,14

ve geri kalan Fe’dir.

10.3. Alüminyum Alaşımlı Karterler Bu alaşımları karterlerde kullanmasının başlıca sebepleri 1) Hafiflik

2) Isıyı iyi iletmeleridir.

Isıyı ile iletmeleri nedeniyle yataklar fazla ısınıp aşınmazlar. Bundan başka alt karterin yağ deposu görevini görmesi halinde, alüminyum alaşımından yayılması ısının dışarı yayılmasını ve yağın kolayca soğuyabilmesini sağlar. Böyle bir alt karterde yağın sıcaklığı fonttan veya çelik saçtan yapılmış alt karterdeki yağın sıcaklığından 10-15oC daha düşüktür. Bu alaşımların bileşiminde genel olarak %4-10 Cu, gayet az miktarda Fe ve Zn vardır. Elastiklik sınırı 13 kg/mm2 ve kopma mukavemeti 15 kg/mm2’dir. Bundan başka içerisinde %3,5-4 Ni ve %8-13 Si bulunan alüminyum alaşımları da yapılmıştır. Bunların mukavemeti daha fazla ve genleşme katsayıları daha düşüktür. Alüminyum karterlerin diğer faydaları şunlardır: 1) Fonttan az ses verir. 2) Dökümü daha kolaydır. 3) İşlenmesi daha kolay ve ucuzdur. 4) Üst karterle silindir bloku beraber dökülürse silindir delikleri içine çelikten silindir kovanları takmaya elverişlidir.


11. SİLİNDİR KAPAĞI 11.1. Görevi ve Yapısı Silindir kapağı, silindirlerin üst tarafını kapatır ve yanma odalarını teşkil eder. Ayrıca bazı yardımcı motor parçaları silindir kapağına bağlanır. Otomobil motorlarında silindir kapakları sökülüp takılabilen tipte olup silindir kapağı civataları veya saplama somunları ile silindir bloğuna bağlanır. Silindir bloğu ile silindir kapağı arasında sızdırmazlık sağlayan silindir kapak contaları kullanılır. Su ile soğutmalı motorlarda silindir kapağının soğutulabilmesi için su ceketleri bulunduğu gibi su kanalları ve geçitleri de bulunur. Hava ile soğutmalı motorların silindir kapaklarının dış yüzeylerinde soğutmayı sağlamak için hava kanatçıkları bulunur. hava ile soğuyan silindir kapaklarında sıcaklık 250oC’yi geçmemelidir.

11.2. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli Genellikle dökme demirden yapılan silindir kapakları, çok güç şartlar altında çalışmaktadır. Silindir kapaklarının basınca ve ısı değişikliklerine dayanımını arttırmak için dökme demire bazı katik maddeleri katılır. Silindir kapakları ısıyı iyi iletmesi için alüminyum alaşımlarından döküm yöntemiyle de üretilir. Bu alaşımın bileşimi şöyledir: %4 Cu, %2 Ni, %15 Mg ve geri kalan Al’dir. kapaklar dövme yöntemiyle de üretilebilir. Bu üretim yönteminde kafa etinin daha ince olması sebebiyle ısı çok daha çabuk iletilmektedir. Böylece motorun verimi artmaktadır. Dökme demir ve alüminyum kapaklar arasında bir karşılaştırma yaptığımızda dökme demir yerine alüminyum alaşımı kapak kullanıldığı taktirde sıkıştırma oranının %50 arttığı görülmüştür. Buna da sebep bu alaşımların ısıyı iyi iletmeleri, dağıtmaları ve böylece kapak üzerinde azla ısınmış noktalara yer vermemeleridir.


12. SUPAPLAR ve SUPAP MEKANİZMASI 12.1. Görevi ve Yapısı Dört zamanlı benzin motorlarında, emme zamanında, açılan bir delikten hava yakıt karışımı silindire dolar. Aynı şekilde eksoz zamanında, ikinci bir delikten yanmış gazlar dışarı atılır. Bu deliklere subap portları diyoruz. Silindire açılan bu delikleri, açıp kapatan ve belli bir süre açık tutan, motor elemanlarına subap denir. Her silindirde pistonun durumuna göre subapları açıp kapayan, subap mekanizması vardır. Şekil 12.1’de bir subağ mekanizması görülmektedir.

Şekil 12.1. Supaplar, emme ve eksoz subapları olmak üzere iki çeşittir. Genellikle dört zamanlı otomobil motorlarında, emme subapları, emme zamanında, karbüratörde


hazırlanan, hava yakıt karışımını silindirlere alır, eksoz supapları da dışarı atar. Bundan başka diğer zamanlarda yuvalarına oturarak sızdırmazlık sağlarlar. Genellikle her silindir için, bir emme ve bir eksoz subabı bulunmaktadır. Bugünkü içten yanmalı motorlarda, mantar tipi subaplar kullanılır. Şekil 12.2’de görülmektedir.

Şekil 12.2. Supap tahtaları ve supapları değişik biçimde yapılan mantar tipi supaplar. Alt sırada daha iyi soğutma temini için sapları boşaltılarak sodyum doldurulmuş supaplar görülüyor.

Bu supaplar, bir tabla ve birde supap sapı olmak üzere iki kısımdır. Supap tablası ve supap sapı supaplarda beraberce dövülerek şekillendirildiği halde, bazı motor supaplarında baş ve sap ayrı ayrı yapılarak elektrik kaynağı ile birleştirilir. Supap tablası genellikle düz, bazende iç bükey veya dış bükey olarak da yapılır. Supap tablaları çok çabuk yıprandığı için otomobil motorlarında standart düz düz tablalı supaplar kullanılır.


Supaplar ister aşağıdan yukarı, ister yukardan aşağı açılsınlar, bunlar genellikle burç veya kovan diyebileceğimiz boru şeklindeki çelik bir yuva içinde çalışmaktadır. Bu parça gerektiğinde değiştirilebilir. Subapın bu yuvaya oradan gaz kaçırmayacak şekilde alışkın olarak oturabilmesi için, supapların yerlerine alıştırılması gerekir. Bu iş yeni supaplarda, ince zımpara tozu ile yapılmış supap macunu sürerek alıştırmak suretiyle eski supaplarda ise subabı evvela taşladıktan sonra ve yuvasını da özel bir freze bıçağı ile normal eski haline getirdikten sonra yinen subap macunu ile alıştırmak suretiyle yapılır.

12.2. Maruz Kaldığı Kuvvetler Çok güç şartlar altında çalışan subaplar yüksek ısı karşısında, eğilip bozulmadan, aşınmadan ve yanmadan görevlerine devam edebilmelidir. Supapların fazla ısınması aşağıdaki etkileri doğurmaktadır. 1) Tif fazla uzar. Bu uzama, tij ile baş arasındaki radüslerin yarıçapı ne kadar az olursa o kadar fazladır. 2) Tij burcu aşındırır ve kolayca sarar. 3) Baş şeklini değiştirir. 4) Supap yatak yüzü üzerinde ve yuvada çatlaklar ve yenikler olur. Bunlardan hem kompresyon kaçar hemde eksoz gazları sıyrılarak geçerken supapların yanmasına neden olur. 5) Supap yayları çabuk kırılır. Supaplar yüksek sıcaklıklarda çalıştıkları için mukavemetlerinin bu sıcaklıklarda yüksek kalması gerekir. Şekil 12.3’de egsoz subap tablasındaki sıcaklıklar verilmektedir.

Şekil 12.3. Bir agsoz supap tablasının çeşitli kısımlarındaki sıcaklıklar


Genel olarak kullanılacak çeliğin 800oC de kopma gerilmesinin 20 kg/mm2 den az olmaması gerekir. Bundan başka egsıoz gazlarının etkisi altında korozyona uğramamalıdır. Emme supaplarının ortalama sıcaklığı 400oC ve eksoz subaplarının ortalama 800oC’dir. supapların sıcaklığı aşağıdaki durumlarda çok artabilir. 1) Hızı çok, sıkıştırma oranı büyük motorlarda tam yükte 2) Supaplardan geçen gazların hızının fazla olması 3) Karışımın fakir olması 4) Ateşleme avansının az olması 5) Soğutma suyunun çıkış sıcaklığının yüksek olması Bir subabın en sıcak yeri subap başının subap tiji ile birleştiği yerdir.

12.3. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli Subaplar motorun tipine göre ve gücüne göre seçilir. Subaplar döğme olarak özel çelikten yapılır. Subapların yapılacağı malzeme yüksek ısı derecelerinde mukavemetlerini kaybetmemeli, aşınmaya korozyona ve ısı değişikliklerine karşı dayanıklı olmalıdır. Bu nedenle supaplar ancak özel çeliklerden yapılabilirler. Emme subapları genel olarak nikel-kromlu çeliklerden yapılırlarsa da nadiren egzos subasıyla aynı malzemeden de yapılabilirler. Egzos

subapları

krom-kobaltlı,

silisyum-volframlı,

krom-nikel-volframlı

çeliklerden yapılırlar. Bu çeliklerin 800oC kopma gerilmesi 40 kg/mm2’dir.tablo 12.1. de bu çeliklerin bileşimi verilmektedir.


Cr

Ni

Mn

Si

W

G

N

Cinsi

%

%

%

%

%

%

%

VCM 229

22

4

9

-

-

0,50

0,4

90-110

VCN 188

18

8,5

1

2,5

1

0,45

-

80-100

VCS 9

9

-

-

3

-

0,45

-

90-105

VCS 2

2,7

-

-

4

-

0,45

-

90-105

14

20

Çeliğin

Çekideki mukavemeti kg/mm2

80-90

Subap tijlerinin supap iteceğine dayanan uaçlarının çabuk aşınmamaları için buraları semente edilir. Sıkıştırma oranı yüksek, gücü ve hızı çok motorlarda eksoz subabı çok ısınır. Bunları kolayca soğutmak için döğme olarak içler boş yapılır. Gerek boş gerekse içi dolu supaplar daima döğme olarak yapılmalı ve böyelce elyafın, kesilmen supabın etrafını çevrelemesi sağlanmalıdır. Boş supabın içine sodyum konur. Sodyum ısıyı iui iletir ve sıcaklıkta eriyip sıvı hale gelince konveksiyonla tablanın sıcaklığını tije çabuk çeker ve bu ısı oradan silindir kafasına ve dolayısıyla soğutucuya geçer. Soğuyan sodyum ağır olduğu için tekrar dibe iner, ergir ve tekrar yukarı çıkar ve böylece soğuma devam eder. Bazen tijin boş ucuna bir tapa konur ve üzerine sert bir tabaka olarak üzerine volfram kaynak edilir ve sonra burası ısıl işlemle sertleştirilir.


İÇİNDEKİLER 1. PİSTONLAR ............................................................................................................ 1 1.1. Görevi ve Yapısı ................................................................................................ 1 1.2. Maruz Kaldığı Kuvvetler.................................................................................... 2 1.3. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli............................................ 5 2. SEGMANLAR ......................................................................................................... 7 2.1. Yapısı ve Görevi ................................................................................................ 7 a. Kompresyon Segmanları ................................................................................... 7 b. Yağ Segmanları................................................................................................. 8 2.2. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli............................................ 9 3. PİSTON TİMİ ........................................................................................................ 12 3.1. Görev ve Yapısı ............................................................................................... 12 3.2. Maruz Kaldığı Kuvvetler.................................................................................. 12 3.3. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli.......................................... 13 4. PİSTON KOLU (BİYEL) ....................................................................................... 14 4.1. Görevi ve Yapısı .............................................................................................. 14 4.2. Maruz Kaldığı Kuvvetler.................................................................................. 14 4.3. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli.......................................... 16 a. Biyel Ufak Ucu ............................................................................................... 17 b. Biyel Büyük Ucu............................................................................................. 18 5. KRANK MİLİ ........................................................................................................ 19 5.1. Görevi ve Yapısı .............................................................................................. 19 5.2. Maruz Kaldığı Kuvvetler ve Ölçülendirilmesi .................................................. 20 5.3. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli.......................................... 22 6. VOLAN.................................................................................................................. 24 6.1. Görevi ve Yapısı .............................................................................................. 24 6.2. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli.......................................... 24 7. KAM MİLİ ............................................................................................................. 26 7.1. Görevi ve Yapısı .............................................................................................. 26 7.2. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli.......................................... 27 8. KARTER................................................................................................................ 28 8.1. Görevi ve Yapısı .............................................................................................. 28 8.2. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli.......................................... 28


9. SİLİNDİR BLOKU................................................................................................. 29 9.1. Görevi ve Yapısı .............................................................................................. 29 9.2. Kovanların Maruz Kaldığı Kuvvetler ............................................................... 30 9.3. Silindir Bloğu Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Genel Özellikleri............ 30 9.4. Kovan Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli .............................. 32 10. ÜST KARTER...................................................................................................... 34 10.1 Görevi ve Yapısı ............................................................................................. 34 10.2. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli........................................ 34 10.3. Alüminyum Alaşımlı Karterler ....................................................................... 35 11. SİLİNDİR KAPAĞI ............................................................................................. 36 11.1. Görevi ve Yapısı ............................................................................................ 36 11.2. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli........................................ 36 12. SUPAPLAR ve SUPAP MEKANİZMASI............................................................ 37 12.1. Görevi ve Yapısı ............................................................................................ 37 12.2. Maruz Kaldığı Kuvvetler................................................................................ 39 12.3. Yapımında Kullanılan Malzemeler ve Üretim Şekli........................................ 40

Profile for berat şahin

A305_pistonlar  

çeperlerinin yağlanmasını sağlamakla beraber, bu yağın piston yüzüne çıkıp orada halkalar ise piston yüzeyinin (tablasının) hemen altındaki...

A305_pistonlar  

çeperlerinin yağlanmasını sağlamakla beraber, bu yağın piston yüzüne çıkıp orada halkalar ise piston yüzeyinin (tablasının) hemen altındaki...

Advertisement