Motor ve Krankshaft Mekaniği

Konu Anlatımı

Motor ve Krankshaft Mekaniği

Motor ve Krankshaft Mekaniği konusu, motorda torkun nasıl üretildiğini ve bu üretim sırasında neden denge kurulduğunu ele alır. Yanma sonucu oluşan basınç pistonu iter, piston biyeli, biyel krankshafta bağlıdır. Krankshaft bu kuvveti döner harekete çevirerek volan ve şanzıman üzerinden tekerleğe aktarır. Zincirin her halkası ölçülebilir, dengelenebilir ve arıza tespitine konu olabilen bir parçadır.

Temel Parçalar ve Görevleri

• Krankshaft: biyellerden gelen kuvvetleri yan biyelleri üzerinden taşır ve tork üretir.
• Biyel: pistonun doğrusal hareketini döner harekete çevirir, kriko yatağında yatak yüzeyi oluşturur.
• Piston: silindir içinde sıkıştırma ve yanma basıncını taşır.
• Volan: kısa süreli tork değişimini yutarak devri sabitlemeye yardımcı olur.
• Denge ağırlığı: dönen ve hareketli kütlelerin titreşimini azaltır.

Dört Zamanlı Çalışma ve Çevrim

Dört zamanlı bir motor krankshaftın iki devri içinde bir güç çevrimini tamamlar. İlk devirde emiş ve sıkıştırma, ikinci devirde yanma ve egzoz gerçekleşir. Bu nedenle 4000 d/dk'da dönen bir motor dakikada 2000 güç çevrimi tamamlar. Parçaların yüksek dayanımlı ve birbirine denkli olması, bu devir hızının doğal bir sonucudur.

Hacim ve Kızdırma Oranı Hesabı

Silindirin gezdiği hacim, pi sayısının çarpımına D karesi alındıktan sonra S ile çarpılıp dörde bölünmesiyle bulunur; D silindir çapı, S piston strokudur. Toplam motor hacmi, silindir hacminin silindir sayısıyla çarpılmasıyla elde edilir. Kızdırma oranı ise kıskaçtaki toplam hacmin yanma odası hacmine oranıdır; oran büyüdükçe termal verim artar, ancak yük altında sıcaklık daha hızlı yükselir.

Titreşim, Denge ve Malzeme

Dört silindirli bir motorun aynı anda çalışan silindir sayısı ikidir ve momentler birbirini dengeler. Üç silindirde denge bozulur; denge ağırlığı krank miline eklenerek ya da karşılıklı iki silindir kullanılarak sağlanır. Denge ağırlıkları üretimde krank açısına göre konumlandırılır. Yanlış konumlanan veya gevşemiş bir ağırlık titreşimi artırır, kriko yatağı ve ana yatak ömrünü kısaltır.

Kızak ve Yatak Arızalarının Değerlendirilmesi

Kızak, pistonun silindir cidarına değmesidir. Belirtiler arasında yağ sızıntısı, gürültülü çalışma, aşırı ısınma ve egzozdan gelen beyaz duman sayılır. Değerlendirme sırasında kızağın yönü, boyu ve miktarı ölçülür; sıcaklık ölçümü ve kriko yatağı kontrolü ile mekanik hasar olup olmadığı ayrılır. Kızak çoğunlukla pistonun alt tarafında oluşur, bu nedenle aşınma kroşu ve yağ filmi incelenir.

Ölçüm ve Servis Düzeni

Atölyede silindir çapı kumpasla, strok ve kriko açıklığı ise ayrı ölçüm aletleriyle belirlenir. Sıkıştırma basıncı için kompresyon testi uygulanır, düşük çıkan silindir tespit edilir. Sökme işlemi sonrasında sıkma momentleri ve sıkma sırası üretici değerlerine göre uygulanır. Elektrikli ölçüm aletleri kapalı motor üzerinde, akü bağlantısı sökülmüş durumda kullanılır.

Ne Öğreneceğiz

Krankshaft, biyel, piston ve silindir düzenini tanıyarak motorun tork üretimini, hacim ve kızdırma oranı hesabını ve denge ilkelerini işleyen konu. Bu konuda ögrenme çıktıları:

• Motorun temel parçalarını tanıyıp her parçanın görevini açıklar.
• Silindir hacmi, toplam motor hacmi ve kızdırma oranı hesaplarını yapar.
• Dört zamanlı çalışma çevrimini sırayla anlatır ve biyel ile krankshaft ilişkisini çizer.
• Motor titreşimi ile denge ağırlıklarının görevini ayırt eder.
• Kızak arızasını ölçüm ve sıcaklık kontrolüyle değerlendirir.
• Atölye ölçüm kurallarına ve iş güvenliği talimatlarına uygun çalışır.

Ön Bilgi

Bu konuya başlamadan önce temel kavram ve ön koşulları kavramanız yardımcı olacaktır. Konunun çerçevesinde şu kavramlar dikkat ister:

• Krankshaft, biyel kuvvetlerini kriko yatağı üzerinden iletir ve torku döner hareket olarak dışarı verir.
• Volan, tork darbelerini yutarak devir dalgalanmasını azaltır ve aktarma organlarını korur.
• Denge ağırlıkları, krank dönüşünde oluşan momentleri dengeleyerek titreşimi azaltır.
• Aşırı sıcaklık, yağ filminin incelmesine ve yüzeyler arasında doğrudan temasa yol açar.
• Kızdırma oranı büyüdükçe verim artar, yük altında sıcaklık daha hızlı yükselir.
• Üç silindirli motorlarda denge ağırlığı ya da karşılıklı iki silindir gerekir.

Basit Örnek ve Günlük Yaşam

Günlük yaşamda ve mesleki bağlamda bir uygulama:

Soru: Çapı 86 mm, stroku 86 mm olan tek bir silindirin gezdiği hacim yaklaşık kaç cm3'tür?

1. Adım 1: Silindir hacmi bağıntısını yaz: hacim = pi x D² / 4 x S.
2. Adım 2: Çap karesini al ve strokla çarp: 86 x 86 x 86 sonucu bulunur.
3. Adım 3: Değeri pi ile çarpıp dörde böl: yaklaşık 500 cm3 bulunur.

Sonuç/cevap: Yaklaşık 500 cm3.

İleri Örnek

Daha ileri bir uygulama:

Soru: Toplam kütlesi 12 kg olan bir volanda ağırlık çizgisi 0,5 mm sapmış ve denge ağırlığı 100 mm yarıçapta uygulanacaktır. Gerekli denge ağırlığı yaklaşık kaç gramdır?

1. Adım 1: Dengesizliği bul: kütle x sapma yapılır ve 6 kg x mm büyüklüğünde bir değer bulunur.
2. Adım 2: Denge ağırlığının etkisini yaz: ağırlık x yarıçap aynı büyüklüğü vermelidir.
3. Adım 3: Sonucu hesapla: yaklaşık 60 g denge ağırlığı gerektiği bulunur.

Sonuç/cevap: Yaklaşık 60 g.

Adım Adım Çözülmüş Örnek

Tek Silindir Hacmi Hesabı konusunun adımları:

1. Adım 1: Silindir hacmi bağıntısını yaz: hacim = pi x D² / 4 x S.
2. Adım 2: Çap karesini al ve strokla çarp: 86 x 86 x 86 sonucu bulunur.
3. Adım 3: Değeri pi ile çarpıp dörde böl: yaklaşık 500 cm3 bulunur.

Karşılaştırma Tablosu

Sık Yapılan Hatalar

Kızdırma oranında pay ve paydayı ters yazmak: Kızdırma oranı, kıskaçtaki toplam hacmin yanma odası hacmine bölümüdür; çarpan değil bölen taraf kullanılır.

Stroku çapla karıştırmak: Strok hareket mesafesidir, çap ise silindirin çapıdır; aynı sayı iki farklı büyüklüğü gösterebilir.

Denge ağırlıklarını söküp atlamak: Titreşim ayarı yapılmadan denge parçalarını sökmek motorun ömrünü ciddi biçimde kısaltır.

Volanı motorun parçası sanmak: Volan aktarma tarafında görev yapar; yanlış sökülürse kızdırma yüzeyi zarar görebilir.

Sıcak motorun kapağını açmak: Soğutma sistemi basınçlı olduğu için kapağın sıcak hâlde açılması yanma riski oluşturur.

Özet

Motor ve Krankshaft Mekaniği, pistonun doğrusal hareketinin biyel ve krankshaft üzerinden döner harekete çevrilmesini ve buradan tork üretilmesini ele alır. Silindir hacmi pi x D² / 4 x S bağıntısıyla bulunur; örneğin 86 mm çap ve 86 mm strokta tek silindir yaklaşık 500 cm3, dört silindirli toplam 2000 cm3 bulunur. Kızdırma oranı kıskaçtaki toplam hacmin yanma odası hacmine oranıdır; 456 cm3 toplam hacim ve 38 cm3 yanma odasında oran 12 olarak bulunur. Dört zamanlı motor iki devirde bir güç çevrimi tamamlar, 4000 d/dk'da dakikada 2000 çevrim yapar. Denge ağırlıkları krank momentlerini dengeler, kızak ve aşırı sıcaklık ise yağ filminin bozulmasıyla yüzey temasına yol açar.

Kendini Dene

Soru: Bir motorun silindir çapı 86 mm, stroku 86 mm olarak verilmiştir. Tek silindir hacmini ve dört silindirli bir motordaki toplam hacmi hesaplayınız; silindir sayısı arttıkça toplam hacmin nasıl değiştiğini açıklayınız.

Örnek cevap: Puanlama anahtarı: Silindir hacmi bağıntısının (pi x D² / 4 x S) doğru yazılması 4 puan; 86 mm çap için karesi alınarak strokla çarpılması 3 puan; hesaplama sonucu 500 cm³'ün bulunması 4 puan; dört silindire çarpılarak toplam hacmin 2000 cm³ olarak verilmesi 4 puan. Örnek cevap: Tek silindir yaklaşık 500 cm³, dört silindirli toplam 2000 cm³; silindir sayısı arttıkça toplam hacim doğrusal olarak artar.