Motorlar Deney Föyü - Mühendislik Fakültesi

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
MOTORLAR LABORATUARI
DENEY FÖYÜ
DENEY ADI
MOTORLAR DENEYİ
DERSİN ÖĞRETİM ÜYESİ
PROF. DR. İSMAİL HAKKI AKÇAY
DENEYİ YAPTIRAN ÖĞRETİM ELEMANI
ARŞ. GÖR. MEHMET KAN
DENEY GRUBU:
DENEY TARİHİ :
TESLİM TARİHİ :
MOTORLAR LABORATUVARI VE DENEYLERİ
1- GENEL MOTOR BİLGİLERİ VE TEMEL KAVRAMLAR
Motor :Yakıtların kimyasal enerjisini, yanma ile mekanik (dönme) enerjiye dönüştürerek güç
üreten sistemdir.
İçten yanmalı Pistonlu Motorlar
Şekil: Benzinli ve dizel motorların kesitidir.
Motorun Başlıca Elemanları :
1. Motor Gövdesi (Üst karter) : Pistonun hareket ettiği silindir, krank mili yatakları, soğutma
ceketleri veya kanatcıklarından ve kam mili yataklarından meydana gelir. Motor bloğu da denir.
2. Yağ Deposu (Alt Karter) : Motor gövdesinin alt kısmında bulunan saç plakaya çukur hazne
şekli verilmesiyle silindirlerden, krank milinin yataklarından pompalanmış ve yağlama görevini
yerine getirmiş yağların sızarak haznesinde birikmesini sağlayan alt kapaktır.
3. Silindirler : Motor gövdesinde pistonlara yataklık eden içi boş silindir şeklinden dolayı bu adı
almış yataklardır. Motor tasarımına göre çeşitli sayıda olmaları mümkündür.
4. Soğutma kanalları: Silindir ile gövdenin dış yüzeyi arasında bulunan soğutma suyu
ceketleridir.
Hava ile soğutmalı motorlarda ise dış yüzeyden görünen soğutma kanatcıkları rüzgarla
termodinamikte zorlanmış taşınım olarak görülen ısı iletimini sağlayarak motorun aşırı ısınmasını
engeller. Su ile soğutmalı motorlarda zorlanmış taşınım ile ısı iletimi radyatör panellerinde
gerçekleşmektedir.
5. Piston : Silindir içerisinde düzgün doğrusal hareket yaparak emme, sıkıştırma, iş, egzoz
zamanlarını gerçekleştiren, üzerinde sızdırmazlık segmanlarını ve yağlama segmanlarını
bulunduran, hatta bazılarında ise yanma odasını dahi barındıran içten yanmalı motorların
parçasıdır.
6. Piston Kolu (Biyel) : Piston ile krank milinin arasındaki güç aktarımını sağlayan her iki
ucunda yataklamaları olan parçadır. Krank miline olan yataklamaları kol muylu olarak
adlandırılırlar.
7. Krank mili: Pistonun doğrusal hareketini biyel vasıtasıyla dairesel harekete çeviren motorun
ana milidir. Gövdeye ana yataklarla (muylularla) yataklanmıştır.
8.
Volan: Krank miline bağlı ağırlıklardır. Silindirler arasındaki güç dengesizliğini emerek
kranktan alınan gücün dalgasız olmasını sağlar.
9. Silindir kapağı: Silindir bloğunun üzerini kapatıp üzerinde enjektör, supaplar, çakma bujisi,
yanma odası barındırmaktadır.
10. Silindir kapak contası: Motor bloğu ile silindir kapağı arasında sızdırmazlık sağlar.
11. Kam mili: Krank milinden triger kayışı (dişli kayış) veya zincir ile tahrik alır. Kam burunları
ile supapların tepesinden basarak açılmasını sağlar.
12. Supap : Emme ve egzoz olmaz üzere her silindirde en az iki tane bulunarak silindirin
zamanına göre emme veya egzoz manifoldlarının yolunu açar veya kapatır.
ÜÖN : Pistonun en yukarıya ulaştığı noktadır.
AÖN : Pistonun en aşağıya ulaştığı noktadır.
Kurs (Strok), Kurs Hacmi : Bir pistonun AÖN dan ÜÖN ya kadar süpürdüğü hacimdir.
Yanma odası Hacmi : Silindir üst ölü noktaya ulaştığında silindir içerisinde geriye kalan
hacimdir.
Sıkıştırma oranı : Yanma odasının Toplam hacme (Yanma odası + Strok Hacmi) oranıdır.
(Yanma odası) / (Yanma odası + Kurs hacmi) 1:18 veya 1:22 gibi ifade edilir.
2 ve 4 zamanlı motorlar: Krank milinin her turunda 1 kez yanma olan motorlar 2 zamanlı, krank
milinin iki turunda (720 derece) 1 kez yanma olayı olan motorlar ise 4 zamanlı motorlardır.
2 – MOTORLARDA SİSTEMLER
Motorda Sistemler: Bir motorda; mekanik sistemi, hava-yakıt sistemi, soğutma sistemi,
yağlama sistemi ve elektrik sistemi olmak üzere 5 ana sistem vardır.
• Yakıt sistemi: Yakıt deposu , yakıt pompası, karbüratör, hava filtresi , emme egzost manifoldu
önemli parçalardandır. Görevi yakıt deposundan aldığı yakıtı hava ile kanştırarak silindirlere
gönderilmesini sağlamaktır
•
Ateşleme sistemi: Akü , endüksiyon bobini, distribütör, bujiler önemli elemanlarıdır. Görevi
ateşeleme sırasına göre silindirlerdeki yakıtı ateşlemektir.
•
Soğutma sistemi: Radyatör, vantilatör, su pompası, termostat, hararet göstergesi, kalorifer
hortumları önemli parçalarıdır. Motorun soğutulmasını sağlar. Hava ile soğutmalı motorlarda
soğutma kanatçıkları bulunmaktadır.
• Yağlama sistemi: Karter, yağ pompası, yağ filtresi, yağ göstergesi, yağ çubuğu parçalarıdır.
Yağlama sistemi sürtünmeleri en aza indirerek aşınma ve ısınmayı önlemektir.
•
Mekanik sistem : piston , biyel , krank mili , kam mili , külbütör elemanlarıdır. Pistonların
doğrusal hareketlerim dairesel harekete çevirmek için kullanılır.
•
Elektrik sistem : Akü , marş motoru , şarj dinamosu , regülatör , şarj lambası elemanlarıdır.
Taşıt üzerinde gerekli elektrik ihtiyacının karşılanması, motorun çalıştırılmaya başlaması ve
çalışan motordan tekrar akünün doldurulmasını sağlar.
3. MOTORLARDA VERİM VE GÜCÜN HESAPLANMASI
3.1 Verimin Tarifi
Verim, elde edilen sonuç ile bu sonucu elde etmek için harcanan çaba arasındaki oranı ifade eder.
Başka bir deyimle, motordan alınan gücün verilen güce oranının yüzde olarak ifadesidir. Verim
daima % 100 den azdır. Bunun sebebi, titreşimler, ısıl kayıplar, radyasyon, ses ve sürtünmelere
dönüşen enerjiden dolayı elde edilen mekanik enerjide azalma meydana gelmesidir. Bütün bu
enerjiler toplandığında verilen enerji ile eşitlenmektedir, çünkü enerji kaybolmamaktadır.
Dolayısıyla verimi yüzde yüz olan bir motor teorik olarak mümkün değildir. Verimin Sembolü η
(mü) dür.
3.2. Verim Çeşitleri
Verimler çeşitli şekilde değerlendirilirse de, konumuz ile ilgili olan başlıcalan şunlardır:
a) Mekanik verim
ηm
b) Termik verim (Isıl verim)
ηt
c) Hacimsel (volümetrik) verim
ηv
a. Mekanik verim: (ηm)
Fren beygir gücünün (faydalı gücün ) iç güce oranı bize mekanik verimi verir. Bu ifade formüle
edilirse;
Mekanik verim = fren beygir gücü / iç güç
ηm = Ne / N
, olur.
ÖRNEK :
Belirli bir devirde 70 fren beygir gücü veren bir motor, yakıtsız olarak aynı devirde
döndürülmek istendiğinde 30 beygir gücüne gerek duymaktadır. Bu motorun mekanik verimi ne
kadardır?
Verilenler
îstenen
Formül
Ne=70FBG
N, = ?
Ni=Nc+N,
Ns=30BG
11».=?
î1m=Nc/Ni
Çözüm:
Nı- 70+30= 100 BG
Tin,= 70/100 = %70 olur.
b. Termik verim
(ηt)
Termik verim; yakıtın yanmasıyla oluşacak ısıl enerjiye karşılık, motorun bu enerjiyi faydalı iş
haline dönüştürme oranıdır. Yanma sonunda oluşan ısıl enerji soğutma sistemiyle, sıcak egzoz
gazıyla dışarı atılarak, radyasyona dönüşerek kullanılamamaktadır. Toplam enerjinin
dönüşümlerini yaklaşık olarak aşağıdaki oranlardadır.
Silindirde yanan yakıtın oluşturduğu ısı miktarım 100 kabul edersek,
Fren beygir gücü (faydalı güç).......................................... 37
Soğutma suyu kaybı.......................................................... 22
Egzoz gazları kaybı........................................................... 28
Sürtünmelerle kaybolan..................................................... 08
Radyasyon …………………………………………… 05
Termik verimin formülle ifadesi;
Termik verim = Faydalı güç (Kcal olarak) / yakıtın verdiği ısı (Kcal olarak)
ηt = Ne* 632 /B* Hu olur.
Burada:
Ne = Faydalı güç .................................................................................... BG
632 = l BGS'nin Kcal olarak eş değeri ....................................................
B = Motorun l saatte harcadığı yakıt miktarı....................................... kg
Hu = Yakıtın yanma ısısı.......................................................................... Kcal/kg
c. Hacimsel Verim (ηv)
Aşın doldurma olmayan bir motorda, emme zamanında silindire alınan havanın hacminin
pistonun silindirde boşalttığı hacme oranı hacimsel verimi verir.
Silindir içerisine emme zamanında alınan havanın hacmi % 80 den %50 ye kadar
değişkenlik göstermektedir. Bunun sebebi düşük devirlere nazaran yüksek devirlerde supapların
açık kalma süresi azalmakta, dolayısıyla havanın hızı da artmaktadır. Hızı artan akışkan havanın
direci yükselmektedir.
3.3. İndikte (Pi ) Güç, Tanımı ve Hesaplanması
İndike güç; sürtünmelerin, titreşimlerin, sese dönüşen enerjinin ve fren gücünün toplamıdır.
Silindir içerisinde yanma ile meydana gelen basıncın oluşturduğu güçtür. Hesaplanmasında ise
oluşan basıncın piston alanıyla çarpılıp pistona etkiyen kuvvet bulunduktan sonra bu kuvvetin
ÜÖN dan AÖN ya kadar etkidiği için kurs boyu ile çarpılarak bir iş zamanında elde edilen enerji
bulunur. ÜÖN dan AÖN ya kadar hareket eden pistonda Hacim sürekli bir artış göstereceğinden
basınç ise bu süreçte sürekli bir azalma gösterecektir. Dolayısıyla değişken basınç değeri için
ortalama sabit basınç değeri olan Pmi kullanılır. İndike gücün formülü aşağıdaki gibidir.
Pi= Pmi x L x A x n x Z / (2 x 60 x 75) ........... BG (dört zamanlı motor için)
Pi = Pmi x L x A x n x Z /( 60 * 75) ..................... BG (iki zamanlı motor için)
Burada:
Pi = indike güç ........................................................ BG
Pmi = Ortalama indike basınç............................... kg/cm2
L = Kurs............................................................ m
A = Piston yüzeyin atanı..................................... cm2
n
= devir sayışı.................................................. d/d
Z = Silindir sayışı............................................... adet
NOT: Pi, Pmi ile karıştırılmaması için bazı kaynaklar Pi yi Ni olarak Pe yi Ne olarak
kullanmışlardır. Yani Güç N ile de temsil edilebilmektedir.
ÖDEV 1 :
Dakikada 2800 devirle çalışan, 98 mm piston çaplı ve A+75 mm kurslu 4 zamanlı, dört
silindirli bir dizel motorun ortalama indike basıncı ( 5500+A )gram / cm2 bu motorun iç gücü ne
kadardır? (A: öğrenci numarasının son 2 hanesidir.)
3.4. Fren Beygir Gücü, Faydalı Güç (Efektif Güç(Pe)), Tanımı Ve Hesaplanması
Motorun krank mili ucundaki kasnak veya volandan bir fren düzeni ile ölçülen güce, FREN
BEYGİR GÜCÜ denir. Bu güç , iç güçten yaklaşık olarak % 25 daha küçüktür. İkisi arasındaki bu
fark, sürtünmelere, titreşimlere, sese dönüşen enerjiye ve su pompası, yağ pompası, yakıt pompası,
şarj dinamosu vb. motorun çalışması için gerekli olan parçalara harcanan enerjiden ileri
gelmektedir.
Pi x ηm = Pe
Olarak hesaplanabilir.
Güç ölçümünde kullanılan cihazlara genel olarak dinamometre denir. Ancak dinamometreler
direk olarak gücü değil, gücün hesaplanmasına yarayan kuvveti veya torku (momenti) ölçerler.
Faydalı gücün bulunmasında kullanılan dinamometreler;
a) Prony freni,
b) Hidrolik dinamometre,
c) Elektrikli dinamometredir.
Bunlardan başka taşıtlar üzerindeki motor gücünü doğrudan doğruya ölçebilen
şasi dinamometreleri de vardır. Ancak bu cihazlar, gücü tekerleklerden ölçerler. Bu nedenle
vites kutusu , kardan mili ve diferansiyelde kayıplara uğrayan güç, motor volanından ölçülen
güçten daha küçüktür.
3.5. Prony Freni ile Faydalı Gücün Ölçülmesi ve Hesaplanması
En eski ve en basit güç ölçme cihazıdır. Azami gücü 100 BG e kadar ve devir sayısı 1000 dev/dak
geçmeyen motorlara uygulanabilir. Bu sistemde. Şekil-1 de görüldüğü gibi motor volanım saran
frenleme şeridinin içinde sürtünme katsayısı yüksek frenleme pabuçtan frenleme kuvvetini
saptayan baskül ve bağlantı kolları vardır. Motor tam gazda ve yüksüz olarak en yüksek devire
çıkarılır. Sıkma vidalan yavaş yavaş sıkılarak motor yüklenir. Çeşitli devirlerde çeşitli yükler
okunarak formüle koyulmasıyla PV diyagramı elde edilir.
Ne = 2n * P * R * n / 60 * 75 ......................... BG
R
Motor Volanı
Baskül
Şekil l Prony freni
Burada:
Ne = Fren beygir gücü (faydalı güç) Efektif güç...................
P = Baskülde okunan yük ....................................................
R = Volan ekseni ile baskül ekseni arasındaki uzaklık .......
n = Motor devri...................................................................
BG
Kg
m
d/d
60 , d/d 'yi d / sn'ye çevirmek için 75 ise sonucu beygir gücü cinsinden bulabilmek için Bu
formüldeki 2π / 60 * 75 değeri sadeleştirilip
2 * 3,14 / 60 * 75 = l / 716 olarak yerine yazılırsa Formül:
Ne = P * R * n / 716..................................................................." BG olur.
ÖDEV 2:
Dakikada (10A+1000) devirde çalışan bir motor prony freninde denenmektedir. Prony freninin
kol uzunluğu l ,432 m , baskülde okunan yük 0.2A+20 kg olduğuna göre bu motorun faydalı gücü
ne kadardır? (A: Okul numarasının son 2 hanesidir)
3.6. Hidrolik Dinamometreler
Bunlara su freni de denir. Bu dinamometrelerde devreden akışkan daima sudur. Hidrolik
dinamometrelerde frenleme; motor volanına bağlanan bir rotor üzerindeki kanatçıkların, cihazın
içine gönderilen suya çarpması sonucunda oluşur. Böylece eksi yönde moment oluşur. Frenleme
sonucunda oluşan moment miktarı mekanik veya elektronik terazi ile saptanarak motorun gücü
ölçülür. 3000BG e kadar olan motorların güçleri bu dinamometreler ile ölçülebilir.
3.7. Elektrikli Dinamometre ile Faydalı Gücün ölçülmesi ve Hesaplanması
Bir çok laboratuarlarda motor gücünün ölçülmesinde elektrikli dinamometreler kullanılır. Bu
cihaz, güç ölçümü sırasında motor tarafından döndürülen bir elektrik dinamosu veya jeneratördür.
Denemede dinamonun ürettiği akım miktarı; dinamoyu döndüren motor gücünün ölçülmesini
sağlar. Şöyle ki: Motor tam yükte iken dinamonun ürettiği akımın volt ve amperini ölçerek watt'ını
ve kilowatt'ı buluruz.
Watt = E*I buradan
Kwatt = E * I / 1000
Sonucu BG olarak bulmak için ;
l Kwatt = 1,36 BG olduğundan,
Ne = (E*I/1000)* l ,36 ................................................. BG olur.
ÖDEV 3:
Gücü ölçülecek bir motor, elektrik dinamosuna bağlanarak tam yükte çalıştırılmaktadır. Bu
çalışma sonucunda dinamo 10A+90 volt ve 0.1A+10 amperlik bir akım üretmektedir. Bu motorun
faydalı gücü ne kadardır? (A: Öğrenci numarasının son 2 hanesidir.)

Download Report