SUPAPLAR VE SUPAP MEKANİZMASI

Görevleri:

Dört zamanlı içten yanmalı benzin motorlarında, emme zamanında, açılan bir delikten hava yakıt karışımı silindire dolar. Aynı şekilde egzoz zamanında , ikinci bir delikten yanmış gazlar dışarı atılır. Bu deliklere supap portları denir.

Silindire açılan bu delikleri, açıp kapayan ve belli bir süre açık tutan, motor elemanlarına da supap denir. Her silinde pistonun durumuna göre supapları açıp kapayan, supap mekanizması vardır.

Genellikle dört zamanlı otomobil motorlarında, emme supapları, emme zamanında, karbüratörde hazırlanan, hava yakıt karışımları silindirlere alır, egzoz supapları da yanmış egzoz gazlarını dışarı atar.

Yapısı ve malzemeleri:

Bu motor tasarımında kullanmış olduğumuz supaplar, bir tabla ve birde supap sapı olmak üzere iki kısımdır.Tablada bulunan açılandırılmış supap oturma yüzeyi aynı açıyla taşlanan supap yuvasına oturarak, silindire sızdırmazlık sağlar.Supap tablası genellikle düz, bazen dış bükey veya iç bükey olarak yapılır.Bizim kullandığımız supap tablası ise düz supap tablasıdır.

Supap tablası, tabla et kalınlığı denilen silindirik bir kısımla beraber, 30⁰ veya 45⁰ açılandırılmıştır.Biz bu oturma yüzey açısını 45⁰ olarak aldık.45⁰ almamızın sebebi egzoz gazlarının çabuk dışarı atılmasını sağlamaktır.

Supaplar motorlarda çok güç şartların altında çalışan parçalardan birisidir.Özellikle egzoz supapları basınç altında devamlı kızgın sıcaklıkta çalışırlar. Bütün güç şartlara rağmen supaplar, eğilip, bozulmadan ve yanmadan görevlerine devam etmeleri gerekir.Bu nedenle egzoz supapları kırılmaya, korozyona, eğilmeye ve hızlı aşınmaya dayanıklı, içinde yüksek oranda krom, nikel, silikon ve diğer bazı katıkların bulunduğu çelik alaşımlardan veya stellit denilen yüksek ısıya dayanıklı, özel çelik alaşımlardan yapılır.Emme supapları egzoz supaplarına nazaran ısı yönünden daha uygun şartlarda çalıştığı için, bunların yanma korozyon ve aşınma olasılığı daha az olduğundan, stellite göre daha ucuz olan krom nikel, çelik alaşımlardan yapılır.Bazı motorlarda her iki supapta aynı malzemeden yapılır.

SUPAP YAYLARI

Görevi:

Supap yayları kam mili vasıtasıyla açılan supapları kapatır. Bununla beraber supap iticilerinin, supap saplarının itici çubukları ve külbütör manivelalarının, kam hareketini izlemesini sağlar.

Yapısı ve malzemeleri:

Supap yayları değişik motor devirlerinde çok yüksek ısı karşısında basınçlarını koruyabilecek şekilde yüksek özellikleri bulunan, yay çeliklerinden helezon şeklinde sarılarak yapılır.Motorun çalışması sırasında, su buharı ve zararlı yanma artıklarından etkilenmeden görevlerini sürdürebilmesi için, üzerine özel boyalar ve vernik sürülür.Bazı motorlarda ise yaylar nikelaj veya kromaj yapılarak pas ve korozyona karşı korunmaları sağlanmıştır.

SUPAPLAR VE YAY HESAPLARI

Silindire daha çok dolgu alınabilmesi için emme supabının egzoz supabından daha büyük olması gerekir.Yanma odası konstrüksiyonuna göre supap kafası çapı değişir.Egzoz supabının çapı genelde emme supabının çapından daha küçük yapılır. Bunun nedeni iyi bir silindir dolumu büyük bir emme supabıyla mümkündür.

Hesaplamalarda kullanılan semboller

Paralel yerleştirilmiş supaplar için çap değerleri aşağıdaki gibi seçilir(d):

- Supaplar eşit büyüklükte d_egzoz= 0, 4D

- Supaplar farklı büyüklükte d_emme=0, 45D, d_egzoz=0, 35D

D= Silindir çapı

Supap sapı çapı ise (d_s)

- Devir sayısı yüksek motorlarda d_s, (0, 25-0, 35)d olarak alınır.

- Devir sayısı düşük motorlarda, d_s, (0, 15-0, 25)d olarak alınır.

Önceki gruptan alınan değerlere göre;

D: Silindir çapı: 77, 65mm

C_m: Ortalama piston hızı: 13, 968m/sn

n: Motor devri: 3750d/d

Supaplar farklı büyüklükte d_emme =0, 45D, d_egzoz=0, 35D

d_emme=0, 45x77, 65=34, 94mm

d_egzoz=0, 35x77, 65=27, 17mm

Supap sapının çapları, d_s (0, 15-0, 25)d

d_s (emme)=(emme supap sapının çapı)=0, 20x34, 94=6, 988mm

d_s(egzoz)=(egzoz supap sapının çapı)=0, 25x27, 17=6, 7925mm

d_i yaklaşık olarak d alınırsa

h_max= Supap stroku(kaldırma mesafesi)=d/4

h_max=34, 94/4=8, 735mm

Supabın ölçüleri belirlendikten sonra supap oturma yüzeyindeki ortalama gaz hızının (w_m) doğru olup olmadığı kontrol edilir. W_m aşağıdaki formül yardımı ile bulunur.

W_m =c_m D². 4d h_max cosσ

C_m =Ortalama piston hızı(m/sn)=13, 968 değeri önceden verilmiştir.

Supaplarda: W_m yaklaşık olarak 60-120m/sn geçmemelidir.

σ =supap oturma açısı 45˚ alınır. Bu açının 30˚ ye düşmesi, akış oranında iyileşmeye neden olur. Emme supabı açısından silindirin doldurulmasında, hiçbir değişiklik olmaz, fakat egzoz supabı açısından dolgunun daha çabuk çıkışını sağlar.

W_m = 13, 968.(0, 07765)² = 100, 67m/sn

4.0, 034.0, 0087.0, 707

Supap boyuna L dersek (3, 5-5)d arasında bir değer alınır.

L=3, 5x34, 83=121, 9mm’dir.

SUPAP YAYLARININ HESABI

Azami yay kuvveti supapların açılıp kapanması esnasında meydana gelen ivmeye göre hesaplanır.

Azami yay kuvveti

P_max=1, 2.m. b_max

m=Hareket eden supap mekanizması kitlesidir.(kg sn² /m)

m=G/9, 81

G=Supap mekanizmasının ağırlığı (kg)

b_max=Azami yay ivmesi

b_max=h_v/t ²

h_v=Supap kursu yarısı

t= Supabın açık kalma zamanı (sn)

Asgari yay kuvveti P_min=п.d_v².0, 7 / 4

d_v=Supap tabla çapı (cm)

Verilen değerlere göre;

n=3750d/d

h=8, 735mm

h_v=Supap kursunun yarısı =4, 35mm

d_v=30mm

G=0, 800kg

Supap 117, 5˚ açık kalırsa t =0, 0052sn bulunur.

b= h_v/t ² = 0, 00435m/0, 0052² b=161, 1m/sn ²

P_max =1, 2.m. b_max =1, 2.0, 800.161, 1 / 9, 81 = 15, 76 kg,

P_min = п.d_v².0, 7 / 4= п.3². 0, 7 / 4 = 4, 95 kg

P_max bilinirse yayın hesabı şu formülere göre hesaplanır.

d = Yay tel çapı

D = Yay çapı

r = D / 2

б = Burulma gerilmesi (3500-4000kg/cm²)

d=(16.P_max.r/3, 14. б )^1/3

d =0, 32cm standart çap olarak 4mm alınır.

f₀= Yayın azami kısalması.

f_min= Supap kapalıyken yay kısalması.

f_max= Supap azami açıkken yayın kısalma miktarı

f_max / f_min=P_max / P_min

f_max==P_max / P_min(h_v / P_max / P_min – 1)

f_min= f_max - h_v

f_max=15, 76/4, 95 (4, 35 / 2, 18)

f_min= 6, 35-4, 35

f_max=6, 35mm

f_min= 2mm

Birde sargı adetini tayin etmek lazımdır.Sargı adeti iyi seçilmezse yay sıkışmış durumda iken sargılar birbirine temas etmesin.

Sargı adetine i dersek şu formülle hesaplanır;

i= f_max . d^4 .G/64.r³.P_max

G=750000-800000kg/cm²

i=0, 635.(0, 4) ^4 .800000/64.(1, 4)³.15, 76

i=4, 69 sarım sayısı 5 adet alınılır.

D_sarım=D-d=30-4=26mm bulunur.(sarım çapı)

Yay katılık katsayısı(k):P_max-P_min/8, 735=15, 76-4, 95/8, 735=1, 24kg/mm.

Yay indeksi(c )=D_sarım/d = 26/4=6, 5

Katılaşmış boy = (i +1).d = (5+1)4= 24mm

Max. Boy değişimi x=P_max/k=15, 76/1, 24=12, 70mm.

KAM MİLİ

GÖREVİ VE YAPISI:

Kam mili supapları dört zaman çevrimine göre, zamanında açan, piston kursu boyunca açık tutan ve yaylar yardımıyla kapatan, setli bir mildir.

Kam mili bu esas görevinden başka, üzerinde bulunan bir helis dişli yardımıyla distribütör ve yağ pompasını çalıştırır. Ayrıca bir özel kam vasıtasıyla da, benzin otomatiğini çalıştırır.

Genellikle L ve I tipi motorlarda kam mili üst karterdeki kam mili yataklarına, krank miline paralel olarak takılır. Bazı I tipi motorlarda kam milleri, silindir kapağı üzerinde bulunan, yataklar üzerine yerleştirilir ki, bu motorlara üstten kam milli motorlar denir.

T tipi motorlarda ise, üst karterin iki tarafına yerleştirilen, çift kam mili vardır. Bunlardan birisi eksoz supaplarına, diğeri ise emme supaplarına hareket verir.

V tipi motorlarda kam mili v’nin ortasına ve krank miline paralel olarak yerleştirilir.

Kam mili yatakları sırt kısmı çelik, yatak yüzü yumuşak ince metalden yapılmış boru tipi yataklardır. Yatakların yuvasına hafif sıkı geçerek dönmesini önlemek için bir tarafından kesilerek, uçlar çok hafif ayrılmıştır. Yerine özel malafalarla takılan yatakta, bu kesik uç yaylanıp kapanarak yatağın yuvasına sıkı oturmasını sağlar.

Kam milleri, krank mili ile birlikte motorda dört zamanı düzenler. Kam mili hareketini, krank milinden, helis dişli veya zincirle alır. Bu elamanlara zaman dişlileri yada zaman zinciri denir. Dört zamanda krank mili, iki defa(720) dönünce, kam mili bir defa(360) 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 mutlaka karşı karşıya getirilerek takılır.

Üstten kam milli motorlarda krank milinden, kam miline hareket iletmek için, neopramdan yapılmış uzun hareket iletme kayışları kullanılır. Üstten kam milli motorlarda, kam mili veya silindir kapağı sökülürken, motorun zaman ayarının bozulmaması için, özel önlemlerle zincirin gergin tutulması gerekir.

Kam milleri yüksek kaliteli çelik alaşımlardan dövülerek veya dökülerek tek parça halinde yapılır. Malzeme sertleştirilmeden, kam mili muyluları ve kamlar özel tornalarda işlenerek, kabaca ölçüsüne getirilir. Bu işlemden sonra, kam mili ısı işlemlerine tabi tutularak, muylu ve kam yüzeyleri sertleştirilir. Bundan sonra, özel kam mili taşlama tezgahlarında, muylu ve kam yüzeyleri, hassas olarak taşlanıp standart ölçüsüne getirilir.

Kam millerinde ekseriya, dört kam mili muylusu vardır.bunlardan arka muylu, kamlardan küçük yapılabildiği halde, diğer üç muylu kademeli olarak, hepside kamlardan daha büyük yapılır. Böylece kam milleri üst karterdeki yataklarına kolayca takılıp sökülebilir.

Genellikle kam millerinde, her silindir için, bir emme ve bir de egzoz kamı vardır. Bazı motorlarda, bir emme, bir egzoz kamı karşılıklı iki silindirin supaplarına hareket vermektedir.

Bir kamın kısımlarını inceleyecek olursak;bir kam çıkıntısı, bunun 180 derece karşısı ökçe ve mille kamların, birleştiği kısımlarda da, kam sessizleştirme sahaları vardır. Doldurulmuş bu kısımlar, itici ve supabın sessizce temas ederek yavaş açılmasını ve yavaş yavaş kapanmasını sağlar. Aksi taktirde, supap çabuk açılıp, kapanacak olursa, hem supaplar ses yapar ve hem de parçalar çabuk aşınır.