PİSTONUN YAPISI

PİSTONDA TANIMLANAN KISALTMALARIN AÇIKLAMALARI:

h _p          =Piston yüksekliği.

h _g          =Pistonun üstü ile piston pimi merkezi arasındaki mesafe.

h _k          =Piston kafa yüksekliği.

h _e          =Piston etek yüksekliği.

e            =Piston kafası et kalınlığı.

e₁          =Sekman yuvası et kalınlığı.

e₂          =Piston eteği et kalınlığı.

h_m          =Piston tepesi ile 1. kompresyon sekman yuvası kalınlığı.

h_s1         =1. kompresyon sekman yuvası.

h _s2        =2. kompresyon sekman yuvası.

h _set       =Sekman yuvaları arasındaki set yüksekliği.

D         =Piston etek çapı.

s_d           =Sekman derinliği (sekman tasarımından alınmıştır).

 

PİSTON HESAPLAMALARI:

h _m= Şekil 1�den belirlenir. Piston çapımıza uygun olan aralık 4mm ile 7 mm arasındadır. Yapılacak olan hesaplamalarda ortalama değer olan 5,5 mm kabul edilmiştir.

Şekil 1:Benzinli motorun pistonlarında üst segmanın yeri.

Yağ boşluğu, piston eteğinden 0,005 mm olarak verilmiştir.

Pistonda 0,6 mm koniklik, 0,225 mm ovallik verilmiştir.

 

Piston tepesinin alanına hesaplarsak;

A = π * D² / 4

A = π * 7,7²/ 4

A = 46,5663 cm²

Pistonun, krank miline vurmaması için etek altı kesilerek biçimlendirilmiştir. Ap, pistonun yanal etek alanıdır. Bu alanın oranına göre pistonlar normal ve sliper olarak adlandırılır. Ap�nin katsayıları bu piston tiplerine göre verilmiştir.

Ap => A�nın 2 ila  3 katı olursa piston normal piston,

Ap => A�nın 0,7 ila 0,9  katı olursa piston sliper piston olarak adlandırılır.

Tasarımını yapacağımız piston bir sliper pistondur.

Ap = 0,93 * A

Ap = 0,93 * 46,5663

Ap = 43,3067 cm²

 

h_e = Ap / π * r

h_e = 43,3067 / π * 3,85

h_e = 3,5805 mm

Pistonda kullanılacak olan sekmanların seçimi yapılacaktır. Bu seçim, Şekil 2�den yağ sekmanı da dahil olmak üzere yapılır.

Şekil 2:Sekman sayısı (Yağ sekmanı da dahil)

Şekil 2�den piston çapımıza uygun olarak, 3 adet sekman seçilmiştir. Seçilen bu sekman sayısına yağ sekmanı da dahildir.

Bundan sonra alınacak olan �D� değeri, piston etek çapı olacaktır.

 

1.Kompresyon Sekmanı (h_S1):

h_S1 = 0,018 * D

h_S1 = 0,018 * 7,76

h_S1 = 0,13968 cm    =>    h_S1 = 1,3968 mm

 

2.Kompresyon Sekmanı (h_S2):

h_S1 = 0,025 * D

h_S1 = 0,025 * 7,76

h_S1 = 0,194 cm      =>    h_S1 = 1,94 mm

 

Yağ Sekmanı (Yağ):

Yağ =  0,032 * D

Yağ = 0,032 * 7,76

Yağ = 0,25 cm      =>   Yağ = 2,5 mm

 

h_S = h_S1 +  h_S2

h_S = 0,13968 + 0,194

h_S = 0,33368 cm    =>   h_S = 3,3368 mm

Sekman yuvaları arasında bulunan setlerin yüksekliğini ve toplam set yüksekliğini bulacak olursak;

h_SET = 0,03 * D

h_SET = 0,03 * 7,76

h_SET = 0,2328 cm    =>   h_SET = 2,328 mm

 

h_{SET TOPLAM}  = 2 * h_SET

h_{SET TOPLAM} = 2 * 0,2328

h_{SET TOPLAM} = 0,4656 cm    =>   h_{SET TOPLAM}  = 4,656 mm

 

Pistonun kafa yüksekliğini (h_K ) bulalım;

h_K =  h_{SET TOPLAM}   +  h_S  +  h_m  +  Yağ

h_K =  0,4656  + 0,33368 + 0,55 + 0,25

h_K =  1,59928 cm   =>   h_K = 15,9928 mm

 

Pistonun toplam yüksekliğini (h_P)bulalım;

h_P =  h_e  +  h_k

h_P =  3,5805 + 1,59928

h_P =  5,17978 cm   =>   hp = 51,7978 mm

 

Pistonun üstü ile piston pimi merkezi arasındaki yüksekliğini (h_g) bulalım;

h_g =  0,55 * h_p

hg =  0,55 * 5,17978

hg =  2,84888 cm   =>   hg = 28,4888 mm

 

Pistonun temel ölçülerini tamamladıktan sonra, pistonun et kalınlıkları hesaplanacaktır. Pistonda, esas alınan üç adet et kalınlığı (e, e₁, e₂) vardır. Bunların öngörülen değerlerden düşük olması durumunda, pistonun kafası kopacaktır. Bu et kalınlıkları, pistonun dayanımı için çok önemli olduğundan titizlikle incelenmelidir.

e =Piston kafası et kalınlığı

e₁ = Sekman yuvası et kalınlığı

e₂ =Piston eteği et kalınlığı

 

İşlemde alınan Ö P_max değeri yanma odası max. Basıncıdır ve daha önce bulunmuştur.

s_em , Alüminyum alaşımlı pistonlarda 500 ~ 700 kg/cm² arasında olmaktadır. Hesaplarımızda  s_em �yı 600 kg/cm² alınacaktır.

e = 0,43 * D * Ö P_max  / s_em

e = 0,43 * 7,76 * [ Ö 36 / 600 ]

e = 0,81735 cm     =>   e = 8,1735 mm

 

e₂ �de  m = 0,25 ~ 0,35 arasındadır.

e₂ = m * e

e₂ = 0,3 * 0,81735

e₂ = 0,2452 cm    =>   e₂ = 2,452 mm

 

e₁ = [e + e2] / 2

e₁ = [0,81735 + 0,2452] / 2

e₁=0,531275 cm   =>  e₁=5,31275 mm

 

 

 

PİSTON MALZEMESİ

Piston malzemesi olarak çeşitli oranlarda karıştırılmış malzemelerin seçilmesi mümkündür. Malzeme seçiminde göz önünde bulundurulması gereken, yanma sonunda meydana gelen yüksek basınca (P_max) dayanabilmesidir.

Tasarımını yaptığımız piston malzemesi için Nural alaşım malzemesi seçilmiştir. Bu malzemenin değerleri ve alaşım oranı aşağıda verilmiştir.

 

NURAL ALAŞIMI

Si        =%12,6

Özgül Ağırlığı 2,72 gr/cm³

Ni        =%  1,96                    b = 20,4*10^-6

Cu       =%  0,88

Kz = 18 ~ 26 kg/mm²

Mg      =%  0,60

Brinell sertliği = 100°C  102 kg/mm²

Fe       =%  0,50

Al        =%83,46

Kz = 18 ~ 26 kg/mm²

Kz = 1800 ~ 2600 kg/cm²

 

åP = [ p * D² * P_max ] / 4

åP = [ p *  7,7² * 36 ] / 4

åP = 1676,3853 kg/cm²

Pistonumuzun başına etki eden åP değerimiz, kullanmış olduğumuz malzemenin sınırları içersindedir. Malzeme seçimimiz doğru yapılmıştır.

 

ALTERNATİF PİSTON MALZEMELERİ

KS (Karl Schmidt) 245 ALAŞIMI

Si        =% 14                        Özgül Ağırlığı 2,75 gr/cm³

Ni        =% 1,5                                  b = 21*10^-6

Cu       =% 4,5                                 Kz = 20 kg/mm²

Mg      =% 0,7                                  Brinell sertliği = 200°C  98 kg/mm²

Fe       =% 1,5

Al        =% 77

Mn       =%  1

 

AlSi ALAŞIMI

Si        =%18 ~ 22

Özgül Ağırlığı 2,7 gr/cm³

Fe       =% 0,5 ~ 1                 b = 18 ~ 19*10^-6

Cu       =% 2

Kz = 12 ~ 14 kg/mm²

Al        =%77

Brinell sertliği = 100°C  75 kg/mm²

 

Alpax  ALAŞIMI

Si        =%13

Özgül Ağırlığı 2,7 gr/cm³

Al        =% 87                        b = 19*10^-6   1/Cº

Kz = 18 kg/mm²

Brinell sertliği = 100°C  102 kg/mm²

hp	Piston yüksekliği	51,7978 mm
hg	Pistonun üstü ile piston pimi merkezi arasındaki mesafe	28,4888 mm
hk	Piston kafa yüksekliği	15,9928 mm
he	Piston etek yüksekliği	35,8050 mm
e	Piston kafası et kalınlığı	8,1735 mm
e1	Sekman yuvası et kalınlığı	5,3128 mm
e2	Piston eteği et kalınlığı	2,452  mm
hm	Piston tepesi ile 1. kompresyon sekman yuvası kalınlığı	5,5 mm
hs1	1. kompresyon sekman yuvası	1,3968 mm
hs2	2. kompresyon sekman yuvası	1,94 mm
hset	Sekman yuvaları arasındaki set yüksekliği	2,328 mm
Yağ	Yağ sekman yuvası	2,5 mm
D	Piston etek çapı	77,60 mm
sd	Sekman derinliği	4,825 mm

 

Proje hazırlanacaksa kaynak olarak kullanılabilecek en uygun bilgilerden..