VOLAN TASARIMIVOLAN TASARIMI Giriþ: Bir motorun döndürme momenti sabit deðil, oldukça deðiþkendir. Ancak motorlarda sabit bir döndürme momenti istenmektedir. Döndürme momenti eðrisini düzgünleþtirmek için kullanýlan araç, silindirik bir kütle olan volandýr. Motorun döndürme momenti ortalama döndürme momentinin üzerinde olduðunda devir biraz artmakta ve volan bir miktar enerji almaktadýr. Bunun aksine, motor momenti ortalama momentin altýna düþtüðünde ise, devir biraz azalmakta ve volan enerji vermektedir. Böylece volan bir enerji düzenleyici görevi yapmakta ve devir sayýsý deðiþimlerini en aza indirmektedir. Otomotiv uygulamalarýnda genellikle disk tipi çelik volanlar kullanýlýr. Büyük yarýçaplý ince bir volan, motor için gerekli olan atalet momentini en az aðýrlýkla saðlar. Nadiren kullanýlan halka tipi volanlarda, göbek ve kollarýnda atalet momentine bir miktar etkisi olduðundan, sonuçta devir dalgalanmalarý, belirlenen deðerlerden biraz daha az olmaktadýr. Motorun dönen diðer bazý parçalarý, örneðin krank mili ve biyelin krank muylusundaki eþdeðer kütlesi de volan etkisi yapmaktadýr. Taþýtýn hareketi sýrasýnda kavrama kavramýþ durumda iken tahrik sistemindeki tüm dönen elemanlar ve taþýtýn kendisi, motorun devir dalgalanmalarýný azaltarak, motorun hemen hemen volana hiç ihtiyaç kalmayacak duruma getirirler. Ancak, otomotiv motorlarýndaki volan tasarýmýnda dikkate alýnan öncelikli durum düþük hýzlý rölanti çalýþmasýdýr. Volan etkisi ilk çalýþtýrma sýrasýnda motorun dönmesi içinde önemlidir. Görevi: Volan, motorun bütün devirlerinde krank milinin düzgün ve dengeli dönüþünü saðlar. Volan iþ zamanýnda bir kýsým enerjiyi üzerine alarak diðer zamanlarda pistonlarýn kolayca üst ölü noktalarý aþmasýný saðlar. Özellikle ateþleme aralýðý fazla olan dört veya daha az silindirli motorlarda volana düþen iþ daha fazladýr. Ateþleme aralýðý ne kadar fazla olursa motorda kullanýlacak volanda o nispette büyük olur. Volan, kavramaya yataklýk eder ve kavrama diskine hareket veren bir kavrama parçasý olarak da görev yapar. Ayrýca volanýn üzerinde bulunan volan diþlisi yardýmýyla motora ilk hareket verilir.
Malzemesi: Volanlar genellikle grafitli dökme demirden yapýlýr. Dýþ tarafýna da volan diþlisi denilen çelik bir çember diþlisi geçirilmiþtir. Ayrýca volan malzemesi olarak çelik alaþýmlar kullanýlmaktadýr. Tasarlamýþ olduðumuz motorun devri 4800 dev/dak olduðu için volan tasarýmýnda dökme demir demir kullandýk. Bu malzeme seçimini ise ise FORD servisinden aldýk. Kullanýlan malzemenin özellikleri: Malzemenin öz kütlesi 7,29 gr/cm3 tür. Bu malzeme de bizim istediðimiz dayaným özelliklerine sahiptir. Volanýn yapýsý: Volan yapýmýnda aracýn türüne ve motorun özelliklerine göre, volan üzerinde çeþitli iþaretler ve parçalar bulunmaktadýr. Bazý motorlarda volan yüzeyine Ü.Ö.N. , ateþleme, subaplarýn açýlýp kapanma iþaretleri vurulmuþtur. Elektronik ateþlemeli ve enjeksiyonlu araçlarda ateþleme avansýný ayarlayabilmek için volan üzerine ek bir diþli konulmuþtur. Bu diþli üzerinde iki adet diþ iptal edilerek, ateþleme sýrasý gelen silindirin üst ölü noktaya 90 derece uzaklýkta olduðu beyne iletilip uygun avansýn verilmesi ve ideal enjeksiyonun yapýlmasý saðlanýr. Günümüz motorlarýnda volan krank miline civatalý, sýký geçme ve kamalý olarak baðlanmaktadýr.
Volanda meydana gelen titreþimler: Titreþim, mekanik bir sistemin hareket veya konumuna ait bir niceliðin zamana baðlý olarak, düzenli veya düzensiz deðiþimidir. Dönen, salýným veya git-gel hareketi yapan elemanlarýn hareketlerine baðýmlý olarak, her makinede titreþimler oluþmaktadýr. Kranka etkiyen deðiþken motor momenti; milin hýzýnda deðiþmelere neden olduðu gibi, zorlanmýþ titreþimler de oluþturur. Bu titreþimin frekansý sistemin doðal frekansýna eþit olduðundan rezonansa yani aþýrý burulmaya ve hatta milin kýrýlmasýna neden olabilir.Burulma sistemlerinin çalýþmasýnda tüm salýným yapan kütleler eþdeðer kütlelere (volanlara) indirgenir. Yani volan; krank milinde moment deðiþimleri sonucunda oluþan titreþimleri üzerine alarak motorun düzenli çalýþmasýný saðlar.
4 SÝLÝNDÝRLÝ MOTORUN VOLAN HESABI NeMotor efektif gücü (HP)57,23 HP nMotor devri (dev/dak)4800 dev/dak ηmekMekanik verim %85 zSilindir sayýsý4 NiMotor indike gücü67,32 HP
ölçüleri;
Dört silindirli düz sýra tipi motordan almýþ olduðumuz volan
DüDiþ üstü çapý257 mm RüDiþ üstü yarýçapý128,5 mm DgGöbek çapý46 mm RgGöbek yarýçapý23 mm DkKasnak çapý249 mm RkKasnak yarýçapý124,5 mm PVolan et kalýnlýðý33 mm P1Volan et kalýnlýðý 122 mm P2Volan e kalýnlýðý 211 mm DcCivata çapý9 mm RcCývata yarýçapý4,5 mm ZcCývata sayýsý7 adet
Volan tork deðiþim deðeri: Dört silindirli bir motorda volan tork deðiþim deðeri için alýnan sabit deðerler tablosu aþaðýda verilmiþtir. MOTOR TÝPÝDeðerler 1 Silindirli motor2,40 2 Silindirli 180° krank boksör tip1 3 Silindirli 120° krank 0,70 4 Silindirli 180° krank 0,20 6 Silindirli 120° krank 0,05 8 Silindirli 90° krank 0,06 12 Silindirli V 120° krank0,02
16 Silindirli V 90° krank 0,01
Volan tork deðiþim deðeri aþaðýdaki formülden bulunur: ∆W = Taksimat dairesi çapýnýn bulunuþu ( Dt ) : Dü = Dt + 2 * m
m (modül) =
257 = Dt + 2 * 1,61 Dt = 253,76 mm Taban dairesi çapý ( Dd ) : Dd = Dt 2,5 * m Dd = 296,4 2,5 * 2,28 Dd = 290,7 mm
Diþ sayýsý ( Zd) : yüksekliði ( h ) ;
Diþ
Atelyedeki volandan
h =
alýnmýþtýr h = 4 mm Zd = 159 adet
Diþ baþý yüksekliði ( hb ) : : hb = m = 2,28 1,25 = 2,85 mm
mm
Diþ taban yüksekliði ( ht ) ht
= m * 1,25
= 2,28 *
Dört silindirli sýra tipi bir motorun volanýndan alýnan diþ ölçüleri : aDiþ cDiþ hDiþ bDiþ
taban geniþliði3,3 mm üst taban geniþliði2,34 mm yüksekliði4 mm geniþliði9 mm
Bir tek diþin alanýný bulursak : ise : A =
Toplam diþli alaný
At = A * Zd = 0,1128 * 159 = 17,9352 cm2
A = 11,28 mm2 = 0,1128 cm2
At = 17,9352
cm2 Diþ aðýrlýðýný hesaplarsak : Gdiþ = At * b * γ lzemenin yoðunluðu
= 17,9352 * 0,9 * 7,29 = 117,63 gr
γ = Ma
Gdiþ = 117,93 gr Þekilde G1, G2 G3 ile gösterilen kýsýmlarýn aðýrlýðýný hesaplarsak; G1 = * S * γ G1 = G1 = 2486,48 gr.
* 3,3 * 7,29
G2 = * (P - S) * γ G2 = * 2,2 * 7,29 G2 = 3890,33 gr. G3= gr. GÇ=
= 132,26 gr
Cývatalarýn boþalttýðý kýsmýn aðýrlýðýna Gc dersek; Gc = * Π * S * γ * Zc =
* Π * 1,1 * 7,29 * 7 = 35,71 gr.
Bulunan deðerlere göre volanýn net aðýrlýðýný bulursak; G = G1 + G2 + G3 +Gd Gc Gc = 2486,48 + 3890,33 + 1130,88 + 117,63- 132,26 -35,71 G= 7457,35 gr G = 7,45735 kg.
Jirasyon yarýçapýný bulursak; ΔW = * = ΔW = =
k deðerinin bulunmasý;
k = 24 = 0,03971 m. = 39,71 mm.
