Kısaltmaları merak ederdim hep, piston tasarımı ve alaşımı ile ilgili bilgilerde var
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.
e 1 =Sekman yuvası et kalınlığı.
e 2 =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.
sd =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
Yağ boşluğu, piston eteğinden 0,005 mm olarak verilmiştir.
Pistonda 0,6 mm koniklik, 0,225 mm ovallik verilmiştir
Piston tepesinin alanına hesaplarsak;
A = p * D2 / 4
A = p * 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
he = Ap / p * r
he = 43,3067 / p * 3,85
he = 3,5805 mm
Pistonda kullanılacak olan sekmanların seçimi yapılacaktır. Bu seçim, Şekil 2’den yağ sekmanı da dahil olmak üzere yapılır.
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 (hS1):
hS1 = 0,018 * D
hS1 = 0,018 * 7,76
hS1 = 0,13968 cm => hS1 = 1,3968 mm
2.Kompresyon Sekmanı (hS2):
hS1 = 0,025 * D
hS1 = 0,025 * 7,76
hS1 = 0,194 cm => hS1 = 1,94 mm
Yağ Sekmanı (Yağ):
Yağ = 0,032 * D
Yağ = 0,032 * 7,76
Yağ = 0,25 cm => Yağ = 2,5 mm
hS = hS1 + hS2
hS = 0,13968 + 0,194
hS = 0,33368 cm => hS = 3,3368 mm
Sekman yuvaları arasında bulunan setlerin yüksekliğini ve toplam set yüksekliğini bulacak olursak;
hSET = 0,03 * D
hSET = 0,03 * 7,76
hSET = 0,2328 cm => hSET = 2,328 mm
hSET TOPLAM = 2 * hSET
hSET TOPLAM = 2 * 0,2328
hSET TOPLAM = 0,4656 cm => hSET TOPLAM = 4,656 mm
Pistonun kafa yüksekliğini (hK ) bulalım;
hK = hSET TOPLAM + hS + hm + Yağ
hK = 0,4656 + 0,33368 + 0,55 + 0,25
hK = 1,59928 cm => hK = 15,9928 mm
Pistonun toplam yüksekliğini (hP)bulalım;
hP = he + hk
hP = 3,5805 + 1,59928
hP = 5,17978 cm => hp = 51,7978 mm
Pistonun üstü ile piston pimi merkezi arasındaki yüksekliğini (hg) bulalım;
hg = 0,55 * hp
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.
e 1 =Sekman yuvası et kalınlığı.
e 2 =Piston eteği et kalınlığı.
İşlemde alınan Ö Pmax değeri yanma odası max. Basıncıdır ve daha önce bulunmuştur.
sem , Alüminyum alaşımlı pistonlarda 500 ~ 700 kg/cm² arasında olmaktadır. Hesaplarımızda sem ‘yı 600 kg/cm² alınacaktır.
e = 0,43 * D * Ö Pmax / sem
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 (Pmax) 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 * Pmax ] / 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
AlüSil 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
PİSTON PİMLERİ
PİSTONDA PİMİNDE TANIMLANAN KISALTMALARIN AÇIKLAMALARI:
l’ = Piston içi boşluğu.
a = Piston pimi tam boyunun ¼’ü.
åP = Yanma sonu piston başına gelen gaz kuvveti.
lb = Biyel ayağı genişliği.
lp = Piston pimi uzunluğu.
di = Piston pimi iç çapı.
do = Piston pimi dış çapı.
j = Gezinti boşluğu.
Mo = Eğilme momenti.
W = Direnç momenti.
D = Piston etek çapı.
Pmax = Yanma sonu max basınç.
ý = Yağ filmi dayanımı.
PİSTON PİMİ HESAPLAMALARI:
lp = 0,9 * D
lp = 0,9 * 7,76
lp = 6,984 cm => lp = 69,84 mm
åP = [ p * D² / 4 ] * Pmax
åP = [ p * 7,7² / 4 ] * 36
åP = 1676,3853 kg/cm²
lp = 4 * a
6,984 = 4 * a
a = 1,746 cm => a = 17,46 mm
l’ = 3 * a
l’ = 3 * 1,746
l’ = 5,238 cm => l’ = 52,38 mm
lb = 2 * a
lb = 2 * 1,746
lb = 3,492 cm => lb = 34,92 mm
ý, motorda kullanılan yağın yataklarda meydana getirdiği ve dayana bildiği max yağ filmi dayanımıdır. Motorlarda kullanılan yağlara göre değişiklik göstermektedir. Tasarımını yapmış olduğumuz motor için, yağ filmi dayanımı 250 kg/cm²’ dir.
ý = ( åP / 2 ) / A
250 = ( 1676,3853 / 2 ) / A
A = 3,3528 cm²
A = a * do
3,3528 = 1,746 * do
do = 1,920275 cm => do = 19,20275 mm
Eğilme Momenti Hesabı:
Yanma sonu basıncından dolayı piston pimi üzerinde eğilme momenti meydana gelmektedir. Meydana gelen bu moment malzeme seçiminde göz önünde bulundurulacaktır.
Mo = ( åP / 2 ) * [ ( 3 * a / 2 ) - ( 2 * a / 4 ) ]
Mo = ( 1676,3853 / 2 ) * [ ( 3 * 1,746 / 2 ) - ( 2 * 1,746 / 4 ) ]
Mo = 1463,4845 kg/cm => Mo = 14634,845 kg/mm
PİSTON PİMİ MALZEMESİ
Piston pimi malzemesi olarak çeşitli oranlarda karıştırılmış malzemelerin seçilmesi mümkündür. Malzeme seçiminde göz önünde bulundurulması gereken, yanma sonunda piston tarafından aktarılan kuvvete, kesmeye ve burulmaya dayanabilmesidir.
Tasarımını yaptığımız piston pimi malzemesi için DIN normlarında EC60 Çeliği olarak adlandırılan piston pimi malzemesi kullanılmıştır. EC60 Çeliğinin değerleri ve alaşım oranı aşağıda verilmiştir.
EC60 ÇELİĞİ
C = % 0,12 ~ 0,18 Kz = 70 ~ 90 kg/mm² (7000 ~ 9000 kg/cm²)
Cr = % 0,6 ~ 0,18 se = 0,7 * Kz kg/mm² (4900 ~ 6300 kg/cm²)
Mn = % 0,4 ~ 0,6 se~= 3000 kg/cm²
Si = % 0,33
W = Mo / se~
W = 1463,4845 / 3000
W = 0,4878 cm3
W = [ p ( do4 - di4 ) ] / 32 * do
( do4 - di4 ) = 32 * do * W / p
di = 4Ö do4 - [ 32 * do * W / p ]
di = 4Ö 1,9202754 - [ 32 * 1,920275 * 0,4878 / p ]
di = 1,4192 cm => di = 14,192 mm
l’
Piston içi boşluğu
52,38 mm
A
Piston pimi tam boyunun ¼’ü
17,46 mm
åP
Yanma sonu piston başına gelen gaz kuvveti
1676,3853 kg/cm²
Lb
Biyel ayağı genişliği
34,92 mm
Lp
Piston pimi uzunluğu
69,84 mm
Di
Piston pimi iç çapı
14,192 mm
Do
Piston pimi dış çapı
19,2028 mm
J
Gezinti boşluğu
1,2 mm
Not:Piston pimi, biyelde hareketli, pistonda sıkı geçmedir.
Alıntıdır
Alıntı
pek bişi anlayamadım çünkü 
