Piston ve Biyel Kolu Nedir? Çeşitleri ve Tarihçesi

Piston ve biyel kolu, motorun hareket düzeneğindeki önemli iki parçadır. Sağlam maddelerden ele alınan bu iki parça, oldukça basınçlı bir ortamda çalışmaktadır. Bu yazımızda sizlere piston ve diğer adıyla piston kolunun ne olduğundan ve özelliklerinden bahsedeceğiz.

Yine motor ünitesine ait önemli bir parça hakkında konuşacağız. En başta araç motorlarını veya herhangi bir itme gücüyle hareket eden bir makineyi düşünelim! Aslında orada kusursuz bir çalışma ortamına da bakmış oluyoruz. Yüzyıllardan beri ünite ile birlikte parçaları da geliştirilerek, en sağlam şekle sokulmaya çalışıldı. Bunun nedenlerinden birisi de hücresel değişimlerle beraberinde güçlenen motor yapılarının, mutlak surette dayanma güçlerinin artırılmasıdır.

Konumuz olan piston da zincirleme olarak çalışan parçaların önemli bir üyesidir. Aracın ihtiyacı olan yakıt hava karışımının, silindirlerde yanma sürecinden sonra teslim edilen kısım pistondur. Araçlarla çok az da olsa ilgilenen birisi piston veya piston koluna (biyel) denk gelmiştir. Hareket halindeki bir araçta piston denilen parça da sürekli hareket eylemindedir. Çünkü motor çalışma ve araç ilerleme yasalarına göre aktif çalışan piston ve kolu, krank milinin hareketini sağlamaktadır.

Basınçla çalışan bu parça, her marka ve modele göre değişim göstermektedir. Değişimi sadece adediyle de alakalı değildir. Mesela Boxer motor tipinde piston ve biyel kolu normale göre farklı bir pozisyonda durmaktadır.

Piston Nedir?

http://bilgihanem.com/wp-content/upl...ir-960x480.jpg

Piston, genel anlamda silindirler içerisinde hareket eden parçalardan biridir. Biliyoruz ki tüm araçlarda bir ateşleme sistemi mevcuttur. Bazı parçaların çalışma prensibi buna göre yönlenmektedir. Yani piston dediğimiz parça, motora gelen yakıt – hava karışımının silindir içerisinde yanarak aşağısında bulunan biyel kolunu itme süreciyle her şey başlar.

Aşağı yönlü itilen kol aslında krank miline bağlıdır. İşte krank milinin sarmal hareketi bu şekilde başlatılır. Piston sadece dizel veya benzin yakıtlı araçlarda bulunmaz. Pompalarda da bu düzenek vardır. Çünkü su veya sıvıların yüksek basınç ortamıyla birlikte yükseğe veya uzun mesafelere basılması piston ile sağlanmaktadır. Piston yapısal olarak yuvarlak ve içerik olarak gri dökme demirden yapılmaktadır. Direnci en yüksek olması gereken parçalardan birisidir. O yüzden gri dökme demirin içerisine bir miktar çelik ilave edilir.

Böylelikle dayanma kat sayısı artırılıp, ihtiyaç olan hafiflikte sağlanmış olur. Anlattığımız dökme demirden yapılan piston genellikle kamyon ve traktör araç sınıflarında tercih edilir. Daha ani tepkilerle sürülen otomobil gruplarında, ısıyı bünyesinde fazla tutmadan ileten alüminyum maddesinden imal edilir.

Bahsettiğimiz parçanın büyüklüğü otomobillerde silindir hacmine göredir. Bunu araç dışında genelde bagaj kapağına yapıştırılan rakamlardan anlayabiliriz. Rakamlar 1.2, 1.4, 1.6, 1.8 ve 2.0.. olarak devam etmektedir. Silindir içerisindeki ölü noktalar arasında gidip gelen pistonun hacmi de santimetre küp cinsinden hesaplanır. Yukarıda yazdığımız rakamların aslında açılımı 1200 cm küp, 1400 cm küp ve 1600 cm küp olarak devam eder.

Hacim arttıkça ihtiyaç olan yakıt da artacağı üzere günümüz firmaları hacim küçültüp, turbo veya supercharged sistemleri ile desteklemektedir. Böylelikle gücü farklı alanlarda oluşturarak pistona gelecek yakıtı düşürmüş olup, daha yüksek güçler elde edilmektedir. Mesela Audi’nin kullanmış olduğu TFSI motor ünitesinin V8’in piston yapısında değişim yapılmıştır. Piston başları düz, bombeli veya çanak şeklinde olmaktadır. Bu yüzden yüksek hacme sahip motorların piston kafaları oyuk şeklinde olur. Bunun da sebebi supap başlarının pistona çarpmaması içindir.

Piston Çeşitleri Nelerdir?

http://bilgihanem.com/wp-content/upl...ir-960x480.jpg

Genelde gri dökme demirin kullanıldığı pistonların; dökme çelikten, alüminyum alaşımdan ve bazı dizel ünitelerde krom – nikel karşımlı tipleri bulunmaktadır. Araçlara göre farklılık oluşturan piston, yapıları kullanım şekillerine göre en az aşınacak maddelerle kaplanmaktadır. Benzinli motorlarda genel olarak düz diyagonal yarıklı, U yarıklı, T yarıklı ve düz etekli piston tipi kullanılmaktadır. Pistonlar temelde oto termik ve oval piston olarak ayrılmaktadır.

Oto Termik Piston Nedir?

Bu tipte genleşme kat sayıları önem arz etmektedir. O yüzden oto termik pistonlar hazırlanırken, piston pim yuvalarına ve pimine dik açı ekseniyle invar (nikel – demir alışımı genleşme kat sayısına sahip metal) çeliği içerikli levhalar yerleştirilir. Oto termik tipte invarın kullanılmasının sebebi ise genleşme kat sayısının alüminyumdan daha az olmasıdır. Hazırlık aşaması böyle olan piston yapıların silindir boşlukları 0.03 – 0.05 mm gibi bir ölçüdedir. Sayılar pim yönünde ise 0.25 – 0.30 mm boşluk verilmiştir.

Oto termik pistonlarda diyagonal köşegen yarıklar vardır. Motor tam ısısına ulaştığı zaman pim yuvası etrafında bulunan çelik parçalar pimin dik şekilde piston genleşmesine engel getirir. Böylelikle piston yüksek hızlarda sıkışmadan kusursuz çizgisinde görevini yapmış olur. İşte invar değil de alüminyum kullanılmış olsaydı, genleşme kat sayısı daha fazla olacağından, pistonun çalışma esnasında sıkışıp farklı tepkimelere girmemesi için alüminyum tipi pistonlar üzerine bazı yarıklar açılırdı. Ayrıca piston başları çapı küçük silindirik olarak imal edilmiştir. Piston etekleri de oval ve konik haldedir.

Oval Piston Tipi Nedir?

Oval tipi pistonlar silindir içerisinde çalıştığı sırada vuruntu yapmaktadır. Nasıl ki alüminyum pistonların çalışma esnasında veya motor soğukken sıkışıp kalmaması için bazı yarıklar mevcutsa, oval tip de aynı mantık üzerinden imal edilmektedir. Pistonun sağlıklı çalışması ve sürüş esnasında silindir ile sekmanların zarar görmemesi için düşünülmüştür.

Biyel Kolu (Piston Kolu) Nedir?

http://bilgihanem.com/wp-content/upl...ir-960x480.jpg

Diğer bir ismi de “biyel” olan piston kolu, silindir içerisinde piston ile krank milini bağlayan parçadır. Üstü düz kısımdan piston kafasına bağlanırken, alt kısımda bilezik şeklini alarak krank miline bağlanmaktadır. Püskürtülen hava yakıt karışımı silindir içine geldiği anda piston tarafından itilmesiyle biyel kolu da aktif duruma getirilmiş olur. Oluşan hareket enerjisiyle aslında iletişim ve aktarımlar bu kol üzerinden gerçekleşir. Malzeme içeriği olarak kır dökme demir kullanılır.

Kır dökme demirin kullanılma sebebi; sürtünme ve aşınmaya karşı biyel kolunun oldukça dayanıklı olması gerektiğindendir. Bu yüzden en verimli yapı maddesi için kır dökme demir kullanılmış. Yukarıda anlattığımız piston tiplerinin hepsinde biyel kolu olmak zorundadır. O yüzden sadece belli tip motorlarda değil, içten yanmalı ve dıştan yanmalı tüm motorlarda biyel kolu olur.

Piston Ne Zaman İcat Edilmiştir?

http://bilgihanem.com/wp-content/upl...ir-960x480.jpg

Motorlu tüm araçlarda hava ve yakıt karışımın silindir içerisinde vakumlama görevinde bulunan ve gerekli basıncın oluşmasını sağlayan pistonun icadı oldukça eski zamanlara dayanmaktadır. Piston’un oluşumu için M.Ö 260 tarihi gösterilir. Şimdikinin aksine ilk piston emme basma tulumbada kullanılmıştır. Sonrasında 1438’de Jacopo Mariano isminde bir mühendis piston gelişiminin devamını sağlamaktadır. Yıl 1500’ü gösterdiğinde Leonardo Da Vinci tulumbalarda piston yapımını daha güncel hale getirmiştir.

Pistonun buluşu çok eski tarihlere dayansa da aynı zaman dilimlerinde motorun da icadı olmuştur. Hangisinin daha önce dünya hizmetine sunulduğu bilinmiyor ancak her ikisinin de bir anlam ifade etmesi için birlikte çalışmaları gerekmektedir. Emme basma tulumba ile günümüz içten yanmalı motorlara geçiş ise buhar makineleri ile olmuştur. Yüksek basınçlı ve en verimli olan son buhar makinesini O. Evans isimli mühendis icat etmiştir.

Pistonun bu yıllarda sağlam ve alaşımları hakkında son kararları verilmiştir. Çünkü sonraki adım benzin motorlara geçiş olacaktı ve yapısının silindir içerisinde en sağlam halini alması gerekiyordu. Tabi ki en başlarda pistonda yapısal boşluklar oluşmuş, biyel kolunun uzunluğunun tutturulmamasından sonra asıl günümüz motorları için en ince mühendislik hesaplamalarıyla pistona son şekli verilmiştir.

Hareket düzeneğinin bir merkez elemanını daha sizlere anlattık. Piston ve biyel kolu yapısal olarak sağlam maddelerden imal edilerek ömür bakımından uzun vadeli ele alınır. Kolay kolay kırılacak parçalar değil ancak bakım eksikliği, filtreler ve yağların değişimlerine dikkat edilmesi gerekir. Yanlış yakıt seçiminde de piston ve alt merkez parçalarının da aşınarak deforme olma olasılığı vardır. Tarihinde de sizlere anlattığımız gibi emme basma tulumbayla başlayan süreçle günümüze kadar aslında aynı mantıkta geldiğini gördük. Sadece yapı maddelerinin ve araçların büyüyen motor hacimlerine orantılı, fazladan silindirlere göre pistonların yapı malzemeleri geliştirilmiştir.

https://youtu.be/DAgWzvx46J0


Kaynak: www.bilgihanem.com