motor tasarim

MOTOR TASARIMI BMW 316 M40 B16

ZONGULDAK KARAELMAS ÜNĐVERSĐTESĐ

KARABÜK TEKNĐK EĞĐTĐM FAKÜLTESĐ

MAKĐNE EĞĐTĐMĐ BÖLÜMÜ

OTOMOTĐV ANA BĐLĐM DALI

HAZIRLAYAN

Soner ORHAN Oto-4 I.Öğrt

KONU : BMW 316i M40 B16 Motor Hesabı

DERS : Motor Tasarımı ve Uygulaması KONTROL : Yrd. Doç. Dr. Bülent ÖZDALYAN

OCAK 2006

KARABÜK


ĐÇĐNDEKĐLER

• BMW 316i M40 B16KAT Ait Motor Ölçüleri

1.Termodinamik Hesaplamalar

1.a. Termik Verim

1.b. Çevrimin Net Đşi

1.c. Termodinamik Tablo

2. Pistona Hesabına Giriş

2.a. Piston Ölçüleri

2.b. Piston Hesaplamaları

2.c. Pistona Ait Malzemenin Seçimi

2.d. Piston Malzeme Seçim Kataloğu

3. Piston Pimi Hesabına Giriş

3.a. Piston Pimi Ölçüleri

3.b. Piston Pimi Hesaplamaları

3.c. Piston Pimine Ait Malzemenin Seçimi

3.d. Piston Pimi Malzeme Seçim Kataloğu

� 4. Silindir Hesabına Giriş

4.a. Silindir Ölçüleri

4.b. Silindir Hesaplamaları

4.c. Silindire Ait Malzemenin Seçimi

4.d Silindir Kapak Civataları Hesaplamaları

5. Segman Hesabına Giriş

5.a. Segman Ölçüleri

5.b. Segman Hesaplamaları

5.c. Segmana Ait Malzemenin Seçimi

5.d. Segman Ölçü ve Malzeme Seçim Kataloğu

6. Subap Hesabına Giriş

6.a. Subap Ölçüleri

6.b. Subap Hesaplamaları


6.c. Supaba Ait Malzemenin Seçimi

6.d. Subap Ölçü ve Malzeme Seçim Kataloğu

7. Supap Yayı Hesabına Giriş

7.a. Subap Yayı Ölçüleri

7.b. Supap Yayı Hesaplamaları

7.c. Supap Yayına Ait Malzemenin Seçimi

8. Biyel Hesabına Giriş

8.a. Biyel Ölçüleri

8.b. Biyel Hesaplamaları

8.c. Biyele Ait Malzemenin Seçimi

8.d. Biyele Ölçü ve Malzeme Seçim Kataloğu

9. Krank Hesabına Giriş

9.a. Krank Ölçüleri

9.b. Krank Hesaplamaları

9.c. Krank Ölçü ve Malzeme Seçim Kataloğu

10. Volan Hesabına Giriş

10.a. Volan Ölçüleri

10.b. Volan Hesaplamaları

10.c. Volan Ait Malzemenin Seçimi

11. Kam Mili Hesabına Giriş


BMW 316i M40 B16 MOTOR ÖLÇÜLERĐ

ÖLÇÜLEN MALZEMENĐN YERĐ ÖLÇÜLERĐ

Silindir Hacmi 1596

Silindir Adedi 4

Silindir Hacmi 84

Silindir Kursu 72

Motor Gücü 73

Krank Ana Muylu 59.971 / 59.99

Krank Yatak Çapı 65.000 / 65.019

Krank Yatak Genişliği (4–20.000) (1–24.900)

Krank Yatak Kalınlığı 2.498

Krank Yağ Boşluğu (4-20.000/0.063)(1-0.030/0.093)

Krank Kol Muylu 44.975 / 44.991

Krank Kol Yatak Çapı 48.000 / 48.016

Krank Kol Yatak Genişliği 18.000

Krank Kol Yatak Kalınlığı 1.493

Krank Kol Yatak Boşluğu 0.023 / 0.080

Piston Pim Sayısı 4

Piston Pim çapı 22.000

Piston Pim Yatak Çapı 24.000 / 24.031

Piston Pim Yatak Genişliği 22.000

Piston Pim Boyu 69

Segman 1.5 / 1.65 / 2.6

Max. Devir 5500 d/dk

Ortalama Efektif Basınç 2744.36

Piston Hızı 4.32

Sıkıştırma Oranı 9.06 / 1

Tork 358.09

Strok Çapı 0.85

Litre Gücü 21.28

Motor Gücü 100-102 PS


Güç Devir Oranı 102 / 5500

Tork Devir Oranı 73 / 4250

Supaplar -------------------------------

Emme: 41.9*7*102.1

Egzoz: 33.9*7*101.1

Supap Açıları 44.50

T1 298 K

R 0.287

P1 100 kpa

cv 0.7165 kj/kgK

cp 1.0035 kj/kgK

Z 4

i 2


TERMODĐNAMĐK HESAP

D: 84

i=25.4mm=2.54cm

H: 72

VH: 1596

npmax: 5500 d/dk

Z:4

i:2

k:1.4

cv: 0.7165 kj/kgK

cp: 1.0035 kj/kgK

ps= lib

inç2

2

2

2 4514.6*

45359,0*1

cm

inç

libinç

libPS =

1PS= =4514,6

45359,00,0703 kg/cm

1kg/cm2 14.223 PS

X 100 PS X=

7.3 kg/cm2

1libre=0.45359 kg Є: 9.06/1

Pme: 100 PS 1kg/cm2= 9.81/0.0001m2=98.1kpa

r: 0.287 kj/kgK

Pme= 100 PS 7.03* 9.81 Pme= 689,727 kpa

Termik Verim:


5858,006,9

11

11

4,01=−=−=∫

−ktε

%58,58

33994

1596

4cm

VV HH ===

cC

H

VV

V 399106,9?1 +==+∈=

Vc= 49,5 cm3

P1

P2

P3

V

2

3

4

1

Şekil 1.1

Çevrimin Net Đşi:

610*399*727,689* −== VhPmewnet

T1=298 K ve P1= 100 kpa için çevrimin her noktasının sıcaklık ve Basınçları

4,0112 06,9*298* == −kTT ε =

4,012 06,9*100* == kPP ε =

2Q3 = KjWnet

t

469,05858,0

275,0==

∫

5,49399 +=+= HcT VVV

Wnet= 0,257 kj

P2 = 2187,65 kpa

T2 = 719,56 K

610*24,5 −=m


P1*V1=m*R*T1 ===−

298*287,0

10*5,448*100

*

* 6

1

11

TR

Vpm

2Q3=m.cv(T3-T2) = KTTcvm

QT 74,196856,719

7165,0*10*24,5

469,0

*342

323 ==+=+=

−

barkpaPT

TPP 5948,5985

56,719

74,1968*65,2187* 3

2

323 ====

Pmax=59 bar ( Yanma sonucu silindirdeki max. Basınç )

KTTP

PT 33,815298*

65,2187

48,5985* 41

2

34 ====

kpaPT

TPP 6,273

298

33,815*1004

1

414 ====

Termodinamik Tablo

P T 1.Durum 2.Durum 3.Durum 4.Durum

(P) Basınç 100 2187,65 5985,48 273,6

(T) Sıcaklık 298 719,56 1968,74 815,33


PĐSTON HESABINA GĐRĐŞ

Pistona ait ölçüler:

Du: 83,88 Da: 83,96

L: 84,7 Lc: 51,6

Lf: 6,55 L2:3,36

Ls:52,08 e: 7,55

ter: 33,6

NOT:

Piston için Malzeme Tablosuna Tıklayınız

www.gencbilim.com adresinden aldığım (e) Ölçüsü

Açıklama [s1]: Yukarıdaki Ölçüler Selim Çetinkaya’nın (Motor Tasarımına Giriş) Kitabının 67. Sayfasından alınmıştır. Aşagıdaki Tablo Kitabın 67.sayfasının taranmış halidir. Fakat (e) ölçüsü bu kitapta gerçekçi bir değere yakın olmadığından www.gencbilim.com ödev sitesindeki Ödev ve tezler bölümünden bulduğum makaleden 0,07 yerine 0,09 aldım


Hesaplamalar

52

5,25,7

2

21 =

+=

+=

eee

emem

PDe

ζζ59

4,8*43,0max

.43,0 ==

emζ59

84*43,075,0 =

Malzemenin Emniyet Gerilmesi

Seçilen Malzeme;

=emζ 135,07 N/mm2

G-Al Si 10 Ng Alüminyum- Döküm Alaşım


PĐSTON PĐMĐ HESABINA GĐRĐŞ

Ölçüler:

Do= 21,9 mm

Di = 16 mm

Lpim= 69 mm

Hesaplamalar:

mmlpim

a 25,174

69

4===

A=a*d0=1,725*2,2=3,795

98,326759*795,3

)4,8(*14,3*

4

* 2

max2 === p

dp

πε

56,430795,3

2/98,32672/===

A

pM

ε

63,2818725,1*2

98,3267*

2=== a

pMo

ε

101,02,2*32

)6,12,2(14,3

*32

)( 2244

=−

=−

=do

didoW

π

Piston Pimi Emniyet Gerilmesi:

2/76,273101,0

63,2818mmN

W

Moe ===ζ

2/18,42165,0

76,273

65,0mmN

eç ===

ζζ


Piston Pimi Malzemesi:

17 CR 3 Sementasyon Çeliği


SĐLĐNDĐR HESABINA GĐRĐŞ

Ölçüler:

D: 84 mm (katalog Değeri)

X: H+L=kurs boyu+piston boyu

X:72+84,7=170,7

Pmax=59 bar

S= 4 mm(uygun katalog degeri)

Hesaplamalar:

emem

pds

ζζ *2

59*844

*2

max*===

Silindir Malzemesi:

2/95,61 mmNem =τ


SĐLĐNDĐR KAPAK CĐVATALARI

DB=M12 cıvata kullanılmıştır

89,816916

)84(14,3*9,5

*4

*max*

22

===nb

DPFb

π

em

dbσ*14,3

96,8169*425,1=

2/929,112 mmNem =σ


SEGMAN HESABINA GĐRĐŞ

ÖLÇÜLER:

g= radyal lastik

ro= silindirin yarı çapı

r= radyal iç çap

p= radyal basınç kuvveti

q= kapatma miktarı

1. segman 3.4 mm 1. segman 1.5mm

2. segman 3.4 mm 2.segman 1.65mm

3. segman 3.3 mm 3.segman 2.65mm

Hesaplamalar

mmD

ro 422

84

2===

q=3,4 mm

r=ro-g=42-3,4= r=38,6 mm

P basıncı otto motorlarında yaklaşık 2 kg/cm2dir

34,3093)4,3

6,38(2*12 2

max ==ζ

Yağ Segmanı:

g= 3,3 mm

2max /45,303 mmN=ζ


r=ro-g=42-3.3 r=38,7 mm

39,3190)4,3

7,38(2*12 2

max ==ζ

Segman emniyet gerilmesi

Segman Malzemesi

2

max /97,312 mmN=ζ

38 Si 7 Sıcak had yay çeliği


SUPAP HESABINA GĐRĐŞ

Ölçüler:


Emme Supabı:

dem:41.9

dse: 7

L:102.1

açı:44.5

de:37,3

Eksoz Supabı:

dek:35,9

dse:7

L:101,1

Açı:44,5

de:31,3

Not:

Hesaplamalar:

Emme: Eksoz:

( )( )

86,390823,0*4

73,3*59

.4

*2

2

2

2

max ===em

em

emt

dpσ ( )

( )64,2731

23,0*4

13,3*592

2

==emσ

Not:

Supap Malzemesinin Seçimi:

2/45,383 mmNem =σ 2/97,267 mmNem =σ

X6 CR 13 Paslanmaz Çelik

Açıklama [m2]: SSSuuupppaaappplllaaarrr iiiççç iiinnn aaalll ııınnnaaannn dddeeeğğğeeerrr llleeerrr PPPDDDFFF dddooosssyyyaaalllaaarrrııınnnııınnn iiiçççeeerrr iiisss iiinnndddeeekkkiii BBBMMMWWW333111666iii SSSuuupppaaappp KKKaaatttaaa llloooggguuunnndddaaannn aaa lll ııınnnaaarrraaakkk hhheeesssaaappplllaaannnmmmııısssttt ııırrr

Açıklama [m3]: SSSuuupppaaappp Sapı için Mukavemet hesabı yoktur


SUPAP YAYLARI HESABI

Ölçüler:

Tel Çapı: D=4 mm

Yayın Dış Çapı: D=28mm

Yayın Đç Çapı: D=20mm

Di=D-2.d=28-4*2=20 mm

Pmax=19,4 kg

Pmax=60,2 kg

r=D/2 =28/2 r=14


Hesaplamalar:

( )33,2161

4,0*

4,1*16*4,19

*

*16max*33

===ππ

σd

rpbr

( )79,6706

4,0*

4,1*16*2,60

*

*16max*33

===ππ

σd

rpbr

2/02,212 mmNbr =σ 2/93,657 mmNbr =σ


Malzeme Seçimi:

51 Si 7 Sıcak ha. Yay çeliği


BĐYEL HESABINA GĐRĐŞ

Biyel Burcu Et Kalınlığı(tb);

tb=do/12 = 22/12 = tb=1,833

Biyel Burcunun Dış Çapı (db);

Db=2tb+do = 2*1.833+22=25,66mm

Biyel Burcu iç Çapı (dib); db-2tb

Dib=db-2tb=25,66-2*1,833 = 21,93mm

Biyelin Gövde Kalınlığı;


B=h/1,5 18,14/1,5 b=12,09

Biyel Gövdesi içi et kalınlığı;

A=(2*b*t*)+(h-2t)*t

100_24,18t+18,14t-2t2

2t2-43,32t+100=0

T1,2= 2,32

42

=−−+−

a

acbb

1-1 Kesiti

Pim Ağırlığı: mp=96,36gr

Piston Ağırlığı: m4=474,16gr

Biyel Ağırlığı: m3=713,74gr

Toplam Ağırlık

Mt= m4+mp+my = 474,16+96,36+100 =670,53

M=mt/9,81=670,53/9,81= m=68,35

Açısal Hız

W=Π.n/30 Π.2000/30 w=209,44 rad/sn *1.1(emn. Đçin)

W=230,38rad/sn

R=H/2 = 72/2=36 mm

Krank Biyel Oranı:

6,3

1=λ 1/ 4,2<=λ <=1/ 3,6

Biyelin ayağı ile başı arasındaki eksensel mesafe;

t=3,2 mm


mmr

L 47,12936,1

36===

λ

A=2*tb*R = 2*1,833*34,5 = 126,47

a=r*w2*(1+λ )= 36*230(1+1/ 3,6)

a= 242,658m/sn2

Piston Tepesindeki Çekme Kuvveti;

Pç=m.a 0,06835*2426,58 =165,85kg

3– 3 Kesiti

Biyel Gövdesinin Pim Eksenine Dik Kalınlığı;

amin=0,55*dso=0,55*35,2 =19,3

a=1,4. amin= 1,4*19,36 = a=26,1

Biyel Gövdesinin eksenindeki genişlik

B=0,5*a 0,5*26,104 = 13mm

Biyel Ayağının iç Çapı:

dçy=d+2(yb+h)= 47,975+2(0,0795+1,923)=dy=52

Kusunet Kalınlığı:

Tcb=0,1dçy = 0,1*52 teb=5,2

Biyel Ayağının dış çapı

Dby=dcy+2tcb 52+2*5,2 dby=62,4mm

Biyel Ayağı Genişliği Wb=19mm

Basma Gerilmesi

Fg=pmax.A NFg 278864

84**032,5

2

==π

260/278886/ == AccFGçσ

2/34,68 cmkgem =σ

2/25,107 mmNç =σ


Cıvata Çapı:

Dbr=8mm(M8)

Db=1,25*dbr dbr=8/1,25 dbr=6,4mm

==πAbr

dbr.4

217,32

.44,6 mmAbr

Abr===

π

Fbj=(m4+m3)*a (0,47416+0,71374)*2407,53

17,32*2/9,2859*2/ == Abrfbybσ

Kepin iç çapı Kepin Genişliği

Dz=52mm by=20 mm

Cıvata

Wb=dç=M8

Cıvata eksenleri arası mesafesi

E=64mm

P3 = ( ) ( ) ( )[ ]tbp mmmmmrw

−+++++ 34

2

19

*λ

= ( )( )( )[ ]1784,071374,06,3/1103,09681,047462,081,9

38,230*036,0 2

−+++

P3=243,41kg=2385,2N

P3/2=133,72kg

Fbj=2859,9N

2/45,44 mmNb =τ


Mo= )52

2

64(727,133)

42

1(*

2

3

A

dzp−=−

Mo=2540,813kg/cm

4-4 Kesiti

6

933,1*20

6

* 22

==hby

w

45,12

813,2540==

W

Moeσ

Malzemesi

W=12,45mm2

2/02,2002 mmNe =σ

C35 Islah Çelik


KRANK HESABINA GĐRĐŞ

Verilen Değerler

Kol Muylu Çapı (dcj)=45mm=0,64*D

Ana Muylu Çapı (dmj)=60mm=0,68.D

Kol Muylu uzunluğu(jcx)=20mm=0,41*D

Ana Muylu uzunluğu(jmx)=35mm0,42*D

Krank Kolu Kalınlığı (wx)=18mm

Krank Kolu genişliği)(wy)=48mm

Hesaplamalar:

Kol Muylularındaki eğilme gerilmesi

2

3/824,48

48*

76*27886*8mmNbj ==

πτ


Krank kolundaki eğilme gerilmesi

22 )18(*48

)1820(27886*5,1

*

)(**5,1 +=

+=

wxwy

wxjxFgbwτ

Not:

2/2,99 mmNbw =τ

666-40 Çok iyi

işlenebilir aşınmaya

Açıklama [s4]: AAAlll ııınnnaaannn dddeeeğğğeeerrr llleeerrr BBBmmmwww333111666’’’nnnııınnn EEExxxccceeelll tttaaabbblllooosssuuunnndddaaakkkiii dddeeeğğğeeerrr llleeerrr iii aaa lll ııınnnaaarrraaakkk hhheeesssaaappplllaaannnmmmııışşşttt ııırrr


VOLAN HESABINA GĐRĐŞ

Ölçüler:

Dış Kalınlık:37,5

2.kalınlık:18,5

3.kalınlık:9

Hesaplamalar:

( ) ( )75,3*

4

2529

4

22

1

21

2 −=

−=

ππ a

DDoVo

Vo=636cm3

( )85,1*

4

1025*

4

)( 22

2

24

22

2

−=

−=

ππa

ddV

V2=763cm3

( ) ( )4

9,310*

4

22

3

224

4

−=

−=

ππa

diDV

V4=60cm3


Pahlı kısmın hacmi(çıkarılacak kısmın hesabı)

( ) ( )2

95,0*

4

101,14

4

2224

23 −

=−

= ππ dD

Vp

Vp=37cm3

Vida Delik hesabı

Vv=( ) ( )

6*9,0*4

101,146*9,0*

4

222 −=ππ Dv

Vv=5,06cm3

Volanın toplam hacmi:

Vt=Vo+V2+V4-Vp-Vc

NOT:

Emniyet Gerilmesi

Malzemesi

Vt=1417cm3

3/93,61417

9816cmgr

V

G

t

===γ

S6 51 Antimon

Açıklama [s5]: BBBMMMWWW 333111666’’’yyyaaa aaa iiittt bbbiiirrr vvvooolllaaannn bbbuuullluuunnnaaammmaaadddııığğğııınnndddaaannn 111666000000cccccc bbbaaaşşşkkkaaa bbbiii rrr aaarrraaaçççtttaaannn eeennn uuuyyyggguuunnn dddeeeğğğeeerrr aaa lll ııınnnmmmııışşşttt ııırrr...


KAYNAKLAR

• www.gencbilim.com

Piston Hesabı için sadece(e-mesafesini bulmak için)

• Motor Tasarımına Giriş Selim ÇETĐNKAYA

Piston Ölçüleri, Krank Ana ve Kol yatak-muylu hesabı için

• Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Bülent ÖZDALYAN

Formüller ve Hesaplamalar için

• Excel Dosyaları

BMW 316i M40B16KAT aracının ölçülerini bulmak için

• Pdf Dosyası

Supap yayı, emme-eksoz supap boyutları, segman ölçüleri için

kullanıldı.

• Malzeme seçiminde Motorculukta metal tekniği kitabı M.E.B.

yayınlarının 34-44’e kadar olan bölümünden seçildi.

motor tasarim

Documents

biyel burcu

evrimin net

yay elii

mm 2

kalnl

hesaplamalar

segman 1

segman 3