14
1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞ 1.1 KONUYA GENEL BAKIŞ Mühendislerin görevi kaynakların iyi şekilde kullanmak ve doğanın kurallarını insanların yararına sunmaktır. Mühendislik uygulamalı bilim olup, bilimsel prensipleri anlayarak onları istenilen amaca ulaşmak için kullanır. Makine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde yerini alıp, düşünceyle, tasarımla, geliştirmeyle, arıtmayla ve makinelerin ve mekanik aletlerin tüm örnekleriyle uğraşır. Birçok makine mühendisliği öğrencisi için, makine elemanları dersi, onların temel fen ve mühendislik derslerinden sonraki ilk profesyonel mühendislik dersleridir. Profesyonel mühendisliğin ilgisi pratik problemlere çözüm bulmaktır. Bu çözümler gerekli bilimsel bilgileri yansıtmakla birlikte, genelde sadece bilmek yeterli olmayıp deneysel bilgiler (tecrübe denebilir) ve mühendislik anlayışı daönemlidir. Örneğin; bilim adamları motorlardaki yanma veya yorulma proseslerini tam olarak anlayamamalarına rağmen makine mühendisleri çok kullanılışlı içten yanmalı motor geliştirmişlerdir. Daha fazla bilimsel bilginin ortaya çıkmasıyla birlikte, mühendisler pratik problemler için daha iyi çözümler üretebilmektedir. Bununla birlikte, bazı alanlarda çözüm üretebilmek için daha geniş bilimsel araştırmalar gerekmektedir. Bu nedenle mühendislerle araştırmacılar arasında çok sıkı bir ilişki mevcuttur. Konuların profesyonel doğasından dolayı, makine mühendisliğindeki problemlerin tek bir doğru çözümü yoktur. Örneğin; buzdolabı tasarımının bugün için çalışan çok çeşitli tasarımları mevcut olup, hiçbirisine bu tasarım “doğru değildir” diyemeyiz. Fakat “doğru cevap” bazıları diğerlerinden daha iyidir olabilir (güzel görünümlü, ekonomik, en son teknoloji kullanımı gibi). Bugünkü toplumun istediği ve mühendislerin yaptığı ürün tasarımları eskiye oranla çok daha farklıdır ve mühendisler eskiye oranla çok daha fazla bilgiye sahiptirler. Böylece, onlar, bugünkü ihtiyaçları giderebilecek tasarımlar yapabilmektedirler. Bu dersimizde, temel bilgilerimizi kullanarak, makine elemanlarının tek tek boyutlandırılmalarının ve tasarımlarının nasıl yapıldığı üzerinde duracağız. Makine elemanlarının tasarlanmasında iki ana kaygı etrafında duracağız. 1) gerilme – uzama – mukavemet ilişkisinin katı elemanların “genişlemesine” etkisi 2) yüzey davranışları; sürtünme, yağlama, aşınma ve çevresel etkiler. Bu dersin başlangıcında temel kurallar anlatıldıktan sonra, ikinci kısımda makine elemanlarına uygulamalar anlatılacaktır. Bugün için var olan tüm makine elemanı tasarımlarını bu desin kapsamında anlatmak mümkün olamayacağından, burada diğer makine elemanları problemlerini de analiz edebilecek konular seçilip, öğrenciye makine mühendisliği problemini analiz edebilme ve çözme yeteneği kazandırılmaya çalışılacaktır.

1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

  • Upload
    others

  • View
    13

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞ

1.1 KONUYA GENEL BAKIŞ

Mühendislerin görevi kaynakların iyi şekilde kullanmak ve doğanın kurallarını insanların yararına sunmaktır. Mühendislik uygulamalı bilim olup, bilimsel prensipleri anlayarak onları istenilen amaca ulaşmak için kullanır. Makine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde yerini alıp, düşünceyle, tasarımla, geliştirmeyle, arıtmayla ve makinelerin ve mekanik aletlerin tüm örnekleriyle uğraşır.

Birçok makine mühendisliği öğrencisi için, makine elemanları dersi, onların temel fen ve mühendislik derslerinden sonraki ilk profesyonel mühendislik dersleridir. Profesyonel mühendisliğin ilgisi pratik problemlere çözüm bulmaktır. Bu çözümler gerekli bilimsel bilgileri yansıtmakla birlikte, genelde sadece bilmek yeterli olmayıp deneysel bilgiler (tecrübe denebilir) ve “mühendislik anlayışı da” önemlidir. Örneğin; bilim adamları motorlardaki yanma veya yorulma proseslerini tam olarak anlayamamalarına rağmen makine mühendisleri çok kullanılışlı içten yanmalı motor geliştirmişlerdir. Daha fazla bilimsel bilginin ortaya çıkmasıyla birlikte, mühendisler pratik problemler için daha iyi çözümler üretebilmektedir. Bununla birlikte, bazı alanlarda çözüm üretebilmek için daha geniş bilimsel araştırmalar gerekmektedir. Bu nedenle mühendislerle araştırmacılar arasında çok sıkı bir ilişki mevcuttur.

Konuların profesyonel doğasından dolayı, makine mühendisliğindeki problemlerin tek bir doğru çözümü yoktur. Örneğin; buzdolabı tasarımının bugün için çalışan çok çeşitli tasarımları mevcut olup, hiçbirisine bu tasarım “doğru değildir” diyemeyiz. Fakat “doğru cevap” bazıları diğerlerinden daha iyidir olabilir (güzel görünümlü, ekonomik, en son teknoloji kullanımı gibi). Bugünkü toplumun istediği ve mühendislerin yaptığı ürün tasarımları eskiye oranla çok daha farklıdır ve mühendisler eskiye oranla çok daha fazla bilgiye sahiptirler. Böylece, onlar, bugünkü ihtiyaçları giderebilecek tasarımlar yapabilmektedirler.

Bu dersimizde, temel bilgilerimizi kullanarak, makine elemanlarının tek tek boyutlandırılmalarının ve tasarımlarının nasıl yapıldığı üzerinde duracağız. Makine elemanlarının tasarlanmasında iki ana kaygı etrafında duracağız. 1) gerilme – uzama – mukavemet ilişkisinin katı elemanların “genişlemesine” etkisi 2) yüzey davranışları; sürtünme, yağlama, aşınma ve çevresel etkiler. Bu dersin başlangıcında temel kurallar anlatıldıktan sonra, ikinci kısımda makine elemanlarına uygulamalar anlatılacaktır. Bugün için var olan tüm makine elemanı tasarımlarını bu desin kapsamında anlatmak mümkün olamayacağından, burada diğer makine elemanları problemlerini de analiz edebilecek konular seçilip, öğrenciye makine mühendisliği problemini analiz edebilme ve çözme yeteneği kazandırılmaya çalışılacaktır.

Page 2: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

1.2 EMNİYETİN ÖNEMİ

Tasarımların ilk yapılmaya başladığı zamanlarda doğal olarak mühendisler makinenin ekonomik olmasını ve fonksiyonunu yerine getirmesini ön planda tutmaktaydılar. Eğer makine doğru ve kullanılışlı tasarlanmış ise, mühendislerin ilgisini çeken daha başka bir konu olmaz. Bununla birlikte, eğer makinenin fiyatı toplumun satın alabileceğinden fazla ise, bu makinenin imalatına hiç başlanmaz. Fakat bugüne kadar mühendisler çok kullanılışlı ve de ucuz makineler tasarlamışlardır. Mühendislerin makine tasarımı üzerinde yoğunlaşması ile birlikte insanları ve çevreyi etkileyebilecek tasarımlarda yapmaya başlamışlardır.

Yapılan tasarımlarda kişiler emniyet son zamanlarda çok daha fazla önem kazanmıştır ve mühendisler bunu göz önünde bulundurmak zorundadır. Emniyet, klasik gerilme ve yer değiştirme hesaplamasından çok daha fazla önem kazanmaktadır. Fakat bu mühendisler için sadece yapılan hesaplamalara katılması gereken bir katsayıdır.

Mühendis için ilk adım, emniyetin çok önemli olduğunun farkında olmasıdır. Ürünün emniyeti kanun koyucular, avukatlar, hakimler, jüri üyeleri, sigortacılar ve başkaları için önemli bir kaygıdır. Fakat bunların hiçbirisi ürünün emniyetine bir katkıda bulunmazlar. Bunlar sadece ürünün emniyetli olarak tasarlanmasındaki kuralları belirlerler. Sonuç olarak ürünün emniyetli olmasını sağlayan o ürünü tasarlayan tasarım mühendisidir.

1.2.1 HAYAL GÜÇÜ VE YARATICILIK

Tasarım mühendisinin farkında olması gereken ikinci nokta ise yaratıcılıktır. Mühendis, bir arıza durumunda ürünün oluşturabileceği potansiyel zararın ne olabileceğini hayal edebilecek yaratıcılığa sahip olmalıdır. Mühendisin kısa süre sonra ya da belli bir süre sonra her şey olabilir demesi doğru bir yaklaşım değildir. Bu kısma kazaya uğramış, ölümle ya da sakatlanmayla sonuçlanmış birçok çalışanın hikayesi ve alınabilecek tedbirler ilave edilebilir.

1.2.2 TEKNİKLER VE KILAVUZLAR

Tasarım mühendisi emniyetin ne kadar önemli olduğunu anladıktan sonra, emniyetli tasarım yapmaya yardımcı olmak için, uygulamada bazı tekniklerin ve kılavuzların olduğunu bilir. Bunlardan altı tanesi aşağıda verilmiştir.

1. Ürünün üretimden atılıncaya kadar olan toplam ömür süresini hiçbir olayı görmemezlikten gelerek gözden geçirmek gerekir. İmalat süresince, taşıma sırasında, depolamada, montajda, kullanımda, servis sırasında nasıl problemlerle veya emniyet durumlarıyla karşılaşılabileceğini mutlaka kendi kendine sormalı.

2. Dengeli bir emniyet uygulaması yapıldığından emin olmalı.

Page 3: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

3. Te

4. EBao

5. Ye

6. Tu

Ulusal Eyayınlam

1. Z2. G3. U4. E5. K

1.3 GEN

Hemen önemli mvermek

Temel tasaredilmelidir.

Eğer uygunBuradaki duarızalanma onunda değ

Yaptığın tasendüstrinin

Tasarım tamuyarıları ge

Emniyet Birmışlardır.

Zaraları ortGüvenlik içUyarı aletleEmniyet doKişisel emn

NEL TASA

hemen tümmaddeleri gmümkün o

Ta

rım yapılırk. Güvenlik a

n ise tasarımurumda, tasolunca da tğiştirilmesi k

sarıma uygun standartla

mamlandıkterekli yerler

rimi insanla

adan kaldırçin gerekli aeri kullanmaokümanları hniyet aletler

ARIM DÜŞ

m tasarımlar görmek ve slmayıp anca

ablo 1.1

ken güvenlikaletleri teme

mı “emniyetlsarım filozoüm sistem ykısa sürede

un olan emnarını kontro

an sonra arde uyarı etik

arın zarar gö

acak ve riskaletlerini tasak. hazırlamak i kullanmak

ŞÜNCELER

birden çok sırasıyla çözak Tablo 1.

Tasarım E

k aleti veya el tasarım y

li arızalanmfikli arızalayerine, sadeve ucuza ya

niyet kurallaol edilmiş ol

da kalan emketleri koyar

örmelerini m

kleri minimsarıma ilave

ve kullanıck.

önemli madzmek zorun1 de olduğu

Ehemmiyet

aletleri muyapıldıktan s

ma” (fail-safanmayacaktıece basit birapılabilecek

arını belirlelmalı (TSE,

mniyetsiz durak kullanıc

minimize ed

ize edecek te etmek.

cıları eğitme

dde mevcutndadır. Burau gibi genel

tlerinin An

tlaka tasarımsonra ilave e

afe) ilkesiyleır. Fakat herr eleman arık olmalı.

emek için deOSHA ve A

urumlar içinılar uyarılm

decek kurall

tasarım yap

ek.

ttur. Tasarımada basit bir

bir liste ver

a Kategori

ma ilave edilmemeli

e tamamla. er hangi bir ızalanacak v

evletin ve ANSI gibi)

n gerekli olamalı.

ları koyarak

pmak.

m mühendisr önem listesrilebilir.

ileri

.

ve

.

an

k

si bu si

Page 4: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

Gelenektasarlanyaklaşımbulunduortaya ç

1.4 BİR

Birim mfiziksel miktarlauzunlukEnglish

Tab

ksel yaklaşınır: a) mukavmla makine urulur: a) aşçıkan ısı.

RİM SİSTE

mühendislikbir büyüklü

a karşılaştırk birimi olu

h, British ve

blo 1.2 U

Şekil 1.

mda makinvemet, b) yelemanlarınşınma, b) ya

EMİ

k hesaplamaüğün özel brılabilir. Örnup, saniye, d

SI birimler

Uzunluk, Z

1 Kuvvet

e elemanlarer değiştirmnın yüzey ta

ağlama, c) k

alarında kullir miktarı o

neğin; inç, fdakika ve sari verilmekte

Zaman, Küt

(veya Ağır

rı takip edenme, c) ağırlıkasarımların

korozyon, d)

lanılan çok lup aynı ölç

fit, mil, santaat ise zamaedir.

tle ve Kuvv

rlık) ve Küt

n maddeler k ve d) boyuda takip ede) sürtünme

önemli fizikçüm metodutimetre, metan birimi di

vet için Eng

tle Birimler

göz önündeular ve şekien maddelerkuvveti ve e

ksel büyükluyla olmak tre ve kilomr. Tablo 1.2

glish, Britis

rinin Karşı

e bulunduruil. Geleneksr göz önünde) sürtünme

lüktür. Bir bkoşuluyla b

metre, bunla2 de E

sh, SI Birim

ılaştırılmas

ularak sel de e ile

birim başka bir r

mleri

Page 5: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

1. İngiliz Mühendisler (FMLt): Bu sistemde kuvvet (pound, lb), kütle (pound kütle, lbm), uzunluk (foot, ft) ve zaman (saniye, s) temel birimlerdir. Bu sistemde Newton’un ikinci kuralı şöyle ifade edilir.

/ 1.1

1 32.2 /

32.2 . /

2. British Yerçekimi (FLt): Bu sistemde kuvvet (pound, lb), uzunluk (foot, ft) ve zaman

(saniye, s) temel birimlerdir. Bu sistemde Newton’un ikinci kuralı şöyle ifade edilir.

1.1

1 1 . 1 1/32.2

3. SI (MLt): Bu sistemde kütle (kilogram, kg), uzunluk (metre, m) ve zaman (saniye, s)

temel birimlerdir. Bu sistemde Newton’un ikinci kuralı şöyle ifade edilir.

1.1 1 1 . /

Kuvvet birimi özellikle makine mühendisliğinde tasarım yaparken, kuvvet, moment, gerilme, iş, kuvvet gibi hesaplamaların yapılmasında çok önemlidir.

1.5 MAKİNE ELEMANLARI PROBLEMLERININ ÇÖZÜM YÖNTEMLERİ

Makine elemanlarında problem çözmenin ilk adımı, problemi tanımlamaktır (anlamaktır). Takip eden adımda ise, çözümün tanımlanması, çevreyle ilişkisinin belirlenmesi, tasarımcının düşüncelerini seçeneklerini kaydetmesi ve gerekli çizimlerin yapılmasıdır. Dikkatli bir şekilde problemi tekrar analiz ederek, gerekli kabulleri uygulanacak kurallara göre yapıp, makine elemanının veya elemanlarının tasarımı tamamlanır. Son adımda ise, sonuçların uygunluğu kontrol edilir ve çözüm hakkında uygun yorum yapılır. Buradaki analizlerde direk yada dolaylı olarak aşağıdaki konular kullanılır.

Statik ve dinamik

Mukavemet

Formüller, tablolar, diyagramlar

Kütle korunum prensibi

Enerji korunum prensibi

Bunlara ilaveten tasarım mühendisi hangi malzemeye hangi makine elemanı için kullanması gerektiğini mutlaka bilmek zorundadır.

Page 6: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

ProblemBunlar: kararla

1.6 İ

Tüm meveya enbir başlaedilir.

Burada 2 noktalalmak g

Şekil 1.dönme hifade ed

Burada bu mom

Kuvvet Aktarılacinsindeolup J (

min çözümüBilinenler,r, kabuller,

İŞ VE ENE

ekanik sisteerji dir. Bu angıç konum

F kuvvet velarındaki işi

gerekir.

2 de R yarıçhareketi yap

dilir.

Şek

S kuvvetin mentin etkisi

yada momean enerji poen depo edilJul) (1 Nm

ünde başarıy, ulaşılacak, analiz ve y

ERJİ

emlerde kuvtemel pren

mundan s1 a

ektörü ve i vermez. D

çapına sahippmaktadır. D

kil 1.2

F uygulandiyle kadar

ent tarafındatansiyel, kinleceği gibi i= 1 J) le eş

yı artırmak ik sonuç (arayorumlar

vvet ve haresibi gözdenalarak, en so

ise yer deDolayısıyla,

p bir diske FDiskin q de

Disk Yatay

dığı mesafedr döndüğünü

an oluşturulnetik enerji isi enerjisi oittir. Englis

için, takip eanan çözüm

eket mevcut n geçirelim.on konumun

.

eğiştirme veişin nasıl ge

F kuvveti etevri ile dönd

y Kuvvet T

2

dir. Diske Tnü kabul ede

lan iş diğer olarak veya

olarak ta etrsh sistemind

eden adımlarm), diyagram

olup, bu ikİş, kuvvetina s2 getirm

ektörüdür. Yerçekleştiği

tki etmekteddüğünü kabu

Tarafından

T momentinelim. Bu dur

makine elea iç enerji orafa atılabilide ise iş ft.lb

rı takıp etmmlar, verile

ki bileşenin kin F etki ett

mesiyle oluşu

Yukarıdaki ini bilmek v

dir. Bu kuvvul edersek, i

Döndürülü

in uygulandrumda iş:

manlarına aolarak veya ir. SI sistemb dur.

mek çok öneen değerler,

kombinasyotiği bir noktur ve şöyle

integrali almve integrali o

vvetin etkisiyiş aşağıdaki

üyor

dığını (

aktarılmaktaüç enerjinin

minde iş biri

mlidir.

onu iş ayı belli ifade

mak 1 ve ona göre

yle disk i gibi

ve

adır. n hepsi imi Nm

Page 7: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

Problemiticisinin0.1 rady

Verilen

İstenen

Çözüm

1. Keşittir.

1.7 G

Tasarım

durumutransfer

Eğer gü

SI sistem

Şaft (mihesabi t

m 1: Şekildn yukarı haryan (5.73o) d

nler: İticiye

nler : Kam m

: Kab

Kam milini

0

GÜÇ

m mühendisi

undadır. Birir oranı kuvv

üç belli bir z

minde güç b

il), kasnak vtasarım müh

de görüldüğüreketi için 1dönmektedi

uygulanan

miline ortala

buller: 1

2

n oluşturdu

0.1 1

i belli bir sü

im zamandavetin ve hızı

zaman aralığ

birimi joul/s

ve dişli gibihendisinin b

ü gibi kam m1 N lık kuvvir. Kam mil

kuvvet = 1

ama uygula

1. Mom

2. Sürtü

uğu iş, sürtün

2

0.001

üre içinde ne

a transfer edn bir fonksi

ğında integr

saniye (J/s)

i dönenen mbilmesi gere

mili supap ivet yeterlidiline uygulan

N, dönme a

anan momen

ment değişm

ünme kayıp

ünmeler ihm

e kadar ene

dilen enerjiyiyonu olarak

ral edilirse i

.

= watt (W)

makine elemeken önemli

iticisini hareir. İticinin 1nan ortalam

acısı = 0.1 r

nt

miyor

pları ihmal e

mal edildiği i

0.1

1 0.001

.

erji transfer

ye güç denik tanımlanır

iş elde edilir

W) = Nm/s ve

manlarıyla tri bir konudu

eket ettirme mm yukarı

ma momenti

radyan

ediliyor

için supap it

1

edileceğini

r ve ile gr ve şöyle if

r.

e English si

ransfer edileur. Moment

ektedir. Suprı hareketi sıbulunuz.

iticisinin işin

düşünmek

gösterilir. Efade edilir.

isteminde is

en güç miktt ileten bir m

pap ırasında

ne

Enerji

se ft.lb/s.

tarının milin

Page 8: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

açısal hızıyla döndüğünü ve T miktarında moment ilettiğini düşünelim. Moment ise yarıçapı R olan mile etki eden açısal kuvvet F tarafından üretilsin T = FR. Kuvvetin etki ettiği noktadaki hız ise dır. Böylece;

SI birim sisteminde;

watt (W) = 1 J/s = 1 Nm/s. Buna ilaveten 1 devir = 2 radyan ve 1000 W = 1 kW. Gücün kW olarak hesaplandığı formüller:

1000 10002

1000 60 1000 60 / 2 9549 1.2

Burada; , , , , , .

English ve British sisteminde güç formülleri:

330002

33000 33000/ 2 5252 1.3

Burada; , , , . , .

1.8 ENERJİNİN KORUNUMU

Eğer bir sistemin sınırlarından kütle transferi yok ise, enerjinin korunumu söyle yazılır.

∆ ∆ ∆ ∆ 1.4

Burada:

∆ Sistemdekitoplamenerjideğişimi

∆ Sistemin kinetik enerjisindeki değişim

∆ Sistemin potansiyel enerjisindeki değişim

∆ Sistemin iç enerjisindeki değişim

Q = Sisteme transfer edilen ısı enerjisi

W = Sistemin yaptığı iş

Enerji dengesi çeşitli şekillerde yazılabilir. Burada anlık enerji dengesini şu şekilde yazılır.

1.5

Page 9: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

Denklemenerji hikontrol

Aşağıda

Problemdevirle

Verilen

İstenen

Çözümiçin heszamand

0.1 rady

Güç

Problemmilinin dönmek

m 1.4 enerjiiçbir zamanedilemediğ

a verilen bir1 ft.lb = 1.3

m 2: Probledönmektedi

nler: n = 10

nler: ?

: Problem saplanmıştı

da gerçekleş

yan dönme i

m 3: Delik dmoment ge

ktedir. Moto

inin korunun kaybolmayği durum ala

rim dönüşüm356 J; 1 Nm

em 1 rin devir. Ortalama

000 rpm ve T

1 de döndü. Devir sayştiğini hesap

ise, ∆ 0.

9549

delme presiereksinimi şor volanının

umu prensibyıp, bir türdabilir, fakat

mleri problem = 1 J; 1 ksi

vamı olan bua güç nedir?

T = 10 Nmm

ürme momenyısı 1000 rp edelim.

260

2

.1/ 33.3

0.01 109549

i 60 rpm hızekilde veril

n etkisini gö

bine uygulanden diğer birhala enerji

em çözümlei = 6.89 MP

u problemd?

m

ntini 10 Nmrpm olduğu

2 100060

009

.

zla dönerek lmiştir. Pres

öz önünde bu

nabilir. Denr türe transfkorunumu m

erinde yardıPa; 1 MPa =

de şekilde gö

mm = 0.01 una göre 0.

.

dakikada 6si çalıştıran ulundurmad

nklemden defer olur. Bazmevcuttur.

ımcı olabilir= 145 psi

örülen kam

Nm olarak,1 radyan d

/

.

0 delik delmmotor 1200

dan motor g

e görüldüğüzen enerjini

r. 1 kW = 1

mili 1000 r

, 0.1 radyandönmenin n

mektedir. K0 rpm hızla gücünü hesa

ü gibi in

.34 hp;

rpm

n dönme ne kadar

Krank

aplayın.

Page 10: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

Verilen

İstenen

Çözüm

Şekilden

Başka b

Motor il

Diyağra= 500 N

Şaftın b

Şaftın d

Motor g

Problemgücü he

Bu 2k

nler: npres =

n: Motor güc

: Kabuller

n anlaşılaca

bir yöntem

le pres kran

ama göre maNm

bir dönmede

devir sayısı =

güçü = 20(1

m 4: Probleesaplayınız.

kNm veya 6

60 rpm, nmo

cü = ?

: 1. S

2. D

3. M

ağı üzere ma

mle hesaplar

nk mili arası

aksimum m

e yaptığı iş W

= 1200 rpm

1000 20

em 3 de volaPres için ge

6283 J.

otor = 1200 r

Sürtünme ka

Dönmede ki

Motor her z

aksimum m

95491

rsak:

ındaki dönm

moment 10 k

W = T = 5

m = 20 rps

062.8 kW

an hesaba kerekli olan e

rpm

ayıpları ihm

inetik enerj

zaman maks

moment 10 k

10000 609549

me sayısı or

kNm motor

500(2) = 1

W

katılmamıştıenerji şekild

mal ediliyor

i depolanm

simum mom

kNm = 1000

,

ranı = 1200/

r volanındak

1000J.

ı. Burada vode verilen e

ası yok

menti sağlıyo

00 Nm.

/60 = 20

ki momentin

olanı hesabağrinin altınd

or

n değeri 10

a katarak gedaki alana e

000/20

erekli eşittir.

Page 11: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

Çözüm

kadardır

Volan sgerekli m

Diğer prproblemdurumd

Motor g

Problemsayısı 9değerler

Verilen

İstenen

: Şekilde gö

r. Eğrinin a

ürekli ve samoment 1 k

roblemde gmde volanın da gerekli m

gücü = 6.3 k

m 5: Proble00 rpm ila 1ri şekilde ve

nler: n = 90

nler: I = ? v

örüldüğü gi

ltındaki alan

abit bir momkNm dir.

gerekli mom kullanılma

moment 10 k

kW

em 4 için vo1200 rpm arerilmiştir. V

00 rpm ila 1

ve d = ?

bi, ortalama

n işi vermek

menti 2 rad

mentin volanası durumunkat azaldığın

olan tasarımrasında değ

Volanın atale

200 rpm,

a punç (delm

ktedir ve bu

dyan dönme

n olmaksızınnda 1 kNm nndan gerekl

mı. Motor hızğişmektedir.et momenti

me) momen

unun 2 kN

e süresince o

n 10 kNm onin yeterli oi motor güc

zının 1/3 hız Volan malni ve volan

nti 6 kNm ol

m olduğunu

oluşturmakt

lduğunu veolacağını göcüde 10 kat

zla dönen pzemesi çelikdiş çapını b

lup, delme

u söylemişt

tadır. Bu du

e burada bu örmekteyiz. azalacaktır.

pres volanınk olup, geombulunuz.

açısı 3

ik.

urumda

Bu .

nın devir metrik

Page 12: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

Çözümproblem

süre yin

Volanın

Volan iç

İçi boş s

Problemgüç gereyakıt tükmotor kalınabilimph hız

: Problem 4mde düzgün

ne grafikten

n sağlaması

12

çin;

12

silindir için

32

m 6: Otomoeksinimi, mketimi eğril

kullanmaktair. a) En yükzla giderken

4 te toplam moment içi

3. Buna g

gereken mo

ü ü

5

atalet mom

obil performmotorun gücüleri sırasıylaadır. Tekerleksek hızda,

n yakıt tüket

6283 J = 62in 1 kNm h

göre gerekli

oment ise =

523612

menti

13.8 0.2

mans analiziünün devir a verilmekteeğin çapı hızmotor ve te

timi yaklaşı

283 Nm mohesaplanmışt

i motor güc

= 6283 – 104

ç ;

.

2 7700

ini, aşağıdaksayısıyla deedir. Otomoza bağlı olaekerlek (aksık nedir?

omente ihtiytı. Bu durum

cü = 1000 (

47 = 5236 N

12

12

032

ki şekillerdeeğişimi ve mobilin ağırlıarak değişms) dönme or

yaç olduğu hmda momen

3) = 1047

Nm

ö

13.3

.8

e hıza bağlı motor gücünğı 4000 lb o

mekte olup granları nedir

hesaplandı. ntin uygulan

7 Nm

ç

10

.

olarak motne bağlı olaolup 350 ınç

genelde 13 inr? b) Otomo

Aynı ndığı

torun arak ç3 V-8 nç obil 55

Page 13: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

a) İüuh

b) 5

İkinci grafiküretmektediulaştırabilmhesaplanabi

55 mph hızl

kten görüldir. Birinci g

mektedir. Builir.

1

117

la giderken

düğü gibi mografikte ise 1u durumda m

5280

7 6336

2 1

motor devr

400

otor 4000 rp160 hp otommotorla teke

1

60ç

6013 ç

ri

005511

pm hızda ikmobili ancakerlek (aks) a

ç 0.083

0

40001513

517

ken en fazla k 117 mph harasındaki d

33

03

.

gücü 160 hhıza devir sayısı

hp

oranı

Page 14: 1 MAKİNE TASARIMINA GENİŞ ACIDAN BAKIŞocuvalci.ktu.edu.tr/dosyalar/dersler/mm303/01_makine_tasarimina_genis_acidan_bakis.pdfMakine mühendisliği ise, mühendisliğin merkezinde

Birinci grafikten 55 mph hıza karşılık gelen motor gücü 23 hp olarak okunur. Üçüncü şekilden ise bu güçe ve devir sayısına karşılık gelen yakıt tüketimi 0.63 lb/hp.h olarak okunur. Böylece saatteki yakıt tüketimi:

0.63.

23 .

Bir galon yakıtın ağırlığı 5.8 lb/gal ise, bir galon yakıtla ne kadar yol almış olur

55 5.8

14.5 /