Papatya Bilim - Mekanik Makina Dinamiği

Arka kapak yazısı. “Mekanik Makina Dinamiği” adlı bu kitabımızda; tahrik enerjisini, mekanik etkilerle iş ya da yarara dönüştüren mekanizmalardan oluşmuş makinaların dinamiği olarak; çeşitli amaçlar için yaygın kullanım potansiyeline sahip sistemlerin tasarım, imalat ve işletme problemlerinin çözümüne ilişkin teori ve uygulama esasları ele alınmıştır.

Makina, mekatronik ve endüstriyel tasarım mühendisliği bölümlerinde; Makina Dinamiği, Makina Teorisi ve Makina veya Mekanizma Tasarımı ve İçten Yanmalı Motor Tasarımı ve Dengeleme konulu ders ve uygulamalarda temel bilgi kaynağı niteliğindedir.

Kol mekanizmaları, dişli ve kam mekanizmalarında uzuv temaslarında iletilen kuvvetlerin analizinde grafik ve analitik yaklaşımlara yer verilmiştir. Virtüel iş ilkesinin kuvvet analizinde uygulanması kapsamında ise bağ kuvvetlerinin tayini işlemine ilişkin örneklerle, belirtilen uygulamanın mekanizma kinematiği ve dinamiği ile ilişkisine vurgu yapılmıştır. Dengeleme içerikli bölümde ise içten yanmalı motorlardaki güncel dengeleme uygulamalarına yer verilerek, tüm mekanizmalarda karşılaşılabilecek dengesizliklerin giderilmesi hakkında genel uygulamalar açıklanmıştır. Hareketli mekanizma uzuvlarının kinetik enerjisi ile tahrik ve iş kuvvetlerinin enerjileri arasındaki ilişki, makinanın dinamik davranışını tanımlayan hareket denkleminin çözümü olarak işletme hız ve ivmesi belirlenmektedir. Burada indirgenmiş kütlesel atalet ile enerji ilişkisi, hız değişiminin de belirleyicisi olmaktadır. Son bölümde incelenen ve makinanın yapacağı işin kalite göstergesi olan dönme düzgünlüğü ya da işletme hızı dalgalanmalarının, iş şartlarına uygun sınırlar arasında kalması amacıyla uygulanacak olan tasarımına ilişkin teori ve uygulama esaslarına yer verilmiştir.

1.1 Giriş

1.2 KUVVETLERİN SINIFLANDIRILMASI

- Aktif Kuvvetler

- Bağ Kuvvetleri

1.3 MAKİNANIN KUVVET ALANI

- İşletme Kuvvetleri

- Direnç Kuvvetleri

- Yan Kuvvetler

1.4 KUVVET, MOMENT VE KUVVET ÇİFTİ

1.5 BAĞ KUVVETLERİ

1.6 SERBEST CİSİM DİYAGRAMI

1.7 STATİK DENGE

1.7.1 Denge Şartları

1.7.2 Düzlemsel Mekanizma Uzuvlarının Denge Şartları için Temel Haller

- İki Kuvvetin Etkimesi Hali

- İki Kuvvet ve Moment Etkisi Altında Denge

- Üç kuvvet Etkisi Altında Denge

- Üç kuvvet ve Moment Etkisi Altındaki Uzvun Dengesi

- Dört Kuvvet Etkisi Altında Denge

1.8 STATİK KUVVET ANALİZİ

1.8.1 Giriş

1.8.2 Grafik Yöntem

- Örnek 1.1. Dört Çubuk Mekanizması

- Örnek 1.2. Krank-Biyel Mekanizması

- Örnek 1.3. Anti-paralel Kol Mekanizması

- Örnek 1.4. Kam Mekanizması

- Örnek 1.5. Çift Sıralı Motor Mekanizması

1.8.3 Statik Kuvvet Analizinde Analitik Yaklaşım

Örnek 1.6. Dört Çubuk Mekanizması

Örnek 1.7. İki Sıralı Krank-Biyel Mekanizması

1.8.4 Dişlilerde Kuvvet Analizi

1.8.4.1 Dişli Temas Kuvveti

1.8.4.2 Düz Dişlilerde Kuvvet Analizi

1.8.4.3 Helisel Dişlilerde Kuvvet Analizi

- Örnek 1.8 Kademeli Mekanik Dönüştürücü

- Örnek 1.9 Hızlı Dönüş Mekanizması

1.9 MEKANİZMA UZUV BAĞLANTILARINDA SÜRTÜNME ETKİSİ

1.9.1 Kayar Uzuv Temasında Sürtünme

1.9.2 Döner Uzuv Çiftlerinde Sürtünme

1.9.3 Kayar ve Döner Çiftler için Sürtünme Etkili Kuv. Analizi Uyg. Yönelik İlkeler

1.9.4 Dişli Çiftlerinde Sürtünme Kuvveti ve Momenti

1.9.5 Kam Çiftlerinde Sürtünme

1.9.6 Kol Mekanizmasında Sürtünme Etkisi Dikkate Alınarak Kuvvet Analizi

1.9.7 Krank-Biyel Mekanizmasında Sürtünmeli Durumda Kuvvet Analizi

1.10 Dinamik Kuvvet Analizi

1.10.1 Mekanizma Uzvunun Atalet Kuvveti ve Momenti

1.10.2 Rijit Uzuvların Dinamik Dengesi

Örnek 1.10. Kol Mekanizması

1.10.3 Analitik Çözüm

Örnek 1.11. Bağ Kuvvetleri ve Moment Hesabı

1.10.4 D’Alambert İlkesi ve Grafik Çözüm

Örnek 1.12. Krank-Biyel Mekanizması

Örnek 1.13. Kol Mekanizması

1.11 KUVVET ANALİZİNDE MATRİS YAKLAŞIMI

Örnek 1.14 Yatay Kuvvet Hesabı

1.12 ÖZET

1.13 SORULAR

Bölüm 2. MEKANİZMA KUVVETLERİ VE VİRTÜEL İŞ İLKESİ

2.1 GİRİŞ

2.2 Mekanizmaya Uygulanan Kuvvetlerin Virtüel İşi

2.3 Mekanizma Statik Dengesi ve Virtüel İş İlkesi

2.4 Makinalarda kuvvet Analizinde Toplam Güç Yaklaşımı

2.5 Makinalarda Dinamik Kuvvet Analizinde Virtüel İş İlkesinin Uygulanması

2.6 İki Serbestlik Dereceli 5 Çubuk Mekanizmasında Virtüel İŞ İlkesi ile Tahrik ve İş Kuvvetleri İlişkisinin Belirlenmesi

2.7 Çift Sarkaç Yay Sisteminin Statik Denge Konumunun Belirlenmesinde Virtüel İş İlkesinin Uygulanması

2.8 Çift Sıralı Motorda Virtüel İş Yöntemi İle Piston Kuvvetlerinin Sonucu Olarak Krank Mili Momentinin Tayini

2.9 Ters Sarkaç Mek. Belirli Kinematik Şartlara Uygun Tahrik Momentinin Hesaplanmasında Virtüel İş Yaklaşımı

Ek 2.1. Beş Çubuk Mekanizmasının Konum Analizi

2.10 ÖZET

2.11 SORULAR

Bölüm 3. MAKİNALARDA DENGELEME

3.1 GİRİŞ

3.2 STATİK (TEK DÜZLEMLİ) DENGESİZLİK VE DENGELEME

3.3 DİNAMİK (ÇOK DÜZLEMLİ) DENGESİZLİK

3.3.1 Kuvvet Çifti (Moment) Dengesizliği

3.3.2 Dinamik Dengesizlik

3.4 DİNAMİK DENGELEME

3.4.1 Dengeleme Şartları

3.4.2 Analitik Yaklaşım a) Vektörel Çözüm b) Skaler Çözüm

3.4.3 Grafik Yaklaşım

Örnek 3.1. Mil Sistemlerinde Dengeleme

3.5 DENGELEMEDE KALİTE DERECESİ

Örnek 3.2 Mil Sistemlerinde Dengeleme

3.6 EŞDEĞER KÜTLELER

3.6.1 Giriş

3.6.2 Statik Eşdeğer Kütleler

Örnek 3.3. Çubuk Kütlesinin Farklı Noktalardaki Statik Eşdeğerleri

3.6.3 Dinamik Eşdeğer Kütleler

Örnek 3.4. Biyelin 3 Noktaya İndirgenmiş Dinamik Eşdeğer Kütleleri

3.7 DÜZLEMSEL MEKANİZMALARDA DENGELEME

3.7.1 Kol Mekanizmasında Dengeleme

Örnek 3.5. Altı Uzuvlu Düzlemsel Mekanizmada Dengeleme

3.7.2 Krank-Biyel Mekanizmasında Dengeleme

3.7.2.1 Dönen ve Öteleme Yapan Kütlelerin Dengesizliği

Krank Muylu Eksenine İndirgenmiş (Dönen) Kütlelerin Dengesizliği

Piston Perno Merkezine İndirgenmiş (Gidip-Gelen) Kütlelerin Dengesizliği

3.7.2.2 Krank Milinde Karşı Ağırlıkla Dengeleme

Örnek 3.6. Tek Silindirli Motorlarda Dengeleme

Örnek 3.7. Tek Silindirli Motorda Uygun Dengeleme Kütlesinin Seçimi

3.8 ÇOK SİLİNDİRLİ MOTORLARDA DENGELEME

3.8.1 Giriş

3.8.2 Motorlarda Ateşleme Sırası

3.8.3 Çok Silindirli (Sıra Tip) Motorların Dengelenmesinde Temel İlkeler

3.8.4 Krank Muyluları 180⁰ Dönük Motorda Dengeleme

Lanchester Dengeleme Mekanizması

3.8.5 Krank Muyluları 90⁰ Dönük 4 Silindirli Motorda Dengeleme

3.9 DÖNEN VEKTÖRLERLE MOTORLARDA DENGELEME ANALİZİ

3.9.1 Temel Kavramlar

3.9.2 Krankları 120⁰ Dönük 6 Sil. Sıra Motorda Dönen Vektörlerle Dengeleme Analizi

3.10 V-TİPİ MOTORLARDA DENGELEME

3.10.1 Giriş

3.10.2 6 Silindirli (V60⁰) Motorda Dengeleme Analizi

3.10.3 8 Silindirli (V90⁰) Motorda Dengeleme Analizi

3.11 ZIT SİLİNDİRLİ MOTORDA DENGELEME

3.12 MEKANİZMALARDA DENGELEME HAKKINDA GENEL SONUÇLAR168

Örnek 3.9. Dengeleme Şartlarını Sağlayan Krank Muylu Konumları ve

Eksenel Açıklık Parametrelerinin Belirlenmesi

3.13 ÖZET

3.14 SORULAR

Bölüm 4. MAKİNALARIN DİNAMİĞİ

4.1 GİRİŞ

4.2 MOTOR KARAKTERİSTİKLERİ

4.2.1 Isıl Enerji Motorları

4.2.2 İçten Yanmalı Motorlar

4.2.3 Elektrik Motorları Moment Karakteristiği

- Sabit Yük Moment Karakteristiği

- Değişken Yük Moment Karakteristiği

- Sabit Güç Karakteristiği

4.2.4 Güç Kaynağı Karakteristiklerinin Karşılaştırılması

4.3 DÜZLEMSEL HAREKETLİ MAKİNALARIN DİNAMİĞİ

4.3.1 Makinalarda İndirgenmiş Kütlesel Atalet Momenti

4.3.2 Makinanın Hareket Denklemi

4.3.3 Hareket Denkleminin Çözümü

4.4 DÖRT ÇUBUK MEKANİZMASINDA TAHRİK MİLİNE İNDİRGENMİŞ ATALET MOMENTİ

4.5 KRANK-BİYEL MEKANİZMASINDA TAHRİK MİLİNE İNDİRGENMİŞ ATALET MOMENTİ

4.6 ÖZET

4.7 SORULAR

- Örnek 5.4. Düzgünsüzlük katsayısı ve volanın en büyük açısal hızı