Eksanterli krank-biyel mekanizmasının dinamik analizi

Abstract

HI EKSANTERLI KRANK-BİYEL MEKANİZMASININ DİNAMİK ANALİZİ ÖZET Bu tez çalışmasında, döner eksanterli biyelin kullanıldığı krank-biyel mekanizmasının kinematik ve dinamik analizleri gerçekleştirilmiştir. Eksanterli krank-biyel mekanizması olarak adlandırılan bu mekanizmada, geleneksel krank-biyel mekanizmasından farklı olarak biyel büyük başı ile krank muylusu arasına, dönme merkezi krank muylu ekseni olacak şekilde yerleştirilen ilave bir uzuv söz konusudur. Eksanter olarak nitelendirilen bu uzuv üzerinde, uzva paralel bir düzlemde bulunan ve uzva rijit olarak bağlı olan pinyon dişli mevcuttur. Pinyon dişli, mekanizmanın hareketi esnasında, dişli mekanizmasını tahrik etmektedir. Sistemin mekanik tasarımına yönelik olarak gerçekleştirilen bu çalışmada, öncelikle hareketli her bir uzva ait kinematik parametreler belirlenmiş ve daha sonra tahrik kuvveti ile hareketli uzuvlardan kaynaklanan atalet kuvvetlerinin mekanizma üzerine etkileri analitik olarak incelenmiştir. Bu incelemede her bir uzvun, üzerine etki eden kuvvetlerle dengede olduğu kabulü yapılmış ve uzuvların serbest cisim diyagramından yararlanılmıştır. Mukayese amacıyla, günümüzde içten yanmalı motorlarda kullanılan ve eksanterli krank-biyel mekanizması ile aynı strok değerine ve serbestlik derecesine sahip geleneksel krank-biyel mekanizmasının da kinematik ve dinamik analizleri gerçekleştirilmiştir. Sonuçta; tahrik kuvveti, atalet kuvvetleri ve bileşke kuvvetin etkisiyle eksanterli ve geleneksel krank-biyel mekanizmalarının krank milinde oluşan çıkış momenti değerleri, krank kolunun açısal konumuna bağlı olarak elde edilmiştir. Grafiklerde, yeni mekanizmadaki moment eğrilerinin geleneksel krank-biyel mekanizmasına göre daha yüksek değerlerde olduğu ve krank muindeki momentin büyük oranda yeni tasarlanan iletim hattıyla aktarılan kuvvetle oluştuğu gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Krank-biyel mekanizması, Dinamik analiz, Motor dinamiği, Planet dişli mekanizması.

IV DYNAMIC ANALYSIS OF SLIDER-CRANK MECHANISM WITH ECCENTRIC CONNECTOR ABSTRACT In this study, the dynamic analysis of a modified slider-crank mechanism which has an additional eccentric link between connecting rod and crank pin, as distinct from a conventional mechanism, is presented. This new extra link that may be called the eccentric connector transmits gas forces to the crank, and it also drives a planetary gear mechanism transmitting a great deal of driving forces to the output. In order to drive the planetary gear train, a pinion fixed to the eccentric connector is used. Consequently, the driving force is transmitted to the output by means of two different ways. One of them called direct transmission line consists of connecting rod-eccentric connector-crank arm and the other called indirect transmission line consists of connecting rod-eccentric connector-gear mechanism. For the mechanical design of the system, firstly, the kinematic features of mechanism were determined. Then, the total effects of the torque on the crank shaft, which were produced by gas pressure in the cylinder and inertia forces of each link were defined analytically. With the aim of comparison, the dynamic analysis results of developed slider-crank mechanism have been evaluated with respect to that of a conventional slider-crank mechanism with the same stroke. Consequently, the torque on the crank shaft produced by gas, inertia and resultant forces are obtained as a function of crank rotation angle. The results show that, the modified mechanism has better torque characteristics than the conventional mechanism. Most of the forces using to obtain the torque are transmitted to the crank shaft by means of the designed second transmission line. Keywords: Slider-crank mechanism, Dynamic analysis, Engine dynamic, Planetary gear mechanism.