makine mühendisliğine giriş

Dersin içeriği

Makine bilgisi ile ilgili genel bilgiler, tanımlar ve
sınıflandırmalar

Enerji kaynakları ve genel özellikleri

Motorlar ve iş makinelerinin sınıflandırılması

Santraller ve elektrik enerjisi

Hidro-Pnömatik makineler

İmalat yöntemlerinin sınıflandırılması

İmalat yöntemlerinin özellikleri
MAKİNE MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ
Ders 1
Doç. Dr. Yüksel HACIOĞLU
2
Makine bilgisi ile ilgili genel bilgi ve tanımlar

Teknik sistemleri girdi ve çıktılarına göre makine, cihaz ve tesisat
olarak sınıflandırmak mümkündür.
Talaşsız imalat (döküm ve plastik şekil verme)
yöntemlerinin genel özellikleri

Talaşlı imalat (tornalama, frezeleme, planyalama,
Makine; enerjiyi çeviren, ileten veya biriktiren ve bu şekilde yararlı bir iş
yapan teknik yapıttır.
taşlama, vb.) yöntemleri ve genel özellikleri

Makine elemanlarının sınıflandırılması

Bağlama elemanları ve genel özellikleri

Güç ve hareket iletim elemanları ve genel özellikleri
Enerji
Makine Faydalı iş
Makine
3
4
Cihaz; bilgiyi (sinyali) çeviren, ileten veya biriktiren bir teknik yapıttır.
Enerji
Eg
Cihaz
Bilgi
Bilgi
Eç
Eç
Eg
Verim (η); bir makineden alınan enerjinin Eç (alınan iş) makineye
verilen enerjiye (Eg) oranına verim denir.
Tesisat; malzeme çeviren, ileten veya biriktiren ve bu şekilde yararlı bir
iş yapan teknik yapıttır.
Enerji
Tesisat
Makine 2

Cihaz
Malzeme
Makine 1
Genel olarak 0 ile 1 veya yüzde olarak 0 ile 100 arasında değerler alır.
Verim ne kadar büyük olursa makine o kadar iyi tasarlanmış olur.
Malzeme
Tesisat
5
Giren bilgi
Cihaz 1
Cihaz 2
6
Çıkan bilgi
Hassasiyet; ise cihazın girişin en küçük değerini algılama (okuma)
kapasitesidir.
Doğruluk;
Hassasiyet
Örneğin bir ölçme cihazının 1 mm, ikinci bir ölçme cihazının 0,01 mm
değerinde girişleri algılayabildiği düşünülürse ikinci cihazın daha
hassas olduğu söylenebilir.
Cihazları özellikle de ölçme cihazlarını tanımlayan faktörler doğruluk
ve hassasiyettir.
Doğruluk; cihazın yapısına bağlı olan hata ile ilgilidir.
Örneğin ölçme cihazları için
Ölçülen değer = gerçek değer  hata
cetvel
Hata değeri ne kadar küçük olursa cihazın doğruluğu o kadar yüksek
olur.
7
kumpas
8
Günlük hayat veya sanayide enerji, mekanik iş, ısı ve aydınlatma
olarak kullanılmaktadır. Enerjinin bu şekline yararlı enerji denir.
Hareket ve Kuvvet
Fiziksel olarak hareket bir nesnenin yer değiştirmesi olarak tanımlanır
ve kuvvet olgusuna bağlıdır.
mekanik iş
Yararlı enerji
Isı
Newton’un hareket kanunları:
Aydınlatma
Birinci kanun: Bir maddesel noktaya etki eden bileşke kuvvet sıfır ise;
maddesel nokta başlangıçta hareketsiz ise hareketsiz kalmaya devam
eder, başlangıçta hareketli ise sabit hız ve doğrultuda hareketine
devam eder
Doğa kaynakları doğrudan yararlı enerjiye dönüştürülemez bir takım
işlemlerle yakıt, buhar, gaz, elektrik gibi enerji taşıyıcı duruma getirilir
ve sonra yararlı enerjiye dönüştürülür.
F2
F1
Enerji
Mekanik Enerji
Mekanik iş
F3
m
ΣF=0
F4
m
9
İkinci kanun: Eğer bir maddesel noktaya etki eden bileşke kuvvet sıfır
değilse bu maddesel nokta bileşke kuvvetin şiddeti ile orantılı ve bileşke
kuvvetin doğrultusu ve yönünde bir ivmeye sahip olur.
10
Üçüncü kanun: Birbirine temas eden cisimler arasındaki etki ve tepki
kuvvetleri aynı şiddette, aynı tesir çizgisi üzerinde ve ters yönlüdür.
Serbest cisim diyagramı
ΣF=ma
g yerçekimi
İvme
Bileşke kuvvet
Kütle
F2
F1
F3
m
F4
W = mg
ivmesi
m
m
R = W = mg
a
v
Tepki kuvveti
m
ΣF=ma
11
12
Newton’un çekim kanunu: m1 ve m2 kütleli iki maddesel nokta karşılıklı
olarak aynı şiddette, zıt yönde, aynı tesir çizgisi üzerinde bir kuvvetle
birbirilerini çekerler.
m1
F
F
m kütleli bir cismin dünya yüzeyi üzerindeki
ağırlığı (W), dünyanın kütlesi M, yarıçapı R
olmak üzere şöyle ifade edilebilir:
mm
F  G 12 2
r
m2
r
g
F G
m1 m2
r2
;
G : çekim sabiti
GM
R2

m
R
M
GMm
W
R2
Yerçekimi ivmesi olarak tanımlanır.
Değeri 9,81 m/s2 olarak alınabilir.
W mg
13
Mekanik enerji; kinetik ve potansiyel olmak üzere iki şekilde kendini
gösterir.
14
Potansiyel enerji; belirli bir kinetik enerji harcanarak belirli bir konuma
getirilen ve o konumda duran bir cismin enerjisidir.
Kinetik enerji; hareket halinde bulunan bir cismin hızının (v)
büyüklüğüne bağlı bir enerjidir.
Örneğin yer yüzünden (veya belirli bir referans düzleminden) h
yüksekliğine getirilen m kütleli bir cismin potansiyel enerjisi
v
g
m
m
h
Referans düzlemi
KE 
1 2
mv
2
PE  m g h
15
{yerçekimi potansiyel enerjisi}
16
Mekanik iş:
Mekanik iş kuvvet (F) ile bu kuvvetin katettiği yolun (s) çarpımı şeklinde
ifade edilir.
F
s
W = F.s
m
Esnek bir yayda sıkıştırma veya gerilme sonucu depolanan potansiyel
enerji
x
k
Serbest yay
Bu bağıntı F ile s’nin aynı doğrultuda olduğu durum için geçerlidir.
Bir başka ifade ile kuvvetin yolun doğrultusundaki bileşeni ile kat edilen
yolun çarpımı işe eşittir.
k: yay sabiti / rijitliği
k
F
PE yay 
1 2
kx
2
Sıkışmış yay
W1  ( F1 cos  ) s
F2
W2  F2 s  0
{yayda depolanan potansiyel enerji}
m

F1
s
F2 nin s doğrultusunda
bileşeni yoktur
17
F
v0
m
W Fs
Güç; birim zamanda yapılan iştir.
v
s
18
P
m
F s
 F v
t
 N m
; [W ]  
 s 
Çok küçük bir kuvvet çok uzun bir zamanda uzun bir yol katederek
büyük bir kuvvetin kısa zamanda kısa bir yol katederek yaptığı işten
daha büyük bir iş yapabilir. Dolayısıyla bir makinenin birim zamanda
yaptığı iş daha önemli olur.
1
1
mV 2  mV02
2
2
Mekanik iş = kinetik enerjideki değişim
19
20
Dönme hareketinin makine tasarımında önemli bir yeri vardır. Çünkü
birçok makine faydalı işi dönme hareketi ile gerçekleştirir.
Tork (dönme momenti) dönme meydana getiren veya getirmeye
çalışan bir olgudur. Dönme momentinin büyüklüğü, kuvvetin büyüklüğü
ile kuvvettin tesir çizgisine dik olan dönme merkezine kadar olan
mesafenin çarpımına eşittir.
F
Dönme hareketinde hareketin başlangıcından itibaren katedilen yol
açı ( ) ile ifade edilir ve birimi radyan (rad)’dır.
Açısal hız:

 2n n


(rad / s )
t
60 30
v
n
2n
r
r
Teğetsel hız: v   r 
60
30
v2
Radyal ivme: a   r 
r
t=t1
Dönme hareketinde güç:
r
P = Mb ω
a
n: devir/dak olarak açısal hızdır
2
t=t1
Dönme momenti: Mb = F r
r
(m / s)
ϕ
t=t0
Mb

t=t0
Mb 
P 30 P

 n
P : (W ) ; M b : ( Nm)
Mb 
30 1000 P
P
 9550
n
n
P : (kW ) ; M b : ( Nm)
ω, n
2
(m / s )
21
Makineler faydalı bir iş yapmak için kuvvet, hareket, enerji ve güç ileten
ve bu amaçla birbirine bağlanan makine elemanlar topluluğudur.
23
22