Subaplar motorlarda çok güç şartların altında çalışan parçalardan birisidir. Subap yayı kam mili vasıtasıyla açılan subapları kapatır. Bununla beraber, subap iticilerinin, subap saplarının itici çubukları ve külbütör manivelalarının, kam hareketini izlemesini sağlar.
Subaplar yuvalarına subap yayı vasıtasıyla oturur. Subap yayları değişik motor devirlerinde çok yüksek ısı karşısında basınçlarını koruyabilecek şekilde yüksek özellikleri bulunan, yay çeliklerinden helezon şeklinde sarılarak yapılır. Basıncı üzerine normal olarak alabilmeleri için uçları tesviye edilir. Motorun çalışması sırasında, su buharı ve zararlı yanma artıklarından etkilenmeden görevlerini sürdürebilmesi için kromaj veya nikelaj kaplama yapıldığı gibi bazı sübap yayları üzerine özel boyalar ve vernik sürülür.
Araç motorlarında genellikle her subapta iç içe geçirilmiş 2-3 yay vardır. Bunun nedeni, yay kesitinin ince olması ve basıncın eşit şekilde dağılmasını sağlamaktır.
Genellikle sarımlar yayın bir tarafında daha sıkı olur. Bu taraf yanma odasına gelecek şekilde takılır. Dikkat edilecek diğer nokta yayların iyi oturmasıdır. Aksi halde hem ses yapar hem de subapların deforme olmasına neden olur.
Subap yayı tansiyonları zamanla kontrol edilmeli katalog değerlerine uymuyorsa ve kırıksa değiştirilmelidir. Aksi halde subaplar kamı takip edemez ve motor düzensiz çalışır.
Kırık Subap Yayı
Motor üreticileri günümüzün gelişen teknolojisi ile birçok problemi inceleme ve ortadan kaldırma olanağı buldular. Bu problemlerden birisi de Subap Yüzmesi (Valve Floating) olarak adlandırılan olaydır.
Subap yüzmesi, içten yanmalı motorlarda yüksek devirlere ulaşıldığında emme ve egzoz subaplarındaki yayların tam profil halinde açılamadan yeniden kapanması olayıdır. Buna bazen “ Yay Zıplaması ” ismi de verilir. Bu problem motorun performansının ve veriminin düşmesine, emisyon değerlerinin olumsuz yönde artmasına ve uzun vadede hasar görerek kırılacak yayların motor bileşenlerine ağır hasarlar vermesine neden olur.
Bu problemin temel iki nedeni vardır:
1) Egzantrik mili (kam mili) üzerindeki lobların profillerinin uygunsuz olması: Bu loblar subapların emme veya egzoz zamanlarında ne kadar açık/kapalı kalacağını tayin eden yumurtanın yapısına benzer çıkıntılardır. (Motorlarda zaman terimi saniye vb. bir terim olmayıp, 360°’lik 1 tur içerisinde kaç derecelik bir açı taradığının ifade etmek için kullanılır) Bu lobların profili aracın motor yapısına ve istenilen güç/devir oranlarına göre şekillendirilir. Günümüzde 25000 – 30000 dev/dak çevirebilen araç motorları olduğu düşünülürse lobların profil dizaynının ne kadar önemli olduğu anlaşılabilir. Bu dizaynda havanın ve yakıtın atalet momentleri, manifold akış profili vb. kriterler dikkate alınır.
2) Subap yayı seçimi: Subap yayları motorun çalışması gereken tüm devir aralıklarında görevini başarıyla yerine getiremezse problemler meydana gelir. Yüksek devirlere çıktıkça yay açılıp-kapanma görevini tam anlamıyla yerine getiremeyecek; dolayısıyla subapların görevini yerine getirmesi de düzgün bir şekilde olmayacaktır. Subaplar tam yuvasına oturarak kapanamayacak veya tam olarak açılamayacaklardır. Motor tasarım aşamasındayken motorun çalışma karakteristiğine en uygun yay uzunluğu, profili ve sertliği hesaplanmalıdır.
Supap yayları hem motor kompresyonuyla hem de devirle baş edebilmeli. Yeterli sertlikte olmayan bir subap yayı subabın daha geç, daha yavaş kapanmasına, yüksek kompresyon altında tam kapanamamasına, yüksek devirlerde floating denen gezinme durumuna, yayın subap ile eksantrik arasında zıplamasına, subabın olması gerekenden daha erken açılmasına, böylece interferanslı motorlarda subabın pistona çarpmasına, yayın kırılmasına veya yerinden çıkmasına yol açabilir. Olması gereken yay sertliğinde yay motor devri ile uyumlu bir rezonansa ulaşır ve subabı olması gerektiği gibi kontrol eder. Eksantrik subabın üzerinden basıncı kaldırdığında supap hızla kapalı pozisyonuna döner. Yay sertliği motora, basınca, motorun çevireceği devire göre hesaplanır.
Azami yay kuvveti subapların açılıp kapanması esnasında meydana gelen ivmeye göre hesaplanır.
Azami yay kuvveti
P max =1,2.m. b max
m=Hareket eden subap mekanizması kitlesi (kg sn² /m)
m=G/9,81
G=Subap mekanizmasının ağırlığı (kg)
b max =Azami yay ivmesi
b max =h v /t²
h v =Subap kursu yarısı
t=Subabın açık kalma zamanı (sn)
Asgari yay kuvveti
P min =п.d v 2 .0,7 / 4
d v =Subap tabla çapı (cm)
Verilen değerlere göre;
n=3750d/d
h=8,735mm
h v =Subap kursunun yarısı=4,35mm
d v =30mm
G=0,800kg
Subap 117,5˚ açık kalırsa t=0,0052sn bulunur.
b=h v /t ²=0,00435m/0,0052² b=161,1m/sn ²
P max =1,2.m. b max =1,2.0,800.161,1 / 9,81=15,76 kg,
P min =п.d v ².0,7 / 4=п.3². 0,7 / 4=4,95 kg
P max bilinirse yayın hesabı şu formüllere göre hesaplanır:
d=Yay tel çapı
D=Yay çapı
r=D / 2
б=Burulma gerilmesi (3500-4000kg/cm²)
d=(16.P max .r/3,14. б )^1/3
d=0,32cm standart çap olarak 4mm alınır.
f 0 =Yayın azami kısalması.
f min =Subap kapalıyken yay kısalması.
f max =Subap azami açıkken yayın kısalma miktarı
f max / f min =P max / P min
f max ==P max / P min (h v / P max / P min – 1)
f min =f max – h v
f max =15,76/4,95 (4,35 / 2,18)
f min =6,35-4,35
f max =6,35mm
f min =2mm
Ayrıca, sargı adetini de belirlemek gerekir. Sargı adeti doğru belirlenmezse yay sıkışmış durumda iken sargılar birbirine temas edebilir.
Sargı adetine i dersek şu formülle hesaplanır;
i=f max . d^4 .G/64.r³.P max
G=750000-800000kg/cm²
i=0,635.(0,4) ^4 .800000/64.(1,4)³.15,76
i=4,69 sarım sayısı 5 adet alınılır.
D sarım =D-d=30-4=26mm bulunur.(sarım çapı)
Yay katılık katsayısı(k):P max -P min /8,735=15,76-4,95/8,735=1,24kg/mm.
Yay indeksi(c )=D sarım /d=26/4=6,5
Katılaşmış boy=(i +1).d=(5+1)4=24mm
Max. Boy değişimi x=P max /k=15,76/1,24=12,70mm.
İstanbul, Bursa, Ankara, Kayseri, İzmir subap yayı imalatı yapan firmalar listesi: