Tork Nedir? Araçlarda Tork

Tork gücü, arabaların özelliklerinden bahsedilirken sık sık karşımıza çıkar. Motorda tork nedir?

Tork Nedir?

Tork nedir: Tork, döndürme kuvveti anlamına gelir. Daha ayrıntılı olarak açıklarsak aracın motorunda bulunan krank milinin bir dakika içinde yaptığı dönüş sayısıdır. Dönüşlerin çok ya da az olması, aracın hızını ve çekiş gücünü belirler.

Araçlarda Tork

Krank milini döndüren parça ise piston ve piston kolu olarak bilinir. Peki sistem nasıl çalışıyor?

Motorda tork nedir: İçten yanmalı motorda krank milini döndürmek için gerekli olan kuvvete tork denir. Krank milini döndüren parça ise piston ve piston kolu olarak bilinir. Tork, motorun dönme kuvvetinin tekerlekleri itme kuvvetine dönüştürülmesini sağlar. Yani  aracın çekiş gücü ile ilgilidir. Yokuş yukarı çıkan bir arabanın gösterdiği performans; torkunun iyi olması ile mümkündür. Dönüşlerin çok veya az olması ise, aracın hızını ve de çekiş gücünü belirler.

Sistemin çalışması:

• Piston silindirler içerisindeki patlama doğrultusunda aşağı doğru hareket ederler.
• Bu hareket kapsamında krank miline kuvvet uygular.
• Krank milinin merkezi ile piston kolu merkezi arasında ki alana X uzunluğu dersek. Kuvvet uygulanması ile krank mili hareket eder.
• Tork = Kuvvet x X uzunluğu olarak formüle edilir.
• En yüksek tork X uzunluğunun en fazla olduğu durumda üretilir.
• Tork üretimi piston en seviyede iken üretilmez.

Tork ve Moment (Momentum) Arasındaki Fark 

Tork ve moment aynı kavramlardır. Momentin meydana gelebilmesi için cisme etki eden kuvvetin doğrultusu, döndürme noktasının dışından geçmelidir. Aksi halde moment meydana gelmez. Kuvvetin döndürme etkisine tork veya moment denir.

Dizel motorların sıkıştırma oranı, benzinli motorlardan daha yüksektir. Bu sebeple ortalama motor devir aralığında torkları (döndürme kuvveti-çekiş kuvveti) da daha fazladır.

Bunlardan dolayı bir aracın çekişinin yüksek olması, tork kuvvetinin de yüksek olduğunu gösterir. Bu da aracın ağır maddeleri kolay bir şekilde çekebileceğini, taşıyabileceğini ifade eder. Bu nedenle kamyon, tır veya traktör gibi araçların tork kuvvetleri binek otomobillere göre daha yüksektir.

Newton metre (meter) gösterilen bu kuvvet, araç tork değerleri tablosu üzerinde Nm olarak gösterilir. Tork gücü devir dakika bilgisi ile birlikte gösterilir, 3.500 d/dakikada – 350 Nm tork gibi.

Tork Gücü ile Beygir Gücü 

Tork gücü ile beygir gücü arasındaki fark: Tork gücü, çekiş kuvveti, beygir gücü ise daha çok hız ile ilgilidir. Gücün kullanılacağı ihtiyaçlar farklıdır, temel ayrım budur. Örneğin yarış arabalarının beygir gücü fazladır; çünkü hızlı olmaları gerekir. Tork gücünün hızla bir ilgisi yoktur. İşte beygir ve tork farkı budur.

O halde, araba hareket halindeyken araca uygulanan beygir ve tork gücünü nasıl anlaşılır? Beygir gücü hızla ilgili olduğundan hız göstergesine bakmak gerekir. Tork gücünü öğrenmek için ise devir göstergesine bakılmalıdır. Araba ne kadar az devirde ne kadar yüksek hıza çıkarsa tork gücü o kadar fazladır.

Arabalarda Tork Gücü Oranı

Araç torku gücü önemlidir. Arabalarda tork gücü oranları değişkendir. Arabadan arabaya; aracın motor tipine göre, tork gücü değişiklik gösterir.

Dizel Motorlarda Tork Gücü

Dizel motorların tork gücü benzinli motorlardan daha mı yüksektir? Evet. Dizel motorlar tork konusunda avantajlıdır. Dizel motorların tork gücü, benzinli motorların tork gücünden daha fazladır. Çünkü dizel arabalarda motorların piston kolu benzinli arabalardan uzundur. Uzun kollar da daha yüksek dönüş kuvveti uygular. Bundan dolayı, dizel motorların tork gücü daha fazladır. Bu durum, yakıt tüketimini de azaltır. Ayrıca piston başlarında iyice sıkıştırılan hava üzerine püskürtülen dizel yakıt ile daha iyi ve verimli bir patlama gerçekleştirir. Buradaki tork artmış olur.

Beygir Gücü Nedir?

Beygir gücü, genellikle otomobil ve elektrik motorlarının güçlerinin belirlenmesi için kullanılan güç birimi. Beygir gücü; İngilizcesi Horse Power. HP olarakta bilinir. Beygir gücü, 75 kg ağırlığındaki arabanın, 1 saniyede 1 metre hareket ettirilmesi için gereken güç miktarıdır.

1 beygir gücü nedir?

Atın 1 saniyede 1 metre ileriye taşıdığı güç miktarı 50 kg’dır. Ama arabalarda beygir gücü, mühendisler tarafından 75 kg olarak ifade edilmiştir.

Beygir gücü ifadesi, ilk olarak makineler üreten James Watt tarafından kullanılmıştır. İnsanlar bu makinelerin gücünü sorduğunda herkesin bildiği güç miktarı ile karşılaştırma yapması gerekiyordu. Bunu da en basit şekliyle atların gücüyle kıyaslama yaparak buldu.

Tork ve beygir gücü arasındaki fark nedir:

Tork gücü; çekiş kuvvetini tanımlar. Araba  Beygir gücü ise daha çok; hız ile ilgilidir. Gücün kullanılacağı ihtiyaçlar farklıdır, aralarındaki fark budur. Örnek olarak, yarış arabalarının beygir gücü (horse power) fazladır. Çünkü bu yarış arabalarının hızlı olmaları gerekir. Tork gücünün ise, hızla hiçbir ilgisi yoktur.

Araba hareket halindeyken, araca uygulanacak beygir gücü ve tork gücünü anlaşılabilir. Beygir gücü için, hız göstergesine, tork gücü için devir göstergesine bakmak yeterlidir. Arabaların var olan düzende, ne kadar az bir devirde; ne kadar yüksek hızlara çıkıyor ise, tork gücü de o kadar fazladır.

Beygir Gücünü Hesaplama

Aracın tork değerini hesaplamak:

Kullanım kılavuzunda tork değeri vardır. Ya da arabanın marka, model ve yılını “tork” kelimesi ile aratıldığında istenilen sonuçlara internetten ulaşılabilir.

Aracın motor devrini hesaplamak:

Kullanım kılavuzu veya internet üzerinden bulunabilir.

Torku motor devri ile çarptığımızda;

Beygir gücü formülü

HP = (RPM x T) / 5252

RPM = motor devri,

T  = tork

5.252 = saniyedeki radyandır.

hesap torku motor devri ile çarpmak

Örneğin; bir Porsche 2.500RPM’ de 480 tork üretir.

Formüle göre: (2500 x 480) = 1.200.000

1.200.000/5252 = 228,48, yani Porsche 228 beygir gücüne sahiptir.

Fizikte Tork

Fizikte tork bir şeyi döndürmek için gerekli olan kuvvet anlamına gelir. Bir şeyin hareket etmesi için kuvvet gerekir. Bir şeyin dönmesi için de tork gerekir. Tork, kuvvetin bir cismi bir eksen etrafında döndürme etkisidir. Tork, dönme momenti veya kuvvet momenti olarak da bilinir. Örnek: Yukarıdaki resimde bir kapının üst taraftan görünüşü var.

Kapıyı döndürebilmek için kapının bir nokta veya bir eksen etrafında serbestçe hareket etmesi  sağlanmalıdır. Kapının menteşelerinin bulunduğu sabit eksen, dönme eksenidir. Kapı, bu eksen etrafında döner. Eşit büyüklükte dört kuvvet kapının farklı noktalarına uygulanıyor. Bu kuvvetlerden hangisi kapıyı daha kolay döndürür?

F₁ kuvveti kapının dönüp açılmasını sağlar. Fakat F₂ menteşeye doğru yöneldiği için kapıyı döndürüp açamaz. F₃ kuvveti de kapının açılmasını sağlar, ama kapıya dik olmadığı için F₁ kadar etkili değildir. F₄ kuvveti eşit büyüklükte ve kapıya dik olmasına karşın menteşeye yakın olduğu için kapıyı açmakta zorlanmaya sebep olur.

Tork SI birim sistemine göre , NM yani Newton-Metre birimi ile tanımlanır. 1 Newton birimi ise kütlesi 1kg olan bir cismin 1 saniyede hızının 1 metre/saniye arttırılması anlamına gelir.

Tork Formülü

kuvvet x kuvvet kolu 

Resimde anahtar ile bir somunun sıkılması gösterilmektedir. Elle uygulanan kuvvet, vida ile somun arasında vidaya paralel yönde bir gerilim uygulanır. Böylece dairesel yönde moment meydana getirmektedir. İşte bu momente tork denir. Anahtarın sapı ne kadar uzun olur ve ne kadar geriden tutulabilirse, somun o kadar kolay döner.

Tork Nelere Bağlıdır?

Bir kuvvetin dönmeye sebep olması üç değişkene bağlıdır:

1. Kuvvetin büyüklüğü.
2. Kuvvetin uygulandığı noktanın, döndürme noktasına yani cismin dönebileceği eksene uzaklığı.
3. Kuvvetin uygulandığı açı.

Tork Hesaplama

Tork nasıl hesaplanır: sorusunun cevabı için fizik, torkun formülü olan “kuvvet x kuvvet kolu” ifadesini kullanır. Formüle göre, kuvvet kolu büyüdükçe tork da artar.

Aracın motorundaki dişlilerin konumlarını ve çaplarını değiştirmek. Piston koluyla oynamak güç kolunu artırmanın yollarından sadece birkaçıdır.

Tork veya moment hesabı: Şekillerde görüldüğü gibi A ve B noktalarına kuvvet uygulanmaktadır. Uygulanan kuvvetlerin O noktasından geçen eksene göre momentin büyüklüğü, F ve r vektörlerinin vektörel (vector) çarpımına eşittir.

𝜏⃗ = 𝑟⃗ 𝑥 𝐹⃗

Aralarında açı varsa O noktasından doğrultusuna çizilen dikmenin uzunluğudur. Bu uzunluğa kuvvet kolu denir.

F ile r arasındaki açı θ olduğuna göre d = r sinθ’ dır. Sonuç olarak momentin büyüklüğü aşağıdaki gibi yazılır.

𝜏 = 𝐹 (𝑟 𝑠𝑖𝑛𝜃)

𝜏⃗ = 𝑟⃗ 𝑥 𝐹⃗

𝜏 = 𝐹. d

Tork = (Kuvvet ) x (Kuvvet kolu)

𝜏 = 𝐹 (r sinθ)

Şekilde görüldüğü gibi kuvvet kolu, dönme noktasından kuvvet doğrultusunda çizilen dikmenin uzunluğudur. Buna göre; Tork = (Kuvvet) x (Dönme noktasından kuvvet doğrultusuna çizilen dikmenin uzunluğu) olarak yazılır.

SΙ birim sistemine göre tork birimi aşağıdaki gibi yazılır.

Tork Birimi

Nm (Newtonmetre)’ dir.

(Newton) x (Metre) = N x m

O noktası etrafında serbestçe dönme özelliğine sahip OA çubuğunun A ucuna kuvveti şekildeki gibi uygulanıyor.

Bu durumda çubuk O noktası etrafında dönecektir. Meydana gelen tork’ un yönü sayfa düzlemine dik içe doğrudur. (ƒ) büyüklüğünü bulmak için F kuvvetinin iki dik bileşeninden sadece Fy kullanılır çünkü Fx bileşeninin doğrultusu dönme noktasından geçtiği için tork meydana getirmez. F kuvvetinin O noktasına göre meydana getirdiği tork;

𝜏0 = 𝐹𝑦 . 𝑑            𝜏0 = 𝐹. 𝑑 . 𝑠𝑖𝑛𝛼

Not: Uygulanan kuvvetin doğrultusu dönme noktasından geçiyorsa bu kuvvetin etkisinde o nokta etrafında dönme meydana gelmez yani o noktaya göre tork sıfırdır.

Soru:

O noktasından geçen eksen etrafında sürtünmesiz olarak dönebilen OA çubuğu yatay düzlem üzerinde durmakta iken şekildeki gibi F₁ ve F₂ kuvvetleri etkisinde kalıyor. Çubuk hangi yönde kaç N x m‘ lik moment ile döner? (sin37° = 0,6; cos37° = 0,8)

Çözüm:

F₁ ve F₂ kuvvetleri iki dik bileşene ayrılarak büyüklükleri hesaplanır. Burada F_1x ve F_2x bileşenlerini hesaplamaya gerek yoktur çünkü bu bileşenlerin O noktasına göre torkları sıfırdır.

F_1y = F₁ x cos37° = 10 x 0,8 = 8 N

F_2y = F₂ x sin37° = 15 x 0,6 = 9N

O noktasına göre toplam tork;

MO = 8 x 1- 9 x 2 = – 10 N x m

OA çubuğu (–) yönde 10 N x m’ lik moment büyüklüğüyle döner.