Проект 4 тактного дизельного двигуна та дільниці складання розподільчого вала з розробкою конструкції паливного кулака

Відокремлений структурний підрозділ «ПЕРВОМАЙСЬКИЙ ФАХОВИЙ КОЛЕДЖ Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова» Відділення «Двигуни та автомобілі» Циклова комісія «Обслуговування автомобілів та виробництва двигунів» Допущений до захисту Голова циклової комісії _________ Василь МАНЗЮК « ___» ___________ 2025 р. Пояснювальна записка до кваліфікаційної роботи (дипломного проекту) фаховий молодший бакалавр (освітньо-кваліфікаційний ступінь) на тему: Проект 4 тактного дизельного двигуна та дільниці складання розподільчого вала з розробкою конструкції паливного кулака Виконав: здобувач освіти 4 курсу, групи 431-ВД-21 Галузь знань: 13 Механічна інженерія Спеціальність: 133 Галузеве машинобудування Освітньо-професійна програма: Виробництво, сервісне обслуговування та експлуатація двигунів внутрішнього згоряння _______________________________ (підпис) Керівник _________ (підпис) Дмитро ВЕРШИНІН (ім’я, ПРІЗВИЩЕ) Федір БЕЛЬСЬКИЙ (ім’я, ПРІЗВИЩЕ) Консультант з економічного розділу __________________ Ірина КАПАЦИНА (підпис) Нормоконтролер __________________ ( підпис) Рецензент__________ (підпис) Дата захисту ______________ (ім’я, ПРІЗВИЩЕ) Ігор КОВАЛЕНКО (ім’я, ПРІЗВИЩЕ) Павло МАЛЮТІН (ім’я, ПРІЗВИЩЕ) Оцінка за захист ____________________ Первомайськ – 2025 року Відокремлений структурний підрозділ «ПЕРВОМАЙСЬКИЙ ФАХОВИЙ КОЛЕДЖ Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова» Відділення: «Двигуни та автомобілі» Циклова комісія: «Обслуговування автомобілів та виробництва двигунів» Освітньо-кваліфікаційний ступінь: фаховий молодший бакалавр Галузь знань: 13 Механічна інженерія Спеціальність: 133 Галузеве машинобудування Освітньо-професійна програма: «Виробництво, сервісне обслуговування та експлуатація двигунів внутрішнього згоряння» ЗАТВЕРДЖУЮ Голова циклової комісії «Обслуговування автомобілів та виробництва двигунів» _________________ Василь МАНЗЮК “____” _________________ 2025 року З А В Д А Н Н Я НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ (ДИПЛОМНИЙ ПРОЄКТ) ЗДОБУВАЧЕВІ ОСВІТИ Дмитру ВЕРШИНІНУ (ім’я,ПРІЗВИЩЕ) 1.Тема проєкту: Проєкт 4 тактного дизельного двигуна та дільниці складання розподільного валу з розробкою конструкції паливного кулака керівник проєкту: Бельський Ф.В. затверджені наказом вищого навчального закладу від “06” березня 2025 р. № 44-у 2. Строк подання здобувачем проєкту: 13.06.2025 р. 3. Вихідні дані до проєкту: Потужність Ре = 410 кВт, Частота обертання колінчастого валу n = 500 хв-1, ступень стиску Е = 13 Розробити технологічний процес складання: розподільного валу Річне завдання 1300 шт. Режим роботи: І зміна 4.Зміст розрахунково – пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити) 1. КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 1.1 Розрахунок робочого процесу двигуна 1.2 Розрахунок індикаторної діаграми 1.3 Аналіз ефективних показників проєктованого двигуна й прототипу 1.4 Розрахунок сил що діють у КШМ двигуна 1.5 Розробка конструкції деталі, вузла, системи 1.5.1 Призначення, описування та обґрунтування проєктованої системи вузла, деталі 1.5.2 Вибір матеріалу, визначення розмірів і розрахунок на міцність деталі, вузла 1.5.3 Пропозиції по удосконаленню проєктованої системи, конструкції, вузла, деталі 2. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ 2.1 Вибір обладнання, пристроїв, інструменту 2.2 Визначення технічної норми часу 2 3. ОРГАНІЗАЦІЙНО – ЕКОНОМІЧНИЙ РОЗДІЛ 3.1 Визначення потрібної кількості працівників і площі дільниці 4. ОРГАНІЗАЦІЯ ОХОРОНИ ПРАЦІ ТА ПРОТИПОЖЕЖНИЙ ЗАХИСТ 4.1 Техніка безпеки та протипожежний захист на дільниці складання 4.2 Розрахунок освітлення на дільниці складання ЛІТЕРАТУРА ДОДАТКИ 1. Технологічний процес складання проєктованого вузла 2. Специфікації складальних креслень 5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень) Аркуш 1 Поперечний розріз двигуна 6ЧН 25/34 ф. А1 Аркуш 2 Робоче креслення паливного кулака ф.А1 6. Консультанти розділів проєкту Розділ Ім’я, ПРІЗВИЩЕ та посада консультанта Організаційноекономічний Ірина КАПАЦИНА – викладач відділення «Економіки та права» Підпис, дата завдання видав завдання прийняв 7. Дата видачі завдання: 21.04.2025 р. КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН Назва етапів дипломного проєкту № з/п 1 2 3 4 5 6 7 8 Строк виконання етапів проєкту Розділ 1 29.04.2025 р. Розділ 2 06.05.2025 р. Розділ 3 10.05.2025 р. 14.05.2025 р. Розділ 4 Перевірка проєкту на плагіат 20.05.2025 р. 27.05.2025 р. 03.06.2025 р. Оформлення проєкту 11.06.2025 р. Аркуш 1 Аркуш 2 Здобувач освіти _____________ Дмитро ВЕРШИНІН Керівник проєкту _____________ Федір БЕЛЬСЬКИЙ ( підпис ) ( підпис ) (ім’я, ПРІЗВИЩЕ) (ім’я, ПРІЗВИЩЕ) Примітка ЗМІСТ 1. Конструкторський розділ 4 1.1 Розрахунок робочого процесу двигуна 4 1.2 Розрахунок індикаторної діаграми 17 1.3 Аналіз ефективних показників проектованого двигуна і прототипу 25 1.4 Динамічний розрахунок двигуна 26 1.5 Розробка конструкції паливного кулака 29 1.5.1 Призначення, описування та обґрунтування паливного кулака 29 1.5.2 Розрахунок паливного кулака 30 1.5.3 Пропозиції по удосконаленню паливного кулака 33 2. Технологічний розділ 36 2.1 Вибір обладнання, пристроїв, інструменту 36 2.2 Визначення технічної норми часу 36 3. Організаційно-економічний розділ 38 3.1 Визначення потрібної кількості працівників і площі дільниці 38 4. Організація охорони праці та протипожежний захист 41 4.1 Техніка безпеки та протипожежний захист на дільниці складання 41 4.2 Розрахунок освітлення на дільниці складання 42 Література 45 ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Розроб. Вершинін Д. Перевір. Бельський Ф.В Н. Контр. Коваленко І.М. Затверд. Манзюк В.М. Підпис Дата Пояснювальна записка Літ. Арк. Аркушів 2 45 Гр. 431-ВД -21 ДОДАТКИ Додаток А Поперечний розріз двигуна 6ЧН25/34 Додаток Б Специфікація двигуна 6ЧН25/34 Додаток В Робоче креслення кулака Додаток Г Технологічний процес складання розподільчого валу ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 3 1 КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 1.1 Розрахунок робочого процесу двигуна Умова завдання: - ефективна потужність 𝑃𝑒 = 410 кВт - частота обертання колінчастого валу 𝑛 = 500 хв−1 - ступінь стиску 𝜀 = 13 - число циліндрів 𝑖=6 Вихідні дані теплового розрахунку: - коефіцієнт надлишку повітря 𝛼 = 2,1 [1] - тиск наддуву 𝑃в = 0,169 МПа [1] - тиск навколишнього середовища 𝑃а = 0,103 МПа [1] 𝑇а = 293 К [1] - підігрів свіжого заряду Δ𝑇 = 5 К [1] - ступінь підвищення тиску 𝜆 = 1,6 - температура залишкових газів 𝑇г = 700 К [1] - тиск залишкових газів 𝑃г = 0,152 МПа [1] стиску 𝑛1 = 1,37 [1] розширення 𝑛2 = 1,22 [1] 𝜉𝑧 = 0,89 [1] 𝜉 = 0,98 [1] - температура навколишнього середовища - середнє значення показника політропи: - коефіцієнт використання теплоти в точці “Z” - коефіцієнт повноти індикаторної діаграми а) Молекулярна маса ДП 𝑚𝑟 = 115 кг⁄моль б) Найнижча теплота згорання палива 𝑄н = 42500кДж/кг Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 4 Параметри робочого тіла Теоретично необхідна кількість повітря для згоряння 1кг палива 𝐿о = 𝐿о = 1 𝐶 𝐻 𝑂 ∙ ( + − ) , кмоль/кг 0,21 12 4 32 (1.1) 1 0,86 0,13 0,01 ∙( + − ) = 0,495 кмоль/кг 0,21 12 4 32 𝑙о = 28,95 ∙ 𝐿о , кг (1.2) 𝑙о = 28,95 ∙ 0,495 = 14,33 кг Загальна кількість продуктів свіжого заряду: 𝑀1 = 𝛼 ∙ 𝐿о , кмоль/кг (1.3) 𝑀1 = 2,1 ∙ 0,495 = 1,04 кмоль/кг Кількість окремих компонентів продуктів згоряння двоокис вуглицю𝐶𝑂2 𝑀𝐶𝑂2 = 𝑀𝐶𝑂2 = 𝐶 , кмоль/кг 12 (1.3) 0,86 = 0,0717 кмоль/кг 12 водяної пари 𝐻2 𝑂 𝑀𝐻2 𝑂 = 𝑀𝐻2𝑂 = 𝐻 , кмоль/кг 2 (1.4) 0,13 = 0,065 кмоль/кг 2 кисню 𝑂2 𝑀𝑂2 = 0,21 ∙ (𝛼 − 1) ∙ 𝐿о , кмоль/кг (1.5) Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 5 𝑀𝑂2 = 0,21 ∙ (2,1 − 1) ∙ 0,495 = 0,114 кмоль/кг азоту 𝑁2 : 𝑀𝑁2 = 0,79 ∙ 𝛼 ∙ 𝐿о , кмоль/кг (1.6) 𝑀𝑁2 = 0,79 ∙ 2,1 ∙ 0,495 = 0,821 кмоль/кг Загальна кількість продуктів згоряння 𝑀2 = 𝑀𝐶𝑂2 + 𝑀𝐻2 𝑂 + 𝑀𝑂2 + 𝑀𝑁2 , кмоль/кг (1.7) 𝑀2 = 0,072 + 0,065 + 0,114 + 0,821 = 1,072 кмоль/кг Змінення об’єму при згорянні 1 кмоль газу Δ𝑀 = 𝑀2 − 𝑀1 , кмоль/кг (1.8) Δ𝑀 = 1,072 − 1,04 = 0,033 кмоль/кг Теоретичний коефіцієнт молекулярної зміни 𝛽о = 𝛽о = 𝑀2 𝑀1 (1.9) 1,072 = 1,031 1,04 Параметри процесу газообміну Температура повітря після нагнітача: 𝑛к −1 𝑃в 𝑛к 𝑇в = 𝑇𝑎 × ( ) ,К 𝑃𝑎 (1.10) 1,8−1 0,169 1,8 𝑇в = 293 × ( = 364,94 К ) 0,103 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 6 Тиск в кінці впуску 𝑃𝑑 = (0,85 ÷ 1,1) ∙ 𝑃в , МПа (1.11) 𝑃𝑑 = 0,95 ∙ 0,169 = 0,160 МПа Коефіцієнт залишкових газів 𝛾г = 𝛾г = 𝑇в − 𝛥𝑇1 + 𝛥𝑇 𝑃г ∙ 𝑇г 𝜀 × 𝑃𝑑 − 𝑃г (1.12) 364,94 − 30 + 5 0,152 ∙ = 0,0382 700 13 × 0,160 − 0,152 Δ𝑇1 = (30 − 70𝑜 ) = 30 К Температура в кінці впуску 𝑇𝑑 = 𝑇в − 𝛥𝑇1 + Δ𝑇 + 𝛾г × 𝑇г ,К 1 + 𝛾г (1.13) 364,94 − 30 + 5 + 0,0382 × 700 = 353,17 К 1 + 0,0382 𝑇𝑑 = Коефіцієнт наповнення Фс = Фс = 𝜀 𝑃𝑑 𝑇в − 𝛥𝑇1 ∙ ∙ 𝜀 − 1 𝑃в 𝑇𝑑 (1 + 𝛾г ) (1.14) 13 0,160 364,94 − 30 ∙ ∙ = 0,940 13 − 1 0,169 353,17 (1 + 0,0382) Густина заряду на впуску 𝑃в ∙ 106 𝜌в = , кг/м3 𝑅п ∙ (𝑇в − 𝛥𝑇1 ) (1.15) 0,169 ∙ 106 𝜌в = = 1,756 кг/м3 287 ∙ (364,94 − 30) Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 7 де 𝑅п = 287 Дж/кг ∙ К - універсальна газова стала для повітря Параметри процесу газообміну Показник політропи стиску Вибираємо по номограмі 𝑛1 = 1,37 Тиск в кінці стиску 𝑃с = 𝑃𝑑 ∙ 𝜀 𝑛1 , МПа (1.16) 𝑃с = 0,169 ∙ 131,37 = 5,385 МПа Температура в кінці стиску 𝑇с = 𝑇𝑑 ∙ 𝜀 𝑛1−1 , К (1.17) 𝑇с = 353,17 ∙ 131,37−1 = 912,32 К Середня мольна теплоємкість повітря 𝑚𝐶𝑣 ′ = 20,6 + 0,002638 ∙ 𝑇с , кДж/кмоль ∙ К 𝑚𝐶𝑣 ′ = 20,6 + 0,002638 ∙ 898,461 = 22,97 кДж/кмоль К Параметри процесу згоряння Дійсний коєфіцієнт молекулярної зміни 𝛽= 𝛽= 𝛽о + 𝛾г 1 + 𝛾г (1.18) 1,031 + 0,0382 = 1,030 1 + 0,0382 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 8 Емпіричні формули середніх мольних теплоємкостей окремих газів при сталому об’ємі для 𝑂2 : 𝑚𝐶𝑣𝑂′′2 = 23,723 + 0,00155 ∙ 𝑇𝑧 для 𝑁2 : 𝑚𝐶𝑣𝑁′′2 = 21,951 + 0,001457 ∙ 𝑇𝑧 ′′ для 𝐶𝑂2 : 𝑚𝐶𝑣𝐶𝑂 = 39,123 + 0,003349 ∙ 𝑇𝑧 2 для 𝐻2 𝑂: 𝑚𝐶𝑣𝐻′′2 𝑂 = 26,67 + 0,004438 ∙ 𝑇𝑧 Середня мольна теплоємкість продуктів згоряння при сталому об’ємі 𝑚𝐶𝑣 ′′ = 1 ′′ ′′ 𝑀𝐶𝑂2 ∙(𝑚𝐶𝑣𝐶𝑂 )+𝑀𝐻2 𝑂 ∙(𝑚𝐶𝑣𝐻 )+ 2 2𝑂 2 ′′ )+𝑀 ∙(𝑚𝐶𝑣 ′′ ) +𝑀𝑂2 ∙(𝑚𝐶𝑣𝑂 𝑁2 𝑁2 2 [ 𝑀 кДж ] , кмоль ∙ К (1.19) Після підстановки одержимо рівняння 𝑚𝐶𝑣 ′′ = 𝑎 + 𝑏 ∙ 𝑇𝑧 , кДж ∙К кмоль (1.20) де: 𝑎= 𝑏= 1 0,072 ∙ 39,123 + 0,065 ∙ 26,670 + ∙( ) = 23,117 1,023 +0,104 ∙ 23,723 + 0,782 ∙ 21,951 1 0,072 ∙ 0,003349 + 0,065 ∙ 0,004438 + ( ) = 0,0018 1,023 +0,104 ∙ 0,00155 + 0,782 ∙ 0,001457 Середня мольна теплоємкість продуктів згоряння при сталому тиску 𝑚𝐶𝑣 ′′ = 𝑚𝐶𝑣 ′′ + 8,314, кДж/кмоль ∙ К Після підстановки одержимо рівняння де: 𝑎 = 23,117 + 8,314 = 31,251 кДж/кмоль ∙ К 𝑏 = 0,0018 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 9 Максимальний тиск згоряння 𝑃𝑚𝑎𝑥 = 𝜆 ∙ 𝑃с , МПа (1.21) 𝑃𝑚𝑎𝑥 = 1,6 ∙ 5,385 = 8,616 МПа Максимальна температура процесу згоряння 𝜉𝑧 ∙ 𝑄н + (𝑚𝐶𝑣 ′ + 8,314 ∙ 𝜆) ∙ 𝑇с = 𝛽(𝑚𝐶 ′′ 𝑝) ∙ 𝑇𝑧 𝑀1 ∙ (1 + 𝛾г ) (1.22) Після підстановки одержимо квадратне рівняння 𝐴 ∙ 𝑇𝑧2 + 𝐵 ∙ 𝑇𝑧 − 𝐶 = 0 де: (1.23) 𝐴 = 𝛽 ∙ 𝑏 = 1,031 ∙ 0,0018 = 0,0018 𝐵 = 𝛽 ∙ 𝑎 = 1,031 ∙ 31,736 = 32,198 𝐶 = 67256 звідки: −𝐵 + √𝐵2 + 4 ∙ 𝐴 ∙ 𝐶 𝑇𝑧 = ,К 2∙𝐴 (1.24) −32,198 + √32,1982 + 4 ∙ 0,0018 ∙ 67256 𝑇𝑧 = = 1886,7 К 2 ∙ 0,0018 Параметри процесу розширення Ступінь попереднього розширення 𝜌= 𝜌= 𝛽 ∙ 𝑇𝑧 𝜆 ∙ 𝑇с (1.25) 1,030 ∙ 1886,7 = 1,332 1,6 ∙ 912,32 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 10 Ступінь подальшого розширення 𝜀 𝜌 𝛿= 𝛿= (1.26) 13 = 9,762 1,332 Середній показник політропи розширення Визначаємо за номограмою 𝑛2 = 1,22 Тиск в кінці розширення 𝑃в = 𝑃в = 𝑃𝑚𝑎𝑥 , МПа 𝛿 𝑛2 (1.27) 8,616 = 0,535 МПа 19,7621,21 Температура в кінці розширення 𝑇в = 𝑇в = 𝑇𝑧 𝛿 𝑛2−1 ,К (1.28) 1886,7 = 1142,9 К 9,7621,22−1 Розрахункова температура залишкових газів 3 𝑃 г 𝑇гр = 𝑇в ∙ √ , К 𝑃в 3 𝑇гр = 1142,9 ∙ √ (1.29) 0,152 = 720 К 0,169 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 11 Середня температура випускних газів 𝑇тср = 𝑇г + 𝑇гр ,К 2 𝑇тср = 700 + 720 = 710 К 2 ∆𝑇 = |𝑇г − 𝑇гр | ∙ 100, % 𝑇тср (1.30) Перевірка ∆𝑇 = (1.31) |700 − 720| ∙ 100 = 2,8 % 710 Розрахване значення температури залишкових газів із заданим має відхилення на 2,8 %, що входить в межі 5%. Отже розрахунок проведено вірно. Індикаторні показники робочого тіла Середній теоретичний індикаторний тиск ′ 𝑃𝑚і = ∙ (1 − 𝜉 ∙ 𝑃с 𝜆∙𝜌 1 1 ∙ (1 − 𝑛 −1 ) − [𝜆 ∙ (𝜌 − 1) + 𝜀−1 𝑛2 − 1 𝛿 2 𝑛1 − 1 1 𝜀 𝑛1−1 )] , МПа (1.32) (1,6 ∙ 1,332) ∙ 0,96 ∙ 5,385 1,22 − 1 ′ 𝑃𝑚і = 1 1 1 13 − 1 ∙ (1 − − ∙ − ) (1 ) [ 9,7621,22−1 1,37 − 1 131,37−1 ] 1,6 ∙ (1,332 − 1) + = 1,208 МПа Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 12 Дійсний середній індикаторний тиск 𝑃𝑚і = 𝜉 ∙ 𝑃ті′ , МПа (1.33) 𝑃𝑚і = 0,96 ∙ 1,208 = 1,16 МПа Індикаторний ККД 𝜂і = 𝜂і = 𝑃𝑚𝑖 ∙ 𝑙о ∙ 𝛼 𝑄н ∙ 𝜌в ∙ Фс ∙ 10−3 (1.34) 1,16 ∙ 14,33 ∙ 2,1 = 0,497 42500 ∙ 1,756 ∙ 0,94 ∙ 10−3 Питома індикаторна витрата палива 𝑏і = 3600 , кг⁄кВт ∙ год 𝑄н ∙ 𝜂і 𝑏і = 3600 = 0,170 кг/кВт ∙ год 42500 ∙ 0,497 (1.35) Ефективний показник робочого циклу Хід поршня двигуна-прототипу 𝑆пр = 0,34 м Середня швидкість поршня 𝑆пр ∙ 𝑛 м , 30 с 0,34 ∙ 500 𝑉п.ср. = = 5,667 м/с 30 𝑉п.ср. = (1.35) Середній тиск механічних втрат 𝑃м = 0,088 + 0,0118 ∙ 𝑉п.ср. , МПа (1.36) 𝑃м = 0,088 + 0,0118 ∙ 5,667 = 0,156 МПа Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 13 Середній ефективний тиск 𝑃𝑚е = 𝑃𝑚і − 𝑃м , МПа (1.37) 𝑃𝑚е = 1,16 − 0,156 = 1,004 МПа Механічний ККД 𝜂м = 𝜂м = 𝑃𝑚е 𝑃𝑚і (1.38) 1,004 = 0,866 1,16 Ефективний ККД 𝜂е = 𝜂і ∙ 𝜂м (1.39) 𝜂е = 0,497 ∙ 0,866 = 0,431 Питома ефективна витрата палива 3600 , кг⁄кВт ∙ год 𝑄н ∙ 𝜂е 𝑏е = 𝑏е = (1.40) 3600 = 0,196 кг/кВт ∙ год 42500 ∙ 0,431 Годинна витрата палива В = 𝑏е ∙ 𝑃е , кг год (1.41) В = 0,196 ∙ 410 = 80,36 кг/год Основні розміри циліндра і двигуна Літраж двигуна 𝑉𝑠𝑡 = 30 ∙ 𝑧 ∙ 𝑃е ,л 𝑃те ∙ 𝑛 (1.42) Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 14 𝑉𝑠𝑡 = 30 ∙ 4 ∙ 410 = 98,00 л 1,004 ∙ 500 Робочий об’эм циліндра 𝑉𝑠 = 𝑉𝑠 = 𝑉𝑠𝑡 ,л 𝑖 (1.43) 98,00 = 16,331 л 6 Діаметр циліндра двигуна-прототипа 𝑑пр = 250 мм Хід поршня двигуна-прототипа 𝑆пр = 340 мм Відношення 𝑚= 𝑚= 𝑆пр 𝑑пр (1.44) 0,25 = 1,36 0,34 Діаметр циліндра 𝑑 = 100 ∙ √ 𝑑 = 100 ∙ √ 4 ∙ 𝑉𝑠 , мм 𝜋∙𝑚 (1.45) 4 ∙ 16,331 = 250,25 мм 3,14 ∙ 1,36 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 15 Хід поршня 𝑆 = 𝑚 ∙ 𝑑, мм (1.46) 𝑆 = 1,36 ∙ 250,25 = 340,34 мм Уточнені розміри циліндра і двигуна діаметр циліндра 𝑑 = 250 мм хід поршня 𝑆 = 340 мм літраж двигуна 𝜋 ∙ 𝑑2 ∙ 𝑆 ∙ 𝑖 𝑉𝑠𝑡 = ,л 4 ∙ 106 (1.47) 3,14 ∙ 2502 ∙ 340 ∙ 6 𝑉𝑠𝑡 = = 100,09 л 4 ∙ 106 Ефективна розрахункова потужність двигуна 𝑃ер = 𝑃ер = 𝑃те ∙ 𝑉𝑠𝑡 ∙ 𝑛 , кВт 30 ∙ 𝑧 (1.48) 1,004 ∙ 100,09 ∙ 500 = 418,75 кВт 30 ∙ 4 Середня потужність двигуна 𝑃еср = 𝑃еср = 𝑃ер + 𝑃е , кВт 2 (1.50) 418,75 + 410 = 414,37 кВт 2 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 16 Отримана величина 𝑃ер відрізняється від заданої на: ∆𝑃е = ∆𝑃е = |𝑃ер − 𝑃е | ∙ 100, % 𝑃еср (1.51) |418,75 − 410| ∙ 100 = 2,11% 414,37 Розбіжність заданої та розрахункової потужностей ∆𝑃е менше 5%, отже розрахунок робочого процесу виконаний вірно 1.2 Розрахунок індикаторної діаграми 1.2.1 Розрахунок теоретичної індикаторної діаграми Вихідні дані: - Середній індикаторний тиск 𝑃𝑚і = 1,16 МПа - Тиск в кінці впуску 𝑃𝑑 = 0,16 МПа - Показник політропи стиску 𝑛1 = 1,37 - Ступінь стиску 𝜀 = 13 - Максимальний тиск в циліндрі 𝑃𝑚𝑎𝑥 = 8,616 МПа - Показник політропи розширення 𝑛2 = 1,22 - Cтупінь попереднього розширення 𝜌 = 1,33 - Mасштаб по осі стиску 𝑚𝑝 = 0,047 МПа мм Розрахунок лінії стиску виконуємо по формулі: 𝑃ст = 𝑃𝑑 × 𝜀 𝑛1 , МПа (𝑉 ⁄𝑉𝑐 )𝑛1 (1.52) Розрахунок лінії розширення виконуємо по формулі: 𝑃𝑚𝑎𝑥 × 𝜌𝑛2 𝑃роз = , МПа 𝑛 (𝑉⁄𝑉𝑐 ) 2 (1.53) Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 17 Результати розрахунків приведені в таблиці 1.1 Таблиця 1.1 Результати розрахунку індикаторної діаграми. 𝑃роз , МПа 𝑃роз , мм 𝑉/𝑉с 𝑃ст , МПа 𝑃ст , мм 1 5,373 114,3 - - 1,25 3,958 84,2 - - 1,33 3,635 77,3 8,616 183,3 1.5 3,083 65,5 7,440 158,2 1.75 2,496 53,1 6,165 131,1 2 2,079 44,2 5,238 111,4 3 1,193 25,4 3,194 67,9 4 0,804 17,1 2,248 47,8 5 0,529 12,6 1,713 36,4 6 0,461 9,8 1,371 29,2 7 0,374 8 1,136 20,5 8 0,311 6,6 0,965 17,7 9 0,265 5,6 0,836 15,6 10 0,299 4,9 0,735 13,9 11 0,201 4,3 0,654 12,5 12 0,179 3,8 0,589 11,3 13 0,16 3,4 0,534 10,3 Об’єм камери згоряння 𝑉с = 𝑉𝑠 , мм 𝜀−1 𝑉с = 240 = 20 мм 13 − 1 (1.54) де 𝑉𝑠 = [𝐴𝐵] = 240 мм − приведений робочий об′єм Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 18 Визначаємо середній індикаторний тиск по діаграмі 𝐴д ∙ 𝑚р , МПа [𝐴𝐵] д 𝑃𝑚і = (1.55) Де 𝐴д - площа індикаторної діаграми, мм2 𝐴д = 5890 мм2 [𝐴𝐵] – відстань від ВМТ до НМТ по діаграмі, мм [𝐴𝐵] = 240 мм д 𝑃𝑚і = 5890 ∙ 0,047 = 1,153 МПа 240 Знаходимо похибку середнього індикаторного тиску ∆𝑃𝑚і = д |𝑃𝑚і − 𝑃𝑚і | ср 𝑃𝑚і ∙ 100, % (1.56) ср де 𝑃𝑚і - середній індикаторний тиск д 𝑃𝑚і + 𝑃𝑚і ср 𝑃𝑚і = , МПа 2 𝑃𝑚і = 1.16 + 1,153 = 1,156 МПа 2 ∆𝑃𝑚і = |1.16 − 1,153| ∙ 100 = 0,6% 1,156 ср (1.57) Похибка не перевищує 5% Розрахунок дійсної індикаторної діаграми 𝐶 ′ , до ВМТ- точка подачі палива 𝑓, до ВМТ - точка початку згорання палива Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 19 ∆𝜑2 , після ВМТ - точка після ВМТ де тиск максимальний 𝑏 ′ , після ВМТ – точка відкриття випускного клапана 𝑟 ′ , до ВМТ- точка відкриття впускного клапана 𝑟 ′′ , після ВМТ - точка закриття випускного клапана 𝑑 ′ , до ВМТ- точка закриття впускного клапана Вихідні дані: - кривошипно-шатунне відношення 𝜆𝐿 = 0,25 - відстань від ВМТ до НМТ на діаграмі [𝐴𝐵] = 240 мм - кут затримки згорання ∆𝜑1 = 10о - тиск залишкових газів 𝑃г = 0,152 МПа - масштаб тиску 𝑚р = 0,047 МПа/мм - хід поршня 𝑆 = 340 мм - тиск в кінці стиску 𝑃с = 5,389 МПа - максимальний тиск 𝑃𝑚𝑎𝑥 = 8,616 МПа Таблиця 1.2 Розрахунок дійсної індикаторної діаграми Позначка точки 𝜑 о , пкв 𝐶 ′ , до ВМТ 𝑓, до ВМТ ∆𝜑2 , після ВМТ 𝑏 ′ , після ВМТ 𝑟 ′ , до ВМТ 𝑟 ′′ , після ВМТ 𝑑 ′ , до ВМТ Положення точки відносно ВМТ 𝜑 о , пкв 15 10 8 120 20 20 160 Постійна 𝑋 = (1 − cos 𝜑) + 𝜆𝐿 + ∙ (1 − 𝑐𝑜𝑠2𝜑) 4 0,042 0,019 0,027 1,594 0,075 0,075 1,954 Відстань від ВМТ до точки 𝑋 ∙ [𝐴𝐵] , мм 2 5,1 2,2 3,3 191,2 9 9 235 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 20 Визначаємо ординату точки r 𝑟= 𝑃г , мм 𝑚𝑝 (1.58) 0,152 = 3,234 мм 0,047 𝑟= Тиск газів в ВМТ 𝑃с′′ = (1,15 ÷ 1,25) ∙ 𝑃с , МПа (1.59) 𝑃с′′ = 1,15 ∙ 5,385 = 6,193 МПа де 1,15 – число з інтервалу 𝑃с′′ = 𝑃с′′ , мм 𝑚р 𝑃с′′ = 6,193 = 131,766 мм 0,047 (1.60) Максимальний тиск згоряння 𝑃𝑧𝑑 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 = 8,616 МПа 𝑃𝑧𝑑 = 𝑃𝑧𝑑 , мм 𝑚р 𝑃𝑧𝑑 = 8,616 = 183,319 мм 0,047 𝑂𝑂′ = 𝑅 ∙ 𝜆𝐿 , мм 2 (1.61) Поправка Брікса (1.62) 𝑆 де 𝑅 = , мм – радіус кривошипа 2 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 21 𝑅= 340 = 170 мм 2 𝑂𝑂′ = (1.63) 170 ∙ 0,25 = 21,25 мм 2 Масштаб переміщення 𝑀𝑠 = 𝑆 [𝐴𝐵] 𝑀𝑠 = 340 = 1,417 мм 240 (1.64) Поправка Брікса в масштабі переміщення 𝑂𝑂′ 𝑂𝑂1 = , мм 𝑀𝑠 𝑂𝑂1 = 21 = 14,789 мм 1,42 (1.65) Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 22 1.3 Аналіз ефективних показників проектованого двигуна й прототипу. Таблиця 1.3 Порівняльна таблиця ефективних показників двигунів Назва Позначення Проектований Двигундвигун прототип Ефективна потужність, кВт Pe 418,75 345 Частота обертання n 500 500 Pmax 8,616 7,5 Тиск наддуву, МПа Pb 0,169 0,14 Діаметр, мм d 250 250 Хід поршня, мм S 340 340 Число циліндрів i 6 6 Ступень стиску ε 13 12,5 Питома ефективна витрата be 0,196 211±11 колінчастого валу, хв-1 Максимальний тиск згоряння, МПа 3 палива, м ⁄кВт × год Ефективну потужність, максимальний тиск згоряння двигуна підвищено за рахунок підвищення значень ступеня стиску і тиску наддуву. Значення питомої ефективної витрати палива менші від значень двигуна-прототипу, зменшення значень відбулось за рахунок збільшення ступені стиску та вибору більш ефективних значень показників, які впливають на питому витрату палива. Значення частоти обертання, діаметра циліндру, ходу поршня та числа циліндрів залишилися як і у двигуна-прототипа. Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 25 1.4 Динамічний розрахунок двигуна На деталі КШМ діють: Сили тиску газу. 𝜋𝑑 2 𝐹г = Рц ∙ ,𝐻 4 (1.66) Сили інерції мас, що рухаються зворотно-поступально. 𝐹𝑢 = −𝑚𝑠 𝑟𝜔2 (𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝜆𝐿 𝑐𝑜𝑠2𝜑), 𝐻 (1.67) Сумарна сила (дійсна). 𝐹𝑑 = 𝐹г ± 𝐹𝑢 , 𝐻 (1.68) 𝐹𝑛 = 𝐹𝑑 ∙ 𝑡𝑔𝛽, 𝐻 (1.69) Нормальна сила. Радіальна сила. 𝐹𝑟 = 𝐹𝑑 cos (𝜑 + 𝛽) ,𝐻 𝑐𝑜𝑠𝛽 (1.70) 𝐹𝐾 = 𝐹𝑑 sin (𝜑 + 𝛽) ,𝐻 𝑐𝑜𝑠𝛽 (1.71) Дотична сила. Вихідні дані: - d = 0,25м - діаметр поршня - n = 500 хв-1 - частота обертання КВ - Pmax = 8616 кПа - максимальний тиск циклу - λL= 0,25 - кривошипно-шатунне відношення - mp = 47 кПа/мм - масштаб індикаторної діаграми - ms = 79,5 кг - маса деталей, що рухаються - зворотно-поступально - r = 0,170м - радіус кривошипа Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 26 - ω = 52,3 с-1 - кутова швидкість - mf = 2 кН/мм - масштаб сил - A= 0,049 м2 - площа поршня Таблиця 1.4 Результати динамічного розрахунку φо Fг Fu Fd Fn Fr FK Fг Fu Fd Fn Fr FK пкв кН кН кН кН кН кН мм мм мм мм мм мм 0 1,9 -46,2 -44,3 0 -44,3 0 0,97 -23,1 -22,2 0 -22 0 10 1,9 -45,1 -43,2 -2 -42,2 -9 0,97 -22,6 -21,6 -1 -21 -5 20 1,9 -41,8 -39,9 -3 -36,3 -17 0,97 -20,9 -20,0 -2 -18 -8 30 1,9 -36,6 -34,7 -4 -27,8 -21 0,97 -18,3 -17,4 -2 -14 -11 40 1,9 -29,9 -28,1 -5 -18,5 -22 0,97 -15,0 -14,0 -2 -9 -11 50 1,9 -22,1 -20,2 -4 -9,9 -18 0,97 -11,1 -10,1 -2 -5 -9 60 1,9 -13,8 -11,9 -3 -3,6 -12 0,97 -6,9 -6,0 -1 -2 -6 70 1,9 -5,5 -3,62 -1 -0,42 -4 0,97 -2,8 -1,8 0 0 -2 80 1,9 2,2 4,22 1 -0,32 4 0,97 1,1 2,1 1 0 2 90 1,9 9,2 11,2 3 -2,89 11 0,97 4,6 5,6 1 -1 6 100 1,9 15,1 17,7 4 -7,23 16 0,97 7,6 8,5 2 -4 8 110 1,9 19,7 21,7 5 -12,3 19 0,97 9,9 10,8 3 -6 9 120 1,9 23,1 25,8 6 -17,3 19 0,97 11,6 12,5 3 -9 9 130 1,9 25,4 27,3 5 -21,6 18 0,97 12,7 13,7 3 -11 9 140 1,9 26,7 28,7 5 -24,9 15 0,97 13,4 14,3 2 -12 7 150 1,9 27,4 29,3 4 -27,2 11 0,97 13,7 14,7 2 -14 6 160 1,9 27,6 29,6 3 -28,7 8 0,97 13,8 14,8 1 -14 4 170 1,9 27,7 29,7 1 -29,4 4 0,97 13,9 14,9 1 -15 2 180 1,9 27,7 29,8 0 -29,7 0 0,97 13,9 14,9 0 -15 0 190 1,9 27,7 29,7 -1 -29,4 -4 0,97 13,9 14,9 -1 -15 -2 200 1,9 27,6 29,6 -3 -28,7 -8 0,97 13,8 14,8 -1 -14 -4 210 1,9 27,4 29,3 -4 -27,2 -11 0,97 13,7 14,7 -2 -14 -6 220 1,9 26,7 28,7 -5 -27,9 -15 0,97 13,4 14,3 -2 -12 -7 230 1,9 25,4 27,3 -5 -24,9 -18 0,97 12,7 13,7 -3 -11 -9 240 4,2 23,1 27,4 -6 -21,6 -21 2,13 11,6 13,7 -3 -9 -10 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 27 Продовження таблиці 1.4 φо Fг Fu Fd Fn Fr FK Fг Fu Fd Fn Fr FK пкв кН кН кН кН кН кН мм мм мм мм мм мм 250 6,5 19,7 26,3 -6 -18,9 -23 3,28 9,9 13,2 -3 -7 -11 260 8,8 15,1 23,9 -6 -14,9 -23 4,43 7,6 12,0 -3 -5 -11 270 11,1 9,2 20,4 -5 -10,1 -20 5,59 4,6 10,2 -3 -3 -10 280 15,7 2,2 18,5 -5 -5,27 -19 7,89 1,1 9,0 -2 -1 -9 290 20,4 -5,5 14,82 -4 -1,38 -15 10,2 -2,8 7,4 -2 1 -8 300 27,3 -13,8 13,43 -3 1,70 -13 13,7 -6,9 6,7 -1 2 -7 310 73,4 -22,1 21,27 -4 4,14 -19 21,7 -11,1 10,6 -2 5 -9 320 64,2 -29,9 34,25 -6 10,4 -26 32,1 -15,0 17,1 -3 11 -13 330 96,4 -36,6 59,81 -8 22,6 -36 48,2 -18,3 29,9 -4 24 -18 340 179 -41,8 137,6 -12 48,3 -58 89,7 -20,9 68,8 -6 63 -29 350 271 -45,1 226,5 -10 125,2 -49 135,8 -22,6 113,3 -5 111 -25 360 297 -46,2 250,8 0 221,2 0 148,5 -20,9 125,4 0 125 0 370 410 -45,1 364,9 16 250,8 79 205,0 -18,3 182,5 8 178 39 380 340 -41,8 299,5 26 356,6 126 170,4 -15,0 149,5 13 136 63 390 250 -36,6 214,3 27 272,2 131 125,5 -11,1 107,2 14 86 65 400 170 -29,9 140,3 23 172,9 108 85,14 -6,9 70,2 11 46 54 410 121 -22,1 99,67 19 92,81 89 60,93 -2,8 49,8 10 25 44 420 87,2 -13,8 73,39 16 49,17 72 43,63 1,1 36,7 8 11 36 430 61,9 -5,5 56,33 14 22,6 58 30,95 4,6 28,2 7 3 29 440 48,0 2,2 50,33 13 6,47 52 24,03 7,6 25,2 6 -2 26 450 41,1 9,25 50,40 13 -3,85 50 20,57 9,9 25,2 7 -7 25 460 36,5 15,12 51,66 13 -13,1 49 18,27 11,6 25,8 7 -11 24 470 31,9 19,75 51,67 12 -21,8 44 15,96 12,7 25,8 6 -15 22 480 27,3 23,13 50,45 11 -29,4 38 13,66 13,4 25,2 6 -17 19 490 25,0 25,40 50,41 10 -34,8 32 12,5 13,7 25,2 5 -20 16 500 22,7 26,75 49,45 8 -39,9 26 11,35 13,8 24,7 4 -22 13 510 18,0 27,43 45,52 6 -43,6 18 9,04 13,9 22,8 3 -21 9 520 13,4 27,69 41,17 4 -42,2 11 6,74 13,9 20,6 2 -20 5 530 6,5 27,76 34,32 1 -39,9 4 3,28 13,9 17,2 1 -17 2 540 1,95 27,76 29,71 0 -34,5 0 0,97 13,8 14,9 0 -15 0 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 28 Продовження таблиці 1.4 φо Fг Fu Fd Fn Fr FK Fг Fu Fd Fn Fr FK пкв кН кН кН кН кН кН мм мм мм мм мм мм 550 1,95 27,76 29,7 -1 -29,7 -4 0,97 13,7 14,9 -1 -15 -2 560 1,95 27,69 29,64 -3 -29,4 -8 0,97 13,8 14,8 -1 -14 -4 570 1,95 27,43 29,38 -4 -28,7 -11 0,97 13,7 14,7 -2 -14 -6 580 1,95 26,75 28,7 -5 -27,2 -15 0,97 13,4 14,3 -2 -12 -7 590 1,95 25,40 27,35 -5 -24,9 -18 0,97 12,7 13,7 -3 -11 -9 600 1,95 23,13 25,08 -6 -21,6 -19 0,97 11,6 12,5 -3 -9 -9 610 1,95 19,75 21,7 -5 -17,3 -19 0,97 9,9 10,8 -3 -6 -9 620 1,95 15,12 17,07 -4 -12,3 -1,6 0,97 7,6 8,5 -2 -4 -8 630 1,95 9,25 11,20 -3 -7,23 -11 0,97 4,6 5,6 -1 -1 -6 640 1,95 2,27 4,22 -1 -2,89 -4 0,97 1,1 2,1 -1 0 -2 650 1,95 -5,57 -3,62 1 -0,32 4 0,97 -2,8 -1,8 0 0 2 660 1,95 -13,8 -11,9 3 -0,42 12 0,97 -6,9 -6,0 1 -2 6 670 1,95 -22,1 -20,2 4 -3,67 18 0,97 -11,1 -10,1 2 -5 9 680 1,95 -29,9 -28,1 5 -9,98 22 0,97 -15,0 -14,0 2 -9 11 690 1,95 -36,6 -34,7 4 -18,5 21 0,97 -18,3 -17,4 2 -14 11 700 1,95 -41,8 -39,9 3 -27,8 17 0,97 -20,9 -20,0 2 -18 8 710 1,95 -45,1 -43,2 2 -42,2 9 0,97 -22,6 -21,6 1 -21 5 720 1,95 -46,2 -44,3 0 -44,3 0 0,97 -23,1 -22,2 0 -22 0 1.5 Розробка конструкції паливного кулака 1.5.1 Призначення, описування та обґрунтування паливного кулака Паливний кулак призначений для передачі зусилля від розподільчого валу до плунжера паливного насосу, який стискає і подає паливо на форсунку. Паливний кулак розташовується на втулці паливного кулака, яка знаходиться на розподільчому валі. Втулка напресовується на розподільчий вал. На двигунах виробництва Первомайськдизельмаш кулак притискається до втулки за допомогою гайки. Регулювання кута впорскування палива проводиться Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 29 шляхом відкручування гайки і проворотом паливного кулака. Паливні кулаки виготовляють з конструкційних легованих сталей марок 15Х, 20Х, 20ХН. Використання саме таких марок сталі зумовлено великими навантаженнями на паливний кулак під час вприску палива. 1.5.2 Розрахунок паливного кулака Вихідні дані: - 𝑃 = 21 МПа – тиск вприску палива - 𝐹пр = 50 𝐻 – сила пружини насоса - dпл = 11 мм – діаметр плунжера - z = 3 – кількість зубів - b= 7 – довжина зуба - hз = 3 – висота зуба - a = 3,5 – середина зуба Рораховуємо площу плунжера 2 𝜋 ∙ 𝑑пл 𝑆= , мм2 4 (1.72) 3,14 ∙ 112 𝑆= = 94,985 мм2 4 Розраховуємо силу від стискання палива 𝐹пл = 𝑃 ∙ 𝑆пл , 𝐻 (1.73) 𝐹пл = 21 ∙ 94,985 = 1994 𝐻 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 30 Рисунок 1 Схема дії сил на паливний кулак Розраховуємо силу, яка діє на паливний кулак 𝐹 = 𝐹пр + 𝐹пл , Н (1.74) 𝐹 = 50 + 1994 = 2044 𝐻 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 31 При розкладанні сил отримуємо дві сили F1 і F2 Розраховуємо сили F1 і F2 𝐹1 = 𝐹 ∙ 𝑐𝑜𝑠30°, 𝐻 (1.75) 𝐹1 = 2044 ∙ 𝑐𝑜𝑠30° = 1770,749 𝐻 𝐹2 = 𝐹 ∙ 𝑐𝑜𝑠60°, 𝐻 (1.76) 𝐹2 = 𝐹 ∙ 𝑐𝑜𝑠60° = 1022,343 𝐻 Знаходимо момент від більшої сили F1 (1.77) 𝑀 = 𝐹1 ∙ ℎ, 𝐻 ∙ м де h – плече Згідно схеми приймаємо h = 0,0085 м 𝑀 = 1770,749 ∙ 0,0085 = 17,38 𝐻 ∙ м Проводимо розрахунок на змім`яття 2∙𝑀 𝜎зм = , МПа 0,75 ∙ ℎ ∙ 𝑧 ∙ 𝑏 ∙ ℎз 𝜎зм = (1.78) 2 ∙ 17,38 = 86,548 МПа 0,75 ∙ 0,0085 ∙ 3 ∙ 7 ∙ 3 Проводимо розрахунок на згиб 𝜎зг = 𝜎зг = 2 ∙ М ∙ ℎз 0,75 ∙ ℎ ∙ 𝑧 ∙ 𝑎2 ∙𝑏 6 2 ∙ 17,38 ∙ 3 0,75 ∙ 0,0085 ∙ 3 ∙ , МПа (1.79) 3,52 ∙7 = 331,516 МПа 6 Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 32 [σзм] = 430 МПа [σзг] = 350 Мпа 𝜎зм ≤ [𝜎зм ] 𝜎зг ≤ [𝜎зг ] Розрахунок проведено вірно – результати розрахунку не перевищують допустимі значення напруження для сталі 20Х. 1.5.3 Пропозиції по удосконаленню паливного кулака З метою отримання більш зручного та точного кута впорскування палива при регулюванні пропоную використовувати паливний кулак із нарізаними на ньому виступаючими зубцями, на втулці паливного кулака пропоную нарізати відповідні вступаючі зубці. Зубці розташовані через 1о . Також, зубці гарантують відсутність провороту кулака під час закручування гайки. Паливний кулак виготовляти з конструкційної легованої сталі марки 20Х ГОСТ 4543-71. Арк. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 33 Рисунок 1 Графіки сили газів, інерції та дійсної ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 34 Рисунок 2 Графіки нормальної, дотичної та радіальної сили ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 35 2 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ 2.1 Вибір обладнання, пристосування та інструменту Раціональна організація робочих місць виявляє великий вплив на підвищення продуктивності праці, не вимагаючи від підприємства значних матеріальних витрат. Планування робочого місця повинне передбачити правильне розміщення предметів і засобів праці з урахуванням раціонального використання виробничої площі, зручності експлуатації і безпеки роботи. Для розробки технологічного процесу складання розподільчого валу обране наступне обладнання та інструмент. В першу чергу на дільниці повинен бути стенд, на якому буде розташований розподільчий вал. Для продувки деталей використаємо стиснуте повітря із заводської системи. Для підняття розподільчого вала буде використовуватись консольний кран. Нагрів втулок кулачків буде проводитись в масляній ванні. Для зберігання інструментів, креслень, техпроцесів на дільниці установлюємо шафу. Також потрібно дільницю укомплектувати свердлильним верстатом із сверлом та мітчиком для свердлення отворів і нарізки різьби під стопорні болти. Для набиття кулаків на розподільчий вал дільницю потрібно обладнати пневмомолотком. 2.2 Визначення технічної норми часу Розрахунок штучного часу в умовах серійного виробництва вираховується згідно формули 𝑇шт = ∑ Топ ∙ (1 + аобс + аоп ) , хв 100 (2.1) де Топ - оперативний час на операцію , хв.; ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 36 аобс - відсоток часу від оперативного на обслуговування робочого місця в % (4%); аоп - відсоток часу від оперативного на особисті потреби (3%); Визначимо штучний час на кожну окрему операцію складання розподільчого валу. 005 Підготовча 4+3 ) = 15 хв. 100 Т005 = 14  (1+ 010 Складальна Т010 = 42  (1+ 4+3 ) = 45 хв. 100 015 Слюсарна Т015 = 19  (1+ 4+3 ) = 20 хв. 100 020 Контрольна Т020 = 5  (1+ 4+3 ) = 5 хв. 100 Визначаємо загальний штучний час на складання. ТШТ = Т005 + Т010 + Т015 + Т015 = 15 + 45 + 20 + 5 = 85 хв. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 37 3 ОРГАНІЗАЦІЙНО-ЕКОНОМІЧНИЙ РОЗДІЛ 3.1 Визначення потрібної кількості працівників і площі дільниці. Необхідну кількість робочих місць визначаємо: Ср = 𝑁 ∙ 𝑇шт 60 ∙ Феф (3.1) де N = 1300 шт. - річна програма випуску, шт., згідно завдання; Т005 = 15 хв – штучний час на 005 операцію; Т010 = 45 хв – штучний час на 010 операцію; Т015 = 20 хв – штучний час на 015 операцію; Т020 = 5 хв – штучний час на 020 операцію; Феф - ефективний фонд часу роботи робочого місця протягом року. а Феф = ( 365 − В − С) ∙ Д ∙ З ∙ (1 − ) , год. 100 (3.2) де 365 – календарні дні у 2025 році; В = 104 – вихідні дні у 2025 році; С = 0 – святкові дні у 2025 році; Д = 8 – тривалість зміни в годинах; З = 1 – кількість змін роботи на добу; а = 3% - відсоток втрат часу на регламентовані перерви. Феф = ( 365 − 104 − 0) ∙ 8 ∙ 1 ∙ (1 − Для дільниці складання 3 ) = 2025,36 год. 100 необхідна кількість робочих місць визначається згідно [7] за формулою: C PІ = N  t шт , 60  ФЕФ ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата (3.3) Арк. 38 де N = 1300 шт річна програма випуску, приймаємо згідно завдання; 𝑡шт – штучний час на операцію, хв., приймаємо за технологічним процесом; Феф – ефективний фонд робочого часу, год., приймаємо згідно розрахункової формули (3.1) Необхідна кількість робочих місць (розрахункова C pi, і прийнята C пр ) визначаємо згідно [7] по кожній операції : Ср005 = 1300 ∙ 15 = 0,16 60 ∙ 2025,36 Ср010 = 1300 ∙ 45 = 0,48 60 ∙ 2025,36 Ср015 = 1300 ∙ 20 = 0,21 60 ∙ 2025,36 Ср020 = 1300 × 5 = 0,05 60 ∙ 2025,36 Для виконання операцій 005, 010, 015, 020, потрібне одне робоче місце Визначаємо коефіцієнт завантаження робочого місця: Кз = 0,16 + 0,48 + 0,21 + 0,05 = 0,91 Розрахунок чисельності основних виробничих працівників: 𝑅𝑂1 = де Кв = 1 𝑁 ∙ ∑𝑇шт 60 ∙ Феф ∙ Кв (3.4) - коефіцієнт виконання норми. 𝑅𝑂1 = 1300 ∙ 85 = 0,90 чоловік 60 ∙ 2025,36 ∙ 1 На операції 005, 010, 015, 020, приймаємо одного робітника. Керівників, службовців і допоміжних робітників на дільниці немає. Зведена ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 39 відомість працюючих на дільниці складання розподільчого валу наведено в таблиці 3.1 Таблиця 3.1 Зведена відомість працюючих на дільниці складання розподільчого валу Категорія працюючих Кількість, чол. Основні робітники Допоміжні робітники Керівники Всього По змінам 1 2 1 1 - В % від чисельності основних робітників 100 В % від загальної кількості - - - - - 1 1 - - 100 100 Виробничу площу для виконання складальних робіт визначимо по формулі: Авир. = 𝑅 ∙ Кп , м2 (3.5) де R = 1 - чисельність робочих місць. де Кп = 16 - питома площа на одне робоче місце Авир. = 1 ∙ 16 = 16 м2 Загальна площа дільниці: Аз = Авир. + Аск , м2 (3.6) де Аск = 8 м2 - площа складу продукції; Аз = 16 + 8 = 24 м2 Об’єм будови дільниці визначаємо по формулі: 𝑉б = Аз ∙ ℎ, м3 (3.7) Де h = 8 м - висота будови складального цеху розподільчого валу 𝑉б = 24 ∙ 8 = 192 м3 ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 40 ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 41 4 ОРГАНІЗАЦІЯ ОХОРОНИ ПРАЦІ ТА ПРОТИПОЖЕЖНИЙ ЗАХИСТ 4.1 Техніка безпеки та протипожежний захист на дільниці складання 4.1.1 Техніка безпеки на дільниці складання розподільчого валу а) Загальні відомості - Роботи по підготовці деталей розподільчого валу для подальшого їх складання повинні проводитись особами які досягли 18-ти років пройшовши медичну комісію, інструктаж по охороні праці і техніки безпеки, вивчивши конструкцію і роботу дизеля. - Робітник повинен дотримуватись правил внутрішнього розпорядку. - Кількість в повітрі парів і пилу не повинна перевищувати допустимої концентрації. - Під час роботи слюсар-складальник зобов’язаний користуватись спецодягом, спецвзуттям. - Дотримуватись правил особистої гігієни. Не використовувати для миття рук керосин, бензин і шкідливі речовини. - Робоче місце, побутові приміщення зберігати в чистоті. б) Вимоги техніки безпеки перед роботою - Робітник зобов’язаний надіти спецодяг, взуття. - Організувати робоче місце так, щоб все необхідне було під руками. - Переконатись в тому, що робоче місце добре освітлене. - Отримавши інструмент із складу переконатись у його справності. - Приймати зміну в тому випадку, робоче місце витерті і немає розливу масла і палива. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 41 - Вологість, температура, вібрації і шум не повинні перевищувати санітарні норми. г) Вимоги техніки безпеки по закінченню роботи - Привести в порядок робоче місце, інструмент, скласти його в кладову. - Доповісти майстру про всі несправності і неполадки. - Зняти робочий одяг і прибрати його в шафу. 4.1.2 Протипожежний захист на дільниці складання - Технологічне обладнання за нормальних режимів роботи повинно бути пожежобезпечним, а на випадок небезпечних несправностей та аварій необхідно передбачати захисні заходи, що обмежують масштаб та наслідки пожежі. - У вибухопожежонебезпечних та пожежонебезпечних приміщеннях (дільницях, майстернях, цехах тощо) та на устаткуванні, що становить небезпеку вибуху або займання, необхідно вивішувати знаки, які забороняють користування відкритим вогнем. - Технологічне устаткування, апарати і трубопроводи, в яких утворюються речовини, що виділяються пожежовибухонебезпечні пари, гази та пил, повинні бути герметичними - Не допускається виконувати виробничі операції на обладнанні, установках, верстатах з несправностями, які можуть спричинитися до займань та пожеж, а також коли відключені контрольно-вимірювальні прилади, за якими визначаються технологічні параметри (температура, тиск, концентрації парів, газів). 4.2 Розрахунок освітлення на дільниці складання Кількість світильників визначається за формулою: N= E  A  K3  Z , шт Фл  U  n ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата (4.1) Арк. 42 де Е = 200лк - необхідна освітленість горизонтальної площини, відповідно до галузевих норм проектування штучного освітлення основних цехів промислових підприємств ВСН 196-83; А = 24 м2 - площа підлоги дільниці складання; Кз = 1,3 - коефіцієнт запасу при малому виділенні пилу; Фл = 1995 лм - світловий потік однієї лампи, приймаємо за таблицею 4 [8] для ламп ЛДЦ 40 – 4; n = 2 - кількість ламп в одному світильнику; Z = 1,1 коефіцієнт нерівномірності освітлення; U – коефіцієнт використання освітлювальної установки вибираємо за таблицею 5 [8] залежно від індексу приміщення та коефіцієнтів відбивання світла. Визначаємо індекс приміщення за формулою: i= LB , h  ( L + B) (4.2) де L = 6м – довжина дільниці складання; В = 4м – ширина дільниці складання; h – висота підвішування світильника над робочим місцем, м; h =H – hp – hc (4.3) H = 8м – висота приміщення; hp = 0,8м – висота робочої поверхні; hc = 4м – відстань від стелі до світильника. h =8 – 0,8 – 4 = 3,2м i= 64 = 0,62 3,2  (6 + 4) Коефіцієнти відбивання стелі – 70%, стін – 30%, підлоги – 10% приймаємо згідно [8] Виходячи із значень коефіцієнтів та індексу приміщення U = 0,29 згідно таблиці 5 [8]. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 43 N= 200  1,3  24  1,1 = 5,9шт. 1995  0,29  2 Згідно розрахунку приймаємо на дільниці складання шість світильників з лампами ЛДЦ 40 – 4. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 44 ЛІТЕРАТУРА 1. Доценко С.М., Діденко О.В. Методичні вказівки до практичної роботи «Розрахунок робочого процесу дизельного двигуна» з дисципліни « Теорія двигунів внутрішнього згоряння»Первомайськ ППІ 2012-40 с. 2. Методичні вказівки до практично ї роботи «Розрахунок та побудова індикаторої діаграми». Склав викладач Доценко С.М.: - Первомайськ ППТК, 2000.-24 с. 3. Коваленко І.М Конструкція та динаміка ДВЗ. методичні вказівки до виконання динамічного розрахунку кривошипно-шатунного механізму.Первомайськ, 2013-43с. 4. Бельський Ф.В. Методичні вказівки до виконання технологічного розділу дипломного проекту з спеціальності 5.0505306 «Виробництво двигунів»Первомайськ. 2012 – 15 с. 5. Русак О.Н. Справочная книга по охране труда в машиностроении- Л. Машиностроение, 1989.- 268 с. 6. Натальчишина В.П., Брендуля М.Ф., Гиль О.О. Вимоги до оформлення курсових та дипломних проектів і робіт. методичні вказівки для студентів інститут та коледжу. – Первомайськ: ППІ 2007.-47 с. 7. Бахтінова А.П. Економіка, організація і планування виробництва ДВЗ. Методичні вказівки до виконання курсової роботи. - Первомайськ.: ПК НУК 2017. - 32 с. 8. Бельська М.В. Дипломне проектування. Методичні вказівки до виконання розділу дипломного проекту «Організація охорони праці та протипожежний захист» для студентів спеціальності 5.05050306 – «Виробництво двигунів» - Первомайськ, 2013 – 20с. ВСП ПФК НУК 133.431.25.04 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Арк. 45