Проєкт 4-тактного газодизельного двигуна та дільниці складання ШПГ з розробкою конструкції кільця компресіїного

Автор: Костянтин ЛУКІЯНЕНКО. Спеціальність: 133-Галузеве машинобудування. Освітня програма: Виробництво, сервісне обслуговування та експлуатація двигунів внутрішнього згоряння.
ВІДОКРЕМЛЕНИЙ СТРУКТУРНИЙ ПІДРОЗДІЛ
«ПЕРВОМАЙСЬКИЙ ФАХОВИЙ КОЛЕДЖ
НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ КОРАБЛЕБУДУВАННЯ
ІМЕНІ АДМІРАЛА МАКАРОВА»

Відділення «Двигуни та автомобілі»
Циклова комісія «Обслуговування автомобілів та виробництво двигунів»
Допущений до захисту
Голова циклової комісії
_____ Василь МАНЗЮК
«___»____________2025р.

Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи (дипломного проєкту)
фахового молодшого бакалавра
(освітньо-кваліфікаційний ступень)

на тему: Проєкт 4-тактного газодизельного двигуна та дільниці складання
ШПГ з розробкою конструкції кільця компресіїного
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)

Костянтин ЛУКІЯНЕНКО

Керівник _________
(підпис)

(ім’я, ПРІЗВИЩЕ)

Павло МАЛЮТІН
(ім’я, ПРІЗВИЩЕ)

Консультант з економічного розділу
__________________ Ірина КАПАЦИНА
(підпис)

Нормоконтролер
__________________
( підпис)

Рецензент__________
(підпис)

Дата захисту ______________

(ім’я, ПРІЗВИЩЕ)

Ігор КОВАЛЕНКО
(ім’я, ПРІЗВИЩЕ)

Федір БЕЛЬСЬКИЙ
(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

Лукіяненка Костянтина Віталійовича
(прізвище, ім’я, по батькові)

1. Тема проєкту: Проєкт 4-тактного газодизельного двигуна та дільниці складання ШПГ з
розробкою конструкції кільця компресійного.
керівник проєкту: Малютін П.В.
затверджена наказом директора Коледжу від «06» березня 2025р. № 44-у
2. Строк подання здобувачем проєкту: 12.06.2025р.
3. Вихідні дані до проєкту: Потужність Ре = 900 кВт,
Частота обертання колінчастого валу n = 1000 хв-1, ступень стиску Е = 15,0
Розробити технологічний процес складання ШПГ
Річне завдання 1440 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 в КШМ
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 ШПГ
2. Специфікації складальних креслень
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)
Аркуш 1 Поперечний розріз двигуна А-1.СК
Аркуш 2 Кільце компресійне А-2.РК
Аркуш 3 План дільниці А-2

6. Консультанти розділів проєкту
Підпис, дата
завдання
завдання
видав
прийняв

Розділ

Ім’я, ПРІЗВИЩЕ та посада
консультанта

Організаційноекономічний

Ірина КАПАЦИНА – викладач відділення
«Економіки та права»

7. Дата видачі завдання: 21.04.2025р.
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

№
з/п
1
2
3
4
5
6
7
8

Назва етапів дипломного
проєкту

Строк виконання
етапів проєкту

Примітка

28.04.2025р.
05.05.2025р.

Розділ 1
Розділ 2
Розділ 3

12.05.2025р.
19.05.2025р.
23.05.2025р.

Розділ 4
Аркуш 1
Аркуш 2,3

27.05.2025р.
30.05.2025р.
10.06.2025р.

Перевірка проєкту на плагіат
Оформлення проєкту

Здобувач освіти

_____________ Костянтин ЛУКІЯНЕНКО

Керівник проєкту

_____________ Павло МАЛЮТІН

( підпис )
( підпис )

(ім’я, ПРІЗВИЩЕ)
(ім’я, ПРІЗВИЩЕ)

ЗМІСТ
1 Конструкторський розділ

3

1.1 Розрахунок робочого процесу вигуна

3

1.2 Розрахунок індикаторної діаграми

14
1.3 Аналіз ефективних показників проектованого двигуна та прототипу 19

1.4 Розрахунок сил, що діють в КШМ

20

1.5 Розробка конструкції компресійного поршневого кільця.

27

1.5.1 Опис шатуннопоршневої групи.

27

1.5.2 Вибір матеріалу і визначення розмірів ШПГ

29

1.5.3 Пропозиції по удосконаленню компресійного кільця

33

2 Технологічний розділ

34

2.1 Вибір обладнання, пристроїв, інструменту

34

2.2 Визначення технічної норми часу

35

3 Організаційно-економічний розділ

36

3.1 Визначення потрібної кількості обладнання і площі дільниці

36

4 Організація охорони праці та протипожежний захист

40

4.1Техніка безпеки та протипожежний захист на дільниці складання

40

4.2 Розрахунок освітлення на дільниці складання

42

Література

44

Додаток А Технологічний процес складання ШПГ
Додаток Б Специфікація „ Двигун 8ГЖЧН22/28”
Додаток В Есплікація „ План дільниці ”
Додаток Г Креслення „ Поперечний розріз двигуна 8ГЖЧН 22/28”
Додаток Д Креслення „Кільце компресійне”
Додаток Ж Креслення „ План дільниці складання ШПГ ”

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Розроб.

Лукіяненко К

Перевір.

Малютін

Реценз.
Н. Контр.
Затверд.

Коваленко
Манзюк

Підпис

Дата

Пояснювальна
записка

Літ.

Арк.

Акрушів

2

44

ВСП.ПФК.НУК 431

1 КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ
1.1 Розрахунок робочого процесу двигуна
Розрахунки виконано по існуючим програмам ВСП ПФК НУК
Умова завдання:
Єфективна потужність

Pе=

Частота обертання колінчастого валу.
Діаметр циліндра
Хід поршня
Ступінь стиску
Коефіцієнт надлишку повітря
Число циліндрів
Коефіцієнт тактності

900

кВт
-1

n=

1000 хв
d= 220 мм
S= 280 мм
  15
  1,9
і=
8
Z=
4

Вихідні дані теплового розрахунку.
Тиск наддуву
Тиск навколишнього середовища
Температура навколишнього середовища
Показник політропи стиску для відцентрового
насосу
Підігрів свіжого заряду
Температура залишкових газів
Максимальний тиск згоряння.
Середнє значення показника політропи:
стиску
розширення
Коефіцієнт використання теплоти в точці "Z"
Коефіцієнт повноти індікаторної діаграми

Pв=
Ра=
Та=

185
100
293

кПа
кПа
К

nk=

1,7
20 К
T 
Т r=
800 К
Pmax= 10000 кПа
n1 
n2 
 z 





1,37
1,29
0,8
0,94

Паливо:
Дизельне пальне Л - 0.2 - 40 ДСТУ 305 - 02
Середній елементарний склад палива
С=0.86 Н=0.13 О=0.01
Нижча теплота згоряння дизельного палива
Ж
QH =42500 кДж/кг
Природний газ
Склад:
метан

в%
СН4=
96

В об'ємних долях
RCH4= 0,96

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

3

етан
пропан
бутан
пентан
вуглекислота
оксид вуглецю
азот
кисень
Водень

С2Н6=
С3Н8=
С4Н10=
С5Н12=
СО2=
СО=
N2=
О2 =
Н2=

2,5
0,5
0,2
0,1
0,2
0
0,5
0
0

Нижча теплота згоряння газу

RC2H6=
RC3H8=
RC4H10=
RC5H12=
RCO2=
RCO=
RN2=
RO2=
RН2=
Г

QH =

0,025
0,005
0,002
0,001
0,002
0
0,005
0
0

36115

кДж/м

3

Параметри робочого тіла.
Теоретично необхідна кількість повітря для згоряння 1кмоля газу.

1
 0,5CO Н2   n  0.25mCn Hm  O2  , кмоль/ кмоль
0.21

L0 
L0 =

9,77857 кмоль/кмоль

Теоретично необхідна кількість повітря для згоряння 1кг. палива

Lж
0 

1  C H O  1  0.86 0.13 0.01
кмоль
    



/ кг
  0.495
0.21 12 4 32 0.21  12
4
32 

Маса рідкого палива на 1 кмоль спаленого газу.

q

22.4  Vcж
, кг кмоль
Vг

Vсж=

5,8

кг/год - масова витрата рідкого палива

Vг =

199

м /год - масова витрата газу

3

q= 0,65286 кг/кмоль
Загальна кількість продуктів свіжого заряду.

M1 1  L0Г ,кмоль / кмоль
M 1 

19,5793 кмоль/кмоль
Кількість окремих компонентів продуктів згоряння.

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

4

M c o2  q 

Кількість СО2:

C
 CO  (n Cn Hm)  CO2 кмоль
12
M co

Кількість Н2О:



2

1,08679 кмоль

MН2О  H2  (0.5mCn H m )  0.5 q  H , кмоль
M

Кількість О2:

2,07344 кмоль

Mo2 0.21 [α1 Lг0 -qLж0],кмоль
M

Кількість N2:



Н 2О

M

N 2

o 2



1,78028 кмоль

 0.79    L г0 N 2, кмоль
M

N

2



Загальна кількість продуктів згоряння.
кмоль
M2=MCO2+MH2O+MO2+MN2,
/кг

14,6826 кмоль

19,6231 кмоль

Змінення об'єму при згорянні 1 кмоль газу.

M  M2  M1 , кмоль
M 

0,04386 кмоль

Теоретичний коефіцієнт молекулярної зміни.

0 
 0 

М2
М1
1,00224

Параметри процесу наповнення.
Температура повітря після нагнітача.
n к 1

 Рв  n

T в  Т а  
 Ра 
Т в=

к

,К

377,467 К

Температура повітря після ожолоджувача.

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

5

T int  T B  (10  50 0 )

число з інтервалу = 50
 T int



327,47 К

Температура газоповітряної суміші.

Tсм 

Т г    LГ0  Tіпt
1    L0Г

,K

Тсм= 326,065 К
де Tг=300 К - температура поступаючого газу.
Тиск повітря після охолоджувача.

Pint  PВ  Pохл кПа.
Рохл
Pint=

5
180

- втрата тиску в охолоджувачі.
кПа

Тиск газової суміші.

Pг    L0Г  Pіпt
Pсм 
, кПа
1    L0Г
Рсм= 181,021 кПа
де Pг=200 кПа - тиск поступаючого газу.
Коефіцієнт залишкових газів.
T  T
Pr
 r  см

Tr
  Pd  Pr
де

P d  0 . 95  P в

Рd =

тиск в кінці впуску.

175,75 кПа

Pr  1.07  Pint кПа

Тиск залишкових газів

Рr= 193,693 кПа

r 

0,0343

 r  0,04 - 0,06
Коефіцієнт наповнення.

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

6

Фс 

Т см    Рd  Pr 
Tcм  T     1  Pсм

Фс=

0,9081

Температура газоповітрянної суміші на початку стиску.
T  Т   r  Tr
T d  см
, K
1  r
T d=

361,12 К

Параметри процесу стиску.
Тиск в кінці стиску.

Pc  Pd   n1 , кПа
Pc =

7180,26 кПа

Температура в кінці стиску.

Т с  Т d   n1 1 , K
T c=

983,569 К

Параметри процесу згоряння.
Дійсний коефіцієнт молекулярної зміни.
 r
  0
1  r





1,00217

Ступінь підвищення тиску

  P max

/ Pc
=

1,3927

Максимальна температура циклу.






  z 22.4  QHГ  q  QHЖ
Cv TC 



 
  1   r   1    LГH

TZ 
,К
Cv



ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

7

коефіцієнт надлишку повітря на лінії розширення.



 

1  q  Lж
L Г0
0

 

1,83922

середня питома теплоємкість свіжого заряду при V-const,
0
в проміжку температур від 0…t C

Cvv 
((RRк кССvкvк) ) 4,18

C v 

0

174,841 кДж/(кмоль С)

Середня питома теплоємкість продуктів згоряння.

Cv (Rк  Сvк )  4.18
C

 

0

93,1286 кДж/(кмоль С)

v

де Сvк - питома середня мольна теплоємкість компонента
свіжого заряду та продуктів згоряння при даній температурі.
29,31 - для 3-х і багатоатомних компонентів.
20,93 - для 2-х атомних компонентів.
12,56 - для одноатомних компонентів.
склад продуктів згорання в об'ємних долях:
MCO 2
R CO 
M2
2

R CO
R CO

2



2



2

2



MO

2



5,54%

0,1057

або

10,57%

0,0907

або

9,07%

2

M 2
R O

R N

або

MH 2 O
M2

RH O 
R O

0,0554

2



MN 2
M 2

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

8

R N

0,7482



2

або

74,82%

Звідки:
Т Z=
2196,75 К
Параметри процесу розширення.
Ступінь попереднього розширення.

  TZ
  Tc

 

 

1,60714

Ступінь подальшого розширення.











9,33333

Тиск в кінці розширення.

Pmax

Pв 



 , кПа

n2

Рв =

560,6 кПа

Температура в кінці розширення.

Тв 

TZ

 n 1

T в=

2

1149,39 К

Температура залишкових газів.

Tr 

Tв
3

Рв
Рr

Tr= 806,534 К
Перевірка:

T rз  T r
Tr

з

 100 %

0,8168 %

Індикаторні показники робочого тіла.

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

9

Середній теоретичний індикаторний тиск.

 
Pmi

  PC 
 
1 
1
1 

     1 
 1  n 1  
 1 n 1  , кПа
 1 
n2 1  
 n1 1   
2

1

Рmi  1357,13 кПа
Індікаторний ККД.

1  L T  P
Г
0

i 1.985

см

mi

Pсм Фс (22.4Q  q QHж )

 i 

Г
H

4.186

0,523

Питома індикаторна витрата газу.
6321 q  4,18
3
Vі  
, M

Г
квт.год.
 i QH  0,736

q

Vж  QHж

V  Q  V  Q 
Г
H

Г

Ж
H

ж

- доля теплоти введеної рідким
паливом.

q= 0,03316
3

Vі= 0,18359 м /квт год
Питома індикаторна витрата рідкого палива.

 632 q  4,18 кг
ві  

,
ж 
квт.год.
0
,
736


Q
H 
 i
ві= 0,00535 кг/квт год
Ефективні показники робочого циклу.
Середній тиск механічних втрат.

PM  0.088  0.0118 VП.СР,кПа
Середня швидкість поршня.

VП .СР. 

S ПР .  n М
,
С
30

SПР=

0,28
V П .СР . 

м Хід поршня по прототипу.
9,3333 м/с

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

10

P M

198,13 кПа



Середній ефективний тиск.

Pme  Pmi  Pm, кПа
P me



1158,99 кПа

Механічний К.К.Д.
M 

Pme
Pmi

M 

0,854

Ефективний К.К.Д.

 e  i   M


e



0,447

Ефективна об'ємна витрата газу.
3
V
V е  i , M
квт . год .

m

V е



3

0,21497 м /квт год

Ефективна витрата рідкого палива.
в
в е  i  , кг
квт . год .

m

в е



0,00627 кг/квт год

Годинна витрата газу.
3

BГ Vе  Ре , м
Bг =

год
3

193,476 м /год

Годинна витрата рідкого палива.

Be  ве  Ре , кг
год
B=

5,63901 кг/год

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

11

Основні розміри циліндра і двигуна.
Літраж двигуна.
VSt  30  Z 

Pe  10 3
Pme  n

, Л

Z=4 - Коефіцієнт тактності.
Vst=
93,1842 Л
Робочій об'єм циліндра.

Vs 

V st
,Л
i

Vs =

11,648 Л

Діаметр циліндра.
4 Vs

d  1003
m



, мм

S ПР
d ПР

d ПР 

m=
d=

 m

0,22

м

1,27273
226,751 мм

Хід поршня.

S  m  d , мм
S=

288,592 мм

Уточненні розміри циліндра і двигуна.
Діаметр циліндра.
d=
226
мм
Хід поршня.
S=
288

мм

Літраж двигуна.
 d 2  S i
VSt 
, Л
4  10 6

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

12

V

St



92,3781 Л

Робочій об'єм поршня.
Vs 

Vst
i

Vs =

11,5473 Л

Ефективна потужність двигуна.
P  VSt  n
Pep  me
, КВт
30  Z  103
Pep=

892,214 кВт

Отримана величина Рер відрізняється від заданої на:
Рер  Ре
Ре 
 100 %
Реср
Реср 

Рер  Ре
2

Pеср=

896,107 кВт

Ре 

0,869

%

Так як значення <5% розрахунок виконаний вірно.
Приймаемо для подальших розрахунків потужність Ре=900 кВт

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

13

1.2 Розрахунок індикаторної діаграми
Розрахунок теоретичної індикаторної діаграми.
Вихідні дані
Pmi= 1,357 МПа
Середній індикаторний тиск.
Рd= 0,1750 МПа
Тиск в кінці впуску.
n1= 1,370
Показник політропи стиску.
c 
15,00
Ступінь стиску.
Pmax= 10,000 МПа
Максимальний тиск в циліндрі.
n2= 1,290
Показник політропи розширення.
 
1,600
Ступінь попереднього розширення.
mp= 0,0800 МПа/мм Масштаб по осі тиску.
 
0,94
Коефіцієнт повноти індикаторної діаграми.
Таблиця 1.2

V Vc

1
1,110
1,250
1,6
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Результати розрахунку.

PСТ , МПа PСТ , мм Pроз , МПа
7,15
6,20
5,27
3,76
2,77
1,59
1,07
0,79
0,61
0,50
0,41
0,35
0,30
0,27
0,24
0,21
0,19
0,18

89
77
66
47
35
20
13
10
8
6
5
4
4
3
3
3
2
2

10,00
10,00
10,00
10,00
7,50
4,44
3,07
2,30
1,82
1,49
1,25
1,08
0,94
0,83
0,74
0,67
0,61
0,56

P роз , мм

125
125
125
125
94
56
38
29
23
19
16
13
12
10
9
8
8
7

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

14

Об'єм камери згорання

Viс 

Vss
, мм
 1
Vs=[AB]=
Vс=

252
18

мм
мм

Приведений робочий об'єм

Похибка середнього індикаторного тиску.
2
А=
4280 мм - площа діаграми.
Дійсний середній індикаторний тиск по діаграмі
Д

Pmi 

А
mp , МПа
АВ

Д

Pmi = 1,35873 МПа

Pmi 
Pmi=

Pmi  PmiД
Pmi
0,1275

 100%

%

Похибка не перевищує 5%

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

15

Побудова дійсної індикаторної діаграми.

С , ДоВМТ точка подачі іскри,
визначається кутом випередження запалювання;
f , ДоВМТ точка початку згорання, визначається кутом затримки
0
згорання: 1 , ПКВ
 2 , ПісляВМТ кут після ВМТ, де тиск максимальний
b , ПісляВМТ точка відкриття випускного клапану
r , ДоВМТ точка відкриття впускного клапану
r , ПісляВМТ точка закриття випускного клапану
d , ДоВМТ точка закриття впускного клапану
с 
точка тиску газів в ВМТ в кінці такту стиску
Zd
точка максимального тиску газів
Вихідні дані.

L 
[AB]=

  1



Pr=
mp=
S=
Pc=
Pmax=
Таблиця 1.2
Позначка
точки
 0 , ПКВ

0,27
252,00
10,00
0,19300
0,0800
288,00
7,18000
10,00000

Кривошипно-шатунне відношення.
мм Відстань від ВМТ до НМТ на діаграмі.
0
ПКВ Кут затримки згорання.
МПа
Тиск залишкових газів.
МПа/мм Маштаб тиску.
мм
Хід поршня.
МПа
Тиск в кінці стиску.
МПа
Максимальний тиск.

Визначення точок дійсної індикаторної діаграми.
Положення
Постійна
Відстань від

точки
X  1cos  L 1cos2 ВМТ до точки
[ АВ]
4
відносно
X
, мм
0
ВМТ,  , ПКВ
2

С , ДоВМТ

14

0,038

5

f , ДоВМТ

4

0,003

0

 2 , ПісляВМТ

10

0,019

2

b  , ДоНМТ

114

1,519

191

13

0,032

4

10

0,019

2

131

1,733

218

r  , ДоВМТ
r , ПісляВМТ
d , ПісляНМТ

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

16

Ордината точки r
Pr
, мм
m p

2

мм

Тиск газів в ВМТ.

Pc  (1.15  1.25)  Pc
1,2 Число з інтервалу.

P c  
P c 

8,62
МПа
108
мм
Максимальний тиск згорання.
для газових двигунів Рzd=Рmax
Pzd=
10,00
МПа
Pzd=
125
мм
Визначаємо поправку Брікса.
r   L
ОО

2
ОО=
19,44
мм
Визначаємо маштаб переміщення.
M

S



S
 AB



МS =
1,143
мм/мм
Визначаємо поправку Брікса в маштабі переміщення.

ОО 1 
ОО1=

ОО
M S
17,01

мм

Швидкість наростання тиску
Рmax  Pc1 1
Р

, МПа
град
 2
 1

 Р 
МПа

  1,0  1,2,
град


2 


ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

17

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ

Арк.

18

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Рисунок 1.1 Дійсна та теоретична індикаторні діаграми.

P, МПа

9

10

11

12

13

14

V/Vc

15

1.3

Аналіз

ефективних

показників

проектованого

двигуна

й

прототипу.
Порівняння

робочих

характеристик

і

параметрів

двигуна

що

спроектовано і його прототипу приведено в Таблиці 1.3
Таблиця 1.3

Порівнювані параметри
Параметр

Діаметр циліндра, мм
Хід поршня, мм
Число циліндрів
Номінальна потужність, кВт
Частота обертання, хв.-1
Середній ефективний тиск, МПа
Максимальний тиск МПа
Температура у точці z, К
Температура залишкових газів, К
Тиск наддуву, МПа
Питома витрата мастила,
г/кВт*год.

Двигун
8ГЖЧН 22/28
8ГЧН 22/28
(спроектований)
(прототип)
220
220
280
280
8
8
900
740
1000
750
1,159
1,29
10
14
2196,7
2350
806
720
0,185
0,270
1,0

1,0

З приведеного порівняння водно, що розміри циліндропоршневої групи
залишились майже не змінними не змінилась також і кількість циліндрів. Але
за рахунок підвищення частоти обертання нам вдалося досягти значного
підвищення потужності двигуна також за рахунок конвертації двигуна на
газодизельний цикл нам вдалося знизити максимальний тиск згоряння та
температуру в тчці z. Зниження тиску наддуву також позитивний показник. В
наслідок запропонованої незначної модернізації спроектований двигун займає
новий потужністний ряд та стає більш конкуренто здатний в порівнянні з
прототипом.

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

19

1.4 Розрахунок сил, що діють в КШМ двигуна
На деталі КШМ діють:
Сили тиску газу

Fг  (Рц  Pa ) 

d 2
4

,H

Сили інерції мас, що рухаються зворотно-поступально.

Fи  ms r 2 (cos  L cos2 ), H
сумарна сила (дійсна).

Fd  Fг  Fи, Н
Нормальна сила.

Fn  Fd  tg , H
Радіальна сила.

cos   
,H
cos

Fr  Fd

Дотична сила.

sin   
,H
cos

FK  Fd

Вихідні дані:

А

 l
m

s



2

0,040 м
0,270
53,0 кг




r=





m F 
Pd=

Ра=
п1=
п2=
Pmax=
Pzd=
Р с  
Рr=
Рb=

0,144 м
-1
104,70 с
4,5 кН/мм
175,8 кПа
100 кПа
1,370
1,29
10000 кПа
10000 кПа
8620 кПа
193 кПа
560 кПа

Площа поршня
Кривошипно-шатунне віднощення.
Маса деталей, що рухаються
зворотно-поступально.
Радіус кривошипа.
Кутова швидкість.
Масштаб сил.
Тиск в кінці впуску
Атмосферний тиск
Показник політропи стиску
Показник політропи розширення
Теоретичний тиск згорання
Дійсний тиск згорання
Дійсний тиск в кінці стиску
Тиск залишкових газів
Тиск в кінці розширення

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

20

d=
S=

0,226 м
0,288 м
15
-1
1000 хв

Діаметр циліндра
Хід поршня
Ступінь стиску
Частота обертання

S, м3

робочий об"єм



п=

d 2

Vs 

4



V s

0,011547 м

Vc 
Vc 

Vs

 1

об"єм камери стиску

, м3

0,000825 м

Va  Vs  Vc ,м
V

3



3

повний об"єм

3

3

0,012372 м
Об"єм над поршнем в залежності від кута повороту кривошипа
a




V f  Ar (1  cos  )  L (1  cos 2 )   V c , м 3
4



ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

21

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ

Арк.

22

0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230

пкв



3,0392 -49,8548 -46,816
3,0392 -30,5369 -27,498
3,0392 -11,3102
3,0392
3,0392
3,0392
3,0392
3,0392
3,0392
3,0392
3,0392
3,0392
3,0392
3,0392
3,0896
3,2448
3,5172
3,9294
4,5172

0,0033

0,0043

0,0053

0,0064

0,0074

0,0084

0,0093

0,0101

0,0108

0,0113

0,0118

0,0121

0,0123

0,0124

0,0123

0,0121

0,0118

0,0113

0,0108

57,6999

60,1668

61,1595

61,3131

61,165

61,0737

61,165

61,3131

61,1595

60,1668

57,6999

53,1258

45,9184

35,7545

22,5889

6,69877

3,0392 -68,0118 -64,973
-27,12

-39,78

-3,02 -63,802

0,00 -64,113

3,0135 -63,752

5,9681 -62,513

8,7469 -59,971

11,139 -55,578

12,84 -48,879

13,507

12,842 -28,812

10,7 -17,274

7,1865 -7,1865

2,686 -0,9542

-8,19

0,00

8,1812

16,402

24,524

32,095

38,275

41,887

41,613

36,346

25,628

10,056

-8,812 -60,418 -24,707
62,217 -13,153 -50,068 -39,207

64,096 -11,295 -56,361 -32,547

64,677

64,558 -5,9872 -62,712 -16,454

64,255

64,113

64,204

64,352

64,199

63,206

60,739

56,165

48,958

38,794

25,628

9,7379

-8,271 -2,1695 -0,7902 -8,5142

-6,613 -8,0218

-9,897 -22,511 -42,225

-11,45 -42,412 -50,535

-8,614 -84,334 -39,862

0,0025

0

3,0392 -83,7485 -80,709 -10,996 -64,398 -49,878

кн

0,0018

0 -103,21

кн

3,0392 -95,9213 -92,882

кн

0,0013

кн

Fk

3,0392 -103,618 -100,58 -4,7208 -98,231 -22,115

кн

Fr

0,0009

кн

FN

3,0392 -106,252 -103,21

3

Fd

0,0008

м

Таблиця 1,4
Fг
Vf
Fи
мм

мм

мм
0 -22,936

мм

мм
0

-20,64 -1,9142 -18,741 -8,8582
-11,23

1,0038

0,8732

0,7816

0,7211

0,6866

0,6754

0,6754

0,6754

0,6754

0,6754

0,6754

0,6754

0,6754

0,6754

0,6754

0,6754

12,822

13,37

13,591

13,625

13,592

13,572

13,592

13,625

13,591

13,37

12,822

11,806

10,204

7,9454

5,0198

1,4886

-1,597

-0,212

-8,84

0,00 -14,247

0,6697 -14,167

1,3263 -13,892

1,9438 -13,327

2,4752 -12,351

2,8534 -10,862

3,0016

2,8537 -6,4026

2,3779 -3,8387

1,597

0,5969

0,00

1,818

3,6448

5,4498

7,1323

8,5056

9,3081

9,2473

8,0769

5,6951

2,2348

13,826 -2,9229 -11,126 -8,7126

14,244 -2,5101 -12,525 -7,2328

14,373 -1,9582 -13,426 -5,4904

14,346 -1,3305 -13,936 -3,6564

14,279 -0,6702 -14,178 -1,8195

14,247

14,268

14,301

14,266

14,046

13,498

12,481

10,879

8,6208

5,6951

2,164

-1,838 -0,4821 -0,1756 -1,8921

-6,786 -6,1106 -1,4696 -1,7826 -6,0267

0,6754 -2,5134

0,6754

0,6754 -11,079 -10,403 -2,1993 -5,0024 -9,3832

0,6754 -15,114 -14,438 -2,5444 -9,4249

0,6754 -18,611 -17,935 -2,4436 -14,311 -11,084

0,6754 -21,316

0,6754 -23,026 -22,351 -1,0491 -21,829 -4,9143

0,6754 -23,611 -22,936

мм

Результати динамічного розрахунку.
FN
Fг
Fd
Fи
Fr
Fk

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ

Арк.

23

6,4716
8,056
10,302
13,561
18,437 -11,3102
26,012 -30,5369 -4,5253
38,296 -49,8548 -11,559
59,107 -68,0118 -8,9053
95,367 -83,7485
156,42 -95,9213
238,14 -103,618
341,61 -106,252
396,94 -103,618
227,12 -95,9213
143,22 -83,7485
92,012 -68,0118
61,874 -49,8548
43,689 -30,5369
32,265 -11,3102
24,794
19,734
16,208
13,698
11,886
10,571
9,6227
8,9553

0,0093

0,0084

0,0074

0,0064

0,0053

0,0043

0,0033

0,0025

0,0018

0,0013

0,0009

0,0008

0,0009

0,0013

0,0018

0,0025

0,0033

0,0043

0,0053

0,0064

0,0074

0,0084

0,0093

0,0101

0,0108

0,0113

0,0118

61,1595

60,1668

57,6999

53,1258

45,9184

35,7545

22,5889

6,69877

6,69877

22,5889

35,7545

45,9184

-14,06 -41,407

-43,6

-1,583

70,115

69,789

68,271

65,012

59,617

51,963

42,323

31,493

20,954

13,152

12,019

24

59,474

131,2

293,32

235,35

2,002

3,8367

5,7791

15,667

47,455

119,12

286,47

235,35

9,553 -65,498

12,299 -61,367

-54,94

15,635 -46,046

15,637 -35,085

14,333 -23,138

26,784

35,438

43,021

48,485

50,673

48,685

42,323

32,523

21,571

12,971

10,84

18,667

36,755

56,305

64,493

0

131,38 -29,578

54,928 -25,963

11,868 -11,868

14,433

6,9264

10,425

9,2707 -7,1804

8,6865 -3,0859

5,4963

3,1629

2,5408

4,2295

8,1032

12,167

13,767

0

134,53 -6,3142

60,496 -5,6105

11,619

1,5694 -5,8131

2,4435 -5,5579

4,4632

0,6809 -7,3363

1,0883 -1,3202

7,1268 -1,8694

20,26 -5,5882 -1,9852 -20,922

32,891 -9,2231 -9,2231 -32,891

43,811 -12,084 -19,508 -41,047

52,39 -13,742 -30,832 -44,531

58,462

5,3362

0,0101

240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
53,1258

ння таблиці 1.4

Пежджв

1,4886

5,0198

7,9454

10,204

11,806

-6,786 -1,0056

-6,786

1,9901

2,1384

2,3491

2,6414

3,0441

3,6019

4,3854

5,5098

13,591

13,37

12,822

11,806

10,204

7,9454

5,0198

1,4886

7,1699 -2,5134

9,7086

13,75 -11,079

20,447 -15,114

31,827 -18,611

50,47 -21,316

88,208 -23,026

75,913 -23,611

52,921 -23,026

34,759 -21,316

21,193 -18,611

13,135 -15,114

15,581

15,509

15,171

14,447

13,248

11,547

9,4051

6,9984

4,6565

2,9226

2,6708

5,3334

13,217

29,154

65,182

52,301

0,4449

0,8526

1,2843

3,4815

10,545

26,471

63,66

52,301

2,1229 -14,555

2,7331 -13,637

3,2073 -12,209

3,4744 -10,233

3,475 -7,7966

3,1851 -5,1419

2,6373 -2,6373

5,9521

7,8752

9,5603

10,774

11,261

10,819

9,4051

7,2272

4,7935

2,8825

2,4089

4,1483

8,1677

12,512

14,332

0

29,197 -6,5729

12,206 -5,7695

1,9303 -0,6858

1,2214

0,7029

0,5646

0,9399

1,8007

2,7038

3,0594

0

29,894 -1,4031

13,443 -1,2468

1,5392

2,3167
2,0602 -1,5956

0,3487 -1,2918

2,582 -0,3518

-1,979

0,543 -1,2351

0,9918

0,1513 -1,6303

0,2418 -0,2934

1,5837 -0,4154

4,5022 -1,2418 -0,4412 -4,6494

7,3091 -2,0496 -2,0496 -7,3091

9,7357 -2,6854 -4,3352 -9,1215

11,642 -3,0538 -6,8515 -9,8957

12,992 -3,1244 -9,2016 -9,6888

8,5102 -11,079 -2,5686

5,7803

4,0971 -2,5134

3,0136

2,2893

1,7902

1,4381

1,1858

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ

Арк.

24

520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
3,7288
3,7288
3,7288
3,7288
3,7288
3,7288
3,7288
3,7288
3,7288
3,7288
3,7288 -11,3102 -7,5814
3,7288 -30,5369 -26,808
3,7288 -49,8548 -46,126
3,7288 -68,0118 -64,283
3,7288 -83,7485
3,7288 -95,9213 -92,193
3,7288 -103,618 -99,889
3,7288 -106,252 -102,52

0,0123

0,0121

0,0118

0,0113

0,0108

0,0101

0,0093

0,0084

0,0074

0,0064

0,0053

0,0043

0,0033

0,0025

0,0018

0,0013

0,0009

0,0008

6,69877

22,5889

35,7545

45,9184

53,1258

57,6999

60,1668

61,1595

61,3131

61,165

61,0737

-67,83

0 -71,815

3,2586 -68,937

6,4758
0

8,8465

17,797

-80,02

0 -102,52

4,6885 -97,558

8,5501 -83,708

10,902 -63,848

11,328 -41,962

9,7512 -22,179

6,4472 -7,8206

1,9886 -0,7243

0

21,963

39,566

49,452

49,998

41,603

26,44

7,8043

10,428 -2,8762 -1,0218 -10,769

26,318 -7,3799 -7,3799 -26,318

39,483 -10,891 -17,581 -36,992

49,647 -13,022 -29,217 -42,199

56,855 -13,673 -40,269 -42,401

-38,71

-11,26 -56,185 -32,446

61,429 -12,986 -49,434

63,896

64,888 -8,8409 -60,615 -24,788

65,042 -6,0321 -63,182 -16,577

64,894 -3,0459 -64,437 -8,2691

71,815

69,426

10,741

0,0124

61,165

8,2605

0,0123

69,826

8,513

61,3131

ння таблиці 1.4

0,0121

Пежджв

1,4886

5,0198

7,9454

10,204

11,806

12,822

13,37

13,591

13,625

13,592

13,572

13,592

13,625

0

1,9659

3,9548

-13,47 -5,5084

-1,64

0,8286 -23,611 -22,783

0,8286 -23,026 -22,198

0,8286 -21,316 -20,487

0,8286 -18,611 -17,782

0,8286 -15,114 -14,285

-10,25

-0,161

-21,68
0 -22,783

1,0419

1,9 -18,602

2,4228 -14,188

2,5174 -9,3249

2,1669 -4,9288

1,4327 -1,7379

0,4419

0

4,8806

8,7925

10,989

11,111

9,245

5,8756

1,7343

-2,393

-1,64 -5,8484

-3,907 -8,2205
2,3172 -0,6392 -0,2271

5,8484

8,7741 -2,4201

11,033 -2,8939 -6,4928 -9,3776

12,634 -3,0385 -8,9486 -9,4224

13,651 -2,8858 -10,985 -8,6022

14,199 -2,5023 -12,485 -7,2101

14,42 -1,9646

14,454 -1,3405 -14,041 -3,6838

-6,786 -5,9573
0,8286 -11,079

0,8286

0 -15,959

0,7241 -15,319

1,4391 -15,073

14,421 -0,6769 -14,319 -1,8376

15,959

15,428

15,517

0,8286 -2,5134 -1,6848

0,8286

0,8286

0,8286

0,8286

0,8286

0,8286

0,8286

0,8286

0,8286

0,8286

2,387

1,8357

1,8918

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ

Арк.

25

-100

0

100

200

300

400

500

0

90

180

270

360

Рисунок 1.2 Сили газів,інерції,дійсна

F кН

450

540

630

пкв

720

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ

Арк.

26

-100

0

100

200

300

400

0

F кН

180

270

360

450

Рисунок 1.3 Сили радіальна,дотична,нормальна

90

540

630

пкв

720

1.5 Розробка конструкції компресійного поршневого кільця.
1.5.1 Опис шатуннопоршневої групи.

Поршневі кільця входять до складу шатуннопоршневої групи (ШПГ), в яку
також входять шатуни, поршні і поршневі пальці. ШПГ призначено для
сприйняття сили газів та передачі її на колінчастий вал та перетворення
поступального руху поршнів в обертальний рух колінчастого валу.
Шатун

на

двигуні

прототипі

виготовлений

з

вуглецевої

сталі,

штампований. Стрижень шатуна двотаврового перетину має в центрі канал
(у верхній головці шатуна проти каналу виконана кільцева канавка), а в
нижній головці – канали по яких масло з шатунного підшипника поступає в
головні.
Поршень цільний. На краях днища поршня з двох сторін зроблені
поглиблення для запобігання торкання поршня і клапанів при їх відкритті.
В поглибленнях є два різьбові отвори, призначені для вгвинчування в них
римів, що використовуються при виїмці поршня з шатуном.
Поршень і шатун з'єднуються сталевим, порожнистим поршневим
пальцем. Зовнішня поверхня пальця цементована і загартована. Від
осьового переміщення палець утримується пружинними стопорними
кільцями встановленими в кільцевих канавках внутрішніх бобишок поршня.
Компресійні кільця призначені для рухомого ущільнення камери
згоряння а також передачі тепла від поршня до охолоджуючої рідини через
стінку циліндра.
Компресійні кільця двигуна прототипа мають в перетині прямокутну
форму. Верхнє компресійне кільце має на бічній поверхні зносостійке
покриття. Маслоз’ємні кільця мають гострі кромки, які при установці в
канавки повинні бути направлені в низ. Цими кромками при ходу

ВСП ПФК НУК 133.431.25.13 ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

27

поршня в низ з дзеркала циліндра знімається масло, яке через отвори в
поршні стікає в картер.
Поршневі кільця не оберігаються від провертання в канавках. При
установці поршня у втулку циліндра замки поршневих кілець повинні
бути зміщені щодо один одного на кут 90° і розташований по гвинтовій
лінії.

ВСП ПФК НУК 133.431.25.13 ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

28

1.5.2 Вибір матеріалу і визначеня розмірів ШПГ.
Вихідні дані.
d=
0,226 м
Діаметр циліндру
Товщина днища поршня.
дн=(0,1-0,2)d, (м)
0,15
0,0339 м
Висота поршня.
H=(1-1,6)d,(м) для ВОД
1,4
0,3164 м
H=(1,4-2)d,(м) для МОД і СОД.
Відстань від днища поршня до осі під поршневий палець.
h1=(0,6-1)d,(м)
0,8
0,1808 м
Висота юбки поршня.
lю=(0,6-1,1)d,(м)
1,1
0,2486 м
Відстань до першої поршневої канавки.
l1=(0,11-0,2)d,(м)
0,15
0,0339 м
Діаметр бобишки.
dб=(0,3-0,5)d,(м)
0,4
0,0904 м
Відстань між торцями бобишок.
b=(0,3-0,5)d,(м)
0,4
0,0904 м
Товщина кільцевих перемичок.
hп=(0,04-0,07)d,(м)
0,05
0,0113 м
Товщина стінки головки поршня.
S1=(0,05-0,1)d,(м)
0,08
0,0181 м
Радіальний зазор кільця в канавці поршня.
t=(0,7-1,2),(мм)
1 мм
Радіальна товщина кільця.
t=(0,04-0,045)d,(м)
0,04
0,009 м
Висота кільця.
hk=(0,6-1)t,(м)
1
0,009 м
Зазор в замку.
а) в вільному стані.
0=(0,08-0,12)d,(м)
0,11
0,0249 м
б) в робочому стані.
1=(0,005-0,0075)d,(м)
0,005
0,0011 м
Внупрішній діаметр поршня.
di=d-2(s1+t+t),(м)
0,1698 м
Монтажний зазор між головкою поршня і гільзою.
Г=(0,004-0,008)d,(м)

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

29

Г=(0,008-0,013)d,(м)
0,008
0,0018 м
Монтажний зазор між юбкою поршня і гільзою.
Ю=(0,0008-0,0013)d,(м)
для чавунних поршнів.
Ю=(0,001-0,003)d,(м)
для алюм. поршнів.
0,001
0,0002 м
Діаметр головки поршня.
dг=d-Г,(м)
0,224 м
Діаметр юбки поршня.
dю=d-Ю,(м)
0,226 м
Діаметр масляних каналів.
dм=(0,3-0,5)hк ,(м)
0,4
0,0036 м
Число масляних каналів в поршні.
nм=6-14
10
Зовнішній діаметр поршневого пальця.
dп=(0,3-0,38)d,(м)
0,38
0,0859 м
Внутрішній діаметр поршневого пальця.
dв=(0,5-0,7)dп,(м)
0,4
0,0344 м
Довжина пальця.
а)плаваючого типу.
lп=(0,8-0,9)d,(м)
б) жорстко закріпленого
lп=(0,88-0,95)d,(м)
0,9
0,2034 м
Довжина втулки верхньої головки шатуна.
а) плаваючого типу.
lш=(0,33-0,45)d,(м)
б) жорстко закріпленого
lш=(0,28-0,32)d,(м)
0,3
0,0678 м

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

30

Розрахунок поршневого кільця (компресійного)
Розраховуючи поршневі кільця з металевої ленти
робимо припущення, що цекільце суцільне і розраховуэмо
його як суцільне.
Умови роботи поршневих кілець.
Кільця працюють в умовах високих температур, а також значних
змінних навантажень, а також піддаються зношенню.

Вимоги до матеріалу поршневих кілець:
висока зносотривкість в умовах граничного тертя.
високі антифрикційні якості пари - поршневе кільце - гільза.
швидка прироботка до поверхні гільзи.

Вибір матеріалу поршневого кільця.
Механічні властивості матеріалу.
Розрахунок на міцність.
Вихідні дані:
Діаметр циліндра
Радіальна ширина кільця
Зазор в замку у вільному стані

d=
t=
0=

Зазор в замку у робочому стані

1=

0,226 м
0,009 м
0,0249 м
0,0011 м

Деформація кільця.
а) в робочому стані:
f   0 1

f'=

0,02373 мм

б) при надіванні кільця на поршень:
f   2 t - f 
f''=
0,03304 мм
Напруження згинання в робочому стані.

f
И 0,425 E

2
d
 t 1 t
1

5

Е=1*10 МПа - для чавунів.
5
Е=2*10 МПа - для сталі.
Е=
200000 МПа

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

31

 и 
387,37 МПа
[  и ]  400 МПа

Напруження згинання при надіванні кільця на поршень.

И 0,425 E

f

2
d
 t 1 t
1

 и  459,578 МПа
[  и ]  450 МПа

Тиск кільця на стінку циліндра.

0 .33 И t 2
PK 
d d  t 
Pк =
0,21305 МПа
[Pк]=0,2 МПа

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

32

1.5.3. Пропозиції по удосконаленню компресійного кільця.
В двигуні прототипі в якості компресійних кілець застосовуються
кільця, що мають в перетині прямокутну форму. Верхнє компресійне кільце
має на бічній поверхні зносостійке покриття. Дана конструкція кілець має
досить широке розповсюдження і застосовується на багатьох двигунах. Але
незважаючи на це вони мають ряд недоліків а саме більш тривалий строк
приробляємості, схильність до залягання, насосний ефект кілець, прорив
газів через замок та нещільне прилягання до стінки циліндра під час роботи
в наслідок спрацювання. Всіх цих недоліків можна позбутися застосувавши
компресійні кільця зі стальної стрічки.
В даному випадку пропонується застосувати компресійні кільця, що
складаються з двох частин і встановлюються в одну поршневу канавку
завдяки чому виключається можливість прориву газу через замок кільця,
зменшується строк приробляємості та покращуються умови тертя між
кільцями та стінкою гільзи циліндра завдяки формі кілець та можливості
накопичення масла в зоні тертя між кільцями. Але дана конструкція кілець
не рекомендується для застосування в якості першого компресійного кільця
тому ми залишаємо його без змін а замінюємо конструкцію лише двох
останніх компресійних кілець.

ВСП ПФК НУК 133.431.25.13 ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

33

2 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ
2.1 Вибір обладнання, пристроїв, інструменту.
Раціональна організація робочого місця має великий вплив на
підвищення продуктивності праці. При влаштуванні робочого місця
необхідно передбачити розташування предметів та засобів праці з
урахуванням раціонального їх використання.
На дільниці повинно бути наступне обладнання: слюсарний верстат,
стелаж для зберігання комплектуючих, місце для складування готової
продукції, шафа для зберігання технічної документації та механічні ваги для
визначення ваги складених шатунно-поршневих груп. На дільниці потрібно
мати підведення стиснутого повітря та змінного електричного струму
напругою

220

В.

Дільниця

повинна

бути

забезпечена

засобами

пожежогасіння та аптечкою для надання першої медичної допомоги.
Також необхідно укомплектувати дільницю поворотним краном для
переміщення зібраних ШПГ на складальних одиниць, слюсарним та
вимірювальним інструментом.

ВСП ПФК НУК 133.431.25.13 ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

34

2.2 Визначення технічної норми часу на складання ШПГ
Розрахунок норм штучного часу в умовах серійного виробництва проводиться по формулі:

а  аоп 

Tшт   tоп 1  обс
, хв
100



 t  оперативний час на операцію, хв;
оп

аобс 

аоп 

відсоток від оперативного часу на обслуговування робочого часу;
відсоток від оперативного часу на особисті потреби;

Визначаємо штучний час на кожну операцію:
4  3
005
t шт
 15,935  1 
100

)

17,05

хв

3

)

47,12

хв

3

)

20,58

хв



010
t шт
 44,037  1 

4

015
t шт
 19,234  1 

4



100


100

Визначаємо загальний час на складання:
005
010
015
Т шт  t шт
 t шт
 t шт


17,05  47,12  20,58

 84,75 хв

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13. ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

35

3 ОРГАНІЗАЦІЙНО – ЕКОНОМІЧНИЙ РОЗДІЛ
3.1 Визначення потрібної кількості працівників і площі дільниці.
Ефективний фонд робочого часу визначається за формулою:
Феф = (365 – В – С) × Д × З × ( 1 


100

), год.

де В – вихідні дні;
С – святкові дні;
Д – тривалість зміни в годинах;
З – кількість змін на добу;
α – відсоток втрат часу на регламентовані перерви.
Феф = (365 – 104 – 0) × 8 × 1 × ( 1 

3
) = 2025 год.
100

Для дільниці складання необхідна кількість робочих місць визначається
за формулою:
C рі 

N  t шт.і
,
60  Феф

де N – річна програма випуску, шт. ;
tшт і – штучний час на операцію, хв..;
Феф – фонд часу роботи робочого місця протягом року, год.
Необхідна кількість робочих місць (розрахункова Ср.і. і прийнята Спр.)
визначається по кожній операції.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

ВСП ПФК НУК 133.431.25.13 ПЗ
ПЗ

Арк.

36

За результатами розрахунків, приймаємо 1 робоче місце.
Коефіцієнт завантаження робочих місць на дільниці складання
визначається за формулою:
Кз 

С ,
С
рі

прі

де ∑Срі – сума розрахункової кількості робочих місць
∑Срі – сума прийнятої кількості робочих місць

Визначення необхідної кількості працюючих на дільниці
Чисельність основних виробничих робітників визначається по кожній
операції за формулою:
Ч оі 

N  t шт.і
, чол.
60  Феф  К вн

де Квн – коефіцієнт виконання норм виробітку (Квн = 1,01).

За результатами розрахунків приймаємо одного основного робітника –
слюсаря механоскладальних робіт 5 розряду.
Оскільки за розрахунками на дільниці один основний робітник,
розрахунок чисельності допоміжних робітників і керівників проводити
недоцільно.
Проведені розрахунки зводимо в таблицю 3.1.
Таблиця 3.1 Зведена відомість працюючих на дільниці

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

ВСП ПФК НУК 133.431.25.13 ПЗ
ПЗ

Арк.

37

Категорія

Кількість

працюючих

По змінам
1

2

Основні
робітники,

В % від

В % від

чисельності

загальної

основних

кількості

робітників

працюючих

100

100

1

1

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1

1

-

_

100

чол.
Допоміжні
робітники,
чол.
Керівники,
чол.
Всього

Розрахунок площі дільниці
Виробнича площа для виконання складальних робіт визначається за
формулою:
Авир. = Чз × Кп, м2
де Чз – загальна чисельність робітників, працюючих на дільниці, чол. ;
Кп – питома площа на одного робітника, м2 (для вузлового
складання Кп = 6…10 м2; для загального складання Кп = 10…14 м2).
Авир. = 1 × 14 = 14 м2
Загальна площа дільниці визначається за формулою:
Аз = Авир + Амм + Асп, м2
де Амм – площа місця майстра, м2 (можна прийняти 6 м2, якщо за
розрахунками керівники відсутні, приймаємо 0 м2);
Асп – площа складу продукції, м2 (можна прийняти 6 м2).
Аз = 6 + 14 = 20 м2
Об’єм будови дільниці визначаємо за формулою:

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

ВСП ПФК НУК 133.431.25.13 ПЗ
ПЗ

Арк.

38

V = Азаг × h, м3
де h – висота будови, м (можна прийняти 8,4 м).
V = 20 × 8,4 = 168 м3

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

ВСП ПФК НУК 133.431.25.13 ПЗ
ПЗ

Арк.

39

4

ОРГАНІЗАЦІЯ

ОХОРОНИ

ПРАЦІ

ТА

ПРОТИПОЖЕЖНИЙ

ЗАХИСТ
4.1 Техніка безпеки та протипожежний захист на дільниці складання.
Складання шатунно поршневої групи (ШПГ) можливо розділити на
організаційні та технічні. До організаційних заходів відносяться інструктаж з
техніки безпеки безпосередньо на робочому місці, обладнання дільниць
плакатами та інструкціями.
Безпосередню відповідальність за дотриманням техніки безпеки на
дільниці загального складання несе бригадир і майстер складального цеху.
Майстер проводе 1 раз на квартал інструктаж з техніки безпеки.
До технічних заходів з техніки безпеки відносяться:
- періодична перевірка обладнання дільниці складання.
-

інструмент і пристосування якими користуються на дільниці

повинні бути справні, не зношені і відповідають вимогам техніки безпеки;
- на дільниці складання повинна знаходитись аптечка укомплектована
згідно вимог;
- дільниця повинна бути обладнана стелажами для зберігання
деталей, настилами для верстатів.
Заходи з протипожежного захисту на дільниці складання ШПГ також
можливо розділити на організаційні та технічні.
Організаційні заходи: навчання робітників дільниці правилам пожежної
безпеки, проведення лекцій, бесід, друкування необхідних інструкцій, обладнання
дільниці плакатами.
З технічних заходів на дільниці потрібно:
- обладнати дільницю протипожежним щитом, який укомплектувати згідно
вимог;

ВСП ПФК НУК 133.431.25.13 ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

41

- укомплектувати дільницю ящиком з піском для тушіння ізоляції дротів,
які знаходяться під напругою;
- пролите масло потрібно негайно прибрати. Для цього на дільниці
повинен бути ящик для використаного ганчір'я;
- для місцевого освітлення потрібно використовувати тільки
електричну лампочку під напругою 6-36 V, яка захищена металевою сіткою;
-

обладнати планом евакуації робітників у випадку пожежі.

4.2 Розрахунок освітлення на дільниці складання
Кількість світильників визначається за формулою:
N

E  A  K3  Z
, шт
Фл  U  n

(4.1)

де Е = 200лк - необхідна освітленість горизонтальної площини,
відповідно до галузевих норм проектування штучного освітлення
основних цехів промислових підприємств ВСН 196-83;
А = 20 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 [9] 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 [9] залежно від індексу приміщення та коефіцієнтів відбивання
світла.
Визначаємо індекс приміщення за формулою:
i

LB
,
h  (L  B)

(4.2)

де L = 5м – довжина дільниці складання;

ВСП ПФК НУК 133.431.25.13 ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

42

В = 4м – ширина дільниці складання;
h – висота підвішування світильника над робочим місцем, м;
h =H – hp – hc

(4.3)

H = 8,4м – висота приміщення;
hp = 0,8м – висота робочої поверхні;
hc = 4м – відстань від стелі до світильника.
h =8,4 – 0,8 – 4 = 3,6м

i

54
 0,62
3,6  (5 + 4)

Коефіцієнти відбивання стелі – 70%, стін – 30%, підлоги – 10%
приймаємо згідно [9]
Виходячи із значень коефіцієнтів та індексу приміщення U = 0,29
згідно таблиці 5 [9].

N

200  1,3  20  1,1
 4,9шт.
1995  0,29  2

Згідно розрахунку приймаємо на дільниці складання п’ять світильників
з лампами ЛДЦ 40 – 4.

ВСП ПФК НУК 133.431.25.13 ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

43

ЛІТЕРАТУРА
1 Автомобільні двигуни. Абрамчук Ф.І., Гутаревич Ю.Ф., Долгунов К.Є.,
Тимченко І.І.. – К.: Арістей, 2007. - 476с.
2 Колчин А. И., Демидов В. П. Расчет автомобильных и тракторных
двигателей. М., Высшая школа, 1980.
3 Ваншейдт В.А., Иванченко Н.Н., Колеров Л.К. Дизели. Справочник М.:
Машиностроение, 1977.
4 Матеріали Internet https://krutilvertel.com/ua/skoda-octavia-a5-2004-glava3sistema-ohlazhdenija-dvigatelja-1_6-85-kvt-fsi

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13.ПЗ
Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

44

Дубл.
Зам.
Ориг.

ВСП.ПФК.НУК.133.431.25.13
Шатунно-поршнева група

Затверджую
Прiзвище

Пiдпис
Дата

КОМПЛЕКТ ДОКУМЕНТIВ
на технологічний процес складання
Розробив Лукіяненко К.
Перевірив Малютін П.В.
Коваленко І.М.
Н.контр

ТЛ

форма 1
Дубл.
Зам.
Ориг.
Розроб.
Перев.

Лукіяненко.
Малютін.

Н контр.
А 01

Коваленко.

ВСП.ПФК.НУК.

Код, найменування

Шатунно-поршнева група

010 Cкладальна(складання поршня)

Б 02
Найменування деталі, ск. одиниці або матеріалу
к/м
Р
О 03 Встановити в поршень 1 стопорне кільце 7.
04

133.431.25.13
Позначення документа
ІТБ 1376-08
Код, найменування обладнання
Верстак АМ-0494
Код, позначення

Щипці ГОСТ 2310-77.

05
О 06

Нагріти тпоршень в печі до температури 353-373 градуси з витримкою 30-35 хв.

07

Необхідно забеспечити співпадання масляного канала шатуна 6 і масляного овору втулки 4.

08

Оправка ІП 16064160 ГОСТ 2936-78. Термометр 16066 ГОСТ 2828-90.

09
О 10
11
12

Вийнти поршень 1 з печі, покласти на підставку. Змастити отвір поршня 1 та втулку в верхній головці шатуна 8 маслом.
Встановити поршневий палець та застопорити стопорним кільцем 7.
Пензлик КП-15 ГОСТ 12812-80 Щипці ГОСТ 24589-81Е

13
О 14
15

Встановити маслоз ємне кільце 4 та компресійні кільця 3 і перше компресійне кільце2.
Згідно ТУ на установку поршневих кілець.

16

Спец інструмент для установки поршневих кілець.

ОК

Операційна Карта

МВ

ОВП

ОВ

ОН

Тд

То

КВ

Н витр.

форма 1
Дубл.
Зам.
Ориг.
Розроб.
Перев.

Лукіяненко
Малютін

Н контр.
к/м
цех
Я

Коваленко
Діл. РМ опер. Поз.

А

ВСП.ПФК.НУК

133.431.25.13

Шатунно-поршнева група
Найменування

Позначення

ОВП

ОВ

ОН
Роз п.

КН
Заг п.

01

К 02

Деталі

03
04

010

1

Поршень

1

1

05

010

2

Кільце компресійне

1

1

06

010

3

Составне кільце

1

3

07

010

4

Маслозємне кільце

1

2

08

005

5

Втулка

1

1

09

005

6

Поршневий палець

1

1

10

015

7

Стопорне кільце

1

1

11

015

8

Шатун

1

1

12

015

9

Шатуний болт

1

1

13

015

10

Кришка нижньої головки шатуна

1

1

14
15
16
КК

Комплектовочна Карта

Н витр.
Такт п.

форма 1а
Дубл.
Зам.
Ориг.

133.431.25.13.
к/м
Я

цех Діл. РМ

опер. Поз.

01

Найменування

Матеріали

02
03
04

Паливо дизельне ГОСТ 305-73

05

Масло

06

Рідкий азот

07

Ганчірка

08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
КК

Комплектовочна Карта

Позначення

ОВП

ОВ

ОН
Роз п.

КН
Заг п.

Н витр.
Такт п.

форма 1
Дубл.
Зам.
Ориг.
Розроб.
Перев.

Лукіяненко
Малютін

ВСП.ПФК.НУК

Н контр.
Коваленко
А
Цех. Діл. РМ опер. Код, найменування операції
Код, найменування обладнання
Б
к-м Найменування деталі, ск. одиниці або матеріалу
01

Підготовча

02

Верстак А-1401 Ванна 9699-2900

03
04
05

Складальна(складання поршня)
Верстак А-1401
Складальна(складання поршня з шатуном)

06

Верстак А-1401

07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
МК

Маршрутна Карта Складання

133.431.25.13
Шатунно-поршнева група
Позначення, документа
СМ проф. Р УП
КР КОВД ОН
Позначення, код
ОВП

ОП
ОВ

К шт
ОН

Т п.з.
КВ

Т шт.
Н витр.

17,05
47,12
20,58

Дубл.
Зам.
Ориг.
Розроб.
Перев.
Нормував

Лукіяненко
Малютін

Н контр.

Коваленко

2

3

ЕК

Ескізна Карта

6

4

5

1

8

10 9

Найменування

Кіл.

Поз.

Зона

Формат

Позначення

Примітка

Документація
133.431.25.13.00.00.00. СК

Складальне креслення
Складальні одиниці

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

133.431.25.13.01.00.00. СК
133.431.25.13.02.00.00. СК
133.431.25.13.03.00.00. СК
133.431.25.13.04.00.00. СК
133.431.25.13.05.00.00. СК
133.431.25.13.06.00.00. СК
133.431.25.13.07.00.00. СК
133.431.25.13.08.00.00. СК
133.431.25.13.09.00.00. СК
133.431.25.13.10.00.00. СК
133.431.25.13.11.00.00. СК
133.431.25.13.12.00.00. СК
133.431.25.13.13.00.00. СК
133.431.25.13.14.00.00. СК

Зм Лист

№ докум.

Розроб.

Лукіяненко К

Перевір

Малютін

Т.контр.
Н.контр.
Затв.

Коваленко
Манзюк

Підпис

Дата

Блок-картер
Колінчастий вал
Кришка циліндра
Розподільчий вал
Поршень
Гільза
Кільце компресіїне
Шатун
Маслозабірник
Анкерний зв’язок
Труба охолодження
Турбокомпресор
Фільтр глушник
Колектор впускний

1
1
8
1
8
8
4
8
1
16
1
1
1
1

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13
Двигун 8ГЖЧН 22/28

Літера

Лист

Листів

Н

1

1

Тип, модель

Кількість

№ поз.

Найменування обладнання

Примітка

Габаритні
розміри, мм

Обладнання
1 Шафа для інструменту

1

2 Стілаж складальних одиниць

1

3 Дюар з рідким азотом

1

4 Верстак для складання

1

5 Ваги

1

6 Підвід стиснутого повітря

1

7

Поворотний кран

1

ВСП.ПФК.НУК 133.431.25.13
Змн.

Арк.

№ докум.

Розроб.

Луіяненко

Перевір.

Малютін

Н. Контр.

Коваленко

Затверд.

Манзюк

Підпис

Дата

План дільниці складання
поршня

Літ.

Арк.

Акрушів

1

1

431 ВД

