Сторінка 1 / 41Перегляд дипломного проєкту
Інформація про дипломний проєкт та текст для пошуку
Проект 4 тактного дизельного двигуна та дільниці складання ШПГ з розробкою конструкції компресійного кільця
Автор: Нікіта МАЙСТРЕНКО. 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 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 ШПГ з
розробкою конструкції компресійного кільця
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)
Нікіта МАЙСТРЕНКО
(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
Нікіті МАЙСТРЕНКУ
(ім’я,ПРІЗВИЩЕ)
1.Тема проєкту: Проєкт 4 тактного дизельного двигуна та дільниці складання ШПГ з розробкою
конструкції компресійного кільця
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 = 575 кВт,
Частота обертання колінчастого валу n = 600 хв-1, ступень стиску Е = 12,7
Розробити технологічний процес складання: складання ШПГ
Річне завдання 850 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 динаміки що діюь 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 компресійного кільця 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
28.04.2025 р.
Розділ 2
05.05.2025 р.
Розділ 3
09.05.2025 р.
13.05.2025 р.
Розділ 4
Перевірка проєкту на плагіат
19.05.2025 р.
26.05.2025 р.
02.06.2025 р.
Оформлення проєкту
11.06.2025 р.
Аркуш 1
Аркуш 2
Здобувач освіти
_____________ Нікіта МАЙСТРЕНКО
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
14
1.3 Аналіз ефективних показників проектованого двигуна і
прототипу
21
1.4 Динамічний розрахунок двигуна
22
1.5 Розробка конструкції верхнього компресійного кільця
26
1.5.1 Призначення, описування та обґрунтування
26
1.5.2 Розрахунок поршневого кільця на міцність
26
1.5.3 Пропозиції по удосконаленню верхнього компресійного кільця
28
2. Технологічний розділ
29
2.1 Вибір обладнання, пристроїв, інструменту
29
2.2 Визначення технічної норми часу
31
3. Організаційно - економічний розділ
32
3.1 Визначення потрібної кількості працюючих і площі дільниці
32
4. Організація охорони праці та протипожежний захист
35
4.1 Техніка безпеки та протипожежний захист на дільниці складання
35
4.2 Розрахунок освітлення на дільниці складання
37
Література
39
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Перевір.
Майстренко Н
Бельський Ф.В.
Н. Контр.
Коваленко І.М.
Затверд.
Манзюк В.М.
Розроб.
Підпис
Дата
Пояснювальна
записка
Літ.
Арк.
Аркушів
2
39
Гр.431-ВД-21
ДОДАТКИ
Додаток А Складальне креслення двигуна 6ЧН 25/34
Додаток Б Специфікація складального креслення двигуна 6ЧН25/34
Додаток В Робоче креслення компресійного кільця
Додаток Г Технологічний процес складання ШПГ
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
3
1 КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ
Розрахунок виконуємо згідно літератури [2]
1.1 Розрахунок робочого процесу двигуна
1.1.1 Умова завдання:
Ефективна потужність
= 575 кВт
Частота обертання колінчастого валу
n = 600
Ступінь стиску
ε = 12,7
1.1.2 Вихідні дані теплового розрахунку:
Тиск наддуву
= 0,215 МПа
[1]
Число циліндрів
і = 6
[1]
Коефіцієнт надлишку повітря
α = 1,9
[2]
Тиск навколишнього середовища
= 0,1 МПа
[2]
Температура навколишнього середовища
= 293 К
[2]
ΔТ= 10 К
[2]
Підігрів свіжого заряду
Тиск залишкових газів
= 0,18 МПа
[2]
Температура залишкових газів
= 750 К
[2]
Ступінь підвищення тиску
λ = 1,5
[2]
Коефіцієнт використання теплоти в точці "Z"
= 0,86
[2]
Коефіцієнт повноти індикаторної діаграми
= 0,97
[2]
Паливо:
Дизельне пальне Л-0,2-40 ДСТУ – 3868 - 99
Середній елементарний склад палива
С=0,86 Н=0,13 О=0,01
[2]
Найнижча теплота згоряння палива
=42500 кДж/кг
[2]
1.1.3 Параметри робочого тіла.
Теоретично необхідна кількість повітря для згоряння 1кг палива
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
4
(1.1)
(1.2)
Кількість свіжого заряду
(1.3)
Кількість окремих компонентів продуктів згоряння.
Кількість
:
(1.4)
Кількість
:
(1.5)
Кількість
:
(1.6)
Кількість
:
(1.7)
Загальна кількість продуктів згоряння.
(1.8)
1.1.4 Параметри процесу газообміну.
Температура повітря після нагнітача
К
де
(1.9)
= 1,5 показник політропи стиску повітря в нагнітачі
389,544 К
Тиск в кінці впуску
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
5
, МПа
(1.10)
Приймаємо число з інтервалу 0,9
МПа
Коефіцієнт залишкових газів
(1.11)
де
К - ступінь охолодження повітря
приймаємо
К
Температура в кінці впуску
(1.12)
К
Коефіцієнт наповнення
,
(1.13)
Густина заряду на впуску
(1.14)
де
- універсальна газова стала для повітря
1.1.5 Параметри процесу стиску
Показник політропи стиску
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
6
Вибираємо значення
Тиск в кінці стиску
(1.15)
Температура в кінці стиску
(1.16)
Середня мольна теплоємкість повітря
(1.17)
1.1.6 Параметри процесу згоряння
Теоретичний коефіцієнт молекулярної зміни
,
(1.18)
Дійсний коефіцієнт молекулярної зміни
,
(1.19)
Емпіричні формули середніх мольних теплоємкостей окремих газів при
сталому об’ємі
Для
:
(1.20)
Для
:
(1.21)
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
7
Для
:
(1.22)
Для
:
(1.23)
Середня мольна теплоємкість продуктів згоряння при сталому об’ємі
(1.24)
Після підстановки одержимо рівняння
(1.25)
де а= 23,238
в= 0,0018
Середня мольна теплоємкість продуктів згоряння при сталому тиску
(1.26)
Після підстановки одержимо рівняння
(1.27)
де а= 31,372
в= 0,0018
Максимальний тиск згоряння
(1.28)
= 1,5 × 6,45=9,683
Максимальна температура процесу згоряння
,
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
(1.29)
Арк.
8
Після підстановки отримаємо квадратне рівняння.
(1.30)
де А=0,00186
В=32,4229
С= 72514,6
Звідки:
(1.31)
Ступінь попереднього розширення
,
(1.32)
1.1.7 Параметри процесу розширення
Ступінь наступного розширення:
,
(1.33)
, МПа
(1.34)
Середній показник політропи розширення
Вибираємо значення
1,24
Тиск в кінці розширення:
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
9
Температура в кінці розширення
,К
(1.35)
1.1.8 Індикаторні показники робочого тіла
Середній теоретичний індикаторний тиск
(1.36)
Дійсний середній індикаторний тиск
(1.37)
Індикаторний ККД
,
(1.38)
Питома індикаторна витрата палива
(1.39)
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
10
1.1.9 Ефективні показники робочого циклу
Середній тиск механічних втрат.
(1.40)
Середня швидкість поршня
(1.41)
де
0,34м - хід поршня двигуна прототипу
Середній ефективний тиск
(1.42)
Механічний ККД
(1.43)
Ефективний ККД
(1.44)
Питома ефективна витрата палива
(1.45)
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
11
Годинна витрата палива
(1.46)
1.1.10 Основні розміри циліндра і двигуна.
Літраж двигуна
(1.47)
де Z= 4 – коефіцієнт тактності
Робочий об’єм циліндра
(1.48)
Діаметр циліндра
(1.49)
,
де
= 0,25м – діаметр циліндру двигуна прототипу
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
(1.50)
Підпис
Дата
Арк.
12
Хід поршня
(1.51)
1.1.11 Уточненні розміри циліндра і двигуна
Діаметр циліндр.
= 250мм
Хід поршня
= 340мм
Літраж двигуна
(1.52)
Ефективна потужність двигуна
(1.53)
Отримана величина
відрізняється від заданої на:
(1.54)
, кВт
(1.55)
Похибка в межах допустимої.
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
13
1.2 Розрахунок індикаторної діаграми
1.2.1 Розрахунок теоретичної індикаторної діаграми.
Вихідні дані:
Pmi = 1,317 МПа - середній індикаторний тиск.
Pd = 0,1935 МПа - тиск в кінці впуску.
n1 = 1,380 МПа - показник політропи стиску.
c = 12,7 - ступінь стиску.
Pmax = 9,68 МПа - максимальний тиск в циліндрі.
n 2 = 1,240 - показник політропи розширення.
= 1,360 - ступінь попереднього розширення.
m p = 0,050 МПа/мм - масштаб по осі тиску.
Розрахунок лінії стиску виконуємо по формулі:
Pст =
Pd n1
, МПа
(V / Vc ) n1
(1.56)
Розрахунок лінії розширення виконуємо по формулі:
Pðîç =
Pmax n2
, МПа
(V / Vc ) n2
(1.57)
Результати розрахунків заносимо в таблицю 1.1
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
14
Таблиця 1.1 Результати розрахунку.
V / Vc
PCT ,
PCT ,
Pроз ,
Pроз ,
мм
129,1
84,46
73,78
59,64
49,61
28,35
19,06
14,01
10,89
8,805
7,323
6,225
5,382
4,719
4,185
3,87
МПа
мм
1,000
1,360
1,500
1,75
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12,7
МПа
6,455
4,223
3,689
2,982
2,480
1,417
0,953
0,700
0,544
0,440
0,366
0,311
0,269
0,236
0,209
0,193
9,68
8,57
7,08
6,00
3,629
2,540
1,926
1,536
1,269
1,075
0,929
0,815
0,724
0,650
0,606
193,6
171,5
141,6
120
72,59
50,81
38,53
30,73
25,38
21,51
18,59
16,31
14,49
13,01
12,13
МПа
(1.58)
де F = 6318 мм² - площа індикаторної діаграми
[АВ] = 234 мм – відстань від ВМТ до НМТ на діаграмі.
Об’єм камери згоряння
Vc =
де
VS
, мм
−1
(1.59)
- приведений робочий об’єм
Похибка середнього індикаторного тиску.
Pmi =
Pmicp =
Pmi − PmiД
Pmicp
100%
Pmi + PmiД
, МПа
2
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
(1.60)
(1.61)
Арк.
15
Похибка не перевищує 5%
1.2.2 Побудова дійсної індикаторної діаграми
Характерні точки на діаграмі:
C , до ВМТ
точка подачі палива форсункою (подача іскри).
-
Визначається кутом випередження впорску
палива (випередження запалювання)
f , до ВМТ
точка початку згорання, визначається кутом
-
затримки згоряння: 1 , ПКВ
2 , після ВМТ -
кут після ВМТ, де тиск максимальний
b , після ВМТ
-
точка відкриття випускного клапану
r , до ВМТ
-
точка відкриття впускного клапану
r , після ВМТ
-
точка закриття випускного клапану
d , до ВМТ
-
точка закриття впускного клапану
c
-
точка тиску газів в ВМТ в кінці такту стиску
Zd
-
точка максимального тиску газів
L = 0,250
-
кривошипно-шатунне відношення.
AB =234 мм
-
відстань від ВМТ до НМТ на діаграмі.
1 =10˚ ПКВ
-
кут затримки згорання.
Вихідні дані:
Pr = 0,180 МПа
- тиск залишкових газів.
m p = 0,050 МПа/мм - масштаб тиску.
S = 340 мм
- хід поршня.
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
16
PC = 6,450 МПа
- тиск в кінці стиску.
Pmax =9,680 МПа
-
Таблиця 1.2
Позначка
Точки
φ˚, ПКВ
Визначення точок дійсної індикаторної діаграми.
Положення
точки
відносно
ВМТ, φ˚,
ПКВ
C , до
ВМТ
f , до
ВМТ
2 , після
ВМТ
b , після
ВМТ
r , до
ВМТ
r , після
ВМТ
d , до
ВМТ
максимальний тиск.
Постійна
X = (1 − cos ) +
L
4
(1 − cos 2 )
Відстань
від
ВМТ до
точки
X
AB , мм
2
18
0,061
7,123
8
0,012
1,422
10
0,019
2,218
130
1,716
200,788
20
0,075
8,767
20
0,075
8,767
150
1,897
221,981
Ордината точки r:
(1.62)
Тиск газів в ВМТ.
Pc = (1,15 − 1,25) Pc , МПа
(1.63)
Приймаємо число з інтервалу 1,25
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
17
Максимальний тиск згорання.
Для дизелів: Pzd = Pmax = 9,68 МПа
(1.64)
Поправка Брікса:
R L
, мм
2
(1.65)
S 340
=
= 170 мм
2
2
(1.66)
OO =
R=
OO =
170 0,25
= 21,25 мм
2
Масштаб переміщення.
(1.67)
Поправка Брікса в масштабі переміщення
OO =
OO
, мм
MS
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
(1.68)
Арк.
18
1.3 Аналіз ефективних показників проектованого двигуна
й прототипу
Таблиця
1.3 Порівняльна таблиця ефективних показників двигунів
Назва
Позначення
Проектований двигун
Двигун-прототип
Pe
575
535
n
600
600
Pmax
9,7
9,5
Тиск наддуву, МПа
Pв
0,235
0,2
Діаметр, мм
d
250
250
Хід поршня, мм
S
340
340
Число циліндрів
i
6
6
Ступень стиску
12,7
12
Питома ефективна витрата
вe
0,211
0,226
Ефективна потужність,
кВт
Частота обертання
колінчастого валу, хв −1
Максимальний тиск
згоряння, МПа
палива, кг
кВт год
Розрахований мною двигун має більшу потужність, ніж двигун прототип, за рахунок збільшення
тиску наддуву. Також спроектований
двигун має більший максимальний тиск згоряння за рахунок збільшення
тиску наддуву та ступені стиску. Діаметр та хід поршня такі ж самі як і у
двигуна - прототипу. Питома ефективна витрата палива має зниження за
рахунок підвищення ступені стиску та вибору більш оптимальних вихідних
даних для теплового розрахунку двигуна.
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
21
1.4 Динамічний розрахунок двигуна
На деталі КШМ діють:
Сили тиску газу
Fг = Pц
d 2
4
,H
(1.69)
Сили інерції мас, що рухаються зворотно-поступально.
Fu = −mS r 2 (cos + L cos 2 ), H
(1.70)
Сумарна сила (дійсна).
Fd = Fг Fu , H
(1.71)
Fn = Fd tg , H
(1.72)
Нормальна сила.
Радіальна сила.
Fr = Fd
cos( + )
,H
cos
(1.73)
FK = Fd
sin ( + )
,H
cos
(1.74)
Дотична сила.
Вихідні дані:
d = 0,25м
-
діаметр поршня
n = 600 хв −1
-
частота обертання КВ
hmax = 193,6 мм
-
ордината прийнята для Pmax
Pmax = 9680 кПа -
максимальний тиск циклу
L = 0,25
-
кривошипно-шатунне відношення
m p = 50,0 кПа/мм -
масштаб індикаторної діаграми
m S = 79,5кг
маса деталей, що рухаються
-
зворотно-поступально
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
22
r = 0,170м
-
радіус кривошипа
20 =10,000˚
-
кут максимального тиску
= 62,80 c −1
-
кутова швидкість
m F = 2,45 кН/мм
A = 0,049 м 2
-
масштаб сил
площа поршня
-
Таблиця 1.4 Результати динамічного розрахунку
φ˚
Fг
Fи
Fd
FN
Fr
Fk
Fг
Fи
Fd
FN
Fr
Fk
пкв
кн
кн
кн
кн
кн
кн
мм
мм
мм
мм
мм
мм
0
9,32
-66,6
-57,3
0,0
-57,3
0,0
3,8 - 27,1
-23,3
0,0
-23,3
0,0
30
60
9,32
9,32
-52,8
-19,9
-43,5
-10,7
-5,48
-2,3
-34,9
-3,2
-26,5
-10,4
3,8
3,8
-21,5
-8,14
-17,7
-4,3
-2,2
-0,9
-14,2
-1,3
-11
-4,2
90
9,32
13,3
22,6
5,8
-5,8
22,6
3,8
5,4
9,2
2,4
-2,38
9,23
120
9,32
33,3
42,6
9,4
-29,5
32,2
3,8
13,6
17,4
3,8
-12,0
13,1
150
9,32
39,5
48,8
6,1
-45,3
19,0
3,8
16,1
19,9
2,5
-18,5
7,8
180
9,32
39,9
49,3
0,0
-49,3
0,0
3,8
16,3
20,1
0,0
-20,1
0,0
210
9,32
39,5
48,8
-6,1
-45,3
-19,1
3,8
16,8
25,5
-3,2
-23,7
-9,9
240
12,26
33,3
45,6
-10,1
-31,5
-34,4
5
13,6
18,6
-4,1
-12,8
-14
270
17,17
13,3
30,5
-7,8
-7,8
-30,5
7
5,4
12,4
-3,2
-3,2 -12,4
300
36,8
-19,9
16,8
-3,7
5,17
-16,4
15
-8,1
6,8
-1,5
2,1
-6,7
330
115,5
-52,8
62,5
-7,87
50,1
-38
-21,5
25,4
-3,2
20,4
-15
360
392,5
-66,6
325,8
0,0
325,8
0,0
47
160
-27,1
132,8
0,0
132,8
0,0
370
474,9
-65,0
409,9
17,8
400,6
88,7
194
-26,5
167,1
7,2
163,3
36,1
390
294,4
-52,8
241,5
30,4
193,9 147,1
120
-21,5
98,4
12,4
79,0
59,9
420
103,0
-19,9
83,0
18,4
25,6
81,1
42
-8,1
33,8
7,5
10,4
33,0
450
53,9
13,3
67,3
17,4
-17,4
67,3
22
5,4
27,4
7,1
-7,1
27,4
480
36,8
33,3
70,1
15,5 -48,52
52,9
15
13,6
28,6
6,3
-19,8
21,6
510
31,9
39,5
71,4
8,9
-66,3
27,9
13
16,1
29,1
3,7
-27,0
11,4
540
22,1
39,9
62,0
0,0
-62,0
0,0
9
16,3
25,3
0,0
-25,3
0,0
570
9,3
39,5
48,8
-6,1
-45,3
-19,0
3,8
16,1
19,9
-2,5
-18,5
-7,8
600
9,3
33,3
42,6
-9,4
-29,5
-32,2
3,8
13,6
17,4
-3,8
-12,0 -13,1
630
9,3
13,3
22,6
-5,8
-5,8
-22,6
3,8
5,4
9,2
-2,4
-2,4
-9,2
660
9,3
-19,9
-10,6
2,3
-3,2
10,4
3,8
-8,1
-4,3
0,9
-1,3
4,2
690
720
9,3
9,3
-52,8
-66,6
-43,5
-57,3
5,4
0,0
-34,9
-57,3
26,5
0,0
3,8
3,8
-21,5
-27,1
-17,7
-23,3
2,2
0,0
-14,2
-23,3
10,8
0,0
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
23
1.5 Розробка конструкції верхнього компресійного кільця
1.5.1. Призначення, описування та обґрунтування
Так як ресурс двигуна в основному визначається станом циліндровопоршневої групи, то причина й характер зносу деталей, що входять до складу
ЦПГ (а це, в першу чергу, втулка циліндрів, поршневі кільця), представляють
найбільший інтерес.
Поршневі кільця працюють в вельми тяжких умовах (особливо верхні
компресійні),
здійснюючи
зворотно-поступальний
рух
при
високому
навантаженню, високій швидкості ковзання і температурі.
Робота тертя поршневих кілець складає приблизно 40-50 % всіх
механічних втрат у двигуні. При інших рівних умовах лінійний знос кільця
більше зносу циліндрової втулки внаслідок більшої роботи тертя, віднесеної
до одиниці поверхні деталей, що труться.
У дипломному проекті я пропоную змінити матеріал 2-х верхніх
компресійних кілець і твердість з метою зменшення зносу пари кільце–
втулка. Змінити розміри поршневих кілець з метою зниження механічних
втрат у двигуні.
1.5.2. Розрахунок поршневого кільця на міцність
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 зносостійкість в умовах граничного тертя;
- високі антифрикційні якості пари поршневе кільце – гільза;
- швидке припрацювання до поверхні гільзи.
Визначення основних розмірів поршневих кілець.
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
26
Вихідні дані:
Матеріал кільця: сталь Ст.65Г
Діаметр циліндру d = 250мм
Радіальна товщина кільця: t = (0,028 – 0,04)d = 0,032·250 = 8мм [ 3 ]
(1.75)
Висота кільця:
(1.76)
h =(0,05 – 1,0)t = 0,05·8 = 4мм
[3]
Зазор замку у робочому стані:
δ1 = (0,005 – 0,0075)d = 0,006·250 = 1,5мм
(1.77)
Зазор в замку у вільному стані:
δ0 = (0,08 – 0,12)d = 0,12·250 = 30мм
(1.78)
Деформація кільця.
а) в робочому стані:
f = 0 − 1 ,мм
(1.79)
f = 30 − 1,5 = 28,5 мм
б) при надіванні кільця на поршень:
f = 2 t - f ,мм
(1.80)
f = 2 3,14 8 - 28,5 = 21,74 мм
Напруження згинання в робочому стані.
= 0,425 E
И
1
(dt −1)
2
f
, МПа
t
(1.81)
де Е=2·105 МПа – модуль пружності для сталі.
И = 0,425 200000
(
1
250
8
− 1)
2
28,5
= 330,92 МПа
8
[ и ] = 400 МПа – допустимі напруження згинання в робочому стані.
Напруження згинання при надіванні кільця на поршень.
= 0,425 E
И
1
2
(dt + 1)
f
,МПа
t
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
(1.82)
Арк.
27
È = 0,425 200000
(
1
250
8
+ 1)
2
21,72
= 222,09 МПа
8
[ и ] = 450 МПа- допустимі напруження згинання
Тиск кільця на стінку циліндра.
PK =
t2
0.33 И
,МПа
d (d − t )
(1.83)
0.33 330,92 8 2
PK =
= 0,1155 МПа
250(250 − 8)
[Pк] = 0,2 МПа – допустимий тиск кільця на стінку циліндра
1.5.3 Пропозиції по удосконаленню верхнього компресійного кільця
Одним з факторів, які визначають стійкість матеріалу проти зносу є
його твердість. Зазвичай твердість поршневих кілець задається на 20-30
одиниць по Бринелю вище, ніж твердість втулки циліндра.
Я пропоную встановити на двигуні 6ЧН25/34 два верхні компресійні
кільця виготовлені зі сталі Ст. 65Г [3,стор.160] з покриттям нітриду
титану, які мають твердість по Вікерсу HV = 1300. Подібні кільця
знайшли широке використання в високофорсованих спортивних двигунах
«Формули 1», та в подальшому почали використовуватися в звичайних
автомобільних двигунах.
Такі компресійні кільця на автомобільних двигунах працюють до
1 000 000 кілометрів пробігу без заміни.
Одночасно змінити розміри кілець з метою зниження механічних втрат
у двигуні. Використання кілець, виготовлених зі сталі, дозволяє нам це
зробити не виходячи з рекомендованих розмірів товщини та висоти
кілець, які встановлені літературою [3, стор.159].
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
28
Рисунок 1 Графіки сили газів, інерції та дійсної.
Арк.
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
24
Рисунок 2 Графіки нормальної, радіальної та дотичної сили.
Арк.
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
25
2 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ
2.1 Вибір обладнання, пристроїв, 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 шатунно-поршневої
групи обране наступне обладнання та інструмент.
В першу чергу на дільниці повинен бути вантажопіднімальний
пристрой для виконання слюсарно-складальних робіт.
Для продувки
деталей використаємо стиснуте повітря із заводської системи. Запрессовку
втулки будемо виконувати за допомогою спеціального
нагріву поршнів дільницю складання
пристрою. Для
треба укомплектувати ванною, а
також для можливості проведення взвешивания на участке потребно
встановити ваги.
Поршневі кільця будемо встановлювати спеціальним
пристосуванням. Затяжку шатунных болтов будемо виконувати
за
допомогою динамометричного ключа.
На дільниці встановлені стелажі для зберігання комплектуючих та
пристосувань.
Для зберігання інструментів, креслень, технологічних
процесів на дільниці встановлюють інструментальні ящики.
Також
потрібно дільницю укомплектувати комплектом вимірювальних пристроїв,
тому що контрольні операції будуть виконувати робітники дільниці.
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
29
2.4 Визначення технічної норми часу.
Розрахунок штучного часу в умовах серійного виробництва вираховується
згідно формули
а +а
Т шт = Т оп (1 + обс оп ), хв
100
(2.1)
де Топ- оперативний час на операцію, хв.;
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 циліндропоршневої групи:
005 Підготовча
4+3
) = 10 хв.
100
Т005 = 9(1+
010 Складальна. Складання шатуна
Т010 = 60(1+
4+3
) = 65 хв.
100
015 Складальна. Складання поршня з шатуном
Т015 = 50(1+
4+3
) = 55 хв
100
020 Контрольна
Т020 = 9(1+
4+3
) = 10 хв
100
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
30
Визначаємо загальний штучний час на складання.
ТШТ = Т005 + Т010 + Т015 + Т020 хв,
(2.2)
ТШТ = 10 + 65 + 55 + 10 = 140 хв,
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
31
3 ОРГАНІЗАЦІЙНО – ЕКОНОМІЧНИЙ РОЗДІЛ
3.1 Визначення потрібної кількості працюючих і площі дільниці
Розрахунок виконуємо згідно літератури [10]
Необхідну кількість робочих місць визначаємо:
C PIi =
де
N TШТ
60ФЕФ1 , чол.
(3.1)
N = 850 шт. – річна програма випуску згідно завдання;
Т005 = 10 хв – штучний час на 005 операцію;
Т010 = 65 хв – штучний час на 010 операцію;
Т015 = 55 хв – штучний час на 015 операцію;
Т020 = 10 хв – штучний час на 020 операцію;
ФЕФ – ефективний фонд часу роботи робочого місця протягом
року.
ФЕФ = ( 365 – В – С ) Д З ( 1 – а/100 ) , годин.
(3.2)
де 365 – календарні дні;
В = 104 – вихідні дні у 2025 році;
С = 0 – святкові дня 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 – 3/10 ) = 2025,36 годин.
робочих місць.
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
32
робочих місць.
робочих місць.
робочих місць.
Для виконання операцій 005, 010, 015, 020, потрібно одне робоче місто
Визначаємо коефіцієнт завантаження робочого місця:
Розрахунок чисельності основних виробничих працівників:
ROI =
NTШТ
60ФЕФ К В
(3.3)
де КВ = 1,0 – коефіцієнт виконання норми.
На операції 005, 010, 015, 020 приймаємо одного робітника.
Керівників, службовців і допоміжних робітників на дільниці немає.
Виробничу площу для виконання складальних робіт визначимо по
формулі:
АВИР.= R· KП, М2
де
(3.4)
R = 1 - чисельність робочих місць.
КП = 10 - 14 м2 - питома площа на одне робоче місце;
Приймаємо КП = 14
АВИР = 1 · 14= 14 м2
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
33
Загальна площа дільниці:
АЗ = АВИР + А СК., М2
(3.5)
де А СК = 10м2 - площа складу продукції;
АЗ = 14 + 10 = 24м2
Об’єм будови дільниці визначаємо по формулі:
VБ = АЗ · h , м³
(3.6)
де h = 6м - висота будови;
VБ = 24 · 6 = 144м³
Таблиця 3.1 Зведена відомість працюючих на дільниці складання ШПГ
Категорія
Кількість
По змінам
В % від
В % від
працюючих
чисельності
загальної
чол.
1
2
основних
кількості
робітників
Основні
1
1
100
100
робітники
Допоміжні
робітники
Керівники
Всього
1
1
-
-
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
100
Арк.
34
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 ШПГ
а) Загальні відомості
- Роботи по підготовці деталей ШПГ 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 шатунне – поршневої групи.
- 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, навушниками.
- 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, під час обкатки дизеля
надіти навушники проти шуму.
- 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.
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
35
- Приймати зміну в тому випадку, якщо стенд і двигун витерті і
немає розливу масла і палива.
- 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).
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
36
4.2 Розрахунок освітлення на дільниці складання
Розрахунок виконуємо за допомогою літератури [8]
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 = 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=
LB
,
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 = 6м – висота приміщення;
hp = 0,8м – висота робочої поверхні;
hc = 1м – відстань від стелі до світильника.
h =6 – 0,8 – 1 = 4,2м
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
37
i=
64
= 0,57
4,2 (6 + 4)
Коефіцієнти відбивання стелі – 70%, стін – 30%, підлоги – 10%
приймаємо згідно [8]
Виходячи із значень коефіцієнтів та індексу приміщення U = 0,27
згідно таблиці 5 [8].
N=
200 1,3 24 1,1
= 6,3шт.
1995 0,27 2
Згідно розрахунку приймаємо на дільниці складання сім світильників з
лампами ЛДЦ 40 – 4.
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
38
ЛІТЕРАТУРА
1. Дизели 6ЧН25/34. Инструкция по эксплуатации. – М.: Энергоэкспорт.105с.
2. Доценко С.М.,Діденко О.В. Методичні вказівки до виконання
практичної роботи розрахунок робочого процесу дизельного двигуна з
дисципліни «Теорія двигунів внутрішнього згоряння» Первомайськ:
ППІ НУК, 2012. – 40 с.
3. Орлин А.С., Круглов М.Г.
Конструирование и расчет на прочность
поршневых и комбинированных двигателей. – М.: Машиностроение,
1984. – 382 с.
4. Ваншейдт В.А. Судовые установки с ДВС.- Л.: Судостроение, 1979. –
379 с.
5. Тимченко І.І. Автомобільні двигуни. – Харків: Основа,1995. – 480 с.
6. Возницкий И.В. Судовые дизельные установки. М.: Транспорт, 1989 .
– 412 с.
7. Ховах М.С., Маслов Г.С. Автомобильные двигатели. М.:
Машиностроение, 1971. – 384 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.
9. Натальчишина В.П., Брендуля М.Ф., Гиль О.О. Вимоги до оформлення
курсових та дипломних проектів і робіт. Методичні вказівки для студентів
інституту та коледжу. – Первомайськ: ППІ. 2007 – 47с.
10. Сологуб Н.В. Економіка, організація і планування виробництва ДВЗ.
Методичні вказівки до виконання курсової роботи. – Первомайськ:
КППІ. 2008 – 27с.
.
ВСП ПФК НУК 133.431.25.14 ПЗ
Змн.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
39
.