1. Projektowanie i konstruowanie
2. Co to jest maszyna, zespół i części
3. Połączenia spawane- podział i obliczenia
4. Tolerancje i pasowania
5. Rodzaje i zastosowanie sprężyn
6. Rodzaje obciążeń przenoszone przez wały i osie
7. Etapy projektowania walów
8. Łożyskowanie toczne i ślizgowe -typy, definicja tarcia tocznego i ślizgowego
9. Rodzaje sprzęgieł-funkcja sprzęgła i hamulca
10. Rodzaje przekładni- sprawność, przełożenie
1.Projektowanie i konstruowanie
Proces konstruowania maszyny zmierza do uzyskania konstrukcji najlepszej pod względem technicznym, przy założonych kryteriach oceny. Konstruowanie jest działalnością twórczą wymagającą gruntownej wiedzy, intuicji i uzdolnień.
Etapy :
- przyjęcie koncepcji
- opracowanie założeń techniczno- ekonomicznych
- opracowanie projektu wstępnego
- opracowanie projektu technicznego
- wykonanie i badanie prototypu ( serii próbnej)
- wykonanie dokumentacji technicznej dla serii produkcyjnej
Zasady konstruowania :
· Ogólne :
a) Konstrukcja powinna spełniać wszystkie warunki podstawowe, które wynikają ze szczegółowych zasad, w stopniu równym lub większym od założonego (kiedy spełnia jest poprawna)
b) Konstrukcja powinna być optymalna w danych warunkach ze względu na przyjęte kryterium optymalizacji ( kiedy spełnia jest optymalna)
· Szczegółowe : określają warunki, jakie powinna spełniać konkretna konstrukcja. Liczba tych zasad nie jest określona i zależy od maszyny. Powinno być uwzględnione :
a) Funkcjonalność, niezawodność, trwałość, sprawność, lekkość, taniość, dostępność materiałów, właściwy układ przenoszenia obciążeń, technologiczność, ergonomiczność, ochrona środowiska, zgodność z przepisami
b) Odporność na korozję, niskie lub wysokie temperatury, estetyka
Cechy konstrukcji- wybrane wielkości charakteryzujące konstrukcję i późniejszą maszynę
è Geometryczne – określają kształty, wymiary, charakteryzują stan powierzchni i dokładność wykonania
è Materiałowe- charakteryzują strukturę wewnętrzną elementów maszyny np. skład chemiczny, strukturę metalograficzną lub cząsteczek; opisują właściwości wytrzymałościowe materiałów,
è Dynamiczne(obciążeniowe)- charakteryzują właściwości związane ze stanem obciążenie, przedstawiają rozkład obciążeń
2. Maszyna, zespół , części
Maszyna- (wg Franza Reulrauxa) to mechanizm lub zespół mechanizmów we wspólnym kadłubie, służący do przetwarzania energii lub wykonywania określonej pracy mechanicznej. Podział maszyn:
- silniki- służące do zmiany dowolnego rodzaju energii na pracę mechaniczną
- maszyny robocze- dokonujące zmiany stanu, kształtu elementów
Każda maszyna składa się z zespołów funkcjonalnych, te zaś z elementów.
Element- wykonany jest z jednego kawałka lub kilku połączonych ze sobą nierozłącznie części np. nit, śruba, wał, kadłub
Zespół – składa się z pewnej ilości elementów połączonych w celu wykonania zadania np. sprzęgło, hamulec, przekładnia
Maszyna wywodzi się z greckiego machine- środek pomocniczy, narzędzie ułatwiające prace człowiekowi
3. Połączenia spawane- podział, obliczenia
Połączenie spawane powstaje w wyniku podgrzania i nadtopienia materiału łączonych elementów i wprowadzenia stopionego materiału dodatkowego (spoiwa) w miejsce łączenia. Po ostygnięciu materiału tworzą spoinę, wiążąca elementy łączone. Spoiwa dostarcza topliwa elektroda lub drut spawalniczy.
W zależności od zastosowanego źródła ciepła wyróżniamy spawanie :
a) Gazowe- stosowane do łączenia cienkich blach stalowych elementów z żeliwa, metali nieżelaznych oraz stopów różniących się znacznie składem
b) Termitowe
c) Promieniami świetlnymi
d) Elektryczne – żużlowe, elektronowe, laserowe, łukowe( najczęściej stosowane ze względu na szybkie nagrzewanie części obejmujące mniejszą powierzchnię niż przy gazowym. Źródłem energii jest łuk elektryczny(temp 5000 st C)powstający pomiędzy elektrodą, a łączonym elementem.
Rodzaje spoin :
- mocne (przenosi duże obciążenia)
- szczelne ( zapewnia szczelne połączenia, a w zbiornikach ciśnieniowych przenoszenie znacznych obciążeń
- złączne ( do łączenia elementów nieznacznie obciążonych)
Metody spawania (nowoczesne)
- wiązka elektronów ( w próżni, temp. Około 12000 st C, łączenie materiałów o różnych właściwościach)
- laserowe ( w osłonie gazu obojętnego, temp. Około 15000 st C, spawanie materiałów o grubości od kilku do mikrometrów do 30 mm)
- plazmowe ( łuk plazmowy o temp. 10000 st C, elementy cienkie, jest szybsze niż metody klasyczne)
Zjawisko niepożądane w konstrukcjach o dużej dokładności kształtów i wymiarów. Dobrze spawają się stale o zawartości węgla < 0,25 % wraz ze wzrostem zawartości stali maleje.
Obliczenia wytrzymałościowe połączeń spawanych polegają na sprawdzaniu wytrzymałości spoiny, będącej najsłabszym miejscem połączenia
Naprężenia dopuszczalne spoiny :
K’= Z *K
z-współczynnik wytrzymałości spoiny
k- naprężenia dopuszczalne dla materiałów elementów łączonych
· Spoina pachwinowa – 0,65 -> k’= 0,65*k
· Spoina czołowa :
- ściskanie – 1,0 -> k’c=0,8kj
- rozciąganie – 0,8 -> k’r= 0,8kj
- ścinanie – 0,65 -> k’t=0,65 kt
- zginanie – 0,9 ->k’g=0,9 kg
4. Tolerancja i pasowania :
Tolerancją T nazywamy różnicą między wymiarami granicznymi, górnym B i dolnym A.
Różnicę miedzy górnym wymiarem granicznym B, a wymiarem nominalnym N nazywamy odchyłką górną. Oznaczamy ją :
ES- dla wymiarów wewnętrznych
es- dla wymiarów zewnętrznych
Różnicę między dolnym wymiarem granicznym A, a wymiarem nominalnym A nazywamy odchyłką dolną. Oznaczamy ją :
EI- dla wymiarów wewnętrznych
ei- dla wymiarów zewnętrznych
Tolerancja jest zawsze dodatnia. Odchyłki mogą być dodatnie lub ujemne. Tolerancje wymiarów są znormalizowane. Normy przewidują 20 klas dokładności od 0,1(najbardziej dokładna), do 18(najmniej dokładna)
Pasowania- kojarząc otwór i wałek o jednakowych wymiarach nominalnych i określonych odchyłkach, uzyskuję się pasowanie określające współprace dwóch części. Wyróżniamy pasowania :
a) Luźne – występuje luz, więc części mogą się względem siebie swobodnie przemieszczać
b) Mieszane – w zależności od odchyłek może występować niewielki luz, bądź niewielki wcisk
c) Ciasne- występuje wcisk, wiec pasowanie części nie mogą swobodnie przemieszczać się względem siebie
Układy pasowania :
a) Wg zasady stałego otworu- polega na kojarzeniu otworu podstawowego H z dowolnie tolerowanym wałkiem
b) Wg zasady stałego wałka- polega na kojarzeniu wałka podstawowego h z dowolnie tolerowanym otworem
Zalecenia :
1) W połączeniach ruchowych pasowania luźne, do połączeń osadzonych na stałe pasowanie mieszane lub ciasne
2) W połączeniach stałych, ale często rozłącznych pasowanie o mniejszym wcisku
3) W produkcji wielkoseryjnej lub przy często wymienianych częściach pasowania o większej dokładności
4) Przy doborze pasowań uwzględnić temperaturę w jakiej będzie pracować część.
Stosowane w budowie maszyn spełniają zadania m.in. :
- dociskają części maszyn w trakcie pracy,
- umożliwiają wzajemne przesunięcia elementów maszyn w określonych granicach
- łagodzą uderzenia i wstrząsy,
- tłumią lub wzbudzają drgania,
- służą do napędu drobnych mechanizmów,
- służą do mierzenia siły (dynamometr sprężynowy)
Sprężyny w budowie maszyn mają najczęściej stałą sztywność, charakterystyka jest wtedy linią prostą
C= Pf [Nmm] C= Mφ [N*mmrad]
Histereza sprężysta - zjawisko, kiedy z powodu tarcia wewnątrz w metalu lub między sprężyną, a elementami współpracującymi, część zgromadzonej energii zużywana jest na pokonanie oporów tarcia i ulega rozproszeniu
Rodzaje sprężyn ( rys 4.3/50)
-śrubowa naciskowa,
- śrubowa naciągowa
- płaska
- spiralna
- talerzowa
- pierścieniowa
Wałem lub osią nazywa się element osiowy mocowany najczęściej w łożyskach, który wraz z osadzonymi na nim elementami wykonuje ruch obrotowy lub wahadłowy
Element, którego głownym zadaniem jest przenoszenie momentu obrotowego nazywa się wałem. Jest on skręcany, przy czym może być jednocześnie zginany oraz ściskany i rozciągany.
OŚ nie przenosi momentu obrotowego. Może by ć zginana, ściskana lub rozciągana. Służy do utrzymania w zadanym położeniu innych elementów maszyny i przenoszenia obciążeń na łożyska ( osie obracające się) lub na podpory (osie nieruchome)
Wały :
- gładkie lub kształtowe
- prostoliniowe lub karbowe,
- pełne lub drążone,
- jednolite lub składane,
- sztywne lub giętkie
Osie :
- prostoliniowe
- pełne lub drążone
7. Etapy projektowania wałów
1) wstępne ukształtowanie wału na podstawie uproszczonych obliczeń wytrzymałościowych, w których uwzględnia się wpływ zmienności obciążeń ( przyjęcie odpowiednich naprężeń dopuszczalnych)
2) obliczenia sprawdzające, do których zaliczamy sprawdzenie sztywności (wyznaczenie strzałek i kątów ugięcia oraz krytycznych prędkości obrotu) oraz obliczenia zmęczeniowe (określenie rzeczywistego x wyboczeniowego)
3) zaprojektowanie ostatecznego kształtu wału
8. Łożyskowanie toczne i ślizgowe – definicja tarcia tocznego i ślizgowego, typy
Tarcie ślizgowe- wartość siły tarcia T podczas tarcia ślizgowego ( posuwistym, suwnym) wynosi :
T= μ*P
μ – zależy od rodzaju powierzchni poruszających się względem siebie obiektów.
Łożyska ślizgowe
- przy przenoszeniu bardzo dużych obciążeń oraz obciążeniach udarowych
- tłumienie drgań wały
- przy dużych prędkościach obrotowych
- gdy wymagana jest cichobieżność łożyska
- w urządzeniach precyzyjnych i drobnych konstrukcjach
Podział :
· Poprzeczne- przenoszą obciążenia prostopadłe do osi obrotu wału, składają się z czopa i panewki (najczęściej występuje ruch obrotowy czopa względem panewki)
· Wzdłużne- przenoszą obciążenia o kierunku zgodnym z osią obrotu wału
· Poprzeczno-wzdłużne – przenoszą obciążenia zarówno prostopadłe jak i zgodne z kierunkiem osi obrotu
Tarcie toczne- przy toczeniu się walca po podłożu występuje niesymetryczny rozkład nacisków, co powoduje, że ich wypadkowa jest przesunięta o wartość f dla osi działania siły dociskowej P.
Wartość siły T wynosi : T = f*Pr
Łożyska toczne :
- gdy chcemy bardzo małe opory ruchu podczas pracy
- przy zmiennych prędkościach obrotowych wału
- przy częstym zatrzymywaniu i uruchomieniu maszyny
- gdy chcemy dużą niezawodność pracy i trwałość łożyska
- gdy łożysko musi mieć małe wymiary
· Poprzeczne- przenoszą obciążenia działające prostopadle do osi obrotu wału( może przenosić dość duże obciążenie wzdłużne
·...
brat321