Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
PROJEKTOWANIE I KONSTRUOWANIE
W języku potocznym funkcjonują zamiennie
2 określenia – projektowanie i konstruowanie. Projektowanie jest działaniem odnoszącym się do wielu dziedzin życia. Dotyczyć może struktur materialnych (np. projektowanie maszyn) lub też układów niematerialnych (np. projektowanie systemów logistycznych). Konstruowanie jest pojęciem o węższym znaczeniu, dotyczy głównie projektowania maszyn i urządzeń mechanicznych. Konstrukcja jest abstrakcyjnym obrazem maszyny, ze wszystkimi jej cechami, który powstał w wyobraźni konstruktora.
Wstępnym etapem konstruowania jest konkretyzacja potrzeby oraz określenie możliwości jej zrealizowania. Kolejnym etapem jest opracowanie koncepcji, która jest podstawą dalszych prac konstrukcyjnych. Konstruowanie jest działalnością twórczą wymagającą nie tylko gruntownej wiedzy i odpowiednich uzdolnień, ale także intuicji. Przebieg procesu konstruowania zależy od wielu czynników np. od rodzaju maszyny.
Projektowanie zintegrowane – jego celem jest skrócenie czasu powstawania maszyny, zmniejszenie kosztów oraz zapewnienie wysokiej jakości. Np. projektowanie współbieżne CE.
Projektowanie wspomagane komputerowo – projektowanie w którym komputer z odpowiednim oprogramowaniem stanowi narzędzie projektanta. Np. CAD, CAM, CAE,
Ogólne zasady konstruowania:
- konstrukcja powinna spełniać wszystkie podstawowe warunki, wynikające ze szczegółowych zasad w stopniu równym lub większym od założonego
- konstrukcja powinna być optymalna w danych warunkach ze względu na przyjęte kryterium optymalizacji
SPRZĘGŁA
Sprzęgło - zespół służący do łączenia wałów, w celu przekazania momentu obrotowego z silnika do maszyny roboczej. Sprzęgła mogą też spełniać dodatkowe zadania np. zabezpieczać napędzane elementy przed przeciążeniem, łagodzić gwałtowne włączenie napędu itp. Rodzaje: mechaniczne, hydrauliczne, elektromagnetyczne.
Budowa sprzęgła - składa się z członu czynnego (osadzonego na wale napędzającym), członu biernego (osadzonego na wale napędzanym) i łącznika przekazującego moment obrotowy z członu czynnego na bierny.
Hamulec - zespół służący do zatrzymywania, zwalniania lub regulacji prędkości obracających się wałów.
Zasady doboru sprzęgieł:
Podstawowym parametrem jest przenoszony moment obrotowy, zależny od przenoszonej mocy i prędkości obrotowej.
M= N/ῳ lub M= 9550*N/n
W celu zastosowania odpowiedniego sprzęgła należy na podstawie zadań jakie ma on spełniać, określić rodzaj sprzęgła i dobrać z katalogu wytwórcy, odpowiednią jego wielkość, zależną od przenoszonego momentu. W czasie pracy sprzęgło może ulec chwilowym przeciążeniom. Ponieważ nie wszystkie przyczyny przeciążeń idzie przewidzieć to uwzględnia się je w postaci współczynnika przeciążenia K ustalonego doświadczalnie → Mo= K*M
K zależy od rodzaju maszyny w którym układzie napędowym znajduje się sprzęgło. Waha się on w granicach od 1 do 6.
Nierozłączne- łączą wały w sposób trwały
a) Sztywne- umożliwiające przesunięcia względne członów w czasie eksploatacji (tulejowe, łubkowe, kołnierzowe)
b) Samonastawne- pozwalające na niewielkie przesunięcia wzdłużne poprzeczne wałów
c) Podatne – łącznikiem są elementy sprężyste
Sterowane- zespoły z urządzeniami, za pomocą których pracownik może dokonać połączenia lub rozłączenia członów
a) Przełączalne synchronicznie- połączenie następuje tylko przy równych lub prawie równych prędkościach obrotowych wałów czynnego i biernego
b) przełączalne asynchronicznie- przekazują moment obrotowy w wyniku działania sił tarcia, co umożliwia ich przełączanie przy różnych prędkościach kątowych obu członów( klockowy, szczękowy, tarczowy, cięgnowy)
Samoczynne - umożliwiają łączenie i rozłączanie członów bez interwencji osoby obsługującej
a) odśrodkowe- wyłączanie i włączanie na skutek działania siły odśrodkowej
b) Jednokierunkowe- przekazują moment obrotu tylko w jednym kierunku, wyłączające się przy zmianie kierunku
c) Bezpieczeństwa – wyłączające się przy przekroczeniu założonego momentu obrotu
HAMULCE
- luzowe – stale zaciśnięte na bębnie hamulcowym
-zaciskowe- stale swobodne, których elementy par ciernych współpracują tylko w czasie hamowania
Rodzaje :
a) Klockowe- siły tarcia występują między bębnem, a klockiem
b) Szczękowe- siła tarcia wewnątrz bębna
c) Tarczowe- siła między parami ciernymi mają kierunek osiowy
d) Cięgnowe- duża skuteczność hamowania
TOLERANCJA I PASOWANIA
Wymiary przedmiotów na rysunkach konstrukcyjnych noszą nazwę wymiarów nominalnych. W czasie procesu obróbki dokładne uzyskanie takich wymiarów jest praktycznie nie możliwe. Dlatego wymiary podawane są z pewną tolerancją, w granicach której powinien znajdować się rzeczywisty wymiar.
Tolerancją T nazywamy różnicę miedzy wymiarami granicznymi, górnym B i dolnym A. Różnicę między górnym wymiarem granicznym B a wymiarem nominalnym N nazywamy odchyłką górną. Oznaczamy ją ES dla wymiarów wewnętrznych i es dla wymiarów zewnętrznych. Różnicę miedzy dolnym wymiarem granicznym A, a wymiarem nominalnym N nazywamy odchyłką dolną i oznaczamy odpowiednio EI oraz ei. Tolerancja jest zawsze dodatnia, ale odchyłki mogą być ujemne i dodatnie.
Tolerancje wymiarów są znormalizowane. Normy przewidują 20 klas dokładności oznaczonych od 01, 1,2,3… do 18. Najdokładniejsza jest klasa 01.
Pasowanie – to określenie charakteru współpracy 2 części np. wałka i otworu.
Wyróżniamy pasowania:
- luźne w którym zawsze występuje luz, a więc części pasowane mogą się względem siebie swobodnie przemieszczać
- mieszane, w których w zależności od przyjętych odchyłek pomiędzy pasowanymi częściami może występować niewielki luz lub niewielki wcisk
- ciasne, w których zawsze występuje wcisk, a więc części pasowane nie mogą się swobodnie przemieszczać względem siebie
Dobór pasowań:
- zasad stałego otworu – polega na kojarzeniu otworu podstawowego H z dowolnie tolerowanym wałkiem
- zasad stałego wałka – polega na kojarzeniu wałka podstawowego h z dowolnie tolerowanym otworem
POŁĄĆZENIA SPAWANE
Połączenia spawane powstają w wyniku podgrzania i nadtopienia materiału łącznych elementów i wprowadzenia stopionego metalu dodatkowego w miejsce łączenia. Materiały te po ostygnięciu tworzą spoinę, wiążącą elementy łączone w jedną całość. Spoiwa dostarcza topliwa elektroda lub drut spawalniczy. W prawidłowo wykonanej spoinie następuje wymieszanie się stopionych materiałów na głębokość od 15, do 3 mm.
Do spawania potrzebne jest źródło ciepła o dużej wydajności, umożliwiające uzyskanie wysokiej temperatury, niezbędnej do szybkiego stopienia metalu. W zależności od zastosowanego źródła ciepła rozróżnia się spawanie: gazowe, termitowe, elektryczne i promieniami świetlnymi. Najczęściej stosowane spawania:
- gazowe, stosowane przeważnie do łączenia cienkich blach stalowych, elementów z żeliwa, z metali nieżelaznych oraz stopów różniących się znacznie składem. Temp płomienia gazowego sięga 3000 C.
- łukowe, stosowane najczęściej m.in. ze względu na szybkie nagrzewanie części, obejmujące mniejszą powierzchnię niż w spawaniu gazowym. Źródłem ciepłą jest tu łuk elektryczny(do 5000C) powstający między elektrodą a łączonym elementem.
Połączenia spawane znajdują szerokie zastosowanie, gdyż są tanie, proste oraz umożliwiają osiągnięcie znacznych oszczędności w porównaniu z innymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi. Spawanie jest procesem mniej pracochłonnym niż inne.
Wady spawania: odkształcenia podczas stygnięcia spoin, pęknięcia spoin, odkształcenia spawalnicze.
Nowe metody spawania: wiązką elektronów, laserowe, plazmowe.
Dobrze spawają się stale o zawartości węgla nieprzekraczającej 25%, do materiałów trudno spawalnych zalicza się stale wysokostopowe, żeliwo szare, stopy miedzi i aluminium.
MASZYNA, ZESPÓŁ I CZĘŚĆ
Twór sztuczny, niespotykany w naturze. Określenie maszyna wywodzi się od greckiego słowa mechane, oznaczającego środek pomocniczy, bardziej złożone narzędzie, ułatwiające człowiekowi pracę. Według Franza Reuleauxa maszyna to mechanizm lub zespół mechanizmów we wspólnym kadłubie, służący do przetwarzania energii lub wykonywania określonej pracy mechanicznej.
Maszyny dzielą się na silniki oraz maszyny robocze.
Maszyna według Iwana Iwanowicza Artobolewskiego – jest to urządzenie techniczne przeznaczone do częściowego lub całkowitego zastępowania funkcji energetycznych, fizjologicznych i intelektualnych człowieka.
Aktualna definicja –maszyna to urządzenie techniczne służące do przetwarzania masy, energii lub informacji.
Proste maszyny znane były już setki lat przed Chrystusem.
W sensie konstrukcyjnym każda maszyna składa się z zespołów funkcjonalnych te zaś z elementów. Element wykonywany jest z jednego kawałka lub kilku kawałków materiału połączonych ze sobą w sposób nierozłączny. Elementami są np. nit, śruba, wał. Zespół składa się z pewnej liczby elementów połączonych w celu wykonywania określonego zadania. Zespołami są np. przekładnia, hamulec, sprzęgło.
SPRĘŻNY
Elementami sprężystymi nazywa się elementy, które po wpływem obciążeń zewnętrznych odkształcają się znacznie w stosunku do swoich wymiarów.
Rodzaje i zastosowanie sprężyn
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. Dla sprężyn o charakterystyce prostoliniowej sztywność C określa zależność:
C= Pf [Nmm ] C=Mφ [N*mmrad ]
Podczas obciążenia każda sprężyna magazynuje energię, natomiast podczas odciążenia oddaje ją.
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
-śrubowa naciskowa,
- śrubowa naciągowa
- płaska
- spiralna
- talerzowa
- pierścieniowa
Materiały do wyrobu sprężyn: duża wytrzymałość, zwłaszcza zmęczeniowa, wysoka granica sprężystości i plastyczności.
OBCIĄŻENIA PRZENOSZONE PRZEZ WAŁY I OSIE
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 głównym 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
...