Gornik_odkrywkowej_ekspolatacji_zloz_711[03]_O1.04

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Podstawy mechaniki i wytrzymałości materiałów

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Połączenia rozłączne i nierozłączne

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Części maszyn i mechanizmów

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy, dotyczącej rozpoznawania

elementów maszyn i mechanizmów.

W poradniku zamieszczono:

−−−−

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć juŜ ukształtowane,
abyś bez problemów mógł korzystać z Poradnika,

−−−−

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,

–

materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do osiągnięcia załoŜonych celów
kształcenia i opanowania umiejętności zawartych w jednostce modułowej,

–

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy juŜ opanowałeś określone treści,

–

ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,

–

sprawdzian postępów,

–

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,

–

literaturę uzupełniającą.
Miejsce jednostki modułowej w strukturze modułu 711[03].O1 „Techniczne podstawy

zawodu” jest wyeksponowane na schemacie zamieszczonym na stronie 4.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bhp

i instrukcji przeciwpoŜarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych prac. Wiadomości,
dotyczące przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpoŜarowej oraz
ochrony środowiska znajdziesz w jednostce modułowej 711[03].O1.01 „Przestrzeganie zasad
bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpoŜarowej i ochrony środowiska”.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

określić warunki równowagi ciała sztywnego,

−

wyjaśnić pojęcia: prędkość obwodowa, prędkość obrotowa, praca mechaniczna, moc,
energia i sprawność,

−

rozróŜnić proste przypadki obciąŜeń elementów konstrukcyjnych,

−

rozróŜnić rodzaje napręŜeń i odkształceń występujące podczas pracy maszyn i urządzeń,

−

rozróŜnić rodzaje połączeń rozłącznych i nierozłącznych,

−

scharakteryzować osie i wały maszynowe,

−

scharakteryzować budowę i rodzaje łoŜysk tocznych i ślizgowych,

−

dobrać z katalogu na podstawie oznaczenia łoŜyska toczne,

−

scharakteryzować rodzaje sprzęgieł,

−

sklasyfikować hamulce i określić ich przeznaczenie,

−

sklasyfikować przekładnie mechaniczne,

−

wyjaśnić budowę przekładni zębatych,

−

obliczyć przełoŜenie przekładni,

−

wyjaśnić budowę i określić zastosowanie mechanizmów,

−

odczytać rysunki zestawieniowe zespołów i podzespołów maszyn, ustalić działanie
i określić elementy składowe,

−

dobrać części maszyn z katalogów,

−

skorzystać z dokumentacji technicznej, PN, katalogów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Podstawy mechaniki i wytrzymałości materiałów

4.1.1. Materiał nauczania

Teoretyczne modele ciał

Części maszyn mają róŜne kształty. W mechanice technicznej, aby wykonać obliczenia,

musimy dokonać pewnych uproszczeń – posłuŜyć się tzw. „modelami ciał”.

MoŜemy wyróŜnić następujące modele ciał:

–

punkt materialny – jest to punkt geometryczny, w którym skupiona jest cała masa,

–

ciało sztywne – jest to układ punktów materialnych ze sobą związanych (odcinek będzie
modelem belki),

–

ciało spręŜyste – jest to ciało, które pod wpływem sił zewnętrznych odkształca się, a po
odjęciu siły powraca do swojej pierwotnej postaci,

–

ciało spręŜysto–plastyczne – jest to ciało, które pod wpływem sił zewnętrznych
odkształca się, a po odjęciu sił nie powraca całkowicie do swojej pierwotnej postaci.
Częściowo odkształca się spręŜyście, a częściowo plastycznie.

Działania na wektorach

W mechanice technicznej mamy do czynienia z wielkościami takimi jak: czas, siła,

prędkość, przyspieszenie, praca. Wielkości te moŜemy podzielić na:
–

wielkości skalarne (skalary) – czas, temperatura, praca, moc,

–

wielkości wektorowe (wektory) – siła, prędkość, przyspieszenie.
O ile skalarom moŜemy przypisać tylko pewną wartość liczbową (temperatura 50°C,

to wektorom przypisujemy wartość liczbową (moduł), kierunek działania i zwrot. Wektor
oznaczamy tak, jak przedstawiono to na rysunku 1.

Rys. 1. Graficzne przedstawienie wektora

Dodawanie skalarów przeprowadza się wykonując zwykłe działanie matematyczne. Na

przykład suma dwóch temperatur będzie wynosiła: 50°C + 30°C = 80°C.

W przypadku wektorów posiadających wartość (moduł) kierunek i zwrot dodawanie

wektorów  moŜemy  przeprowadzić  metodą  geometryczną.  Dodawanie  geometryczne
przedstawione jest na rysunku 2. Przyjmujemy określoną podziałkę, tak aby długość wektora
oznaczała  jego  moduł.  Następnie  do  końca  pierwszego  wektora  dorysowujemy  następny
wektor. Moduł wektora sumy odczytujemy mierząc długość i mnoŜąc przez podziałkę. Innym
sposobem obliczenia modułu jest obliczenie za pomocą wzoru podanego na rysunku 2.

Wartość (moduł)

Kierunek

Zwrot

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przy dodawaniu wektorów nie ma znaczenia ich
kolejność.

Dodawać

moŜemy

dowolną

liczbę

wektorów.

Rys. 2. Geometryczne dodawanie wektorów oraz analityczne obliczenie sumy wektorów

RóŜnica wektorów (odejmowanie wektorów) równa się sumie wektora pierwszego

i drugiego ze zwrotem przeciwnym.

Rys. 3. Odejmowanie wektorów

Podział sił

Występujące w mechanice siły moŜemy podzielić na siły wewnętrzne i siły zewnętrzne.

Siły wewnętrzne podzielić moŜemy na siły międzycząsteczkowe (działające pomiędzy
cząsteczkami materiału) oraz siły napięcia (siły wewnętrzne działające na skutek przyłoŜenia
sił zewnętrznych, np. siły wewnątrz drutu spręŜyny, siła napięcia linki, na której zaczepiono
cięŜar).

Siły zewnętrzne podzielić moŜemy na czynne i reakcje. Przedstawia to rysunek 4, na

którym ciało połoŜone na płaszczyźnie wywiera na podłoŜe siłę czynną F, a podłoŜe
przeciwstawia temu reakcję R.

Rys. 4. Graficzne przedstawienie siły czynnej F i reakcji R

Wartość siły moŜemy obliczyć mnoŜąc masę ciała przez jego przyspieszenie.

F = m · a [N]

[N] = [kg · m/s

] – niuton

lub w przypadku cięŜarów:

G = m · g [N]

g = 9,81 m/s

– przyspieszenie ziemskie.

[S]

= | A

| + | B

| – 2 | A x B | cos (A,B)

przy czym: (A,B) – kąt zawarty pomiędzy wektorami A i B

++++

====

(((( ))))

–

++++

====

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Więzy i ich reakcje

Ciała moŜemy podzielić na ciała swobodne i ciała nieswobodne. Ciała swobodne nie

mają  ograniczonej  swobody  ruchu,  na  przykład  kamień  lecący  w  powietrzu.  Ciała
nieswobodne to takie, których swoboda ruchu została ograniczona czynnikami zewnętrznymi,
na przykład przedmiot leŜący na stole ma ograniczony ruch w dół. Ograniczenie to powoduje
blat  stołu.  Czynniki  ograniczające  ruch  nazywamy  więzami  (w  przypadku  stołu  więzem  jest
blat stołu).

Ciała swobodne posiadają sześć stopni swobody. Są to przesunięcia na boki, przesunięcia

w przód i w tył oraz trzy obroty. Graficznie przedstawiono to na rysunku 5.

Stopnie swobody:
1.  Ruch wzdłuŜ osi „x”.
2.  Ruch wzdłuŜ osi „y”.
3.  Ruch wzdłuŜ osi „z”.
4.  Obrót wokół osi „x”.
5.  Obrót wokół osi „y”.
6.  Obrót wokół osi „z”.

Rys. 5. Graficzne przedstawienie stopni swobody

Przykładem odebrania jednego stopnia swobody jest zaczepienie cięŜaru na linie. Lina

odbiera jeden stopień swobody ruch w dół. Pozostałe stopnie nie są odebrane. CięŜar moŜe się
przemieszczać  na  boki,  w  przód  i  tył,  obracać  wokół  osi  pionowej  (x),  poziomej  (y)
i biegnącej  wgłąb  (z).  Więzy  odbierające  stopnie  swobody  wywołują  reakcje.  Podstawowe
rodzaje  więzów  i powstające  w  nich  reakcje  moŜemy  podzielić  na:  podpory  ruchome,
podpory  stałe,  więzy  wiotkie.  Przykłady  podpór  ruchomych,  ich  symbolicznego  oznaczenia
oraz  reakcje  w  nich  powstające,  przedstawiono  na  rysunku  6.  Rysunek  6a  przedstawia  dwa
przykłady  podpór  ruchomych.  Rysunek  6b  przestawia  podporę  ruchomą  z  zaznaczoną
reakcją, która jest prostopadła do powierzchni napierającej.

a) Podpory ruchome i ich reakcje

b) Symboliczne oznaczenie

podpory ruchomej i jej
reakcji

Rys. 6. Podpory ruchome: a) oparcie na gładkim walcu i oparcie na pryzmie, b) symboliczne przedstawienie

podpory i występującej w niej reakcji

Przykład więza wiotkiego przedstawiono na rysunku 7. Reakcja ma początek w punkcie

zaczepienia i kierunek wzdłuŜ liny.

Rys. 7. Oznaczenie reakcji w więzie wiotkim

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przykład podpory stałej przedstawiony jest na rysunku 8. Reakcja w tej podporze ma

punkt zaczepienia w punkcie przyłoŜenia, natomiast nieznany jest jej kierunek i zwrot.

Symboliczne oznaczenie podpory stałej
i jej reakcji. Kierunek i zwrot tej reakcji
narysowano umownie, gdyŜ nie są
znane.

Rys. 8. Podpora stała i reakcja w niej

W statyce dokonujemy uproszczeń sprowadzając wszystko do modeli. Przykład takich

uproszczeń przedstawiony jest na rysunku 9. Znamy kierunek i zwrot reakcji R

, natomiast

nie znamy ani kierunku, ani zwrotu reakcji R

Rys. 9. Przykład układu statycznego i jego model

Składanie sił zbieŜnych

Siłami zbieŜnymi nazywamy siły, których linie działania zbiegają się w jednym punkcie.

JeŜeli mamy układ sił, w którym zbiegają się one w jednym punkcie, to taki układ moŜemy
uprościć poprzez zastąpienie wszystkich sił jedną, tak zwaną „siłą składową”.

Siły w zbieŜnym układzie sił moŜemy dodawać dwoma metodami:

–

metodą wieloboku – rysunek 10b,

–

metodą równoległoboku – rysunek 10a.
W obydwu przypadkach postępujemy tak, jak przedstawionym na rysunku 10 dodawaniu

wektorów.

składanie sił metodą równoległoboku

składanie sił metodą wieloboku. Kolejność
składania sił jest dowolna

Rys. 10. Składanie sił zbieŜnych: a) metodą równoległoboku, b) metodą wieloboku

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rozkładanie sił na składowe

KaŜdą siłę moŜemy rozłoŜyć na dwie składowe, np. na dwie osie symetrii. Sposób

rozłoŜenia siły na dwie składowe, leŜące na osiach symetrii x i y, przedstawiono na rysunku 11.

Rys. 11. Rozkładanie siły na dwie składowe

Wartość siły składowej (moduł) moŜemy określić metodą geometryczną lub analityczną.

W metodzie geometrycznej rysuje się siły w odpowiedniej podziałce, rozkładamy je na osie
symetrii, mierzymy długość siły składowej i mnoŜymy przez przyjętą podziałkę.

W metodzie analitycznej, mając podaną wartość siły i kąt α korzystamy ze wzorów:

= F · cos α

= F · sin α

= F

+ F

cos

Analityczne składanie sił zbieŜnych

Mając układ sił zbieŜnych moŜemy obliczyć wartość siły wypadkowej oraz kąt, pod

jakim biegnie kierunek tej składowej.

Rys. 12. Rysunek pomocniczy do obliczenia wartości siły składowej

Sposób postępowania jest następujący:

1. Rozkładamy siły F

i F

na składowe F

, F

2. Obliczamy sumy rzutów na oś x i oś y korzystając ze wzorów:

= F

cos α

= F

cos α

= F

sin α

= F

sin α

= F

+ F

= F

+ F

= F

cos α

+ F

cos α

= F

sin α

–

sin α

3. Wartość siły R obliczamy z wzoru:

= R

+ R

4. Kąt obliczamy ze wzoru:

cos α

= R

/ R

αααα

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Warunki równowagi układu sił

JeŜeli punkt materialny, czy ciało sztywne są w stanie spoczynku, to wszystkie siły

zewnętrzne wzajemnie się znoszą (są w równowadze). Zapisać to moŜna następująco:

+ F

+ ... F

= 0

Jest to warunek równowagi sił. JeŜeli wszystkie takie siły zredukowalibyśmy za pomocą

wieloboku sił, to wielobok byłby zamknięty. Zapisać to moŜna następująco: Płaski zbieŜny
układ sił jest w równowadze, jeŜeli wielobok sił tego punktu jest zamknięty.

Rozkładając na osie wszystkie siły w zbieŜnym płaskim układzie sił, warunek równowagi

odnosi się równieŜ do rzutów tych sił na osie.

+ F

+ ... F

= 0

+ F

+ ... F

= 0

NaleŜy zaznaczyć, Ŝe warunek będzie spełniony, jeŜeli uwzględnimy wszystkie siły

zewnętrzne – siły czynne i reakcje.

∑

Moment siły

Momentem M siły F względem punktu O (bieguna) jest iloczyn tej siły przez jej ramię r

(rys. 13a):

⋅

Jednostką momentu siły jest N·m (niutonometr).

Moment pary sił

Parą sił jest układ dwóch sił, które mają równą wartość i jednakowe kierunki działania,

ale o zwrotach przeciwnych. Odległość prostych działania obu sił F oznacza się przez
r i nazywa ramieniem pary (rys. 13b). Obierając dowolny punkt O obliczyć moŜna moment
pary sił względem tego punktu (bieguna). Moment ten składa się z dwóch momentów:

Odległość jednej siły od bieguna wynosi a, a drugiej a+r.
W ten sposób otrzymuje się:

⋅

−

(minus dlatego, Ŝe zwroty sił są przeciwne):

)

(

Dodając te momenty:

)

(

⋅

−

⋅

−

Z powyŜszego wynika, Ŝe moment pary sił jest niezaleŜny od połoŜenia bieguna, a suma

momentów sił tworzących tę parę jest stała i równa iloczynowi jednej z tych sił przez ramię
pary r. Iloczyn ten nosi nazwę momentu pary sił i oznaczany jest literą M:

⋅

W przypadku, gdy para sił dąŜy do obrócenia swego ramienia zgodnie z kierunkiem

ruchu wskazówek zegara, moment pary uwaŜa się za dodatni (rys. 13c). JeŜeli zaś para sił
dąŜy do obrócenia swego ramienia w kierunku przeciwnym ruchowi zegara, moment pary
uwaŜa się za ujemny (rys. 13d).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 13. Moment sił i moment pary sił [4, s. 12]

Moment obrotowy

Moment ten powstaje wówczas, gdy na ciało mogące się obracać działa siła zewnętrzna

w pewnej odległości od osi obrotu. Moment obrotowy M wyraŜa się iloczynem siły F
i ramienia r tej siły względem osi obrotu:

⋅

Wartość momentu zaleŜy więc nie tylko od wartości siły, lecz równieŜ od długości

ramienia.

Ruch obrotowy

Gdy ciało sztywne dokonuje obrotu dookoła osi, wówczas wszystkie jego punkty

zakreślają łuki kołowe lub koła o promieniach równych odległościom tych punktów od osi
obrotu ciała. Gdy poszczególne punkty poruszają się po okręgach ruchem, jednostajnym,
v = constans, wówczas ruch ciała nazywamy ruchem obrotowym jednostajnym.

Drogi poszczególnych punktów ciała przebyte w jednakowych odstępach czasu zaleŜą od

odległości tych punktów od osi obrotu, a są tym większe, im dalej są od niej połoŜone.

W związku z tym i prędkości liniowe punktów leŜących w roŜnych odległościach od osi

nie mogą być równe. Punkty połoŜone najdalej, tzn. leŜące na obwodzie ciała, poruszać się
więc będą z największą prędkością, którą nazywamy prędkością obwodową lub liniową.

Prędkość obwodową ciała mierzoną w metrach na sekundę (m/s) moŜna obliczyć jako

stosunek drogi przebytej przez punkt połoŜony na obwodzie ciała do czasu ruchu i wyrazić
wzorem:

⋅

gdzie:

n – prędkością obrotową w obr/min,
D – średnicą ciała w m.

W ruchu obrotowym moŜna rozpatrywać drogi przemywane przez poszczególne, punkty

ciała równieŜ jako kąty zakreślane przez te punkty. Będziemy wówczas mieli do czynienia nie
z prędkością obwodową, lecz z prędkością kątową

(omega) – określaną jako stosunek

przyrostu kąta do odstępu czasu t, w którym ten przyrost nastąpił.

W ruchu obrotowym jednostajnym poszczególne punkty ciała zakreślają w następujących

po sobie jednostkach czasu jednakowe kąty:

const

Jednostki, w których mierzymy prędkość kątową, wynikają z dzielenia jednostek kąta

przez jednostki czasu, np. rad/s, obr/min.

Pomiędzy prędkością kątową

wyraŜaną w rad/s a tą samą prędkością n wyraŜaną

w obr/min zachodzi związek:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

⋅

Pomiędzy prędkością liniową (obwodową) v wyraŜoną w m/s, a prędkością kątową

zachodzą związki:

v = r ·

albo:

⋅

gdzie:

r – promień koła w m,
d – średnica koła w m.

JeŜeli droga kątowa nie jest proporcjonalna do czasu, to ruch obrotowy nie jest

jednostajny. JeŜeli prędkość kątowa ruchu obrotowego wzrasta, ruch nazywamy
przyspieszonym, jeŜeli maleje – opóźnionym.

Przyśpieszenie kątowe

(epsilon) ruchu obrotowego jednostajnie zmiennego jest

stosunkiem przyrostu prędkości kątowej ∆

, do czasu t, w którym ten przyrost nastąpił:

−

∆

Jednostką przyśpieszenia kątowego jest 1 rad/s

Praca

Praca W jest wielkością fizyczną, którą mierzymy iloczynem działającej siły F i drogi

s przebytej w kierunku działaniu tej siły. WyraŜamy to wzorem:

⋅

Praca jest skalarem. Jest to wielkość (nie ma kierunku), którą określa się przez podanie

jej wartości liczbowej. PoniewaŜ

⋅

cos

, więc W = F · s · cos

Jednostką pracy w układzie SI jest dŜul (J).

1 N · 1 m = 1 N · m = 1 J

Jest to wartość pracy, jaką wykona siła 1N ma drodze 1m, jeŜeli kierunek działania tej

siły jest zgodny z kierunkiem przesunięcia.

Praca siły prostopadłej do drogi jest równa 0.

Moc

Moc P jest to stosunek pracy do czasu, w jakim została ona wykonana.

Jednostką mocy w układzie SI jest wat (W), czyli praca jednego dŜula [J] wykonana

w czasie jednej sekundy.

1 W =

⋅

Krotnością tej jednostki jest kilowat: 1 KW = 10

Moc P w ruchu obrotowym, gdy znane są moment obrotowy M [Nm] i prędkość kątowa

n [obr/min] oblicza się następująco:

−

prędkość obwodowa:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

⋅

−

moc:

⋅

W tym wzorze iloczyn

⋅

, w związku, z czym wzór przyjmuje postać:

]

[

1000

]

[

⋅

W przypadku, gdy znane są prędkość kątowa n [obr/min] i moc P [kW] moment w ruchu

obrotowym M wynosi:

]

[

9554

⋅

Z analizy powyŜszego wzoru wynika m. in., Ŝe podczas duŜych obrotów uzyskuje się

niewielki moment obrotowy, a tym samym niewielkie siły obwodowe i odwrotnie.

Energia

JeŜeli jakieś ciało ma zdolność do wykonania pewnej pracy, to mówi się, Ŝe ciało ma

energię. Energię mierzymy ilością pracy, która moŜe być wykonana przez dane ciało.
Jednostki energii są więc takie same jak jednostki pracy. RozróŜniamy energię mechaniczną
potencjalną i kinetyczną.

Energię potencjalną

(połoŜenia) ma ciało podniesione na pewną wysokość. Przy

podnoszeniu ciała o masie m na wysokość h wykonywana jest praca równa, iloczynowi
cięŜaru G (G = m · g) ciała i wysokości podnoszenia h. Wynika stąd, wartość energii
potencjalnej ciała wyraŜonej w [ J].

= G · h = m · g · h

gdzie:

g – przyśpieszenie ziemskie.

A zatem energia potencjalna jest to zdolność do wykonania pracy przez ciało znajdujące

się w spoczynku.

Energia kinetyczna (ciała będącego w ruchu) przedstawia zdolność wykonania pracy

przez ciało o masie m [kg] poruszające się z prędkością v [m/s] wyraŜa się jako połowa
iloczynu masy i kwadratu prędkości (prędkość czynnik dominujący):

⋅

lub

⋅

Suma energii kinetycznej i potencjalnej zawartej w danym ciele nosi nazwę energii

mechanicznej E tego ciała:

const

Sprawność jest to stosunek otrzymanej energii uŜytecznej E

do całkowitej energii

włoŜonej E

PoniewaŜ E

< E

zawsze, więc η jest mniejsze od jedności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Maszynę o sprawności

nazywa się idealną, – oczywiście z uwagi na powyŜej

omówione straty w rzeczywistości taka maszyna nie istnieje. Najczęściej maszyna składa się
z wielu zespołów (mechanizmów), wobec tego sprawność ogólna maszyny jest iloczynem
sprawności poszczególnych jej mechanizmów.

.....η

⋅

Wiemy juŜ, Ŝe wartość energii mierzy się ilością pracy, jaką moŜe ona wykonać stąd

wynika wniosek, Ŝe stosunek pracy uŜytecznej W

do pracy włoŜonej W

nazywa się takŜe

sprawnością.

lub w procentach

100

⋅

JeŜeli pracę

W podzielimy przez czas t, w którym została ona wykonana, to otrzymamy

moc włoŜoną

P równą sumie mocy uŜytecznej

P oraz mocy utraconej

P . Sprawność jest

stosunkiem mocy uŜytecznej do włoŜonej:

lub

100

⋅

Z definicji sprawności wynika, Ŝe moc uŜyteczna maszyny jest równa:

⋅

a moc włoŜona:

Odkształcenia ciał

Odkształceniem nazywamy proces zmiany kształtu i wymiarów ciała poddanego

działaniu  obciąŜenia.  RozróŜnia  się  odkształcenia  spręŜyste  i  plastyczne.  Odkształcenie
spręŜyste  to  takie,  które  znika  całkowicie  (dla  ciał  doskonale  spręŜystych)  lub  tylko
częściowo  (dla  ciał  częściowo  spręŜystych).  W  przypadku  odkształcenia  plastycznego  ciało
nie  powraca  do  swego  poprzedniego  kształtu  nawet  po  ustaniu  działania  obciąŜenia.
W praktyce  elementy  konstrukcyjne  powinny  być  obciąŜone  w  taki  sposób,  by  ulegały
odkształceniu  częściowo  spręŜystym  (elementy  te  powinny wykazywać odkształcenie prawie
doskonale spręŜyste).

Podział odkształceń ze względu na sposób działania obciąŜenia na ciało

W nauce mechaniki przyjmuje się, Ŝe wszystkie ciała są doskonale sztywne. W praktyce

jednak zarówno części maszyn, jak i budowle, dla których dokonuje się obliczeń
wytrzymałościowych, nie są ciałami doskonale sztywnymi, lecz ciałami spręŜysto-
plastycznymi, gdyŜ mają następujące własności:

−−−−

odkształcalność, czyli zdolnością ciała do zmiany kształtu lub wymiarów pod wpływem
obciąŜeń zewnętrznych lub doprowadzonego ciepła,

−−−−

spręŜystość, czyli właściwość odzyskiwania pierwotnego kształtu po usunięciu
obciąŜenie ( usunięcie działania sił zewnętrznych), które spowodowały odkształcenie,

−−−−

plastyczność, czyli zdolność do trwałych odkształceń, tzn. takich, które nie znikają po
usunięciu obciąŜeń (sił zewnętrznych) wywołujących te odkształcenia. W tym przypadku
siły muszą jednak przekroczyć pewną wartość,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−−−−

wytrzymałość, czyli największa wartość obciąŜenia, (granica oporu stawianego przez
materiał) po której przekroczeniu następuje zniszczenie ciała ( a więc zmiana kształtu,
rozerwanie, złamanie, ścięcie, itp. części konstrukcyjnej).
Ponadto przyjmuje się, Ŝe materiały stosowane na części konstrukcyjne mają właściwości

mechaniczne jednakowe, niezaleŜne od kierunku działania obciąŜeń i jednakową gęstość.

Materiały nie mające takich właściwości to np.: drewno (róŜne właściwości wzdłuŜ

i w poprzek włókien) a takŜe blacha stalowa walcowana na zimno (pomimo tych
niedogodności są często stosowane na części konstrukcyjne z uwagi na ich inne zalety).

Podstawowe rodzaje obciąŜeń powodują: rozciąganie, ściskanie, zginanie, ścinanie

i skręcanie ciał. ZaleŜnie od sposobu działania sił zewnętrznych na dany przedmiot moŜe się
on wydłuŜać, spęczać, skręcać i wyginać.

Rys. 14.

Rodzaje obciąŜeń: a) rozciąganie, b) ściskanie, c) ścinanie, d) zginanie, e) wyboczenie, f) skręcanie [5, s. 21]

Rozciąganie: Ze zjawiskiem rozciągania spotykamy się, kiedy dana siła F (rys. 14a) stara

się wydłuŜać ciała w kierunku jej działania. W praktyce na rozciąganie naraŜone są łańcuchy,
liny, pasy, zawiesia, haki, itp.

Ściskanie: Ze zjawiskiem spotykamy się wówczas, gdy siła F (rys. 14b) ciśnie na ciało,

usiłując je zgnieść. Na ściskanie naraŜone są np. fundamenty domów, fundamenty, na których
ustawione są młoty, prasy, łoŜyska, korpusy maszyn, itp.

Ścinanie: Występuje, gdy siła F (rys. 14c) działa prostopadle do danego przedmiotu.

W konstrukcjach maszynowych na ścinanie naraŜone są nity, kołki, sworznie, kliny, wpusty,
itp.

Zginanie: Ze zjawiskiem zginania spotykamy się, gdy siła F (rys. 14d) działa w kierunku

prostopadłym do długości elementu, usiłując go wygiąć. Na zginanie naraŜone są wszelkiego
rodzaju belki, wały, itp.

Wyboczenie: Występuje, gdy pręt smukły, tzn. o znacznej długości w stosunku do

wymiarów jego przekroju poprzecznego, poddany jest ściskaniu wzdłuŜnemu (rys. 14e). Pod
wpływem więc siły F moŜe nastąpić wyboczenie np. słupa, podpory, itp.

Skręcanie: Ze zjawiskiem spotykamy się wówczas, gdy para sił F (rys. 14f) leŜąca

w płaszczyźnie prostopadłej do osi podłuŜnej elementu, działając na ramiona r, usiłuje go
skręcić, tak Ŝe włókna, które przedtem były do osi równoległe, stają się śrubowo skręcone.

Wytrzymałość złoŜona: Ze zjawiskiem spotykamy się, gdy w róŜnych konstrukcjach

występują jednocześnie dwa, a nawet więcej rodzajów obciąŜeń.

Najczęściej spotyka się zginanie połączone z rozciąganiem lub ściskaniem oraz zginanie

ze skręcaniem.(np. wały).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

NapręŜenia normalne i styczne

NapręŜeniem nazywamy działanie w materiale sił wewnętrznych, wywołanych

obciąŜeniem  zewnętrznym  (siły  te  działają  w  rozpatrywanym  przekroju  elementu
odkształcanego).  MoŜna  je  zastąpić  wypadkową  siłą  wewnętrzną  R.  Siła  ta  rozkłada  się  na
dwie  składowe:  prostopadłą  do  rozpatrywanego  przekroju  (wektor  N)  oraz  styczną  do  niego
(wektor T).

NapręŜeniem normalnym nazywamy stosunek składowej N do pola przekroju

prostopadłego do wektora N:

δ = N/S

NapręŜeniem stycznym nazywamy stosunek składowej S do pola przekroju

prostopadłego do tej składowej:

τ = T/S

PołoŜenie wektorów: R, N i T przedstawione jest na rysunku 15.

Rys. 15. Rozkład wektorów napręŜenia normalnego i stycznego w kolejnych etapach rozciągania pręta przez

parę sił F: F– siły rozciągające, R– wektor wypadkowy sił wewnętrznych T, N– składowe wektora R
[15, s. 150]

Jednostką podstawową napręŜenia w układzie SI jest 1 pascal (Pa);1 Pa=1N/m

Prawo Hooke’a

W przedziale obciąŜeń, wywołujących odkształcenia spręŜyste elementu rozciąganego

jego wydłuŜenie ∆l jest wprost proporcjonalne do wartości siły rozciągającej i do długości
początkowej elementu oraz odwrotnie proporcjonalne do pola przekroju poprzecznego:

∆l

⋅

gdzie:

–

siła rozciągająca,

–

długość początkowa elementu rozciągającego,

–

moduł spręŜystości wzdłuŜnej,

–

pole przekroju poprzecznego.

Statyczna próba rozciągania materiałów

Próba ta polega na rozciąganiu badanego materiału rosnącymi siłami i rejestrowaniu

wydłuŜeń całkowitych próbki pojawiających się w czasie próby. ZaleŜność wydłuŜenia od
działającej siły przedstawia rysunek 16.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 16. Wykresy rozciągania: a) dla metali o wyraźnej granicy plastyczności, b) dla materiałów kruchych

z umowną granicą plastyczności [17, s. 25]

NapręŜenie dopuszczalne

Elementy maszynowe i konstrukcyjne w czasie eksploatacji przenoszą róŜne obciąŜenia,

co wiąŜe się z napręŜeniami powstającymi w tych elementach. Są to napręŜenia rzeczywiste.
Aby dana część nie uległa w czasie uŜytkowania zniszczeniu napręŜenia rzeczywiste nie
mogą przekroczyć pewnej wartości, określonej dla danego rodzaju materiału, z którego
wykonany jest element. Wartość taka nazywana jest napręŜeniem dopuszczalnym.

NapręŜenie dopuszczalne oznaczamy literą k z indeksem informującym o charakterze

odkształcenia wywołującego dane napręŜenie rzeczywiste. W praktyce mamy do czynienia
z następującymi napręŜeniami dopuszczalnymi:

−

– napręŜenie dopuszczalne przy rozciąganiu,

−

– napręŜenie dopuszczalne przy ściskaniu,

−

– napręŜenie dopuszczalne przy zginaniu,

−

– napręŜenie dopuszczalne przy ścinaniu,

Współczynnik bezpieczeństwa

Jest to wielkość bezwymiarowa, określająca ile razy napręŜenie dopuszczalne dla danego

materiału jest mniejsze od granicy wytrzymałości (dla materiałów kruchych) lub od granicy
plastyczności (dla materiałów plastycznych).

Rodzaje obciąŜeń. W trakcie eksploatacji maszyny jej części mogą ulec uszkodzeniu lub

zniszczeniu  pod  wpływem  czynników  zewnętrznych,  np.  w  wyniku  działania  sił
zewnętrznych,  nadmiernego  nagrzania,  korozji.  Zadaniem  konstruktora  jest  takie
zaprojektowanie  części,  aby  zapewnić  zmniejszenie  do  minimum  prawdopodobieństwa
zniszczenia  tych  części.  Podstawą  do  obliczeń  wytrzymałościowych  części  maszyn  jest
określenie charakteru sił zewnętrznych, czyli obciąŜeń mechanicznych.

ObciąŜenia dzieli się ogólnie na:

−

stałe (statyczne, niezmienne, trwałe), których wartość i kierunek są niezmienne w ciągu
dość długiego czasu pracy (rys. 17a)

−

zmienne, o róŜnym charakterze zmienności w czasie pracy (rys. 17b, c i d).
Do zbliŜonych obciąŜeń zmiennych moŜna ewentualnie przyrównać obciąŜenia

nieustalone (rys. 217d).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 17. Rodzaje cykli obciąŜeń i napręŜeń: a) stały, b) jednostronnie zmienny (1 – tętniący odzerowo,

2 – tętniący jednostronny), c) obustronnie zmienny (3 – wahadłowy symetryczny, 4 – dwustronny
niesymetryczny), d) nieustalony, T – okres (cykl zmiany obciąŜeń i napręŜeń) [14, s. 15]

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie wyróŜniamy modele ciał rzeczywistych?
2.  Jak dodajemy wielkości skalarne?
3.  Jak dodajemy wielkości wektorowe?
4.  Jak dzielimy siły wewnętrzne i zewnętrzne?
5.  W jakich jednostkach mierzymy siłę?
6.  Co to są więzy?
7.  Ile stopni swobody moŜe posiadać ciało swobodne?
8.  Jakie są rodzaje więzów?
9.  Jaki układ sił nazywamy zbieŜnym?
10.  Jakimi metodami moŜemy składać siły?
11.  Co to jest napręŜenie styczne i normalne?
12.  Jak brzmi prawo Hooke’a?
13.  Jakie  rodzaje  odkształceń  moŜna  wyróŜnić  na  wykresie  przedstawiającym  statyczną

próbę rozciągania metali?

14.  Co to jest napręŜenie rzeczywiste i dopuszczalne?
15.  Co to jest moment gnący?
16.  Jakie są rodzaje obciąŜeń i napręŜeń?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przekładnia łańcuchowa jest zbudowana z dwóch kół łańcuchowych opasanych

łańcuchem. Większe koło przekładni łańcuchowej wykonuje 60 obr/min, średnica tego koła
d = 0,2 m. Oblicz prędkość obwodową łańcucha (liniową).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z treścią zadania,
2)  zastanowić się, w jaki sposób oblicza się prędkość liniową,
3)  odszukać w materiałach dydaktycznych wzór na prędkość obwodową (liniową),
4)  zastosować wyszukany wzór,
5)  zapisać wynik,
6)  zaprezentować efekty pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−−−−

kartka papieru, długopis,

−−−−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Na rysunku przedstawiono maszynę prostą – dźwignię, słuŜącą do pokonania siły oporu

uŜytecznego Q siłą mniejszą F skierowaną w Ŝądanym kierunku. Dźwignia jednoramienna
jest obciąŜona siłą cięŜkości Q = 20N. Oblicz silę F i R niezbędną do spełnienia warunków
równowagi sił i momentów, znając długość ramion: a = 1 m, b = 2 m.

Rysunek do ćwiczenia 2 [5, s. 70]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) zastanowić się, jakie warunki muszą zostać spełnione, aby dźwignia pozostała

w równowadze,

3)  odszukać w materiałach dydaktycznych wzory wyznaczające stany równowagi ciał.
4)  obliczyć wartość siły F spełniającą warunek równowagi momentów,
5)  obliczyć wartość siły R spełniającą warunek równowagi sił,
6)  zapisać wyniki,
7)  zaprezentować efekty pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−−−−

kartka papieru, długopis,

−−−−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Zaznacz reakcje w więzach dla przedstawionych poniŜej przypadków.

Układ obciąŜony siłą zewnętrzną

CięŜar zwisający na linie

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przypomnieć sobie sposób wyznaczania reakcji w więzach,
2) wrysować reakcje w podporach oraz w więzie wiotkim.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−−−−

linijka z podziałką i trójkąt,

−−−−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Przeprowadź statyczną próbę wytrzymałości na rozciąganie materiału spręŜysto–

plastycznego.

Sposób wykonania ćwiczenia:

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z instrukcją obsługi uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej,
2)  dobrać próbkę wytrzymałościową do zamocowanych w maszynie szczęk chwytowych,
3)  zmierzyć dobraną próbkę,
4)  zamontować próbkę w uchwycie maszyny,
5)  dobrać właściwą skalę obciąŜenia maszyny,
6)  włączyć obciąŜenie maszyny,
7)  wyłączyć maszynę po zerwaniu próbki,
8)  wyjąć próbkę z uchwytów maszyny i dokonać potrzebnych pomiarów,
9)  obejrzeć dokładnie przełom próbki,
10)  wyjąć narysowany przez maszynę wykres,
11)  wykonać sprawozdanie z przeprowadzonej próby.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

uniwersalna maszyna wytrzymałościowa wraz z instrukcją obsługi,

−

próbka wytrzymałościowa do badań,

−

instrukcja do obsługi maszyny,

−

lupa do obserwacji makroskopowych przełomu próbki,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 5

W składzie materiałów budowlanych wózek suwnicy jedzie po szynach na wysokości

5 m nad ziemią i porusza się z prędkością v = 1 m/s. Oblicz energię mechaniczną jadącego
wózka. CięŜar wózka m = 1000 N.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z treścią zadania,
2)  zastanowić się, w jaki sposób oblicza się energię mechaniczną,
3)  odszukać  w  materiałach  dydaktycznych  wzory  na  energię  potencjalną,  kinetyczną

i mechaniczną,

4)  obliczyć energię potencjalną wózka,
5)  obliczyć energię kinetyczną wózka,
6)  obliczyć energię mechaniczną wózka,
7)  zapisać wyniki,
8)  zaprezentować efekty pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 6

Oblicz wartości momentów głównych względem punktów A i B.

Dane: F

= 10kN, F

= 20kN, F

= 5kN, F

= 10kN, a = 1 metr.

a a a

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) nanieść na rysunek symbole, zwroty i znaki momentów względem punktu A

występujących sił,

2) obliczyć moment główny względem punktu A,
3) obliczyć moment główny względem punktu B.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−−−−

linijka z podziałką i trójkąt,

−−−−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia,

−−−−

kalkulator.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) dodać wektory metodą geometryczną?

2) wyznaczyć reakcję w podporze ruchomej?

3) wyznaczyć reakcję w podporze stałej?

4) wyznaczyć reakcję w więzie wiotkim?

5) wyznaczyć siłę składową metodą wieloboku?

6) wyznaczyć siłę składową metodą równoległoboku?

7) rozłoŜyć siły na dwie składowe?

8) podać warunki równowagi płaskiego układu sił zbieŜnych?

9) wyjaśnić róŜnice pomiędzy poszczególnymi rodzajami odkształceń ?

10) zdefiniować napręŜenie styczne i normalne?

11) scharakteryzować rodzaje napręŜeń w zaleŜności od działającego

obciąŜenia zewnętrznego?

12) scharakteryzować wykres przedstawiający rozciąganie ?

13) opisać proces ścinania technologicznego i zginania?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Połączenia rozłączne i nierozłączne

4.2.1. Materiał nauczania

Połączenia (złącza) naleŜą do podstawowej grupy elementów występujących

w konstrukcjach.

Zadaniem połączenia jest całkowite lub częściowe zabezpieczenie przyłączy

(poszczególnych części maszyn) przed wzajemnym przemieszczaniem się i umoŜliwienie
przenoszenia obciąŜeń (sił, momentów) z jednej części na inne z nią współpracujące.

Połączenia konstrukcyjne nierozłączne są to takie połączenia, w których podczas

rozłączania następuje zniszczenie lub uszkodzenie elementów łączonych lub łączników.

Połączenia konstrukcyjne rozłączne są to takie połączenia, które umoŜliwiają wielokrotne

łączenie i rozłączanie elementów konstrukcyjnych bez ich uszkodzenia.

Ze względu na sposób powiązania elementów, połączenia konstrukcyjne moŜna podzielić na:

−

bezpośrednie – tj. takie, w których elementy są ze sobą połączone bez elementów
pomocniczych,

−

pośrednie – tj. takie, w których wykorzystuje się dodatkowe elementy – łączniki np.:
śruby, nity, kołki.

Połączenia nierozłączne

Nitowane pośrednie: zastosowanie: łączenie płaskich elementów konstrukcyjnych.

Rys. 18. Połączenie nitowane [18]

Nitowanie bezpośrednie

Rys. 19. Bezpośrednie połączenie płyt metalowych

cieńszej i grubszej [18]

Rys. 20. Bezpośrednie połączenie koła zębatego

z wałkiem [18]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Połączenie za pomocą łapek

Rys. 21. Połączenie cienkich blach równoległych za

pomocą łapek [18]

Rys. 22. Połączenie cienkich blach prostopadłych za

pomocą łapek [18]

Połączenie za pomocą zawalcowania

Rys. 23. Połączenie rury cienkościennej z rurą lub prętem [18]

Połączenie poprzez zawinięcie

Rys. 24. Połączenia blach cienkich poprzez zawinięcie [18]

Połączenia spawane są stosowane rzadziej w konstrukcjach drobnych. Wykorzystywane

są natomiast głównie w konstrukcjach duŜych, konstrukcjach wsporczych, duŜych obudowach
i szkieletach konstrukcyjnych.

Rys. 25. Spawanie czołowe i pachwinowe blach [18]

Połączenia zgrzewane są stosowane w konstrukcjach wsporników, ścianek, obudów, itp.

Zgrzewanie jest procesem łączenia elementów konstrukcji polegającym na ich podgrzaniu
w miejscu styku do temperatury plastyczności przy równoczesnym odpowiednim nacisku.
Najczęściej jest stosowane zgrzewanie elektryczne oporowe: doczołowe, punktowe, garbowe
i liniowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 26. Zgrzewanie punktowe [18]

Rys. 27. Zgrzewanie garbowe [18]

Metodą zgrzewania moŜna łączyć ze sobą róŜnorodne metale i ich stopy. Do łączenia

blach cienkich powszechnie stosowane jest zgrzewanie punktowe.

Połączenia lutowane są to połączenia części metalowych za pomocą spoiwa nazywanego

lutem, którym jest metal o niŜszej temperaturze topnienia niŜ łączone elementy.

Lutowanie miękkie – jest stosowane często w połączeniach przewodzących prąd, lecz nie

przenoszących duŜych sił. Ten typ lutowania stosowany jest równieŜ w konstrukcjach z blach
cienkich, np. obróbki dachów, rynny, itp. Luty miękkie są to stopy cyny i ołowiu z dodatkami
o temperaturze topnienia 183–300°C. Luty te posiadają małą wytrzymałość na ścinanie
14–22 MPa.

Rys. 28. Przyłączenie elementu elektronicznego do

płytki [18]

Rys. 29. Kształtowe

łączenie

blach

połączone

z lutowaniem [18]

Lutowanie twarde jest połączeniem o własnościach pośrednich pomiędzy lutowaniem

miękkim i spawaniem. Luty twarde są to spoiwa mosięŜne, srebrne, brązowe, niklowe,
o temperaturze topnienia wyŜszej niŜ 500°C. Metale łączone: stal, miedź, stopy miedzi, stale
stopowe.

Rys. 30. Przykłady zastosowania lutowania twardego [18]

Połączenia klejone

Klejenie jest bardzo dogodnym sposobem łączenia elementów wykonanych z dowolnych

materiałów.  Połączenie  materiałów  następuje  dzięki  siłom  adhezji  kleju  do  łącznych
powierzchni.  Ostatnie  lata  charakteryzują  się  szybkim  rozwojem  i zastosowaniem  połączeń
klejonych.  Nowe  kleje  stosowane  zarówno  do  klejenia  przyłączy  metalowych,  jak
i niemetalowych  w  niektórych  przypadkach  umoŜliwiają  znacznie  dogodniejsze  warunki
wykonywania połączeń o dobrych właściwościach wytrzymałościowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Połączenia rozłączne

Połączenia wciskowe mogą być wielokrotnie łączone i rozłączane pod warunkiem

nieuszkodzenia  powierzchni  styku.  Połączenie  wciskowe  uzyskuje  się  poprzez  wtłoczenie
czopa jednej części do otworu drugiej. Na skutek wtłoczenia w obydwu elementach powstają
odkształcenia  spręŜyste.  W  połączeniach  wciskowych  stosowane  jest  pasowanie  wtłaczane
np.  H7/s7,  dlatego  moŜna  je  nazywać  połączeniami  wtłaczanymi.  Na  poniŜszych  rysunkach
przedstawione są przykłady połączeń wciskowych.

Rys. 31. Połączenie wciskowe wałka z kołnierzem o wywiniętej piaście [18]

Rys. 32. Połączenie wciskowe kształtowe; w tym przypadku nie jest wymagane zachowanie duŜej dokładności

wykonania powierzchni łączonych [18]

Połączenia kształtowe

Połączenia kołkowe są to połączenia realizowane przy pomocy elementów

konstrukcyjnych o kształcie walca lub stoŜka – nazywanych kołkami. RozróŜnia się:

−

kołki złączne – przeznaczone do łączenia części mechanicznych,

−

kołki ustalające – przeznaczone do ustalania wzajemnego połoŜenia części
mechanicznych,

−

kołki prowadzące – pełniące rolę elementów prowadzących w parach kinematycznych.
Kształty i wymiary kołków określają normy.

Rys. 33. Połączenia konstrukcyjne przy pomocy kołków złącznych [18]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Połączenia wpustowe są wykonywane jako: spoczynkowe – pasowanie N9/h9 w wałku

i w piaście, ruchowe – pasowanie N9/h9 w wałku oraz F9/h9 w piaście.

Połączenia gwintowe

Rodzaje: połączenia pośrednie, połączenia bezpośrednie. W połączeniach pośrednich

wykorzystywane są łączniki gwintowe: wkręty, śruby, nakrętki. W połączeniach
bezpośrednich części są łączone za pomocą wykonanego na nich gwintu wewnętrznego
i zewnętrznego. Najczęściej stosowany jest gwint metryczny zwykły lub drobnozwojowy.

Rys. 38. Parametry geometryczne gwintu [18]

Tabela 1. Wybrane rodzaje połączeń gwintowych i ich oznaczenia

Rodzaj gwintu

Wymiary, które naleŜy podać w oznaczeniu

Znak

Przykład

Metryczny zwykły

średnica zewnętrzna śruby w mm

M20

Metryczny drobnozwojowy

średnica zewnętrzna śruby x skok w mm

M16x1

Calowy

średnica zewnętrzna śruby w calach

3/4”

Rurowy walcowy

średnica wewnętrzna rury w calach

G, Rp

G1/2”

Trapezowy symetryczny

średnica zewnętrzna śruby x skok w mm

Tr24x5

Trapezowy niesymetryczny

średnica zewnętrzna śruby x skok w mm

S22x6

Okrągły

średnica zewnętrzna śruby w mm x skok w calach

Rd32x1/8”

StoŜkowy metryczny

średnica nominalna x skok w mm

St. M

St. M6x1

Rowerowy

średnica nominalna gwintu w mm

Rw9,5

Połączenia gwintowane bezpośrednie części łączone bezpośrednio muszą mieć kształt

umoŜliwiający ich skręcenie.

Rys. 39. Przykład bezpośredniego połączenia gwintowego [18]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 40. Połączenia gwintowe: a) wkrętem, b) śrubą dwustronna c) śruby pasowaną o sworzniu stoŜkowym,

d) śrubą nie pasowaną z łbem sześciokątnym, lecz pasowanym pierścieniem, e) śrubą o łbie
młoteczkowym, f) śrubą, o łbie grzybkowym z noskiem [5, s. 54]

Połączenia gwintowane pośrednie

Wkrętami nazywane są łączniki gwintowe z gwintami zewnętrznymi i łbem

zaopatrzonym w odpowiednie w nacięcia umoŜliwiające wkręcenie ich w otwór gwintowany
za pomocą wkrętaka.

Śruby są stosowane razem z nakrętkami i słuŜą do łączenia dwóch lub więcej części.

Śruby są zakończone łbem kształtowym umoŜliwiającym ich przykręcenie za pomocą klucza.
Najczęściej są stosowane śruby z łbem sześciokątnym.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jaki jest podział połączeń konstrukcyjnych?
2.  Czym charakteryzują się połączenia bezpośrednie?
3.  Czym charakteryzują się połączenia pośrednie?
4.  Jakie są rodzaje połączeń nierozłącznych?
5.  Jakie są rodzaje połączeń rozłącznych?
6.  Jaka występuje zasadnicza róŜnica między połączeniami rozłącznymi a nierozłącznymi?
7.  Jakie części maszyn najczęściej łączą połączenia wpustowe?
8.  W jakim celu stosuje się połączenia kołkowe?
9.  Jakie połączenie jest najczęściej stosowane w budowie maszyn?
10.  Jak klasyfikujemy połączenia spajane?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

WskaŜ wszystkie widoczne połączenia na rysunku oraz opisz zadania, jakie spełniają

wobec przyłączy. Korpus maszyny (na rys. – wyrwany fragment).

Rysunek do ćwiczenia 2 [7, s.131]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z treścią zadania,
2)  zastanowić się, w jaki sposób są ustalane między sobą przyłącza,
3)  zapoznać  się  z  informacjami  na  temat  połączeń,  które  zamieszczone  są  w  materiałach

dydaktycznych,

4) dokonać klasyfikacji widocznych połączeń,
5) przeanalizować zadania (funkcje) poszczególnych połączeń w układzie korpus maszyny –

łoŜysko,

6) opisać wyniki,
7) zaprezentować efekty pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−−−−

kartka papieru, długopis,

−−−−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Opisz rodzaj połączenia przedstawionego na rysunku.

Rysunek do ćwiczenia 2 [18]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  rozpoznać rodzaj połączenia,
3)  opisać zastosowanie połączenia,
4)  zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−−−−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Scharakteryzuj połączenie przedstawione na rysunku.

Rysunek do ćwiczenia 3 [18]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  rozpoznać rodzaj połączenia,
3)  opisać zastosowanie połączenia,
4)  zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−−−−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Scharakteryzuj połączenia wpustowe.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2)  dokonać podziału połączeń wpustowych,
3)  opisać zastosowanie połączenia,
4)  zaprezentować wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−−−−

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) podzielić połączenia konstrukcyjne?

2) scharakteryzować połączenia bezpośrednie?

3) scharakteryzować połączenia pośrednie?

4) wymienić połączenia nierozłączne?

5) wymienić połączenia rozłączne?

6) rozpoznać rodzaje połączeń?

7) wyjaśnić, jakie zadanie spełnia połączenie?

8) określić, jak klasyfikuje się połączenia?

9) wyjaśnić, jakie zabiegi naleŜy wykonać aby uzyskać połączenie

skurczowe?

10) wymienić elementy łączące (łączniki) połączeń kształtowych?

11) określić, jakie części maszyn najczęściej łączą połączenia wpustowe?

12) wyjaśnić, w jakim celu stosuje się połączenia kołkowe?

13) określić, jak dzielimy połączenia spajane?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Części maszyn i mechanizmów

4.3.1. Materiał nauczania

Osie i wały – części, na których osadza się róŜne elementy (inne części) lub zespoły

maszyn mające wykonywać ruch obrotowy lub wahadłowy. Osie i wały mają zwykle przekrój
kołowy albo (bardzo rzadko) sześciokątny lub inny i są podparte w łoŜyskach. RozróŜnia się
osie i wały (tabela 2) gładkie, o prawie niezmiennym przekroju na całej długości oraz
kształtowe – o zmiennych przekrojach, dostosowanych do obciąŜenia i funkcji osi lub wału.
Osie są z reguły proste, natomiast wały mogą być proste lub wykorbione.

Tabela 2. RóŜne postacie wałów [5, s. 316]

Wał prosty pełny gładki

Wał prosty drąŜony schodkowy (zmienny przekrój)

Wał korbowy z jednym wykorbieniem

Wał korbowy z czterema wykorbieniami

Wał giętki

Wśród osi wyodrębniamy dwie grupy. Osie stałe – w czasie pracy mechanizmu pozostają

nieruchome, a jedynie części maszyn osadzone na nich wykonują ruch obrotowy lub
wahadłowy. Osie ruchome – obracają się z osadzonymi na nich częściami maszyn.

Wał jest zawsze ruchomy i obraca się razem z osadzanymi na nim częściami maszyn.

Wały zatem słuŜą do napędzania obracających się części. ZaleŜnie od liczby łoŜysk, będących
podporami wałów, rozróŜnia się wały dwu- i wielopodporowe oraz (bardzo rzadko
stosowane) – jednopodporowe.

Osie i wały wykonuje się zwykle ze stali niestopowej zwykłej jakości (St4–St6 – według

nowych oznaczeń są to (S275, E295, E335), wyŜszej jakości (35, 45,5 5) -odpowiednio: (C35,
C45 i C55) lub ze stali konstrukcyjnej stopowej do ulepszania cieplnego. Stale konstrukcyjne
stopowe do nawęglania stosuje się wówczas, gdy bardziej istotna jest twardość powierzchni
niŜ wytrzymałość rdzenia wału. Wały korbowe wykonuje się równieŜ jako odlewane ze
staliwa, Ŝeliwa modyfikowanego i sferoidalnego.

Średnice wałów są znormalizowane. Ich wielkość uzaleŜniona jest od przenoszonej przez

wał mocy przedzielonej przez prędkość obrotową wału, a takŜe od materiału, z którego dany
wał ma być wykonany.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 3. Porównanie osi i wałów [5, s. 316]

Oś nieruchoma z parą kół zębatych z

i z

, osadzonych na tulei

(łoŜysko ślizgowe).

Oś nie przenosi momentu skręcającego.

Oś

ruchoma,

osadzona

dwu

łoŜyskach,

z osadzonym na niej kołem zębatym z.

Oś nie przenosi momentu skręcającego.

I – wał silnika z osadzonym na nim kołem zębatym – skręcany

na długości wirnik – koło zębate.

II – wał przenoszący napęd od silnika – skręcany na długości

pomiędzy kołami zębatymi.

Wały przenoszą momenty skręcające.

Do osadzenia wału w łoŜyskach oraz kół, korbowodów lub innych części na wale słuŜą

czopy  końcowe  i  środkowe.  Czopy  to  odcinki  osi  i  wałów  stykające  się  z  częściami
współpracującymi (z łoŜyskami, piastami kół pasowych, zębatych, itd.). RozróŜnia się czopy
ruchowe  i  czopy  spoczynkowe.  Czopy  ruchowe  współpracują  z  panewkami  łoŜysk
ślizgowych  z  kołami  przesuwnymi  lub  obracającymi  się  względem  nieruchomej  osi,  itp.
natomiast  czopy  spoczynkowe  współpracujące  z  elementami  osadzonymi  na  stałe  względem
wału  i  obracającymi  się  wraz  z  nim.  Czopy  pod  względem  kształtu  moŜna  podzielić  na
stoŜkowe, walcowe, kulowe, wielokołnierzowe, wielowypustowe, itp.

W zaleŜności od kierunku przenoszenia sił czopy dzieli się na (rys. 41): poprzeczne (siła

działająca jest prostopadła do osi czopa), wzdłuŜne (siła działa wzdłuŜ osi czopa) oraz
poprzeczno-wzdłuŜne (przenoszące siły skośne względem swojej osi).

Rys. 41. Czopy: a) poprzeczny, b) wzdłuŜny, c) poprzeczno-wzdłuŜny [5, s. 317]

Sprzęgła

Sprzęgła to urządzenia, które słuŜą do łączenia wałów w celu przeniesienia ruchu

obrotowego z jednego wału na drugi bez zmiany kierunku obrotowego. W ogólnym
przypadku moŜna określić, Ŝe sprzęgło składa się z członu czynnego, członu biernego
i łącznika.

Przez człon rozumie się zespół elementów sprzęgła osadzony na wale napędzającym lub

napędzanym, natomiast łącznikiem nazywa się części (kołki, śruby, itd.) lub czynnik
(np. ciecz) przekazujący moment obrotowy z członu czynnego na człon bierny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sprzęgła stosuje się:

−

gdy wał wobec znacznej swej długości składa się z kilku odcinków, stosuje się sprzęgła
nierozłączne (np. sztywne),

−

równieŜ do zabezpieczenia niektórych mechanizmów przed zniszczeniem.
Sprzęgła te noszą nazwę sprzęgieł bezpieczeństwa, do czasowego włączania i wyłączania

pewnych  części  wału  podczas  stałego  obracania  się  części  napędzających  słuŜą  sprzęgła
sterowane,  przede  wszystkim  asynchroniczne  (np.  cierne  w  samochodach)  lub  sprzęgła
synchroniczne (np. kłowe), sprzęgła mogą łączyć równieŜ wały o osiach leŜących nie tylko na
jednej  prostej,  ale  przecinających  się  pod  pewnym  kątem  lub  teŜ  przesuniętych  równolegle.
W tym przypadku stosuje się tzw. sprzęgła samonastawne lub podatne.

Rys. 42. Schemat typowego układu napędowego, w którym występują sprzęgła [18]

Ze względu na zasadę działania sprzęgła moŜemy podzielić na: mechaniczne,

hydrauliczne, elektromagnetyczne, magnetyczne. Największe zastosowanie mają sprzęgła
mechaniczne.

W zaleŜności od tego czy człony sprzęgła (czynny i bierny) są połączone na stałe czy teŜ

mogą być łączone i rozłączane, sprzęgła dzielimy na nierozłączne (stałe) oraz rozłączne
(włączalne).

Sprzęgła nierozłączne

Są to takie sprzęgła, w których człony: czynny i bierny są połączone trwale, tzn. nie

moŜna ich rozłączać w czasie pracy. Sprzęgła te stosuje się, gdy rozłączenie członów moŜe
nastąpić dopiero podczas demontaŜu sprzęgła i niejednokrotnie częściowo maszyny.

Sprzęgła nierozłączne dzielimy na:

−

sprzęgła sztywne, uniemoŜliwiające przesunięcia osi łączonych wałów w czasie pracy,

−

sprzęgła samonastawne, umoŜliwiające niewielkie przesunięcia wzdłuŜne i poprzeczne
wałów,

−

sprzęgła podatne, w których łącznikiem są elementy spręŜyste.
Do najprostszych naleŜą sprzęgła sztywne. Do tej grupy zalicza się sprzęgła tulejowe,

łubkowe i kołnierzowe. Sprzęgła te wymagają zachowania dokładnej współosiowości
łączonych wałów.

Sprzęgła tulejowe

Tuleję wykonuje się z Ŝeliwa, stali lub staliwa (rys. 43). Tuleja powinna być dość ciasno

osadzona  na  wałku.  Sprzęgło  tulejowe  połączone  z  wałami  za  pomocą  kołków  ma  zwykle
zastosowanie  jako  tzw.  sprzęgło  bezpieczeństwa.  W  tym  celu  jeden  z  kołków  wykonuje  się
z materiału  o  mniejszej  wytrzymałości.  W  razie  wzrostu  obciąŜenia  ponad  dopuszczalną
wartość kołek ulega ścięciu i wały tracą wzajemne połączenie.

Łącznikami mogą być równieŜ wpusty lub kliny. Stosuje się takŜe połączenia skurczowe

tulei z wałem.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 43. Sprzęgła tulejowe połączone z wałami: a) za pomocą klinów, b) za pomocą kołków [5, s.69]

Wady sprzęgieł tulejowych polegają na: przenoszeniu jedynie małych mocy (szczególnie

sprzęgła połączone kołkami), niemoŜności dokładnego środkowania wałów (głównie wskutek
uŜycia klinów) oraz konieczności stosowania ochron przy zamocowaniu klinami,
aby obsłudze zapewnić bezpieczeństwo pracy.

Sprzęgła łubkowe

Składa się z dwóch łubek, które są zaciskane na wałach za pomocą śrub (rys. 44).

Sprzęgło przenosi moment obrotowy dzięki istnieniu tarcia między łubkami a wałem.
Uzyskanie odpowiedniego docisku łubek do wału umoŜliwia szczelina między łubkami
(1–2 mm). Wpusty słuŜą do osadzenia sprzęgła na wałach oraz odgrywają rolę dodatkowego
zabezpieczenia przed poślizgiem, zwłaszcza przy chwilowych przeciąŜeniach.

Rys. 44. Sprzęgło sztywne łubkowe śrubowe [14, s. 372]

Sprzęgła kołnierzowe

Składają się z dwóch tarcz złączonych śrubami: Tarcze osadza się na wałach najczęściej

za pomocą wpustów. W celu zapewnienia współosiowego ustawienia członów (tarcz)
w sprzęgłach wykonuje się wytoczenia środkujące na płaszczyznach czołowych (rys. 45 a)
lub ustala się na dodatkowym elemencie (pierścień centrujący) (rys. 45b).

Rys. 45. Sposoby łączenia wałów za pomocą sprzęgieł: a) kołnierzowego, b) tarczowego [7, s. 231]

Sprzęgła Oldhama

Tego rodzaju sprzęgło dopuszcza przesunięcia poprzeczne oraz odchylenia kątowe

(rys. 46). Tarcze sprzęgła są osadzone na wałach, a rolę łącznika odgrywa osobna tarcza
(wkładka z materiału o małym współczynniku tarcia) współpracująca z kłami obu tarcz.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 46. Sprzęgło Oldhama: a) z kłami prostymi, b) z wkładka[tekstolitową, c) z kłami o zarysie

ewolwentowym [14, s. 376]

Sprzęgła kłowe

Są zwykle stosowane do łączenia dwóch elementów osadzonych na tym samym wale,

np.:  kół  zębatych  w  skrzynkach  przekładniowych.  Sprzęgnięcie  wałów  uzyskuje  się  przez
wsunięcie  występów  jednej  tarczy  we  wgłębienia  drugiej.  Sprzęgła  te  są  włączane  jedynie
w stanie spoczynku. Są to sprzęgła sterowane asynchroniczne. Jeśli zarysy kłów są pochylone
to  sprzęgła  takie  mogą  pracować  jako  bezpieczeństwa  (przy  zbyt  duŜym  momencie  zęby
przeskakują  po  sobie)  lub  jako  jednokierunkowe  (w  jednym  kierunku  przy  małym  kącie
pochylenia zarysu zęba przenoszą moment, w drugim – przeskakują po sobie).

Sprzęgła kłowe moŜna sklasyfikować takŜe jako samonastawne, poniewaŜ umoŜliwia

przesunięcia wzdłuŜne wałów w granicach luzu osiowego. Przesunięcia tego rodzaju
występują najczęściej wskutek wydłuŜeń cieplnych.

Rys. 47. Sprzęgło kłowe: a) przekrój osiowy sprzęgła; b) widok czołowy koła z kłami w sprzęgle sterowanym

z zewnątrz; c) rozwinięcie zarysów bocznych kłów w sprzęgle sterowanym z zewnątrz, d) rozwinięcie
zarysów kłów w sprzęgle jednokierunkowym lub przeciąŜeniowym (bezpieczeństwa) 1 – koło
napędzające, 2 – koło napędzane, 3 – wodzik (element sterujący) [13, s. 147]

Rys. 48. Sprzęgło kłowe: a) tarcza sprzęgła, b)sprzęgło w stanie włączonym [5, s.70]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Specjalną grupę sprzęgieł samonastawnych stanowią sprzęgła przegubowe (Cardana),

stosowane do łączenia wałów o kącie między osiami dochodzącym do 40°.

Sprzęgło składa się z dwóch par widełek (1 i 2) osadzonych na końcach wałów oraz

krzyŜaka (3). Połączenie takie zapewnia moŜliwość przenoszenia ruchu obrotowego przez
wały ustawione względem siebie pod pewnym kątem. Dwa takie zespoły połączone krótkim
wałkiem mogą słuŜyć do łączenia wałów o osiach równoległych przesuniętych.

Rys. 49. Sprzęgła przegubowe (Cardana – czytaj Kardana) [5, s. 72]

Sprzęgła podatne

W sprzęgłach podatnych podstawowym elementem jest łącznik podatny spręŜyny,

którego  zadaniem  jest  umoŜliwienie  chwilowego  względnego  obrotu  wału  napędzanego
w stosunku  do  wału  napędzającego.  Dzięki  podatności  łącznika  sprzęgła  mogą  zmniejszać
wpływ  obciąŜeń  dynamicznych  na  pracę  napędu  (np.  podczas  rozruchu),  łagodzić  drgania
zmniejszać nierównomierności przenoszonego momentu obrotowego, itd.

W sprzęgłach podatnych łączniki wykonuje się najczęściej z gumy lub w sprzęgłach

całkowicie metalowych – ze spręŜyn najrozmaitszych kształtów.

Sprzęgła sterowane

Sprzęgłami sterowanymi nazywa się sprzęgła wyposaŜone w urządzenia za pomocą,

których  pracownik  obsługujący  urządzenie  moŜe  dokonywać  połączenia  lub  rozłączenia
członów  sprzęgła.  W  zaleŜności  od  charakteru  pracy  łączenie  lub  rozłączanie  sprzęgła  moŜe
następować  w  czasie  spoczynku  albo  w  ruchu,  przy  czym  o  konstrukcji  sprzęgła  moŜe
równieŜ  decydować  kierunek  momentu  i  ruchu  obrotowego  przy  włączaniu  oraz  warunki
wyłączania: przy biegu luzem czy teŜ pod obciąŜeniem.

Sprzęgła sterowane dzieli się na:

−

sprzęgła przełączalne synchroniczne, w których przełączanie następuje tylko
w przypadku równych lub prawie równych prędkości kątowych członów czynnego
i biernego,

−

sprzęgła przełączalne asynchroniczne (cierne), przekazujące moment obrotowy w wyniku
tarcia, co umoŜliwia przełączanie przy róŜnych prędkościach kątowych obu członów.

Sprzęgła cierne

Do włączania napędu podczas ruchu, czyli włączania jednego wału bez zatrzymywania

drugiego, słuŜą sprzęgła cierne, mające szczególnie szerokie zastosowanie w ciągnikach
i samochodach. Sprzęgła cierne przenoszą moment przez siłę tarcia wywołaną dociskiem
powierzchni ciernych. Powierzchnie cierne mogą być płaskie, stoŜkowe lub walcowe.

Sprzęgło słuŜące do łagodnego włączania napędu, sterowane mechanicznie,

przedstawiono na rysunku 50.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 50. Schemat działania sprzęgła zamkniętego: a) sprzęgło w stanie włączonym, b) wyłączenia sprzęgła

1 – koło zamachowe silnika, 2 – tarcza sprzęgłowa, 3 – tarcza dociskowa, 4 – spręŜyna, 5 – osłona
sprzęgła, 6 – dźwignia wyłączająca, 7 – wał korbowy silnika; 8 – wał sprzęgłowy skrzyni
przekładniowej [5, s. 71]

Wyłączanie sprzęgła uzyskuje się za pomocą dźwigni (noŜny pedał sprzęgłowy), która

naciśnięta w kierunku oznaczonym strzałką powoduje odsunięcie ruchomej tarczy dociskowej
od tarczy sprzęgłowej. Gdy nacisk na dźwignię zostaje przerwany, spręŜyny samoczynnie
włączają sprzęgło. Zwalniać dźwignię naleŜy powoli, Ŝeby nie spowodować uszkodzenia
sprzęgła.

W praktyce buduje się sprzęgła cierne zamknięte i otwarte. WyŜej opisane sprzęgło jest

sprzęgłem typu zamkniętego. Sprzęgła takie są zawsze dociśnięte spręŜynami, czyli są
„zamknięte”. Dla wyłączenia napędu konieczne jest naciśnięcie pedału.

Sprzęgła samoczynne

Sprzęgła samoczynne umoŜliwiają łączenie lub rozłączanie członów bez interwencji

obsługującego, tzn. wyłącznie wskutek zmian zadanych parametrów pracy. Najczęściej
wykorzystuje się siły bezwładności (zwłaszcza siły odśrodkowej), zmianę kierunku ruchu
obrotowego lub zmianę momentu obrotowego.

ŁoŜyska słuŜą do podtrzymywania wałków i osi w pozycji umoŜliwiający ich obracanie

się ze stosunkowo małymi oporami. Ze względu na budowę łoŜyska moŜna podzielić na:

−

ślizgowe (rys. 51 a i b),

−

toczne.(rys. 52 i 53)
Nazwy poszczególnych rodzajów łoŜysk tocznych wynikają z ich klasyfikacji według

następujących kryteriów:

−

nominalnego kąta działania (promieniowe i osiowe),

−

kształtu części tocznych (kulkowe, walcowe, igiełkowe stoŜkowe, baryłkowe),

−

moŜliwości wzajemnego wychylanie się pierścieni (zwykłe, wahliwe i samonastawne),

−

uzupełniających cech konstrukcyjnych, jak np. liczby rzędów części tocznych,
rozmieszczenia bieŜni pomocniczych, uszczelek, blaszek ochronnych, kształtu
powierzchni osadczych, itd.

Rys. 51. ŁoŜysko ślizgowe: a) stoŜkowe, b) kulowe [18]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZaleŜnie od rodzaju mechanizmu włączającego i wyłączającego rozróŜnia się hamulce

cierne mechaniczne oraz hydrauliczne, pneumatyczne i elektromagnetyczne. Do
podstawowych odmian hamulców ciernych mechanicznych zalicza się hamulce tarczowe–
stoŜkowe i wielopłytkowe, klockowe (szczękowe) oraz cięgnowe (taśmowe).

Ze względu na charakter pracy hamulce dzieli się na: luzowe i zaciskowe. Hamulce

luzowe  są  stale  zaciśnięte  na  bębnie  hamulcowym  (tarczy  hamulca)  i  luzowane  przed
uruchomieniem maszyny. Hamulce luzowe są stosowane m.in. w mechanizmach podnoszenia
suwnic  oraz  jako  hamulce  bezpieczeństwa  w  kolejnictwie.  Hamulce  zaciskowe  są  stale
swobodne,  tzn.  części  stała  i  ruchoma  są  odłączone  i  współpracują  ze  sobą  tylko  w  czasie
hamowania.  Przykładem  hamulców  zaciskowych  mogą  być  hamulce  noŜne  w  samochodach,
hamulce maszynowe.

W przemyśle maszynowym najczęściej są stosowane hamulce klockowe i cięgnowe.

Rys. 57. Hamulec szczękowo-bębnowy samochodu cięŜarowego 1 – bęben hamulca, 2 – piasta koła, 3 – tarcza

hamulcowa, 4 – pokrywa mostu na pędowego, 5 – sworzeń szczęki, 6 – szczęki hamulcowe,
7 – rozpieracz, 8 – spręŜyna odciągająca szczęki [8, s. 73]

Przekładnie

Podstawowym zadaniem przekładni mechanicznej jest przeniesienie energii z wału

czynnego na wał bierny, a ponadto dokonanie zmiany wartości momentu obrotowego,
prędkości i sił.

Wielkościami charakteryzującymi przekładnie są: przełoŜenie i sprawność.
PrzełoŜeniem przekładni i nazywa się stosunek prędkości obrotowej wału napędzającego

do prędkości obrotowej wału napędzanego lub inaczej jest to stosunek prędkości kątowej
wału czynnego

do prędkości kątowej wału biernego

W zaleŜności od wartości przełoŜenia rozróŜniamy następujące rodzaje przekładni:

−

jeŜeli

przekładnię nazywa się zmniejszającą (reduktor) (i > 1),

−

jeŜeli

zwiększającą (multiplikator) (i < 1).

Sprawnością przekładni η nazywa się stosunek mocy wykorzystywanej na wale biernym

do mocy doprowadzanej na wale czynnym P

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Kolejną wielkością charakterystyczną dla przekładni mechanicznych jest przenoszony

moment obrotowy. Wartość momentu obrotowego na kaŜdym wale i kole oblicza się
z zaleŜności:

gdzie:

M – [N · m],
P – [W],
ω – [rad/s]

lub według wzoru liczbowego:

9550

⋅

gdzie:

M – [N · m],
P – [kW],
n – [obr/min],
F – [N],
r – [m].

W zaleŜności od sposobu przenoszenia ruchu obrotowego rozróŜniamy przekładnie:

−−−−

cierne,

−−−−

cięgnowe (a wśród nich pasowe i łańcuchowe),

−−−−

zębate.
Przekładnie mogą być przymusowe (zębate, łańcuchowe) oraz podatne (cierne, pasowe

i linowe).  W  przekładni  przymusowej  określony  ruch  koła  napędzającego  wywołuje  ściśle
określony  ruch  koła  napędzanego,  natomiast  w  przekładni  podatnej  moŜliwy  jest  poślizg
części  napędzanej  względem  części  napędzającej.  Wszystkie  przekładnie  dzieli  się  na  proste
(przenoszące  ruch  między  dwoma  wałami)  i  złoŜone  (przenoszące  ruch  między  kilkoma
wałami).

Przekładnie proste zębate

Przekładnie zębate znajdują szerokie zastosowanie i stanowią najliczniejszą i najbardziej

rozpowszechnioną grupę przekładni mechanicznych.

Przekładnią zębatą pojedynczą nazywamy mechanizm utworzony z dwóch kół zębatych,

mogących  przenosić  ruch  obrotowy  dzięki  wzajemnemu  kształtowemu  zazębieniu  się  kół.
KaŜde  koło  zębate  składa  się  z  wieńca  z  zębami  i  z  piasty.  W  większych  kołach  zębatych
wieniec z piastą jest połączony tarczą lub ramionami. Koła zębate zaleŜnie od kształtu dzieli
się  na  walcowe  i  stoŜkowe.  Zęby  w  płaszczyźnie  prostopadłej  do  osi  są  ograniczone  kołami
wierzchołków  o  średnicy  d

i kołem podstaw o średnicy d

oraz zarysami bocznymi.

Przestrzenie między zębami nazywa się wrębami międzyzębnymi. Zęby są dzielone przez
wyobraŜalne koła podziałowe o średnicy d na dwie części: głowę o wysokości h

i stopę

o wysokości h

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 58. Uzębienie pojedynczego koła [14, s. 263]

Odległość między dwoma jednoimiennymi zarysami zębów, mierzona po łuku koła

podziałowego, nazywa się podziałką nominalną P. Składa się na nią grubość zęba
s i szerokość wrębu e. Wartość podziałki wynosi:

⋅

Do obliczania charakterystycznych wielkości zęba nie uŜywa się podziałki P uzębienia,

lecz wielkości zwanej modułem

podawanym w milimetrach, np.: 1,25; 1,5; 2,75; 4; 5,

itd.

PoniewaŜ

⋅

Znając wartość modułu, moŜna obliczyć wszystkie główne wymiary koła zębatego.
Dla dwóch zazębiających się kół moŜna napisać następujące związki:

⋅

oraz

⋅

, a po ich podzieleniu stronami otrzymuje się:

NaleŜy pamiętać, Ŝe koła zębate muszą być tak ustawione, Ŝeby koła podziałowe były do

siebie styczne. Koła podziałowe są wobec tego jakby kołami ciernymi, w związku z tym,
otrzymuje się:

Indeks

odnosi się zawsze do elementu czynnego (napędzającego), a indeks

– do

elementu biernego (napędzanego).

Kierunek obrotu wału napędzanego w przekładni zębatej jest przeciwny kierunkowi

obrotów  wału  napędzającego  w  przypadku  dwóch  kół.  JeŜeli  między  koła  zębate  wałów
współpracujących  wprowadzimy  trzecie  koło  zębate  pośrednie,  to  kierunek  obrotu  wału
napędzanego  będzie  zgodny  z  kierunkiem  obrotu  wału  napędzającego,  przy  czym  koło
pośrednie nie ma wpływu na wartość przełoŜenia przekładni (rys. 59).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 59. Kierunki obrotów kół zębatych [5, s. 88]

W przekładni zębatej koła walcowe wykonuje się:

−−−−

o zębach prostych, uzębienie jest w nich nacięte równolegle do osi koła (rys. 60a),

−−−−

o zębach daszkowych, na szerokości koła uzębienie składa się z odcinków z zębami
skośnymi (lub śrubowymi) lewymi i prawymi (rys. 60c),

−−−−

z uzębieniem wewnętrznym, uzębienie proste lub skośne jest tu nacięte na wewnętrznej
powierzchni walca (rys. 60d),

−−−−

zębatka, stanowi ona wycinek koła walcowego o nieskończenie duŜej średnicy, w wyniku
czego okrąg tego koła jest linią prostą (rys. 60e).
Do przenoszenia napędu przy osiach przekładni przecinających się są stosowane koła

zębate stoŜkowe:

−−−−

o zębach prostych (rys. 60f ) – uzębienie jest nacięte wzdłuŜ tworzącej stoŜka,

−−−−

o zębach skośnych (rys. 60g) – uzębienie jest nacięte pod kątem do tworzącej stoŜka,

−−−−

o zębach krzywoliniowych (rys. 60h) – linie nie są liniami prostymi,

−−−−

płaskie (rys. 60i) – kąt stoŜka podziałowego wynosi 90° (dawniej nazywano to koło
zębatką pierścieniową lub koronową).

Rys. 60. Rodzaje kół zębatych: a) walcowe o zębach prostych, b) walcowe o zębach skośnych, c) walcowe

o zębach daszkowych, d) walcowe z uzębieniem wewnętrznym, e) zębatka, f) stoŜkowe o zębach
prostych, g) stoŜkowe o zębach skośnych, h) stoŜkowe o zębach krzywoliniowych, i) stoŜkowe płaskie
[5, s. 100]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przekładnie proste zaleŜnie od wzajemnego połoŜenia osi wałów napędzającego

i napędzanego dzieli się na: równoległe, gdy osie wałów współpracujących są równoległe;
kątowe, gdy osie wałów przecinają się; wichrowate, gdy osie wałów nie są równoległe i nie
przecinają się.

Ponadto przekładnie zębate (rys. 61) dzielimy na:

−−−−

walcowe o zazębieniu zewnętrznym, składające się z kół walcowych o zębach prostych
skośnych i daszkowych (rys. 61 b, c),

−−−−

zębatkowe (rys. 61e),

−−−−

o zazębieniu wewnętrznym (rys. 61d),

−−−−

stoŜkowe, składające się z kół stoŜkowych o zębach prostych (rys. 61f),

−−−−

skośnych (rys. 61g) lub krzywoliniowych (rys. 61h),

−−−−

śrubowe (rys. 61i) i ślimakowe (rys. 61j).

Rys. 61. Przekładnie zębate pojedyncze: a), b), c) walcowa o zazębieniu zewnętrznym z zębami prostymi,

skośnymi, daszkowymi, d) o zazębieniu wewnętrznym, e) zębatkowe, f, g, h) stoŜkowe o zębach
prostych, skośnych, krzywoliniowych, i) śrubowe, j) ślimakowe [5, s. 100]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 62. Podwójna przekładnia zębata: 1 – wał napędzający, 2 – wał pośredni, 3 – wał napędzany [5, s. 89]

Przekładnie wielorzędowe są stosowane głównie w obrabiarkach, w których jest

niezbędne otrzymywanie na wrzecionie roboczym róŜnych prędkości obrotowych.

Rys. 63. Przekładnie złoŜone: a) wielostopniowa, b, c) wielorzędowe [14, s. 261]

Przekładnia obiegowa

We wszystkich powyŜszych przekładniach osie kół były stałe i dlatego przekładnie te

moŜna nazwać przekładniami stałymi. OdróŜnia się od nich tzw. przekładnie obiegowe
(planetarne), w których osie niektórych kół, zwanych obiegowymi lub satelitami, obracają się
dookoła osi innych kół.

Mechanizm przekładni planetarnej przedstawiony jest na rysunku 64. Składa się on

z dwóch współśrodkowych kół zębatych: pierścieniowego (l) i środkowego (słonecznego) (2)
oraz zazębionych z nimi kół obiegowych (3). Osie kół obiegowych osadzone są we wspólnym
jarzmie (4). Koła obiegowe mogą się obracać dookoła osi koła słonecznego. JeŜeli zatrzyma
się koło słoneczne podczas obrotu koła pierścieniowego, to satelity będą się obracać dookoła
swoich osi.

Rys. 64. Mechanizm przekładni obiegowej: 1 – koło pierścieniowe, 2 – koło słoneczne, 3 – koła obiegowe,

4 – jarzmo [5, s. 90]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W tym więc czasie będą one usiłowały obrócić nieruchome koło słoneczne, ale

napotykając  opór,  będą  musiały  toczyć  się  po  jego  obwodzie.  Przekładnie  planetarne  mogą
mieć  bardzo  małe  przełoŜenia,  czyli  znacznie  zmniejszać  prędkość  obrotową  wału
napędzanego.

Przekładnia cierna

Przekładnia mechaniczna, w której dwa poruszające się elementy (najczęściej wirujące)

dociskane są do siebie tak by powstało pomiędzy nimi połączenie cierne. Siła tarcia
powstająca pomiędzy elementami odpowiedzialna jest za przeniesienie napędu.

Przekładnia cięgnowa

Przekładnia mechaniczna, w której fizyczny kontakt pomiędzy członem napędzającym

i napędzanym odbywa się za pośrednictwem cięgna. Dzięki temu człony przekładni mogą być
oddalone od siebie nawet na duŜe odległości. Pozwala to takŜe zastosowanie bardziej
swobodnej geometrii przekładni:

−−−−

przekładnie pasowe,

−−−−

przekładnie linowe,

−−−−

przekładnie łańcuchowe.

Rys. 65. Przekładnia pasowa [18]

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jaka jest róŜnica między wałem a osią?
2.  Czym róŜnią się łoŜyska toczne od ślizgowych?
3.  Jakie elementy toczne stosuje się w łoŜyskach?
4.  Do czego słuŜą sprzęgła?
5.  Które ze sprzęgieł zaliczamy do stałych a które do wyłączalnych?
6.  Jak działają sprzęgła jednokierunkowe?
7.  Co to jest przełoŜenie kinematyczne przekładni?
8.  Jak dzielimy przekładnie mechaniczne?
9.  Jakie rodzaje hamulców stosuje się w maszynach?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na rysunku przedstawiono osadzanie czopa w łoŜysku ślizgowym. Przeanalizuj sposób

ułoŜyskowania czopa i zakwalifikuj go do odpowiedniej grupy.

Rysunek do ćwiczenia 1

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z treścią zadania,
2)  zastanowić się nad moŜliwymi kierunkami sił przenoszonych przez ten czop,
3)  odszukać w materiałach dydaktycznych informacje na temat czopów,
4)  zaklasyfikować czop do odpowiedniej grupy,
5)  zapisać wnioski i wynik,
6)  zaprezentować efekty pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

kartka papieru, długopis,

–

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Na podstawie dokumentacji techniczno-ruchowej urządzenia określ, jakie zastosowano

w nim elementy maszyn.

Mechanizmy

Rodzaj i krótki opis

ŁoŜyska

Sprzęgła

Hamulce

Przekładnie mechaniczne

Inne mechanizmy

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeanalizować dokumentację techniczną urządzenia,
2)  określić rodzaje zastosowanych połączeń i mechanizmów,
3)  zapisać wyniki analizy konstrukcji urządzenia w tabeli,
4)  przedstawić wyniki ćwiczenia.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

dokumentacja techniczo-ruchowa urządzenia,

–

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Korzystając z Katalogu ŁoŜysk Tocznych dobierz łoŜysko kulkowe zwykłe o wymiarach:

−

D = 47 mm (średnica zewnętrzna łoŜyska),

−

d = 25 mm (średnica wewnętrzna łoŜyska),

−

B = 12 mm (szerokość łoŜyska).
Określ jego trwałość i nośność.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z treścią zadania,
2)  odszukać w katalogu łoŜysko kulkowe zwykłe o podanych wymiarach,
3)  zapisać  oznaczenie  łoŜyska,  a  takŜe  jego  zdolność  do  trwałego  przenoszenia  obciąŜeń

oraz wartość obciąŜenia.

4) zaprezentować efekty pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

Katalog ŁoŜysk Tocznych,

–

kartka papieru, długopis,

–

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Podaj rodzaj uŜytego łoŜyska przedstawionego na rysunku i zakwalifikuj je do

odpowiedniej grupy oraz wyjaśnij sposób jego osadzenia i pasowania.

Rysunek do ćwiczenia 4 [6, s. 219]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zapoznać się z treścią zadania,
2)  zastanowić się nad przyczyną zastosowania tego rodzaju łoŜyska,
3)  odszukać w materiałach dydaktycznym informacje na temat wałów i łoŜysk,
4)  zaklasyfikować łoŜysko do odpowiedniej grupy,
5)  określić  części  maszyn  osadzone  na  wale,  które  są  przyczyną  zastosowania  tego  typu

łoŜyska,

6) określić sposób pasowania łoŜyska,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7) zapisać wnioski i wyniki,
8) zaprezentować efekty pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

kartka papieru , długopis,

–

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 5

Rozpoznaj sprzęgło przedstawione na rysunku i określ miejsca jego zastosowania.

Rysunek do ćwiczenia 5 [14, s. 379]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) zastanowić się jakie są cechy charakterystyczne sprzęgieł w obrębie poszczególnych

grup,

3)  odszukać w materiałach dydaktycznych informacje dotyczące sprzęgieł,
5)  zaklasyfikować przedstawione powyŜej sprzęgło do odpowiedniej grupy,
6)  przeprowadzić porównanie,
7)  uzasadnić swój wybór,
8)  zapisać wnioski,
5)  zaprezentować efekty pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

kartka papieru, długopis,

–

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 6

Dobierz koło zębate o odpowiedniej liczbie zębów, tak aby wał napędzany obracał się

z prędkością  500  obr/min  oraz  oblicz  jej  przełoŜenie  jeśli  wał  napędzający  obraca  się
z prędkością  obrotową  1400  obr/min  a  na  wale  jest  osadzone  koło  zębate  o  liczbie  zębów
z = 40.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rysunek do ćwiczenia 6

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) odszukać w materiałach dydaktycznych wzór na przełoŜenie przekładni prostej

pamiętając, Ŝe indeks 1 odnosi się do elementu napędzającego,

3)  obliczyć przełoŜenie przekładni,
4)  obliczyć liczę zębów drugiego koła zębatego,
5)  zaprezentować efekty pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

–

kartka papieru, długopis,

–

literatura zgodna z punktem 6 Poradnika dla ucznia.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) scharakteryzować budowę łoŜysk tocznych?

2) scharakteryzować budowę hamulców?

3) sklasyfikować sprzęgła?

4) określić zadania przekładni mechanicznych?

5) sklasyfikować przekładnie mechaniczne?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.  Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4.  Test  zawiera  20  zadań  o  róŜnym  stopniu  trudności.  Wszystkie  zadania  są  zadaniami

wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi – zaznacz prawidłową

odpowiedź znakiem X (w przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć
kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóŜ jego

rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą
przysporzyć Ci zadania: 16–20, gdyŜ są one na poziomie trudniejszym niŜ pozostałe.
Przeznacz na ich rozwiązanie więcej czasu.

8. Czas trwania testu – 30 minut.
9. Maksymalna liczba punktów, jaką moŜna osiągnąć za poprawne rozwiązanie testu

wynosi 20.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Parą sił jest układ dwóch sił, które mają

a)  róŜną wartość, jednakowe kierunki działania, zwroty przeciwne.
b)  równą wartość, jednakowe kierunki działania, zwroty zgodne.
c)  równa wartość, jednakowe kierunki działania, zwroty przeciwne.
d)  równa wartość, przeciwne kierunki działania, zwroty przeciwne.

2. Na rysunku przedstawiono dźwignię dwuramienną, stan równowagi momentów dźwigni

wynosi
a)  F · c – Q · a = 0.
b)  F · a – Q · b = 0.
c)  F · c – Q · c = 0.
d)  F· b – Q  · a = 0.

3. Odkształceniem plastycznym nazywamy

a) zmianę kształtu ciała pod wpływem działającego obciąŜenia, bez powrotu tego ciała

do poprzedniej postaci po ustąpieniu tego obciąŜenia.

b) zmianę kształtu i wymiarów ciała z powrotem do poprzedniej postaci, po ustąpieniu

obciąŜenia.

c) odkształcenie, przy którym obowiązuje prawo Hooke’a.
d) odkształcenie przy którym występuje tylko napręŜenie normalne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. Wielkość pracy w czasie, w jakim ta praca została wykonana to

a)  siła.
b)  moc.
c)  energia.
d)  sprawność.

5. SpręŜystość to

a) największa granica oporu stawianego przez materię, po przekroczeniu której

następuje zniszczenie materiału.

b) zdolność ciała do trwałych odkształceń tzn. takich, które nie znikają po usunięciu

ciała.

c) zdolność ciała do odzyskania pierwotnego kształtu po usunięciu obciąŜenia.
d) właściwość ciała, która powoduje brak zjawiska odkształcania pomimo działających

obciąŜeń.

6. Liczbę określającą ile razy napręŜenie dopuszczalne powinno być mniejsze od napręŜenia

granicznego nazywa się współczynnikiem
a)  mocy.
b)  bezpieczeństwa.
c)  granicznym.
d)  normalnym.

7. ObciąŜenia działające w sposób stały, to obciąŜenia

a)  dynamiczne.
b)  statyczne.
c)  zmienne.
d)  graniczne.

8. Rysunek przedstawia połączenie nierozłączne. Na elementy w połączeniu działa siła F,

powodując w łącznikach wystąpienie napręŜeń
a)  ściskających.
b)  skręcających.
c)  rozciągających.
d)  ścinających.

9. Część maszynowa przedstawiona na rysunku to wał

a)  korbowy.
b)  gładki.
c)  schodkowy.
d)  giętki.

10. Na rysunku przedstawiono

a)  koło zębate.
b)  tuleję z rowkiem.
c)  koło pasowe.
d)  pokrętło zasuwy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17. Na rysunku przedstawiono dwa współpracujące koła. Elementem czynnym (kołem

napędzającym) jest koło mniejsze z 12. PrzełoŜenie przekładni wynosi
a)  1,25.
b)  2.
c)  0,75.
d)  0,5.

18. Przekładnię walcową, czołową przedstawiono na rysunku

19. Na rysunku rozłoŜono siłę na dwie składowe. Wzór pozwalający obliczyć wartości sił

składowych to
a)  Fx = F cos α;  Fy = F sin α.
b)  Fx = F sin α;  Fy = F cos α.
c)  Fx = F / Fy sin α;  Fy = F /Fx cos α.
d)  Fx = F / Fy cos α;  Fy = F /Fx sin α.

20. Dwa rysunki przedstawiają tę samą część maszynową z zaznaczonymi moŜliwymi

kierunkami przenoszonych obciąŜeń. Jest to łoŜysko toczne
a)  kulkowe poprzeczne.
b)  kulkowe wzdłuŜne.
c)  kulkowe poprzeczno-wzdłuŜne.
d)  baryłkowe poprzeczne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ................................................................................................

Rozpoznawanie elementów maszyn i mechanizmów

Zakreśl poprawną odpowiedź

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem: