operator maszyn i urzadzen odlewniczych 812[03] o1 04 u

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Sławomir Gajzler

Rozpoznawanie elementów maszyn i mechanizmów
812[03].O1.04

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
mgr Janusz Górny
mgr inż. Marek Olsza

Opracowanie redakcyjne:
mgr Sławomir Gajzler

Konsultacja:
dr inż. Bożena Zając

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 812[03].O1.04
„Rozpoznawanie elementów maszyn i mechanizmów”, zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu operator maszyn i urządzeń odlewniczych.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Elementy mechaniki technicznej i wytrzymałości materiałów

4.1.1. Materiał nauczania
4.1.2. Pytania sprawdzające
4.1.3. Ćwiczenia
4.1.4. Sprawdzian postępów

28
29
32

4.2. Klasyfikacja i cechy użytkowe części maszyn

4.2.1. Materiał nauczania
4.2.2. Pytania sprawdzające
4.2.3. Ćwiczenia
4.2.4. Sprawdzian postępów

33
36
36
37

4.3. Normalizacja części maszyn

4.3.1. Materiał nauczania
4.3.2. Pytania sprawdzające
4.3.3. Ćwiczenia
4.3.4. Sprawdzian postępów

38
40
40
42

4.4. Połączenia rozłączne i nierozłączne

4.4.1. Materiał nauczania
4.4.2. Pytania sprawdzające
4.4.3. Ćwiczenia
4.4.4. Sprawdzian postępów

43
62
62
63

4.5. Osie i wały

4.5.1. Materiał nauczania
4.5.2. Pytania sprawdzające
4.5.3. Ćwiczenia
4.5.4. Sprawdzian postępów

64
66
66
67

4.6. Łożyska ślizgowe i toczne

4.6.1. Materiał nauczania
4.6.2. Pytania sprawdzające
4.6.3. Ćwiczenia
4.6.4. Sprawdzian postępów

68
71
71
72

4.7. Sprzęgła

4.7.1. Materiał nauczania
4.7.2. Pytania sprawdzające
4.7.3. Ćwiczenia
4.7.4. Sprawdzian postępów

73
79
79
81

4.8. Przekładnie zębate proste i złożone

4.8.1. Materiał nauczania
4.8.2. Pytania sprawdzające
4.8.3. Ćwiczenia
4.8.4. Sprawdzian postępów

82
89
90
91

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9. Mechanizmy: krzywkowy, korbowy i śrubowy

4.9.1. Materiał nauczania
4.9.2. Pytania sprawdzające
4.9.3. Ćwiczenia
4.9.4. Sprawdzian postępów

92
97
97
98

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

105

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o rozpoznawaniu elementów

maszyn i mechanizmów. W poradniku znajdziesz:
–

wymagania wstępne określające umiejętności, jakie powinieneś posiadać, abyś mógł bez
problemów rozpocząć pracę z poradnikiem,

–

cele kształcenia czyli wykaz umiejętności, jakie opanujesz w wyniku kształcenia
w ramach tej jednostki modułowej,

–

materiał nauczania, czyli wiadomości teoretyczne konieczne do opanowania treści jednostki
modułowej,

–

zestaw pytań sprawdzających, abyś mógł sprawdzić czy opanowałeś już materiał nauczania,

–

ćwiczenia zawierające polecenia, sposób wykonania oraz wyposażenie stanowiska pracy,
które pozwolą Ci ukształtować określone umiejętności praktyczne,

–

sprawdzian postępów pozwalający sprawdzić Twój poziom wiedzy po wykonaniu ćwiczeń,

–

sprawdzian osiągnięć opracowany w postaci testu, który umożliwi Ci sprawdzenie Twoich
wiadomości i umiejętności opanowanych podczas realizacji programu danej jednostki
modułowej,

–

literaturę związaną z programem jednostki modułowej umożliwiającą pogłębienie Twej
wiedzy z zakresu programu tej jednostki.

Materiał nauczania został podzielony na dziesięć części. W pierwszej części zawarte zostały

podstawowe elementy mechaniki technicznej. Elementy wytrzymałościowe materiałów zostały
opisane w rozdziale drugim poradnika. W rozdziale trzecim znajdziesz informacje poświęcane
podstawą maszynoznawstwa i klasyfikacji części maszyn. Normalizacja części maszyn jest
tematem rozdziału czwartego. Piąty rozdział poświęcany został połączeniom rozłącznym
i nierozłącznym. Osie i wały zostały opisane w rozdziale szóstym. Podstawowe informacje na
temat łożysk ślizgowych i toczonych zawarto w rozdziale siódmym. W rozdziale ósmym
znajdziesz informacje poświęcone sprzęgłom. Przekładnie zębate proste i złożone zostały
opisane w rozdziale dziewiątym. Mechanizm krzywkowy, korbowy i śrubowy jest tematem
rozdziału dziesiątego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

812[03].O1.01

Przestrzeganie wymagań

bezpieczeństwa i higieny pracy,

ochrony przeciwpożarowej

i ochrony środowiska

812[03].O1.02

Posługiwanie się

dokumentacją techniczną

812[03].O1.04

Rozpoznawanie elementów

maszyn i mechanizmów

812[03].O1.05

Analizowanie układów elektrycz-

nych i automatyki przemysłowej

812[03].O1.06

812[03].O1

Techniczne podstawy zawodu

812[03].O1.03

Stosowanie materiałów

konstrukcyjnych

i narzędziowych

Stosowanie podstawowych

technik wytwarzania części

maszyn

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA

WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu fizyki takimi jak: masa, siła, prędkość,

−

interpretować związki wyrażone za pomocą wzorów, tabel,

−

odczytywać informacje z wykresów, rysunków i dokumentacji technicznej,

−

korzystać z różnych źródeł informacji technicznej, jak: Polskie Normy, poradniki,

−

analizować treść zadania,

−

dobierać metody i plan rozwiązania,

−

komunikować się i pracować w zespole,

−

samodzielnie podejmować decyzje,

−

dokonywać oceny swoich umiejętności.

„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,

–

rozróżnić typowe przypadki obciążeń elementów konstrukcyjnych,

–

rozróżnić rodzaje naprężeń i odkształceń występujące w elementach maszyn,

–

rozróżnić rodzaje połączeń rozłącznych i nierozłącznych,

–

scharakteryzować osie i wały maszynowe,

–

scharakteryzować budowę i rodzaje łożysk tocznych i ślizgowych,

–

scharakteryzować rodzaje sprzęgieł,

–

sklasyfikować hamulce i określić ich przeznaczenie,

–

sklasyfikować przekładnie mechaniczne,

–

wyjaśnić budowę przekładni zębatych,

–

wyjaśnić budowę i określić zastosowanie mechanizmów,

–

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

–

dobrać części maszyn z katalogów,

–

skorzystać z dokumentacji technicznej, PN, katalogów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ

NAUCZANIA

4.1. Elementy mechaniki technicznej i wytrzymałości materiałów

4.1.1. Materiał nauczania

Mechanika jest nauką o badaniu równowagi i ruchu ciał w przestrzeni i w czasie pod

wpływem działających na to ciało sił. Mechanika obejmuje kinematykę, statykę i dynamikę.

Kinematyka to nauka o badania ruchu ciał bez rozpatrywania sił, które ten ruch wywołują.

Statyka zajmuje się badaniem warunków równowagi ciał znajdujących się pod działaniem

sił.

Dynamika jest nauką o ruchu ciał pod wpływem działających na nie sił.

Siła – wzajemne oddziaływanie jednego ciała na drugie. Może ono być bezpośrednie, gdy

ciała się stykają, lub pośrednie. Siły mogą spowodować; utrzymanie ciała w równowadze albo
zmianę jego ruchu, albo zmianę jego kształtu ( w ciałach odkształcalnych).
Siła jest wektorem . Określa się ją przez podanie wartości, kierunku (prosta działania), zwrotu
wzdłuż tego kierunku (zaznaczenie grotem) i punktu zaczepienia. Jednostką siły jest niuton N.
Do pomiaru sił służą siłomierze (dynamometry).

Ciężar ciała (siłą ciężkości) - siła, jaką Ziemia przyciąga dane ciało jest to oddziaływanie

pośrednie. Między masą a ciężarem ciała zachodzi zależność

⋅

[N]

gdzie:

m − masa ciała w kg,

≈

9,81

- przy

pieszenie ziemskie.

Jednostk

ęż

aru jest (jak wszystkich sił) niuton N.

Składanie sił

eli na ciało działa wiele sił to taki układ nazywamy zło

onym. Dowolny zło

ony układ

emy zast

prostszym, którego efekt działania b

dzie identyczny, wystarczy wprowadzi

redukcj

układu sił – składanie sił. Operacja ta prowadzi do wykre

lenia lub obliczenia

wypadkowej sił. Składanie sił o ró

nych kierunkach działania wykonujemy zgodnie z zasad

równoległoboku lub wieloboku sił (rys. 1 a i b).

W przypadku gdy na ciało działa kilka sił, wówczas siła wypadkowa R powstaje jako wektor

zamykaj

cy wielobok sił (ł

cy pocz

tek wektora pierwszego z ko

cem ostatniego) (rys. 2).

Rys. 1. Składanie sił zgodne z zasadą równoległoboku lub wieloboku sił [5, s 65]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 2. Składanie sił w przypadku, gdy na ciało działa kilka sił [5, s. 68]

Odwrotnie, każdą siłę rozłożyć możemy na dwie lub więcej sił składowych.

Moment siły

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

3a)

⋅

Jednostk

momentu siły jest

N·m (niutonometr).

Moment pary sił

Par

sił jest układ dwóch sił, które maj

równ

warto

ść

i jednakowe kierunki działania, ale

o zwrotach przeciwnych. Odległo

ść

prostych działania obu sił F oznacza si

przez

r i nazywa ramieniem pary (rys. 3b). Obieraj

c dowolny punkt O obliczy

na moment pary

sił wzgl

dem tego punktu (bieguna). Moment ten składa si

z dwóch momentów

−

Odległo

ść

jednej siły od bieguna wynosi

, a drugiej

W ten sposób otrzymuje si

⋅

−

(minus dlatego,

e zwroty sił s

przeciwne)

)

(

Dodaj

c te momenty:

)

(

⋅

−

⋅

−

Z powy

szego wynika,

e moment pary sił jest niezale

ny od poło

enia bieguna, a suma

momentów sił tworz

cych t

par

jest stała i równa iloczynowi jednej z tych sił przez rami

pary

r. Iloczyn ten nosi nazw

momentu pary sił i oznaczany jest liter

⋅

W przypadku gdy para sił d

ąż

y do obrócenia swego ramienia zgodnie z kierunkiem ruchu

wskazówek zegara, moment pary uwa

a si

za dodatni (rys. 3 c). Je

eli za

para sił d

ąż

y do

obrócenia swego ramienia w kierunku przeciwnym ruchowi zegara, moment pary uwa

a si

ujemny (rys. 3 d).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 3. Moment sił i moment pary sił [4, s.12]

Równowaga sił i momentów

Równowaga – stan, w którym zarówno wypadkowa sił działających na ciało oraz momenty

równoważą się wzajemnie - suma momentów i wypadkowa sił są równe zeru.

Dla przykładu na rys. 4 podany jest rozkład sił działających na nieruchomą załadowaną

taczkę w położeniu transportowym. Aby taczka pozostawała w położeniu przedstawionym na
rysunku, suma geometryczna sił działających na taczkę musi się równać zeru. Musi więc być
spełniony następujący warunek równowagi sił

−

R - reakcja podstawy na koło taczki;
Q - ci

ęż

ar taczki z ładunkiem

F - siła, któr

musi przyło

człowiek, aby utrzyma

taczk

w poło

eniu transportowym.

Rys. 4. Układ sił działających na nieruchomą taczkę [4, s. 13]

Jednocze

nie musi by

spełniony warunek równowagi momentów wzgl

dem dowolnego

punktu. Je

eli za biegun przyj

ąć

punkt styku koła taczki z podło

em - punkt O, to moment

reakcji R równa si

zeru z uwagi na zerowy promie

działania siły R.

Moment ci

ęż

aru Q wynosi

⋅

moment za

siły F wynosi

⋅

gdzie

L i L1 s

to odległo

ci sił Q i F od punktu O.

Aby taczka nie zmieniła swego poło

enia, musi by

spełniony warunek równowagi momentów;

tzn.

−

. Znak minus przed momentem

oznacza,

e moment ten działa w przeciw-

nymi kierunku ni

moment

. Po przeniesieniu momentu

na drug

stron

równania otrzy-

muje si

. Warunek równowagi b

dzie zachowany, je

eli moment

dzie równy co

do warto

ci momentowi

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Moment obrotowy

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

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

⋅

Wartość

momentu zale

y wi

c nie tylko od warto

ci siły, lecz równie

od długo

ci ramienia.

Stany równowagi ciał s

przedstawione w tabeli 1. na przykładzie maszyn prostych.

Maszyny proste słu

żą

do pokonania siły oporu u

ytecznego Q sił

mniejsz

F skierowan

żą

danym kierunku.

Tabela 1. Stany równowagi ciał na przykładzie maszyn prostych [5, s. 70-72]

Dźwignia jednoramienna

W stanie równowagi suma algebraiczna momentów siły
działaj

cych na d

wigni

wzgl

dem punktu jej obrotu O równa

zeru:

⋅

−

⋅

lub

⋅

Zwrot siły F jest przeciwny do zwrotu siły Q.
Przy uko

nym działaniu sił na d

wigni

ramiona sił wzgl

dem

punktu jej obrotu O nie s

równoległe do d

wigni.

Dźwignia dwuramienna

W stanie równowagi:

⋅

−

⋅

lub

⋅

Zwrot siły F jest zgodny do zwrotu siły Q.
Przy uko

nym działaniu sił na d

wigni

ramiona sił wzgl

dem

punktu jej obrotu O ustalamy zgodnie z rys. obok.

Krążek stały

ąż

ek stały traktujemy jako d

wigni

dwuramienna, obracaj

wokół punktu O

⋅

F = Q

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Krążek ruchomy

Krążek ruchomy traktujemy jako dźwignię jednoramienną
i obracającą się wokół punktu O

⋅

Korba

Korb

traktujemy jako d

wigni

dwuramienn

obracaj

wokół punktu O

⋅

Przekładnia zębata

Przekładni

bat

traktujemy jako układ dwu d

wigni

dwuramiennych działaj

cych na siebie

⋅

Długo

ci ramion R i r odpowiadaj

długo

ciom promieni kół

podziałowych.

Śruba (jako dźwignia)

⋅

h- skok

ruby

r- promie

koła, na którego obwodzie działa siła F.

Ruch prostoliniowy jednostajny

- ruch, w którym ciało porusza si

z pr

dko

stał

Prędkość

= droga przebyta (w m) do czasu przebycia drogi (w s)

]

[

Droga przebyta

]

[

⋅

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Droga przebyta w ruchu prostoliniowym jednostajnym jest wprost proporcjonalna do czasu

trwania ruchu, a współczynnikiem proporcjonalności jest prędkość v = constans (stała).

Jednostką prędkości w układzie SI jest m/s, stosuje się także km/h, m/min, i inne.

Czas trwania ruchu

]

[

Ruch prostoliniowy jednostajnie zmienny

– ruch, w którym ciało porusza si

z pr

dko

równomiernie wzrastaj

lub zmniejszaj

Przyśpieszenie

– stosunek zmiany pr

dko

ci ( od warto

ci pocz

tkowej v

do warto

cowej v) do czasu w którym ta zmiana nast

piła t.

]

[

−

W ruchu jednostajnie zmiennym przy

pieszenie jest wielko

stała (a = constans).

W zale

ci od warto

ci przy

pieszenia rozró

nia si

ruch jednostajnie przy

pieszony(a>0) oraz ruch jednostajnie opó

niony (a<0).

dko

ść

cowa v ciała po t sekundach ruchu jednostajnie zmiennego

]

[

⋅

−

⋅

−

Droga s przebyta przez ciało w czasie t sekund

]

[

⋅

eli pr

dko

ść

pocz

tkowa v

= 0, to

⋅

lub

Ruch obrotowy

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

laj

łuki kołowe lub koła o promieniach równych odległo

ciom tych punktów od osi obrotu ciała.

Gdy poszczególne punkty poruszaj

po okr

gach ruchem, jednostajnym, v = constans,

wówczas ruch ciała nazywamy

ruchem obrotowym jednostajnym.

Drogi poszczególnych punktów ciała przebyte w jednakowych odst

pach czasu zale

żą

odległo

ci tych punktów od osi obrotu, a s

tym wi

ksze, im dalej s

od niej poło

one.

W zwi

zku z tym

i pr

dko

ci liniowe punktów le

żą

cych w ro

nych odległo

ciach od osi nie

mog

równe. Punkty poło

one najdalej, tzn. le

żą

ce na obwodzie ciała, porusza

z najwi

ksz

dko

, któr

nazywamy

prędkością obwodową

lub

liniową

Prędkość obwodową

ciała mierzon

w metrach na sekund

(m/s) mo

na obliczy

jako

stosunek drogi przebytej przez punkt poło

ony na obwodzie ciała do czasu ruchu i wyrazi

wzorem:

⋅

gdzie:

n - pr

dko

obrotow

w obr/min,

D -

rednic

ciała w m.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W ruchu obrotowym można rozpatrywać drogi przebywane przez poszczególne punkty ciała

również 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 pr

dko

ść

tow

, wynikaj

z dzielenia jednostek k

ta przez

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

Pomi

dzy pr

dko

tow

wyra

w rad/s a t

sam

dko

n wyra

w obr/min zachodzi zwi

zek

⋅

Pomi

dzy pr

dko

liniow

(obwodow

) v wyra

w m/s, a pr

dko

tow

zachodz

zwi

zki

⋅

albo

⋅

gdzie:

r - promie

koła w m,

d -

rednica koła w m.

eli droga k

towa nie jest proporcjonalna do czasu, to ruch obrotowy nie jest jednostajny.

eli pr

dko

ść

towa ruchu obrotowego wzrasta, ruch nazywamy przyspieszonym, je

eli

maleje - opó

nionym.

Przyśpieszenie kątowe

(epsilon)

ruchu obrotowego jednostajnie zmiennego jest

stosunkiem przyrostu pr

dko

ci k

towej

∆

, do czasu t, w którym ten przyrost nast

pił

−

∆

Jednostk

przy

pieszenia k

towego jest 1

rad

Przypomnijmy,

e dynamika jest nauk

o ruchu ciał pod wpływem działaj

cych na nie sił.

Podstawowymi prawami dynamiki s

prawa Newtona:

I prawo

(prawo bezwładno

ci): Ka

de ciało, na które nie działaj

adne siły zewn

trzne

(spoza ciała) lub gdy siły działaj

ce wzajemnie si

równowa

żą

, znajduje si

w ruchu

jednostajnym prostoliniowym lub pozostaje w spoczynku.

II prawo

: Siła zewn

trzna F, działaj

ca na ciało o masie m, nadaje mu przy

pieszenie

a, o kierunku i zwrocie zgodnym z działaniem siły. Sił

okre

la si

iloczynem masy

i przy

pieszenia.

]

[

⋅

Wzór ten jest podstawowym równaniem dynamiki, albo dynamicznym równaniem ruchu. Im

ksza jest masa ciała, tym wi

ksz

sił

F nale

y przyło

, aby nada

mu przyspieszenie a.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zatem, im większa jest masa ciała, tym większa jego bezwładność. Masa jest miara
bezwładności ciała,

III prawo (prawo akcji i reakcji): Jeżeli jedno ciało działa określona siłą na drugie, to drugie

ciało działa na pierwsze siła taką samą co do wartości, lecz przeciwnie zwróconą
(przeciwdziałanie – reakcja).

Prawo powszechnego ciążenia. Każde dwa ciała materialne o masach m

i m

przyciągają

się wzajemnie siłą wprost proporcjonalną do iloczynu tych mas i odwrotnie proporcjonalną do
kwadratu ich odległości.

⋅

We wzorze tym k jest nazwane stał

grawitacyjn

. Jego warto

ść

(wyznaczona

wiadczalnie) wynosi:

⋅

−

Praca

W jest wielko

fizyczn

, któr

mierzymy iloczynem działaj

cej siły F i drogi

s przebytej w kierunku działaniu tej siły. Wyra

amy to wzorem

⋅

Praca jest skalarem. Jest to wielko

ść

(nie ma kierunku), któr

okre

la si

przez podanie jej

warto

ci liczbowej. Poniewa

⋅

cos

, wi

⋅

cos

Jednostk

.pracy w układzie SI jest d

ul (J).

⋅

Jest to warto

ść

.pracy, jak

wykona siła 1 N ma drodze 1 m, je

eli kierunek działania tej siły

jest zgodny z kierunkiem przesuni

cia.

Praca siły prostopadłej do drogi jest równa 0.

Moc

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

Jednostk

mocy w układzie SI jest wat (W), czyli praca jednego d

ula (J) wykonana

w czasie jednej sekundy.

⋅

Krotno

tej jednostki jest kilowat:

Moc P w ruchu obrotowym

, gdy znane s

moment obrotowy M [Nm] i pr

dko

ść

towa n

[obr/min] oblicza si

nast

puj

co:

dko

ść

obwodowa:

⋅

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

moc:

⋅

W tym wzorze iloczyn

⋅

, w zwi

zku z czym wzór przyjmuje posta

]

[

1000

]

[

⋅

W przypadku ,gdy znane s

dko

ść

towa n [obr/min] i moc P [kW] moment w ruchu

obrotowym M wynosi

]

[

9554

⋅

Z analizy powy

szego wzoru wynika m. in.,

e podczas du

ych obrotów uzyskuje si

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

Energia

eli jakie

ciało ma zdolno

ść

do wykonania pewnej pracy, to mówi si

e ciało ma

energię

. Energi

mierzymy ilo

pracy, która mo

e by

wykonana przez dane ciało. Jednostki

energii s

c takie same jak jednostki pracy. Rozró

niamy energi

mechaniczn

potencjaln

i kinetyczn

Energię potencja1ną

(poło

enia) ma ciało podniesione na pewn

wysoko

ść

. Przy

podnoszeniu ciała o masie m na wysoko

ść

h wykonywana jest .praca równa, iloczynowi ci

ęż

aru

G (

⋅

) ciała i wysoko

ci podnoszenia h. Wynika st

d, warto

ść

energii potencjalnej ciała

wyra

onej w [ J].

⋅

gdzie:

g - przy

pieszenie ziemskie.

A zatem energia potencjalna jest to zdolno

ść

do wykonania pracy przez ciało znajduj

ce si

w spoczynku.

Energia kinetyczna

(ciała b

cego w ruchu) przedstawia zdolno

ść

wykonania pracy przez

ciało o masie m [ kg ] poruszaj

ce si

z pr

dko

v [ m/s ] wyra

a si

jako połowa iloczynu

masy i kwadratu pr

dko

ci (pr

dko

ść

czynnik dominuj

cy)

⋅

lub

⋅

Suma energii kinetycznej i potencjalnej zawartej w danym ciele nosi nazw

energii

mechanicznej

E tego ciała

const

Jak wynika z definicji energii potencjalnej, jej warto

ść

w czasie spadania maleje, poniewa

uzale

niona jest od zmniejszaj

cej si

wysoko

ci spadania, lecz w tym samym czasie wzrasta

energia kinetyczna spadaj

cego ciała, poniewa

jej warto

ść

zwi

ksza si

z kwadratem pr

dko

ci.

W ka

dej chwili jednak suma obu tych energii pozostaje wielko

stał

(je

eli pominie si

opory ruchu). Wynika st

d zasada zachowania energii mechanicznej, któr

na sformułowa

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

następująco: Podczas ruchu w polu sil ciężkości energia mechaniczna poruszającego się ciała
zachowuje wartość stałą.

W każdej maszynie służącej do zmiany jednego rodzaju energii w drugi rodzaj występują

straty. Część energii doprowadzonej do silnika musi być zużyta na pokonanie oporów tarcia
i na straty cieplne, a dopiero pozostała część wykonuje pracę użyteczną. Jeżeli np., dostarcza się
energię do silnika, to część tej energii, zużywa się na pokonanie oporów w samym silniku oraz w
mechanizmach (przekładnie, mech. śrubowe i inne.) napędzanych tym silnikiem. Jest to energia
stracona, tj. nie można jej wykorzystać do uzyskania użytecznej pracy co nie znaczy, że ją
gubimy. Energia jest niezniszczalna. Może przechodzić z jednej formy (postaci) w drugą –
w ilościach równoważnych.( energia zużyta na pokonanie tarcia, oporu powietrza, itd.
przemienia się w inny rodzaj energii np. energię cieplną, elektryczną, itd.)

Ilość energii doprowadzonej do silnika jest więc zawsze większa od uzyskanej energii

użytecznej. Określa się to pojęciem sprawności η ( eta).

Sprawność jest to stosunek otrzymanej energii użytecznej E

do całkowitej energii włożonej

Poniewa

< E

zawsze wi

jest mniejsze od jedno

ci.

Maszyn

o sprawno

nazywa si

idealn

, - oczywi

cie z uwagi na powy

omówione straty w rzeczywisto

ci taka maszyna nie istnieje. Najcz

ęś

ciej maszyna składa si

z wielu zespołów (mechanizmów), wobec tego sprawno

ść

ogólna maszyny jest iloczynem

sprawno

ci poszczególnych jej mechanizmów.

.....

Wiemy ju

e warto

ść

energii mierzy si

ilo

pracy jak

e ona wykona

d wynika

wniosek,

e stosunek pracy u

ytecznej

do pracy wło

onej

nazywa si

tak

e sprawno

lub w procentach

100

⋅

eli prac

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

moc wło

P równ

sumie mocy u

ytecznej

P oraz mocy utraconej

P . Sprawno

ść

jest

stosunkiem mocy u

ytecznej do wło

onej

lub

100

⋅

Z definicji sprawno

ci wynika,

e moc u

yteczna maszyny jest równa

⋅

a moc wło

ona:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 2. Wzory wielkościowe i liczbowe [15, s. 363]

Nazwa

Symbol Wartości zamienne (wybrane)

Przykłady

niuton

1 N = 10

-3

800 N = 0,8 kN

kiloniuton

1 kN = 10

5 kN = 5000 N

niuton na m

N/m

1 N/m

= 10

-3

kN/m

350 N/m

= 0,35 kN/m

dżul

1 J = 1 N·m

12 J = 12 N·m

niutonometr

N·m

1 N·m = J

180 N·m = 180 J

wat

1 W = 1 J/s = 10

-3

250 W = 0,25 kW

kilowat

1 kW = 10

3 kW = 3000 W

radian

rad

1 rad = 2

2 rad = 4

Wytrzymałość materiałów

Nauka o wytrzymałości materiałów umożliwia rozwiązywanie dwóch następujących

podstawowych zagadnień:
1.

Doboru materiału, który by w przewidywanych warunkach mógł stawiać określony opór si-
łom zewnętrznym na niego działającym, tzn. takiego materiału, który by pod wpływem tych
sił nie zmieniał swego kształtu w sposób widoczny, albo tylko w takim stopniu, aby nie tra-
cił

swojej

trwałości

praktycznego

stosowania

określonych

warunkach

i w określonym czasie.

Zaprojektowania konstrukcji o takich kształtach oraz (na podstawie obliczeń) o takich wy-
miarach, żeby okazała się ona dostatecznie wytrzymała na działanie sił zewnętrznych,
a koszt jej wytwarzania był jak najmniejszy.

–

Każde ciało składa się z mikroskopijnie małych cząsteczek (molekuł) połączonych ze sobą

siłami spójności. Gdy na ciało działają jakieś siły zewnętrzne, siły spójności przeciwdziałają im
i starają się nie dopuścić do odkształcenia ciała.

W nauce mechaniki przyjmuje się, że 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 sprężysto -
plastycznymi, gdyż mają następujące własności:
–

odkształcalność, czyli zdolnością ciała do zmiany kształtu lub wymiarów pod wpływem ob-
ciążeń zewnętrznych lub doprowadzonego ciepła,

–

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

–

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

–

wytrzymałość, czyli największa wartość obciążenia, (granica oporu stawianego przez mate-
riał) po której przekroczeniu następuje zniszczenie ciała (a więc zmiana kształtu, rozerwanie,
złamanie, ścięcie itp. części konstrukcyjnej).

Ponadto przyjmuje się, że materiały stosowane na części konstrukcyjne mają właściwości

mechaniczne jednakowe, niezależne od kierunku działania obciążeń i jednakową gęstość.

Materiały nie mające takich właściwości to np.: drewno (różne właściwości wzdłuż

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

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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

i skręcanie ciał. Zależnie od sposobu działania sił zewnętrznych na dany przedmiot może się on
wydłużać, spęczać, skręcać i wyginać.

Rys. 5. Rodzaje obciążeń: a) rozciąganie, b) ściskanie, c) ścinanie, d) zginanie, e) wyboczenie,

f) skręcanie.[4, s. 21]

Rozciąganie: Ze zjawiskiem rozciągania spotykamy się, kiedy dana siła F (rys. 5a) stara się

wydłużać ciała w kierunku jej działania. W praktyce na rozciąganie narażone są łańcuchy, liny,
pasy, zawiesia, haki, itp.

Ściskanie: Ze zjawiskiem spotykamy się wówczas, gdy siła F (rys. 5b) ciśnie na ciało,

usiłując je zgnieść. Na ściskanie narażone są np. fundamenty domów, fundamenty, na których
ustawione są młoty, prasy, stopy łożyskowe, korpusy maszyn ,itp.

Ścinanie: Występuje, gdy siła F (rys. 5c) działa prostopadle do danego przedmiotu.

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

Zginanie: Ze zjawiskiem zginania spotykamy się, gdy siła F (rys. 5d) działa w kierunku

prostopadłym do długości elementu, usiłując go wygiąć. Na zginanie narażone 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 wzdłużnemu (rys. 5e). Pod
wpływem więc siły F może nastąpić wyboczenie np. słupa, podpory, itp.

Skręcanie: Ze zjawiskiem spotykamy się wówczas, gdy para sił F (rys. 5f) leżąca

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

Wytrzymałość złożona: Ze zjawiskiem spotykamy się, gdy w różnych konstrukcjach

występują jednocześnie dwa, a nawet więcej rodzajów obciążeń.

Najczęściej spotyka się zginanie połączone z rozciąganiem lub ściskaniem oraz zginanie ze

skręcaniem.(np. wały).

Naprężenia

Obciążenia zewnętrzne (siły i momenty) działające na ciało wywołują jego odkształcenie

i pojawienie się w nim sił wewnętrznych. Siłami zewnętrznymi są albo obciążenia statystyczne,
działające w stanie równowagi (jak np. ciężar zawieszony na linie lub ustawiony na

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

rusztowaniu), albo obciążenia dynamiczne, wywołane przez obiekty ruchome, np. przez
samochód przejeżdżający po moście, itp.).

Aby wyznaczyć zależność między siłami zewnętrznymi (obciążeniami) działającymi na ciało

i siłami wewnętrznymi, rozpatruje się dowolny przekrój tego ciała, np. widoczny na
rys. 3 pręt – przekrój 1-1, przy czym zastępuje się obciążenia siłą wypadkową F i przyjmuje się,
że siły wewnętrzne przez nią wywołane rozmieszczone są równomiernie w przekroju.
Obciążenie przypadające na jednostkę pola przekroju nosi nazwę naprężenia.

Wartość i rozkład tych sił wewnętrznych, ich kierunek jest zależny od rodzaju obciążenia.
Rozróżniamy dwa rodzaje naprężeń:

−

naprężenie normalne δ (sigma), prostopadłe do rozpatrywanego przekroju l-l (rys.6),
występują przy rozciąganiu, ściskaniu i zginaniu. Przy naprężeniach normalnych występuje
w materiale dążność do zbliżenia lub oddalenia od siebie dwu bardzo bliskich przekrojów
ciała.

Rys. 6. Naprężenia normalne (F – siła) [5, s. 86]

−

naprężenia styczne τ (tau), styczne do rozpatrywanego przekroju (lezące w płaszczyźnie tego
przekroju – rys.7), występujące przy ścinaniu i skręcaniu. Przy naprężeniach stycznych
występuje dążność do przesunięcia względem siebie (wzdłuż płaszczyzny przekroju) obu
części ciała, znajdujących się po przeciwnych stronach rozpatrywanego przekroju. rys 7)

Rys. 7. naprężenia styczne (F – siła ) [5, s. 86]

Wartością liczbową naprężeń σ i naprężeń

jest iloraz siły wypadkowej F w N i pola

przekroju S w m

]

[

]

[

Jednostk

napr

ęż

enia jest pascal Pa (i jego wielokrotno

ci - kPa, MPa). Jeden pascal jest to

napr

ęż

enie, które wywołuje sił

1 niutona działaj

na powierzchni

1 Pa = 1

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Naprężenia dopuszczalne

Jednym z zasadniczych założeń nauki o wytrzymałości. materiałów jest zagwarantowanie

trwałości konstrukcji oraz zabezpieczenie przed przekroczeniem określonych (dopuszczalnych)
odkształceń. Z założenia tego wynika, iż naprężenie, przy którym nastąpiłoby zniszczenie
(np. rozerwanie, ścięcie, itp.) części, powinno stanowić pewną wielokrotność naprężenia
występującego przy obciążeniu użytkowym zwanego naprężeniem dopuszczalnym.

Z tego powodu, aby wyznaczyć te naprężenia przeprowadza się próby wytrzymałościowe

materiałów

konstrukcyjnych.

Badanie

materiałów

odbywa

się

maszynach

wytrzymałościowych. Na przykład w celu zbadania danego materiału na rozciąganie wykonuje
się próbkę (pręt). Ze względu na możliwość porównywania wyników posługujemy się zwykle
próbką znormalizowaną o ustalonych wymiarach. Doświadczenie polega na poddawaniu
wzrastającym obciążeniom rozciągającym próbki zamocowanej końcówkami w uchwytach
maszyny wytrzymałościowej i mierzeniu zmian wywołanych obciążeniami określonej wielkości.
Doświadczenie kończy się rozerwaniem pręta.

Rys. 8. Przygotowana do badania próbka [5, s. 250]

Wydłużenie próbki (pręta), a także obciążenie, jest zapisywane za pomocą urządzenia

rejestrującego. Krzywa, wykreślona tym sposobem nosi nazwę wykresu rozciąganiu; określa ona
zależność między siłą obciążającą a odpowiednim wydłużeniem

∆

Na rys. 8 przedstawiony jest wykres rozcią

gania stali. Na osi poziomej tego wykresu

odczytuje si

przyrost długo

ci próbki

∆

, a na pionowej sił

obci

ąż

F. Do punktu

wydłu

enia wyst

puj

ce w pr

cie zmieniaj

wprost proporcjonalnie do napr

ęż

enia.

Zale

ść

ta została podana przez angielskiego uczonego Hooke'a (czytaj Huka) i znana jest

jako jego prawo: wydłu

enie (skrócenie) pr

ta rozci

gaj

cego (

ciskanego).Wydłu

enie jest

wprost proporcjonalne do siły rozci

gaj

cej (

ciskaj

cej) F( je

eli tylko warto

ść

nie przekroczy

pewnej granicy - granicy proporcjonalno

ci). i do jego długo

ci l, a odwrotnie proporcjonalne do

pola przekroju poprzecznego S.

Napr

ęż

enie

R odpowiadaj

ce punktowi

F , nosi nazw

wyra

nej granicy plastyczno

ci lub

granicy proporcjonalno

ci (granica Hooke’a), praktycznie granica proporcjonalno

ci le

y nieco

ej granicy plastyczno

ci.

Rys. 9. Wykres rozciągania stali [5, s. 89]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Gdy próbka będzie rozciągana w dalszym ciągu, to w punkcie

F , jak wynika z wykresu,

pręt wydłuża się w dalszym ciągu, mimo iż obciążenie nie wzrasta; (materiał „płynie”). Odcinek
ten, jest jednak krótki, po czym pręt rozciąga się dalej przy wzrastającym jednocześnie
obciążeniu. Dzieje się tak aż do momentu zaznaczonego na wykresie punktem

F . Później

pomimo tego, że obciążenie maleje, pręt w dalszym ciągu rozciąga się. (występuje miejscowe
zwężenie przekroju próbki).

W punkcie F

pręt ulega rozerwaniu (pęknięcie próbki w miejscu powstałego przewężenia)

Naprężenie R

, odpowiadające punktowi F

, nosi nazwę wytrzymałości na rozciąganie,

a naprężenie R

naprężenia rozrywającego.

W obliczeniach wytrzymałościowych nie przyjmuje się nigdy obciążeń, które by mogły

spowodować zniszczenie części konstrukcji – wyraźnie podkreślmy to ponownie, ale znacznie
mniejsze, wynoszące tylko pewną część wytrzymałości.

Z tego powodu naprężenia rzeczywiste muszą być zawsze mniejsze nie tylko od granicy

wytrzymałości (R

lub R

) lecz i od granicy plastyczności (R

), o ile materiał ją ma.

Naprężenia, które mogą wystąpić w materiale bez obawy naruszenia warunków

wytrzymałości i odkształcenia, nazywamy naprężeniami dopuszczalnymi k [MPa].

Odpowiedni indeks za literą k (r, s, itd.) charakteryzuje rodzaj odkształcenia:
k

- naprężenie dopuszczalne na rozciąganie,

- naprężenie dopuszczalne na ściskanie,

- naprężenie dopuszczalne na ścinanie,

- naprężenie dopuszczalne na zginanie,

- naprężenie dopuszczalne na skręcanie.

Liczba określająca, ile razy naprężenie dopuszczalne powinno być mniejsze od naprężenia

granicznego, (granicy wytrzymałości

R ,lub

R ) nazywa się współczynnikiem bezpieczeństwa

A więc naprężenie dopuszczalne:

Przyjmuje si

dla rozci

gania materiałów kruchych:

MPa

dla materiałów plastycznych:

MPa

gdzie:

– granica wytrzymało

ci na rozci

ganie w MPa,

– granica plastyczno

ci w MPa,

n – obliczeniowy współczynnik bezpiecze

stwa (liczba bezwymiarowa).

Dobór współczynnika bezpiecze

stwa n, a tym samym dobór napr

ęż

enia dopuszczalnego,

stanowi zagadnienie pierwszorz

dnej wagi i jest niesłychanie trudny, wymaga du

ego

wiadczenia i praktyki konstruktorskiej. Dlatego przyjmuje si

e napr

ęż

enia dopuszczalne s

znane. (publikuje si

je w poradnikach technicznych i podr

cznikach opisuj

cych wła

ciwo

wytrzymało

ciowe materiałów).Przykładowa tablica poni

ej, oraz wykresy próby rozci

gania

materiałów stosowanych w technice:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 3. Naprężenia dopuszczalne niektórych materiałów [9, s. 106]

Naprężenie dopuszczalne [MPa]

Materiał

Rozciąganie k

Ściskanie k

Stal niestopowa konstrukcyjna ogólnego
przeznaczenia

100÷175

Stal niestopowa do utwardzania
powierzchniowego i ulepszania cieplnego

105÷225

Stal stopowa konstrukcyjna do
nawęglania

250÷400

Stal stopowa konstrukcyjna do ulepszania
cieplnego i hartowania
powierzchniowego

190÷ 620

śeliwo szare

45÷100

145÷340

Miedź

30÷120

Mosiądz

70÷140

Brąz

50÷110

Aluminium

30÷80

Dąb wzdłuż włókien

10÷15

12÷16

Dąb w poprzek włókien

1÷3

Mur ceglany

0,1÷0,3

1÷3

Beton

0,1÷ 0,5

2÷10

Rys.10. Wykresy rozciągania metali technicznych (

- naprężenia normalne, E – przyrost długości próbki)

[5, s. 89]

Obliczanie wytrzymałości elementów konstrukcyjnych na obciążenia
Rozciąganie i ściskanie

W przypadku rozciągania naprężenie w dowolnym przekroju o polu S równa się:

]

MPa

[

≤

i powinno by

mniejsze lub co najwy

ej równe napr

ęż

eniu dopuszczalnemu.

W przypadku

ciskania napr

ęż

enie w dowolnym przekroju o polu S równa si

]

MPa

[

≤

i powinno by

mniejsze lub co najwy

ej równe napr

ęż

eniu dopuszczalnemu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Często mamy do czynienia z zagadnieniem polegającym na wyznaczeniu pola przekroju

S pręta, mając dane: siłę F i naprężenie dopuszczalne k. Stosujemy wtedy:

w przypadku rozciągania wzór:

]

[

≥

w przypadku

ciskania wzór:

]

[

≥

Nale

y przy tym pami

e pr

ty cienkie i długie oblicza si

nie na

ciskanie, lecz na

wyboczenie. W obliczeniach wytrzymało

ciowych tego typu znane jest zwykle obci

ąż

enie

F i długo

ść

ta l, a chodzi o obliczenie momentu bezwładno

ci przekroju pr

ta, w celu

dobrania odpowiedniego przekroju. Do rozwi

zywania tego typu zagadnie

słu

żą

wzory zawarte

w tablicach (publikuje si

je w poradnikach technicznych i podr

cznikach traktuj

cych

o wła

ciwo

ciach wytrzymało

ciowych materiałów).

Ścinanie

Przy

cinaniu wyst

puj

napr

ęż

enia styczne

, przy czym przyjmuje si

]

MPa

[

≤

a wi

c powinny by

mniejsze lub co najwy

ej równe dopuszczalnemu napr

ęż

eniu, sk

]

[

≥

gdzie:

- napr

ęż

enie dopuszczalne na

cinanie [Mpa].

Zginanie

Rozpatruj

c zjawisko zginania nale

y zwróci

uwag

na istnienie okre

lonej zale

dzy momentem zginaj

cym a napr

ęż

eniami i wielko

zwan

wska

nikiem wytrzymało

ci,

uwzgl

dniaj

przekrój zginanego ciała.

≥

gdzie:

W - warto

ci wska

nika przekroju (wska

nika wytrzymało

ci na zginanie),

- warto

ci momentu zginaj

cego

- warto

ci dopuszczalnego napr

ęż

enia zginaj

cego

Znaj

c t

zale

ść

na zaprojektowa

takie wymiary przekroju, które b

najwła

ciwsze dla zapewnienia odpowiedniej wytrzymało

ci przedmiotu wykonanego

z materiału o okre

lonych własno

ciach oraz przy znanym momencie zginaj

cym.

Dla przypomnienia - momentem M siły F wzgl

dem punktu O (bieguna) jest iloczyn tej siły

przez jej rami

działania r.

Rys. 11. Działanie momentu zginającego (b, h, - wymiary belki) [4, s. 35]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

dla powyższego przykładu (rys. 11)

⋅

Moment w odległo

ci x od miejsca zamocowania belki tej samej siły F wynosi:

M = F·( l – x ) <

⋅

gdzie:

( l – x ) jest ramieniem siły F.

Przekrój, w którym moment zginaj

cy jest najwi

kszy, nosi nazw

przekroju

niebezpiecznego i dlatego wzgl

dem niego przeprowadza si

obliczenie belki. Warto

ść

wska

nika wytrzymało

ci wyznacza si

w zale

ci od wymiarów i kształtu przekroju

poprzecznego. Obliczenia te s

ść

skomplikowane i dlatego je pominiemy.

Wska

niki słu

żą

ce do obliczania reakcji podpór oraz najwi

kszych momentów zginaj

cych

dla najcz

ęś

ciej stosowanych sposobów zamocowania i obci

ąż

enia belek zawarte s

w tablicach

poradnikach

technicznych

podr

cznikach

traktuj

cych

wła

ciwo

ciach

wytrzymało

ciowych materiałów).

Skręcanie

Rys. 12. Pręt skręcany (rozkład naprężeń , O – oś pręta) [4, s. 31]

Odkształcenia przy skr

caniu nie rozkładaj

równomiernie na przekroju pr

(rys. 12). Zatem i napr

ęż

enia b

niejednakowe w ró

nych punktach przekroju. Napr

ęż

enia

te osi

gaj

najwi

ksz

warto

ść

w punktach najbardziej oddalonych od osi pr

ta,

w punktach za

żą

cych na osi pr

ta napr

ęż

enia b

równe zeru, poniewa

ta nie ulega

odkształceniu.

Wewn

trzne siły spr

ęż

ysto

ci (siły wewn

trzne wywołane działaniem sił zewn

trznych)

tutaj rozło

one w płaszczy

nie przekroju pr

ta. Dlatego te

napr

ęż

enia wyst

puj

ce przy

skr

caniu b

napr

ęż

eniami stycznymi

Napr

ęż

enia w punktach przekroju pr

ta b

c wzrasta

, wraz z odległo

tych

punktów od osi pr

ta, ku jego powierzchni.

Na podstawie do

ść

skomplikowanych oblicze

, które tu zostały pomini

te, mo

na otrzyma

wzory, umo

liwiaj

ce obliczenia wytrzymało

ciowe elementów o ró

nym przekroju

podlegaj

cych skr

caniu.

Poni

ej przykładowy wzór na obliczenie

rednicy wałka o przekroju pełnym. Podczas

oblicze

pomini

to warunek sztywno

ci wałka odnosz

cy si

do wałków długich.

≥

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Jeżeli przyjmiemy (znany już wzór na moment skręcający),

9554

, to:

⋅

≥

gdzie:

d –

rednica pr

ta,

M – moment skr

caj

cy N

⋅

k - napr

ęż

enia dopuszczalne na skr

canie w Pa,

P – moc przenoszona w kW,
n – pr

dko

ść

obrotowa w obr/min.

Zmęczenie materiału

Wszelkie cz

ęś

ci maszyn s

nara

one na działanie sił (obci

ąż

) o zmieniaj

cej si

wielko

i kierunku działania, wobec tego wywołuj

tak

e zmienne napr

ęż

enia tj. takie, których warto

ść

zmienia si

cyklicznie. Rozró

niamy napr

ęż

enia zm

czeniowe obustronnie zmienne

i jednostronnie zmienne. Przykładem napr

ęż

obustronnie zmiennych s

napr

ęż

enia

wyst

puj

ce w zewn

trznej warstwie osi ruchomych (obracaj

cych si

np. o

wagonu wraz

zamocowanymi kołami), gdzie co pół obrotu napr

ęż

enia zginaj

ce si

zmieniaj

wygina

co pół obrotu w inn

stron

) przy tej samej bezwzgl

dnej warto

ci napr

ęż

W osiach nieruchomych (np.: obracaj

ca si

na osi uło

yskowana piasta koła) wyst

puj

obci

ąż

enia jednostronnie zmienne, warto

ść

zmiany obci

ąż

enia jest zale

na od zmiany obci

ąż

enia

koła, natomiast kierunek działania sił w stosunku do osi jest niezmienny.

Jeden pełny przebieg obci

ąż

nazywany jest cyklem. Cykl zmiany obci

ąż

enia jest

scharakteryzowany współczynnikiem asymetrii cyklu R

max

min

gdzie:

min

- napr

ęż

enie minimalne

max

napr

ęż

enie maksymalne

W przypadku kiedy materiał poddany jest działaniu nawet niewielkich sił, lecz bardzo

stych b

stale zmieniaj

cych swoj

wielko

ść

lub kierunek, wyst

puje znaczne zmniejszenie

odporno

ci materiału na działanie obci

ąż

, a nawet jego p

kanie. Nazywa si

to zm

czeniem

lub znu

eniem materiału. Elementy konstrukcyjne wskutek zm

czenia p

kaj

Przełom zm

czeniowy (miejsce zniszczenia, p

kni

cia) ma bardzo charakterystyczny

wygl

d (rys. 13).

Rys. 13. Wygląd przełomu zmęczeniowego [6, s. 348]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przy rozciąganiu i zginaniu przełom zmęczeniowy składa się z:

gładkiej, błyszczącej, jasnej strefy powierzchni często pokrytej liniami,

gruboziarnistej, szarej, częściowo odkształconej strefy.

Początek zmęczenia powstaje w obszarze spiętrzeń naprężeń.

Rys. 14. Wykres zmęczeniowy Wöhlera [6, s. 348]

Zależność miedzy amplitudą naprężeń a liczbą cykli zmian obciążenia przedstawia wykres

zmęczeniowy Wöhlera (rys. 14).

Jak widać, istnieją takie wielkości graniczne naprężeń (i od nich mniejsze), które nic

spowodują zniszczenia, pomimo nieograniczonego wzrostu liczby cykli. Wielkość graniczna
naprężeń

nosi nazwę wytrzymałości zmęczeniowej

Z (na rys. 14 jest punkt wyznaczony

przez

N , - graniczn

liczb

cykli).

Wytrzymałość postaciowa

Rys. 15. Wytrzymałość postaciowa {Mały poradnik mechanika, s. 256]

ęś

ci maszyn nie maj

jednolitego kształtu, lecz kształty zmieniaj

ce si

, oraz

powierzchni

niedostatecznie wygładzon

. Z do

wiadcze

wiadomo,

e szczególnie silny wpływ

wywieraj

lokalne zwi

kszenia warto

ci napr

ęż

enia wywołane gwałtownymi (ostre przej

cia)

zmianami

przekrojów

przedmiotu

(np.

podtoczenie,

karby,

otwory

poprzeczne

i rysy, pory, wtr

cenia), gdy

wywołuj

one spi

trzenia napr

ęż

(koncentracja napr

ęż

)

wyst

puj

ce np. u dna karbu (rys. 15).- odnosi si

to szczególnie do stali.

eliwo jest

niewra

liwe na działanie karbu,

Najwi

ksze napr

ęż

enie okre

laj

ce spi

trzenie napr

ęż

wyra

a teoretycznie wzór:

max

⋅

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

gdzie:

max

- największe naprężenie,

- naprężenie nominalne (odpowiadające rozpatrywanemu przekrojowi),

- współczynnik kształtu, który przybiera tym większa wartość, im ostrzejszą ma postać

karb lub przejście z jednego przekroju w drugi.

Tabela 4. Wzory i przykłady obliczeń wytrzymałościowych [15, s. 361]

Zastosowanie wzorów liczbowych

Wzór

wielkościowy

Wzór liczbowy

Wartości dane

Obliczenia

]

[

]

[

]

MPa

[

⋅

F = 6 kN

S = 2 cm

⋅

MPa

]

[

]

[

]

MPa

[

F = 500N

S = 200 mm

200

500

MPa

]

[

]

MPa

[

]

[

⋅

≤

= 100 MPa

S = 4 cm

100

⋅

≤

⋅

≤

]

[

]

MPa

[

]

[

⋅

≤

= 50 MPa

S = 400 mm

20000

400

⋅

≤

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadaj

c na pytania, sprawdzisz, czy jeste

przygotowany do wykonania

wicze

Co okre

la termin siła?

Jak okre

lisz ró

nic

miedzy ci

ęż

arem a mas

Co okre

la termin moment siły?

Co okre

la termin para sił?

Co okre

la termin równowaga sił?

Jakie wyró

nia si

podstawowe ruchy ciał?

Jak mo

na wyja

ró

nic

miedzy pr

dko

obwodow

a k

tow

Jak oblicza si

dko

ść

obwodow

(liniow

Jak oblicza si

prac

10.

Jak zdefiniujesz poj

cie moc?

11.

Jak mo

na okre

energi

potencjaln

12.

Co okre

la termin sprawno

ść

13.

Kiedy wyst

puje odkształcenie ciała?

14.

Co okre

la termin spr

ęż

ysto

ść

i jaki ma zwi

zek z plastyczno

15.

Jakimi cechami charakteryzuje si

materiał (ciało), które ma du

żą

wytrzymało

ść

16.

Jakie s

podstawowe rodzaje obci

ąż

17.

Co okre

la termin zginanie?

18.

Co rozumiesz przez poj

cie skr

canie?

19.

Co okre

la termin napr

ęż

enia?

20.

Jakie znasz rodzaje napr

ęż

21.

Co okre

la termin napr

ęż

enia dopuszczalne?

22.

Kiedy wyst

puje zginanie?

23.

Jak oblicza si

wytrzymało

ść

wałka pełnego na skr

canie?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przekładnia łańcuchowa jest zbudowana z dwóch kół łańcuchowych opasanych łańcuchem

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

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z treścią zadania,

zastanowić się, w jaki sposób oblicza się prędkość liniową,

odszukać w materiałach dydaktycznych wzór na prędkość obwodową (liniową),

zastosować znaleziony wzór,

zapisać wynik,

zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

poradnik dla ucznia,

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

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

użytecznego Q siłą mniejszą F skierowaną w żądanym kierunku. Dźwignia jednoramienna jest
obciążona siłą ciężkości Q=20 N. 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:

zapoznać się z treścią zadania,

zastanowić się, jakie warunki muszą zostać spełnione, aby dźwignia pozostała
w równowadze,

odszukać w materiałach dydaktycznych wzory wyznaczające stany równowagi ciał.

obliczyć wartość siły F spełniającą warunek równowagi momentów,

obliczyć wartość siły R spełniającą warunek równowagi sił,

zapisać wyniki,

zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

poradnik dla ucznia,

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 3

Na rysunku przedstawiono maszynę prostą (krążek ruchomy) służącą do pokonania siły

oporu użytecznego Q siłą mniejszą F skierowaną w żądanym kierunku. Przerysuj rysunek,
wyznacz wektor siły reakcji podłoża R. Oblicz silę F i R niezbędną do spełnienia warunków
równowagi sił i momentów wiedząc, że do krążka podczepiony jest przedmiot o masie 5 kg.
Promień krążka r = 100 mm

Rysunek do ćwiczenia 3 [5, s.71]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z treścią zadania,

przerysować odręcznie rysunek (wykonać szkic),

wyznaczyć kierunek i zwrot siły reakcji R,

zastanowić się, w jaki sposób oblicza się siłę ciężkości oraz wyznacza warunek zachowania
równowagi sił i momentów dla krążka ruchomego,

odszukać w materiałach dydaktycznych wzór na siłę ciężkości,

zastosować znaleziony wzór,

odszukać w materiałach dydaktycznych wzory wyznaczające stany równowagi ciał,

zastosować znalezione wzory,

zapisać wyniki,

10)

zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

poradnik dla ucznia,

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 4

Na pionowo ustawioną rurę żeliwną o średnicy zewnętrznej D = 300 mm i średnicy

wewnętrznej d = 200 mm działa z góry obciążenie ściskające siłą F = 50 000 N. Oblicz
wywołane obciążeniem naprężenie

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z treścią zadania,

zastanowić się, w jaki sposób oblicza się naprężenia normalne w pręcie ściskanym,

odszukać w materiałach dydaktycznych wzór na naprężenia w przypadku ściskania,

obliczyć pole powierzchni na które działa obciążenie (uwaga – rura jest wewnątrz pusta),

obliczyć naprężenia normalne,

zapisać wynik,

zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

poradnik dla ucznia,

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 5

Oblicz jaką minimalną średnicę d powinien mieć sworzeń stalowy, aby nie uległ zniszczeniu

Siła działająca na złącze przedstawione na rysunku F = 40000 N. Naprężenie dopuszczalne na
ścinanie dla użytej tu stali niestopowej do utwardzania powierzchniowego C22 wynosi:

k = 60MPa.

Rysunek do ćwiczenia 2 [4, s. 29]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z treścią zadania,

przerysować odręcznie rysunek (wykonać szkic),

wyznaczyć przekroje ( miejsca ) niebezpieczne w których sworzeń jest narażony na ścinanie.

obliczyć siłę działającą na jeden przekrój,

odszukać w materiałach dydaktycznych wzór na zachowanie warunku wytrzymałości
w przypadku ścinania,

zastosować odszukany wzór i obliczyć minimalne pole przekroju sworznia,

zastanowić się w jaki sposób obliczyć średnicę sworznia (znany przekrój),

obliczyć średnicę sworznia,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wynik zaokrąglić w górę do wymiaru normalnego (dobrać z Polskich Norm),

10)

zapisać wynik,

11)

zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

poradnik dla ucznia,

−

Polskie Normy, norma PN–78/M-02041

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

zdefiniować termin siła?

wyjaśnić różnicę miedzy ciężarem a masą?

zdefiniować termin moment siły?

określić jaka jest podstawowa jednostka momentu siły?

zdefiniować termin równowagi sił?

określić jakie wyróżnia się podstawowe ruchy ciał?

obliczyć prędkość obwodową (liniową)?

obliczyć pracę?

zdefiniować termin moc?

10)

zdefiniować pojęcie energii potencjalnej?

11)

zdefiniować termin sprawność?

12)

wyjaśnić kiedy występuje odkształcenie ciała?

13)

wyjaśnić jakimi cechami charakteryzuje się materiał (ciało), które ma
dużą wytrzymałość?

14)

wyjaśnić jakie są podstawowe rodzaje obciążeń?

15)

określić rodzaje naprężeń?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Klasyfikacja i cechy użytkowe części maszyn

4.2.1 Materiał nauczania

Maszynoznawstwo to nauka o budowie i działaniu maszyn oraz niektórych związanych

z nimi urządzeń technicznych. Maszyna służy do wykonania pracy użytecznej, kosztem
dostarczonej energii lub przetwarzania jednego rodzaju energii w drugi. Do maszyn zalicza się:
silniki i maszyny robocze (np. obrabiarki, samochody, itp.).

Urządzenie to rodzaj mechanizmu lub zespół części przeznaczony do wykonywania

określonych czynności lub zadań.

W sensie konstrukcyjnym każda maszyna składa się z zespołów i części.
Zespołem nazywa się zbiór określonej liczby części połączonych w taki sposób, że tworzą

składową cześć maszyny o określonej funkcji, ( np. w silniku spalinowym - tłok silnika
z korbowodem, sworzniem i pierścieniami, w tokarce - wrzeciennik, skrzynka suportowa, konik,
itp.) Bardzo często się zdarza, że zestaw części stanowiący gotowy wyrób produkowany jest
przez wyspecjalizowane zakłady (np. silnik).

Rozróżnia się zespoły różnych rzędów. Bardziej skomplikowane zespoły dzieli się na

zespoły niższego rzędu (np. wrzeciono tokarki czy innej obrabiarki wraz ż. kołami zębatymi
i łożyskami stanowi zespół drugiego rzędu w stosunku do wrzeciennika). Tak więc gotowy
wyrób składa się bezpośrednio z zespołów pierwszego rzędu, te z kolei z zespołów drugiego
rzędu itd.

Nie zależy nazywać zespołem zbioru części zależnych od siebie funkcjonalnie, lecz nie

tworzących odrębnej całości przy montażu wyrobu. Takie zbiory części nazywa się układami, jak
np. układ chłodziwa obrabiarki czy układ hydrauliczny maszyny które złożone są z pompy,
filtra, rozdzielacza, i przewodów.

Podział konstrukcyjny maszyny na zespoły, układy nie zawsze odpowiada podziałowi

maszyny lub urządzenia pod względem technologii montażu i dlatego wprowadzono pojęcie
jednostki montażowej. Jednostka montażowa jest to część wyrobu montowana oddzielnie i nie
spełniająca wymogów zespołu, jednakże z powodu zasad wynikających z procesu
technologicznego montażu jest składana jako jedna całość.

Obecnie wykorzystuje się programy i techniki komputerowe dzięki którym konstruowanie

i towarzyszące obliczenia przebiegają dużo sprawniej i szybciej. Nie projektuje się elementów
składanych następnie w zespoły, lecz od razu cały obiekt o określonym przeznaczeniu (moduł).
W związku z tym, dzisiaj podział maszyn na zespoły i części traci na znaczeniu. Ponadto część
budowanych obecnie modułów już na etapie projektowania nie jest przewidzianych do naprawy,
wobec czego nie przewiduje się części zamiennych – w razie awarii wymienia się cały moduł.

Maszynę oraz jej zespoły lub moduły w większości przypadków można rozłożyć na proste

elementy, nazywane częściami maszyn (rys. 16). Pojęcie to obejmuje zarówno pojedyncze
elementy ( np. śruby, wałki, osie sprężyny, nity, podkładki, kliny, koła zębate i pasowe, i inne
jeszcze części spotykane zarówno w samochodach i ciągnikach, jak i w samolotach, maszynach
odlewniczych, urządzeniach transportowych itp.), jak i zestawy elementów, stanowiące
w zasadzie zespoły niższego rzędu (np. korpusy spawane z kilku części, łożyska toczne, itp.).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 16. Podział maszyny za zespoły i części [14, s. 9]

Większość powszechnie stosowanych części maszyn można podzielić na trzy zasadnicze

grupy:

−

części połączeń,

−

łożyskowania,

−

części napędów.

Elementami połączeń są łączniki: np.: śruby, wpusty, kołki, sworznie; funkcje łączników

spełniają także spoiny, zgrzeiny itd.

Elementami łożyskowania są osie lub wały i łożyska.
Części napędów to przekładnie zębate, cięgnowe, cierne oraz inne mechanizmy wchodzące

w skład napędów.

W zależności od zadania, które mają spełniać poszczególne części maszyn, ich klasyfikacja

możne wyglądać następująco:

−

części pozostające względem siebie w spoczynku – będą to części złączne, np. śruby, kołki,
kliny, nity,

−

części obrotowe, np. osie, wały, czopy, tuleje,

−

części do zmiany rodzaju ruchu, np.: wały korbowe, mimośrody, śruby pociągowe,

−

części do zmiany prędkości przekazywanego ruchu, np. przekładnie pasowe, koła zębate,
ślimaki i ślimacznice, przeguby,

−

części i mechanizmy do włączania i wyłączania ruchu, np. sprzęgła cierne i kłowe.

Materiałami stosowanymi do wyrobu części maszyn są: stal, żeliwo, staliwo, metale

nieżelazne i ich stopy oraz tworzywa sztuczne. Większość części maszyn wykonuje się
z różnych gatunków stali.

Ze stali niestopowych konstrukcyjnych (stale maszynowe, stale na wyroby walcowane na

gorąco) o niskiej zawartości węgla wykonuje się nity, śruby, kołki, sworznie, haki , itp.,

Ze stali niestopowych do utwardzania powierzchniowego i ulepszania cieplnego - wały,

tłoczyska, śruby, kliny poprzeczne i wzdłużne, wrzeciona, drążki , rury kotłowe, wpusty, wały
korbowe osie, dźwignie, itp.,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ze stali z tej samej grupy o wyższej zawartości węgla 0,42÷0,60% - koła zębate, wrzeciona

obrabiarek, szyny, wały mimośrodów, wały turbin i prądnic, wzorniki, ślimaki, części
obrabiarek, łańcuchy, korbowody, ślimaki, wałki sprzęgieł kłowych itp.

Ze stali stopowych do ulepszania i hartowania powierzchniowego: wałki rozrządcze,

ślimaki, sworznie, części narażone na zmienne obciążenia, silnie obciążone wały, czopy
samochodowe i samolotowe, części hartowane powierzchniowo np. koła zębate.

Ze stali mikrostopowych (HSLA):spawane elementy konstrukcyjne maszyn.
Ze stali maraging (SM):łożyska toczne, wały, sprężyny, zawory bezpieczeństwa, koła

zębate.

Z żeliwa wykonywane są kadłuby, podstawy, korpusy imadeł, łoża i stoły obrabiarek,

cylindry, pokrywy, koła pasowe oraz koła zębate mniej obciążone itp. Z żeliwa więc wykonuje
się te części maszyn, które nie są narażone na uderzenia oraz na duże siły rozciągające, zginające
i skręcające; odlewy żeliwne wytrzymują bardzo duże obciążenia statyczne i dlatego wszelkiego
rodzaju podstawy maszyn wykonuje się z tego materiału.

Jeżeli jednak przewiduje się, że podczas pracy maszyny wystąpią w niej duże obciążenia

dynamiczne (rozciągające, zginające lub skręcające), to korpus takiej maszyny i jej podstawę
wykonuje się ze staliwa. Ze staliwa wykonuje się również bardziej obciążone oraz duże koła
zębate, korpusy dużych pras itp.

śeliwa stopowe natomiast odznaczają się dobrymi właściwościami mechanicznymi,

odpornością i na korozję i na wysoką temperaturę. Stosowane są na odlewy ługo -
i kwasoodporne, na odlewy żaroodporne i na odlewy maszynowe o specjalnych właściwościach.

Ze stopów metali nieżelaznych wykonuje się następujące części maszyn:

−

z miedzi - miedź ma zastosowanie w przemyśle elektrotechnicznym, np. do wyrobu drutów
na przewodniki, kable, szyny do przewodzenia prądu elektrycznego, części maszyn
elektrycznych np. komutatory, szczotki maszyn elektrycznych;

−

mosiądzu - smarownice, kurki, zawory i inne części narażone na działanie wody,
a niezbyt obciążone;

−

z brązu lub częściej z brązu fosforowego – łożyska ślizgowe, koła zębate, części pomp,
ślimacznice, nakrętki mechanizmów śrubowych, suwaki itp.;

−

z duraluminium - tłoki, pokrywy itp.,

−

silumin jest stopem aluminium i krzemu. Stosuje się na części silników samochodowych
i lotniczych, części pomp.

Obecnie oprócz metali coraz częściej jako materiał konstrukcyjny stosowane są tworzywa

sztuczne, z których wykonuje się różne części maszyn – koła zębate, koszyczki łożysk tocznych,
elementy cierne sprzęgieł i hamulców i wiele innych.

Materiały stosowane do budowy maszyn muszą być wytrzymałe na obciążenia statyczne

i dynamiczne, trwałe, a więc odporne na zużycie oraz obrabialne, tzn. dające się obrabiać
znanymi metodami technologicznymi. Jak wiadomo z nauki o wytrzymałości materiałów,
własności materiałów konstrukcyjnych charakteryzują wartości dopuszczalnych naprężeń na
rozciąganie, ściskanie, skręcanie, zginanie, wyboczenie oraz wytrzymałość zmęczeniowa,
wydłużalność a także inne własności, które nie zostały omówione - twardość i odporność na
korozję.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.2. Pytania sprawdzające

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

Co oznacza termin maszynoznawstwo?

Jak klasyfikuje się maszyny?

Jakimi cechami charakteryzuje się zespół części?

Jakie części maszyn wykonuje się ze stali stopowych do ulepszania i hartowania
powierzchniowego

Jakimi cechami charakteryzuje się układ (określony zbiór części)?

Jak można określić termin części maszyn?

Jakie materiały stosuje się na wyroby typu: kadłuby, podstawy, łoża i stoły obrabiarek?

Jak klasyfikuje się części maszyn?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Korzystając z dostępnych poradników i książek opisujących tematykę materiałoznawstwa

dobierz odpowiednie materiały do budowy typowego imadła ślusarskiego. Zakładamy, że imadło
jest zbudowane: a) z korpusu stanowiącego jedną całość z elementem do którego mocujemy
szczękę twardą, b) elementu przesuwnego do którego mocujemy drugą szczękę twardą, c) dwóch
twardych ulepszonych cieplnie szczęk, d) śruby na której nacięty jest gwint ruchowy
z osadzonym poprzecznie pokrętłem, e) nakrętki, f) sprężyny powrotnej ułatwiającej
odmocowanie zaciśniętego między szczękami przedmiotu.

Rysunek do ćwiczenia 1 [ 5, s. 245]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) zastanowić się jakie materiały są stosowane w budowie maszyn,
3) odszukać w dostępnych poradnikach i książkach opisujących tematykę wytrzymałości

i właściwości materiałów informacje na temat ich zastosowania w budowie maszyn,

4) dobrać materiał na korpus imadła,
5) dobrać materiał na szczęki,
6) dobrać materiał na śrubę,
7) dobrać materiał na nakrętkę,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8) dobrać materiał na pokrętło,
9) dobrać materiał na sprężynę,
10) zapisać nazwy dobranych materiałów oraz ich oznaczenia według obowiązujących norm,
11) przedstawić efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

poradnik mechanika,

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Znasz z pewnością budowę zwykłego roweru, spójrz na niego jak na maszynę i dokonaj

podziału na zespoły i części. Pracę wykonaj w formie planu graficznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) zastanowić się jak jest zbudowany rower,
3) odszukać w materiałach dydaktycznych informacje na temat podziału maszyny na zespoły

i części,

4) odszukać w materiałach Rys 1.1 i na jego podstawie zbudować plan podziału roweru na

zespoły i części.

5) dokonać podziału roweru na zespoły i części,
6) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

zdefiniować termin maszynoznawstwo?

sklasyfikować maszyny?

wyjaśnić jakimi cechami charakteryzuje się zespół części?

określić jakie części maszyn wykonuje się ze stali stopowych do
ulepszania i hartowania powierzchniowego

wyjaśnić jakimi cechami charakteryzuje się układ części?

zdefiniować pojęcie części?

określić jakie materiały stosuje się na wyroby typu: kadłuby,
podstawy, łoża i stoły obrabiarek?

wyjaśnić jak klasyfikuje się części maszyn?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Normalizacja części maszyn

4.3.1.

Materiał nauczania

Często nie zdajemy sobie sprawy, że z normalizacją spotykamy się w życiu codziennym.

A przecież np. znaki i symbole matematyczne, fizyczne czy chemiczne, są znormalizowane
i obowiązują na terenie nie tylko naszego kraju.

Podobnie jest w technice, wiele spośród części maszyn zostało znormalizowanych
Przez normalizację rozumie się opracowywanie i wprowadzanie jednolitych norm, czyli.

normalizacja polega na uporządkowaniu i ujednoliceniu symboli, pojęć, kształtów, wymiarów
itp.

Dokładnie obliczone i wielokrotnie sprawdzone elementy konstrukcyjne zostały ujęte

w normach. Są to elementy często stosowane w różnych urządzeniach. Ułatwia to w wielkim
stopniu prace montażowe i naprawcze oraz wymianę uszkodzonych części. Dzięki temu możliwe
jest zatem wytwarzanie przedmiotów w dowolnych ilościach (ogromne znaczenie głównie
w produkcji masowej) z zachowaniem jednolitości ich cech,( wymiary, kształty klasa
dokładności obróbki itd.) co jest podstawą produkcji opartej na zasadzie całkowitej zamienności.
Parametry konstrukcyjne tych części zawarte w normach obowiązują wszystkich producentów.

Oznaczenie elementu numerem normy oznacza, że spełnia on wszystkie parametry

wymiarowe, konstrukcyjne i materiałowe opisane w normie.

Norma jest aktem prawnym zalecanym do stosowania.
Ustaleniem tych ogólnych cech zajmuje się w naszym kraju Polski Komitet

Normalizacyjny (PKN). Działalność PKN datuje się jeszcze z okresu międzywojennego (przed
rokiem 1939) i jego dorobek jest już obecnie bardzo duży.

Główne dziedzin, które podlegają normalizacji:

−

własności materiałów,

−

typy, wymiary i kształty wytwarzanych przedmiotów,

−

dokładność i jakość wykonania,

−

warunki obsługi maszyn i różnych urządzeń, łącznie z przepisami bhp,

−

znaki i symbole matematyczne, fizyczne, chemiczne, uznania techniczne itp.,

−

pojęcia naukowe i techniczne.

Dzięki normom ujednolica się więc m.in. produkcję takich części maszyn jak: śruby,

nakrętki, nity, łożyska toczne, kołki, itd. – (części te często. są określane jako normalia)

Przy opracowaniu norm Polski Komitet Normalizacyjny współpracuje z różnymi ośrodkami

badawczymi. Inną instytucją powołaną do prac normalizacyjnych jest Polskie Centrum Badań
i Certyfikacji S.A. Zajmuje się ono organizowaniem systemu certyfikacji, dotyczącego znaków:
B, Q, Eko i in. Centrum jest członkiem międzynarodowych organizacji, np. EOPQ - Europejskiej
Organizacji Jakości, EFQM - Europejskiej Fundacji Zarządzania Jakością, IQNet -
Międzynarodowej Sieci Jednostek Certyfikujących.

Dane z norm są przechowywane w bazie danych i aktualizowane średnio raz w miesiącu.

Wyróżnia się normy własne, normy europejskie i normy międzynarodowe.

Norma własna jest oznaczana literami PN oznaczającymi Polską Normę, dwiema cyframi

oznaczającymi dwie ostatnie cyfry roku ustanowienia normy, ukośnikiem, literą oznaczającą
dziedzinę normalizacji (M - mechanika, C – chemia), kolejnym dywizem (poziomą kreską)
i pięciocyfrową liczbą. Jeśli norma jest podzielona na części, to w jej oznaczeniu pojawia się
dwucyfrowy numer części normy, np. PN-93/C-99999.09.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Od 1994 roku zmianie uległo oznaczanie norm własnych; rok jest zapisywany na końcu po

dwukropku czterema cyframi, a numer części normy po dywizie jedną cyfry, np.
PN-C-99999-9:1995. Zmiany norm są oznaczane literami Az, a poprawki - Ap oraz numerem
i rokiem ustanowienia zmiany lub zatwierdzenia poprawki (przykłady: zmiana normy
PN-C-99999-9:1995/Az1:1998, poprawka normy PN-C-99999-9:1996/Apl:1999).

Od roku 1994 są także wprowadzane normy europejskie i międzynarodowe

o następującym przykładowym zapisie: PN-ISO 9:2006, w którym literowe oznaczenie może być
ISO, EN lub IEC, a liczbowe składa się z jednej do pięciu cyfr; po dwukropku rok jest zapisany
czterocyfrowo.

W 2002 roku PKN rozpoczął wprowadzanie norm europejskich metodą uznania. Strona

tytułowa jest w języku polskim, u reszta normy - w języku oryginału. Norma taka jest oznaczona
literą U w nawiasie, na końcu numeru.

Międzynarodowa Klasyfikacja Norm -jest oznaczana skrótem ICS. Numer ICS jest

dwucyfrowym symbolem dziedziny, trzycyfrowym symbolem grupy i dwucyfrowym symbolem
podgrupy, które są rozdzielone kropkami, np. 77.080.l0. Normy mają wyróżniki grup składające
się z 6 znaków i wyróżniki podgrup składające się z 9 znaków.

Polskie Normy są wymienione w Katalogu Polskich Norm, wydawanym przez Polski

Komitet Normalizacyjny. Ponadto PKN wydaje- między kolejnymi edycjami Katalogu PN, co 6
miesięcy – dodatek „Aktualizacja”, w którym są podawane informacje o Polskich Normach
ustanowionych w danym półroczu wycofanych ze zbioru, a także o zmianach wprowadzonych do
PN w tym okresie.

Typizacja i unifikacja

Mianem typizacja określa się działalność, polegającą na ograniczeniu i wytypowaniu liczby

podstawowych wyborów o zbliżonych właściwościach. Dokonany wybór stosowanych odmian,
wymiarów itd. powinien zapewniać pokrycie: zapotrzebowania odbiorców w pełnym
asortymencie.

Przykładem typizacji z zakresu zagadnień ogólnych jest wprowadzenie wymiarów

normalnych (PN-78/M-02041). Są one uszeregowane wg rosnącego postępu geometrycznego,
opartego na ciągu Renarda. Wybranie ze zbioru liczb naturalnych niektórych liczb
i stosowanie ich jako wymiarów normalnych umożliwia m.in. ograniczenie liczby stosowanych
narzędzi i sprawdzianów.

W przypadku wykonywaniu znormalizowanych części maszyn, np. śrub, pełny asortyment

gwintów i długości śrub (oparty na wymiarach normalnych) może wynosić kilkaset tzw.
typowymiarów. Zastosowanie typizacji w tym przypadku polega na ustaleniu gwintów
uprzywilejowanych oraz ograniczeniu długości śrub stosowanych dla każdego gwintu, co
powoduje kilkakrotne zmniejszenie liczby typowymiarów. Efektem jest wówczas możliwość
produkowania mniejszej liczby śrub, ale w większych seriach, co jest korzystniejsze z punktu
widzenia ekonomiki produkcji.

Unifikacja jest wyrazem dalszego postępu w normalizacji i polega na ujednoliceniu

elementów i zespołów stosowanych w podobnych maszynach, co ogranicza liczbę
produkowanych odmian elementów i zespołów oraz zwiększa zakres zamienności. Zastosowanie
unifikacji w budowie maszyn można zilustrować następująco: przy projektowaniu nowej
maszyny wykorzystano np. ok. 5% części stosowanych w poprzednio produkowanych maszynach
(niezależnie od części znormalizowanych); podejmując konstrukcję kolejnych wersji podobnych
maszyn, można stopniowo osiągnąć nawet ponad 80% części powtarzalnych, stosowanych we
wszystkich produkowanych typach maszyn.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zwiększenie powtarzalności rozwiązań konstrukcyjnych części maszyn - a tym samym

wprowadzanie typizacji i unifikacji w coraz szerszym zakresie wymaga prowadzenia statystyk
produkowanych elementów, i to nie tylko w ramach jednego przedsiębiorstwa. Mając do
dyspozycji zgromadzone materiały statystyczne, można tworzyć zbiory elementów o podobnej
konstrukcji i technologii. Po ujednoliceniu elementów o zbliżonych kształtach i wymiarach
można je produkować w znacznie większych seriach, zależnie od potrzeb różnych
przedsiębiorstw.

W celu ułatwienia podjęcia skoordynowanych działań w tym zakresie Centralny Ośrodek

Badawczy Normalizacji opracował „Jednolitą Klasyfikację Konstrukcyjno - Technologiczną
Przedmiotów Produkcji" (JKKTPP), wydaną w 1977 r. przez Wydawnictwa Normalizacyjne.
Wdrażanie JKKTPP w przemyśle przyczynia się do uzyskania wymiernych korzyści
ekonomicznych.

4.3.2. Pytania sprawdzające

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

Jak można wyjaśnić pojęcie normalizacja części maszyn?

Czym jest norma?

Kto opracowuje normy?

W jaki sposób są oznaczane poprawki Polskich Norm, a w jaki zmiany?

W jaki sposób są zapisywane normy europejskie i międzynarodowe?

W jakim dokumencie są wymienione Polskie Normy?

Jak można wyjaśnić termin typizacja?

Co określa termin unifikacja?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zapisz przykładowe oznaczenie Polskiej Normy opracowanej w 1992 odnoszącej się do

normy o numerze 45288 z dziedziny mechanicznej o numerze części normy 03.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) zastanowić się nad oznaczeniami Polskiej Normy,
3) odszukać w materiałach dydaktycznych schemat zapisu Polskiej Normy,
4) zastosować znaleziony schemat,
5) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Zapisz przykładowe oznaczenie jakiejkolwiek (wstaw dowolny – wymyślony ciąg liczb

mieszczący się w granicach przewidzianych ustaleniami aktu prawnego) normy europejskiej lub
międzynarodowej z roku 2005.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) zastanowić się nad oznaczeniami norm europejskich i międzynarodowych,
3) odszukać w materiałach dydaktycznych schemat zapisu normy,
4) zastosować znaleziony schemat,
5) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 3

Jakie informacje można uzyskać analizując zapis: PN-M-64646-6:1995/Az1:1997?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) zastanowić się nad sposobem wykonania zadania,
3) odszukać w materiałach dydaktycznych podobny zapis z omówieniem schematu oznaczeń,
4) dokonać porównania,
5) odczytać informacje wynikające z treści powyższego zapisu.
6) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 4

Korzystając z Katalogu Polskich Norm lub z dostępnych poradników np. mechanika,

ślusarza, tokarza lub innych (tablice gwintów metrycznych) ustal czy gwinty złączne zwykłe:
M10, M11 i M19 są znormalizowane. Jeśli tak, to zapisz ich podstawowe wymiary (średnicę
zewnętrzną śruby, głębokość gwintu, skok) oraz typoszereg.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) odszukać w Polskich Normach lub w dostępnym poradniku tablice gwintów metrycznych,
3) sprawdzić czy szukane gwinty występują,
4) zapisać wymagane wymiary i typoszereg,
5) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

Katalog Polskich Norm lub jeden z poradników (mechanika, ślusarza, tokarza),

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

zdefiniować pojęcie normalizacja części maszyn?

zdefiniować pojęcie norma?

określić kto opracowuje normy??

wyjaśnić w jaki sposób oznaczane są poprawki Polskich Norm, a w
jaki zmiany?

rozpoznać oznaczenia norm europejskich i międzynarodowych?

określić w jakim dokumencie są wymienione Polskie Normy?

zdefiniować pojęcie typizacja?

zdefiniować pojęcie unifikacja?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Połączenia rozłączne i nierozłączne

4.4.1. Materiał nauczania

Połączenia (złącza) należą do podstawowej grupy elementów występujących

w konstrukcjach.

Zadaniem

połączenia

jest

całkowite

lub

częściowe

zabezpieczenie

przyłączy

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

Połączenia części maszynowych dzielimy na: rozłączne i nierozłączne.
Połączenia dzieli się ponadto na połączenia spoczynkowe, w których części łączone są

nieruchomo względem siebie (np. połączenia nitowe, spawane), oraz połączenia ruchowe,
w których jedna część może przesuwać się względem drugiej (np. połączenia wielowypustowe)
lub obracać.

W połączeniu rozłącznym połączone części i łączniki można rozłączyć i złączyć ponownie

bez obawy ich uszkodzenia (warunek ten dotyczy zarówno części jak i łączników). Do tych
połączeń zalicza się połączenia klinowe, wpustowe, sworzniowe, kołkowe, gwintowe i rurowe.

W połączeniach nierozłącznych w razie rozłączenia ulegają uszkodzeniu albo części

łączone, albo części łączące (łączniki). Do tego rodzaju połączeń zalicza się połączenia spawane,
lutowane, i nitowane.

Połączenia rozłączne dzielą się na:

−

cierne

−

kształtowe,

−

gwintowe.
Połączenia nierozłączne dzielą się na:

−

spajane,

−

kształtowane plastycznie.

Połączenia cierne (wciskowe)

Połączenia cierne możemy podzielić na:

−

wtłaczane,

−

skurczowe.
Są to połączenia utworzone przez siły sprężyste wywołane odkształceniem skojarzonych

elementów, spowodowane przez odpowiednią różnicę ich wymiarów. Polegają na zaciśnięciu
się zewnętrznej części łączonej na czyści wewnętrznej. Można je uzyskać przez wzajemne
wtłaczanie łączonych części lub wzajemne zmiany ich temperatury.

Połączenia wtłaczane uzyskuje się przez wtłoczenie jednej części w drugą. W zależności od

wymiaru przedmiotu i wartości siły wcisku nacisk wywiera się za pomocą pras hydraulicznych,
pras ręcznych lub stosując młotek (metoda niezalecana).

Także połączenia stożkowe (rys.17) przenoszą ciernie momenty obrotowe. w tym przypadku

siły wzdłużne są w kierunku wciskania przenoszone przez docisk do powierzchni stożkowej, w
kierunku rozłączenia połączenie należy zabezpieczyć nakrętką. Jeśli kąt wierzchołkowy stożka
jest niewielki, to połączenie nie obciążone siłami wzdłużnymi może pozostać bez
zabezpieczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 17. Połączenie wciskane stożkowe Osadzenie łożyska wahliwego na wal za pomocą pośredniej stożkowej

tulei [13, s.112]

Połączenia skurczowe otrzymać można trzema sposobami.
Przez skurcz części zewnętrznej rozgrzanej przed nasadzeniem na część wewnętrzną po

wystudzeniu otrzymuje sil zaciśnięcie.

Drugi sposób, jakkolwiek rzadziej stosowany, polega na oziębieniu części wewnętrznej,

która wskutek zmniejszenia wymiarów daje się wsunąć do części zewnętrznej.

Sposób trzeci polega na jednoczesnym zastosowaniu dwóch pierwszych sposobów, tzn. na

ogrzaniu części zewnętrznej z jednoczesnym oziębieniem części wewnętrznej.

Do osadzania ciężkich elementów, np. dużych kół pasowych, zamachowych, stosuje się

połączenia zaciskowe z pierścieniami skurczowymi (rys. 18).

Rys.18. Osadzenie piasty na wale za pomocą pośrednich pierścieni skurczowych 1 – piasta,

2 – pierścienie skurczowe, 3 – wał

[13, s. 112]

Połączenia kształtowe

W porównaniu z połączeniami ciernymi (wciskowymi), gdzie o przenoszonej sile decydują

naciski i siły tarcia, które limitują wartości przenoszonych sił, w połączeniach kształtowych
wartości przenoszonych sił są zależne od wytrzymałości elementów połączenia kształtowego
(głównie łączników).

Podstawowymi elementami połączeń kształtowych są:

−

wpusty,

−

wielowypusty,

−

kliny,

−

sworznie,

−

kołki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Połączenia wpustowe

Połączenia wpustowe są powszechnie stosowane przy przenoszeniu momentu obrotowego

między wałem a osadzoną na nim piastą (np. koła zębatego, pasowego lub innych). Są
wykonywane najczęściej jako spoczynkowe, czasem zaś jako ruchowe, Połączenia te
charakteryzują się wpustem, który jest elementem łączącym, oraz dwoma rowkami wpustowymi:
w wale i piaście. Wpusty mogą być wykonywane jako pryzmatyczne, czółenkowe ( łatwość
wykonania, duże osłabienie czopa z powodu głębokiego rowka na wpust.) i kołkowe (stosowane
przy przenoszeniu niewielkich momentów obrotowych). Konstrukcja tych połączeń jest prosta;
są tanie i wygodne w montażu i demontażu. Wadą połączeń wpustowych jest zmniejszenie
wytrzymałości wału na skutek konieczności wykonania rowka wpustowego.

Na rysunku 20 pokazano trzy rodzaje połączeń wpustowych: czop walcowy - wpust

pryzmatyczny, czop walcowy - wpust czółenkowy, czop stożkowy - wpust kołkowy.

Rys. 20. Połączenia wpustowe z wpustami: a) pryzmatycznym, b) czółenkowym c) kołkowym [6, s. 140]

Wpusty pryzmatyczne i czółenkowe(rys. 21.) są znormalizowane. Wpusty wykonuje się ze

stali maszynowej E335 lub E360. Wpusty pryzmatyczne osadza się w rowku wzdłużnym
o odpowiedniej głębokości zawsze z wciskiem, przyjmując pasowanie N9/h9, wyjątek stanowi.
połączenie ruchowe( wpust jest osadzony w rowku piasty luźno z pasowaniem F9/h9)
W każdym przypadku pasowania między dnem rowka w piaście a wpustem musi być zachowany
luz promieniowy wynoszący a = 0,1÷0,2 (rys. 7-la).

Wpusty nie zabezpieczają piasty przed przesunięciem wzdłuż osi wałka i dlatego stosuje się

różne metody zabezpieczeń ( np. za pomocą pierścieni osadczych, połączeń gwintowych,
kołkowych czy poprzez oparcie płaszczyzny czołowej piasty na odsadzeniu na wale).

W przypadku stosowania połączeń wpustowych przesuwnych są stosowane również wpusty

pryzmatyczne otworowe mocowane do wału za pomocą wkrętów lub wpusty czopkowe, które są
ustalane w wywierconym otworze w piaście. Stosuje się także wpusty otworowe mocowane
wkrętami do piasty.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 21. Różne rodzaje wpustów pryzmatycznych i sposoby ich mocowania: a) wpust zaokrąglony pełny,

b) - zaokrąglony otworowy, c) - ścięty otworowy, d) zamocowanie wpustu otworowego, e) wpust
zaokrąglony wyciskowy, f) ścięty wyciekowy, g) - czopkowy symetryczny, h) - czopkowy
niesymetryczny, i) sposób osadzenia wpustu czopkowego w piaście [6, s. 141]

Połączenia wielowypustowe

Odmianą połączenia wpustowego jest połączenie wielowypustowe, Obecnie są szeroko

stosowane. Ich zaletą jest przede wszystkim to, że przy tym łączeniu wały nie są osłabione
rowkami na wpusty Połączenia wielowypustowe umożliwiają uzyskanie dokładnego osiowania,
zmniejszenie nacisków jednostkowych (lub stosowanie większych obciążeń) w porównaniu
z połączeniami wpustowymi. Połączenia te mogą być spoczynkowe i przesuwne. Zarys
wypustów może być: prostokątny, trapezowy, trójkątny i ewolwentowy.

Na rysunku 22 przedstawiono trzy rodzaje połączeń wypustowych: prostokątne, trójkątne

(karbowe), zębate (ewolwentowe).

Rys. 22. Połączenia wypustowe: a) prostokątne, b) trójkątne, c) ewolwentowe [1, s. 46]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W połączeniach wypustowych i wpustowych o czopach cylindrycznych siła jest przenoszona

za pośrednictwem wpustów lub wypustów. Wyjątek stanowią połączenia wpustowe i wypustowe
o czopach stożkowych, gdzie siła jest przenoszona za pośrednictwem wpustów lub wypustów
i siły tarcia połączenia stożkowego (połączenie cierne).

Połączenia sprężyste

Połączeniem sprężystym dwóch części maszynowych nazywa się złącze, pozostawiające im

swobodę wzajemnych przesunięć, uwarunkowanych wydatnymi odkształceniami sprężystymi
łącznika, mającego postać np. sprężyn dowolnej postaci, łączników gumowych lub metalowo –
gumowych itp.

Sprężynami nazywa się łączniki sprężyste, wykonane z materiałów o niewielkiej

odkształcalności. Zależnie od nadanego im kształtu rozróżnia się sprężyny płytkowe, śrubowe,
spiralne itd. Poza tym sprężyny różnią się przekrojem pręta lub drutu, z którego są wykonane.

Połączenia klinowe

Należą do połączeń rozłącznych spoczynkowych, (części połączone nie zmieniają względem

siebie położenia), w których przenoszenie siły odbywa się głównie za pośrednictwem siły tarcia.

Kliny dzieli się na wzdłużne, poprzeczne i nastawcze (rys. 23).

Rys. 23. Rodzaje klinów: a) klin poprzeczny do łączenia ze sobą dwóch elementów, b) klin wzdłużny do łączenia piasty

z wałem, c) klin nastawczy dający możność regulowania odległości między dwoma elementami [4, s. 50]

K1in wzdłużne jako element łączący o przekroju zbieżnym (zbieżność 1:100), wywołuje

nacisk między czopem a piastą, likwidując jednocześnie luz między nimi. Służą do zamocowania
na wałach obracających się wraz z nimi kół pasowych, zębatych, sprzęgieł itp.

K1iny poprzeczne stosuje się do łączenia drągów i innych elementów za pomocą tulei

złącznej lub gniazda w jednym z drągów.

K1iny nastawcze umożliwiają regulowanie względem siebie odległości elementów

nastawnych.

Połączenia klinowe mogą przenosić znacznie większe momenty obrotowe niż podobne pod

względem wymiarów połączenia wpustowe, z uwagi na duży nacisk w połączeniu wywołany
zabiegiem podbijania klina.

Połączenia kołkowe

Połączenia kołkowe są stosowane głównie do ustalania wzajemnego położenia elementów,

mogą one również przenosić niewielkie obciążenia i z tego względu są stosowane
w sprzęgłach tulejowych jako bezpieczniki (kołek zostaje ścięty po przekroczeniu
dopuszczalnych obciążeń dla zabezpieczanych mechanizmów)

Kołki są to elementy w kształcie walca lub stożka o dość dużej długości w stosunku do ich

średnicy. Na rysunku 24 przedstawiono różne typy kołków znormalizowanych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Nitokołki (rys. 24e.) służące do mocowania lekkich elementów,( np. tabliczek

znamionowych, są wbijane w otwory podobnie jak gwoździe).

Rys. 24. Kołki znormalizowane: a) walcowy, b) stożkowy, c) sprężysty, d) z karbami na całej długości;

e) nitokołek [13, s. 114]

Połączenie kołkowe należy wykonać podczas montażu. Przez wstępnie wykonane otwory

w jednym z łączonych elementów i po ustaleniu wzajemnego położenia względem drugiego
elementu wierci się wspólnie w obu częściach otwory, które następnie rozwierca się dla
uzyskania odpowiedniego pasowania z kołkiem (wcisk). W zależności od kształtu kołka otwór
rozwiercamy rozwiertakiem walcowym lub stożkowym o zbieżności 1:50, w tym drugim
przypadku połączenia na wcisk uzyskuje się przez wbicie kołka o takiej samej zbieżności.
Bardzo często połączenia kołkowe stosuje się wspólnie z innymi rodzajami połączeń, jak:
połączenia wciskowe, śrubowe itp.

Na rysunku 25. przedstawiono połączenie płyt za pomocą wkrętów. Zastosowane

w połączeniu kołki umożliwiają, po kolejnych demontażach, montowanie płyt w tym samym
położeniu.

Rys. 25. Połączenie gwintowe płyt z zastosowaniem kołków ustalających [13, s. 114]

Gdy połączenie z kołkami ustalającymi ma być wielokrotnie demontowane, w jednej części

pasuje się kołki z wciskiem, w drugiej rozwierca się otwory tak, aby uzyskać pasowanie suwliwe
co daje dużą pewność i dokładność wzajemnego położenia łączonych elementów bez ponownych
i kłopotliwych pomiarów. W mniej dokładnych połączeniach są stosowane kołki
z wygniatanymi karbami lub sprężyste zwijane z blachy.

Połączenia sworzniowe

Sworznie są to krótkie wałki o przekroju kołowym.
Połączenia sworzniowe mogą być spoczynkowe lub ruchowe. Najczęściej sworzeń tworzy

połączenie spoczynkowe z jednym elementem (unieruchomiony w jednej z łączonych części –
pasowany ciasno, dodatkowo zabezpieczony kołkiem albo zawleczką), natomiast ruchowe
z drugim (pasowany luźno).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 26. Połączenie sworzniowe [4, s. 51]

Na rysunku 27 pokazano połączenie tłoka silnika spalinowego z korbowodem. Połączenie

sworznia z tłokiem jest spoczynkowe, natomiast sworznia z korbowodem - ruchowe.

Rys. 27. Połączenia sworzniowe tłoka z korbowodem [1, s. 49]

W konstrukcjach, w których obie części współpracujące mają wykonywać ruchy wahliwe

względem sworznia, są stosowane sworznie swobodne (tzw. pływające), osadzone luźno
w obu częściach.

Połączenia gwintowe

Połączenia gwintowe należą do najbardziej rozpowszechnionych połączeń rozłącznych.
Połączenie gwintowe polega na połączeni ze sobą dwu elementów z których jeden ma

nacięty gwint na powierzchni zewnętrznej (np. śruba, wkręt) oraz drugiego, który ma gwint
wykonany w otworze (gwint wewnętrzny np. nakrętka). Połączenia gwintowe mogą być
wykonane jako bezpośrednie, gdy gwinty są zrobione na elemencie konstrukcyjnym (np. na
czopach wałów), oraz jako pośrednie za pomocą łączników (np. śrub) zwykle znormalizowanych

Gwint powstaje w wyniku nacięcia bruzdy o określonym kształcie wzdłuż wyznaczonej linii

śrubowej, powstałej w wyniku nawinięcia trójkąta prostokątnego na walec, (rys. 28) którą
charakteryzujemy za pomocą średnicy nawinięcia d,t (średnica walca – rdzenia śruby) oraz skoku
h (odległość mierzona wzdłuż osi walca po jednym pełnym obrocie) i kierunku nawinięcia
(w prawo lub w lewo). . Kąt

(gamma) nazywamy kątem wzniosu linii śrubowej,

Rys. 28. Powstawanie linii śrubowej [1, s. 54]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Powstałe występy oraz bruzdy, wyraźnie widoczne w płaszczyźnie przekroju przez oś

gwintu, tworzą zarys gwintu. Zarysy i średnice gwintów są znormalizowane. Zależnie od kształtu
zarysu rozróżniamy gwinty: trójkątne, trapezowe symetryczne, trapezowe niesymetryczne,
prostokątne, i okrągłe. Na rys. 29 przedstawione są zarysy gwintów. W budowie maszyn gwinty
prostokątne są obecnie coraz rzadziej stosowane, okrągłe natomiast mają znikome zastosowanie
(wykorzystywane w połączeniach mało dokładnych narażonych na zanieczyszczenia.
W połączeniach gwintowych spoczynkowych jest stosowany powszechnie gwint o zarysie
trójkątnym. Gwinty trapezowe są stosowane zazwyczaj w mechanizmach śrubowych (połączenia
ruchowe), takich jak prasy. podnośniki, mechanizmy posuwu obrabiarek, gdzie obrót śruby
wymusza zmianę położenia elementu z nią współpracującego. Mogą one przenosić większe
obciążenia niż gwinty trójkątne. Gwint prostokątny ma zastosowanie podobne do trapezowego.

Rys. 29. Zarysy gwintu: a) trójkątny, b) trapezowy symetryczny, c) trapezowy niesymetryczny,

d) prostokątny, e) okrągły [1, s. 53]

Gwinty trójkątne można podzielić na dwie zasadnicze grupy: metryczne i calowe wśród tych

drugich warto wymienić gwinty Whitwortha oraz rurowe. Gwinty metryczne mają kąt zarysu

równy 60°(kąt wierzchołka gwintu) a wszystkie wymiary liniowe opisujące gwint wyrażane są
w mm

Gwinty utworzone przez skojarzenie podstawowego szeregu średnic z odpowiednio

dobranymi skokami noszą nazwę gwintów metrycznych zwykłych. W znormalizowanych
gwintach metrycznych średnica i skok są tak dobrane, że kąt wzniosu

≈

Poza zwykłymi gwintami metrycznymi spotyka się również tzw. gwinty drobnozwojne,

gwinty o skokach mniejszych i niższym zarysie niż w gwintach zwykłych, ale o tych samych
średnicach nominalnych.

Gwinty Whitwortha mają kąt zarysu

równy 55°, a wymiary wyrażone są w calach

angielskich.(wielkość skoku jest podawana jako ilość skoków gwintu na długości jednego cala –
25,4 mm). Występują także jako drobnozwojne.

Gwinty calowe rurowe różnią się od gwintów Whitwortha tym, że ich średnicą nominalną

jest średnica nominalna rury (średnica wewnętrzna rury wyrażoną w calach), oraz wielkością
skoku gwintu przy tej samej średnicy nominalnej co gwint Whitwortha. Są głównie stosowane
w połączeniach rurowych rozłącznych (np. instalacja układu obiegu cieczy chłodząco –
smarującej w obrabiarkach, instalacje wodne, itp.) Połączenia te polegają najczęściej na
pośrednim skręcaniu dwóch nagwintowanych rur o niewielkiej średnicy (najczęściej poniżej
75 mm) za pomocą złączek i innych kształtek (np. zmiana kierunku połączenia, rozgałęzienie
itp.) (rys. 45). Uszczelnieniem są taśmy teflonowe lub konopie owijane na gwincie oraz pasty.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 30. Połączenie gwintowe rur za pomocą złączki 1 z przeciwnakrętką 2

Sposób oznaczania gwintów ogólnego przeznaczenia oraz wartości kąta

(kąt zarysu) są

podane w tablicy 5.

Tabela 5. Oznaczanie gwintów ogólnego przeznaczenia [1, s. 54]

Jeżeli na walcu stanowiącym rdzeń śruby, nawinięte są obok siebie zwoje, będące pasmem

jednego grzbietu gwintu (jeden nawinięty trójkąt) to gwint nazywa się pojedynczym, jeżeli
natomiast na rdzeniu nawinięte są obok siebie pasma dwóch lub więcej grzbietów, gwint
nazywamy wielokrotnym (dwukrotnym, trzykrotnym, itp.).

Gwinty zależnie od przebiegu zwojów mogą być prawe lub lewe.

W połączeniach spoczynkowych gwintowych elementami łączącymi są śruby, nakrętki

i wkręty. Wkręty i śruby są to łączniki gwintowe w kształcie nagwintowanych sworzni. Wkrętem
jest sworzeń nagwintowany z jednej strony z łbem o kształcie umożliwiającym wkręcanie lub
wykręcanie sworznia za pomocą wkrętaka.

Rys. 31. Znormalizowane łączniki gwintowe: a) śruba z łbem sześciokątnym; b) śruba z łbem walcowym i gniazdem

sześciokątnym; c) śruba skrzydełkowa; d) śruba z łbem radełkowanym; e) wkręt z łbem stożkowym; f) wkręt
z łbem soczewkowym; g) wkręt z łbem walcowym; h) wkręt z łbem kulistym; i) wkręt dociskowy bez łba; j) wkręt
samogwintujący do blachy z łbem stożkowym i wgłębieniem krzyżowym; k) wkręt do drewna: l) nakrętka
sześciokątna m) nakrętka koronowa, n) nakrętka okrągła rowkowa [13, s. 116]

Nazwa gwintu

Oznaczenie

Normy

Metryczny
Metryczny drobnozwojowy

60
60

M (d)

M (d

,P)

PN-83/M-02013

Trapezowy symetryczny

Tr (d,P)

PN-79/M-02017

Trapezowy niesymetryczny

3 + 30

S (d

,P)

PN-88/M-02019

Trapezowy niesymetryczny

3 + 45

S (d

,P)

PN-87/M-02027

Rurowy walcowy

G (d)

PN-79/M-02030

Okrągły

Rd (d)

PN-84/1VI-02035

Po oznaczeniu dopisuje się symbol LH dla gwintu lewego oraz „2-krotny", „3-krotny" itd. - dla gwintów

wielokrotnych.

W gwintach rurowych symbol d oznacza średnicę otworu rury (wyrażoną w calach), na której nacięto gwint

zewnętrzny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Śruby dzieli się ze względu na ich konstrukcję, sposób wykonania oraz zastosowanie.
Mogą one być nagwintowane tylko z jednej strony, a z drugiej zakończone łbem, lub też

nagwintowane z obu stron i wtedy noszą nazwę śrub dwustronnych (szpilek).

Śrubami najczęściej używanymi w budowie maszyn są śruby z łbem sześciokątnym

i z łbem walcowym i gniazdem sześciokątnym, spotyka się również śruby z łbem czworokątnym
i śruby wieńcowe z małym łbem czworokątnym.

Istnieje także duża różnorodność nakrętek, rys 32 przedstawia najczęściej stosowane

znormalizowane nakrętki.

Rys. 32. Nakrętki: a) sześciokątna zwykła, b) niska, c) płaska, d) koronowa, e) czworokątna, f) otworowa, i) czołowa

otworowa, j) skrzydełkowa wysoka, k) z uchwytem, l) radełkowa wysoka, m)nakrętka
o zwiększonej wytrzymałości zmęczeniowej [6, s.125]

Na rys. 33 przedstawione są najczęściej spotykane rodzaje kluczy do nakrętek

sześciokątnych, natomiast rysunek 34 przedstawia klucze do nakrętek okrągłych.

Rys. 33. Klucze do nakrętek a) widlasty (płaski ), b) oczkowy [4, s. 54]

Do łbów i nakrętek sześciokątnych wskazane jest używanie kluczy oczkowych lub

nasadowych z otworami sześciokątnymi lub dwunastozębnymi współpracującymi ze wszystkimi
narożami sześciokąta. Klucze te mniej niszczą łby i nakrętki niż klucze płaskie współpracujące
tylko z dwoma narożami. Klucze znormalizowane mają długości tak dobrane, aby następowało
prawidłowe dokręcenie gwintu (nie należy stosować przedłużeń kluczy) Do dokręcania gwintów
odpowiedzialnych (np. instrukcja montażu ściśle określa wartość momentu w [Nm] ) należy
stosować klucze dynamometryczne, które zawierają wskaźnik wartości przenoszonego momentu
lub jego ogranicznik (rys. 35).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Do dokręcania wkrętów używa się wkrętaków o zakończeniu dopasowanym do rowka we

łbie wkręta. Prawidłowo ukształtowane zakończenie wkrętaka pokazano na rysunku 36.

Rys. 34. Klucze do nakrętek okrągłych: a), b) hakowe, c) oczkowy, d) trzpieniowy czołowy czopikowy [6, s. 137]

Rys. 35. Klucz -graniczny dynamometryczny [6, s. 137]

Rys. 36. Wkrętaki: a), b) wkrętaki zwykłe, c) wkrętak krzyżowy, d) osadzenie ostrza wkrętaka w przecięciu wkręta

[6, s. 137]

Połączenie gwintowe należy zabezpieczyć przed samoczynnym odkręcaniem się nakrętki

albo wykręcaniem się śruby lub wkręta na skutek zmian cieplnych, wstrząsów, drgań itp.
Zjawisko to występuje na skutek zaniku siły docisku powierzchni gwintu spowodowanych
odkształceniem sprężystym elementów. Sposoby przeciwdziałania samoczynnemu odkręcaniu
się przedstawiono na rys. 38 (najczęściej stosuje się różne pod względem konstrukcji podkładki).

Podkładki stosuje się nie tylko do zabezpieczenia nakrętek przed samoczynnym

odkręcaniem się. W konstrukcjach, w których nakrętka miałaby się opierać o surową, nie
obrobioną powierzchnię przedmiotu, oraz w których otwór przelotowy jest znacznie większy od

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przekroju śruby, zawsze stosuje się podkładki w kształcie płaskich pierścieni. Rozkładają one
nacisk na większą powierzchnię i zabezpieczają powierzchnię części łączonych przed
zgniataniem i ścieraniem przez nakrętkę lub łeb śruby. Podkładki klinowe, stosuje się na
powierzchniach pochylonych, np. do wyrównania skosów ceowników, teowników itp., kuliste,
do wyrównania obciążeń śruby w razie jej kątowych odchyleń (rys. 37).

Rys. 37. Podkładki a) zwykła b) klinowa, c) kulista [4, s. 57]

Rys. 38. Sposoby zabezpieczania połączeń gwintowych przed samoczynnym odkręceniem się: a), b) ustalenie

podkładką odginaną, c),d) podkładką sprężystą, e)f) zawleczką, g) drutem, h) zapadką, i) płytką kształtowa,
j),k) podkładką odginaną, ł),m) wkrętem, n), o) sprężystą podkładką podatną, p) wkładką z tworzywa
sztucznego w nakrętce, r),s) samoustającą nakrętką, t) sprężyno- podkładką, u) podkładką z tworzywa
sztucznego, w) przeciwnakrętką n –nakrętka, pn- przeciwnakrętka, ps- podkładka sprężysta, pł- płytka
kształtowa, w- wkręt, z- zapadka. [6, s. 130]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Odkręcanie gwintów jest często trudniejsze niż dokręcanie, ponieważ opory przy odkręcaniu

zwykle są większe (np. korozja, uszkodzenie gwintu). Gdy opory przy odkręcaniu są bardzo
duże, nie należy nadmiernie zwiększać momentu szczególnie udarowo. lecz spróbować
zmniejszyć opory. W tym celu można:

–

zwilżyć połączenie środkiem penetrującym lub odkształcić nakrętkę sprężyście, uderzając
z boku młotkiem przy podparciu z przeciwnej strony duży masą (np. dużym młotem),

–

usunąć uszkodzenie gwintu śruby (najczęściej wystarczy do tego celu pilnik trójkątny lub
płaski),

–

przeciąć nakrętkę.

Różnego rodzaju połączenia gwintowe przedstawia rys 39.

Rys. 39. Połączenia gwintowe: a) wkrętem, b) śrubą dwustronna c) śruby pasowaną o sworzniu stożkowym,

d) śrubą nie pasowaną z łbem sześciokątnym, lecz pasowanym pierścieniem, e) śrubą o łbie
młoteczkowym, f) śrubą, o łbie grzybkowym z noskiem [4, s. 54]

Przy wyborze śruby do połączenia należy pamiętać, że można ją obciążyć tylko siłą

odpowiednią do jej średnicy. Za czynny przekrój śruby przyjmuje się zawsze pole przekroju
rdzenia S (wartość tę można obliczyć na podstawie średnicy rdzenia podawanej w tablicach
gwintów).

Połączenia kształtowane plastycznie

Połączenia kształtowane plastycznie należą do grupy połączeni nierozłącznych, w których

połączenie następuje na skutek wywołanych w montażu plastycznych odkształceń przyłączy lub
łączników.

Połączenia kształtowane plastycznie dzielą się na:

−

nitowe,

−

czopowe,

−

inne.

Połączenia nitowe

Nitowanie znajduje najczęściej zastosowanie w fabrykacji zbiorników i kotłów oraz

w łączeniu części w dużych konstrukcjach stalowych, np. w przęsłach mostowych. Połączenie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

kilku części (blach) w zespół powstaje przez zastosowanie łączników, którymi są nity składające
się z łba, trzonu (szyjki) i zakuwki (rys. 40).

Rys. 40. Nit w stanie zamkniętym: 1 - łączenie blachy,

2 - łeb nitu, 3 - trzon nitu, 4 - zakuwka,
5 - przedpór, 6 – nagłówniak[4, s. 44]

W łączonych przedmiotach wierci się lub przebija otwory pod nity. Po włożeniu trzonu nitu

do otworów łączonych blach i ich dociśnięciu swobodny wystający poza blachy jego koniec
zostaje rozklepany i odpowiednio ukształtowany, tworząc zakuwkę, którą się wykańcza tzw.
nagłówniakiem lub zakuwnikiem przy użyciu młotka bądź prasy (łeb nitu w tym czasie podparty
kształtowym wspornikiem - przedporem) (rys. 24). Czynności te nazywają się. zamykaniem nitu.
Zamykanie nitu może się odbywać na zimno lub na gorąco. Nity do średnicy 10 mm są
najczęściej zamykane na zimno, natomiast o średnicy większej niż 10 mm na gorąco. Przy
nitowaniu na gorąco nit powinien być podgrzany do temperatury powyżej 700°C (nitowanie
maszynowe) lub 1000-1100°C (nitowanie ręczne). Proces nitowania powinien być zakończony
gdy temperatura nitu wynosi nie mniej niż 500°C.

W zależności od przeznaczenia połączenia nitowego dzielimy, je na:

–

mocne, gdy występuje konieczność przenoszenia sił,

–

szczelne, gdy ma ono zapewnić szczelność połączenia,

–

szczelnomocne, gdy ma zapewnić jednocześnie szczelność oraz możliwość przenoszenia
sił,

–

nieznacznie obciążone, stosowane w drobnych konstrukcjach.
Kształty i wymiary nitów są znormalizowane. W zależności od kształtu trzpienia rozróżnia

się nity:

–

pełne - stosowane do połączeń trwałych w konstrukcjach metalowych (w budowie
mostów, dźwignic, wież, kotłów itd.).

–

drążone i rurkowe – stosuje się w mechanice precyzyjnej i w przemyśle
elektrotechnicznym, do łączenia materiałów miękkich i kruchych.

Kształt łba nitu może być różny. Najczęściej spotyka się łby kuliste, grzybkowe, stożkowe,

płaskie i soczewkowe.

Do łączenia elementów metalowych powinno się stosować nity z tego samego materiału.
Do łączenia pasów, płytek ciernych sprzęgieł itp. używa się nitów pasowych (rys. 41), które

wykonuje się z miedzi, mosiądzu i aluminium hutniczego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 41. Nit pasowy [4, s. 45]

Rozwój w ostatnich latach technik spawania, i klejenia, w znacznym stopniu ograniczył

zakres stosowania połączeń nitowanych, ponieważ jest to operacja pracochłonna, a w wielu
przypadkach nieopłacalna.

Połączenia czopowe

Połączenia czopowe nalezą do połączeń nierozłącznych kształtowo-ciernych. Czopy mogą

mieć różne kształty przekroju, zależne od zastosowania i przeznaczenia połączenia.

Na rysunku 42 przedstawiono różne rozwiązania połączeń czopowych kształtowanych

plastycznie.

Rys 42. Połączenia czopowe kształtowane plastycznie [1, s. 59]

Połączenia inne

Rys. 43. Połączenia zaginane i zawijane [1, s. 59]

Do połączeń kształtowanych plastycznie innych niż nitowe i czopowe zalicza się połączenia

zawijane i zaginane. Połączenia te są często stosowane w pracach blacharskich - powstają przez
zaginanie

lub

zawijanie

obu

elementów

łączonych

bądź

jednego

nich.

Na rysunku 43 jest pokazanych kilka przykładów tego rodzaju połączeń.

Połączenia spajane

Połączenia spajane należą do grupy połączeń nierozłącznych i bezpośrednich. dzielimy je na:

spawanie, zgrzewanie, lutowanie, klejenie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wykonywanie połączeń spajanych z użyciem różnych metod umożliwia łączenie wszystkich

metali i ich stopów, metali z materiałami niemetalowymi, a także różnych materiałów
niemetalowych.

Połączenia spawane

Spawanie polega na nadtopieniu brzegów łączonych części w miejscu spawania, wskutek

czego następuje wzajemne przenikanie cząsteczek stopionego metalu, które po zastygnięciu
tworzą trwałe połączenie. Na ogół samo nadtopienie nie wystarcza i w celu uzyskania lepszego
połączenia trzeba jeszcze doprowadzić pewien naddatek metalu. Ten dodatkowy metal nosi
nazwę spoiwa. Spoiwem jest drut spawalniczy lub specjalne elektrody topliwe. Po skrzepnięciu
stopionego metalu powstaje spoina. Konstrukcje spawane nie ustępują pod względem
wytrzymałości i trwałości konstrukcjom nitowanym, ponadto mają nad nimi tę wyższość, że są
dużo lżejsze i wymagają mniej materiału, a więc są również tańsze. nie występuje w nich korozja
elektrochemiczna, stanowią dobre połączenie elektryczne, zapewniają szczelność połączenia.
Łatwość prowadzenia procesu spawania to następna zaleta, która spowodowała bardzo znaczny
rozwój zastosowań tego rodzaju połączeń. Wadą podłączeń spawanych jest miejscowe
nagrzewanie części łączonych do bardzo wysokiej temperatury (dla stali ponad 3000'C), co
powoduje, że w pobliżu spoiny zachodzą zmiany struktury materiału. Podczas stygnięcia
powstają naprężenia wewnętrzne, które mogą być przyczyną odkształceń lub pęknięć, często
występujących po pewnym czasie (szczególnie w wyniku oddziaływania na złącze drgań
mechanicznych). Z tego względu wskazane jest, aby duże elementy przed spawaniem
podgrzewać, a po spawaniu powoli studzić lub poddawać odpowiedniej obróbce cieplnej w celu
usunięcia naprężeń i ujednolicenia struktury materiału. Spawanie stosuje się obecnie do łączenia
zarówno stali, staliwa, żeliwa, jak i stopów miedzi oraz stopów aluminium a także tworzyw
sztucznych. Do spawania potrzebne jest skupione źródło ciepła, umożliwiające uzyskanie
wysokiej temperatury niezbędnej do szybkiego stopienia metalu. Ciepło to najczęściej
otrzymywane jest ze spalania gazu - spawanie gazowe lub z łuku elektrycznego - spawanie
elektryczne.

Jako gazów palnych do spawania używa się acetylenu C

, a niekiedy wodoru H

. Acetylen

może być pobierany z butli, w której znajduje się pod ciśnieniem ok. 1,5 MPa, lub wytwarzany
podczas spawania w specjalnej wytwornicy acetylenu z karbidu CaC

, oraz wody. Tlen potrzebny

do spawania jest pobierany z butli, w której znajduje się pod ciśnieniem ok.
15 MPa. Łuk elektryczny, będący źródłem ciepła podczas spawania. powstaje między elektrodą
a spawanym materiałem, Zapala się on przy napięciu kilkudziesięciu woltów i znacznym
regulowanym przez spawacza natężeniu prądu zależnym od wielu czynników (30A – 300A).

Rozróżnia się cztery podstawowe rodzaje spawania:

–

spawanie gazowe (w płomieniu gazowym, najczęściej acetylenowym, o temperaturze do
3200°C), stosowane do łączenia blach grubości 0,4÷40 mm,

–

spawanie w łuku elektrycznym o temperaturze do 3500°C, stosowane do łączenia blach
grubości do 80 mm:

elektrodą otuloną, w osłonie gazów obojętnych (Ar) - elektrodą

nietopliwą TIG (od angielskiego skrótu Tungsten Inert Gas) lub - elektrodą topliwą MIG
(Metal Inert Gas), w osłonie gazów aktywnych (CO

) – elektrodą topliwą MAG (Metal

Activ Gas). Spawanie metodą MAG jest usprawnieniem spawania elektrodami
otulonymi.

–

spawanie termitowe, przy którym źródłem ciepła jest palący się termit, czyli mieszanina
aluminium i tlenków żelaza. W tym procesie pali się aluminium, pobierając potrzebny
tlen
z tlenków żelaza. Dzięki temu powstaje stopione żelazo, tworzące po zastygnięciu

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

spoinę. Ten rodzaj spawania ma zastosowanie najczęściej w naprawach uszkodzonych
części maszyn,

–

spawanie tworzyw termoplastycznych. Spawanie to odbywa się w strumieniu gorącego
powietrza.

Poza wyżej wymienionymi stosuje się inne specjalistyczne niekiedy o wąskim zastosowaniu

metody spawania takie jak: łukiem krytym, żużlowe, plazmowe, wiązką elektronów,
elektrogazowe, grawitacyjne, laserowe.

Na rysunku 44 przedstawiono różne rodzaje spoin oraz połączeń spawanych.

Rys. 44. Różne rodzaje spoin oraz połączeń spawanych [1, s. 61]

Połączenia zgrzewane

Zgrzewanie polega na miejscowym nagrzaniu łączonych części do temperatury przejścia

materiału w stan plastyczny i dociśnięciu ich do siebie. W wynika dociśnięcia materiałów
w stanie plastycznym następuje wzajemna dyfuzja cząstek, wskutek czego powstaje połączenie -
zgrzeina. Najczęściej części łączone są nagrzewane prawie do temperatury topnienia (do tzw.
stanu ciastowatości). Prostota procesu zgrzewania i duża jego wydajność spowodowały bardzo
rozległe zastosowania tego rodzaju połączeń. Połączenia zgrzewane najczęściej są stosowane
w łączeniu elementów o małych grubościach (cienkie blachy, pręty o małych średnicach
itp.).Przy zgrzewaniu spoiwo nie jest stosowane; zgrzeinę (spoinę) tworzy metal rodzimy
łączonych części.

Rozróżnia się następujące podstawowe metody zgrzewania:

–

zgrzewanie ogniskowe, polegające na tym, że części łączone podgrzewane są w ognisku
kowalskim – metoda ta w obecnym czasie traci na znaczeniu,

–

zgrzewanie gazowe. Łączone części podgrzewane są płomieniem gazowym
z zastosowaniem palników. Ta metoda ma zastosowanie głównie do zgrzewania
czołowego (rur, prętów, szyn)

–

zgrzewanie elektryczne oporowe. W zgrzewaniu oporowym powierzchnie przeznaczone
do połączenia po zetknięciu ze sobą włącza się w .obieg prądu, a miejsce ich styku,
wskutek oporu stawianego przepływającemu prądowi elektrycznemu, ulega bardzo

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

silnemu rozgrzaniu. Kiedy temperatura podniesie się do wysokości, w której metal
przechodzi w stan ciastowaty, silny docisk łączonych części powoduje ich złączenie.

Ciepło powstałe wskutek oporu przepływającego prądu jest najczęściej wykorzystywane

w technice połączeń zgrzewanych. Źródłem prądu w zgrzewarce jest transformator, który ma
najczęściej jeden zwój po stronie wtórnej, a jego napięcie wyjściowe wynosi kilka woltów.

Kształt elektrod, ich docisk, wartość prądu oraz czas zgrzewania to parametry regulowane,

które zazwyczaj dobiera się doświadczalnie.

Rys. 45. Zgrzewanie punktowe blach: 1,2) elektrody, 3,4) blachy zgrzewane [13, s. 103]

Zgrzewanie oporowe może być:

–

punktowe - łączenie dwóch elementów ułożonych w zakładkę w przypadku łączenia
blach odległość między zgrzeinami powinna wynosić (15 - 20 )grubości blachy,

–

garbowe - wykonanie dwóch lub więcej czy w kilku punktach jednocześnie zgrzein
(łączenie kołków, śrub, nakrętek z innymi elementami),

–

liniowe - przesuwanie części łączonych między dociśniętymi elektrodami krążkowymi,
napędzanymi przez silnik elektryczny. W czasie obrotu krążków następuje przerywany
przepływ prądu,

–

doczołowe zwarciowe - łączeniu elementów na całej powierzchni styku - stosowane do
połączeń szczelnych (zbiorników, rur itp.),

–

doczołowe iskrowe - elementy zgrzewane stykają w kilku punktach nierówności
powierzchni, stapiając je. Po nadtopieniu całej powierzchni łączone części ściskamy,
uzyskując połączenie,

–

łukiem wirującym - stosuje się do łączenia czołowego rur.

Rys. 46. Zgrzewanie liniowe blach.

1,2 elektrody w formie rolek, 3,4 –blachy zgrzewne [13, s. 103]

Podobny charakter do połączeń zgrzewanych mają połączenia tarciowe, ultradźwiękowe

i zgniotowe. W połączeniach tarciowych ciepło powodujące zmiękczenie materiału uzyskuje się
z pracy tarcia dociskanych i obracających się powierzchni.

Połączenie ultradźwiękowe polega na wprawieniu miejsca łączenia w drgania mechaniczne

o częstotliwości 18-22 kHz oraz na zastosowaniu niewielkiej siły dociskowej. Tarcie wywołane
ruchami drgającej elektrody powoduje nagrzewanie się materiałów oraz czyszczenie łączonych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

powierzchni. Tą metodą są łączone wyprowadzenia drobnych elementów elektronicznych
kondensatorów, półprzewodników, układów scalonych itp.

Połączenia zgniotowe wykonuje się przez docisk szczękami podobnymi do elektrod

zgrzewarki., przez które jednak prąd nie płynie - jest to metoda łączenia jednakowych lub
różnych metali i ich stopów w stanie stałym (na zimno). Nacisk na części łączone może być
wywierany statycznie lub dynamicznie. Dyfuzja cząsteczek materiału następuje na skutek bardzo
silnego dociśnięcia. Połączenia zgniotowe często są stosowane jako przewodzące prąd, można tą
techniką łączyć części o różnych grubościach.

Połączenia lutowane

Lutowanie polega na łączeniu metali za pomocą lutu (spoiwa) z metalu łatwiej topliwego niż

metal nim łączony, przy czym metal rodzimy nie zostaje stopiony. Materiałem łączącym mogą
być czyste metale lub ich stopy. Spoina powstaje więc niemal wyłącznie z metalu spoiwa
wskutek czego otrzymuje się połączenie o innej wytrzymałości niż wytrzymałość materiałów
łączonych elementów.

Rozróżniamy dwa rodzaje lutów:

–

miękkie (temperatura topliwości do 300°C) - do złączy szczelnych i obciążonych
niewielkimi siłami – najczęściej przewodzącymi prąd elektryczny,

–

twarde (od 550°C do 1100°C) - złącze o dużej wytrzymałości, właściwości pośrednie
między połączeniami uzyskanymi przez lutowanie miękkie a spawanymi.

Za pomocą lutowania można łączyć prawie wszystkie metale w różnych kombinacjach,

elementy metalowe z ceramicznymi itd. Proces ten jest łatwy do zmechanizowania
i zautomatyzowania. Dobór lutu zależy głównie od materiałów części łączonych, warunków
pracy połączenia, wymaganej wytrzymałości połączenia itp.

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 umożliwiają znacznie dogodniejsze warunki
wykonywania połączeń o dobrych właściwościach wytrzymałościowych.

Kleje dzielą się na:

–

rozpuszczalnikowe - kauczukowe (butapren, OKT-11) i winylowe (POW, BWF),
–

utwardzalne - dwuskładnikowe: epoksydowe, fenolowe, poliestrowe, jednoskładnikowe
kleje cyjanoakrylowe.

Ze względu na właściwości kleje dzielą się na ciągliwe i nieciągliwe. Kleje ciągliwe nadają

się do łączenia elementów odkształcających się, przy których kleje nieciągliwe uległyby
popękaniu.

Uniwersalność metod klejenia jest tak duża, że w praktyce nie istnieją tworzywa, których nie

można połączyć ze sobą za pomocą metod klejenia, techniką tą łączy się także elementy
konstrukcyjne wykonane ze stali, stopów lekkich, miedzi i jej stopów, ołowiu itp. Połączenia
klejowe wykazują dużą szczelność dla gazów i cieczy. Spoiny klejowe poprawiają również
właściwości akustyczne i wibracyjne konstrukcji poprzez ograniczenie drgań, brak zjawisk
elektrochemicznych oraz stosunkowo niski koszt, jak również łatwość i szybkość ich
wykonywania to niewątpliwie zalety. Główną ich wadą jest dość mała odporność na zmiany
cieplne i starzenie się kleju.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.2. Pytania sprawdzające

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

1. Jakie zadania spełnia połączenie?
2. Jak klasyfikuje się połączenia?
3. Jaka występuje zasadnicza różnica między połączeniami rozłącznymi a nierozłącznymi?
4. Jakie zabiegi należy wykonać aby uzyskać połączenie skurczowe?
5. Jakie występują elementy łączące (łączniki) w połączeniach kształtowych?
6. Jakie części maszyn najczęściej łączą połączenia wpustowe?
7. W jakim celu stosuje się połączenia kołkowe?
8. Jakie połączenie jest najczęściej stosowane w budowie maszyn?
9. Jak klasyfikujemy połączenia spajane?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Rysunek przedstawia przekładnie stożkową zbudowaną z dwóch wałów łożyskowanych

w korpusie z osadzonymi na nich nieprzesuwnie kołami zębatymi Przyjrzyj się rysunkowi
i wskaż wszystkie widoczne połączenia części maszynowych jakie występują. Uzasadnij trafność
przyjętych rozwiązań.

Rysunek do ćwiczenia 1 [6, s. 185]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) zastanowić się jakie rodzaje połączeń części występują w przekładni,
3) zapoznać się z informacjami na temat połączeń, które zamieszczone są w materiałach

dydaktycznych,

4) dokonać klasyfikacji widocznych połączeń,
5) uzasadnić trafność zastosowanych połączeń elementów przekładni,
6) opisać wyniki,
7) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Wał maszyny jest łożyskowany na dwóch podporach. Rysunek przedstawia tylko jedną

podporę wału (łożysko ślizgowe) połączoną z korpusem maszyny (na rys - wyrwany fragment).
Przyjrzyj się rysunkowi i wskaż wszystkie widoczne połączenia oraz opisz zadania jakie
spełniają wobec przyłączy.

Rysunek do ćwiczenia 2 [6, 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 –

łożysko,

6) opisać wyniki,
7) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kartka papieru, długopis,

–

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wyjaśnić jakie zadanie spełnia połączenie?

określić jak klasyfikuje się połączenia?

określić różnicę między połączeniami rozłącznymi a nierozłącznymi?

wymienić elementy łączące ( łączniki ) połączeń kształtowych?

określić jakie części maszyn najczęściej łączą połączenia wpustowe?

wyjaśnić w jakim celu stosuje się połączenia kołkowe?

określić jakie połączenie jest najczęściej stosowane w budowie
maszyn?

określić jak dzielimy połączenia spajane?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Osie i wały

4.5.1. Materiał nauczania

Osie i wały - części, na których osadza się różne 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 łożyskach. Rozróżnia się osie i wały
(tablica 6) gładkie, o prawie niezmiennym przekroju na całej długości, oraz kształtowe –
o zmiennych przekrojach, dostosowanych do obciążenia i funkcji osi lub wału. Osie są z reguły
proste, natomiast wały mogą być proste lub wykorbione.

Tabela 6. Różne postacie wałów [5, s. 316]

Wał prosty pełny gładki

Wał prosty drążony 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 służą do napędzania obracających się części. Zależnie od liczby łożysk, będących
podporami wałów, rozróżnia się wały dwu - i wielopodporowe oraz (bardzo rzadko stosowane) -
jednopodporowe.

W niektórych urządzeniach (szlifierkach ręcznych, wiertarkach dentystycznych itp.) stosuje

się wały giętkie, służące do przenoszenia momentu obrotowego na elementy wykonujące
nieskrępowane ruchy przestrzenne względem nieruchomego napędu (uchwyt dentystyczny
z osadzonym wiertłem).

Zasadnicza różnica pomiędzy wałem a osią polega na tym, że oś jest narażona tylko na

zginanie, podczas gdy wał podlega zginaniu i skręcaniu, gdyż przenosi moment obrotowy na
odcinku między osadzonymi na nim częściami maszyn (np. odcinek koło pasowe, koło zębate
itp.).

Zarówno osie, jak i wały mogą być dodatkowo obciążone siła poosiową (rozciągającą lub

ściskającą), np. gdy częściami osadzonymi na nich są koła zębate skośne lub element przekładni
ślimakowej. Siły te również występują w wałach maszyn (wiertarki, frezarki, tokarki, itp.)

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przekazujących moment obrotowy narzędziom skrawającym lub obrabianym przedmiotom. Wały
te są nazywane wrzecionami (rys 46a).

Rys. 46. Wrzeciono frezarki [5, s. 316]

Osie i wały wykonuje się zwykle ze stali niestopowej zwykłej jakości (St4÷St6 - wg nowych

oznaczeń są to (S275, E295, E335), wyższej jakości (35,45,55) -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 niż
wytrzymałość rdzenia wału. Wały korbowe wykonuje się również jako odlewane ze staliwa,
żeliwa modyfikowanego i sferoidalnego.

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

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

Tabela 7. Porównanie osi i wałów [5, s. 316]

Oś nieruchoma z parą kół zębatych z

i z

osadzonych na tulei (łożysko ślizgowe).

Oś nie przenosi momentu skręcającego.

Oś

ruchoma,

osadzona

dwu

łożyskach,

z osadzonym na niej kołem zębatym z. Również i ta oś
nie przenosi momentu skręcającego.

Osie nie przenoszą momentów skręcających.

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 łożyskach oraz kół, korbowodów lub innych części na wale służą

czopy końcowe i środkowe. Czopy to odcinki osi i wałów stykające się z częściami
współpracującymi (z łożyskami, piastami kół pasowych, zębatych itd. ). Rozróżnia się czopy
ruchowe i czopy spoczynkowe. Czopy ruchowe współpracują z panewkami łożysk 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 można podzielić na stożkowe,
walcowe, kulowe, wielokołnierzowe, wielowypustowe itp.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W zależności od kierunku przenoszenia sił czopy dzieli się na (rys. 47): poprzeczne (siła

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

Rys. 47. Czopy: a) poprzeczny, b) wzdłużny, c) poprzeczno-wzdłużny [5, s. 317]

4.5.2. Pytania sprawdzające

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

1. W jakim celu stosuje się w maszynach i urządzeniach osie i wały?
2. Jakie najczęściej przekroje poprzeczne mają osie i wały?
3. Jakie znasz rodzaje wałów (dokonaj podziału pod względem kształtu)?
4. Jak klasyfikuje się osie?
5. Jaka zasadnicza różnica występuje między wałem a osią?
6. Jak klasyfikuje się wały, rozpatrując kryterium ilości podpór wału?
7. Jakie materiały stosuje się na wały?
8. Co określa termin czop?
9. Jak klasyfikuje się czopy?
10. W jakim celu stosuje się wały giętkie?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na rysunku przedstawiono osadzanie czopa w łożysku ślizgowym. Przeanalizuj sposób

ułożyskowania 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 możliwymi kierunkami sił przenoszonych przez ten czop,
3) odszukać w materiałach dydaktycznym informacje na temat czopów,
4) zaklasyfikować czop do odpowiedniej grupy,
5) zapisać wnioski i wynik,
6) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, długopis,

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Narysuj odręcznie wał prosty schodkowy z dwoma czopami spoczynkowymi środkowymi

(na czopach środkowych w czasie montażu zostaną osadzone koła zębate) oraz z dwoma
czopami końcowymi obrotowymi.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) zastanowić się nad wyglądem charakterystycznych odcinków wału (miejsca osadzenia kół

zębatych i łożysk),

3) skorzystać z informacji zawartych w materiałach dydaktycznych,
4) narysować wał,
5) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

kartka papieru, ołówek,

−

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wyjaśnić w jakim celu stosuje się w maszynach i urządzeniach osie
i wały?

określić jakie najczęściej przekroje poprzeczne mają osie i wały?

określić rodzaje wałów?

podać klasyfikacje osi?

określić zasadniczą różnicę występującą między wałem a osią?

zaklasyfikować wały do odpowiedniej grupy, rozpatrując kryterium
ilości podparć wału?

wymienić materiały stosowane na wały?

zdefiniować termin czop?

podać klasyfikacje czopów?

10)

wyjaśnić w jakim celu stosuje się wały giętkie?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6. Łożyska ślizgowe i toczne

4.6.1. Materiał nauczania

Części maszynowe zapewniające poprawną pracy elementów maszyn poruszających się

ruchem obrotowym (np. osi, wałów oraz części maszyn lub zespołów na nich osadzonych) noszą
nazwę łożysk. Wobec tego głównym zadaniem łożysk jest zachowane stałego położenia osi
obrotu (wałów, osi) i zminimalizowanie sił tarcia względem nieruchomej podstawy
(np. korpusu obrabiarki), oraz przeniesienie sił. Obciążenia te wynikają z ciężaru wałów
i osadzonych na nich elementów (kół zębatych i pasowych, sprzęgieł itd.) oraz sił pochodzących
od obciążenia wałów i osi. Łożyska wywierają na wał reakcje równe co do wartości siłom
obciążającym łożysko, lecz są przeciwnie zwrócone. Łożyska ze względu na typ dzielimy na:

ślizgowe i toczne.

Łożyska ślizgowe

Łożysko ślizgowe składa się z dwóch głównych elementów, a mianowicie: korpusu (kadłuba

- często korpus stanowi bezpośrednio obudowa mechanizmu) osadzanej w nim panwi (panewki),
służącej do podtrzymywania czopa wału lub osi.

W łożyskach ślizgowych powierzchnie czopa i panewki, jeśli nie uwzględniać

oddzielającego je smaru, stykają się bezpośrednio i ślizgają się po sobie - zatem w czasie pracy
występuje tarcie ślizgowe. Łożyska ślizgowe mogą występować jako niedzielone i dzielone.

Łożyska niedzielone odlane w całości bez charakterystycznej dla tej grupy łożysk wciskanej

panewki przedstawione są na rys. 48

Rys. 48. Łożyska niedzielone ślizgowe a) łożysko odlane wraz z ramą, b) łożysko przykręcane [4, s. 64]

Na wciskane panewki stosuje się brązowe tuleje, porowate spieki samosmarujące lub

tworzywa sztuczne. Porowate spieki są nasycone olejem, który podczas pracy wskutek
nagrzewania się (tarcie) rozszerza się i wypływa z porów smarując łożysko, a po ostygnięciu jest
z powrotem „wciągany" w pory. Ten typ łożysk stosowany jest przy nieznacznych obciążeniach,
często w urządzeniach gospodarstwa domowego.

Rysunek 49 przedstawia łożysko ślizgowe poprzeczne dzielone składające się z korpusu

(podstawa i pokrywa połączone śrubami) oraz panwi, w których obraca się czop osi lub wału.

Rys. 49. Łożysko ślizgowe dzielone (poprzeczne) 1 - podstawa łożyska,

2 - pokrywa łożyska, 3 - panwie górna i dolna [4, s. 64]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Korpus łożyska odlewa się zwykle z żeliwa albo staliwa. Panwie, które mogą być dzielone

(składające się z 2, 3, a nawet 4 części) albo niedzielone, wykonuje się przeważnie z brązu
(rzadziej z żeliwa szarego), a następnie wylewa się stopem łożyskowym dla zmniejszenia tarcia
współpracujących części. Najczęściej jest to grupa stopów, która składa się z miękkich
i plastycznych metali - ołowiu i cyny z dodatkiem miedzi, antymonu, kadmu, niklu, telluru,
wapnia i sodu.

W zależności od kierunku działających obciążeń, rozróżnia się łożyska ślizgowe:

–

poprzeczne, przeznaczone do przejmowania obciążeń prostopadłych do osi obrotu wału
(rys 50a),

–

wzdłużne, obciążone siłami działającymi zgodnie z kierunkiem osi obrotu wału
(rys. 50b),

–

poprzeczno-wzdłużne, przeznaczone do przejmowania obciążeń zarówno prostopadłych,
jak i zgodnych z kierunkiem osi obrotu(rys. 50c).

Rys. 50. Obciążenie łożysk ślizgowych: a) poprzeczne, b) wzdłużne, c) poprzeczno-wzdłużne [6, s. 193]

Do smarowania łożysk ślizgowych stosuje się smary stałe albo płynne.
Smarowanie smarem stałym polega na wtłaczaniu go do łożysk za pomocą urządzeń

zwanych smarownicami. Smary stałe są zastosowane w łożyskach bardzo mocno obciążonych
i wolnobieżnych. Łożyska obracające się z większymi prędkościami smaruje się specjalnymi
olejami o małej skłonności do rozpływania się poprzez otwory do wpuszczania oleju, knoty,
poduszki filcowe, smarownice igiełkowe itp. (smarowanie dopływowe)

Szybko obracające się, mocno obciążone łożyska są smarowane olejem przez zanurzenie lub

stałe podawanie, np. specjalną pompą (smarowanie obiegowe). W łożyskach tych przy
zapewnieniu dostatecznej ilości smaru i odpowiedniej prędkości obrotowej może powstać
zjawisko smarowania hydrodynamicznego, przy którym występuje tarcie płynne.

W mało obciążonych łożyskach prostych urządzeń smary są wprowadzane do łożysk

jednorazowo w czasie montażu.

Smarowanie łożysk ślizgowych powietrzem (łożyska przepływowe - smar najczęściej gaz

pod dużym ciśnieniem jest doprowadzany w wielu miejscach) stosuje się w urządzeniach
o niewielkiej nośności, ale o bardzo dużych prędkościach obrotowych (od 40 000 do 360 000
obr/min, np. w mikroturbinach wrzecion szlifierskich, wiertarkach dentystycznych
i chirurgicznych).

Stosuje się również smarowanie łożysk ślizgowych zawiesiną oleju w powietrzu, czyli tzw.

mgłą olejowca, która jest wytwarzana w specjalnym urządzeniu i dostarczana przewodami
rurowymi do łożysk.

Zaletami łożysk ślizgowych są: prosta konstrukcja, stosowanie dużych obciążeń i łatwe

ustalanie luzów, wadami zaś - duża strata energii na pokonanie sił tarcia, trudna ich wymiana
w przypadku zużycia oraz duże zużycie smarów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Łożyska toczne

W tym typie łożysk powierzchnie czopa i gniazda łożyska nie stykają się bezpośrednio, gdyż

między nimi znajdują się kulki lub wałeczki, od których łożyska noszą nazwę kulkowych lub
wałeczkowych.

Wałeczki wykonuje się w postaci walców, baryłek lub stożków ściętych.
Zasada działania łożyska tocznego polega na toczeniu się między powierzchnią pierścienia

wewnętrznego a powierzchnią pierścienia zewnętrznego kulek lub wałeczków - zatem występuje
tarcie toczne. Elementy toczne są zwykle prowadzone w koszyku utrzymującym odpowiednie
odległości między nimi.

W zależności od kierunku obciążenia łożyska toczne dzieli się na:
–

poprzeczne – przenoszą obciążenia promieniowe,

−

poprzeczno-wzdłużne – przenoszą obciążenia promieniowe i osiowe,

−

wzdłużne – przenoszą obciążenia osiowe.
Łożyska wykonuje się jako jednorzędowe i dwurzędowe (rys. 51).

Rys. 51. Łożyska toczne: a) kulkowe jednorzędowe poprzeczne, b) kulkowe dwurzędowe wahliwe poprzeczne, c)

kulkowe wzdłużne, d) kulkowe wahliwe wzdłużne; e) wałeczkowe poprzeczne, f ) wałeczkowe
poprzeczno-wzdłużne (D, d, B, - wymiary łożysk w mm) [4, s. 67]

Łożyska wahliwe stosuje się w przypadku, kiedy z różnych powodów położenie wału nie

zapewnia prostopadłego (łożyska poprzeczne) lub równoległego (łożyska wzdłużne) ustawienia
względem osi łożyska.

Oprócz wymienionych istnieją inne rodzaje łożysk tocznych, i dalsze podziały. Z uwagi na

duży zakres zastosowania łożysk tocznych fabryki produkują szeroki ich asortyment, łożyska
toczne są znormalizowane i ujęte w katalogu opracowanym przez Centralne Biuro Konstrukcji
Łożysk Tocznych..

Rysunek 52 przedstawia sposób zamocowania łożyska na obracającym się wałku. Pierścień

osadza się suwliwie w korpusie łożyska i ustala położenie pokrywą. Pierścień wewnętrzny jest
ciasno pasowany na czopie wałka. i dociśnięty do jego odsadzenia nakrętką. Dla zabezpieczenia
łożyska przed zanieczyszczeniem użyte są filcowe uszczelki. Warunek niewymagany
w przypadku zastosowania łożysk krytych.

W przypadku gdy wałek jest nieruchomy, a piasta ruchoma, łożysko osadza się ciasno

w gnieździe, a na wałku suwliwie.

Prawidłowo zamontowane i eksploatowane łożysko zużywa się wskutek powierzchniowego

zmęczenia materiału. Objawia się ono powstawaniem rys, a następnie łuszczeniem powierzchni
bieżni i elementów tocznych. Zdolność łożyska do trwałego przenoszenia obciążeń określa jego
trwałość, natomiast wartość obciążenie określa nośność ruchowa wyrażona w niutonach (N).

Wadami łożysk tocznych są wrażliwość na uderzenia i stosunkowo duże wymiary

poprzeczne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 52. Sposób mocowania łożyska na wałku [4, s.68]

4.6.2. Pytania sprawdzające

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

Co oznacza termin łożysko?

Jakie zadania mają łożyska?

Na jakie dwie podstawowe grupy dzieli się łożyska?

Z jakich elementów składa się łożysko ślizgowe?

Jaki rodzaj tarcia występuje w łożysku ślizgowym?

Jak klasyfikuje się łożyska ślizgowe?

Jak zbudowane jest łożysko toczne?

Jak klasyfikuje się łożyska toczne?

9. W jakim dokumencie możemy odszukać informacje na temat parametrów produkowanych

łożysk?

4.6.3.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na rysunku przedstawiono osadzanie czopa w łożysku, Podaj rodzaj użytego łożyska

i zakwalifikuj je do odpowiedniej grupy. Przeanalizuj sposób ułożyskowania czopa
i odpowiedz na pytania – jakimi siłami jest obciążony wał i w wyniku pracy jakich części
maszyn (podaj przykład ) to dodatkowe obciążenie powstaje? W jaki sposób powinien być
pasowany wał w pierścieniu wewnętrznym łożyska, a w jaki pierścień zewnętrzny w korpusie
łożyska?

Rysunek do ćwiczenia 2. [6, s. 219]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

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

łożyska,

6) określić sposób pasowania łożyska,
7) zapisać wnioski i wyniki,
8) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kartka papieru , długopis,

–

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Korzystając z Katalogu Łożysk Tocznych dobierz łożysko kulkowe zwykłe o wymiarach:
D = 47mm (średnica zewnętrzna łożyska),
d = 25mm (średnica wewnętrzna łożyska),
B = 12mm (szerokość łożyska),
określ jego trwałość i nośność.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) odszukać w katalogu łożysko kulkowe zwykłe o podanych wymiarach,
3) zapisać oznaczenie łożyska, a także jego zdolność do trwałego przenoszenia obciążeń oraz

wartość obciążenia.

4) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

Katalog Łożysk Tocznych,

–

kartka papieru, długopis.

4.6.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

zdefiniować termin łożysko?

określić jakie zadania mają łożyska?

określić na jakie dwie podstawowe grupy dzieli się łożyska?

wymienić z jakich elementów składa się łożysko ślizgowe?

sklasyfikować łożyska ślizgowe i toczne?

wyjaśnić budowę łożyska tocznego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7. Sprzęgła

4.7.1. Materiał nauczania

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

obrotowego z jednego wału na drugi bez zmiany kierunku obrotowego. W ogólnym przypadku
można określić, że 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.

Zastosowanie sprzęgieł:

–

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

–

sprzęgła stosuje się również 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 służą sprzęgła sterowane, przede wszystkim asynchroniczne
(np. cierne w samochodach).lub sprzęgła synchroniczne (np. kłowe),

–

sprzęgła mogą łączyć również wały o osiach leżących nie tylko na jednej prostej, ale
przecinających się pod pewnym kątem lub też przesuniętych równolegle. W tym przypadku
stosuje się tzw. sprzęgła samonastawne lub podatne.

Klasyfikacja sprzęgieł może być prowadzona według różnych kryteriów: zadań, rozwiązań

konstrukcyjnych, sposobu włączania czy np. rodzaju łącznika przekazującego moment obrotowy.
Poniżej przedstawiono na rys.53, klasyfikację według cech funkcjonalno-konstrukcyjnych, ujętą
w normie PN-71/M-85250.

Rys. 53. Klasyfikacja sprzęgieł według cech funkcjonalno-konstrukcyjnych [14, s. 369]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Istnieje ogromna liczba rozwiązań konstrukcyjnych sprzęgieł stosowanych w praktyce

i ich odmian, jak i licznych funkcji spełnianych przez te mechanizmy. Z uwagi na ograniczoną
ilość miejsca zostanie omówiona wybrana grupa prostszych w budowie sprzęgieł mechanicznych
z pominięciem hydrodynamicznych. Część z nich jest znormalizowana i produkowane przez
wyspecjalizowane firmy. Stwarza to możliwość stosowania sprzęgieł gotowych bez konieczności
ich projektowania. Wskazówki doboru sprzęgieł do określonych zadań znajdują się w normach
i katalogach wytwórców.

Sprzęgła nierozłączne

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

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

Sprzęgła nierozłączne dzielimy na:

–

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

–

sprzęgła samonastawne, umożliwiające niewielkie przesunięcia wzdłużne i poprzeczne
wałów,

–

sprzęgła podatne, w których łącznikiem są elementy sprężyste.
Do najprostszych należą 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 żeliwa, stali lub staliwa (rys. 54). 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 obciążenia ponad dopuszczalną wartość
kołek ulega ścięciu i wały tracą wzajemne połączenie.

Łącznikami mogą być również wpusty lub kliny. Stosuje się także połączenia skurczowe

tulei z wałem.

Rys. 54. sprzęgła tulejowe połączone z wałami a) za pomocą klinów, b) za pomocą kołków [4, s.69]

Wady sprzęgieł tulejowych polegają na przenoszeniu jedynie małych mocy (szczególnie

sprzęgła połączone kołkami), niemożności dokładnego środkowania wałów (głównie wskutek
użycia 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.55). Sprzęgło

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

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.55. 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. 56 a) lub
ustala się na dodatkowym elemencie (pierścień centrujący) (rys. 56b).

Rys. 56. Sposoby łączenia wałów za pomocą sprzęgieł: a) kołnierzowego, b) tarczowego[6, s. 231]

Sprzęgła samonastawne

Umożliwiają one łączenie wałów i przenoszenie momentu skręcającego gdy osie wałów nie

pokrywają się lub gdy podczas pracy może wystąpić przesunięcia osiowe jednego z wałów.

Sprzęgła Oldhama

Tego rodzaju sprzęgło dopuszcza przesunięcia poprzeczne oraz odchylenia kątowe

(rys. 57). Tarcze sprzęgła są osadzone na wałach, a rolę łącznika odgrywa osobna tarcza
(wkładka z materiału o małym współczynniku tarcia) współpracująca z kłami obu tarcz.

Rys. 57. Sprzęgło Oldhama: a) z kłami prostymi, b) z wkładka[ tekstolitową, c) z kłami o zarysie

ewolwentowym [14, s.376]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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 dużym 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 można sklasyfikować także jako samonastawne ponieważ umożliwia

przesunięcia wzdłużne wałów w granicach luzu osiowego. Przesunięcia tego rodzaju występują
najczęściej wskutek wydłużeń cieplnych.

Rys. 58. 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 przeciążeniowym (bezpieczeństwa), koło napędzające, 2
- koło napędzane, 3 – wodzik (element sterujący) [13, s.147]

Rys. 59. Sprzęgło kłowe: a) tarcza sprzęgła, b) sprzęgło w stanie włączonym [4, s.70]

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 krzyżaka

3. Połączenie takie zapewnia możliwość przenoszenia ruchu obrotowego przez wały ustawione
względem siebie bod pewnym kątem. Dwa takie zespoły połączone krótkim wałkiem mogą
służyć do łączenia wałów o osiach równoległych przesuniętych.

Rys. 60. Sprzęgło przegubowe (Cardana) [4, s.72]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sprzęgła podatne

W sprzęgłach podatnych podstawowym elementem jest łącznik podatny sprężyny, którego

zadaniem

jest

umożliwienie

chwilowego

względnego

obrotu

wału

napędzanego

w stosunku do wału napędzającego. Dzięki podatności łącznika sprzęgła mogą zmniejszać
wpływ obciążeń 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 sprężyn najrozmaitszych kształtów.

Sprzęgła sterowane

Sprzęgłami sterowanymi nazywa się sprzęgła wyposażone w urządzenia, za pomocą których

pracownik obsługujący urządzenie może dokonywać połączenia lub rozłączenia członów
sprzęgła: W zależności od charakteru pracy łączenie lub rozłączanie sprzęgła może następować
w czasie spoczynku albo w ruchu, przy czym o konstrukcji sprzęgła może również decydować
kierunek momentu i ruchu obrotowego przy włączaniu oraz warunki wyłączania przy biegu
luzem czy też pod obciążeniem.

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 umożliwia przełączanie przy różnych prędkościach kątowych obu członów.

Sprzęgła cierne

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

drugiego, służą 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, stożkowe lub walcowe.

Sprzęgło służące do łagodnego włączania napędu, sterowane mechanicznie, przedstawiono

na rys. 61.

Rys. 61. Schemat działania sprzęgła zamkniętego a) sprzęgło w stanie włączonym, b) wyłączenia sprzęgła

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

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

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

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

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

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sprzęgła samoczynne

Sprzęgła samoczynne umożliwiają 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.

Sprzęgła samoczynne dzielimy na:

–

odśrodkowe, w których włączenie lub rozłączenie sprzęgła następuje na skutek działania siły
odśrodkowej,

–

jednokierunkowe,

przekazujące

moment

obrotowy

tylko

jednym

kierunku,

a wyłączające się przy zmianie kierunku,

–

bezpieczeństwa, wyłączające się przy przekroczeniu założonego momentu obrotowego.

Sprzęgła odśrodkowe

Ten rodzaj sprzęgła stosowany jest najczęściej jako sprzęgło rozruchowe, umożliwiając

rozruch maszyny bez obciążenia silników o dużych prędkościach początkowych.(zasprzęgla wał
napędowy dopiero w momencie kiedy silnik osiągnie określoną prędkość obrotową).

Sprzęgło cierne jednokierunkowe

Spełnia podobne zadanie jak sprzęgło zapadkowe i jest stosowane do odłączania napędu,

jeśli wał napędzany, np. wskutek bezwładności, osiągnie większą prędkość obrotową od wału
napędzającego. Sprzęgło takie w rowerach („wolne koło”) umożliwia jazdę rozpędem bez
napędzania (nie ma potrzeby pedałowania).

Rys. 62. Sprzęgło jednokierunkowe zapadkowe 1 – koło zapadkowe,

2 – wał, 3 – koło zębate, 4 – zapadka, S – sprężyna [13, s.150]

Sprzęgła elektromagnetyczne

W budowie obrabiarek stosuje się sprzęgła cierne sterowanego elektromagnetycznie.

Strumień magnetyczny wirującego elektromagnesu zasilanego przez pierścienie ślizgowe,
przyciąga osadzoną przesuwnie na drugim wale tarczę, która ciernie sprzęga się z obudową
elektromagnesu .Innym rozwiązaniem jest zastosowanie żelaznego proszku zmieszanego
z olejem. Strumień magnetyczny powoduje „klejenie się” cząstek proszku między sobą oraz do
osadzonych na wale tarcz. W sprzęgłach tych występuje poślizg tylko między cząstkami proszku,
wskutek czego zużyciu ulega jedynie łatwy do wymiany proszek.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8.2

Pytania sprawdzające

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

1. Co określa termin sprzęgło?
2. Jak ogólnie można opisać budowę sprzęgła?
3. Jakie jest zastosowanie sprzęgieł?
4. Jak klasyfikuje się sprzęgła mechaniczne?
5. Jaka jest budowa sprzęgła tulejowego?
6. Jaki rodzaj sprzęgła umożliwia przeniesienie obrotów z wału na wał przy ich niewielkim

przesunięciu poprzecznym?

7. Czy sprzęgło kłowe może pracować jako sprzęgło bezpieczeństwa?
8. Jakimi cechami charakteryzują się sprzęgła podatne?
9. Jakie znasz rodzaje sprzęgieł ciernych?
10. Jakimi cechami charakteryzują się sprzęgła samoczynne?

4.7.3.

Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na rysunku jest przedstawiony pewien rodzaj sprzęgła. Sklasyfikuj jego przynależność do

odpowiedniej grupy sprzęgieł i uzasadnij swój wybór.

Rysunek do ćwiczenia 1 [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,
4) zaklasyfikować przedstawione powyżej sprzęgło do odpowiedniej grupy,
5) przeprowadzić porównanie,
6) uzasadnić swój wybór,
7) zapisać wnioski,
8) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kartka papieru, długopis,

–

poradnik dla ucznia,

–

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Na rysunkach są zobrazowane położenia wałów, których z różnych złożonych przyczyn nie

można zmienić, a które należy połączyć (przedłużyć). Dobierz do każdego przedstawionego
przypadku przesunięcia osi wałów odpowiedni rodzaj sprzęgła, które by zapewniało prawidłową
pracę układu wał - sprzęgło. Należy przyjąć:

rys. a

x = 0,8 mm,

rys. b

y = parametr zmienny w czasie pracy wału w granicach 0-5mm.

rys. c

Uzasadnij swój wybór.

Rysunek do ćwiczenia 2 [11, s. 46 ]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) zastanowić się jakie rodzaje sprzęgieł mogą bezpiecznie przenieść moment obrotowy:

w przypadku przesunięcia poprzecznego osi wałów,

w przypadku kiedy wały w czasie pracy znacznie się wydłużają (czoła wałów zbliżają
się do siebie) po czym oddalają,

w przypadku kiedy kąt między osiami wałów jest bardzo duży,

3) odszukać w materiałach dydaktycznych informacje na temat sprzęgieł,
4) dobrać dla każdego przypadku przesunięcia odpowiednie sprzęgło,
5) uzasadnić wybór,
6) zapisać wnioski,
7) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kartka papieru, długopis,

–

poradnik dla ucznia,

–

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7.4.

Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

zdefiniować termin sprzęgło?

wyjaśnić budowę sprzęgła?

określić zastosowanie sprzęgieł?

opisać budowę sprzęgła tulejowego?

wyjaśnić czy sprzęgła łubkowe przenoszą momenty skręcające?

określić cechy charakterystyczne sprzęgła podatnego?

wymienić rodzaje sprzęgieł ciernych?

określić cechy charakterystyczne sprzęgła samoczynnego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8. Przekładnie zębate proste i złożone

4.8.1.

Materiał nauczania

Urządzenia służące do napędzania, składające się ze źródła energii i elementu

pośredniczącego w przekazywaniu tej energii od silnika do maszyny roboczej noszą nazwę
napędów.

Potocznie także mianem napędu określa się głównie urządzenia pośredniczące, a więc np.

przekładnie mechaniczne. Mówiąc inaczej napęd mechaniczny służący do przenoszenia ruchu
obrotowego z wału czynnego (napędzającego) na wał bierny (napędzany) nazywa się przekładnią
mechaniczną.

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: przełożenie i sprawność.
Przełożeniem 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 zależności od wartości przełożenia rozróżniamy następujące rodzaje przekładni:

–

jeżeli

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

–

jeżeli

zwiększającą (multiplikator) ( i < 1).

Sprawnością przekładni η nazywa się stosunek mocy wykorzystywanej na wale biernym P

do mocy doprowadzanej na wale czynnym P

Kolejną wielkością charakterystyczną dla przekładni mechanicznych jest przenoszony

moment obrotowy. Wartość momentu obrotowego na każdym wale i kole oblicza się
z zależności

gdzie:

M - [N • m],
P – [W],

– [rad/s]

lub wg wzoru liczbowego

9550

⋅

gdzie:

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

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W zależności od sposobu przenoszenia ruchu obrotowego rozróżniamy 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 możliwy jest poślizg części napędzanej
względem części napędzającej.

Wszystkie przekładnie dzieli się na proste (przenoszące ruch między dwoma wałami)

i złożone (przenoszące ruch między kilkoma wałami).

Przekładnie proste zębate

Przekładnie

zębate

znajdują

szerokie

zastosowanie

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. Każde
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 zależnie od kształtu dzieli się na
walcowe i stożkowe. 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
wyobrażalne koła podziałowe o średnicy d na dwie części: głowę o wysokości h

i stopę

o wysokości h

Rys. 63. 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 wielko

ci z

ba nie u

ywa si

podziałki P uz

bienia, lecz

wielko

ci zwanej modułem

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

Poniewa

⋅

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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

⋅

oraz

⋅

, a po ich podzieleniu stronami otrzymuje się:

Nale

y pami

e koła z

bate musz

tak ustawione,

eby koła podziałowe były do

siebie styczne. Koła podziałowe s

wobec tego jakby kołami ciernymi, w zwi

zku z tym,

otrzymuje si

Indeks

odnosi si

zawsze do elementu czynnego (nap

dzaj

cego), a indeks

- do elementu

biernego (nap

dzanego).

Kierunek obrotu wału nap

dzanego w przekładni z

batej jest zawsze przeciwny kierunkowi

obrotów wału nap

dzaj

cego. Je

eli mi

dzy koła z

bate wałów współpracuj

cych wprowadzimy

trzecie koło z

bate po

rednie, to kierunek obrotu wału nap

dzanego b

dzie zgodny z kierunkiem

obrotu wału nap

dzaj

cego, przy czym koło po

rednie nie ma wpływu na warto

ść

przeło

enia

przekładni. (rys. 64).

Rys. 64. Kierunki obrotów kół zębatych [4, s.88]

W przekładni z

batej koła walcowe wykonuje si

−

o z

bach prostych, uz

bienie jest w nich naci

te równolegle do osi koła (rys. 65a),

−

o z

bach daszkowych, na szeroko

ci koła uz

bienie składa si

z odcinków z z

bami

sko

nymi (lub

rubowymi) lewymi i prawymi (rys. 65c),

−

z uz

bieniem wewn

trznym, uz

bienie proste lub sko

ne jest tu naci

te na wewn

trznej

powierzchni walca (rys. 65d),

−

jako z

batk

, stanowi ona wycinek koła walcowego o niesko

czenie du

rednicy,

w wyniku czego okr

g tego koła jest lini

prost

(rys. 65e).

Do przenoszenia nap

du przy osiach przekładni przecinaj

cych si

stosowane koła z

bate

sto

kowe:

−

o z

bach prostych (rys. 65f ) - uz

bienie jest naci

te wzdłu

tworz

cej sto

ka,

−

o z

bach sko

nych (rys. 65g) - uz

bienie jest naci

te pod k

tem do tworz

cej sto

ka,

−

o z

bach krzywoliniowych (rys. 65h) - linie nie s

liniami prostymi,

−

płaskie (rys. 65i) - k

t sto

ka podziałowego wynosi 90° (dawniej nazywano to koło z

batk

pier

cieniow

lub koronow

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 65. 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) stożkowe o zębach prostych,
g) stożkowe o zębach skośnych, h) stożkowe o zębach krzywoliniowych, i) stożkowe płaskie [1, s. 100]

Przekładnie proste zależnie od wzajemnego położenia 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.

Ponad to przekładnie zębate (rys. 66) dzielimy na:

–

walcowe o zazębieniu zewnętrznym, składające się z kół walcowych o zębach prostych,
skośnych i daszkowych (rys. 66 a, b, c),

−

zębatkowe (rys. 66e),

−

o zazębieniu wewnętrznym (rys. 66d),

−

stożkowe, składające się z kół stożkowych o zębach prostych (rys. 66f), skośnych (rys. 66g)
lub krzywoliniowych (rys. 66h),

−

śrubowe (rys. 66i)

−

ślimakowe (rys. 66j).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 66. Przekładnie zębate pojedyncze: a), b), c) walcowa o zazębieniu zewnętrznym z zębami prostymi, skośnymi,

daszkowymi, d) o zazębieniu wewnętrznym, e) zębatkowe, f), g), h) stożkowe o zębach prostych, skośnych,
krzywoliniowych, i) śrubowe, j) ślimakowe [1, s.100]

Do przekładni równoległych zalicza się przekładnie walcowe wraz z przekładnią zębatkową,

a do przekładni kątowych - przekładnie stożkowe wraz z przekładnią koronkową, w której
jednym z kół jest koło zębate płaskie.

Przekładnie wichrowate mogą składać się z kół walcowych o zębach śrubowych

(rys. 66i) lub z kół stożkowych. Specjalną odmianę przekładni wichrowatych stanowią
przekładnie ślimakowe (rys. 66j), składające się ze ślimaka i ślimacznicy. Są one stosowane do
przenoszenia ruchu między wałkami, których osie są położone pod kątem prostym (90°).

Przedstawione na rysunku 66 przekładnie są przekładniami pojedynczymi, z których można

tworzyć przekładnie złożone.

W zależności od ustawienia przekładni pojedynczych przekładnie złożone dzieli się na:

–

wielostopniowe, z szeregowym ustawieniem przekładni pojedynczych,

−

wielorzędowe, z równoległym ustawieniem przekładni pojedynczych.

Przekładnie wielostopniowe są stosowane m.in. w maszynach i urządzeniach, w których na

wale roboczym (napędzanym) należy uzyskać małą prędkość obrotową (w przypadku

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

zastosowania przekładni pojedynczej przełożenia osiągają wartości większe od zalecanych dla
przekładni jednostopniowych) – tablica 7.

Jeżeli przekładnia jest wielostopniowa, to każde przełożenie wyznacza się z zależności:

−

Przeło

enie całkowite przekładni wielostopniowej jest iloczynem poszczególnych przeło

przekładni jednostopniowych

...

−

Tabela 7. Graniczne wartości w przekładniach na jednym stopniu

Przeło

enie

Rodzaj przekładni

zwykle wyj

tkowo

Sprawno

ść

Moc

przenoszona

dko

ść

obrotowa

obr/min

dko

ść

obwodowa

m/s

bata zwykła

0,96÷0,99

19000

100000

200

bata planetarna

0,98÷0,99

7500

40000

limakowa

100

0,45÷0,97

750

30000

Ła

cuchowa

0,97÷0,98

3700

5000

17÷40

z pasem

płaskim

0,96÷0,98

1700

18000

Pasowa

z pasami

klinowymi

0,94÷0,97

1100

Cierna

0,95÷0,98

150

Rys. 67. Podwójna przekładnia zębata: 1-wał napędzający 2 – wał pośredni 3 – wał napędzany [4, s. 89]

Przekładnie wielorz

dowe s

stosowane głównie w obrabiarkach, w których jest niezb

dne

otrzymywanie na wrzecionie roboczym ró

nych pr

dko

ci obrotowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 68. Przekładnie złożone: a) wielostopniowa, b, c) wielorzędowe [14, s. 261]

Przekładnie złożone wielorzędowe są nazywane skrzynkami prędkości bądź skrzynkami

przekładniowymi.

Na rysunku 69 przedstawiono trójbiegową samochodową skrzynkę przekładniową.

Napędzane jest koło z

ułożyskowane na wale głównym. Na wielowypuście wału głównego są

osadzone przesuwnie koła z

i z

. Koła z

, z

i z

są na stałe osadzone na wale pośrednim.

Stale zazębione z kołem z

łożyskowane w obudowie koło z

sprzęgając się z kołem z

służy

do zmiany kierunku obrotu przy jeździe do tyłu. Pomiędzy kołem z

a kołem z

znajduje się

sprzęgło kłowe.

Rys. 69. Schemat samochodowej skrzynki przekładniowej o trzech biegach do jazdy w przód jednym biegu

wstecznym [13, s.170]

Przekładnia obiegowa

We wszystkich powyższych przekładniach osie kół były stałe i dlatego przekładnie te można

nazwać przekładniami stałymi. Odróżnia 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 rys. 70. 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. Jeżeli zatrzyma się koło
słoneczne podczas obrotu koła pierścieniowego, to satelity będą się obracać dookoła swoich osi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 70. Mechanizm przekładni obiegowej 1- koło pierścieniowe, 2 – koło słoneczne, 3 – koła obiegowe,

4 – jarzmo, [4, s. 90]

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
przełożenia, czyli znacznie zmniejszać prędkość obrotową wału napędzanego.

Główną zaletę przekładni zębatych jest możliwość ich stosowania zarówno do przenoszenia

mocy w bardzo szerokim zakresie (do kilkudziesięciu megawatów), jak i do przekazywania
minimalnego momentu obrotowego w mechanizmach precyzyjnych.

W stosunku do innych przekładni mechanicznych przekładnie zębate wyróżniają się

stałością przełożenia, zwartością konstrukcji, mniejszymi naciskami na wały i łożyska,
niezawodnością działania. Wadą tych przekładni jest ich wyższy koszt wytworzenia, hałaśliwość,
mała odporność na przeciążenia, konieczność smarowania.

4.8.2. Pytania sprawdzające

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

1. Co określa termin napęd?
2. Jaka jest różnica między napędem a przekładnią?
3. Jak oblicza się przełożenie przekładni prostej zębatej?
4. Jak oblicza się moduł koła zębatego?
5. W jaki sposób koło pośrednie przekładni prostej zębatej wpływa na kierunek obrotów

wału napędzanego i na przełożenie przekładni?

6. Jak klasyfikuje się koła zębate walcowe?
7. Jak klasyfikuje się koła zębate stożkowe?
8. Jak klasyfikuje się przekładnie proste zębate?
9. Jak klasyfikuje się przekładnie proste pod względem położenia osi współpracujących wałów

(napędzanego i napędzającego)?

10. Jak zbudowane są przekładnie złożone?
11. Jakie są główne zalety przekładni zębatych, a jakie wady?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Rysunek przedstawia przekładnie zębatą prostą w fazie projektowania. Zakłada się, że wał

napędzający obraca się z prędkością obrotową 1400 obr/min. Na wale jest osadzone koło zębate
o liczbie zębów z = 40. Dobierz drugie koło zębate o odpowiedniej liczbie zębów, tak aby wał
napędzany obracał się z prędkością 500 obr/min oraz oblicz przełożenie projektowanej
przekładni.

Rysunek do ćwiczenia 1

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

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

że indeks

odnosi się do elementu napędzającego,

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

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kartka papieru, długopis,

–

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Na rysunku jest przedstawiona skrzynka przekładniowa. Analizując schemat kinematyczny

określ, które koła należy zazębić ze sobą tak, aby obroty wału głównego w pierwszym przypadku
były najwyższe, a w drugim najniższe (najwyższa i najniższa prędkość obrotowa wału

n ). Koło

jest kołem napędzającym (prędkość obrotowa

n ) o liczbie zębów z

= 40, łożyskowanym na

wale głównym. Pomiędzy kołem z

a kołem z

znajduje się sprzęgło kłowe.

Rysunek do ćwiczenia 2 [13, s.170]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

zapoznać się z treścią zadania,

odszukać w materiałach dydaktycznych opis skrzynki prędkości - w przypadku trudności
związanych z odczytaniem schematu,

przeanalizować widoczny układ kinematyczny skrzynki,

wykonać odręczne szkice przedstawiające wszystkie możliwe położenia współpracujących
kół,

przeanalizować sposób obliczania przełożenia przekładni złożonej na podstawie wzorów,

przeprowadzić obliczenia zakładając przybliżone ilości zębów kół wynikające z proporcji
rozmiarów, zwrócić uwagę na prawidłowość podstawienia do wzoru (koło czynne – koło
bierne).

wyciągnąć wnioski,

zapisać wyniki pracy,

zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kartka papieru, mazak,

–

linijka,

–

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.8.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

zdefiniować termin napęd?

określić różnicę między napędem a przekładnią?

wyjaśniać jak oblicza się przełożenie przekładni prostej zębatej?

wyjaśnić jak oblicza się moduł koła zębatego?

wyjaśnić w jaki sposób koło pośrednie przekładni prostej zębatej
wpływa na kierunek obrotów wału i na przełożenie przekładni?

przeprowadzić klasyfikacje kół zębatych walcowych?

sklasyfikować koła zębate stożkowe?

dokonać klasyfikacji kół zębatych prostych?

sklasyfikować przekładnie proste pod względem położenia osi
współpracujących wałów (napędzanego i napędzającego)?

10)

scharakteryzować budowę przekładni złożonych?

11)

wymienić główne zalety i wady przekładni zębatych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9. Mechanizmy: krzywkowy, korbowy i śrubowy

4.9.1. Materiał nauczania

Mechanizmem nazywa się zespół części maszynowych połączonych ze sobą ruchowo tak,

aby ruch jednej z nich powodował ściśle określone ruchy użyteczne pozostałych części danego
zespołu. Poszczególne części mechanizmu nazywa się członami (ogniwami).

W każdym mechanizmie można wyodrębnić: człon czynny (napędzający), człon bierny

(napędzany) oraz podstawę, którą stanowi człon nieruchomy lub człon, względem którego
określa się ruchy innych członów. Człon bierny jest napędzany przez człon czynny bezpośrednio
lub za pomocą członów pomocniczych, zwanych łącznikami. Członami mechanizmu mogą być
elementy sztywne (np. dźwignie, tłoki, wały, korby) lub odkształcalne (sprężyny, cięgna: pasy,
łańcuchy itd.). W niektórych mechanizmach rolę członu odgrywają również ciała ciekłe lub
gazowe, zamknięte w cylindrze lub w przewodach.

Człony łączą się ze sobą w węzłach, tzn. w miejscach, w których odbywa się zmiana rodzaju

(kierunku) ruchu. Połączenie ruchowe dwóch członów tworzy tzw. parę kinematyczną.
Przykładami najprostszych par kinematycznych są: śruba z nakrętką i inne.

W budowie maszyn, najczęściej w zależności od konstrukcji i zasad działania, są stosowane

mechanizmy:

−

śrubowe,

−

dźwigniowe (wraz z korbowymi i jarzmowymi),

−

krzywkowe,

−

o przerywanym ruchu członu biernego (m.in. zapadkowe, tzw. krzyż maltański),

−

z elementami sprężystymi i inne.

Mechanizm krzywkowy

Mechanizmy krzywkowe (rys 71) składają się z krzywki i dociskanego do niej popychacza.

Często popychacz ma rolkę, która zmniejsza opory ruchu i zwiększa trwałość krzywki. Krzywka
porusza się ruchem obrotowym, a popychacz ruchem postępowo-zwrotnym lub wahadłowym.
Elementem napędzającym mechanizmu (członem czynnym) jest zwykle krzywka, a członem
napędzanym (biernym) - popychacz.

Rys. 71. schemat mechanizmu [14, s. 416]

Podstawowym warunkiem uzyskania prawidłowej pracy mechanizmu jest nieprzerwany

(ciągły) styk powierzchni roboczej krzywki z popychaczem.

Warunek ten uzyskuje się poprzez wykorzystanie siły ciężkości popychacza (często wraz

z całym układem napędzanym przez popychacz) lub siły działania elementów sprężystych
działających na popychacz.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podstawowe rodzaje mechanizmów krzywkowych przedstawiono na rys. 72, a końcówki

popychaczy - na rys. 73.

Rys. 72. Rodzaje mechanizmów krzywkowych: a, b) z krzywką płaską, c) z krzywką

tarczową, d, e) z krzywką walcową [14, s. 417]

Rys. 73. Końcówki popychaczy: a) płaska, b) ostrzowa, c) rolkowa [14,s. 417]

Mechanizmy krzywkowe znalazły szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach techniki,

a głównie w obrabiarkach automatycznych, urządzeniach sterujących, układach regulacyjnych
i rozrządczych przy niedużym obciążeniu.

Zaletami mechanizmów krzywkowych są prosta i zwarta konstrukcja oraz otrzymanie

różnych charakterystyk ruchu części napędzanej, umożliwia on otrzymanie dowolnego ruchu
elementu napędzanego. Ruch ten zależy głównie od rodzaju ruchu krzywki i jej kształtu
(możliwość ukształtowania dowolnej krzywki). Zarysy powierzchni krzywek ustala się
z uwzględnieniem kształtu końcówki popychacza.

Aby uzyskać szybkie przesunięcie popychacza, odpowiedni odcinek profilu krzywki

powinien być stromy, a dla powolnych przesunięć - łagodny. W celu uzyskania postoju
popychacza przez określony czas stosuje się w krzywce walcowej odcinek profilu o stałym
promieniu (rys. 72a), a w krzywce o ruchu postępowym - odcinek o stałej wysokości (rys. 72 b).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Stałą prędkość ruchu popychacza uzyskuje się, gdy odcinek profilu krzywki płaskiej

obrotowej (rys. 72c) jest wykonany wg spirali Archimedesa, krzywki walcowej (rys. 72c)- wg
linii śrubowej o stałym skoku, a krzywki płaskiej o ruchu postępowym (rys. 72b) - jako linia
prosta pochyła.

Wadami zaś mechanizmów krzywkowych są: stosunkowo szybkie zużywanie się części

roboczych krzywek, wrażliwość na uderzenia, trudne wykonanie skomplikowanych zarysów
krzywek i możność przenoszenia tylko małych obciążeń.

Mechanizm korbowy

Mechanizmy korbowe są zbudowane z układu dźwigni połączonych przegubami lub

wodzikami. Znajdują one szerokie zastosowanie ze względu na łatwość wykonania elementów
(przegubami są najczęściej połączenia sworzniowe) oraz małe straty energii.

Służą one do zamiany ruchu obrotowego na postępowo-zwrotny (np. w sprężarkach,

pompach tłokowych) lub postępowo-zwrotnego na obrotowy (np. w silnikach spalinowych).

W silnikach, sprężarkach i pompach tłokowych jest stosowany mechanizm korbowo-

tłokowy, natomiast w innych urządzeniach przemysłowych, jak np. prasach korbowych, jest
stosowany wyłącznie mechanizm korbowy (brak tłoka). Istnieją także inne pewne różnice
zależnie bowiem od przeznaczenia i sposobu ułożyskowania wału korbowego i korbowodów
mogą być stosowane łożyska ślizgowe lub toczne.

Mechanizm korbowy, przedstawiony schematycznie na rys. 74. Składa się z a) korby

(wału korbowego) b) korbowodu i wodzika przemieszczającego się po prowadnicy c.

Rys. 74. Schemat mechanizmu korbowego [13, s. 172]

Ruch obrotowy korby wywołuje ruch prostoliniowy (postępowo-zwrotny) wodzika, który

przesuwa się w prowadnicach.

Mechanizm korbowy może być symetryczny, gdy oś prowadnicy wodzika przechodzi przez

oś obrotu korby (rys. 75a), lub niesymetryczny - gdy osie te się nie pokrywają (rys. 75b).

Rys.75. Schematy mechanizmów korbowych: a) symetrycznego, b) niesymetrycznego [14, s.413]

W przypadku kiedy napęd pochodzi od wodzika - tłoka prowadzonego w cylindrze

(np. silnik) układ korbowy ma położenie martwe (rys 76). Przed zatrzymaniem np. silnika

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

jednocylindrowego w położeniu martwym zabezpiecza bezwładność obracającego się wału
korbowego z osadzonym kołem zamachowym, stanowiącym akumulator energii mechanicznej.

Rys. 76. Położenie martwe mechanizmu korbowego: a) korba (wał korbowy, b) korbowód, c) wodzik (tłok) [13, s.172]

W przypadku, kiedy napęd pochodzi od korby - wał korbowy nie ma położeń martwych.

Rys. 77. Układ korbowy sprężarki jednostopniowej pionowej [13, s.172]

Mechanizm śrubowy

Zadaniem mechanizmu śrubowego jest zamiana ruchu obrotowego nakrętki (lub śruby) na

postępowy (prostolinijny) śruby (lub nakrętki). Najczęściej śruba jest osadzona obrotowo, lecz
nie przesuwnie w jednej z części, (np. korpus szczęki nieruchomej imadła ślusarskiego),
a nakrętka jest przymocowana nieruchomo do drugiej części (np. szczęka przesuwna imadła)
wykonującej ruch prostoliniowy. Śruba obracana ręcznie lub mechanicznie obraca się, lecz nie
przesuwa, a .nakrętka przesuwa się osiowo (wzdłuż osi śruby) razem z częścią, do której jest
zamocowana. Podobnie pracuje mechanizm śrubowy w potencjometrze (rys. 78).

Rys. 78. Mechanizm śrubowy napędu ślizgacza w potencjometrze wieloobrotowym

1 - śruba, 2 - nakrętka, 3 - szczotka, 4 - element rezystancyjny [13, s. 174]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Stosuje się również taką konstrukcję, w której śruba obraca się, i przesuwa razem

z częścią, do której jest zamocowana.,(np. stół wiertarki słupowej) a .nakrętka jest
przymocowana nieruchomo do drugiej części.(np. podstawa wiertarki słupowej)

Mechanizm śrubowy może być jeszcze tak skonstruowany, że nakrętka obraca się, lecz nie

przesuwa, a śruba się przesuwa.

W mechanizmach śrubowych stosuje się gwinty ruchowe, głównie trapezowe niekiedy

prostokątne.

Konstrukcja mechanizmu śrubowego napędu suportu od śruby pociągowej tokarki jest taka,

że śruba się obraca, lecz nie przesuwa, a nakrętka przesuwa się z suportem. Nakrętki śrub
pociągowych wykonuje się jako jednolite i dzielone wzdłuż osi. Na rys. 79a przedstawiono
zespół nakrętki dzielonej, czyli tzw. zamek tokarki. Przez pokręcenie rękojeścią I powoduje się
obrót tarczy 2. W tarczy są wyfrezowane dwa rowki spiralne 3, w których są prowadzone dwa
kolki 4 zamocowane w połówkach nakrętki dwudzielnej 5. Połówki nakrętki są prowadzone w
prowadnicach 6 w kierunku prostopadłym do osi śruby. Na skutek obrotu rękojeści 1 kołki 4
wraz z polówkami nakrętki 5 zbliżają się do siebie lub oddalają. Jeżeli połówki nakrętki zostaną
zbliżone, to następuje współdziałanie ze śrubą pociągową 7, czyli przeniesienie napędu ze śruby
pociągowej na suport. Przy ruchu połówek nakrętki w kierunku przeciwnym następuje ich
oddalenie się od śruby pociągowej i tym samym wyłączenie napędu suportu od śruby
pociągowej.

Rys. 79. Mechanizm śrubowy napędu suportu: a) zespół nakrętki dzielonej,

b) zasada działania sprzęgania nakrętki ze śrubą pociągową [7, s. 237]

W celu zminimalizowania skutków tarcia między nakrętką a śrubą wprowadzono inne

rozwiązania, zastosowano mechanizmy śrubowe toczne kulkowe lub rolkowe.

Tarcie ślizgowe między śrubą a nakrętką jest zastąpione tarciem tocznym. Wpływa to na

polepszenie sprawności i doskonałości mechanizmu. Mechanizm taki składa się ze śruby,
nakrętki i kulek lub rolek wypełniających wręby odpowiednio ukształtowanego gwintu. Rolki
poruszają się po drodze zamkniętej specjalnym kanałem w nakrętce łączącym pierwszy i ostatni
zwój gwintu nakrętki. Mechanizmy śrubowe znalazły zastosowanie w dokładnych obrabiarkach
współrzędnościowych i sterowanych numerycznie. Konstrukcję takiego mechanizmu z dwoma
nakrętkami napinanymi sprężynami kasującymi luzy przedstawiono na rys. 80.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 80. Mechanizm śrubowy toczony obrabiarki:

1 – obudowa nakrętek, 2 – nakrętki, 3 – sprężyny napinające nakrętki, 4 – śruba [6, s. 266]

4.9.2. Pytania sprawdzające

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

1. Jak można wyjaśnić termin mechanizm?
2. Jaka jest budowa najprostszego mechanizm?
3. Jakie mechanizmy stosuje się najczęściej w budowie maszyn?
4. Jak zbudowany jest mechanizm krzywkowy?
5. Jaki jest warunek poprawnej pracy mechanizmu krzywkowego?
6. Jakie są zalety mechanizmu krzywkowego?
7. Jakie jest główne zadanie mechanizmu korbowego?
8. W jakim przypadku układ korbowy ma położenie martwe?
9. Jakie jest główne zadanie mechanizmu śrubowego?
10. Jakie gwinty stosuje się w mechanizmach śrubowych?

4.9.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na rysunku przedstawiono krzywkę walcową z pominiętym jednym ważnym elementem 1.

Przerysuj i uzupełnij rysunek. Kształt elementu zaprojektuj tak, aby podczas obrotów walca
część maszynowa 4 napędzana popychaczem 3 wykonywała ruch postępowo-zwrotny
(zaznaczony na rysunku).

Rysunek do ćwiczenia 1: brakujący element (człon napędzający) , 2) obracający się bęben, 3) rolka związana

z popychaczem, 4) człon napędzany

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z treścią zadania,
2) przerysować rysunek,
3) zastanowić się nad kształtem krzywi walca,
4) uzupełnić rysunek,
5) zaprezentować efekty pracy nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

kartka papier, ołówek,

–

wybrana literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

4.9.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

zdefiniować termin mechanizm?

wyjaśnić jak jest zbudowany najprostszy mechanizm?

wymienić jakie mechanizmy stosuje się najczęściej w budowie
maszyn?

scharakteryzować budowę mechanizmu krzywkowego?

wyjaśnić warunek poprawnej pracy mechanizmu krzywkowego?

określić zalety mechanizmu krzywkowego?

wymienić główne zadanie mechanizmu korbowego?

wyjaśnić w jakim przypadku układ korbowy ma przełożenie martwe?

określić główne zadanie mechanizmu śrubowego?

10)

wymienić gwinty stosowane w mechanizmach śrubowych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPRAWDZIAN

OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA

DLA

UCZNIA

Przeczytaj uważnie instrukcję.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

Test zawiera 20 zadań. Do każdego zadania dołączone są 4 możliwości odpowiedzi. Tylko
jedna jest prawidłowa.

Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

Zadania wymagają stosunkowo prostych obliczeń, które powinieneś wykonać przed
wskazaniem poprawnego wyniku.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie na
później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

Na rozwiązanie testu masz 60 min.

Powodzenia!

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

100

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Siła to mechaniczne oddziaływanie jednego ciała na drugie, siła jest

wektorem.

skalarem.

kierunkiem.

punktem zaczepienia.

2. Parą sił jest układ dwóch sił, które mają

różną wartość, jednakowe kierunki działania, zwroty przeciwne.

równą wartość, jednakowe kierunki działania, zwroty zgodne.

równa wartość, jednakowe kierunki działania, zwroty przeciwne.

równa wartość, przeciwne kierunki działania, zwroty przeciwne.

3. Prędkość punktu poruszającego się po okręgu nazywamy

prędkością kątową.

prędkością opadania.

prędkością obwodową.

prędkością wznoszenia.

4. Prędkość liniowa jest określona jako iloraz między

drogą przebytą przez punkt a prędkością kątową.

prędkością kątową a drogą przebytą przez punkt.

drogą przebytą przez punkt a czasem trwania ruchu.

przyrostem kąta a czasem w którym ten przyrost nastąpił.

5. Podstawowa jednostką pracy w układzie SI jest

N – niuton.

– dżul.

W – wat.

kW – kilowat.

6. Wielkość pracy w czasie w jakim ta praca została wykonana to

siła.

moc.

energia.

sprawność.

7. Wraz ze wzrostem wysokości podnoszenia wartość energii potencjalnej ciała

maleje.

jest niezmienna

const

wzrasta.

wzrasta tylko do wysoko

ci 9,81 m powy

ej maleje.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

101

8. Energia mechaniczna ciała podniesionego na wysokość 10 m wynosi E = 100J. Jaką energię

mechaniczną będzie miało swobodnie spadające to samo ciało na wysokości 1 m nad
ziemią. W obliczeniach pomijamy opory powietrza

dziesięć razy mniejszą.

dziesięć razy większą.

trudno powiedzieć.

nie zmieni się.

9. Sprężystość to

największa granica oporu stawianego przez materię po przekroczeniu której następuje
zniszczenie materiału.

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

zdolność ciała do odzyskania pierwotnego kształtu po usunięciu obciążenia.

właściwość ciała, która powoduje brak zjawiska odkształcania pomimo działających
obciążeń.

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

powodując w łącznikach wystąpienie naprężeń

ściskających.

skręcających.

rozciągających.

ścinających.

11. Zagęszczenie masy formierskiej odbywa się za pomocą maszyny tzn. narzucarki.

W obudowie na szybko obracającej się tarczy są umocowane łopaty przechwytujące masę
formierską. Element napędzający tarczę jest przez działające obciążenia

rozciągany.

ściskany.

ściskany i skręcany.

skręcany i zginany.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

102

12. Przedstawiony na rysunku pręt o przekroju okrągłym został obciążony siła F. Występujące

w pręcie naprężenia to

naprężenia styczne.

naprężenia skręcające.

naprężenia normalne.

naprężenia ścinające.

13. Zmęczenie materiału występuje w przypadku

działania wielokrotnego obciążenia zmieniającego siłę.

statycznego jednorazowego obciążenia dużą siła.

jednorazowego obciążenia małą siła.

dynamicznego jednorazowego obciążenia duża siła.

14. Zespołem nazywamy

zbiór podobnych do siebie pod względem kształtu i wymiarów części.

zbiór części zależnych od siebie funkcjonalnie, nie stanowiący odrębnej całości przy
montażu.

zbiór części niezależnych od siebie, ale będących częścią składową jednej maszyny.

zbiór części połączonych ze sobą tworzących składową część maszyny o określonej
funkcji.

15. Na rysunku przedstawiono połączenie

kołkowe.

wpustowe.

klinowe.

sworzniowe.

16. Część maszynowa przedstawiona na rysunku to

wał karbowy.

wał gładki.

wał schodkowy.

wał giętki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

103

17. Części składowe łożyska ślizgowego niedzielonego to

korpus, panewka, czop.

korpus, element toczny, czop.

pierścień zewnętrzny, element toczny, pierścień wewnętrzny.

pierścień zewnętrzny, panewka, pierścień wewnętrzny.

18. Dwa rysunki przedstawiają tą samą część maszynową z zaznaczonymi możliwymi

kierunkami przenoszonych obciążeń. Jest to łożysko toczne

kulkowe poprzeczne.

kulkowe wzdłużne.

kulkowe poprzeczno-wzdłużne.

baryłkowe poprzeczne.

19. Urządzenia, które służą do łączenia wałów w celu przeniesienia ruchu obrotowego

z jednego wału na drugi bez zmiany kierunku obrotów tych wałów to

przekładnie.

mechanizmy śrubowe.

hamulce.

sprzęgła.

20. Rysunek przedstawia

sprzęgło łubkowe.

sprzęgło cierne.

sprzęgło kłowe.

sprzęgło kołnierzowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

104

KARTA

ODPOWIEDZI

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

Rozpoznawanie elementów maszyn i mechanizmów

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

105

6. LITERATURA

Biały W.: Maszynoznawstwo. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2003

Czerwiński W.: Materiałoznawstwo. Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa
1977

Drętkiewicz-Więch J.: Technologia mechaniczna techniki wytwarzania. Wydawnictwo
Szkolne i Pedagogiczne S.A., Warszawa 2000

Fijakowski K., Mac S.: Maszynoznawstwo. Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, 1979

Godlewski

M.,

Tym

Z.:

Poradnik

dla

mechaników.

Wydawnictwo

Szkolne

i Pedagogiczne, Warszawa 1991

Górecki A., Grzegórski Z.: Montaż, naprawa i eksploatacja maszyn i urządzeń
przemysłowych. Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne S.A., Warszawa 2003

Górecki A., Grzegórski Z.: Ślusarstwo przemysłowe i usługowe. Wydawnictwo Szkolne
i Pedagogiczne, Warszawa 1989

Górecki A.: Technologia ogólna podstawy technologii mechanicznych. Wydawnictwo
Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1984

Kozak B: Mechanika techniczna. Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne S.A., Warszawa
2004

10.

Nawrot C., Mizera J., Kurzydłowski K.: Wprowadzenie do technologii materiałów dla
projektantów. Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2006

11.

Okoniewski S.: Technologia metali. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1980

12.

Orlik Z., Surowiak W.: Części maszyn. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa
1980

13.

Potyński A.: Podstawy technologii i konstrukcji mechanicznych. Wydawnictwo Szkolne
i Pedagogiczne S.A., Warszawa 1999

14.

Rutkowski A.: Części maszyn. Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne S.A., Warszawa 2007

15.

Rutkowski A., Stępniewska A.: Zbiór zadań z części maszyn. Wydawnictwo Szkolne
i Pedagogiczne S.A., Warszawa 2007

16.

Siuta W.: Mechanika techniczna. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1980