introligator 734[02] o1 04 u

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Marian Nowotnik

Stosowanie maszyn i urządzeń
734[02] O1.04

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy

Radom 2007

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
mgr inż. Bogdan Kostecki
mgr inż. Przemysław Śleboda

Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Joanna Nowotnik

Konsultacja:
mgr inż. Teresa Jaszczyk

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 734[02]O1.04
„Stosowanie maszyn i urządzeń”, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu
introligator.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Materiały przewodzące i izolacyjne

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych w obwodach prądu

stałego i zmiennego, elementy obwodów elektrycznych

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Źródła

światła,

oznaczenia

znamionowe

odbiorników,

zabezpieczenie silników przed przeciążeniem i zwarciem

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Instalacje

elektryczne,

elementy

elektroniczne,

sterowanie

automatyczne bezpieczeństwo i higiena pracy podczas eksploatacji
urządzeń elektrycznych

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Obciążenia

elementów

konstrukcyjnych,

wytrzymałość

zmęczeniowa, materiały konstrukcyjne

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

4.6. Połączenia rozłączne i nierozłączne

4.6.1. Materiał nauczania

4.6.2. Pytania sprawdzające

4.6.3. Ćwiczenia

4.6.4. Sprawdzian postępów

4.7. Elementy podatne, połączenia rurowe i zawory

4.7.1. Materiał nauczania

4.7.2. Pytania sprawdzające

4.7.3. Ćwiczenia

4.7.4. Sprawdzian postępów

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8. Osie, wały, łożyska, przekładnie, sprzęgła, hamulce

4.8.1. Materiał nauczania

4.8.2. Pytania sprawdzające

4.8.3. Ćwiczenia

4.8.4. Sprawdzian postępów

4.9. Układy hydrauliczne i pneumatyczne, mechanizmy funkcjonalne

4.9.1. Materiał nauczania

4.9.2. Pytania sprawdzające

4.9.3. Ćwiczenia

4.9.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o podstawowych zasadach

stosowania maszyn i urządzeń spotykanych w zawodzie introligator.

W poradniku znajdziesz:

– wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane,

abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,

– cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,
– materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki

modułowej,

– zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,
– ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować

umiejętności praktyczne,

– sprawdzian postępów,
– sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi opanowanie

materiału całej jednostki modułowej,

– literaturę uzupełniającą.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie wykonywania ćwiczeń musisz przestrzegać regulaminów, przepisów

bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, obowiązujących podczas
poszczególnych rodzajów prac.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych w module

734[02]O1

Podstawy zawodu

734[02]O1.01

Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy,

ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska

734[02]O1.02

Charakteryzowanie procesów poligraficznych

734[02]O1.03

Posługiwanie się dokumentacją techniczną

i technologiczną

734[02]O1.04

Stosowanie maszyn i urządzeń

734[02]O1.05

Stosowanie materiałów introligatorskich

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:

–

stosować jednostki układu SI,

–

przeliczać jednostki,

–

posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu statyki, elektrotechniki i elektroniki,

–

rozróżniać podstawowe wielkości elektryczne i ich jednostki,

–

rozróżniać elementy obwodu elektrycznego,

–

charakteryzować wymagania dotyczące bezpiecznej pracy przy urządzeniach
elektrycznych i mechanicznych,

–

korzystać z różnych źródeł informacji,

–

obsługiwać komputer,

–

współpracować w grupie.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:

−

zidentyfikować materiały przewodzące i izolacyjne,

−

zmierzyć podstawowe wielkości elektryczne w obwodach prądu stałego i zmiennego,

−

rozróżnić na schematach elementy obwodów elektrycznych,

−

porównać źródła światła pod względem poboru mocy i natężenia oświetlenia,

−

odczytać parametry odbiornika elektrycznego z tabliczki znamionowej,

−

rozpoznać rodzaj silnika indukcyjnego na podstawie danych z tabliczki znamionowej,

−

rozpoznać gniazdka i wtyczki instalacji jednofazowej i trójfazowej,

−

rozróżnić poszczególne elementy instalacji elektrycznej, sprzętu instalacyjnego,
zabezpieczeń przeciwporażeniowych,

−

rozróżnić elementy elektroniczne na podstawie wyglądu i symboli graficznych,

−

odczytać parametry elementów elektronicznych z katalogu,

−

określić funkcje elementów elektronicznych w obwodach elektrycznych,

−

dokonać analizy schematu blokowego automatycznego sterowania i automatycznej
regulacji,

−

scharakteryzować obciążenia elementów konstrukcyjnych: rozciąganie i ściskanie,
ścinanie, zginanie, skręcanie oraz wytrzymałość zmęczeniową,

−

rozpoznać na podstawie oznaczenia rodzaj materiału konstrukcyjnego części maszyn,

−

rozpoznać i scharakteryzować połączenia rozłączne i nierozłączne stosowane
w maszynach i urządzeniach,

−

wyjaśnić działanie łożysk, osi, wałów, sprzęgieł, hamulców i przekładni oraz określić ich
zastosowanie,

−

wyjaśnić działanie mechanizmów funkcjonalnych: dźwigniowych, krzywkowych,
śrubowych,

−

określić zastosowanie układów hydraulicznych i pneumatycznych,

−

określić rolę zabezpieczeń stosowanych w maszynach i urządzeniach,

−

określić zasady użytkowania oraz bieżącej konserwacji maszyn i urządzeń,

−

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowej.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Materiały przewodzące i izolacyjne

4.1.1. Materiał nauczania

W elektronice stosuje się wiele różnych materiałów. Ogólnie można je podzielić na trzy

grupy:

−

przewodzące prąd elektryczny (przewodniki),

−

nieprzewodzące prądu elektrycznego (izolatory),

−

półprzewodniki (w określonych warunkach przewodzą prąd).
Przewodnik elektryczny – substancja, która dobrze przewodzi prąd elektryczny,

a przewodzenie prądu ma charakter elektronowy. Przewodniki zbudowane są z atomów,
od których łatwo odrywają się elektrony walencyjne (jeden, lub więcej), które z kolei tworzą
wewnątrz przewodnika tzw. gaz elektronowy. Elektrony te (gaz elektronowy) nie są już
związane z konkretnym jonem dodatnim i mogą się swobodnie poruszać.

Przewodniki znajdują szerokie zastosowanie do wykonywania elementów urządzeń

elektrycznych.

Do najpopularniejszych przewodników należą: grafit, stal, aluminium, miedź, srebro.

Podział i charakterystyka materiałów izolacyjnych

Izolatory izolują ładunek zgromadzony w pewnym miejscu na swej powierzchni i nie

dopuszczają do jego rozprzestrzeniania się.

Klasyfikację materiałów izolacyjnych można przeprowadzić na podstawie różnych

kryteriów.

Ze względu na stan skupienia materiały izolacyjne dzieli się na: gazowe, ciekłe, stałe.

Do gazów elektroizolacyjnych, stosowanych jako izolacja lub czynnik chłodzący,

należy w pierwszym rzędzie powietrze, a następnie azot, dwutlenek węgla, wodór, hel.
Ponadto
w technice oświetleniowej stosuje się gazy szlachetne – argon, neon, krypton i ksenon.

Gazy stosowane w elektrotechnice powinny być obojętne chemicznie i niepalne, powinny

mieć dostatecznie niską temperaturę skraplania przy dość wysokim ciśnieniu, dużą
przewodność cieplną; nie powinny zbyt łatwo rozpuszczać się w olejach i ulegać rozkładowi
pod działaniem jonizacji i wyładowań elektrycznych.

Materiały izolacyjne ciekłe: oleje mineralne, syntetyczne, roślinne
Materiały izolacyjne stałe nieorganiczne: szkła, materiały ceramiczne.
W elektrotechnice szkła stosuje się na izolatory i bańki różnego rodzaju lamp; w postaci

włókna (bezalkalicznego) służą jako wypełniacze w postaci tkaniny szklanej – jako nośnik
do materiałów złożonych.

Najlepsze własności mechaniczne wykazują ceramika cyrkonowa oraz czysty trójtlenek

glinu. Pokrycie szkliwem ceramiki krzemianowej i steatytowej może polepszyć jej własności
mechaniczne.

Poza pewnymi szczególnymi przypadkami nie obserwuje się w materiałach ceramicznych

występowania procesów starzeniowych i zmęczenia mechanicznego. Znaczną wadą
materiałów ceramicznych jest ich bardzo trudna obrabialność (szlifowanie) po procesie
wypalania końcowego.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Mika i materiały mikowe

Mika jest praktycznie całkowicie odporna na wpływy chemiczne; odznacza się także

znaczną odpornością na wyładowania niezupełne. W elektrotechnice stosuje się dwa gatunki
miki: muskowit i flogopit; flogopit jest bardziej elastyczny, ale słabszy mechanicznie.
Wyroby mikowe, a zwłaszcza mikanity, odznaczają się dużą wytrzymałością dielektryczną
i dużą odpornością na wyładowania. Materiały na bazie papieru mikowego zastępują obecnie
mikanity (wykonane z płatków miki) w izolacji maszyn wysokonapięciowych i aparatów.
Rozróżnia się ponadto: mikanity komutatorowe, mikanity do kształtowania oraz mikanity
grzejnikowe.

Materiały azbestowe

Surowcami do produkcji wyrobów azbestowych są odmiany: azbest serpentynitowy

chryzotylowy o długim włóknie, nadający się zwłaszcza do wyrobu taśm i tkanin, azbest
amfibolowy – termolit o włóknie krótkim, stosowany do produkcji papierów
i azbestocementów.

Obecnie materiały azbestowe są mało używane ze względu na dużą szkodliwość.

Materiały izolacyjne stałe organiczne naturalne – celulozowe

Papiery izolacyjne mają kolor naturalny żółtawy. Nie bieli się ich ze względu na

obecność chloru we wszystkich czynnikach bielących, którego pozostałości zmniejszałyby
wytrzymałość mechaniczną i własności dielektryczne. Papier izolacyjny powinien być
wykonany z celulozy świerkowej lub sosnowej, przerobionej za pomocą procesu zasadowego
i długotrwałego mielenia na chudo – taka celuloza, bowiem daje pewność dużej
wytrzymałości mechanicznej papieru, dobrą jego nasiąkliwość i dobre własności izolacyjne.
Wytrzymałość dielektryczna wyrobów celulozowych jest tym większa, im większy, jest ich
ciężar objętościowy, lepsza równomierność rozłożenia włókien (mniejsza przepuszczalność
powietrza) oraz większa czystość (mniejsza przewodność wyciągu wodnego). Szczególnej
czystości wymaga się od materiałów celulozowych przewidzianych do współpracy z olejami
syntetycznymi

(chlorowanymi

dwufenylami).

Materiały

celulozowe

stosowane

w elektrotechnice dzieli się na bibułki, papiery i preszpany. Materiały te są stosowane jako
samodzielne elementy układów izolacyjnych pracujących w oleju mineralnym lub
syntetycznym bądź też są używane do wytwarzania materiałów złożonych, np. nasyconych
żywicami materiałów warstwowych, bądź jako podłoże, na które jest następnie naklejona
folia elektroizolacyjna, płatki miki itp.

Rozróżnia się: bibułkę kondensatorową, bibułkę do wyrobów mikowych, papiery

nawojowe, papier do kabli elektroenergetycznych (kablowy) i preszpan elektrotechniczny
(twardy, normalny, żłobkowy, nasiąkliwy).

Asfalty

Rozróżnia się asfalty (bitumy) naturalne kopalne oraz asfalty ponaftowe i węglowe

(paki). Ze względu na dość dobrą elastyczność stosuje się je w elektrotechnice jako składniki
zalewy mas nasycających, kitów oraz niektórych lakierów. Asfalty węglowe są używane
w ogniwach jako zalewy. Do ważniejszych wyrobów należy zaliczyć tzw. zalewy kablowe,
stanowiące kompozycje asfaltów i wosków stosowane do zalewania muf i głowic kablowych.

Woski

Terminem wosk określa się grupę złożonych substancji organicznych pochodzenia

naturalnego lub syntetycznego, których własności fizyczne (rzadziej chemiczne) są podobne
do wosku pszczelego. Są to na ogół stałe substancje nieprzezroczyste, błyszczące
o temperaturze topnienia od 50 do 100°C (rzadko wyższej), charakteryzujące się małą
lepkością.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Materiały izolacyjne stałe syntetyczne

Istnieją

trzy

podstawowe

procesy

prowadzące

powstawania

związków

wielkocząsteczkowych, są to : polimeryzacja, polikondensacja, poliaddycja.
W grupie termoplastów wyróżnia się: polietylen, polipropylen, polistylen, poliamidy,
poliwęglany.

Duroplasty to tworzywa związków wielocząsteczkowych, które pod wpływem

podwyższonej temperatury i utwardzaczy podlegają nieodwracalnym zmianom. Duroplasty
stosuje się jako lakiery, kleje, żywice, przy produkcji kształtek, taśm i tkanin nasyconych.
Elastomery (kauczuki i gumy) powstają w wyniku procesu wulkanizacyjnego.

Gumy stosuje się do produkcji kabli i przewodów oraz do wyrobu przeciwporażeniowego

sprzętu ochronnego, a także uszczelek wielu urządzeń elektrycznych.

Kauczuki są produktami pochodzenia naturalnego lub syntetycznego.
Gazy elektroizolacyjne stosowane są jako czynnik chłodzący lub gaszący łuk

elektryczny. Wodór stosowany jest do chłodzenia dużych maszyn, a azot w kablach
wysokiego napięcia.

4.1.2. Pytania sprawdzające

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

1. Jak można podzielić materiały stosowane w elektrotechnice?
2. Jakimi właściwościami cechują się materiały przewodzące?
3. Jakie rozróżniasz materiały przewodzące?
4. Jak można podzielić materiały izolacyjne?
5. Jakimi właściwościami cechują się poszczególne materiały izolacyjne?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj własności i zastosowanie materiałów przewodzących prąd.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) scharakteryzować własności i zastosowanie poznanych materiałów przewodzących,
3) dokonać podziału na materiały metalowe i niemetalowe,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4,

−

przybory do pisania,

−

próbki materiałów przewodzących,

−

plansze tematyczne,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Scharakteryzuj własności i zastosowanie materiałów izolacyjnych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) scharakteryzować własności i zastosowanie poszczególnych materiałów izolacyjnych,
3) dokonać podziału materiałów nieorganicznych,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4,

−

przybory do pisania,

−

plansze tematyczne,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Scharakteryzuj własności i zastosowanie materiałów izolacyjnych stałych organicznych

naturalnych i syntetycznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) scharakteryzować własności materiałów izolacyjnych stałych organicznych i naturalnych,
3) dokonać podziału materiałów,
4) wykonać ćwiczenie w formie opisowej i rysunkowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4,

−

przybory do pisania i rysowania,

−

elementy wykonane z materiałów stałych organicznych i naturalnych,

−

plansze tematyczne,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) dokonać podziału materiałów stosowanych w elektrotechnice

2) przedstawić własności materiałów przewodzących?

3) określić rodzaje materiałów przewodzących?

4) dokonać podziału materiałów izolacyjnych?

5) przedstawić własności materiałów izolacyjnych?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Pomiary

podstawowych

wielkości

elektrycznych

w obwodach prądu stałego i zmiennego, elementy obwodów
elektrycznych

4.2.1. Materiał nauczania

Podstawowe wielkości elektryczne

Skutki wywołane przepływem prądu elektrycznego zależą od intensywności

przemieszczania się ładunków elektrycznych, czyli od natężenia prądu elektrycznego.
Wielkość ta odpowiada ilości ładunków elektrycznych przepływających w danym miejscu
przewodnika w jednostce czasu. Jednostką miary natężenia prądu elektrycznego w układzie
SI jest amper [A], odpowiadający przepływowi ładunku 1 kulomba [C] w ciągu 1 sekundy.

Prąd elektryczny przepływając, wykonuje pracę zużywając energie elektryczną. Energia

wyrażana jest w watosekundach [Ws] lub kilowatogodzinach [kWh] Energia zużywana
w jednostce czasu wyznacza moc elektryczną, wyraża się ją w watach [W] lub jednostkach
większych [kW]

Moc określa zdolność urządzenia do wykonania zadania. Znając moc urządzenia

elektrycznego i czas jego użytkowania, po przemnożeniu obu wielkości, wyznacza się zużycie
energii elektrycznej np. grzejnik o mocy 2 kW włączony przez 3 godziny (3 h) zużywa
energię elektryczną 2 kW·3 h = 6 kWh.

Kolejną wielkością elektryczną jest napięcie. Odpowiada ono energii zużywanej

na przeniesienie jednostkowego ładunku elektrycznego, w tym przypadku elektronu z jednego
miejsca do drugiego. Aby nie zastanawiać się, z którego miejsca do którego wprowadzono
pojęcie potencjału elektrycznego. Jest to napięcie w danym miejscu względem ziemi przy
czym założono, że ziemia ma zawsze potencjał równy zeru. Napięcie między określonymi
punktami odpowiada więc różnicy potencjałów w tych punktach. Napięcie i potencjał wyraża
się w [V] lub jednostkach tysiąc razy większych, czyli kilowoltach [kV]
Większość domowych urządzeń elektrycznych pracuje przy napięciu 230 V, duże silniki
elektryczne pracują przy napięciu 400 V. Przenośne aparaty elektryczne, latarki, wkrętaki
na ogół o napięciu 1,5 V do 1,6 V.

Między wielkościami występują zależności:

W = P·t

P = U·I

gdzie:

W – energia elektryczna [Ws],

P – moc [W],

U – napięcie [V],

I – natężenie prądu [A],

t – czas [s]

Mnożąc napięcie (w woltach) przez natężenie prądu (w amperach), uzyskuje się moc

(w watach). Dzieląc moc (w watach) przez napięcie (w woltach), uzyskuje się wyniku wartość
natężenia prądu (w amperach), np. żarówka o mocy 75 W ma napięcie 230 V i pobiera prąd
o natężeniu 75 W : 230 V = 0,33 A.

Rodzaje prądu elektrycznego

Prądy elektryczne różnią się w zależności od tego, jak zmienia się w czasie ich natężenie.

Można przedstawić to wykreślnie (rys. 1), odkładając na osi pionowej wartość natężenia
prądu, a na osi poziomej czas.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Prąd może płynąć przez dany przekrój przewodnika w dwóch kierunkach, na wykresie

zaznacza się to, odkładając wartość natężenia w górę lub w dół od poziomej osi, czyli jako
wartość dodatnią lub ujemną. Przyjęto, że dodatni kierunek prądu to ten, który jest przeciwny
do kierunku przepływu elektronów, ponieważ mają one ładunek elektryczny ujemny. Wykres
czasowy prądu na rys. 1 odczytuje się następująco: w chwili uznanej za początkową (t = 0 s)
prąd nie płynie, po upływie czasu t = 0,01 s = 10 ms osiąga on natężenie prądu 2 A,
a wcześniej (przed 20 milisekundami) w chwili t = - 10 ms miał wartość 3 A i płynął
w kierunku przeciwnym.

Rys. 1. Przykładowy przebieg zmian natężenia prądu elektrycznego (przedstawiony w różny sposób) [3, s. 13]

Na rysunku 2 pokazano cztery przykładowe wykresy zmian natężenia prądu w funkcji czasu.

Rys. 2. Przykłady przebiegów prądu: a) stałego, b) wyprostowanego, c) zmiennego,

d) sinusoidalnego zmiennego [3, s. 14]

W pierwszym przypadku natężenie prądu nie zmienia się z upływem czasu; mówi się

wtedy, że jest to prąd stały.

W drugim przypadku natężenie prądu zmienia się w czasie, ale prąd nie zmienia kierunku

– jest to prąd jednokierunkowy. Jeśli występuje zmiana kierunku przepływu prądu prąd
nazywa się zmiennym – w pewnych przedziałach czasu prąd płynie w jednym kierunku,
a w innych – prąd płynie w przeciwnym kierunku.

W ostatnim przypadku przedstawiono szczególny przebieg prądu zmiennego, czyli prąd

sinusoidalnie zmienny. Jest on powszechnie stosowany i nazywa się zwykle prądem
sinusoidalnym. Jak wynika z rysunku 2d, prąd zaczyna płynąć w jednym kierunku i jego
natężenie stopniowo wzrasta do wartości maksymalnej, następnie natężenie prądu maleje,
aż prąd przestaje płynąć, po czym zaczyna znów płynąć, lecz w przeciwnym kierunku, a jego
natężenie wzrasta do takiej samej wartości jak poprzednio (choć o przeciwnym znaku)
i z kolei maleje, aż do wartości zerowej, po czym cykl się powtarza. Opisane zmiany
powtarzają się w taki sam sposób w przedziałach czasu, nazywanych okresem, oznaczanych
symbolem [T]

Prądy sinusoidalnie zmienne mają najczęściej okres zmian równy 1/50 s. Zmieniają one

zatem kierunek przepływu 100 razy w ciągu sekundy. Często zamiast okresu zmian stosuje
się wielkość odwrotną, zwaną częstotliwością ƒ = 1/T. Jej jednostką jest herc [Hz]
Na przykład prąd o okresie T = 1/50 s ma częstotliwość ƒ = 50 Hz.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zalety prądu sinusoidalnie zmiennego powodują, że jest on powszechnie stosowany

do zasilania takich odbiorników, jak: lampy, silniki i grzejniki elektryczne. Prąd stały lub
wyprostowany jest wykorzystywany w aparatach i przenośnych urządzeniach elektrycznych,
na przykład w odbiornikach radiowych i telewizyjnych, lampach, golarkach, a także
w samochodach i galwanotechnice.

Obwody elektryczne

Obwód elektryczny jest połączeniem źródła energii elektrycznej z odbiornikiem za

pomocą przewodów łączących, które umożliwiają przepływ prądu elektrycznego (rys. 3).

Rys. 3. Prosty obwód elektryczny: Z – źródło napięcia, 0 – odbiornik

z zaznaczonym zwarciem [3, s. 36]

Źródłem energii jest urządzenie, które wytwarza siłę elektromotoryczną kosztem innej

formy energii, na przykład mechanicznej, cieplnej lub chemicznej. Potocznie za źródło prądu
uznaje się zaciski, między którymi występuje napięcie elektryczne.

Odbiornikiem elektrycznym jest urządzenie, w którym zachodzi przemiana energii

elektrycznej w inną formę energii, na przykład w ciepło (w grzejniku), energie mechaniczną
(w silniku), energię promienistą (w lampie) lub w inną formę energii elektrycznej
(w prostownikach).

Obwód elektryczny może zawierać kilka źródeł napięcia i wiele odbiorników. Elementy

te mogą być łączone ze sobą w dwojaki sposób: szeregowo lub równolegle.
W połączeniu szeregowym prąd o tej samej wartości przepływa kolejno przez wszystkie
odbiorniki (rys. 4).

Rys. 4. Połączenie szeregowe źródeł i odbiorników (dwa równorzędne sposoby [3, s. 37]

Przy połączeniu szeregowym napięcie zespołu źródeł (np. baterii ogniw galwanicznych)

dodaje się. Napięcie zasilania rozdziela się na odbiorniki zależne od ich mocy. Im większa
moc odbiornika, tym wyższe napięcie (U = P/I) występuje na nim.

Przy połączeniu równoległym wszystkie odbiorniki pracują przy tym samym napięciu.

Często ogniwa galwaniczne łączy się szeregowo dla uzyskania wyższego napięcia zasilania
oraz niektóre odbiorniki (np. lampki choinkowe) dla obniżenia ich napięcia pracy
i uproszczenia konstrukcji (rys. 5).

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 5. Połączenie równoległe źródeł i odbiorników (dwa równorzędne sposoby) [3, s. 38]

W praktyce korzysta się często z połączenia równoległego z dwóch powodów:

−

umożliwia ono włączanie i wyłączanie poszczególnych źródeł prądu i odbiorników bez
naruszania warunków pracy pozostałych,

−

pozwala na produkowanie odbiorników na kilka znormalizowanych napięć, co upraszcza
ich konstruowanie, ułatwia wykorzystanie, produkcję i naprawę.
Możliwe

jest

połączenie

szeregowo-równoległe,

przykład

akumulatorów

dla uzyskania wyższego napięcia zasilania i poboru większego prądu (rys. 6).

Rys. 6. Połączenie szeregowo – równoległe ogniw galwanicznych [3, s. 38]

Urządzenia przenośne energię pobierają z baterii, natomiast aparaty z których korzysta

się w stałym miejscu, bywają zasilane z akumulatorów, ale najczęściej przyłączane
są do odbiorczych instalacji elektrycznych prądu przemiennego za pośrednictwem zasilaczy.
Zasilacze przetwarzają prąd przemienny na wyprostowany.

Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych

Natężenie prądu mierzy się amperomierzem, który należy włączyć szeregowo

w obwodzie elektrycznym (rys. 7a). Napięcie mierzy się woltomierzem, który należy włączyć
równolegle w obwodzie elektrycznym (rys. 7b).

Rys. 7. Pomiary: a) prądu – 1) amperomierzem, 2) amperomierzem z bocznikiem, b) napięcia, R – rezystancja

odbiornika, R

– rezystancja bocznika, R

– rezystancja posobnika, R

– rezystancja wewnętrzna

amperomierza [8, s. 14]

W obwodach prądu stałego prawo Ohma ma postać:

I =

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Prąd w obwodzie jest wprost proporcjonalny do przyłożonego napięcia, a odwrotnie

proporcjonalny do rezystancji obwodu.

U = I·R,

R =

gdzie:

R – rezystancja

Jednostka rezystancji R jest Om [Ω]

1 Ω =

Z zależności U = I·R można obliczyć napięcie, natomiast ze wzoru R =

rezystancję,

przy danych dwóch pozostałych wielkościach.

Przy przyłączaniu odbiorników i przyrządów pomiarowych prądu stałego do źródła

napięcia, należy pamiętać, że przyrządy pomiarowe działają poprawnie przy określonym
kierunku przepływu prądu, dlatego mają oznaczoną biegunowość. Obowiązuje zasada
łączenia ze sobą jednoimiennych biegunów źródła i odbiornika (tj. plus z plusem, minus
z minusem) z wyjątkiem grzejników i żarówek.

Zależność mocy i energii podano na początku rozdziału.
W obwodach prądu przemiennego zależność wartości prądu od napięcia jest bardziej

złożona niż przy prądzie stałym. Na zależność tę mają wpływ oprócz rezystancji R, także
indukcyjność L i pojemność C. Przebieg wartości maksymalnych prądu i napięcia zależy też
od przesunięcia fazowego przebiegu prądu względem napięcia (przesunięcie fazowe φ (fi)).
W obwodzie prądu przemiennego, podobnie jak w obwodzie prądu stałego, rezystancja R
powoduje przemianę energii elektrycznej w ciepło. Rezystancja nie zależy od wartości prądu,
zmiany prądu występują wraz ze zmianą napięcia zasilającego. Indukcyjność i pojemność
mają małe znaczenie w stosunku do rezystancji (np. w odbiorniku grzejnym). Dlatego prawo
Ohma będzie miało postać:

I =

, przy φ = 0

przy czym I i U są wartością skuteczną odpowiednio prądu i napięcia.

Moc prądu przemiennego jednofazowego
Moc prądu przemiennego jednofazowego wyrażają zależności:

Moc czynna P = U·I·cosφ [W]
Moc bierna Q = U·I·sinφ [Var] Var
Moc pozorna S = U·I [VA] Woltamper

gdzie:

U – wartość skuteczna napięcia,

I – wartość skuteczna prądu,

φ – kąt przesunięcia fazowego między prądem i napięciem,

cos φ – współczynnik mocy.

Urządzenia, które pobierają energię przy cos φ< 1, nie w pełni wykorzystują energię.

Wpływa to na zwiększony koszt dostawy energii. Pobór energi biernej jest mierzony
specjalnymi licznikami.

Między mocą czynną P, bierną Q, a mocą pozorną S występuje zależność:

= P

+ Q

−

Prąd przemienny trójfazowy
W układzie trójfazowym zachodzą następujace zależności (rys. 8, 9):

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 8. Połączenie odbiorników trójfazowych w gwiazdę [8, s. 32]

⋅

I = I

Rys. 9. Połączenie odbiorników trójfazowych w trójkąt [8, s. 32]

U = U

I =

⋅

3 I

gdzie:

U – napięcie międzyprzewodowe (międzyfazowe),

– napięcie fazowe,

I – prąd przewodowy,

– prąd fazowy.

Moc prądu trójfazowego oblicza się:

moc czynna

P = 3·U

·I

·cos φ =

⋅

3 U·I·cos φ

moc bierna

Q = 3·U

·I

·sin φ =

⋅

3 U·I·sin φ

moc pozorna

S = 3·U

·I

⋅

3 U·I

zależność między mocą czynną, bierną i pozorną przedstawia wzór:

Podobnie energia czynna odbiornika w układzie trójfazowym w czasie t ma postać:

W =

⋅

3 U·I·cos φ·t

Energia bierna:

= 3 ·U·I·sin φ·t

4.2.2. Pytania sprawdzające

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

1. Jakie rozróżniasz podstawowe wielkości elektryczne?
2. Jakie są podstawowe wielkości napięć elektrycznych?
3. Jakie znasz rodzaje prądu elektrycznego?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. Ile razy zmienia kierunek przepływowy w ciągu sekundy prądu o częstotliwości 50 Hz?
5. W jakich urządzeniach ma zastosowanie prąd stały?
6. Z jakich elementów składa się najprostszy obwód elektryczny?
7. Jakie połączenia mogą występować w urządzeniach elektrycznych?
8. Jak brzmi prawo Ohma?
9. W jakich jednostkach podawane są wielkości U, I, R, W, P?
10. Jakie są rodzaje mocy prądu przemiennego?
11. Jakie są rodzaje połączeń odbiorników trójfazowych?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj wielkości elektryczne U, I, R, P, W oraz sposoby wykonywania

pomiarów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) scharakteryzować poszczególne wartości,
3) określić jednostki, w jakich są podawane,
4) określić sposoby dokonywania pomiarów,
5) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

indeks podstawowych pojęć i wielkości elektrycznych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Określ prąd jaki pobiera silnik o mocy 4 kW podłączony w układzie trójfazowym –

trójkąt.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) dobrać odpowiedni wzór,
3) wykonać obliczenia,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Narysuj obwody elektryczne połączenia szeregowego, równoległego, opisując

poszczególne elementy obwodów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) narysować schematy obwodów,
3) opisać poszczególne elementy obwodów,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej i schematycznej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

rysunki, plansze przedstawiające typowe obwody elektryczne,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz?

Tak

Nie

1) określić podstawowe wielkości elektryczne?

2) przedstawić wielkości napięć elektrycznych stosowane w kraju?

3) przedstawić rodzaje prądu elektrycznego?

4) określić wielkość zmian kierunku przepływu prądu o częstotliwości 50 Hz?

5) wskazać urządzenia, w których ma zastosowanie prąd stały?

6) narysować najprostszy obwód elektryczny?

7) przedstawić schematy połączeń elektrycznych?

8) podać definicję prawa Ohma?

9) podać jednostki w których podaje się U, I, R, W, P?

10) scharakteryzować rodzaje połączeń elektrycznych trójfazowych?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Źródła światła, oznaczenia znamionowe odbiorników,

zabezpieczenie silników przed przeciążeniem i zwarciem

4.3.1. Materiał nauczania

Moc i natężenie oświetlenia

Promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali 380÷780 nm jest odbierane przez

oko ludzkie i wywołuje wrażenie świetlne; jest to promieniowanie widzialne. Emitują
je ciała w stanie stałym, ciekłym lub gazowym, których atomy zostały wzbudzone w wyniku:

−

ogrzania (żarnik żarówki, płomień lampy, płomień zapałki, rozżarzony metal),

−

elektrycznego wyładowania w gazie (wyładowania w sodówce, neonówce),

−

pochłaniania innego promieniowania o większej energii (luminofor w świetlówce).
Energia wypromieniowana przez źródło światła w jednostce czasu, oceniona według

wywołanego wrażenia wzrokowego nazywa się strumieniem świetlnym. Jednostką strumienia
świetlnego jest lumen (lm). Stosunek emitowanego przez źródło światła strumienia
świetlnego do pobranej mocy elektrycznej, czyli skuteczność świetlna, świadczy o sprawności
przemiany energii elektrycznej w energię promieniowania widzialnego. Źródła o większej
skuteczności świetlnej, nazywa się lampami energooszczędnymi. Stosunek strumienia
świetlnego padającego na daną płaszczyznę do jej pola powierzchni nazywa się natężeniem
oświetlenia. Jest to wielkość pozwalająca ocenić jakość oświetlenia. Natężenie oświetlenia
mierzy się w luksach (lx).

1 lx =

Aby określić średnie natężenie oświetlenia na określoną powierzchnię, należy znać

całkowity strumień świetlny źródła światła np. żarówki o mocy 100W. Strumień świetlny
jednej żarówki o mocy 100 W wynosi 1300 lm, np. na powierzchnię 3 m

skierowany jest

strumień świetlny dwóch takich żarówek. Zakładamy, że nie występują straty strumienia
świetlnego, średnie natężenie oświetlenia wynosić będzie:

865

1300

⋅

gdzie:

Ø – strumień światła,
S – powierzchnia,
[lx] – jednostka oświetlenia.

Natężenie oświetlenia wynosi 1 lx, jeżeli na powierzchnię 1 m

pada prostopadle

strumień światła 1 lm.

Wymagania dotyczące natężenia oświetlenia zależą od charakteru pracy wzrokowej oraz

względów ekonomicznych.
Oświetlenie nawet rzędu kilku tysięcy luksów nie jest szkodliwe dla wzroku. Dzień słoneczny
latem osiąga 50000÷100000 lx. Mogą szkodzić lampy umieszczone w polu widzenia,
odblaski na błyszczących powierzchniach, ostre cienie, nierównomierne oświetlenie,
a nie – duże natężenie oświetlenia. Pomiarów natężenia oświetlenia dokonuje się za pomocą
luksomierza.

Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi elektryczne źródła światła są: strumień

świetlny, światłość, luminancja, barwa światła, napięcie elektryczne, moc elektryczna,
skuteczność świetlna oraz trwałość.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Strumień świetlny Ø charakteryzuje ilość energii promienistej (światła) wysyłanej przez

źródło. Określa się go jako moc promieniowania widzialnego (ilość energii w jednostce
czasu) ocenianą w sposób subiektywny przez oko ludzkie.

Jednostką strumienia świetlnego jest lumen [lm]
Światłość I charakteryzuje gęstość przestrzenną promieniowania świetlnego

w określonym kierunku. Określa się ją jako iloraz strumienia świetlnego Ø wysyłanego przez
punktowe źródło światła i kąta przestrzennego ω stożka, jaki tworzy strumień świetlny
w danym kierunku.

I =

Jednostką światłości jest kandela (cd).
Światłość wynosi 1 cd, jeżeli w kącie przestrzennym równym 1 sr (sterodianowi) źródło

światła wysyła strumień 1 lm.

Luminację L (jaskrawość) w danym punkcie powierzchni święcącej określa iloraz

światłości I i powierzchni S źródła, prostopadłej do rozpatrywanego kierunku.

L =

Jednostką luminacji jest kandela na metr kwadratowy [cd/m

] Duża luminacja źródła

światła wywołuje męczące, oślepiające wrażenie, tzw. olśnienie.

Napięcie i moc to podstawowe parametry elektryczne źródła światła jako odbiornika

energii elektrycznej. Są one niezbędne do zaprojektowania instalacji zasilającej źródło
światła.

Najczęściej spotykane elektryczne źródła światła można podzielić na:

−

lampy żarowe – żarówki,

−

lampy fluorescencyjne – świetlówki,

−

lampy wyładowcze – rtęciowe (rtęciówki), sodowe, neonowe, ksenonowe.

Oznaczenia znamionowe odbiorników energii elektrycznej

Każdy odbiornik elektryczny posiada tabliczkę znamionową, która zawiera podstawowe

informacje, np. silnik elektryczny:

−

znamionowe parametry elektryczne silnika (prąd, napięcie, częstotliwość, współczynnik

mocy),

−

informacje uzupełniające (typ silnika, stopień ochrony IP obudowy, nazwa producenta,

rok produkcji, numer fabryczny, największa temperatura pracy, układy połączeń uzwojeń
stojana)

Tabliczkę znamionową silnika przedstawiono na rys. 10.

Rys. 10. Tabliczka znamionowa silnika elektrycznego [2, s. 35]

Znajomość zawartych informacji na tabliczce jest niezbędna do prawidłowego doboru

i eksploatacji silnika.

Ponadto silnik powinien posiadać tabliczkę zaciskową, która zawiera zaciski

przyłączeniowe, aby prawidłowo połączyć obwody elektryczne silnika z instalacją zasilającą.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Odpowiednie i wzajemne ułożenie poszczególnych zacisków, jak pokazano na rys. 11,
pozwala połączyć uzwojenie stojana w gwiazdę lub trójkąt.

Rys. 11. Połączenie uzwojenia stojana na tabliczce zaciskowej: a) w gwiazdę, b) w trójkąt [2, s. 35]

Napięcie fazowe silnika trójfazowego z uzwojeniami powinno być dostosowane

do napięcia międzyfazowego przełącznikami sieci zasilającej. Silnik o napięciu 230/400 V
może być przyłączony do sieci o napięciu 230/400 V tylko wtedy, kiedy jego uzwojenia
są połączone w gwiazdę. Jeżeli uzwojenia są przełączane z gwiazdy w trójkąt, to aby zasilać
go z sieci 230/400 V powinien on mieć napięcie znamionowe o wartościach 400/690 V, (400
V trójkąt, 690 – gwiazda).

Na tabliczce znamionowej powinny być zawarte informacje:

−

nazwa wytwórcy,

−

numer normy, według której maszyna elektryczna została wykonana,

−

typ maszyny (oznaczenie wytwórcy),

−

numer fabryczny maszyny,

−

rok produkcji (wykonania maszyny),

−

rodzaj prądu (stały, przemienny),

−

rodzaj maszyny (prądnica, silnik, transformator),

−

klasa ciepłoodporności izolacji (np. A),

−

moc znamionowa,

−

symbol rodzaju pracy znamionowej (np. S1, C),

−

prędkość wirowania znamionowa,

−

stopień ochrony obudowy (np. IP 44),

−

wartość napięcia lub napięć znamionowych,

−

wartość prądu lub prądów znamionowych.

Zabezpieczenie silników elektrycznych przed przeciążeniem i zwarciem

Silniki o napięciu znamionowym do 1000 V należy wyposażyć w następujące

zabezpieczenia:

−

zwarciowe, od skutków zwarć w uzwojeniach i doprowadzeniach,

−

przeciążeniowe, od skutków przeciążeń prądowych powodujących przekroczenia

dopuszczalnych temperatur,

−

zanikowe, od szkodliwych skutków powrotu napięcia po znacznym jego obniżeniu lub

zaniku.
Zabezpieczenia zwarciowe powinny być takie, aby spowodowały natychmiastowe

odłączenie maszyny od sieci w każdym przypadku wystąpienia zwarcia w silniku.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Najprostszym takim urządzeniem jest bezpiecznik topikowy. W układach trójfazowych
należy stosować zabezpieczenie zwarciowe w trzech fazach.

Przy zastosowaniu wyłącznika z przekaźnikiem przeciążeniowo-zwarciowym, należy

pamiętać, że wyłącznik musi mieć zdolność wyłączania prądu zwarciowego.

Prąd zabezpieczania należy tak dobierać, aby był możliwie najbliższy prądowi

znamionowemu silnika, a jednocześnie na tyle duży, aby zabezpieczenie nie reagowało
w czasie jego rozruchu. Dla wyzwalaczy elektromagnesowych działających bezzwłocznie,
prąd nastawczy powinien spełniać warunek:

≥ 1,2 I

r max

Zabezpieczenia przeciążeniowe

Celem tego zabezpieczenia jest zasygnalizowanie obsłudze bądź wyłączenie chronionego

silnika z sieci wówczas, gdy wartość prądu obciążenia przekroczy więcej niż
10% wartości prądu znamionowego silnika. W stycznikach elementy bimetalowe pełnią
funkcję zabezpieczenia przeciążeniowego. W obwodach wysokiego napięcia przeciążenie
wykrywają tzw. przekaźniki; bardzo często stosowane są do wykrywania zwarć.

Zabezpieczenia zanikowe

Zabezpieczenia zanikowe chronią silnik przed szkodliwymi skutkami powrotu napięcia

po znacznym jego obniżeniu lub zaniku. Zabezpieczenia zanikowe są konieczne wówczas,
gdy silnik niespodziewanie uruchamiając się po powrocie napięcia, napędza urządzenia, które
mogą być zagrożeniem życia ludzi lub przyczyny strat w procesach technologicznych.
Zabezpieczenia takie stanowi cewka zapadkowa w wyłącznikach zapadkowych lub cewka
sterująca w łącznikach styczniowych.

4.3.2. Pytania sprawdzające

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

1. Jakie promieniowanie wywołuje efekt świetlny?
2. Co to jest strumień świetlny?
3. W jaki sposób określa się średnie natężenie oświetlenia?
4. Czy duże natężenie oświetlenia jest szkodliwe dla naszego wzroku?
5. Jakie rozróżniamy podstawowe wielkości charakteryzujące źródło światła?
6. Jakie są najczęściej stosowane elektryczne źródła światła?
7. Jakie informacje zawiera tabliczka znamionowa odbiorników energii elektrycznej?
8. Czym się różni tabliczka znamionowa silnika od tabliczki zaciskowej?
9. Jakie rozróżniamy zabezpieczenia silników elektrycznych?
10. W jakim celu stosujemy zabezpieczenie zwarciowe?
11. Czym się charakteryzują zabezpieczenia przeciążeniowe?
12. Przed jakimi skutkami chronią silnik zabezpieczenia zanikowe?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przedstaw podstawowe wielkości charakteryzujące źródła światła.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2) scharakteryzować wielkości charakteryzujące źródła światła,
3) podać jednostki, które oceniają jakość oświetlenia,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

indeks podstawowych pojęć i wielkości odnoszących się do źródeł światła,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Określ średnie natężenie oświetlenia na powierzchni 4 m

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) dobrać odpowiedni wzór,
3) dokonać obliczeń,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

indeks podstawowych pojęć i wielkości charakteryzujących źródła światła,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Scharakteryzować oznaczenia znamionowe odbiorników elektrycznych oraz podać co

zawiera tabliczka silnika.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) wymienić informacje przedstawione na tabliczkach znamionowych urządzeń

elektrycznych,

3) przedstawić co zawiera tabliczka silnika elektrycznego,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

tabliczki znamionowe wybranych urządzeń elektrycznych,

−

tabliczka zaciskowa silnika elektrycznego,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Scharakteryzuj zabezpieczenia silników elektrycznych przed przeciążeniem i zwarciem.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2) przedstawić sposoby zabezpieczania silnika przed zwarciem,
3) przedstawić sposoby zabezpieczania silnika przed przeciążeniem,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

elementy zabezpieczające silniki przed zwarciem i przeciążeniem

−

plansze tematyczne, schematy przedstawiające sposoby zabezpieczania silników,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić rodzaje promieniowania wywołujące efekty świetlne?

2) podać definicje strumienia świetlnego?

3) określić natężenie oświetlenia?

4) udowodnić, że duże natężenie oświetlenia nie jest szkodliwe?

5) zdefiniować i podać podstawowe wielkości charakteryzujące źródła

światła?

6) przedstawić stosowane w oświetleniu elektryczne źródła światła?

7) odczytać informacje podane na tabliczce znamionowej urządzenia

elektrycznego?

8) wskazać różnicę pomiędzy tabliczką znamionową a tabliczką zaciskową

silnika?

9) rozróżnić zabezpieczenia elektryczne silników elektrycznych?

10) określić cel stosowania zabezpieczeń zwarciowych?

11) określić cel stosowania zabezpieczeń przeciążeniowych?

12) przedstawić, przed jakimi skutkami chronią zabezpieczenia zanikowe?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Instalacje elektryczne, elementy elektroniczne, sterowanie

automatyczne bezpieczeństwo i higiena pracy podczas
eksploatacji urządzeń elektrycznych

4.4.1. Materiał nauczania

W skład instalacji elektrycznej wchodzą elementy składowe:

−

przewody i kable,

−

elektrotechniczny sprzęt instalacyjny (puszki, łączniki, gniazda, itp.),

−

przyłącza, rozdzielnice, tablice bezpiecznikowe,

−

urządzenia automatyki i sterowania.
Przewody elektroenergetyczne służą do przewodzenia prądu elektrycznego w liniach

elektroenergetycznych, instalacjach elektrycznych i telefonicznych oraz innych stanowiących
połączenie odpowiednich źródeł zasilania z odbiornikami energii elektrycznej, urządzeniami
technicznymi, przyrządami pomiarowymi, sygnalizacyjnymi i innymi.

Zasadniczą częścią przewodu jest żyła wykonana z miedzi miękkiej (wyżarzonej) lub

z aluminium półtwardego. Znamionowe przekroje poprzeczne żył przewodów wynoszą
od 0,20 do 500 mm

. Dzięki temu jest możliwy dobór przewodu najbardziej właściwego

do spodziewanego obciążenia prądowego.

Żyły przewodów mogą być wykonane jako jedno- lub wielodrutowe (linki). Linki mogą

być zwykłe, skręcone z kilku pojedynczych drutów oraz giętkie powstałe przez skręcenie
wielu drutów o bardzo małej średnicy.

Przewody wytwarza się jako gołe (nieizolowane) lub izolowane, przy czym stosuje się

izolacje różnych rodzajów o bardzo różnych właściwościach dotyczących rezystywności,
giętkości, odporności na temperaturę, wodę, oleje, promieniowanie ultrafioletowe i inne
narażenia.

Każdy typ przewodu jest oznaczony symbolem literowym zawierającym informację

o konstrukcji przewodu i zastosowaniu, np.: konstrukcja żyły D – jednożyłowa, L –
wielożyłowa, A – aluminiowa (rodzaj izolacji G – guma, XS – polietylen).

Kablami nazywa się wyroby składające się z jednej lub większej liczby żył izolowanych,

zaopatrzonych w szczelną powłokę zewnętrzną, chroniącą izolacje żył przed wilgocią,
wpływami chemicznymi i dowolnymi innymi oddziaływaniami środowiskowymi.

Kable mogą być układane w ziemi, na zewnątrz i wewnątrz pomieszczeń, w kanałach

kablowych, na konstrukcjach itp.

Kable przeznaczone do układania w warunkach występowania narażeń mechanicznych,

przede wszystkim sił rozciągających, mają zewnętrzny pancerz wykonany z taśm stalowych
lub drutów stalowych.

Kable podobnie jak przewody są oznaczone symbolami literowymi zawierającymi

informacje o konstrukcji kabla oraz o zastosowanych materiałach izolacyjnych i innych,
np. AK – kabel z żyłami aluminiowymi, N – materiał o zwiększonej odporności
na rozprzestrzenianie się promienia, Ft – kabel opancerzony taśmami stalowymi, Fp –
płaskimi drutami stalowymi, Fo – okrągłymi drutami stalowymi.

Elektrotechniczny sprzęt instalacyjny (puszki, łączniki, gniazda, itp.)

Osprzęt instalacyjny służy do łączenia i ochrony przewodów wśród których można

wymienić: rury instalacyjne, rury termokurczliwe, listwy, tulejki, fajki, kątowniki, trójniki,
puszki i gniazda odgałęźne, izolatory, szafy kablowe, kołki, uchwyty, zaciski prądowe oraz
inny sprzęt do mocowania i łączenia przewodów.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wybór osprzętu zależy od sposobu układania przewodów lub kabli. Bardzo często

w instalacjach elektrycznych mają zastosowanie łączniki manewrowe, które służą
do załączania i wyłączania obwodów. Łączniki instalacyjne są przystosowane do mocowania
w ścianach, w puszkach instalacyjnych. Puszkę instalacyjną i łącznik instalacyjny z napędem
klawiszowym przedstawiono na rys. 12

Rys. 12. Łącznik instalacyjny do montowania pod tynkiem: a) łącznik, b) puszka

z materiału izolacyjnego [2, s. 53]

Rozłączniki izolacyjne przeznaczone są do łączenia przewodów zasilających odbiorniki

większej mocy. Na rys. 13 przedstawiono rozłączniki o budowie modułowej, przystosowanej
do montowania zatrzaskowo na wspornikach montażowych.

Rys. 13. Rozłącznik izolacyjny [2, s. 53]

Wyłączniki samoczynne służą do załączania, przewodzenia i wyłączania prądów

roboczych oraz przewodzenia przez określony czas i wyłączania prądów zakłóceniowych
(przeciążeniowych i zwarciowych). Na rys. 14 przedstawiono wyłączniki instalacyjne.

Rys. 14. Wyłączniki samoczynne: a) wyłącznik instalacyjny jednobiegunowy płaski, b) wyłącznik instalacyjny

czterobiegunowy, c) wyłącznik silnikowy; 1 – dźwignia napędu ręcznego, 2 – otwór do
przeprowadzenia przewodu do zacisku przyłączeniowego, 3 – śruba zacisku przyłączeniowego
[2, s. 54]

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyłączniki różnicowoprądowe mają podobny wygląd, jednak ich zastosowanie jest nieco

odmienne. Są to wyłączniki stosowane w ochronie przeciwporażeniowej (rys. 15).

Rys. 15. Wyłącznik różnicowoprądowy; 1 – dźwignia napędu ręcznego, 2 – otwór do doprowadzenia

przewodu, 3 – śruby zacisków przyłączeniowych, 4 – przycisk kontrolny do sprawdzania skuteczności
działania wyłącznika [2, s. 55]

Styczniki to łączniki przystosowane do pracy wymagającej dużej częstości łączeń (nawet

do 3600 na godzinę). Zastosowanie napędu elektromagnesowego umożliwia sterowanie
zestyków napięciem zasilającym elektromagnes, załączany przez człowieka lub układ
sterowany, umożliwiający działanie wielu odbiorników. Styczniki często współpracują
z przekaźnikami termobimetalowymi zabezpieczającymi obwód i odbiornik przed
przeciążeniami.

Schemat elektryczny wieloliniowy ręcznego sterowania silnika za pomocą stycznika

przedstawia rys. 16.

Rys. 16. Stycznik: a) widok, b) schemat sterowania silnika elektrycznego. 1 – wskaźnik zamknięcia styków,

2 – otwór dla przyłączania przewodów, 3 – śruba zacisku przyłączeniowego, 4 – zestyki główne,
5 – elektromagnes napędowy, 6 – zestyki pomocnicze, 7 – przekaźnik termobimetalowy, zestyk
przekaźnika termobimetalowego, 9 – przycisk złączeniowy, 10 – przycisk wyłączający [2, s. 56]

Sterowanie pracą silnika odbywa się w tym układzie przez łączenie obwodu

pomocniczego zasilającego elektromagnes, którego ruchoma zwora lub rdzeń jest połączony
mechanicznie ze stykami głównymi i pomocniczymi stycznika. Po wyłączeniu napięcia
podawanego na elektromagnes zestyki są otwierane przez sprężynę.

Osobną grupę łączników stanowią łączniki obwodów pomocniczych, np. sterowniczych.

W obwodach takich płyną prądy o niewielkich wartościach, od ułamków do kilku amperów
i mogą być różne napięcia znamionowe.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Najczęściej w obwodach sterowniczych są stosowane przyciski sterownicze i łączniki

krańcowe. Przyciski sterownicze to łączniki wyposażone w zestyki zwierane i rozwierane.
Otwarcie lub zamknięcie zestyku następuje po przyciśnięciu palcem napędu (przycisku)
styków ruchomych. Zastosowanie przycisku sterowniczego zwiernego i niezwiernego
pokazano na rys. 17b.

Urządzenia zabezpieczające obwody, zwane krótko zabezpieczeniami, to bezpieczniki,

wyzwolone przeciążeniowe i wyzwolone zwarciowe. Wszystkie wyłączają obwód
samoczynnie, w którym nastąpiło zakłócenie. Bezpieczniki takie pokazano na rys. 17.

Rys. 17. Bezpiecznik: a) widok bezpiecznika instalacyjnego, b) przekrój przez bezpiecznik instalacyjny,

c) widok bezpiecznika przemysłowego, d) widok wkładki topikowej przemysłowej. 1 – wkładka topikowa,
2 – drut topikowy, 3 – gniazda, 4 – główka, 5 – wziernik główki, 6 – wstawka dolna, 7 – zacisk przewodu
obwodu elektrycznego, 8 – podstawa bezpiecznika przemysłowego, 9 – zaczep dla uchwytu do wyjmowania
wkładki [2, s. 59]

Elementem bezpiecznika przerywającego obwód jest metalowy drut lub pasek

(a nie zestyk), który pod wpływem ciepła wydzielającego się przy przepływie prądu przepala
się.

Przyłącza, rozdzielnice, tablice bezpiecznikowe

Każdy obiekt budowlany jest zasilany linią napowietrzną lub kablową zwaną przyłączem.

Zasilanie to przychodzi od operatora sieci energetycznej do złącza kablowego w przypadku
zasilania kablem lub złącza napowietrznego w przypadku małych obiektów budowlanych.
Przeważnie od linii napowietrznej odchodzi kabel ziemny stanowiący przyłącz kablowy.

Kolejnym elementem instalacji jest rozdzielnica główna obiektu, zabezpieczająca

poszczególne wewnętrzne linie zasilające (wlz) obwody.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ostatnimi elementami instalacji są instalacje odbiorcze. Instalacje odbiorcze

rozprowadzają przewody od tablicy końcowej do odbiorników energii elektrycznej. Zarówno
instalacje odbiorcze, jak i wewnętrzne linie zasilające oraz główne linie zasilania powinny
być odpowiednio dobrane pod względem obciążalności, spadków napięć, ochrony
przeciwpożarowej i przeciwporażeniowej.

Zgodnie z obowiązującymi przepisami instalacja elektryczna musi być trójprzewodowa.

Składają się na nią:

−

przewód fazowy (brązowy), powinien znajdować się z lewej strony gniazdka,

−

przewód neutralny (jasnoniebieski),

−

ochronny (żółtozielony), powinien być przyłączony do wszystkich gniazd z bolcem i do
punktów oświetleniowych.

Do podstawowych elementów elektronicznych zaliczamy:

−

rezystor, potencjometr, cewka indukcyjna, transformator, diody, tranzystor, tyrystor,
układy scalone, mikrofony, głośniki, przełączniki, złącza.
Każdy element elektroniczny ma swój symbol graficzny, czasami mogą się one trochę

między sobą różnić mimo, że dotyczą tego samego elementu (np. symbol rezystora). Obok
symbolu graficznego są zwykle umieszczane opisy tego elementu np.: R1, R22, C3, itp.
Przyjęło się, że elementy na schemacie elektronicznym oznaczane są zwykle pierwszymi
literami nazwy danego elementu i kolejnym numerem na schemacie, np. dla rezystorów
będzie to R1, R2 itd. Obok umieszcza się również niezbędne informacje dla zrozumienia i
analizy układu. Są to zwykle wartości danych elementów (np. rezystancja), tolerancja tych
wartości, dopuszczalne napięcia, przy których mogą pracować (nie powinno się wówczas
stosować elementów o innym napięciu pracy) czy wreszcie jak w przypadku układów
scalonych, tranzystorów podaje się nazwę i typ danego elementu np. tranzystor T22 BC307C.

Rezystory to elementy dwukońcówkowe o właściwości dającej się opisać równaniem

R = U/I (znane prawo Ohma). Jeżeli U wyrazi się w woltach V, a w amperach, to R będzie
wyrażone w omach

Ω

. Na schematach ideowych rezystor jest zwykle przedstawiany tak jak

na rys. 18.

Rys. 18. Rezystor [opracowanie własne]

Zastosowanie rezystorów jest bardzo duże. Stosuje się je we wzmacniaczach jako

elementy sprzężenia zwrotnego, z tranzystorami do ustalania ich punktu pracy, w połączeniu
z kondensatorami pracują w układach filtrów, ustalają wartości napięć i prądów w wybranych
punktach układu.

Rezystory produkowane są z różnych materiałów, ale najbardziej popularne są rezystory

węglowe, które jednak ze względu na zbyt małą stabilność nie nadają się do zastosowania
w układach, które muszą odznaczać się wysoką stabilnością i precyzją. Do takich celów lepiej
nadają się rezystory metalizowane.
Rezystory można łączyć szeregowo lub równolegle w gwiazdę i trójkąt.

Potencjometry nazywane są również rezystorami nastawnymi. Są one wtedy potrzebne,

gdy dobieranie rezystancji zwykłych rezystorów jest pracochłonne np. zmiana głośności
w radioodbiorniku. Potencjometry mogą być obrotowe, suwakowe lub montażowe. Można
również spotkać potencjometry dziesięcioobrotowe. Podobnie jak rezystory stałe,
potencjometry charakteryzują się określoną rezystancją (zakresem regulacji) oraz
obciążalnością. Mogą one mieć ponadto różne charakterystyki regulacyjne (rys. 19).

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 19. Symbol graficzny potencjometru [opracowanie własne]

Potencjometr zwykle pełni funkcję regulowanego dzielnika napięcia.
Kondensatory to podobnie jak rezystory, elementy dwukońcówkowe o właściwości

dającej się opisać równaniem

Q = C·U

gdzie:

−

Q jest ładunkiem wyrażonym w kulombach,

−

U jest napięciem między końcówkami kondensatora,

−

C jest pojemnością kondensatora podawaną w faradach.

Kondensatory są zbudowane z dwóch przewodzących elektrod (okładek) przedzielonych
dielektrykiem (izolatorem).

Kondensator jest to element, który posiada zdolność gromadzenia ładunku. Patrząc

na równanie, które go definiuje można powiedzieć, że kondensator o pewnej pojemności C
i napięciu U zawiera ładunek Q na jednej okładce i przeciwnie spolaryzowany ładunek – Q
na drugiej okładce. Symbol graficzny kondensatora przedstawia rys. 20.

Rys. 20. Symbol graficzny kondensatora [opracowanie własne]

Kondensatory stosuje się w filtrach, do blokowania napięć zasilających, w układach

kształtowania impulsów, do oddzielania składowych stałych sygnałów, w układach
generatorów, w układach zasilaczy czy też do gromadzenia energii. Zdolność
do gromadzenia energii wykorzystana jest, np. w urządzeniach medycznych zwanych
w defibrylatorami, gdzie gromadzi się energię w kondensatorze potrzebną do pobudzenia
serca do pracy.

Można wymienić następujące typy kondensatorów: mikowy, ceramiczny, poliestrowy,

styrofleksowy,

poliwęglanowy,

polipropylenowy,

teflonowy,

olejowy,

tantalowy,

elektrolityczny.

Cewka indukcyjna jest elementem zdolnym do gromadzenia energii w polu

magnetycznym. Szybkość zmian prądu płynącego przez cewkę indukcyjną zależy
od panującego na niej napięcia.

Symbol cewki indukcyjnej przypomina spiralę i tak jest w rzeczywistości, gdyż cewka

jest spiralą z drutu nawiniętą na rdzeniu. Różnice między cewkami dotyczą głównie rdzenia,
na którym są nawinięte. Zastosowanie rdzenia ma za zadanie zwielokrotnić indukcyjność
cewki. Cewki mają wiele zastosowań szczególnie w układach radiowych w różnych filtrach
i dławikach.

Transformator jest urządzeniem składającym się z dwóch silnie sprzężonych ze sobą

uzwojeń (cewek), nawiniętych na wspólnym rdzeniu, nazywanych uzwojeniem pierwotnym
i wtórnym. Jeśli do uzwojenia pierwotnego zostanie doprowadzone napięcie zmienne U

to zmieniać się będzie tak samo strumień magnetyczny w rdzeniu, co spowoduje
wyindukowanie napięcia zmiennego U

w uzwojeniu wtórnym. Napięcie to będzie miało taki

sam kształt jak napięcie w uzwojeniu pierwotnym, a amplitudę wprost proporcjonalną
do przekładni transformatora.

Transformatory, z którymi mamy najczęściej do czynienia, to transformatory sieciowe.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Symbole graficzne transformatorów przedstawiono na rys. 21.

Rys. 21. Symbole graficzne transformatorów [opracowanie własne]

Diody posiadają właściwość jednokierunkowego przewodzenia prądu. Stosowane

są więc w zasilaczach jako prostowniki prądu zmiennego, a także jako elementy progowe
umożliwiające na przykład przepływ prądu w obwodzie, gdy napięcie na diodzie przekroczy
określoną wartość. Diody mają dwie końcówki: anodę i katodę, która oznaczona jest
na obudowie kreską lub kropką. Przepływ prądu przez diodę (od anody do katody) następuje
wtedy, gdy napięcie na anodzie jest wyższe od napięcia na katodzie o pewną wartość zwaną
napięciem przewodzenia. Napięcie to zależy od materiału, z którego wykonana jest dioda.
Do celów prostowniczych stosuje się diody do bardzo różnych prądów przewodzących.

Symbole graficzne diod przedstawia rys. 22.

Rys. 22. Symbole graficzne diod [opracowanie własne]

Tyrystory i triaki są elementami półprzewodnikowymi, które pełnią podobną rolę jak

diody. Tyrystory potrafią przewodzić prąd tylko w jedną stronę, natomiast triaki działają
obustronnie. Podstawowymi parametrami tyrystorów i triaków jest dopuszczalny prąd
przewodzenia i maksymalne napięcie wsteczne (rys. 23).

Rys. 23. Symbole graficzne tyrystora i triaka [opracowanie własne]

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tranzystory umożliwiają wzmacnianie sygnałów. Pełnią również rolę przełączników

elektronowych. Mają trzy elektrody: sterującą - bazę B oraz dwie, tworzące obwód prądu
sterowanego - emiter E i kolektor C. W zależności od kierunku prąd w obwodzie sterowanym
rozróżnia się tranzystory P-N-P. I N-P-N (rys. 24).

Rys. 24. Symbole graficzne tranzystorów [opracowanie własne]

Układy scalone w istocie stanowią połączenie wielu tranzystorów, oporników i diod

wykonanych w jednym kawałku materiału półprzewodnikowego. Układy dzielą się na
analogowe nazywane również liniowymi, np. wzmacniacze operacyjne, wzmacniacze mocy,
układy radiowe i telewizyjne, stabilizatory napięcia oraz cyfrowe przeznaczone do realizacji
funkcji logicznych (rys. 25).

Rys. 25. Przykładowe symbole układów scalonych [opracowanie własne]

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Mikrofony przetwarzają drgania akustyczne na proporcjonalne zmiany prądu lub

napięcia elektrycznego (rys. 26).

Rys. 26. Symbole graficzne mikrofonu [opracowanie własne]

Zasada działania głośnika jest podobna do działania mikrofonów (rys. 27).

Rys. 27. Symbol graficzny głośnika [opracowanie własne]

Sterowanie automatyczne, blokowe układy regulacji
Zadania sterowania formułuje się zazwyczaj w odniesieniu do jednej (lub więcej)

wielkości sterowanej, np. temperatury żelazka (rys. 28).

Rys. 28. Stabilizacja temperatury żelazka: a) schemat budowy termoregulatora,

b) typowy przebieg temperatury po włączeniu żelazka [1, s. 313]

Zadanie sterowania może być formułowane także w odniesieniu do wielkości, które

przyjmują tylko pewną liczbę różnych wartości, np. dwie.

Automat zmierzchowy włącza lampę, gdy na dworze jest ciemno – rozróżnia on tylko

dwie wartości natężenia światła: jasno, ciemno.

Układ sterowania przedstawiony na rys. 29 otwiera drzwi na pewien czas, gdy czujnik

wykryje obecność jakiegoś obiektu w obserwowanym polu, a drzwi nie są otwarte. Dla
układu sterowania wielkość wyrażającą pozycje drzwi przyjmuje w każdej chwili jedną
z trzech wartości: drzwi otwarte, drzwi zamknięte, drzwi w położeniu pośrednim,
a informacja od czujnika – jedną z dwóch wartości: jest obiekt nie ma obiektu.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przykładowy schemat układu regulacji przedstawiono na rys. 29.

Rys. 29. Automatyczne otwieranie drzwi [1, s. 314]

Przykładowy schemat układu regulacji przedstawiono na rys. 30.
Urządzenie sterujące podzielono na układ porównujący, który wytwarza sygnał odchyłki

(e), oraz układ formujący, przekształcający sygnał odchyłki na sygnał sterujący (u).
Sprzężenie zwrotne jest tu ujemne (zakłada się, że zwiększenie wartości sygnału odchyłki
regulacji (e) powoduje zwiększenie wartości sygnału regulowanego (y).

Rys. 30. Schemat blokowy układu regulacji automatycznej [1, s. 321]

Bezpieczeństwo i higiena pracy przy obsłudze urządzeń elektrycznych

W celu uniknięcia wypadków i porażeń przez prąd elektryczny należy stosować określone

zasady bezpieczeństwa, które obowiązują w trakcie obsługi urządzeń i ich eksploatacji. Aby
zmniejszyć prawdopodobieństwo porażenia prądem, stosuje się środki ochrony
przeciwporażeniowej.

Zastosowanie bardzo niskiego napięcia stanowi ochronę przed:

−

dotykiem bezpośrednim,

−

dotykiem pośrednim (ochronę podstawową i dodatkową).

Ochronę przed porażeniem elektrycznym uważa się za skuteczną, jeżeli stosuje się niskie

napięcia lub jeżeli źródło zasilania jest małej mocy (przy pomiarze woltomierzem
o rezystancji nie mniejszej niż 3000 Ω, napięcie na zaciskach wyjściowych mieści się
w granicach dopuszczalnych dla I zakresu napięciowego).

Ochrona przed dotykiem bezpośrednim

We wszystkich urządzeniach elektrycznych, dla warunków normalnej pracy, powinien być
zastosowany jeden ze środków ochrony:

−

ochrona przez zastosowanie bardzo niskiego napięcia,

−

ochrona przed dotykiem bezpośrednim (do niej należą: izolacja podstawowa, ogrodzenia,

obudowy, bariery i umieszczanie poza zasięgiem ręki).

Ochrona polegająca na izolowaniu części czynnych

Urządzenia powinny spełniać wymagania odpowiednich norm. Izolacja przeznaczona

do zapobiegania dotknięciu części czynnych musi być wytrzymała długotrwale na obciążenia
mechaniczne, wpływy chemiczne, elektryczne i termiczne. Pokrycie farbą lub pokostem itp.
nie spełnia wymagań stawianych przez ochronę przed dotykiem bezpośrednim.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ogrodzenia, obudowy są przeznaczone do zapobiegania dotknięciu części czynnych.

Jeżeli napięcie znamionowe przekracza 25 V prądu przemiennego lub 60 V stałego, to należy
zapewnić ochronę przed dotykiem bezpośrednim, stosując obudowy. Jeżeli konieczne jest
usunięcie ogrodzeń lub otwarcie obudów, to czynności te powinny być możliwe do
wykonania tylko za pomocą klucza lub narzędzi lub po wyłączeniu zasilania, przy czym
ponowne włączenie zasilania powinno być możliwe dopiero po założeniu ogrodzeń lub
zamknięciu obudów.

Zadaniem barier umieszczonych poza zasięgiem ręki jest uniemożliwienie zbliżenia lub

dotknięcia czynnych części w trakcie obsługi urządzeń. Ochrona zapobiega niezamierzonemu
dotknięciu części czynnych może też polegać na umieszczaniu poza zasięgiem.

Wyłączniki

różnicowoprądowe

wysokoczułe

prądzie

wyzwalającym

nie

przekraczającym 30 mA stanowią jedynie uzupełnienie ochrony przed dotykiem
bezpośrednim, nie mogą być jedynym środkiem ochrony. Ich zadaniem jest działanie
w przypadku nieskuteczności innych środków ochrony przed dotykiem bezpośrednim lub
w przypadku nieostrożności użytkownika.

Ochrona przed dotykiem pośrednim (ochrona dodatkowa)
Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym w przypadku uszkodzenia izolacji,

wymaga zastosowania co najmniej jednego ze środków ochrony dodatkowej:

−

samoczynnego wyłączenia zasilania,

−

odbiorców mających II klasę ochronności lub izolacji równoważnej,

−

izolowania stanowiska,

−

nieuziemionych połączeń wyrównawczych miejscowych,

−

separacji elektrycznej.

Samoczynne wyłączenie zasilania jest wymagane wtedy, gdy ze względu na wartości

i czas utrzymywania się napięcia dotykowego w wyniku uszkodzenia izolacji mogą nastąpić
niebezpieczne dla ludzi skutki patofizjologiczne (gdy napięcie dotykowe przekracza 50 V

lub

120 V).

Dopuszcza się stosowanie ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym dla:

−

części przewodzących dostępnych, które z powodu ich rozmieszczenia lub niewielkich

wymiarów (około 50 mm na 50 mm) nie mogą być uchwycone dłonią albo nie mogą mieć
znacznej styczności z jakąkolwiek częścią ciała ludzkiego, jeżeli połączenie z przewodem
ochronnym jest trudne do wykonania lub byłoby niepewne. Wymaganie to odnosi się, np.
do śrub, nitów, tabliczek znamionowych oraz uchwytów do przewodów i kabli;

−

wsporników izolatorów linii napowietrznych i metalowych części połączonych z nimi

(osprzętu linii napowietrznych), jeżeli nie znajdują się w zasięgu ręki;

−

słupów żelbetowych, w których zbrojenie jest niedostępne;

−

rur metalowych lub innej metalowej obudowy osłaniającej urządzenia elektryczne II klasy

ochronności lub izolacji równoważnej.
Dla ostrzegania o zagrożeniu stosuje się tablice bezpieczeństwa np.:

−

ostrzegawcze: Nie dotykać!

−

nakazu: Przed praca uziemić!

−

zakazu: Nie załączaj!, Nie wchodzić!

−

informacyjne: Wyłącznik główny!

Najważniejsze zasady bezpiecznej obsługi urządzeń elektrycznych:

−

nie należy dotykać i zbliżać się do urządzeń elektrycznych, jeżeli nie zachodzi potrzeba,

−

wszelkie naprawy, remonty, modernizacje wykonują osoby wykwalifikowane

i przeszkolone,

−

przed wykonaniem czynności obsługowych sprawdzić stan izolacji i obudowy urządzenia,

−

nie wymieniać wkładek bezpiecznikowych pod napięciem,

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

nie należy dotykać urządzeń elektrycznych rękoma mokrymi lub skaleczonymi,

−

dotykając urządzenie elektryczne, nie należy równocześnie chwytać uziemionych

przedmiotów, np. instalacji wodociągowej, centralnego ogrzewania.
Bezpieczeństwo ludzi stykających się z instalacjami elektrycznymi zależy od jej stanu

technicznego. Dlatego każda instalacja elektryczna powinna być poddawana badaniom,
oględzinom i wykonaniu pomiarów i testów. Osoby eksploatujące urządzenia instalacyjne
oraz osoby nadzorujące powinny spełniać określone wymagania kwalifikacyjne
przewidywane przepisami.

Wykaz stanowisk pracy osób dozoru i eksploatacji, które powinny mieć kwalifikację

uprawniające do wykonywania prac przy urządzeniach elektrycznych ustala pracodawca.
Kwalifikacje powinny być potwierdzone przez komisje kwalifikacyjne na podstawie zdanego
egzaminu.

Kwalifikacji nie muszą posiadać osoby obsługujące instalacje elektryczne niskiego

napięcia, jeżeli ich moc maksymalna nie przekracza 20 kW.

4.4.2. Pytania sprawdzające

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

1. Jakie elementy składowe tworzą instalację elektryczną?
2. W jaki sposób wykonane są przewody elektryczne?
3. Jakie informację zawierają symbole literowe na przewodach?
4. Jaka jest różnica pomiędzy przewodem a kablem energetycznym?
5. Jakie elementy wchodzą w skład osprzętu instalacyjnego?
6. Jaka budowę posiada łącznik instalacyjny?
7. Do czego służą wyłączniki samoczynne?
8. Na jakiej zasadzie działa wyłącznik różnicowo-prądowy?
9. Jakie zadania spełniają styczniki?
10. Jakie są podstawowe urządzenia zabezpieczające obwody elektryczne?
11. Dlaczego instalacja elektryczna powinna być trójprzewodowa?
12. Co powinny zawierać przepisy bezpieczeństwa przy obsłudze urządzeń elektrycznych?
13. Jakie elementy elektroniczne maja zastosowanie w elektrotechnice?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Omów podstawowe elementy instalacji elektrycznej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) przedstawić podstawowe elementy instalacji elektrycznej,
3) omówić ich budowę i przeznaczenie,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele elementów instalacji elektrycznej,

−

plansze, rysunki z elementami instalacji elektrycznej,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Omów podstawowe wyłączniki i bezpieczniki, określ ich zadania, jakie spełniają

w instalacji elektrycznej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) przedstawić podstawowe wyłączniki i bezpieczniki stosowane w instalacji elektrycznej,
3) omówić ich przeznaczenie,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

modele wyłączników, styczników, bezpieczników,

−

tablice tematyczne,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Przedstaw budowę i zastosowanie podstawowych elementów elektronicznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) omówić budowę podstawowych elementów elektronicznych,
3) określić zastosowanie elementów elektronicznych w elektrotechnice,
4) przedstaw wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele elementów elektronicznych,

−

tablice, plansze z elementami elektronicznymi,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wymienić elementy składowe instalacji elektrycznej?

2) omówić budowę przewodów energetycznych?

3) odczytać symbole literowe stosowane na przewodach?

4) określić różnice pomiędzy przewodem a kablem?

5) scharakteryzować osprzęt elektryczny?

6) omówić budowę łączników instalacyjnych?

7) określić zadania wyłączników samoczynnych?

8) omówić zastosowanie wyłączników różnicowo-prądowych?

9) scharakteryzować urządzenia zabezpieczające obwody elektryczne?

10) udowodnić, że instalacja elektryczna powinna być trójprzewodowa?

11) rozróżnić podstawowe elementy elektroniczne?

12) stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy przy urządzeniach

elektrycznych?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Obciążenia elementów konstrukcyjnych, wytrzymałość

zmęczeniowa, materiały konstrukcyjne

4.5.1. Materiał nauczania

Maszyna, urządzenie w trakcie eksploatacji może ulec zniszczeniu lub uszkodzeniu pod

wpływem czynników zewnętrznych, np. nadmiernego nagrzewania, obciążenia. Konstruktor
powinien uwzględnić działanie czynników zewnętrznych i tak zaprojektować urządzenie, aby
zminimalizować prawdopodobieństwo zniszczenia maszyny. Należy wziąć pod uwagę
charakter obciążeń działających na konstrukcję, przewidzieć skutki tych obciążeń w czasie
pracy maszyny. Ogólnie obciążenia można podzielić na (rys. 31):
– stałe (statyczne, niezmienne, trwałe), których wartość nie zmienia się w czasie pracy

maszyny),

– zmienne, które zmniejszają się w czasie pracy maszyny,
– nieustalone, które najbardziej są niebezpieczne i trudno przewidzieć skutki tych obciążeń.

Rys. 31. Rodzaje cykli obciążeń i naprężeń: a) stały, b) jednostronnie zmienny: 1 – tętniący odzewowo,

2 – tętniący jednostronny, c) obustronnie zmienny, 3 – wahadłowy symetryczny, 4 – dwustronny
niesymetryczny, d) nieustalony, T – okres cykli obciążeń [11, s. 13]

Obciążenia wytrzymałościowe części maszyn należy przeprowadzać w projektowaniu

nowych konstrukcji. Obliczenia takie przeprowadza się w celu ustalenia wymagań
konstrukcyjno-technologicznych, takich jak: kształtu i wymiarów części, doboru materiału
konstrukcyjnego na dany element, sposobu wykonania, warunków pracy przy uwzględnianiu
naprężeń rzeczywistych.

Podstawowe wzory wytrzymałościowe mają postać:

( )( )

≤

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

gdzie:

σ – naprężenia rzeczywiste przy rozciąganiu, ściskaniu i zginaniu elementów [Pa],

τ – naprężenia rzeczywiste styczne przy ścinaniu i skręcaniu [Pa],

p – naciski powierzchniowe [Pa],

F – siły obciążające element [N],

S – pole przekroju narażonego na zniszczenie [m

k – naprężenia lub naciski dopuszczalne [Pa].

Wytrzymałość zmęczeniowa

Wytrzymałość zmęczeniową określa się doświadczalnie na podstawie badań wg norm

PN-76/H-04325 i 04326.
Badania wykonuje się na specjalnych próbkach. Przy badaniu pierwszej próbki dobiera się
duże obciążenie aż do jej zniszczenia. Kolejne próbki poddaje się coraz mniejszym
obciążeniom aż do uzyskania obciążenia, które nie niszczy próbki. Na podstawie wyników
sporządza się wykres Wöhlera (rys. 32), wyznaczając wytrzymałość zmęczeniową dla danego
rodzaju materiału.

Rys. 32. Wykres Wöhlera. N – liczba cykli obciążeń, 1 ÷3 – próbka złamana,

4÷6 – próbka niezłamana [11, s. 21]

Proces zmian występujący w materiale pod wpływem zmiennych obciążeń

i wywołanych nimi zmiennych naprężeń nosi, nazwę zmęczenia materiału.
Naprężenie dopuszczalne wyznacza się ze wzoru:

k =

gdzie:

k – naprężenia dopuszczalne,

x – współczynnik bezpieczeństwa,

Z – działające obciążenia.

Podział odkształceń

W zależności od działania obciążeń na element konstrukcyjny rozróżniamy następujące

rodzaje odkształceń: rozciąganie, ściskanie, skręcanie i zginanie.

Jeżeli do pręta przyłożymy dwie siły równe, przeciwnie zwrócone i leżące na jednej

prostej (rys. 33), to siły te będą pręt rozciągać. Wskutek działania tych sił długość pręta
zwiększy się, a zmniejszą się jego wymiary poprzeczne. Podobnie będzie, jeśli pręt jednym
końcem będzie zamocowany.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 33. Rozciąganie [12, s. 147]

Jeżeli siły zewnętrzne przyłożone do pręta będą działać na siebie, to wystąpi ściskanie

pręta. Objawia się ono zmniejszeniem długości pręta, a powiększeniem wymiarów
poprzecznych (rys. 34).

Rys. 34. Ściskanie [12, s. 148]

Przy prętach długich i o małych średnicach może dojść do wyboczenia pręta.
W przypadku działania pary sił na pręt (rys. 35) na małym ramieniu siły te będą starać się

przesuwać jedną część pręta względem drugiej. Przy dużej wartości sił dojdzie do ścięcia
elementu, podzielenia na dwie części.

Rys. 35. Ścinanie [12, s. 148]

Skręcanie elementu zachodzi wtedy, gdy na końcach elementu przyłożymy przeciwne

co do znaku pary sił, leżące w płaszczyznach prostopadłych do osi pręta (rys. 36).
Odkształcenia przy skręcaniu polegają na wzajemnym obrocie odległych od siebie
przekrojów poprzecznych prętów.

Rys. 36. Skręcanie [12, s. 148]

Taki sam rezultat otrzymamy, jeżeli jeden koniec pręta utwierdzimy, a do drugiego

przyłożymy parę sił. Elementami skręcanymi maszyn są wały napędowe.
Jeżeli na pręt podparty w dwóch miejscach skierujemy siły prostopadłe do osi geometrycznej,
to pod wpływem tych sił zacznie się wyginać (rys. 37).

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 37. Zginanie [12, s. 149]

Elementy pracujące na zginanie nazywamy belkami, np. belki mostowe, stropowe, wały

maszynowe, osie itp.

Materiały konstrukcyjne

Dobór materiałów na części maszyn powinien spełniać określone warunki, które

zapewniają między innymi: uzyskanie lekkich konstrukcji, wykorzystania w pełni własności
wytrzymałościowych materiału.

Na części maszyn stosuje się materiały metalowe: stal, staliwo, stopy metali nieżelaznych

oraz tworzywa sztuczne. Stale konstrukcyjne dzieli się na stale węglowe i stopowe. Stale
niestopowe węglowe oznacza się symbolem E i cyframi, np. E 35 (zawartość węgla około
0,25%), E 360 (około 0,55% C). Litera S oznacza stale łatwo spawalne np. S 275.
Szczegółowa charakterystyka stali podana jest w normie PN-EN 10025-1:2005 (U).

Stale konstrukcyjne stopowe wg normy PN-EN 10083-1:2006 (U), np. 30G2 – stal

stopowa o zawartości 0,30% C i mangan G 1,5÷1,8%. Zawartość stopu decyduje
o przeznaczeniu stali i jej wytrzymałości. W Polsce produkcja takich stali jest niewielka.

Stale maraging SM mają dużą wytrzymałość, głównymi składnikami stopowymi tej stali

są: Ni, Co, Mo, Ti. Stale SM odznaczają się dużą czystością. Zawartość niektórych domieszek
wynosi: S, P ≤ 0,01%, C ≤ 0,03%, Si, Mn ≤ 0,1%.

Stale nadplastyczne mają zdolność anormalną wysokich odkształceń plastycznych

i możliwości osiągania bardzo dużych wydłużeń rzędu kilkuset procent, bez tworzenia się
mikropęknięć. Nadplastyczność tych stali zależy od składu chemicznego stopów i prędkości
odkształcenia.

Staliwo, czyli stal laną stosuje się na odlewy części maszyn o skomplikowanych

kształtach, gdy wymagania wytrzymałościowe uniemożliwiają wykonanie poprzez odlewanie
z żeliwa. Znak staliwa składa się z litery L (stal lana) i liczby określającej wytrzymałość
minimalna na rozciąganie R

, np. L II 500 – staliwo o wyższej wytrzymałości Rm = 500 MPa.

Rodzaje staliw podane są w normach PN–ISO 3755:1994 i PN–90/H–83161.

Żeliwo jest materiałem o bardzo dobrych własnościach odlewniczych, odpornym

na ściskanie i ścieranie, ale o stosunkowo niskiej wytrzymałości na rozciąganie i zginanie.
Na odlewy stosuje się żeliwo szare wg normy PN – EN 1561:2000, o oznaczeniach
literowych ZL, np. ZL250 (EN–GJL–250). W zależności od przeznaczenia stosuje się gatunki
żeliw: sferoidalne, ciągliwe, szare i inne.

Spieki metaliczne wykonuje się metalurgią proszków.
Do typowych elementów wytwarzanych z proszków spiekanych należą: koła zębate,

panewki łożysk, rdzenie, magnesy, szczotki komutatorów.
Spośród stopów metali nieżelaznych na części maszyn stosuje się stopy miedzi, aluminium
oraz cyny lub ołowiu (stopy łożyskowe).

Podstawowymi stopami miedzi są mosiądze i brązy. Mosiądze to stopy miedzi z cynkiem

do 50% Zn zawierające inne składniki, np. Al, Si, Ni. Brązy to stopy miedzi, w których
głównym składnikiem jest Sn, Al., Pb.

Stopy miedzi stosowane są na łożyska ślizgowe, wieńce kół zębatych (zwłaszcza

ślimacznic).

Stopy aluminium stosowane są głównie tam, gdzie jest wymagane znaczne zmniejszenie

masy części maszynowych.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tworzywa sztuczne to materiały wytworzone sztucznie z makrocząsteczek związków

organicznych. W zależności od właściwości fizycznych i technologicznych tworzywa
sztuczne występują jako termoplastyczne i termoutwardzalne. Z tworzyw sztucznych
wykonuje się koła zębate, panewki łożyskowe, koszyczki łożysk tocznych, śruby, nakrętki,
elementy cierne sprzęgieł i hamulców.

4.5.2. Pytania sprawdzające

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

1. W jaki sposób obciążenia wpływają na konstrukcje maszyn?
2. Jak dzielą się obciążenia?
3. W jakim celu stosuje się obciążenia wytrzymałościowe części maszyn?
4. Jaki jest podstawowy wzór na naprężenia rzeczywiste?
5. Co to są naprężenia dopuszczalne?
6. Co to jest zmęczenie materiału?
7. Jakie są rodzaje odkształceń?
8. Jakie rozróżniamy materiały konstrukcyjne w budowie maszyn?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przedstaw rodzaje obciążeń działających na elementy maszyn. Które obciążenia są

najbardziej niebezpieczne?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) dokonać podziału obciążeń i naprężeń,
3) scharakteryzować obciążenia najbardziej niebezpieczne, udowodnić dlaczego takie są,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

tablice tematyczne,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Posługując się wykresem Wöhlera, przedstaw, w jaki sposób wyznacza się wytrzymałość

zmęczeniową danego materiału, scharakteryzuj podstawowe materiały konstrukcyjne.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) narysować wykres Wöhlera,
3) przedstawić sposób wyznaczania wytrzymałości zmęczeniowej,
4) określić znaczenie zmęczenia materiału w elementach części maszyn,
5) podać wzór z którego wyznacza się naprężenia dopuszczalne,
6) scharakteryzować podstawowe materiały konstrukcyjne,
7) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

wykres Wöhlera,

−

normy materiałowe PNEN 10025–1:2005(U), PNEN573–3Ak:2004(U), PNEN
1676:2002,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Dokonaj analizy obciążeń i odkształceń elementów konstrukcyjnych maszyn.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) przedstawić podział odkształceń,
3) scharakteryzować poszczególne odkształcenia posługując się rysunkami,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej i rysunkowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

tablice poglądowe z rodzajami odkształceń,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić wpływ obciążeń na konstrukcję maszyn

2) rozróżnić rodzaje obciążeń?

3) udowodnić cel stosowania obliczeń wytrzymałościowych części maszyn?

4) przedstawić podstawowy wzór określający naprężenia rzeczywiste?

5) scharakteryzować naprężenia dopuszczalne?

6) określić zmęczenie materiału?

7) rozróżnić rodzaje odkształceń?

8) scharakteryzować poszczególne rodzaje materiałów konstrukcyjnych?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6. Połączenia rozłączne i nierozłączne

4.6.1. Materiał nauczania

Połączenia nierozłączne

Nitowanie jest procesem technologicznym, w wyniku którego uzyskuje się połączenia

nierozłączne, pośrednie (łącznikami są nity). W łączonych elementach wierci się lub przebija
otwory pod nity, zapewniając ich współosiowość (np. przez wiercenie w zespole), a następnie
wykonuje się fazki w celu usunięcia zadziorów oraz złagodzeniu karbu między łbem
(zakuwką) a trzonem nitu (rys. 38).

Rys. 38.

Wykonanie połączenia nitowego: a) zamykanie nitu, b) połączenie
nitowe, 1 – części łączone, 2 – nit, 3 – wspornik, 4 – zakuwnik
[11, s. 45]

Po włożeniu nitu do otworów podpiera się łeb nitu kształtowym wspornikiem,

a następnie wykonuje się zakuwkę za pomocą zakuwnika, tworząc połączenie nitowe. Nity
mogą być zamykane na zimno i gorąco. Nity stalowe o średnicy trzonu d > 8 cm zamyka
się na gorąco, nity stalowe o d ≤ 8 mm zamyka się na zimno. Kształty i wymiary nitów
są znormalizowane. W zależności od kształtu trzpienia rozróżnia się nity pełne i drążone.
Na rys. 39 przedstawiono nity pełne.

Rys. 39. Nity pełne z łbem: a) kulistym, b) stożkowym płaskim, c) stożkowym

soczewkowym, d) grzybkowym, e) trapezowym [11, s. 47]

Nity drążone i rurkowe stosuje się w nitowaniu drobnych konstrukcji, materiałów

miękkich, kruchych (rys. 40).

Rys. 40. Nity: a) drążony, b) i c) rurkowe [11, s. 47]

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Poza nitami zwykłymi stosuje się nity specjalne.

Do spawania jest potrzebne źródło ciepła, które umożliwia uzyskanie wysokiej

temperatury niezbędnej do szybkiego stopienia metalu. W zależności od źródła ciepła
rozróżnia się spawanie: gazowe, łukowe, w osłonie gazów.
Na rys. 41 przedstawiono przykłady połączeń spawanych w konstrukcjach elementów
maszyn.

Rys. 41. Połączenia spawane: a) kadłub łożyska, b) korbowód, c) koło pasowe,

d) wspornik) e) oczko taśmy hamulcowej, f) tarcza spawana z wałem [11, s. 62]

Konstrukcje spawane są tańsze od konstrukcji wykonanych innymi procesami.

Połączenia zgrzewane

Zgrzewanie metali polega na powstawaniu na powierzchniach styku łączonych części

wspólnych ziarn w wyniku dyfuzji i rekrystalizacji sąsiadujących ziarn metalu. Skuteczność
procesu zgrzewania zależy głównie od docisku, temperatury i czasu trwania procesu. Łączone
części są nagrzewane do temperatury (stanu ciastowatości) i dociskane.

Rozróżnia się zgrzewanie: gazowe, elektryczne, tarciowe.

Rodzaje i zastosowanie połączeń zgrzewanych przedstawiono na rys. 42.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 42. Przykłady zastosowania zgrzein a), b) zgrzewanie czołowe, c) d), e) i) zgrzewanie punktowe cienkich

blach, f) g) zgrzewanie blach z kształtownikami, h) zgrzewanie ciągłe blach [11, s. 74]

Zgrzewanie w częściach maszyn stosuje się przeważnie w konstrukcjach osłon

i zabezpieczeń elementów wirujących.

Połączenia lutowane

Za pomocą lutowania można łączyć prawie wszystkie metale, elementy metalowe

z ceramiką. Lutowanie miękkie stosuje się do połączeń, które wymagają szczelności,
w szerokim zakresie w elektrotechnice (rys. 43).

Rys. 43. Połączenia lutowane lutami miękkimi a) połączenie blach na zakładkę, b) połączenie blach

ukosowanych pod odpowiednim kątem, c) połączenie wałka z ceramiczną oprawą, d) połączenie blach
na zakładkę (lutowane dna naczyń, zbiorników), e) lutowane połączenie kielichowe cienkich rurek
[11, s. 77]

Lutowanie polega na łączeniu elementów, pozostających w stanie stałym za pomocą

roztopionego lutu. Rozróżnia się luty miękkie o temperaturze topnienia do 300

C i luty

twarde o temperaturze topnienia powyżej 500

C. Aby umożliwić rozprowadzenie lutu

na powierzchniach łączonych należy je starannie oczyścić i odtłuścić. Najbardziej pospolitym
narzędziem do lutowania jest lutownica elektryczna.

Połączenia klejone
Klejenie jest nową technologią łączenia elementów maszyn. Proces klejenia polega na:

−

oczyszczeniu powierzchni metodami chemicznymi lub mechanicznymi,

−

dokładnym nałożeniu warstwy kleju około 0,1 mm na powierzchnie klejone,

−

utwardzenie skleiny w odpowiedniej temperaturze przy właściwym nacisku.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Klejenie umożliwia łączenie prawie wszystkich materiałów. Przykłady połączeń

klejonych przedstawia rys. 44.

Rys. 44. Przykłady połączeń klejonych a) na zakładkę, b) ukosowanych pod katem, c)połączenie pachwinowe,

d) połączenie przylgowe, e) połączenie elementów na wpust, f) połączenie cienkich rurek,
g) połączenie cienkich blach odpowiednio wyprofilowanych [11, s. 80]

Do ważniejszych rodzajów klejów stosowanych w budowie maszyn zalicza się kleje

fenolowe BWF – 41, epoksydowe Epidian 100 i 101, kauczukowe i winylowe.

Połączenia przez odkształcanie trwałe

Połączenia wciskowe powstają w wyniku montażu części o większym wymiarze

zewnętrznym czopa wałka z częścią obejmująca oprawę o mniejszym wymiarze
wewnętrznym. Podstawowym parametrem charakteryzującym połączenia wciskowe jest
wcisk. Podczas montażu w obu częściach powstają odkształcenia sprężyste, wywołujące
docisk na powierzchniach styku. Połączenia wciskowe należą do połączeń spoczynkowych
bezpośrednich lub pośrednich (rys. 45).

Rys. 45. Połączenia wciskowe: a) bezpośrednie, b) pośrednie [11, s. 81]

Połączenia kształtowe

W połączeniach kształtowych łączenie współpracujących części oraz ustalanie ich

wzajemnego położenia uzyskuje się przez odpowiednie ukształtowanie ich powierzchni
(wielowypusty), a w połączeniach pośrednich poprzez łącznik (wpusty, kołki, sworznie,
kliny). Połączenia wielowypustowe należą do najczęściej stosowanych połączeń kształtowych
(rys. 46). Są to połączenia bezpośrednie, na czopie wału są wykonane występy,
współpracujące z odpowiednimi rowkami w piaście. Połączenia wielowypustowe
są znormalizowane (PN – EN ISO 6413:2001).

Rys. 46. Połączenia wielowypustowe: ogólnego przeznaczenia: a) lekkie,

b) średnie, c) do obrabiarek, d) zębate ewolwentowe [11, s. 97]

Połączenia wielowypustowe umożliwiają dokładne osiowanie, zmniejszają tarcie przy
przesuwaniu elementów w połączeniach ruchowych, umożliwiają zwartą budowę konstrukcji
połączeń, co daje możliwość zmniejszenia wymiarów urządzeń i maszyn.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Połączenia kołkowe i sworzniowe

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

średnicy. Rozróżnia się kołki walcowe, stożkowe, z czopem gwintowanym, korbowe
i sprężyste (rys. 47).

Rys. 47. Rodzaje kołków: a) walcowy, b) stożkowy z czopem gwintowym,

d, e) karbowy, f) rozcięty [11, s. 101]

W zależności od przeznaczenia rozróżnia się kołki złączne i ustalające. Zadaniem kołków

złącznych jest przenoszenie sił tnących działających prostopadle do osi kołka. Kołki złączne
są stosowane do zabezpieczania łączonych elementów przed przeciążeniem, przy wzroście
przeciążenia kołki są ścinane.

Kołki ustalające stosuje się w celu zapewnienia dokładnego położenia współpracujących

elementów połączonych, np. za pomocą śrub.
Sworzniami nazywa się grubsze kołki walcowe zabezpieczające przed wysunięciem
z łączonych elementów zawleczkami, pierścieniami osadczymi lub sprężynującymi. Zależnie
od warunków pracy i wymogów konstrukcyjnych sworznie mogą być pasowane ciasno w obu
łączonych częściach lub w jednej ciasno, a w drugiej luźno. Rodzaje stosowanych sworzni
przedstawiono na rys. 48.

Rys. 48. Rodzaje sworzni: a) bez łba, b) z dużym łbem, c) z czopem gwintowym,

d) noskowy [11, s. 103]

Połączenia gwintowe

Połączenia gwintowe są połączeniami rozłącznymi najczęściej stosowanymi w budowie

maszyn. Połączenia gwintowe dzieli się na pośrednie i bezpośrednie (rys. 49).

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 49. Połączenia gwintowe: a), b) pośrednie, c) bezpośrednie, d) schemat

mechanizmu śrubowego [11, s. 110]

W połączeniach pośrednich części maszyn łączy się za pomocą łącznika (rys. 49a). Rolę

nakrętki może odgrywać gwintowany otwór w jednej z łączonych części (rys. 49b).
W połączeniach bezpośrednich gwint jest wykonany na łączonych częściach (rys. 49c).

Mechanizmy śrubowe

Mechanizmy śrubowe służą do zmiany ruchu obrotowego na postępowo – zwrotny

są stosowane do napędu przesuwu stołu lub suportu w obrabiarkach, tworzą zespół roboczy
w podnośnikach śrubowych, prasach.
Zasadniczym elementem mechanizmu śrubowego jest zespół śruba – nakrętka. Obrót śruby
może powodować przesuw nakrętki lub śruby, obrót nakrętki, przesuw śruby lub nakrętki
(rys. 50).

Rys. 50. Schematy mechanizmów śrubowych a) obrót śruby może powodować przesuw nakrętki, b) przesuw

śruby, c) i d) obrót nakrętki – przesuw śruby lub nakrętki [11, s. 139]

4.6.2. Pytania sprawdzające

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

1. Jakie rozróżniamy połączenia nierozłączne?
2. W jakim celu stosuje się połączenia nierozłączne w budowie maszyn?
3. Jakimi sposobami wykonuje się połączenia nierozłączne?
4. Jakimi cechami charakteryzują się połączenia wciskane?
5. Jakie rozróżniamy połączenia kształtowe?
6. Jakie zadania spełniają połączenia wielowypustowe w maszynach?
7. W jakim celu stosowane są połączenia kołkowe i sworzniowe?
8. Jaka jest różnica pomiędzy połączeniami kołkowymi a sworzniowymi?
9. Jaką role spełniają połączenia gwintowe w maszynach i urządzeniach?
10. W jakim celu stosuje się mechanizmy śrubowe w maszynach?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przedstaw rodzaje i zastosowanie połączeń nierozłącznych w budowie maszyn.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) przedstawić rodzaje połączeń nierozłącznych,
3) określić zastosowanie połączeń nierozłącznych w budowie maszyn i urządzeń,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

plansze, tablice, rysunki połączeń nierozłącznych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Przedstaw rodzaje i zastosowanie połączeń rozłącznych w budowie maszyn.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) przedstawić rodzaje połączeń rozłącznych,
3) określić zastosowanie połączeń rozłącznych w budowie maszyn,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele połączeń rozłącznych,

−

plansze, rysunki, tablice połączeń rozłącznych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Przedstaw budowę i zasadę pracy mechanizmów śrubowych oraz ich zastosowanie

w maszynach i urządzeniach.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) przedstawić budowę i zasadę działania mechanizmów śrubowych,
3) określić rolę i zastosowanie mechanizmów śrubowych w maszynach i urządzeniach,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

plansze, rysunki, tablice, schematy maszyn i urządzeń w których mają zastosowanie
mechanizmy śrubowe,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) rozróżnić rodzaj połączeń nierozłącznych

2) określić cel i zastosowanie połączeń nierozłącznych w budowie maszyn?

3) przedstawić sposoby wykonywania połączeń nierozłącznych?

4) scharakteryzować połączenia wciskowe?

5) rozróżnić połączenia kształtowe?

6) określić zadanie połączeń wielowypustowych?

7) przedstawić cel stosowania połączeń kołkowych i sworzniowych?

8) określić różnice pomiędzy połączeniami kołkowymi i sworzniowymi?

9) przedstawić zadania, jakie spełniają połączenia gwintowe w maszynach

i urządzeniach?

10) określić cel stosowania mechanizmów śrubowych w maszynach i urządzeniach?¨

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7. Elementy podatne, połączenia rurowe i zawory

4.7.1. Materiał nauczania

Klasyfikacja i charakterystyka elementów podatnych

Połączenia podatne mają za zadanie umożliwianie wzajemnych przesunięć tych części

maszyn w określonych granicach, kumulowanie energii kinetycznej, tłumienie drgań. Zadania
te spełniają elementy podatne, sprężyny i elementy gumowe. Podstawową cechą elementów
podatnych jest ich duża odkształcalność, którą można uzyskać przez: odpowiedni kształt
elementu i odpowiedni rodzaj materiału.

Sprężyny stosowane w maszynach i urządzeniach spełniają następujące zadania: dociskają

części maszyn, łagodzą uderzenia i wstrząsy, tłumią drgania.

Ponadto sprężyny służą do regulacji i pomiaru sił, kasowania luzów, kumulowania

energii, napędu mechanizmów.

Podziału sprężyn dokonuje się w zależności od ich kształtu, rodzaju obciążenia

elementów współpracujących. Ze względu na kształt, sprężyny dzieli się na: śrubowe
walcowe, stożkowe, płaskie, spiralne, tolenowe (rys. 51).

Rys. 51. Rodzaje sprężyn: a), b) walcowe, c) stożkowe, d), e) płaskie, f) spiralne,

g) tolenowe, h) pierścieniowe [11, s. 146]

Niektóre rodzaje sprężyn wykonuje się z drewna prasowanego z poliestrowego laminatu

szklanego lub elastomerów. Podstawową cechą użytkową sprężyn jest ich sztywność. Podczas
obciążania każda sprężyna magazynuje energię, natomiast podczas odciążania oddaje ją.

Elementy podatne z gumy i elastomerów

Do wytwarzania elementów podatnych stosuje się gumę naturalną (kauczuk z dodatkami)

lub syntetyczną (buna, neopren).

Przy konstruowaniu łączników gumowych (rys. 52) należy:

−

przy grubych łącznikach stosować przekładki metalowe (a, b),

−

zapewnić możliwość swobodnego odkształcania gumy (c, d),

−

unikać występów metalowych od strony gumy (e),

−

stosować elementy gumowe o możliwie jednakowej grubości (f),

−

przykład przegubu (silentblok) umożliwiający przenoszenie różnego rodzaju obciążeń (g).

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 52. Przykłady łączników gumowych a, b) z przekładkami metalowymi, c, d) odkształcanie gumy

w kierunku prostopadłym do działania siły, e) konstrukcja łącznika prawidłowa i nieprawidłowa ze
względu na działanie karbu, f) konstrukcje elementów o jednakowej grubości, g) łączniki przenoszące
różne rodzaje obciążeń [11, s. 168]

Elastomery poliuretanowe to uniwersalne tworzywa gumopodobne o wysokich

wskaźnikach eksploatacyjnych.

Charakteryzują się dużym zakresem elastyczności i równocześnie twardości. Stosunkowo

dobre ich właściwości wytrzymałościowe oraz odporność chemiczna powoduje, ze wypierają
nawet materiały tradycyjne, np. gumę, metal, ceramikę z określonych konstrukcji
mechanicznych.

Połączenia rurowe, zawory

Rurociągami nazywa się urządzenia służące do transportu na duże odległości materiałów

ciekłych, gazowych, ciał sypkich lub ich mieszanin. Elementami rurociągu są: rury, kształtki,
króćce, kolanka, rozłączniki, uszczelniacze, pompy, zbiorniki, filtry oraz tzw. armatura;
zawory i przyrządy kontrolno-pomiarowe.

W zależności od metody łączenia rur rozróżnia się połączenia: nierozłączne, rozłączne.
Technologię łączenia rur poprzez skręcanie pokazano na rys. 53.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 53. Połączenia gwintowe rur: a) skręcane, b) jednozłączkowe, c) jednozłączkowe z długim gwintem,

d) dwuzłączkowe skrętkowe, e) skretkowe przelotowe bez uszczelek [11, s. 177]

Połączenia kołnierzowe stosuje się przy dużych średnicach rur w rurociągach naziemnych

i w przypadkach, gdy zastosowanie innego łączenia jest utrudnione lub niemożliwe.

Zaworem nazywamy zespół elementów służących do zmiany przepływu czynnika. Zmiana

może polegać na regulacji lub odcięciu przepływu, utrzymania żądanego ciśnienia przed lub za
zaworem, zmianie drogi lub rozgałęzieniu przepływu oraz na przepuszczaniu czynnika w jednym
kierunku.

Zawory mogą być sterowane: przymusowo, samoczynnie.

Do najczęściej stosowanych zaworów należą: zawory regulacyjne, zamykające, rozdzielcze,

bezpieczeństwa.

Zawory bezpieczeństwa i zwrotne są zaworami samoczynnymi.
Konstrukcja zaworu zależy od rodzaju zawieradła i sposobu zmiany przekroju otworu

przepływowego, i tak można wyróżnić: zawory przykrywające, zasłaniające.

Bardzo popularnym zaworem jest zawór grzybkowy (rys. 54).

Rys. 54. Zawór grzybkowy. 1 – pokrętło, 2 – wrzeciono, 3 – nakrętka, 4 – pokrywa, 5 - śruba złączna

pokrywy, 6 – grzybek, 7 – zawleczka, 8 – uszczelka na grzybku, 9 – kadłub żeliwny zaworu,
10 – uszczelka pokrywy, 11 – sworzeń, 12 – uszczelki dławicy, 12 – występ dławika, 14 – nakrętka,
15 – wkręt zabezpieczający nakrętkę przed obrotem [11, s. 183]

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Korpus zaworu składa się z kadłuba (9) i pokrywy (4). Przesuw osiowy wrzeciona (2)

wraz z grzybkiem (6) uzyskuje się przez wkręcenie lub wykręcenie gwintowanego wrzeciona
w nakrętkę (3). Grzybek jest połączony z wrzecionem za pomocą zawleczki (7) w taki
sposób, aby podczas zamykania zaworu obrót wrzeciona nie spowodował obrotu grzybka.
Szczelność zaworu zapewniają uszczelka (8) na grzybku i uszczelki (10) między kadłubem
a pokrywą oraz dławicą (12, 13), której elementy uszczelniają przejście wrzeciona przez
pokrywę.

Zawory mają zastosowanie w maszynach przepływowych, napędach hydraulicznych,

pneumatycznych, w układach automatyki przemysłowej.

4.7.2. Pytania sprawdzające

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

1. Jakie zadanie spełniają połączenia podatne?
2. Jakie rozróżniamy rodzaje połączeń podatnych?
3. Jakie zadania w maszynach spełniają sprężyny?
4. Jaki jest podział sprężyn?
5. Z jakich materiałów wykonuje się sprężyny?
6. Jaką rolę spełniają łączniki gumowe?
7. Co to jest rurociąg?
8. Jakimi metodami łączy się rury?
9. Jakie zadanie spełniają zawory w rurociągach?
10. W jaki sposób mogą być sterowane zawory?
11. W jaki sposób działa zawór grzybkowy?

4.7.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj charakterystyki i klasyfikacji elementów podatnych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) przedstawić charakterystykę elementów podatnych,
3) dokonać klasyfikacji elementów podatnych,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

tablice, rysunki, plansze zastosowania elementów podatnych w maszynach
i urządzeniach,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Dokonać charakterystyki połączeń rurowych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2) przedstawić charakterystykę połączeń rurowych,
3) określić technologię wykonania rurociągów,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

schematy rurociągów,

−

modele elementów rurociągów skręcanych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Przedstaw budowę i zasadę działania zaworu grzybkowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) przedstawić budowę i zasadę działania zaworu grzybkowego,
3) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele zaworów grzybkowych,

−

schematy, przekroje zaworów grzybkowych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.7.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić zadanie połączeń podatnych?

2) rozróżnić rodzaje połączeń podatnych?

3) określić zadania sprężyn?

4) dokonać podziału sprężyn?

5) scharakteryzować materiały, z których wykonane są sprężyny?

6) określić rolę łączników gumowych?

7) określić zadanie rurociągów?

8) przedstawić metody wykonania rurociągów?

9) określić role zaworów w rurociągach?

10) przedstawić sposoby sterowania zasuwami?

11) przedstawić budowę i zasadę działania zaworu grzybkowego?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8. Osie, wały, łożyska, przekładnie, sprzęgła, hamulce

4.8.1. Materiał nauczania

Osią lub wałem nazywa się element maszyny podparty w łożyskach i podtrzymujący

na nim części maszyn, które wykonują przeważnie ruchy obrotowe (koła zębate, pasowe
lub wahadłowe koło zębate z zębatką).

Głównym zadaniem wału jest przenoszenie momentu obrotowego, wał wykonuje zawsze

ruch obrotowy. Oś może być nieruchoma lub ruchoma osadzona w łożysku. Oś nie przenosi
momentu obrotowego, jest narażona na zginanie.
Osie i wały to pręty przeważnie o przekroju okrągłym. Różne rodzaje osi i wałów przedstawia
rys. 55.

Rys. 55. Rodzaje osi i wałów: a) wał gładki pędniany, b, c) wały

schodkowe, d) wał wykorbiony, e) oś nieruchoma [11, s. 194]

Wały gładkie (a) o prawie niezmiennym przekroju na całej długości, oraz o zmiennych

przekrojach (b, c), wykorbione (d). Osie mogą być gładkie lub o zmiennym przekroju (e).

Wały mogą być pełne lub drążone. Odcinki osi i wałów, których powierzchnie stykają się

ze współpracującymi częściami, przeważnie łożyskami nazywają się czopami. Czopy
są dokładnie obrabiane, ich średnice dobiera się według wymiarów normalnych (PN-78/M-
02041). Kształty czopów ustala się w zależności od działających sił w podporach (łożyskach)
i wymagań konstrukcyjno-technologicznych.

W niektórych urządzeniach stosuje się wały giętkie służące do napędu elementów

wykonujących ruchy przestrzenne względem źródła napędu (wiertarki dentystyczne, napędy
szybkościomierzy, ręczne narzędzia ślusarskie).

Łożyska

Aby zapewnić prawidłową pracę elementów maszyn poruszających się ruchem

obrotowym, powinno być zachowane stałe położenie osi obrotu wału względem podstawy,
korpusu maszyny.

Zadanie to spełniają łożyska, a ustalanie osi i wałów względem korpusu maszyn nazywa

się łożyskowaniem. Łożyska powinny się charakteryzować małymi oporami ruchu, stabilna
pracą, niezawodnością działania, odpornością na zużycie, czyli dużą trwałością.

Łożyska dzieli się na: ślizgowe, toczne.
W łożyskach ślizgowych powierzchnia czopa wału ślizga się po powierzchni panewki

w czasie pracy występuje tarcie ślizgowe. W łożyskach tocznych między współpracującymi
powierzchniami pierścieni łożyska są umieszczone elementy toczne w postaci kulek, igiełek,

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

stożków, baryłek. W zależności od kierunku obciążenia działającego na łożysko wykonuje się
łożyska poprzeczne i wzdłużne (rys. 56).

Rys. 56. Schematy łożysk ślizgowych: a) poprzecznego, b) wzdłużnego. υ – liniowa prędkości poślizgu czopa

względem panewki w pracującym łożysku ślizgowym [11, s. 216]

Łożyska dzieli się na:
– poprzeczne, przeznaczone do przejmowania obciążeń prostopadłych do osi obrotu wału

(a),

– wzdłużne, obciążone siłami działającymi zgodnie z kierunkiem osi obrotu wału (b),
– poprzeczno – wzdłużne, przeznaczone do przejmowania obciążeń zgodnie z kierunkiem

osi obrotu jak i prostopadłych.
W łożyskach ślizgowych należy dążyć do uzyskania tarcia płynnego, czyli stosować

smarowanie pod ciśnieniem, aby smar stale znajdował się w szczelinie między czopem
a panewką.

Łożyska toczne

Praca łożyska tocznego to toczenie się elementów tocznych względem pierścieni

na wskutek tarcia tocznego. Łożysko toczne składa się z pierścieni zewnętrznych
i wewnętrznych, elementów tocznych oraz koszyczka. Powierzchnie pierścieni po których
toczą się elementy toczne nazywa się bieżniami.

Główne rozdaje łożysk tocznych przedstawia rys. 57.

Rys. 57. Główne rodzaje łożysk tocznych: łożysko kulkowe, a) zwykłe, b) wahliwe, dwurzędowe, c) skośne

jednorzędowe, d) skośne dwurzędowe. Łożyska walcowe, e) bez prowadzenia na pierścieniu zewnętrznym,
f) z jednostronnym prowadzeniem, g) igiełkowe, h) stożkowe, i) barytowe poprzeczne, j) kulkowe wzdłużne
jednokierunkowe, k) kulkowe wzdłużne dwukierunkowe, l) barytowe wzdłużne[11, s. 230]

Podstawą oznaczania łożysk tocznych jest ich podział według głównych cech

konstrukcyjnych.

Zdejmowania i zakładania łożysk dokonuje się specjalnymi ściągaczami i prasami.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ogólna charakterystyka przekładni

Najprostsza przekładnia składa się z dwóch kół współpracujących ze sobą bezpośrednio

lub rozsuniętych i opasanych wspólnym cięgnem. Rozróżnia się przekładnie: cierne,
cięgnowe, łańcuchowe, zębate.

W zależności od wartości przełożenia rozróżnia się przekładnie:

– reduktory, przekładnie zwalniające, w których prędkość kątowa koła biernego jest

mniejsza od prędkości kątowej koła czynnego,

– multiplikatory, przekładnie przyspieszające, w których prędkość kątowa koła biernego

jest większa od prędkości kątowej koła czynnego.
Najczęściej stosowane reduktory to przekładnie zębate.
Przekładnią zębatą pojedynczą nazywa się mechanizm utworzony z dwóch kół zębatych,

przenoszących ruch dzięki zazębieniu się ich zębów. Główne rodzaje przekładni zębatych
pokazano na rys. 58.

Rys. 58. Przekładnie zębate: a, b, c, d) walcowe, e) zębate, f, g, h) stożkowe, i) śrubowe,

j) ślimakowa [11, s. 260]

Podobnie jak koła rozróżnia się przekładnie zębate:

–

walcowe o zazębieniu zewnętrznym o zębach prostych, skośnych i daszkowych (rys. 58a,
b, c),

–

zębatkowe (rys. 58e),

–

o zazębieniu wewnętrznym (rys. 58d),

–

stożkowe o zębach prostych (rys. 55f), skośnych (rys. 58g), krzywoliniowych (rys. 58h),

–

śrubowe (rys. 58i) i ślimakowe (rys. 58j).
Z przekładni pojedynczych są tworzone przekładnie złożone.
Przekładnie zębate mają szerokie zastosowanie we wszystkich urządzeniach, stanowią

obecnie największą grupę przekładni mechanicznych.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przekładnie cierne

Przekładnie cierne przekazują ruch i moment obrotowy z koła czynnego na koło bierne za

pomocą siły tarcia. Siłę tarcia uzyskuje się przez docisk współpracujących kół, przy doborze
odpowiedniego materiału na powierzchnie cierne.

Rozróżnia się przekładnie cierne o stałych przełożeniach oraz przekładnie bezstopniowe,

umożliwiające zmianę wartości położenia w sposób ciągły.

Przekładnie cierne o stałym przełożeniu wykazują zalety: prosta konstrukcja,

cichobieżność, płynność pracy, nawrotność.

Wadami tych przekładni jest poślizg w czasie pracy.

Przekładnie cięgnowe

Przekładnia cięgnowa składa się z dwóch kół rozsuniętych i opasującego je podatnego

cięgna. W zależności od rodzaju cięgna rozróżnia się przekładnie: pasowe, łańcuchowe.
Przekładnie te przenoszą moc i moment obrotowy za pomocą sił tarcia pomiędzy kołem
a cięgnem (pasem płaskim, klinowym lub okrągłym) lub przez zazębienie się koła z cięgnem
(łańcuchem, pasem zębatym).

Przekładnie pasowe z pasem płaskim mogą pracować w różnych układach (rys. 59).

Rys. 59. Rodzaje przekładni pasowych: a, b, c) otwarte, d, e) półskrzyżowane,

f) skrzyżowane [11, s. 342]

Stosowane są pasy: skórzane, tkaninowo-gumowe, balatowe, tekstylne, z tworzyw

sztucznych i stalowe. Przekładnie pasowe z pasami klinowymi są otwarte i mogą pracować
w dowolnym położeniu. W napędach maszyn stosuje się przeważnie przekładnie składające
się z kół wielorowkowych i odpowiedniej liczby równoległych pasów. Pasy klinowe mają
przekrój trapezowy. Przekładnie z pasami okrągłymi stosowane są do przenoszenia małych
mocy. Przekładnie z pasami zębatymi stanowią specjalną odmianę przekładni pasowych, pasy
są powiązane kształtowo z kołami, nieraz mylone są z przekładniami łańcuchowymi.

Przekładnia łańcuchowa składa się z dwóch lub więcej kół uzębionych i opasującego

je łańcucha.

Przekładnie łańcuchowe zachowują stałe położenie i umożliwiają dowolne rozstawienie

kół przez dobór cięgna o odpowiedniej długości.

Sprzęgłem nazywamy zespół układu napędowego maszyn, przeznaczonego do łączenia

wałów i przekazywania momentu obrotowego z wału czynnego na bierny bez zmiany
kierunku obrotowego.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sprzęgła są zespołami mającymi szerokie zastosowanie, najczęściej są produkowane

niezależnie od maszyn i urządzeń. Do najczęściej używanych sprzęgieł zaliczamy sprzęgło
cierne wielopłytkowe (rys. 60).

Rys. 60. Sprzęgła cierne wielopłytkowe. 1, 2 – płytki cierne, 3 – tuleja

zewnętrzna, 4 – tuleja wewnętrzna, 5 – dźwignia, 6 – nasuwa
[11, s. 387]

Przedstawione sprzęgło jest zwielokrotnionym sprzęgłem tarczowym. Płytki cierne

są osadzone na zmianę: płytka (1) w zewnętrznej tulei (3), płytka (2) w wewnętrznej tulei itd.
Płytki w tulejach są osadzone na wypustach w taki sposób, że ruch obrotowy mogą
wykonywać tylko razem z dana tuleją, natomiast wzdłuż tulei mogą się przemieszczać
swobodnie. Każda tuleja stanowi element związany z innym wałem. Włączenie sprzęgła
następuje przez przesunięcie nasuwy (6), która za pomocą dźwigni (5) dociska zespół płytek.
Na rysunku przedstawiono sprzęgło włączone.

Sprzęgło samoczynne umożliwiające łączenie lub rozłączenie elementów bez interwencji

obsługującego na skutek sił bezwładności czy odśrodkowych. Sprzęgła bezpieczeństwa
należą do sprzęgieł samoczynnych. Ich działanie polega na samoczynnym wyłączeniu
sprzęgła po przekroczeniu złożonego momentu obrotowego, np. ścina się kołek i napęd
zostaje przerwany.

Hamulce służą do zatrzymywania, zwalniania lub regulacji ruchu maszyn. W budowie

maszyn stosowane są hamulce cierne. Podstawowe odmiany hamulców przedstawiono
na rys. 61.

Rys. 61. Hamulce: a) stożkowy, b) wielopłytkowy, c) jednoklockowy, d) cięgnowy [11, s. 396]

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Hamulce tarczowe, stożkowe i wielopłytkowe (a, b), klockowe, szczękowe i cięgnowe

(c), taśmowe (d). Ze względu na charakter pracy hamulce dzieli się na luzowe i zaciskowe.
Hamulce łuzowe są stale zaciśnięte na bębnie hamulcowym i luzowane przed uruchamianiem
maszyny.

Hamulce zaciskowe są stale swobodne, część stała i ruchoma są odłączone

i współpracują ze sobą tylko w czasie hamowania.

4.8.2. Pytania sprawdzające

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

1. Jaki element nazywamy wałem?
2. Jaki element nazywamy osią?
3. Jakie rozróżniamy rodzaje osi i wałów?
4. Jakie zadania spełniają łożyska ślizgowe?
5. Jakie tarcie występuje w pracy łożysk ślizgowych?
6. W jaki sposób przebiega praca łożyska tocznego?
7. Jakie rozróżniamy łożyska toczne?
8. Z jakich elementów składa się łożysko toczne?
9. Jaki jest najbardziej popularny ruch występujący w maszynach?
10. W jakim celu stosujemy przekładnie?
11. Jaki jest podział przekładni?
12. W jaki sposób przekazywany jest ruch w przekładniach ciernych?
13. Jakie rozróżniamy rodzaje przekładni cięgnowych?
14. Czym charakteryzują się przekładnie łańcuchowe?
15. W jakim celu stosujemy sprzęgła?
16. Jakie rozróżniamy rodzaje sprzęgieł?
17. W jakim celu stosujemy hamulce?
18. Jakie rozróżniamy rodzaje hamulców?

4.8.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj budowę i zastosowanie łożysk ślizgowych w maszynach.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) dokonać podziału łożysk ślizgowych,
3) przedstawić budowę i zastosowanie łożysk ślizgowych w maszynach,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele łożysk ślizgowych,

−

plansze, rysunki zastosowania łożysk ślizgowych w maszynach i urządzeniach,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Scharakteryzuj budowę łożysk tocznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) dokonać podziału łożysk tocznych,
3) przedstawić budowę i zastosowanie łożysk tocznych,
4) podać symbole i oznaczenia łożysk tocznych,
5) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

plansze, rysunki zastosowania łożysk tocznych w maszynach,

−

tabela oznaczeń łożysk tocznych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 3

Przedstaw charakterystykę poznanych przekładni.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) przedstawić cel stosowania przekładni,
3) dokonać charakterystyki przekładni zębatych, ciernych, pasowych, łańcuchowych,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele przekładni,

−

plansze, rysunki z zastosowaniem przekładni w maszynach,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Dokonaj charakterystyki sprzęgieł i hamulców.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) dokonać charakterystyki sprzęgieł,
3) dokonać charakterystyki hamulców,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

modele sprzęgieł,

−

rysunki, plansze z zastosowaniem sprzęgieł i hamulców w maszynach,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić najbardziej popularny ruch występujący w maszynach?

2) określić cel stosowania przekładni mechanicznych?

3) dokonać podziału przekładni mechanicznych?

4) określić rodzaje przekładni ciernych stosowanych w maszynach?

5) scharakteryzować prace przekładni łańcuchowych?

6) określić cel stosowania sprzęgieł?

7) określić rolę sprzęgła bezpieczeństwa w maszynach?

8) dokonać podziału hamulców ?

9) przedstawić sposób działania hamulców?

10) wskazać różnicę pomiędzy wałem a osią?

11) wymienić rodzaje osi i wałów?

12) określić zadania stawiane łożyskom ślizgowym?

13) rozróżnić rodzaje tarcia występującego w łożyskach?

14) scharakteryzować pracę łożyska ślizgowego?

15) dokonać podziału łożysk tocznych?

16) przedstawić budowę łożyska tocznego?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9. Układy

hydrauliczne

pneumatyczne,

mechanizmy

funkcjonalne

4.9.1. Materiał nauczania

Układy pneumatyczne i hydrauliczne są stosowane w celu amortyzacji uderzeń

i tłumienia drgań oraz w urządzeniach pomiarowych.
Typowe układy hydrauliczne i pneumatyczne przedstawia rys. 62.

Rys. 62. Układy pneumatyczne i hydrauliczne: a) amortyzator pneumatyczny, b) hydrauliczno-pneumatyczny,

c) rurka Bourdona, d) membrana pojedyncza, e) puszka membranowa [11, s. 170]

Schemat amortyzatora powietrznego przedstawiono na rys. 62a. W cylindrze (2) porusza

się tłok (3) połączony z elementami roboczymi (1). Przy nagłych przesunięciach elementu
roboczego w prawo powietrze w cylindrze zostaje sprężone, przejmując uderzenia
i tłumiąc drgania. W następnej fazie sprężone powietrze naciska tłok, powodując powrót
elementu (1) do położenia pierwotnego. Podobnie jest, gdy element roboczy wykonuje ruch
postępowo-zwrotny. Wówczas sprężone powietrze wytwarza siłę napędową, wykorzystywaną
przy

ruchu

powrotnym.

Charakter

pracy

tego

amortyzatora

jest

miękki,

co jest związane z dużą ściśliwością gazu.

W amortyzatorach hydraulicznych czynnikiem roboczym jest ciecz. Korzystniejsze

są amortyzatory hydrauliczno-pneumatyczne (rys. 62), które łagodzą uderzenia i tłumią
drgania. Pod wpływem uderzeń działających na tłok ciecz z cylindra przepływa przez otworki
(5) do cylindra (6), powodując sprężenie znajdującego się w nim powietrza. Zmniejszenie
objętości cieczy w cylindrze powoduje tłumienie drgań.

Rurki Bourdona (rys. 62) są stosowane do pomiaru nadciśnienia. Początek rurki (otwarty)

jest zamocowany w korpusie przyrządu i połączony z obwodem, w którym znajduje się
mierzony czynnik (gaz, ciecz). Swobodny koniec rurki (zamknięty) jest połączony
ze wskazówką przyrządu pomiarowego. Zmiana ciśnienia czynnika w obwodzie powoduje
odkształcenia sprężyste rurki i zmianę położenia wskazówki przyrządu.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Membrana jest to płaska lub pofałdowana płytka okrągła zamocowana w korpusie

(rys. 62d). Miejscem największego ugięcia membrany jest jej środek, połączony ze
wskazówką przyrządu pomiarowego. Można łączyć pojedyncze membrany poprzez lutowanie
tworząc puszkę membranową (rys. 62e).

Mechanizmy funkcjonalne

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

mechanizmy: dźwigniowe, krzywkowe, o ruchu przerywanym, z elementami sprężystymi.

Mechanizmy dźwigniowe

Podstawowym mechanizmem dźwigniowym jest czteroczłonowy łańcuch dźwigniowy

(rys. 63), składający się z podstawy (1), ramion (2 i 4) oraz łącznika (3). Człony połączone są
ze sobą przegubowo w węzłach.

Rys. 63. Czteroczłonowy łańcuch dźwigniowy [11, s. 411]

Mechanizmy o ruchu przerywanym spełniają w budowie maszyn różne zadania;

są to przeważnie mechanizmy zapadkowe i krzyże maltańskie.

Krzyż maltański służy przeważnie jako przekładnia przenosząca ruch obrotowy w sposób

przerywany. Mechanizm krzywkowy umożliwia otrzymanie dowolnego ruchu elementu
napędzanego. Ruch ten zależy od rodzaju ruchu krzywki i jej kształtu. Podstawowe rodzaje
mechanizmów krzywkowych przedstawia rys. 64.

Rys. 64. Rodzaje mechanizmów krzywkowych: a, b) z krzywka płaską, c) z krzywka

tarczową, d, e) z krzywka walcową [11, s. 417]

Aby uzyskać szybkie przesunięcie popychacza, odpowiedni odcinek profilu krzywki

powinien być stromy, dla powolnych przesunięć łagodny. W celu uzyskania postoju
popychacza przez określony czas stosuje się: w krzywce walcowej odcinek profilu o stałym
promieniu (rys. 64a), a w krzywce o ruchu postępowym odcinek o stałej wysokości (rys. 64b).
Stałą prędkość ruchu popychacza uzyskuje się, gdy odcinek profilu krzywki płaskiej

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

obrotowej (rys. 64c) jest wykonany według spirali Archimedesa, krzywki walcowej (rys. 64d)
według linii śrubowej, jako linia prosta pochyła.

Mechanizmy krzywkowe nie przenoszą dużych obciążeń, są stosowane przeważnie

do sterowania ruchem, rzadko do przenoszenia ruchów roboczych.

4.9.2. Pytania sprawdzające

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

1. Jaką rolę spełniają układy pneumatyczne i hydrauliczne w przyrządach?
2. Jaki jest charakter pracy amortyzatorów hydraulicznych i pneumatycznych?
3. Do jakich celów stosowane są rurki Bourdona?
4. Jakie są rodzaje mechanizmów funkcjonalnych?
5. Gdzie mają zastosowanie mechanizmy o ruchu przerywanym?
6. W jaki sposób działają mechanizmy krzywkowe?

4.9.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj charakterystyki układów pneumatycznych i hydraulicznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) określić charakterystykę pracy układów hydraulicznych,
3) określić charakterystykę pracy układów hydrauliczno-pneumatycznych,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej i rysunkowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

modele układów pneumatycznych i hydraulicznych,

−

plansze, rysunki z zastosowaniem układów w budowie maszyn,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Przedstaw budowę i zasadę działania rurki Bourdona.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) przedstawić budowę i zasadę działania rurki Bourdona,
3) określić sposób pomiaru nadciśnienia,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania,

−

model rurki Bourdona,

−

instrukcje dokonywania pomiarów,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Scharakteryzuj

pracę,

budowę

zastosowanie

mechanizmów

krzywkowych

w maszynach.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać informacje, które będą pomocne przy wykonywaniu ćwiczenia,
2) przedstawić budowę mechanizmów krzywkowych,
3) scharakteryzować pracę i zastosowanie mechanizmów krzywkowych w maszynach,
4) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej i rysunkowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier A4, przybory do pisania i rysowania,

−

modele mechanizmów krzywkowych,

−

plansze, rysunki z urządzeń z zastosowaniem mechanizmów krzywkowych,

−

literatura z rozdziału 6 poradnika dla ucznia.

4.9.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) przedstawić role układów pneumatycznych i hamulcowych w budowie maszyn? ¨

2) scharakteryzować prace amortyzatorów hydraulicznych i pneumatycznych?

3) określić zadanie rurki Bourdona?

4) przedstawić rodzaje mechanizmów funkcjonalnych?

5) wskazać zastosowanie mechanizmów o ruchu przerywanym?

6) przedstawić zasadę działania mechanizmów krzywkowych?

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań Do każdego zadania dołączone są cztery możliwości odpowiedzi.

Tylko jedna jest prawdziwa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej

rubryce znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,
a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

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

na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

8. Na rozwiązanie testu masz 45 minut.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Przewodnik elektryczny to substancja, która

a) nie przewodzi prądu.
b) przewodzi prąd elektryczny.
c) przewodzi prąd w jednym kierunku.
d) tworzy warstwę zaporową dla przepływu prądu.

2. Kulomb to jednostka

a) napięcia.
b) natężenia.
c) ładunku.
d) oporności.

3. Przy połączeniu równoległym wszystkie odbiorniki pracują

a) przy tym samym napięciu.
b) przy napięciu różnym.
c) przy napięciu niższym.
d) przy napięciu wyższym.

4. Prosty obwód elektryczny składa się

a) ze źródła i odbiornika.
b) ze źródła i dwóch odbiorników.
c) tylko ze źródła.
d) tylko z odbiornika.

5. Moc czynna prądu trójfazowego oblicza się wg wzoru

a) W =

⋅

3 U·I·cos φ·t.

b) S = 3·U

·I

c) Q = 3·U

·I

·sin φ.

d) P = 3·U

·I

·cos φ.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. Wrażenie świetlne wywołuje promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali

a) 140÷180 nm.
b) 980÷1120 nm.
c) 920÷970 nm.
d) 380÷780 nm.

7. Jednostką luminacji jest

a) L/m

b) cd/m

c) lx/m

d) Q/m

8. Zabezpieczenia zwarciowe powodują

a) chwilowe wyłączenie maszyny.
b) natychmiastowe wyłączenie maszyny.
c) długotrwałe wyłączenie maszyny.
d) przerywane wyłączenie maszyny.

9. Styczniki stosuje się w pracy wymagającej dużej częstotliwości wyłączeń nawet do

a) 500/h.
b) 1200/h.
c) 3600/h.
d) 1800/h.

10. Rezystory to elementy

a) dwukońcówkowe.
b) jednokońcówkowe.
c) trójkoncówkowe.
d) czterokońcówkowe.

11. Diody posiadają właściwości

a) jednokierunkowego przewodzenia prądu
b) dwukierunkowego przewodzenia prądu.
c) nieprzewodzenia prądu.
d) przewodzenia prądu w określonych warunkach.

12. Naprężenie dopuszczalne oznaczamy przez

a) n.
b) k.
c) τ
d) q.

13. Przy rozciąganiu pręt

a) zmniejszy swoją długość.
b) zwiększy swoją długość.
c) wygnie się.
d) spręży się.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14. Symbol stali to

a) Al 90.
b) T 140.
c) E 360.
d) Al Cu6.

15. W zależności od kształtu trzpienia nity dzieli się na

a) soczewkowe.
b) pełne i drążone.
c) specjalne.
d) grzybkowe.

16. Epidian to klej

a) epoksydowy.
b) fenolowy.
c) winylowy.
d) kauczukowy.

17. Sprężyny należą do elementów

a) podatnych.
b) sztucznych.
c) ustalających.
d) pływających.

18. Rurką Bourdona można mierzyć

a) prędkość przepływu.
b) nadciśnienie.
c) temperaturę.
d) gęstość.

19. Sprzęgło bezpieczeństwa działa

a) samoczynnie.
b) pod wpływem tarcia.
c) pod wpływem sił odśrodkowych.
d) pod wpływem obsługującego.

20. Wadą przekładni ciernych jest

a) brak sił tarcia.
b) duże siły docisku.
c) brak nawrotności.
d) poślizg.

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

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

Stosowanie maszyn i urządzeń

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt finansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1. Jabłoński W., Płoszajski G.: Elektrotechnika z automatyką. WSiP, Warszawa 2007
2. Jabłoński W.: Instalacje elektryczne w budownictwie. WSiP, Warszawa 2007
3. Krakowiak s. : Podstawy elektrotechniki. IRSEP, Warszawa 2006
4. Laskowski J.: Nowy poradnik energetyka przemysłowego. Centralny Ośrodek Szkolenia

i Wydawnictw SEP, Warszawa 2005

5. Markiewicz H.: Instalacje elektryczne. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa

2005

6. Musiał E.: Instalacje i urządzenia elektroenergetyczne. WSiP, Warszawa 2005
7. Niestępski s., Parol M., Pasternakiewicz J., Wiśniewski T.: Instalacje elektryczne.

Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2001

8. Orlik W.: Egzamin kwalifikacyjny elektryka. KaBe, Krosno 2006
9. Parchański J.: Miernictwo elektryczne i elektroniczne. WSiP, Warszawa 2006
10. Pióro B., Pióro M.: Podstawy elektroniki. WSiP, Warszawa 2007
11. Rutkowski A.: Części maszyn. WSiP, Warszawa 2007
12. Siuta W.: Mechanika techniczna. WSiP, Warszawa 2004
13. Stein Z.: Maszyny elektryczne. WSiP, Warszawa 1995

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
introligator 734[02] o1 02 n
introligator 734[02] o1 03 n
introligator 734[02] z1 04 u
introligator 734[02] o1 01 u
introligator 734[02] o1 05 n
introligator 734[02] z1 04 n
introligator 734[02] o1 03 u
introligator 734[02] o1 05 u
introligator 734[02] o1 01 n
introligator 734[02] o1 02 n
introligator 734[02] z2 01 u
operator maszyn lesnych 833[02] o1 04 n
introligator 734[02] z1 05 u
kusnierz 743[02] o1 04 n
monter kadlubow okretowych 721[02] o1 04 n
koszykarz plecionkarz 742[02] o1 04 u
kusnierz 743[02] o1 04 u
koszykarz plecionkarz 742[02] o1 04 n

więcej podobnych podstron