Recenzenci: prnf. dr hak inż. Janus: fhtdny dr inż. Koman Kowalczyk mer inż. Zmon Uadmmki mgr Adam Horzfcki

Okładkę projektował; Andrzej rilkh Redaktor: Dorota Woinicku Redaktor techniczny: Maria Dytenka Ilustracja na okładce: DigiTouch/ZOOM.WSiP

Ksiaż.ka dopuszczona dn u/\tku szkolnego przez Ministra Rolnictwu i Gospodarki Żywnościowej i wpisana do wykazu podręczników do nauczania przedmiotu: podstawy techniki w technikum i szkole policealnej, zawód: technik technologii żywności, wszystkie ipccjalności.

Numer w wykazie 98JW

Podręcznik zawiera ogólne wiadomości o tcchnicc i jej rozwoju, zapfcic konstrukcji, częściach in;is/)n i mechanizmów oraz materiałoznawstwie w technologii przetwórstwa spożywczego. Omówiono również urządzenia kontrolno-pomiarowe, maszynoznawstwo ogólne, środki trans- purtu, maszyny i urządzenia elektryczne wraz z ogólnymi zasadami bhp oraz automatyzację pro- cc sów produkcyjnych w przemyśle spożywczym.

Książką dotowana pr/.cz Ministerstwo Edukacji Narodowej.

ISBN97843*0247I4|.6

O Copwijdit by Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna Warszawa IW)

Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna 00-065 Warszawa, Al. Jerozolimskie 13ft, przegródka poczl. '> KOłW. WSlp.pl

Wydanie czwarte (2CU9). Ark. diuk. J4.2S

Skład i łamanie: Meritum 21

Druk i oprawa: Pabianickie Zakłady Graficzne SA

Wydrukowano na papierze offsetowym Spccd-li produkcji Internami Paper

Spis treści

2.6. Ki':t:;;i.lci0.vcw>[vni.it:iiiln >-;ipis.»i k.iil^rtikiji '■»

2.6.1. LlŁ,nK-ni>A\^poiii«igiini^AinivikiinMiut.cłi 46

2A2. Sr>cci.»liy.Av:incf>fi'>.'rariv,A<r^n»i'S='nr.i-A>pKii^on%tłiiŁcii .

Czc.ściin-j^/yni mcciijni/iuuw -W

31 Po^cfcrli:. ''>

3.1.1. Klasyfikacja poU/ai

3.1.2. Polaaęnw tozlaęznę «''

3.1-3. Mas^fltf fwwhMwe, - - -

3 2 ł iWSK:I 54

3 2 1. l.or.-5kaś:i/Ł-.mc >■«

3.2.2. Lomka tuyinc 53

3.3. P;yckl:u;lnk mcch:inK-7ncispr7c^l.i 5?

3.3.1. ri/ckljJmcdcummc 57

3.3.;. |T/rHartnirW>KiH» tt

3 3 3. Spr/yal:. ""

3.~. Mcch\riićniv

3 A 1 Mtclł.ini/.nv/.i:-'ii:.i-vriichii »¿■.yt.-wcgo n.-. n:c>i oninw kt.frAiy»tnv

3.4.2. Mccluiii/jny zapadkowe 64

W 1 l.iinuiiY M

3.5. Zaworą -o

3.5.1. WŁiJiHiimciwMypiiL- 65

3.5 2. otlcm.iia«.- i J!;!.m:icc :>'■

VS • Zwoty :,v-ii'»:r■

3.5.4. Zwon n;iilmr.iti>wcihc*picc/cńslwa OS

i. Mitfrin>o/ivimhvn

H Klasyiik:iciam.<icrriKV.» sn»vi'.v:iflyyim prżcmv»lc ipo/ywc/y»> . ... 7"

I ' 1 Mulak 2u

4.1— Diti^yiit)

I I V |-A.;rrw.i -.rinc/iy -

4.1.4. Materiały cc rumic/nc i »¿Łlu SI

•. 2. dość tnaicrintów

4.2.1. Ql'L~ia/tfnM.nj|>tcicnij iuJks/talccntj clcaKiHtm unatl/jii S3

4.2.2. Wyir/ym:il<><iłynKC?cni«r\s:<|yu/>cicclcinfni»wnv:i%7vn -S.S

12 3. .'i'1

4.3. K«H"gja mcmii 'W

4.3 I l<|ot»yiawi<kak»r«vii... ''3

4,3.2. Wpływ kott'?ii n.< wyuzyniatośltzęsci nmzyn '>4

4 3 3. Ochrona pr/ctl koto/ja 04

x llr/ml/cniu kontrnlnn-pominrowc ł'5

5.1. PodMawy metrologii "5

5.1.1. Mivdiyiwru<knvyukJ»djcUn»wickiiiiar 05

5.1.2. Narzędzi» pomiarowe ł,8

5.1.3. Hlc<lyp<>miar«'w 09

5.1.4. Rcjcstrucja wyników pomiaru 101

5.2. Narzędzia {waiiaruwysTosottjtncw i>i/t::nsU ł£ęavwc^ni.. 1'!.'

3.2.1. Wijdonn>>ci ogólne l'>3

5 2j. Manometry ">-

3.2-1. Pr/Ł-pSyjMnim/i:

5.2.4. 'Icmumiciry I U'

3.2.5. Wagi 124

5.2/'. l'f?\TZjdy<li>pt>mijinstężeniafi.'ZlwQi''w 131

S 2.7. IW^wsK^/y N3

5 2 S. Wggotnoścjoflłicrzc • 1 >''■

Ł. Maszyooznawłtwooijólnc 141

M Mcc!i;iiiixj płynów iclcincniy Iciniodynaniiki 141

r> 1.1 l)\n:imikaplvni'w 141

-..I 2. Rufocjid N?

<>.1.3. Wybrane zagadnienia z tcimoJynamDd 145

ft.1.4. M»v\ny cieplne NU

6.2. Pumpy N'>

6-2.1. Wunlomołcl oftólne N«

f>.2.2. I\>mpy wyporowe 1511

d-2->. Pompy wirowc

<>3. Sprężarki 153

6-3J Wuujonwwiogftjnc 153

(i.3.2- Sprężarki wyporowe 154

ó-W Spry/arki winmi1 I5<i

'■ i. P£zcn2^low£kotjv£jrvTOc 156

'>41 I!,i.! i li/iiil.iiiii- LSii

6.4.2. (Mprzęt koiła 157

(iS. LhłodnkUaui Lii

>■5.1. PtidsiawychłoJnkwa I5K

<0.2. Sprężarkowe urządzenia chłodnicze I«1

<>-53. Clilod/iuikiubwłi-K-sinc

2- Środki transportu IM

7.1. Wiadomoiciwstępne IM

7.1.1. Kola transportu w gospodarce IW

7.1.2. Klasyfikacja ii od kóvr transportu H>4

7.1.3. Tendencje rozwojowe wtransporcic l'»7

7.2. Wybrane Mudki transportu dakkiegozałaęgu I6R

7.2.). Transport mordki U>H

7.2.2. Transport kokjowy

7.2J. Drogowcitx>dkitttmtpoiludalckicg:oCTWgu I7<l

7 3. Hudowaickspkiulavj:«irodk<>wlriinspoiHi wewni.U/nego 173

7J.I. łV/cn.«niki I73

7J.2. Dźwigni« 177

7.3.3. Wózki 17S

7.4. Zasady BIIP w transporcie wewnętrznym IW

7.4.1. Zagrożenia IW 7.ł.2. Śrudkiocluonyindywidualne? IS)

7.4.3. Śrudklocliiojłvz.l>knowci 182

7 4 4. ['usiyp.iyy.-nic a r.i?iv-Ayi^iiku . . I-S2

8. Maszyny i nrzndzcninckklrycznc 134

S.l F«>Jna%v> elektrotechniki 1S4

8.1.1. Oln»odyclcktivczivc prądustałego 184

5.1.2. Prad przemienny I"»

8.2. Urządzenia cle ktiycznc 104

8.2.1. Przyrządyponiiarowewielkoidclcklrycznych 194

S.? 2. <tryc|niAtM:r/.i<<ycniiu--iyict;t-ai«wc .

8.2.. "'. IIlcklroi:iatmc*yitruiisfonna»oiy 204

8.2.4. Mas/vn\ cleklne/ne 2<V>

5.3. lłflPpr7ypracyzur7ad7enkicnielcktJYeznytni 212

3.3.1. Oddziaływanie pr^du elektrycznego na orpunizm człowieka 212

8.3.2. Śrudkiochrony indywidualnej izbkirowej 213

Sv l'irr.s<y.i r-mn w pr7\p..i1»:.i i -'l!

9. Aulonuityzacja prticcstny produkiyjmeh 215

0.1. "iuiriaiikLulów.uitoniiilNczncirciiuUdi 215

0 i.l. Pojęciar<vK'aw.>w-c 213

'I Ll <)K\óil :ii:lon'.alvcyrx" II.-LV.II.ILM .1*''

0.1.3. Stabilność układu regulacji 217

u.2. WlaNCiwott-ireyulalotów 21S

''■2 I Uccul.uoryd-.\»roło/cni-w.: 2ls

0.2-2. Kmilaloiypmppicjomilnc 21"

0.2.3. KcpiifcuotycatkutiCf ipriip>uoi':i:<lmvc:ilŁin;KV

'>.2'j. Uc'-".;l.ili'iv rÓ7i'.ic/it:i|.icc 223

Spis tablic 224

I.Itf raili ra ^

1

Wiadomości wstępne

1.1. Ogólne informacje o technice i jej rozwoju

1.1.1. Technika a cywilizacja

Mianem techniki określamy całokształt środków i czynności wchodzących w zakres działalności ludzkiej związanej z wytwarzaniem dóbr materialnych. Pod pojęciem techniki rozumiemy zarówno dziedziny nauki, jak i działalność praktycz- n;> człowieka, polegającą na wykorzystywaniu praw natury oraz jej zasobów do bu¬dowy i eksploatacji układów przez niego w ymyślonych. Przeznaczenie maszyn, na¬rzędzi. aparatów, urządzeń, środków transportu i budowli może być lóżne. Mogą one służyć człow iekowi, przyczyniając się do dalszego rozwoju cywilizacji, mieć charakter obojętny. mogą też przyczyniać się do zagłady i niszczenia środowiska naturalnego.

Techniku towarzyszy rozwojowi cywilizacji od niepamiętnych czasów. Śmiało można powiedzieć, że powstanie gatunku ludzkiego miało miejsce w momencie wynalezienia narzędzi, a w iec działania o charakterze czysto technicznym. Wszel¬kie przemiany ustrojowe, podboje tery torialne i inne wydarzenia historyczne miały swoją przyczynę w postępie techniki.

Nauka historii określa epoki, wiążąc je z wynalezieniem metod obróbki (np. epoka kamienia łupanego) lub opracowaniem technologii wytwarzania materia¬łów konstrukcyjnych (np. epoka brązu lub żelaza). Wpływ postępu techniki na rozwój cywilizacji jest nadal coraz w iększy i wydaje się. że proces ten nie zakończy się nigdy.

Na przestrzeni ostatnich dwustu lat wynalezienie maszyny parowej, ujarzmie¬nie energii elektrycznej oraz mechanizacja i chemizacja rolnictwa dały potężny impuls do dalszego m/woju społeczeństw. Obecnie obserw ujemy nieprawdopo¬dobnie szybki rozwój informatyki dzięki wynalezieniu komputera. Przewidywania naukowców dotyczące rozwoju techniki są jak dotąd bardzo skromne w porów na- niu z rzeczywistością. Ciekawym tego przykładem jest system operacyjny DOS (ang.ć/tsA (¡¡Kntting system). opracowany w firmie UJM (ang.¡nicmutiunal Business

Machina Corporation) w lutach siedemdziesiątych XX w. Błyskawiczny rozwój techniki spowodował, żc wielkość pamięci operacyjnej ponadtysiąckrotnic prze¬kracza wartości założone podczas opracowywania systemu.

1.1.2. Działy techniki

Podział techniki na dziedziny i gałęzie, zwany dziś klasycznym, uwzględniał działy lizy ki (optykę, elektryczność, mechanikę, ciepło itp.). Ponieważ jednak tech¬nika mu znaczenie praktyczne, a wiedza nagromadzona w poszczególnych działach fizyki może mieć różne zastosowanie, obecne kryteria podziału techniki odnoszą się di) jej wykorzystania. Na pr/ykład zasady mechaniki są wykorzystywane w urzą-dzeniach technologicznych, narzędziach pomiarowych, środkach transportu, a na¬wet w informatyce.

Tablica 1.1. Klasyfikacja irodków trwałych

Nr Nawa Nr Nowa

1 Budynki u 1 2

3

4

5 <»

7 «> budynki prze mysi owc budynki trampoicu budynki handkiwc- i uOugiwe budynki jJdadowo-magjzyuowc budynki biurowe budynki .\!użbv ntnuu i socpdnc budynki miwkalnc budynki *zk<>lnc i kuliury builynki }n»%fi<x!;itfzc inne budynki

2 Hudowle U 1 2

3

4

5 U 7 S 0 budowle ns/iemne jkladouo.magazynnwc budowle górnicze budiwlc podziemne pozagórniczc lurodagi

budowle komunikacyjne budowle wodne linie eneigeiyczoe Iiuic telekomunikacyjne budowle sporlowe

inne budowle

3 Kolly i maszyny ciKrgelycznc u 1 2

3 4 koiły grzejne o ciśnieniu do 0,05 MPa kolly ftrzejne o ciśnieniu powyżej 0.05 MPj mas/yny napędowe mawyny elektryczne zespoły pf:fdi«wórc7c

cd. tablicy I.I.

Nr Nazwa Nr Nazwa

4 Maszyny, urzą¬ ii obrabiarki do metali ogólnegozastosowania

dzenia i aparaty ogölncg» mow Wania 1

2

3

4

5

6

7

8 •) obrubuiki do mciali .specjalizowane

maszyny do obróbki plastjeznej

innszyny i urządzęnia w przemyśle rolnym i spożywczym

maxzyny i urządzenia do przetłaczania i sprężania płynów

piece przemysłowe

wymienniki ciepła

urządzenia do operacji materiałowych pozostałe urządzenia ogólnego przeznaczenia pozostałe urządzenia specjalizowane

5 Maszyny, 0 maszyny, nr/rdzeni;) i aparaty przemy-siu chemicznego

ur/^O/Cfiii i apa¬raty spCv'jalltC branżowe 1

2

3

4

5 ft 7 A H maszyny. ci/rdzeniu wiertnicze, odlewnicze, ioimieiskie maszyny do pnxlukqi surowców mineralnych maszyny do wyrobów z metali i tworzyw sztucznych maszy ny do obróbki drewna, p.ipiernicze i poligraficzne maszyny w łókiennicze i odzieżowe maszyny 1 urządzenia przemysłu tolocgn maszyny i urządzę nu przemysłu spożywczego maszyny <K> roł»ót ziemnych i drogowych maszyny rolnicze- i gospodarki U-śncj

6 Urządzenia <1 zbiorniki naziemne

techniczne 1

■y

3

4

5 ft 7 urządzeniu ro/dziclczc energii clcktryczncj

urządzenia tclctcchnievnc

przeiwórcze urządzenia elektroenergetyczne

d/.wipi«pi ze nośniki

pozostałe urządzenia przemysłowe

urządzenia nieprzemysłowe

pozostałe urządzenia tcctinicZne

7 Snnlki U kolejowy tabor szynowy

transportu 1

2

3

4

5 ft

7 8 naziemny kolejowy Labor szynowy podziemny tramwajowy tabor szynowy pozostały tubor szynowy pojazdy mechaniczne tabor konny

pozostały tabor benzynowy tabor pływający talnir lotniczy

8 Narzędzia i przyrządy | miernicze. laboratoryjne I nkb^dacc częścią maszyn i ich wyposażenia, imtrumenly muzyczne. sprzęt medyczny itp.

V Inwentarz żywy mla żywa)

10 /¿Jesienią wieloletnie i meliorate

9

Ważniejsze działy techniki utworzone według zasady praktycznego jej wyko¬rzystania są następujące:

• technologia (sposób wytwarzania różnego rodzaju produktów).

• tcletcchnika (przesyłanie informacji).

• górnictwo (wydobycie naturalnych surowców z głębi ziemi).

• energetyka (przetwarzanie różnych rodzajów energii).

• chemia (przetwarzanie surowców w celu uzyskania odpowiednich sub¬stancji).

• metrologia (pomiary wielkości fizycznych i geometrycznych),

• materiałoznawstwo (badanie właściwości substancji i celowa ich zmiana).

• budownictwo (tworzenie budowli dla różnych celów),

• transport (przenoszenie łudzi i towarów),

• informatyka (przetwarzanie informacji).

Każdy dział techniki jest związany z wytworzeniem i eksploatacją tzw. środ¬ków trwałych, tj. urządzeń charakterystycznych dla danej gałęzi techniki. Ponieważ klasyfikacja środków trwałych jest znormalizowana (tabl. 1.1) ze względów admi¬nistracyjnych. może być ona pomocna przy klasyfikowaniu działów techniki.

1.1.3. Rola techniki w produkcji żywności

Zapewnienie ludziom odpowiedniej ilości żywności jest jednym z najważniej¬szych. a równocześnie najtrudniejszych problemów w skali ogólnoświatowej.

Do niedawna panował pogląd, że Ziemia nic jest w stanic wyżywić ludności, bowiem liczba ludzi rośnie w postępie geometrycznym, ilość żywności zaś - w po¬stępie arytmetycznym. Okazało się jednak, że teoria ta jest błędna. Pr/y prawid¬łowym wykorzystaniu środków technicznych do produkcji surowców spożywczych, ich przetwarzania, przechowywania i transportu Żywności zapewnienie odpowied¬niego wyżywienia nic powinno stanowić wtckszcco problemu. Świadczy o tym nad¬produkcja żywności w krajach wysoko rozwiniętych.

Wpływ techniki na pozyskiwanie żywności zaznacza! się już od momentu, gdy ludzie zaczęli polować i uprawiać ziemię- Wprowadzane przy tym udoskonalenia techniczne przyczyniały się do poprawy wydajności rolnictwa i efektów polowań. Również dziś niebagatelne znaczenie w rozwiązywaniu problemów z dziedziny go¬spodarki żywnościowej ma technika, głównie melioracja, mechanizacja i che¬mizacja rolnictwa.

Dostawy wielu płodów rolnych są związane z cy klami klimatycznymi (porami roku). Pojawia się zatem problem przechowywania żywności w okresie oczekiwa¬nia na nowe plony. Niektóre produkty rolne, takie jak ziemniaki, ziarno zbóż itp., są 7. natur)1 dość trwale i ich przechowywanie może się odbywać w warun¬kach nicwymagających specjalnych zabiegów technicznych. Wystarczy utrzymanie odpowiedniej temperatury, od kilku do kilkunastu stopni Celsjusza, i wilgotności ok. 40%. Wiele jednak produktów w takich warunkach szybko traci właściwości odżywcze i smakowe, co zmusza do stosowania specjalnych metod ich przecho¬wywania (np. marynowania, suszenia, wędzenia, kwaszenia). Metody wymagające skomplikowanych urządzeń technicznych zostały wynalezione niedawno (np. chło¬dzenie i zamrażanie - por. rozdz. 6.5 - pasteryzacja, stosowanie konserwantów. liofilizacja1', a nawet stosowanie izotopów promieniotwórczych).

Rola techniki w gospodaice żywnościowej nie ogranicza się bynajmniej do bezpośredniego stosowania środków technicznych w- produkcji żywności, lecz od¬nosi się również do wytwarzania niezbędnych substancji chemicznych, narzędzi pomiarowych, środków transportu i łączności, automatyki, systemów magazyno¬wych oraz wyposażenia placówek handlu detalicznego.

1.1.4. Wpływ rozwoju techniki na środowisko naturalne człowieka

Jednym z negatywnych skutków intensywnego rozwoju przemysłu jest jego niekorzystne oddziaływanie na środowisko naturalne człowieka (atmosferę, stra- tosferę. glebę, roślinność, świat zwierzęcy, rzeki i zbiorniki wodne). Podczas wiciu procesów technologicznych wydzielają się znaczne ilości substancji szkodliwych w postaci gazów, pyłów, ścieków lub odpadów stałych. Szczególnie groźne są odpady radioaktywne, powstałe w procesach energetyki jądrowej. Nie da się ich w zaden sposób sztucznie zneutralizować. Trzeba czekać wiele dziesiątków lat. aby intensywność promieniowania odpadów zmniejszyła się w sposób naturalny. 7. tej przyczyny rozwój energetyki jądrowej, intensywny jeszcze kilkanaście lat temu. zo¬stał zahamowany.

Substancje gazowe, odprowadzane do atmosfery w postaci dymów, działają w sposób szkodliwy nic tylko na organizmy ludzkie czy zwierzęce, lecz także na roślinność (zwłaszcza lasy) hędącą naturalnym regeneratorem powietrza (pochła¬nia dwutlenek Węgla, a wydziela tlen).

Gaz freon, używany w opakowaniach ciśnieniowych (tzw. spraye) oraz w urzą¬dzeniach chłodniczych, po dostaniu się do górnych warstw atmosfery niszczy na¬gromadzony tam ozon. chroniący powierzchnię ziemi przed szkodliwym oddziały¬waniem promieniowania ultrafioletowego.

Ścieki przemysłowe (głównie z przemysłu spożywczego) odprowadzane do zbiorników wodnych niszczą florę i faunę, przyczyniając się do rozwoju bakterii beztlenowych.

■> Liofilizacja polega na gwałtownym zamrożeniu produktu i usunięciu z niego wilgoci drogą suhlitnaeji (bezpośredniego przejścia ze stanu stałego w stan gazowy). W wyniku tego zabiegu produkt zmniejsza znacznie swój ciężar, zachowując walory smakowe i odżywcze.

Szkodliwy wpływ rozwoju techniki przejawia się ponadto w postaci niekorzy¬stnych /.mian krajobrazu okręgów przemysłowych, które utraciły swój naturalny estetyczny wygląd, co wpływa w sposób negatywny na psychikę ludzka.

W celu ograniczenia szkodliwości opisanych zjawisk stosuje się wiele środków zaradczych. Polegają one głównie na oczyszczaniu lub neutralizacji ścieków, usu¬waniu pyłów z dymu wypuszczanego do atmosfery (por. rozdz. 6.3.2) oraz rezyg¬nacji ze stosowania substancji szkodliwych. Z tego względu eliminuje się freon z opakowań ciśnieniowych oraz urządzeń chłodniczych i coraz częścicj stosuje się opakowania z przyswajanej przez środowisko naturalne tektury i masy papierowej zamiast stosowanych dotąd powszechnie tworzy w sztucznych.

Neutralizowanie szkodliwych substancji w spalinach pojazdów mechanicz¬nych polega na inicjowaniu reakcji chemicznych w obecności substancji przyspie¬szających przebieg reakcji, t/w. katalizatorów (najczęściej zawierających platynę).

Ochrona wód powierzchniowych i gruntowych przed szkodliwym działa¬niem ścieków przemysłowych polega coraz częściej na wprowadzaniu zamknię¬tych obiegów wody w przedsiębiorstwie: woda po oczyszczeniu jest ponownie wy¬korzystywana w procesie technologicznym.

1.2. Normalizacja

1.2.1. Historia rozwoju normalizacji

Dawniej urządzenia techniczne wytwarzane przez rzemieślników były wyko¬nywane indywidualnie. W przypadku uszkodzenia ich elementów należało dorobić nowe. Nic istniały części zamienne. Przyczyną tego stanu rzeczy był między innymi brak zorganizowanego systemu wymiany informacji technicznej między wytwór¬cami tych samych przedmiotów. Istniały, co prawda, pewne zwyczaje i przepisy cechowe, lecz miały one często charakter k)kalny. Przeszkodą byl też brak jedno¬litego systemu iniar.

Początkiem normalizacji, tj. opracowania określonych wymagań przy produkcji różnego rodzaju urządzeń, było przedsięwzięcie zrealizowane w końcu XIX w. przez firmę Winchester produkującą karabiny na potizeby armii Stanów Zjednoczo¬nych. W ramach ogłoszonego przez Kongres przetargu na wykonanie dużej liczby karabinów dla wojska przedstawiciele fabryki zademonstrowali konprcsmcnom montaż kilkunastu karabinów z części przywiezionych do Kongresu. Sposób ten. zwany metodą stuprocentowej zamienności, stal się podstawą produkcji seryjnej stosowanej później w przemyśle motoryzacyjnym (Zakłady Forda) i wielu innych dziedzinach techniki.

1.2.2. Znaczenie normalizacji we współczesnej technice

Głównym ccicm normalizacji, będącej w istocie ograniczaniem różnorod¬ności technicznej, jest oszczędność środków materialnych, czasu i wysiłku umy¬słowego przy opracowywaniu, wytwarzaniu i dystrybucji (handlu) urządzeń tech¬nicznych.

Obniżanie kosztów wytwarzania wynika z wykorzystaniu odpowiednich ma¬teriałów, bez potrzeby ich szczególnego badania, stosowania gotowych wyrobów używanych w różnych działach techniki (tzw. normaliów). do których należą ele¬menty łączące (śruby, nity. łożyska iip.) oraz. z doboru odpowiednich dokładności wykonania elementów.

Normalizacja we w spółczesnej technice dotyczy następujących zagadnień:

• systemów miar. znaków matematy cznyeh.symboli ioznaczcństosowanych na rysunkach technicznych,oznaczeń właściwości produktów (np. temperatury prania tkanin), znaków ostrzegawczych umieszczanych na produktach itp.:

• terminologii naukowo-technicznej:

• właściwości materiałów i mclod ich badania:

• rozw iązań konstrukcyjnych niektórych, często stosowanych urządzeń (łożysk, zaworów, wyłączników, silników elektry cznych, urządzeń pomiarowych itp.):

• przebiegu procesu technologicznego i jakości wytwarzanych w yrobów;

• warunków dostaw, badania i odbioru wyrobów.

Szczególne znaczenie ma stasowanie norm w odniesieniu do wyrobów mają¬cych wpływ na bezpieczeństwo użytkowników. Do grupy tej należą między innymi układy hamulcowe i kierownicze pojazdów mechanicznych, urządzenia elektrycz¬ne. leki oraz artykuły spożywcze i inne produkty mające bezpośredni wpływ na stan zdrowia i bezpieczeństwo użytkowników.

1.2.3. Systemy normalizacyjne

Działalność normalizacyjna w Polsce jest koordynowana przez Polski Komitet Normalizacyjny, który jest członkiem-zalożycielem międzynarodowej organizacji normalizacyjnej ISO.

Prace normalizacyjne są prowadzone na zasadach naukowych w sposób pla¬nowy. W roku 1994 dokonano nowelizacji Ustawy o normalizacji, znosząc bez¬względny nakaz stosowania norm (obowiązujący wcześniej) i likwidując tzw. nor¬my branżowe.

W chwili obecnej w Polsce istnieją Polskie Normy (PN), ujednolicane z nor¬mami obow iązującymi w różnych krajach (normy ISO) - stosowane powszechnie, oraz normy zakładowe (ZN) - obowiązujące w jednym lub kilku zakładach pracy tej samej branży (zastępują dawne normy branżowe 1JN).

1.3. Komputeryzacja

1.3.1. Rozwój komputeryzacji i jej znaczenie we współczesnym świecie

Wszelkie narzędzia używane przez człowieka służ;} do zmiany właściwości róż¬norodnych tworzyw (nóż rozdrabnia warzywa |ub mięso, picc zmienia właściwości surowego ciasta, elementy trące młyna zamieniają ziarno na mąkę iip.). Tworzy¬wem szczególnego rodzaju, o ogromnym znaczeniu w działalności człowieka, jest informacja. Narzędziem, które ułatwia jej przetworzenie jest komputer.

Zamiast określenia „komputer" lub „mikrokomputer", będziemy w dalszych rozważaniach stosowali określenie system komputerowy, który jest połącze¬niem sprzętu (ang. hardware) i oprogramowania (ang. software). O przysto¬sowaniu systemu komputerowego do wykonywania określonych zadań decydu¬je oprogramowanie, natomiast sprzęt jest w zasadzie taki sam, bez, względu na przeznaczenie.

Termin mikrokomputer (obecnie rzadko używany) pojawił się w latach sie¬demdziesiątych ubiegłego stulecia, w momencie pojawienia sic technologii maso¬wego i taniego wytwarzania systemów komputerowych, które co prawda istniały już od połowy lat czterdziestych. lecz były bardzo kosztowne i nadzwyczaj trudne w użyciu.

Mikrokomputery zostały po raz pierwszy opracowane i skonstruowane w dwóch miejscach na świecie: w zakładach IBM oraz w firmie Macintosh (czyt. Mckintosz).

Mikrokomputery skonstruowane w zakładach IBM nazwano BI.' (ang. Per- so/tal CumfHtfcr, czyli komputer osobisty) - nawiązywały one do tradycji dużych komputerów. Ich użytkownikami mieli być jeżeli nie informatycy, to na pewno inży nierowie i ludzie związani z techniką, którym posługiwanie się trudnym w uży¬ciu, lecz bardzo wydajnym systemem operacyjnym1' DOS (ang. Disk Opcmiing Sy- stem) nie sprawiałoby nadmiernych kłopotów.

Twórcy Apple z firmy Macintosh upatrywali swoich użytkowników we wszy¬stkich środowiskach, bez względu na wykonywany zawód i wykształcenie. Wypo¬sażyli więc swój wyrób w system operacyjny, nic lak może wydajny jak DOS. lecz możliwy do obsługi przez osoby nie mające żadnego przygotowania informatycz¬nego. Nawiasem mówiąc, w bardzo podobny system operacyjny, o nazwie Win¬dows, zostały później wyposażone komputer) PC.

Do chwili obecnej te dwie grupy komputerów są powszechnie używane do różnorodnych cciów przez ludzi wykonujących różne zawody.

" Systemem operacyjnym nazywamy zestaw programów uruchamiany automatycznie w momencie włączania komputera do pracy, umożliwiający wykorzystywanie ptogramów użytkowych (por. iozd/.. I.3.3.).

Przemysł spożywczy również stuł się dziedzina, w której szeroko wykorzystu¬je się komputer)*, różniące się między sobą wydajnością obliczeniową i oprogra¬mowaniem. Stosuje się je do prowadzenia gospodarki magazynowej, nadzorowa¬nia przebiegu procesów produkcyjnych umożliwiającego ścisłą kontrolę jakości wytwarzanych produktów, a także szy bką zmianę asortymentu (np. w przemyśle cu¬kierniczym). Istnieją programy komputerowe pozwalające na określenie optymal¬nych parametrów procesów fermentacyjnych przy wytwarzaniu piwa lub wina. przy produkcji serów twardych i innych produktów- mleczarskich.

Oczywiście przed wynalezieniem komputerów procesy te były również pro¬wadzone. Pomyślny ich przebieg wymagał jednak bezpośredniego udziału wysoko kwalifikowanych pracowników, których wieloletnie doświadczenie jest obecnie za¬pisane w programach kom pule rowyeh.

1.3.2. Struktura i działanie systemu komputerowego

Schemat systemu komputerowego jest przedstawiony na rys. t.l. Składa się on z trzech wy mienionych poniżej grup urządzeń:

• wejściowych, które slu/ą do przekazywania systemowi informacji ikJ użyt¬kownika lub innych sy stemów.

• jednostki centralnej, w której następuje przetworzenie informacji,

• wyjściowych, za pomocą których system przekazuje wyniki swojej pracy.

macji)

/ - jednostka centralna (plyla główna). 2 - mikroprocesor,.? - pamięć opcracyjr.i. 4 - dysk twardy, 5 - dysk optyc/ny. 6 - klawiatura. / - my*7, H - monitor. 9 - głośnik. ¡0 - porty t.'SH

Podstawowe elementy jednostki centralnej I to procesorów którym nastę¬puje przetworzenie informacji, oraz uklatl do przechowywania informacji podczas jej przetwarzania, zwany pamięcią operacyjną 3. Ponieważ pamięć operacyjna działa jedynie przy włączonym zasilaniu, należy pewne dane z tej pamięci zapisać w sposób trwały, tak aby można je było później wykorzystać, a nawet przenieść i odczytać w innym systemie komputerowym. Do tego celu służą dyski magnetycz¬ne wykonane w postaci tarcz sporządzonych z materiałów ferromagnetycznych, na których informacje są zapisywane w postaci namagnesowanych obszarów. Dyski są wprawiane w ruch wirowy za pomocą mechanizmów zwanych napędami.

Jednostki cctralnc systemów komputerowych są z reguły wposażonc w dwa rodzaje napędów dyskowych do zapisu i odczytu informacji: niewymienny dysk twardy-/ HDI) (ang. / ligh-Density Digital), do bardzo szybkiego zapisu dużej ilości informacji, oraz wymienny dysk optyczny 5 CD-R (ang. Compact Disk RecorditMe) lub DVD-R (ang. Digital Versatile Disk Recordable). Dyski optyczne umożliwiają wprowadzenie do systemu komputerowego informacji przygotowanych przez pro¬ducentów oprogramowania lub zapisanych przez użytkowników indywidualnych.

Miarą ilości informacji w komputerze jest bajt (ang. byte), odpowiadający jednej literze informacji w postaci tekstu. Ponieważ jest to bardzo mała wielkość, w praktyce operuje się zazwyczaj wielokrotnościami - kB (1024 bajtów ). MB (1024 kilobajtów) lubCR (1 048576kilobajtów). Ilość informacji przechowywana za pomocą różnych rodzajów pamięci komputerowej jest podana w tabl. 1.2.

Tahlicj 1.2. Pojtmno.Ńć różnych nxt/ujow pamięci

KoO/wJ pamięci PoJemnoWw <iB (Średnio)

l\im»Vć operacyjna 11.64

Iłyik twardy (IIDD) kilkadyic.ui)! (uh więccj

l>ysk optyczny (CT)-R) 0,6$

Dysk optyczny (l)VI>*K>

Dane zapisane na dyskach dowolnego rodzaju mają postać plików (ang./r/t*). Są to zbioiy zawierające pewną określoną porcję informacji reprezentującą tekst, ilustracje lub zestawy poleceń dla systemu. Plik będący zamkniętą całością ma swoja niepow tarzalną nazwę, objętość w bajtach, czas powstania i tzw. atrybut, tj. pew ne cechy szczególne. W celu łatwiejszego odnalezienia i gospodarowania pli¬kami są one zgrupowane w katalogach zwanych folderumi. dowolnie tworzonymi przez użytkownika.

Informacje w prowadzane do komputera można podzielić na dwie grupy. Do pierwszej z nich zalicza się polecenia, które następnie komputer wykonuje - tzw. programy. Drugą grupą są dane, czyli informacje w postaci tekstu, zbiorów liczb lub ilustracji, które przetworzy komputer podczas realizacji programu.

Polecenia wprowadza sic za pomocą klawiatury 6 lub myszy 7 (ang. muiise). sterującej położeniem kursora. Wskazując kursorem odpowiednie elementy obra¬zu na ekranie, uruchamia się odpowiednie reakcje programu. Klawiatura służy ponadto do wprowadzania danych w postaci tekstu bądź liczb.

Wyniki pracy komputera, a także przebieg wykonywanych operacji są prze¬kazywane użytkownikowi optycznie za pomocą monitom 8 i akustycznie przez głośnik 9 lub słuchawki.

Monitor jest wyposażony w ekran o przekątnej 14" do 21" (obecnie najczęściej 17"), na którym jest wyświetlany barwny obraz. Obraz ten składa się z punktów (pikseli), których liczba decyduje o wyrazistości i zależy od jakości monitora oraz układów komputera. Najlepsze monitor,' wytwarzają obraz złożony z ponad pół¬tora miliona pikseli (1600 na 1024). Monitory niższych klas mają mniejszą liczbę punktów (np. 800 na 600).

Omówione powyżej urządzenia (monitor, głośnik, klawiatura i mysz) stano¬wią wyposażenie każdego systemu komputerowego, a niekiedy są połączone kon¬strukcyjnie z jednostką centralną w jedną całość (np. komputery przenośne typu laptop).

Inne urządzenia dodatkowe, które zostaną omówione poniżej, mogą być po¬łączone z systemem za pomocą gniazd USB 10 (ang. Uniwersał Serial Bits), dając możliwość dwukierunkowego przepływu sygnału. Każdy system komputerowy jest wyposażony w pewną liczbę gniazd (minimalnie 2). teorety cznie łącza USB umoż¬liwiają połączenie z komputerem 127 urządzeń).

Pamięć dodatkowa w postaci tzw. karty pamięci zwanej pen drive pozwala zapisie kilka lub kilkanaście CiB informacji, co stanowi bardzo wygodny sposób przechowywania i wymiany danych.

Skaner płaski służy do przetworzenia ilustracji na postać komputerową. Jest to płaskie pudełko, którego górną powierzchnia jest szklana płyta, na której kładzie się ilustrację. Po przetworzeniu jest ona zapisana na dysku w formie pliku. Istnieją też skanery bębnowe przeznaczone wyłącznie do zastosowań profesjonalnych. Ska¬ner z. odpowiednim oprogramowaniem, nazywanym OCR (ang. Optical Character Recognition), może zastąpić wpisywanie tekstu z klaw iatury, ułatwiając znacznie pra¬ce /wiązane z wprowadzaniem i przetwarzaniem informacji tekstowych. Podstawo¬wym parametrem użytkowym skanera jest tzw. rozdzielczość optyczna określająca jego zdolność do rozpoznawania szczegółów skanowanej ilustracji. Rozdzielczość popularnych skanerów płaskich wynosi 600 dpi (ang. tlotsper inch). W skanerach do użytku profesjonalnego może dochodzić do paru tysięcy dpi.

Podobny efekt (zapis obrazu w postaci pliku) może być uzyskany w wyniku połączenia, za pomocą gniazda USB. komputera z cyfrowym aparatem fotogra¬ficznym lub nawet telefonu komórkowego wyposażonego w taki aparat.

Drukarka połączona z komputerem umożliwia utrwalenie na papierze osta¬tecznych wyników pracy. Zamienia ona sygnał płynący z komputera na punkty dru¬kowane na papierze. Ich liczba na cal długości (dpi) wyznacza tzw. rozdzielczość drukarki, czy li zdolność do precyzyjnego drukowania skomplikowanych szczegółów

Rys. 2.5. Komplet ołówków kreślarskich nicwymagająeych ostrzenia

Tablica 2.2. Zastosowanie ołówków różnej twardości

Czynności rysunkowe Stopnie twardości ołówków

miękkich ii cdii WłMh io cli twardych

hit 7B 6B JB 4B 3H 2B li IIB V Nr 2 II 211 311 411 .Ml MI

Pisanie i rysowanie

Szkicowanie, cieniowanie

Opracowywanie

rysunków

technicznych

Wymiarowanie

Rysowanie na kalce

Rysowanie na

twardych

materiałach • •

Tradycyjne przybory do rysowania tuszem - grafiony, piórka i lejki - ze wzglę¬du na wady związane z obsługą i użytkowaniem, są zastępowane przez rapidografy oraz pisaki tuszowe.

W obudowie rapidografów (rys. 2.6) mieści się pojemnik na tusz (napełniany okresowi» lub wymieniany na nowy). Końcówki piszące są kalibrowane, dzięki cze¬mu umożliwiają rysowanie linii wymaganej grubości. Końcówki przeznaczone do ry sowania na kalce są wykonane ze stali, a do rysowania na folii - z rubinu.

Rys. 2.6. Komplet rapidografów

0.7 0,2

0.3

0.5

0.8

Rys. 2.7. Komplet pisaków tuszowych

Pisaki tuszowe (r>s. 2.7) są nierozbieralne. Są one napełnione czarnym tuszem, a ¡cli kalibrowane końcówki są dostosowane do znor-malizowanych grubości linii rysun¬kowych.

I

Cyrkle kreślarskie (rys. 2.8) służą do rysowania okręgów lub odmierzania długości odcinków. Zc względu na wielorakie przeznaczenie cyrkle są wyposażo¬ne w kilka wymiennych końcówek (rys. 2.9) umożliwiających wykonywanie różno¬rodnych prac kreślarskich.

Rys. 2Ji. Cyrkiel kre.<lutski z grafitem I uchwyt, 2 ramię. przegub. 4 pokrętło uchwytu. .< - kortcówka z ^¿tiicm. 6 -intrzc

a)

ii

((

f

b)

4/

m

Si

Ł

Rys. 2.9. Wymienne końcówki cyrkla: «r) z grafionem, b) 7. lejkiem, c) z ostrzem do odmierzania odcinków

Zcrownik (rvs. 2.10) jest przeznaczony do rysowania okręgów o małych śred¬nicach. Zcrowniki. podobnie jak cyrkle, sa wyposażone w wymienne końcówki. Zmiana rozstawienia ramion zerownika odbywa się z dużą precyzją dzięki zasto¬sowaniu mechanizmu śrubowego z pokrętłem. W podobny mechanizm jest wypo¬sażony cyrkiel zwany odmierzaczem (rys. 2.11).

Rysowanie okręgów o dużych średnicach jest możliwe dzięki zastosowaniu przedłużaczy (rys. 2.12).

Jeśli na rysunku znajduje się wicie kól w spólśrodkowych. stosuje się wbijaną w papier stopkę (rys. 2.13). która zapobiega uszkodzeniu powierzchni rysownicy i niedokładnościom w położeniu środka rysowanych okręgów.

I.inic krzywe wykreśla się przy użyciu krzywików (rys. 2.14). 

Rys. 2.13. Stopka ptxl nóżkę cyrkla

Rys. 2.10. Zcrownik Rys. 2.11. Odmierzacz

Rys. 2.12. Przedłużacz

Rys. 2.14. Krzywiki:«^ parabol one, ft) eliptyczne.c) hipcrbolic/iic

2.1.3. Linie rysunkowe

Najważniejszymi elementami graficznymi rysunku technicznego są linie ry¬sunkowe. które decydują o poprawnym lub błędnym opracowaniu lub odczytaniu rysunku. Rodzaje linii, ich budowa, grubości i inne elementy zostały znormalizo¬wane (ry s. 2.15). Każda z nich ma opisany przez normę odpowiadający jej numer, graficzną budowę oraz nazwę. Linie stosowane w rysunku technicznym maszyno¬wym przedstawiono na rys. 2.15. Linie te mogą być użyte w czterech odmianach graficznych, jako: faliste, spiralne, zygzakowe lub odręczne. 

Nr linii Rodzaj, odmiana i budowa linii Podstawowe zastosowanie

01.1 linia cfc|g)a Cienka linie wymiaiowe pomocnicze linie wymiarowe linie wskazujacc i odniesienia kreskowanie

wynbr.izalnc linie przenikania zarys ti ulów miejscowych krótkie linie środkowe dno bruzdy gwintu

przekątne dooznaczania po»iuzclini plaskkh linie izutowania linie siatki

01.1 linia ciągła cienka odręczna linia cianta cienka zygzakowa zakończenie cząstkowego lnh przerywanego widoku, przekn>ju. kładu - głównie- pr/> kreśleniu odręcznym

jak wyżej, głów nie pizy kteśleniu pkitereni

01.2 linia cięgla juuba widoczne kiawędzic i zarysy

wierzchołki gwintu

granica długości gwintu pełnego

02.1 linia kreskowa cienki krawędzie niewidneyne zarysy niewidoczne

02.2 linia kiesko» j jyuba oznaczenie dopuszczalnych obszarów obióbki powierzelintowej. np. obróbki cieplnej

04.1 linia cienka z dług; kreska i kropką linie symetrii

okr:|g podziałowy otworów oknjg pixlziałowy kół zębatych

0-1.2 linia grulu z dliijja i kropką oznaczenie wymaganych oh sza rów obróbki powierzchnioMcj, np. obróbki cieplnej

05.1 linia cicnkd z dlu^ kieska i dwiema kropkami skrajne położenie czcici ruchomych zarysy pleiwoinc - przed kształtowaniem

Odmiany graficzne linii

1-alist.i Spiralna Zygzakowa Odręczna

Ó&oto^WJOOON»)

Rys. 2.15.1 .¡nic sto* jwane w rysunku technicznym maszynowym (PN ISO 12X-24:2003)

Na rysunku technicznym stosuje się linie: cienkie, grube i bardzo grube (sto¬sunek liczbowy grulKt.ści wynosi 1:2:4). Zależnie od rodzaju i formatu rysunku grubości linii wszystkich rodzajów powinny wynosić: 0,13: t). 18; 0,25; 0.35; 0,5; 0,7; 1; 1.4; i 2 mm. Zaleca się linie o grubości 0.5 i 0.7.

W dokumentacji technicznej tekstowej linie należy oznaczać wg przykładu: Linia ISO 128-20 - 05 x 0,13/czcrwona co odczytuje się: linia wg normy ISO 128-20. rodzaj linii (numer linii) 05 o grubości 0,13 mm. barwy czerwonej.

2.2. Rzuty prostokątne

2.2.1. Zasady rzutowania

Warunkiem rzutowania prostokątnego jest zachowanie kątów prostych mię¬dzy prostą rzutującą, płaszczyzną rzutu (rzutnią) oraz między dodatkowymi płasz¬czyznami rzutu.

Różne obiekty należy przedstawiać metodami rzutowania prostokątnego. Normy zalecają, jako obowiązujące, następujące metody rzutowania:

• pierwszego kąta,

• trzeciego kąta.

• rzutowanie identyfikowane strzałkami,

• z lustrzanym odbiciem.

Rzutowanie metodą pierwszego kąta polega na założeniu, że rzutowany obiekt znajduje się między obserwatorem a płaszcz)zna rzutu (rys. 2.lfxj). Na ry¬sunku tym płaszczyzny rzutu tworzą sześcian.

Po rozwinięciu tego sześcianu otrzymujemy sześć rzutów, przedstawiających wygląd przedmiotu ze wszystkich stron.

Rys. 2.16. Wykonywanie rysunków w rzutach prostokątnych metodą pierwszego kąta: a) rzu¬towanie na ściany prostopadłościanu (płaszczyzny rzutu)./») rzut obiektu

Stosowanie sześciu rzutni jest najczęściej zbyteczne, ponieważ rzuty na nie¬których rzutniach są identyczne (rys. 2.16/>). Zwykle wystarczają dwa łub trzy rzuty do przedstawienia wszystkich szczegółów obiektu. Rzut. który zajmuje centralne położenie na rysunku i przedstawia zdecydowaną większość szczegółów, nazywa¬my rzutem głównym, pozostałe - rzutami pomocniczymi.

Na rysunkach hardziej skomplikowanych pewne szczegóły mogą być na rzutach niewidoczne lub zaznaczone w sposób niewystarczający: linią przerywaną (rys. 2.\la) lub za pomocą przekrojów obejmujących cały rysunek (rys. 2.176). jego fragment (rys. 2.17< ) lub połowę rysunku, gdy pr/cdmiol ma oś symetrii (rys. 2.17r/>.

Płaszczyzna przekroju powinna być prowadzona w taki sposób, aby przekrój ukazywał jak najwięcej szczegółów obiektu. Jeżeli do lego celu nic wystarcza jedna płaszczyzna, wówczas stosuje się przekroje wieloma płaszczyznami prostopadłymi do siebie (rys. 2.18). Położenie płaszczyzny przekroju (linii przekroju) powinno być oznaczone linią łamaną A-A (rys. 2.186) zakończoną grubą długą kreską i kropką tylko na końcach linii przekroju. Tym samym symbolem jest oznaczony przekrój.

al

U

c

1

b^,Pokazo/»o lego SK&góh wymaga v,prov/adrer\n) luccicęouufv

c)

t>

U i

dI

Rys. 2.17. Rzuty prostokątne: o) rysunek wykonany w Irzęch r/tiluch (linią przerywaną zaznaczono ele-menty niewidoczne). />) z przekrojem, <") przekrój czą¬stkowy. d) przekrój połówkowy

A-A

Wi- p tóg n»3

Rys. 2.18. Przekrój wiclopł aszczyz.nowy: a) wygląd przedmiotu. b\ rzut z zaznaczeniem linii przekroju A-A

Jeżeli płaszczyzna przekroju przechodzi przez cienką ścianę równolegle do powierzchni, ściana ta na rysunku przekroju nie podlega kreskowaniu (rys. 2.19). Ta sama zasada dotyczy walcowych prętów (osi, wałów itp.). Kształt krawędzi nic- za kreskowane go żebra może być podany za pomocą dodatkowego przekroju A-A zwanego kładem (rys. 2.19«). Aby nie ry sować w całości bardzo długich elemen¬tów (wałek na rys. 2.196). można wykonać tzw. przerwanie.

Ptoizczyzno przekrój

Rys. 2.19. Przekroje cienkich elementów: u) pizckrój ścianki,b) prz-ckrój walka

Powierzchnie przekrojów zaznacza się cienkimi równoległymi liniami nachy¬lonymi pod kątem 45° do głównych krawędzi przedmiotu.

Jeżeli na rysunku widoczny jest przekrój kilku elementów (rys. 2.20). linie kreskowania części sąsiadujących ze sobą powinny być do siebie prostopadle, a je¬żeli jest to niemożliwe, należy zróżnicować gęstość kreskowania, przy czy m geściej powinny być kreskowane powierzchnie o mniejszych wymiarach.

o)

0//».7eao nonon s<ę tyfko przy Ano oznocza/gcpj pcvne/zchnę gruntu

b)

a)

W

m

m i

c)

-

888888

Rys. 2.20. Przekrój zespołu elementów: a) linie kreskowania pod kątem W względem siebie, b) różna gęstość kreskowania

Wl Y u *c'/ a i , .

Rys. 2.21. (>zn:łczcnie przekroju substancji niemetalowych: a) grunt, b) kamień naturalny, c) materiał)' ceramiczno, d) szkło lub inne materiały przezroczyste, c) drewno w poprzek włókien f) (słojów)./) drewno wzdłuż włókien (słojów)

W przypadku rysowania przekrojów części wykonanych z innych niż metal materiałów zamiast kreskowania stosuje się inne wypełnienie powierzchni prze¬kroju (rys. 2J21).

2 2.2. Określanie wymiarów wyrobu i stanu jego powierzchni

Rysunki techniczne są wykonywane w odpowiedniej podziałcc. Oznacza to. że odcinek na rysunku jest większy lub mniejszy określoną liczbę razy od odpo¬wiadającego mu odcinka na modelu. Znormalizowane wartości podzialck stosowa¬nych w rysunkach technicznych są przedstawione w tabl. 2.3.

Tablica 2.3.1'odzinlki nsunków

Podział ka Zastosowanie

50:1 fragmenty części lub bardzo drobne części w mechanice precyzyjnej

10:1 drobne części

5:1 części o skomplikowanym kształcie

2.5:1 jw. (podzinlka niczalccnna)

2:1 detale

1:1 detale, rysunki zestawieniowe małych urządzeń

1:2 duże elementy, rysunki zestawieniowe

1:5 rysunki zektawieniowe dużych maszyn

1: 10 i wiece) rysunki dużych obiektów (statki, dźwigi. rysunki budowlane)

 

Mimo stosowania podzialki wielkość rzeczywistych wymiarów elementu nic może być odczytana be/pośrednio z rysunku. Ważny jest zresztą nic tylko wymiar długości lub kąta. lecz również dopuszczalna odchyłka (tolerancja) wykonania, a także chropowatość powierzchni elementu.

W celu jednoznacznego i dokładnego określenia żądanych wymiarów ry¬sowanego przedmiotu stosuje się wymiarowanie rysunków. Jest to umowny opis wszystkich szczegółów przedmiotu przedstawionego na rysunku. Zasad¬niczymi elementami wymiarowania są linie wymiarowe główne i pomocnicze, l inie wymiarowe główne, zaopatrzone na końcach w groty strzałek, są pro¬wadzone równolegle do opisywanego wymiaru. Wartość wymiaru długości, po-dawaną zawsze w milimetrach, umieszcza się nad linią wymiarową bez symbolu jednostki - mm.

Główne linie wymiarowe umieszcza się poza rzutem, a odcinki wymiarowe przenosi się za pomocą pomocniczych linii wymiarowych. W przypadku gdy przedmiot lub jego fragmenty (np. otwory) mają płaszczyzny lub osie symetrii, zbędne staje się wymiarowanie położenia tych osi względem linii symetrycz¬nych.

Na głównej linii wymiarowej podaje się niekiedy, oprócz wartości wymiaru, znaki wymiarowe służące do określenia kształtu wymiarowanej powierzchni. Naj¬częściej stosowane znaki wymiarowe są podane w tahl. 2.4.

Tablica 2-4. Znaki wymianm«: (PN-ISO 129:1996, PN-ISO l29AK:199ft)

Znak Nazwa znaku Przykład zapisu

O średnica O 100

R promień R50

□ kwadrat Dto

< kjjtw nazwic/i - kat

SR promień kuli SR 50

S śrcdnica kuli se 100

X grubość (długość) przedmiotu przedstawionego w jednym rzucie X5

jL pochylenie powierzchni ¿1:100

a długość rozwinięcia 0.300

długość łuku 100

Rys. 2.22. Wymiarowanie elementu kon¬strukcyjnego: a) wygląd elementu,/;) sposób wymiarowania

a)

b)

©

RZutZbędty dzięki zas.'osc.vor>xj zrtakćw ^yinafowych

wymiar zbędny \ ze względu ■ na syrrt&nę

10

Większość wymiarów na rysunku jest stolerowann. Tolerancję wymiaru moż¬na podawać w sposób bezpośredni lub za pomocą symboli pasowań. Na rysunku 2.22 wymiar długości 4q+"-« jest stolerowany przez podanie górnej (+0.1) i dolnej (-0,2) odchyłki wymiaru nominalnego. Oznacza to, że w rzeczywistości wymiar musi zawierać się w granicach od 39.8 do 40.1 mm. Odchyłkę zc znakiem „+" dodaje się bowiem do wymiaru, odchyłkę zaś zc znakiem odejmuje. NajczꜬciej jedną z odchyłek jest zero. Obowiązuje przy tym zasada tolerowania w głąb materiału, tzn. wymiary zewnętrzne są tolerowane na minus (odchyłka o ujemnej wartości), a wymiary wewnętrzne (otwory) na plus.

Symbole pasowań (na rys. 2.22 wymiar 30hN), podane w tahl. 2.5, zwalniają rysującego z konieczności podawania tolerancji wymiaru, gdyż jest ona określona przez odpowiednie normy. np. PN-UN 20286-2:1996 oraz dla szczególnie dużych wymiarów w normach PN-M-02103:1989. PN-M-02106:1991 i PN-M «02108:1984. Stosowanie tolerancji gwarantuje uzyskanie odpowiedniego rodzaju połączenia między wałkiem i otworem. Liczba 8 przy oznaczeniu pasowania wymiaru 030 oznacza tzw. klasę dokładności (im większa liczba, tym dokładność wykonania wyrobu jest mniejsza). Tolerancje wymiaru podanego poprzez pasowanie zależą zatem nie tylko od rodzaju pasowania podanego w tabl. 2.5. lecz także od klasy dokładności i od wielkości wymiaru nominalnego.

Tablica 2.5. Pauwania (przykłady)

Typ pasowani;» Rodzaj pasowania Oznaczeni? pasowa nn

Ruchowe (unKiżliwuM obrotowe buidzo luźne d

poruszanie się poleczonych elementów) obrotowe zwykle ł

suwliwc h

Spoczynkowe (u nic możliwi ją webkowe zwykle ni

wzajemny ruch elementów) bardzo kkko wtłaczane P

wilac/anc %

bardzo mocno «tl.K7.mc u

Wiele wymiarów jest nictolcrowanych (szczególnie wymiary powierzchni niewspólpracujących ze sobą po złożeniu). Podczas wykonywania podlegają one pewnemu ogólnemu przepisowi dotyczącemu dokładności wykonania (por. uwaga na rys. 2.22). Przy wyborze tolerancji należy pamiętać, że koszt wytworzenia części zależy w znacznej mierze od dokładności jej wykonania. Nadmierne wymagania w tym względzie prowadzą do nieuzasadnionego wzrostu kosztów produkcji.

Kąty wymiaruje się za pomocą linii wymiarowych głównych i pomocniczych lub znaku pochylenia (rys. 2.23).

Rys. 2.23. Wymiarowanie kątów: a) za pomocą linii wymiarowych. h) pizcz oznaczenie zbieżności

Do identycznych, powtarzających się elementów stosuje się uproszczony spo¬sób wymiarowania przedstaw iony na rys. 2.24.

Przy wymiarowaniu rysunków technicznych obowiązuje zasada przedstawie¬nia każdego wymiaru tylko raz. bez względu na to. ile razy na rysunku występuje ten sam element.

Rys. 2.24. Wymiary powtarzających się cle- '_o5 mentów:a) liniowe,h) kątowe

Równie ważną (jak dokładność wykonania wymiarów części maszyny) ce¬chą wyrobu jest struktura geometryczna powierzchni. Obejmuje ona wiele ccch powierzchni związanych z rodzajem obróbki, jakiej poddany jest wyrób podczas wytwarzania.

Do najważniejszych należą: chropowatość oznaczana symbolem Ra wyrażo¬nym w mikrometrach, rodzaj obróbki mechanicznej lub jej brak. obróbka cieplna (bedzie omówiona w- rozdz. 4). powłoki galwaniczne itp. Cechy te są oznaczone na ry sunku technicznym w sposób podany w tabl. 2.6. 

2.2.4. Rysunki złożeniowe

W dokumentacji technicznej wyrobu - składającego się z wiciu elementów - muszą sic znajdować rysunki złożeniowe całego wyrobu lub jego zespołów . Ich zadaniem jest wskazanie wzajemnego położenia części i ich liczby w wyrobie bez konieczności wymiarowania. W uzasadnionych przy padkach na rysunkach złoże¬niowych umieszcza się wymiary montażowe oraz ich zmiany, które powinny być oznaczone i opisane (rys. 2.28), uwagi dotyczące sposobu montażu oraz regulacji wyrobu. Wszy stkie części i podzespoły znajdujące się na rysunku złożeniowym po¬winny być ponumerowane i opisane w tabelce pod ry sunkiem. Obowiązuje przy tym zasada jednokrotnego wskazania określonego elementu w przypadku, gdy wielokrotnie występuje on na rysunku.

2.3. Rysunki aksonometryczne

Rys. 2.29. Rysunki poglądowe: a] rysunek aksonomctryczny. b) rysunek perspektywiczny

2.3.1. Istota i przeznaczenie rysunków aksonometrycznych

Aksonometrią nazywamy rzutowanie modelu na jedną rzutnię. Rysunki ak-sonometryczne ułatwiają wyobrażenie sobie kształtu modelu, dlatego stosowane są często jako rysunki poglądowe, ilustracje w książkach technicznych itp. Nic odtwarzają one jednak dokładnie wszystkich szczegółów przedmiotu, a zwłaszcza wymiarów, nic mogą więc być rysunkami wykonawczymi części maszyn. Rysunek aksonomctryczny przypomina stosowane w plastyce rysunki perspektywiczne, z tą jednak różnicą, że na rysunkach aksonometrycznych linie równoległe w modelu pozostają równolegle, a na rysunkach perspektywicznych linie niclcżącc w płasz¬czyźnie r/ulni są /bieżne (rys. 2.29).

 

Rys. 231. Przykład prze-krojów na rysunkach akso-nometrycznych

Rys. 2.30. Itzuty aksonometryczne: a) jednomiarowy (izonietria), b) duumiarowy (dimctria), c) ukośny (ak- sonometriu ukośna)

Na rysunku aksonometrycznym kąty między osiami są różne dla różnych ro¬dzajów aksonometrii i odpowiadają deformacjom kątów prostych modelu. Kra¬wędzie sześcianu o długości jednostkowej ulegają przy tym skróceniu lub są od¬wzorowywane w pełnym swoim wymiarze. Wymiary wzdłuż krawędzi na rys. 2.30 określają wartość deformacji długości odcinków.

W celu pokazania wewnętrznej budowy przedmiotów za pomocą rysunków aksonometrycznych stosuje się niekiedy przekroje częściowe (rys. 2.31) lub rza¬dziej - przekroje całkowite. Obowiązuje przy tym zasada, że przez walki lub osie nic prowadzi się płaszczy zn przekrojów. Powierzchnie przekrojów są kreskowane w podobny sposób jak na rzutach prostokątnych.

2.3.2. Rodzaje rysunków aksonometrycznych

W rysunku technicznym występują tr/.y rodzaje uksonomclrii: jednomia- rowa (izomelria). dw umiarowa (dimctria prostokątna) oraz ukośna (dimctria ukośna). Poszczególne rodzaje aksonometrii różnią się miedzy sobą ustawieniem modelu względem rzutni, co pociąga za sobą różnego rodzaju deformacje (prze¬kształcenia) kątów i odcinków modelu. Na rysunku 2.30 przedstawiono różne ro¬dzaje aksonometrii sześcianu, z okręgami na każdej ze ścian. Wzdłuż krawędzi sześcianu poprowadzono osie prostokątnego układu wspólrzędnych.tyr.

 

2.4. Schematy i wykresy

2.4.1. Przeznaczenie rysunków schematycznych

W celu przedstawienia zasady działania urządzeń technicznych stosuje się daleko idące uproszczenia, które prowadzą do powstania rysunku zawierającego symboliczne przedstawienie tylko tych elementów układu, które wchodzą w skład określonego systemu funkcjonalnego. Na rysunku 2.32 przedstawiono dwa sche¬maty napędu urządzenia za pomocą silnika elektrycznego. Na jednym z nich. schemacie elektrycznym (rys. 2.32«) symbolami są oznaczone tylko elementy elektryczne, nie ma natomiast na nim elementów mechanicznych (sposobu moco¬wania silnika do podłoża oraz połączenia tego silnika z mechanizmem napędza¬nym). Elementy te znajdują się z kolei na schemacie kinematycznym (rys. 2.32b). Użyte na tych rysunkach symbole zostaną wyjaśnione w rozdz. 2.4.2 i 2.4.3.

Rys. 2.32. Rysunek schematyczny układu napędowego: if) schemat elektryczny, b) sche¬mat mechaniczny (kinematyczny)

Najbardziej ogólnym sposobem zapisu konstrukcji jest schemat blokowy lub funkcjonalny. Nic przedstawia on budowy wewnętrznej układu, lecz składa się z elementów symbolizujących człony układu, w których zachodzą przemiany, aż do uzyskania sygnału o spodziewanym charakterze. Droga sygnału jest niekiedy bardzo skomplikowana, co jest możliwe do przedstawienia w- prosty sposób za po¬mocą schematu blokowego.

Schematy blokowe będą omówione w rozdziale 9, poświęconym układom au¬tomatycznej regulacji.

Ćwiczenie

Narysuj schematy blokowe prostych urządzeń, np. latarki elektrycznej, hamulca rowerowego.

41

Przewód

Pdwwi przewodów Przewód w ekranie Wykitrruk Uzwojenie x evAa)

3

-0-

K3

0

Cewka z rdzeniem | Transformator

P/zekaJmk Bezpiecznik

Zorówko eM/iytznyth Rezystor drutowy Rezystor masewy Kondensator

Kondensator elektroitj&ny

■~3--0__.il flementy o zmiennej -ć wartości

D Mikrofon CbinU Gramofon Odbfomik rodtowy //iogneloten Zoosk

lampa elektrcrKMo

^irę^ Kwskcp

-4- /

-i (g) Tranzystor NPN

Doda pctptzcn^cdnkoiw Doda rcguiac^na (Zeoera)

fotodioda

Dtcóa lumneseenctfnj fotorezystor Tranzystor PNP

T SP Artcno 1 Uzemcrte

Rys. 2.33. Schematy elektryczne: i/) symbole, h) sehemai wzmacniacza elektronicznego z układem scalonym

Rys. 3.2. Element)' gwintowane części maszyn: a) gwintowany wa-łek. b) gwintowany otwór

bl

Ol

J - średnica gwintu./'-.skok gwintu

bl

Cl

aI

V.

V

Rys. 3J. Nakrętki: a) sześciokątna, b) rowkowa, c) otworowa

0)

<D

Element zespołu z gwintem wewnętrznym nazywa się nakrętki) (rys. 3.3). a 7.gwintem zewnętrznym o dużej średnicy i łbem sześciokątnym - śrubą (rys. 3.4<z). Jeżeli kształt łba jest inny (rys. 3.46 i 3.4c). element taki nazywa się wkrętem.

Istnieją również wkręty samogwintujące (rys. 3.5). które nie wymagają nak¬rętki. Mogą one współpracować z pozbawionymi gwintu otworami wykonanymi w 49blasze o niewielkiej grubości (ok. 0,5 mm) łub w tworzywach sztucznych.

Rys. 3.5. Wkręt samogwintujący

bl

a)

cl

Rys. 3.4. Śruby i wkręty: a) śruba, b) wkręt z łbem walcowym, c) wkręt z lbcm kulistym

Wadą łączników gwintowych jest możliwość ich samoczynnego odkręcania się podczas pracy urządzenia, zwłaszcza podczas drgań i wibracji. Aby temu zapobiec, stosuje się pod nakrętkami podkładki sprężyste, wkładki z tworzywa sztucznego, najczęściej z poliamidu, umicszczonc w nakrętce lub zawleczki i nakrętki koron¬kowe (rys. 3.6).

Rys. 3.6. Elementy zabezpieczające połączenia gwintowane przed odkręceniem 1 - [x>dkljdl>a sprężysta. 2 - wkładka z tworzywa sztucznego. J - nakrętka koronkowa. 4 - zawleczka

Tablica VI średnice gwintów często ożywanych w konstrukcji maszyn

Średnica gwinlu i/ mm Skok gwintu*/* mm Wy trzymali »W n;i rozciąganie**

N

M5 M 3000

M6 1.0 5100

MN .,25 0300

M10 1.5 15000

M12 ,75 32000

M16 2.0 52000

• Skukicm gwinlu nazywamy odległość między kolejnymi /wicami linii śrubowej powierzchni gwintu, podano warterfei lzw. normalne, oprócz nich występuje jeszcze j^iniy drobnozwojne owa ilościach/) mniejszych ni/ podane w tablicy.

*• Wartości dotyczy łuczników wykonanych ze siali o zwykłej wytrzymałości, stosowane si| niekiedy liczniki ze siali o podwyższonej wytrzymałości.

W tablicy 3.1 przedstawiono wybrane wymiary i własności wytrzymałościowe podstawowych łączni¬ków gwintowanych.

Powszechnie stosowane w zakładach prze¬mysłu spożywczego są połączenia kołnierzowe (rys. 3.7) rurociągów, którymi są przesyłane sub¬stancje gazowe, ciekłe lub nawet materiały sypkie.

Rys. 3.7. Połgczcnic kołnierzowe / - przewód. 2 - uszczelka, - kołnierz, 4 - śruba z nakręikj

51

Na zakończeniach 1 odcinku rurociągu znajduje się kołnierz 3 w postaci płaskiej płyty związanej z rura za pomocą połączenia nierozłącznego (spawania, nitowania). Na obwodzie kołnierza wykonane są otwory, w których osadzono śruby •/ z nakrętkami, dociskające do siebie kołnierze. Aby zapewnić szczelność połączenia, między kołnierzami umieszcza się uszczelkę 2 wykonaną z gumy. tka¬niny. tworzyw sztucznych lub nawet miękkich metali.

a,I bj

Rys. 3.8. Wpusty: u) pryzmatyczny, b) czółenkowy

Osadzanie kól zębatych, pasowych itp. na walkach wiąże się niejednokrotnie z koniecznością takiego połączenia, aby kolo było zabezpieczone przed obraca¬niem się względem walka. Połączenie takie może być zrealizowane dzięki dodat¬kowym elementom - wpustom. Rozróżnia się wpusty pryzmatyczne (rys. 3.&v). oraz czółenkowe (rys. 3.86).

Osadzanie elementów na walkach dźwigni wiąże się często z koniecznością odpowiedniego ich ustawienia względem tego walka. Realizuje się to za pomocą wiclowypustu (rys. 3.9«) lub wicloknrbu (rys. 3.0/)).

Rys. 3.9. Połączenia kształtowe wałków i

Połączenia wałków z otworami wykonuje się często za pomocą wciskania lub wtłaczania. Średnica otworu musi być w takim pr/ypadku nieco mniejsza od średnicy walka (por. rozdz. 2.23). Jeżeli jest ona tak dobrana, że przy montażu przekroczona zostaje w materiale granica plastyczności (por. rozdz. 4.2.2). to połą¬czenie takie nosi nazwę wtłaczanego. Montaż połączeń wtłaczanych najczęściej jest wykonywany przy użyciu pras. Wykorzystuje się również rozszerzalność cieplną łączonych elementów (ogrzewanie elementu z otworem lub oziębianie wałka).

3.1.3. Połączenia nierozłączne

Plastyczne właściwości metali w wielu przypadkach umożliwiają wykonywanie połączeń nierozłącznych. Jednym z takich sposobów jest nitowanie (rys. 3.10). Pole¬ga ono na przesunięciu nitu wykonanego z materiału o dużej plastyczności (miękka stał. mosiądz lub aluminium) przez otwory w łączonych clcmcntach. a następnie ta¬kim ukształtowaniu wystającej części, aby utworzył się leb zapobiegający wysunięciu się nitu. Za pomocą nitowania łączy się elementy konstrukcji wsporczych urządzeń technologicznych oraz powłoki zbiorników.

Rys. 3.10. Połączenie nitowane I - Ajgl<«viiik. .'-łeb nitu, i i J - li|c/nne Machy.} - nil

Zjawisko topnienia metali w wysokiej temperaturze jest wykorzystane do trwałego łączenia elementów metodą spawania. Najlepiej spawalnym metalem jest stal. chociaż istnieją - nieraz bardzo skomplikowane - metody spawania in¬nych metali, np. stopów aluminium.

W zależności od sposobu ogrzewania miejsc spawanych rozróżnia się spawa¬nie gazowe (rys. 3.1 ln). gdy wykorzystywane jest ciepło wydzielone przy spalaniu gazu (najczęściej acetylenu z tlenem) oraz elektryczne (rys. 3.11/»). gdy źródłem ciepła jest łuk elektryczny. Wydzielaniu się ciepła towarzyszy nadtopnienic krawę¬dzi łączonych elementów oraz wprowadzonego w obszar spawania drutu, wykona¬nego z tego samego metalu co przedmiot spawany. Przy spawaniu elektrycznym drut ten stanowi jedną z elektrod wytwarzających luk.

W wielu przypadkach nagrzanie elementów łączonych do temperatury top¬nienia jest niemożliwe ze względu na niebezpieczeństwo uszkodzenia wyrobu. Stosuje się wówczas spoiwo wykonane zc stopu o niskiej tem|>craturzc topnienia (np. stop SnPb). Taki sposób uzyskiwania połączeń, nazywany lutowaniem, jest szeroko stosowany do montażu układów elektrycznych. Do topienia spoiwa słu¬żą lutownice ogrzewane prądem elektrycznym lub palnikiem gazowym. W celu

uzyskaniu dobrego połączenia należy miejsca lutowane dokładnie oczyścić, a do spoiwa wprowadzić nieco topnika, najczęściej kalafonii, któiy zmniejsza napię¬cie powierzchniowe spoiwa i ułatwia jego przyleganie oraz wnikanie w szczeliny miejsc lutowanych.

O

Rys. 3.11. Wykonywanie połączeń spawanych: a) metodą gazową, h) elektryczne / - p:ilnik gazowy. 2 - (uczone elementy, -elektroda spawalnicza.-/ - transformator

3.2. Łożyska

3.2.1. Łożyska ślizgowe

Łożyska należą do grupy połączeń zapew niających łączonym elementom swo¬bodę ruchu obrotowego względem siebie. Najprostsza odmiana łożysk, zwana śliz¬gowymi. składa się jedy nie z dwóch elementów: czopa oraz panewki (rys. 3.12). Czop jest na ogół elementem ruchomym, połączony m z wałkiem, na którym są osadzone poruszające się elementy mechanizmu. Panewka, wykonana z materiału o dużej odporności na zużycie i niskim współczynniku tarcia, jest osadzona w nie¬ruchomym korpusie urządzenia. Między otworem w panewce a czopem jest luz konstrukcyjny zapewniający swobodny ruch czopa. Aby zmniejszyć tarcie mię¬dzy nimi, szczelinę wynikającą z istnienia tego luzu wypełnia się smarem, który oddziela powierzchnie czopa i panewki warstwą płynną, tzw. filmem olejowym (rys. 3.l2/>). Panewki łożysk ślizgowych są wykonywane z brązu (por. rozdz. 4.1.1). tworzyw sztucznych (najczęściej tcllonu) lub spieków metalicznych charaktery¬zujących się istnieniem pustych przestrzeni między spojonymi ziarnami metalu (rys. 3.13c). Podczas wytwarzania panewek przestrzenie te są wypełniane smarem wystarczającym na cały okres eksploatacji łożyska. 

I 1 «WX> I I SPOM/O

Rys. 3.12. Łożysko ślizgowe: o) budowa, b) dziabnie smaru w łożysku, o) łożyskowy spiek metaliczny

I - film olejowy. 2 - czop. - pancwki

3.2.2. Łożyska toczne

Mimo zastosowania smaru tarcie w łożyskach ślizgowych jest znaczne i zw łasz¬czą przy większych prędkościach obrotowych (powyżej 1000 obr/min) objawia się wydzielaniem znacznych ilości ciepła.

Opory tuchu występujące podczas toczenia (tarcic toczne) są znacznie niniej¬sze niż opory towarzyszące przesuwaniu się elementów po sobie (tarcie ślizgowe).

Zjawisko to wykorzystane zostało w kon¬strukcji łożysk tocznych, w których czop i pancw są oddzielone od siebie elementami tocznymi w postaci kulek, stożków lub wa¬łeczków.

Budowa typowego łożyska tocznego kulkowego została przedstawiona na rysun¬ku 3.13. Pierścień 5 ma wykonany na zewnę¬trznej powierzchni rowek, zwany bieżnią zewnętrzną, po którym toczą się kulki 4. Po¬dobny rowek jest wykonany w pierścieniu Równomierne rozstawienie kulek zapewnia koszyk 2 wykonany z blachy lub z tworzywa sztucznego.

Rys. 3.13. Łożysko toczne kulkowe I - obudowa, 2 - piertcien-kowyk. - pierścień zew¬nętrzny. 4 - kulki. 5 - pierścień wewnętrzny, 6 - czop 

Zewnętrzne pierścienie łożysk tocznych są wciśnięte w obudowę 1. W po¬dobny sposób, lec/ z nieco większym wciskiem, czop 6 jest połączony z pierście¬niem 5.

Łożyska toczne są szeroko stosowane w urządzeniach technicznych, przede wszystkim tam, gdzie występują duże prędkości obrotowe i znaczne naciski. Są one znormalizowane i oznaczone symbolami liczbowymi określającymi wymiary łożyska, dokładność wykonania oraz zdolność przenoszenia obciążeń.

Łożyska toczne wymagają znacznie mniej smarowania niż łożyska ślizgowe. Znaczenie smaru w tych łożyskach ogranicza się do zabezpieczenia bieżni i kulek przed korozją oraz do odprowadzenia wydzielonego podczas pracy ciepła.

b)

Rys. 3.14. ł,ożyska <> ograniczonym kącie obrotu: a) krzyżowe, h) nożowe ! -sptcżyiui pljska. 2 - c/ę$ć niciuclwma. - częic fuchonu

ot

W takim łożysku (rys. 3.14«) sprężyny płaskie I są umocowane jednym koń-cem do wspornika 2. drugim zaś do z ruchomego elementu.?.

Ułożyskowania na sprężynach mają wiele zalet. Nie występują w nich luzy i tarcic, ich praca jest cicha, nic wymagają ochrony przed kurzem ani sma¬rowania. Dodatkową ich cechą jest występowanie momentu zwrotnego siły o kierunku przeciw nym do wychylenia. Inaczej mówiąc, łożyska sprężyste mają właściwość powrotu do stanu początkowego po ustaniu oddziaływania sił ob-ciążających. Właściwość ta jest często wykorzystywana w konstrukcji różnych urządzeń.

Inną odmianą łożyska o ograniczonym kącie obrotu jest łożysko nożowe (rys. 3.146) stosowane w wagach dźwigniowych. Część ruchoma 3 tego łoży ska ma postać pryzmatu (no/a), nieruchoma zaś - płaskiej lub nieco wklęsłej panewki.

W przypadku, gdy ruch łączonych elementów jest ograniczony do niewielkich wychyleń kątowych (np. w urządzeniach sortujących i podających ziarno w zakła¬dach przemysłu zbożowego) stosuje się łożyska krzyżowe, zwane również zawie¬szeniami sprężystymi.

3.3. Przekładnie mechaniczne i sprzęgła

3 3.1. Przekładnie cięgnowe

Najprostszy m przy kładem przekładni cięgnowej jest przedstawiona na rysun¬ku 3.15<i przekładnia pasowa. Na skutek tarcia między cięgnem 3 (pasem) a po¬wierzchnią odpowiednio ukształtowanych kół (/ i 2) następuje przekazywanie sil i ruchu między tymi elementami.

Rys. 3.15. Przekładnie: J) 7. pasem klinowym, h) 7. pasem płaskim

1,2- kołu wxpó!prucu);|(-c,

- pas Llinemy

Jeżeli koło / obraca się z prędkością kątową ®v to prędkość kątowa koła 2 wyniesie w,. Aby wyznaczyć związek między tymi prędkościami, należy przyjąć, że prędkości obwodowe kół r, i r,sa identyczne (dlaczego?).

<I.

r, (u, oraz r, --rj,

1 2 ' ■ 2 •

gdzie: i ,i i?, - prędkości obwodowe kół w m/s, <y, i c>2 - prędkości kątowe kól w rad/s, i/, i i/, - średnice kół w m

Mimo że miarą prędkości kątowej jest liczba radianów na sekundę (rad/s), do wyrażaniu prędkości obrotowej stosuje się często liczbę obrotów na minutę (ohr/min). Relacja między tymi jednostkami jest następująca:

GO 

Po przyrównaniu prędkości obwodowej r, i i\ otrzyma się związek:

^L = i = /

Cl). c/,

gdzie: / - przełożenie przekładni.

Oprócz przekładni, w których wykorzystano pasek klinowy, stosuje się nie¬kiedy (zwłaszcza przy dużej odległości między kolami) przekładnie z pasem płas¬kim '(ry*. 3.15fr).

Przekładnie pasowe charakteryzują się cichą pracą i prostą budową. Iccz ich wadą jest występowanie poślizgu.

3.3.2. Przekładnie zębate

Wolne od poślizgu są przekładnie zębate (rys. 3.16). Przekazywanie sil mię¬dzy kołami przekładni odbywa się za pomocą odpowiednio ukształtowanych zę¬bów, wykonanych najczęściej przez frezowanie metalowych tarcz. Przełożenie i przekładni jest wyrażone następującą zależnością:

Rys. 3.16. Przekładnia zębata: «) jedno- stopniowa, b) wielostopniowa,e) cicho¬bieżna o zębach skośnych, d) stożkowa

gdzie: c, i z, - liczba zębów kół współpracujących ze sobą.

; = Ł 

Ponieważ zc względów technologicznych liczba zębów kola zębatego musi spełniać warunek 10 < z < 70, przdożenie jednej pary kól zębatych nie przekra¬cza w zasadzie wartości 7. W celu uzyskania większych przełożeń stosuje się prze¬kładnie wielostopniowe (rys.3.16fr). Całkowite przełożenie przekładni wielostop¬niowej jest równe iloczynowi przełożeń poszczególnych stopni

gilzie: if - przełożenie całkowite,

/,, i, i, - przełożenie poszczególnych stopni.

Przekładnie o zębach prostych (rys. 3.1 (w i b) charakteryzują się znaczną hałaśliwością podczas pracy i dość szybkim zużyciem powierzchni zębów. Toteż często stosuje się przekładnie u zębach skośnych (rys. 3.16e). które pracują ci¬cho i mniej się zużywają, lecz są trudniejsze do wykonania i droższe od podobnych przekładni o zębach prostych.

W dotychczas omawianych rodzajach przekładni osie kół były równoległe. Przy zastosowaniu kól stożkowych możliwe jest wykonanie przekładni, w której osie są nachylone pod dowolnym kątem (najczęściej prostym) - rys. 3.1fr/.

Duże wartości przełożenia można uzyskać stosując przekładnie ślimakowe (rys. 3.17). Jeden obrót ślimaka 1 powoduje obrót kola 2. zwanego ślimaczni¬cą, o jeden ząb, a zatem wartość przełożenia przekładni ślimakowej jest równa od¬wrotności liczby zębów ślimacznicy. Dodatkową ccchą przekładni ślimakowej jest jej samohamowność, tj. możliwość przenoszenia napędu jedynie od strony ślimaka.

Przeniesienie napędu w przeciwnym kierunku jest niemożliwe z powodu zakleszczania się przekładni na skutek tarcia. Cecha ta eliminuje konieczność sto¬sowania mechanizmu zapadkowego (por. rozdz. 3.4.2) i jest wykorzystywana do napędu dźwigów, bowiem uszkodzenie silnika 3 nic spowoduje odwinięcia się liny 5 z bębna 4 i upadku zawieszonego na niej ciężaru 6.

j

k

Rys. 3.17. Przckl.idnin ślimakowa - zastoso¬wanie przekładni w dźwigniku 1 - śliauk. 2 - ślwiuezjuca. J - silnik napcdvw\, 4 - bęben, 5 - liiw. 0 - p<.<dni>szon> ciężar

3.3.3. Sprzęgła

Sprzęgłu służą do przekazywania momentu obrotowego między dwoma wal¬kami mechanizmu. Najczęściej jeden z nich jest związany z silnikiem i nosi na¬zwę wału napędowego, a drugi - związany z urządzeniem napędzanym - wału odbiorczego.

Rozróżnia się sprzęgła: • sztywne (rys. 3.18). w których nie ma przemieszczeń między łączonymi wał¬kami: dokonyw anie napraw i wymiany zespołów sprzęgła wymaga oddzielenia

• przegubowe lub podatne; umożliwiają wzajemne przemieszczanie się linio¬we bądź kątowe łączonych wałków; sprzęgła tego typu służą również dotlu- micnia drgań przenoszonych w elementach napędowych;

• przeciążeniowe; zabezpieczają silnik napędowy przed nadmiernym obciąże¬niem:

• jednokierunkowe: przenoszą napęd tylko w jednym kierunku:

• sprzęgła ro/lączalne: służą do odłączania napędu bez potrzeby wyłączania silnika napędowego.

Sprzęgła sztywne nierozłączne nie dopuszczają żadnych przemieszczeń mię¬dzy łączonymi walkami. Jeżeli łączone wałki przemieszczają się względem siebie w niewielkich granicach, stosuje się sprzęgła podatne z elementami gumowymi.

i mechanizmu napędowego; Rys. 3.18. Sprzęgła sztywne: <r) łubkowe, h) tarczowe / - I.(łv«mk walki, 2 - łubki. - śruby. 4 -uic/c

Rys.3.19. Sprzęgło:«) podatne z elementem gumowym,6) krzyżakowe (pizcgubCardana) 1 - pierścień gumowy, 2 widełki, J - walki,5 - łożyska widełek,6 krzyżak

Jedno z rozwiązań konstrukcyjnych takiego sprzęgła przedstawiono na rys. 3.19«. Jeżeli moment przenoszony przez sprzęgło jest większy niż 100 Nm, elementy gumowe sprzęgła podatnego muszą być zastąpione metalowym krzyża¬kiem (rys. 3.196), u łożyskowanym w końcówkach widełek. Sprzęgło takie, zwane przegubem Cardana, jest stosowane w wielu urządzeniach, w których kąt między łączonymi walkami ulega podczas pracy zmianom w granicach ok. 30°.

Sprzęgła przeciążeniowe rozłączają samoczynnie napęd po przekroczeniu określonej wartości momentu. Najprostszym rozwiązaniem takiego sprzęgła jest kołek osadzony w tulci umocowanej na wałku sprzęgła. Średnica kolka i materiał, z którego jest on wykonany, są lak dobrane, że przekroczenie dopuszczalnej war¬tości momentu napędowego spowoduje jego zniszczenie (ścięcie) i rozłączenie napędu. Przywrócenie sprawności mechanizmu wymaga wymiany kołka na nowy. jest to jednak czynność prosta i nie pociąga za sobą znacznych kosztów. Inne roz¬wiązanie sprzęgła przeciążeniow ego jest przedstawione na rys. 3.20. Elementami sprzęgającymi są kulki stalowe 4 dociskane do gniazd 3 w bębnie 5 za pomocą sprężyn 2. Jeżeli moment napędowy wzrośnie powyżej dopuszczalnej wartości, kulki wyskoczą z gniazd, uginając dociskające je sprężyny, co spowoduje rozłącze¬nie napędu. Hałas towarzyszący uderzaniu kul o kolejne gniazda sygnalizuje prze¬ciążenie maszyny.

Rys. 3.20. Sprzęgło przeciążeniowe I - tarcza. 2 - sprężyna, .ł - gniazdo. 4 - kulka. 5 - pierścień

Rys. 3.21. Sprzęgło kłowe

I - watek iKUłkiityy. 2 - tarcza kkr.vj nicpizcsuwana z kiami4 - kl> tprKgaji)ce,5 - tarcza kK*sa przesu¬wna. 6 - wałek IttjJęjAłJJyi.-y, 7- widełki wałek sterujący

Aby rozłączenie elementów napędzanych nie wymagało demontażu sprzęgłu sztywnego, można zastosować sprzęgła rozlączalne. Sprzęgło kłowe (rys. 3.21) może łatwo łączyć lub rozłączać napędzane urządzenia. Na wiełowypuścic wał¬ka napędzającego 0 jest osadzona przesuwna tarcza 5 z występami 3 i 4 zwany¬mi kłami. Tarcza ta może być przesuwana wzdłuż walka za pomocą widełek 7 połączonych z wałkiem sterującym 8, którego obrót w odpowiednim kierunku spowoduje włączenie lub wyłączenie napędu. Kły tarczy przesuwnej zazębiają się z podobnymi kłami tarczy osadzonej na w ałku. Wadą opisanego sprzęgła jest brak możliwości połączenia napędzanych urządzeń podczas obciążenia, bowiem w mo¬mencie włączenia sprzęgła występuje uderzenie kłów. co może doprowadzić do ich uszkodzenia.

Mechanizmy napędzane silnikami spalinowymi lub elektrycznymi duzej mo¬cy, w przypadku pracy przerywanej, wymagają wyłączenia silnika, a następnie jego uruchomienia. Dotyczy to zwłaszcza urządzeń transportowych, pras. mieszadeł i innych urządzeń technologicznych. Ponieważ, uruchamianie tego typu silników jest dość kłopotliwe, stosuje się w tym przypadku sprzęgła rozlączalne, które nic maja wady poprzednio opisanych i umożliwiają łączenie silnika z urządzeniem na¬pędzanym przy jego pełnym obciążeniu. W najczęściej stosowanym tzw. sprzęgle ciernym moment napędowy jest przenoszony za pomocą sił tarcia dociskanych do siebie tarcz. Istnieje wiele rozw iązań sprzęgieł ciernych. Różnią się one między sobą liczbą tarcz, materiałem z którego są wykonane oraz sposobem ich dociskania.

Typowym rozwiązaniem sprzęgła ciernego stosowanego w układach napędo¬wych maszyn jest sprzęgło tarczowe przedstawione na rys. 3.22. Ruchoma tarcza l związana z wałkiem napędzającym, pokryta warstwą cierną 3. jest dociskana do

Rys. 3.22. Sprzęclo cicrnc tarczo¬wo: a) płaskie. £) stożkowe I - tarcza nieruchoma, 2 - tarcza rucho¬ma. J - okładzina cierna podobnej tarczy 2 osadzonej na wałku napędzanym. Rozsuniecie tarcz powoduje rozłączenie napędu, a ich dociśnięcie do sichie wywołuje połączenie wirujących wątków w sposób łagodny. Rozsuwanie i dociskanie tarcz może być realizowane za pomocą mechanizmu dźwigniowego, hydraulicznego, pneumatycznego lub elektro¬magnesu.

T

Rys. 3.23. Mechanizmy zamicniajucc ruch obrotowy na posuwisto-zwrotny: a) korbowy. b) krzywkowy

I - korba. 2 - korbowód,- krzywka, 4 - popychacz. «• - mimośród

W celu zwiększenia wartości przenoszonego mumcnlu powierzchnię tarcz wykonuje się niekiedy w kształcie stożka (rys. 3.22b).

3.4. Mechanizmy

3 4.1. Mechanizmy zamiany ruchu obrotowego na ruch posuwisto-zwrotny

Mechanizmem nazywamy zespół co najmniej dw óch części poruszających się względem siebie i realizujących różne funkcje. Wykorzystano w ich konstrukcji wiele zjawisk fizycznych występujących w znanych z fizyki tzw. maszynach pro¬stych. Dużą grupę stanow ią mechanizmy służące do zmiany ruchu obrotowego na ruch postępowy lub wahadłowy.

Mechanizm korbowy (rys. 3.23o) stosowany w silnikach, pompach i sprꬿarkach tłokowych ma korbę /. przesuniętą względem walu korbowego o odcinek c, zwany mimośrodcm. oraz korbowód 2 połączony z elementem wykonującym ruch prostoliniowy.

Mechanizm krzywkowy (rys. 3.2V>) jest wyposażony w krzywkę współ¬pracującą z popychaczcni 4. Podczas obrotu krzywki dociśnięty do jej pow ierzchni popychacz wykonuje ruchy prostoliniowe w sposób uzależniony od kształtu krzyw¬ki. Mechanizmy krzywkowe są stosowane w przenośnikach wibracyjnych do trans¬portu materiałów sypkich, w urządzeniach sortujących półfabrykaty w przemyśle spożywczym itp. 

Rys. 4.1. Zastosowanie siali w ¿alcżno/tci ihI zawartości węgla

TabLca 4.2. Wlaicłwuśei i prarznaczmic nit których gatunków stuli stopomch stosowanych w przemyj spożywczym

Oznaczenie słali* Składniki stopowe w % Zastosowanie

V Mn Cr Ni W

6SG o/» 1 - - - sprężyny silnie obc«|Zone

NC10 1.7 0,4 12 — wiertła, frezy. narzędzia chirurgiczne, ostrza do rozdrabniania produktów w przcmv<lc spożywczym

SWIS <IIS-IK-0-l) 0.7 <0,4 3,8 <0.4 16 S njrz^-dzia o wysokiej trwalołci do obróbki materiałów- (rudno skrawalmeb

1117

(X6Crl7) <0.12 <0.7 16-* 18 <0.0 - aparatura w pizcniyślc spożywczy ni

II17T" (X3CrTil7) <0,10 <0.7 17-1» <0,6 - jw. w tym elementy spawane

III7N2 0.11 —U.I7 <0.8 10-18

J 1.5+3 - nieipawane elementy aparatury przemysłu spożywczego

11113

<XI0Grl3) <0.15 <0/. 12 <l>,fi - sprzęt gospodarstwa domowego

1IM8N9 <0,|4 17+20 a* 11 — aparatura w przemyśle mlcc/uiskim. przctwóntwa owocowo-warzywnego pracująca w niskich temperaturach

IHlbN^l" (XIOCYNł Tl 18-10) <0.14 <2 17-20 8-r II - aparatura w przemyśle browarniczym, mlcc/atsklni i serów ar skini pracująca w podwy/vonej lempcrawrze

W nawiasach podano obecnie ubowuizujęce ««nasienia stali wg norm PN-EN. PN-EN-1SO oraz PN-ISO.

" Stop zawiera ponadto ok. Ki tytanu.

W niektórych przypadkach zawartość chromu powoduje zwiększenie kru¬chości stali. Aby temu przeciwdziałać, do stopu dodaje się pewną ilość manganu i krzemu, które poprawiają właściwości sprężyste stali. Dzięki temu stale manga¬nowe i krzemowe nazywane są stalami sprężynowymi.

Aluminium ma szerokie zastosowanie w technice. Do najistotniejszych cech tego metalu należą:

• ma la gęstość.

• dobre przewodnictwo elektryczne i cieplne.

• odporność na korozję,

• dobre właściwości plastyczne.

Aluminium jest otrzymywane z boksytu (tlenku aluminium) w piocesie elektro¬lizy roztopionej rudy. Proces ten wymaga dużej ilości energii elektrycznej, dlatego rozpowszechni! się dopiero z rozwojem elektroenergetyki, na początku XX wieku. Poprzednio otrzymywano niewielkie ilości tego metalu w warunkach laboraloiyj- nych. co powodowało, że jego cena ry nkowa była wyższa niż metali szlachetnych.

Aluminium w stanic czystym jest używ ane często do produkcji opakow ań środ¬ków spożywczych w postaci tub. puszek, beczek lub cienkich blach (folii). Czyste aluminium jest bardzo miękkie, a wice mało przydatne do celów konstrukcyjnych. Poprawienie jego właściwości mechanicznych może być uzyskane przez dodanie takich składników stopowych, jak miedź, mangan, krzem i magnez.

Stopy aluminium z miedzi:}, krzemem i manganem, zwane duralami. są szeroko stosowane w technice dzięki dobrym właściwościom wytrzymałościowym przy zachowa-niu zalet czystego aluminium. 7. durali wykonywane są poszycia kadłubów samolotów, odlewane elementy silników spalinowych, urządzenia w gospodarstwie domowym itp.

Miedź, znana już w starożytności i otrzymywana prymitywnymi metodami, była bardzo silnie zanieczyszczona. Wc współczesnej metalurgii miedź oczyszcza się z niepożądanych domieszek /a pomocą elektrolizy. W stanic czystym jest mięk¬ka. ma nudą wytrzymałość na rozciąganie i nic nadaje się praktycznie do obróhki metodą skruwania.

Dzięki dobremu przewodnictwu elektrycznemu, cieplnemu i odporności na korozję czysta miedź jest używana w elektrotechnice, w przemyśle maszynowym i instalacyjnym. Wprowadzenie do miedzi składników stopowych powoduje rady¬kalną poprawę jej właściwości mechanicznych i obrabialności. Najszersze zastoso¬wanie mają stopy o nazwie mosiądz i brąz.

Mosiądz, jest to stop miedzi z cynkiem, a niekiedy też z ołowiem. Stop ten charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi i jest łatwo ob- rabialny, jeżeli zawiera domieszkę ołowiu. Podobnie jak miedź jest odporny na korozję. W zależności od rodzaju i zawartości procentowej składników stopowych mosiądze mogą być twarde i sprężyste lub plastyczne.

Mosiądz stosuje sic m.in. do wytwarzania części armatur w odnych i gazowych (zaworów, urządzeń |x>miarowych) metodą odlewania.

Stopy miedzi z cyną jako głównym składnikiem stopowym nazywamy brązami. Brąz. był znany ludziom od bardzo dawna, u jego zastosowanie przyczyniło się w dość istotny sposób do rozwoju techniki (epoka hrązu). Obecnie z brązu wykonuje się

Tablica 4.3. Właściwości i zastosowanie niektórych stopów miedzi

Gatunek stopu" Twardość ł IB W\ trzymał ość MPa Zastosowanie

Mosiądze

MS9(CuZn37) 120 600 części obrabiane .skrawaniem

M63 (C:uZn37) 98 450 części obrabiane piasty czuie

— — części okrętowe (odporny na działanie wody

MMS9 morskiej)

110 520 elementy sprężyste

MN6S 1(10 50tł odlewy

M059

Bnjjy

B7 — 300 sprężyny, siatki

BlU(CuSnlO-C) 60 200 łożyska ślizgowe

BAS 45 950 elementy odporne na korozje

u u: (ok. 2% — — elementy sprężyste, przepony

berylu) Bunomclrów dużych ciśnień

W nawiasach podano oznaczenia stopów miedzi wg norm PN-EN

9 "7883(1

2»()7H16l

I. \Viad(nmi<ci wsltpnt ?

---