Tech_tech_drewna_311[32]_O1.06

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ

Marian Nowotnik

Rozróżnianie typowych części i zespołów maszyn
311[32].O1.06

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Podstawowe pojęcia mechaniki technicznej

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Parametry techniczne maszyn, tarcie i jego oddziaływanie

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Definicja maszyn, podział, klasyfikacja, normalizacja i unifikacja części

maszyn i zespołów

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Dobór materiału na części maszyn

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2 Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Połączenia rozłączne i nierozłączne

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

4.6. Osie, wały, czopy i łożyska

4.6.1. Materiał nauczania

4.6.2. Pytania sprawdzające

4.6.3. Ćwiczenia

4.6.4. Sprawdzian postępów

4.7. Teoria smarowania, układy i systemy smarowania, korozja - zapobieganie

4.7.1. Materiał nauczania

4.7.2. Pytania sprawdzające

4.7.3. Ćwiczenia

4.7.4. Sprawdzian postępów

4.8. Ogólna charakterystyka napędów i zespołów

4.8.1. Materiał nauczania

4.8.2. Pytania sprawdzające

4.8.3. Ćwiczenia

4.8.4. Sprawdzian postępów

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9. Rodzaje mechanizmów i ich zastosowanie

4.9.1. Materiał nauczania

4.9.2. Pytania sprawdzające

4.9.3. Ćwiczenia

4.9.4. Sprawdzian postępów

4.10. Klasyfikacja, budowa i zasada działania pomp

4.10.1. Materiał nauczania

4.10.2. Pytania sprawdzające

4.10.3. Ćwiczenia

4.10.4. Sprawdzian postępów

4.11. Klasyfikacja, budowa i zasada działania silników

4.11.1. Materiał nauczania

4.11.2. Pytania sprawdzające

4.11.3. Ćwiczenia

4.11.4. Sprawdzian postępów

4.12. Klasyfikacja sprężarek, wentylatorów, zasada działania, układy

sprężonego powietrza

4.12.1. Materiał nauczania

4.12.2. Pytania sprawdzające

4.12.3. Ćwiczenia

4.12.4. Sprawdzian postępów

4.13. Układy zasilania, chłodzenia

4.13.1. Materiał nauczania

4.13.2. Pytania sprawdzające

4.13.3. Ćwiczenia

4.13.4. Sprawdzian postępów

4.14. Klasyfikacja, budowa, zastosowanie dźwignic i przenośników

4.14.1. Materiał nauczania

4.14.2. Pytania sprawdzające

4.14.3. Ćwiczenia

4.14.4. Sprawdzian postępów

4.15. Przepisy dozoru technicznego dotyczące obsługi dźwignic i

przenośników

4.15.1. Materiał nauczania

4.15.2. Pytania sprawdzające

4.15.3. Ćwiczenia

4.15.4. Sprawdzian postępów

4.16. Znaczenie mechanizacji transportu w zakładach przemysłu drzewnego

4 .16.1. Materiał nauczania

4.16.2. Pytania sprawdzające

4.16.3. Ćwiczenia

4.16.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik ten będzie Tobie pomocny w nabywaniu umiejętności z zakresu rozróżniania

typowych części maszyn i ich zespołów, wykonywania drobnych napraw, doboru części
zamiennych do maszyn i urządzeń stosowanych w przemyśle drzewnym, dokonywania
wyboru

maszyn

urządzeń

pod

względem

wydajności,

mocy,

przeznaczenia

z uwzględnieniem innych parametrów technicznych oraz stosowania właściwych metod
konserwacji, zabezpieczania przed zużyciem i korozją.

Jednostka modułowa: Rozróżnianie typowych części i zespołów maszyn jest jednostką

dotycząca procesu technologicznego przerobu drewna stosowanego w przemyśle drzewnym.

W poradniku zamieszczono:

1. Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności, które powinieneś posiadać

aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej.

2. Cele kształcenia tej jednostki modułowej, które określają umiejętności jakie opanujesz

w wyniku procesu kształcenia.

3. Materiał nauczania, który zawiera informacje niezbędne do realizacji zaplanowanych

szczegółowych celów kształcenia, umożliwia samodzielne przygotowanie się do
wykonywania ćwiczeń i zaliczania sprawdzianów.

Wykorzystaj do poszerzania wiedzy z zakresu programu wskazaną literaturę, fachowe

czasopisma, internet oraz inne źródła informacji.
Obejmuje on również:

–

pytania sprawdzające wiedzę niezbędną do wykonania ćwiczeń.

–

ćwiczenia z opisem sposobu ich wykonania oraz wyposażenia stanowiska pracy,

–

sprawdzian postępów, który umożliwi sprawdzenie Twojej wiedzy po wykonaniu
ćwiczenia.

4. Sprawdzian osiągnięć w postaci zestawu pytań sprawdzających zawierający opanowanie

umiejętności z zakresu całej jednostki. Zaliczenie sprawdzianu jest dowodem
umiejętności określonych w tej jednostce modułowej.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie ćwiczeń musisz przestrzegać regulaminów i instrukcji obowiązujących

w pracowniach i na określonych stanowiskach pracy, przepisów bezpieczeństwa i higieny
pracy, przeciwpożarowych oraz innych zarządzeń i wskazówek prowadzących zajęcia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

311[32].O1.09

Promowanie i sprzedaż

wyrobów drzewnych

311[32].O1.05

Wykonywanie,

odczytywanie i

interpretowanie szkiców

schematów i rysunków

311[32].O1.07

Wykorzystywanie

metrologii technicznej

Moduł 311[32].O1

Podstawy procesów

technologicznych

311[32].O1.01

Przestrzeganie przepisów

bezpieczeństwa, higieny

pracy, ochrony

przeciwpożarowej oraz

ochrony środowiska

311[32].O1.06

Rozpoznawanie typowych

części i zespołów maszyn

311[32].O1.02

Korzystanie z przepisów

kodeksu pracy

311[32].O1.03

Rozpoznawanie metali i

ich stopów

311[32].O1.04

Rozpoznawanie

składowanie i

zabezpieczanie drewna

311[32].O1.08

Wykorzystywanie techniki

komputerowej i dokumentacji

techniczno - technologicznej

311[32].O1.09

Promowanie i sprzedaż

wyrobów drzewnych

311[32].O1.05

Wykonywanie,

odczytywanie i

interpretowanie szkiców

schematów i rysunków

311[32].O1.07

Wykorzystywanie

metrologii technicznej

Moduł 311[32].O1

Podstawy procesów

technologicznych

311[32].O1.01

Przestrzeganie przepisów

bezpieczeństwa, higieny

pracy, ochrony

przeciwpożarowej oraz

ochrony środowiska

311[32].O1.06

Rozpoznawanie typowych

części i zespołów maszyn

311[32].O1.02

Korzystanie z przepisów

kodeksu pracy

311[32].O1.03

Rozpoznawanie metali

i ich stopów

311[32].O1.04

Rozpoznawanie

składowanie

i zabezpieczanie drewna

311[32].O1.08

Wykorzystywanie techniki

komputerowej i dokumentacji

techniczno-technologicznej

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

rozpoznawać metale żelazne i ich stopy,

−

rozpoznawać metale nieżelazne i ich stopy.

−

wykonywać szkice, rysunki i schematy elementów części maszyn,

−

posługiwać się schematami, szkicami i rysunkami,

−

posługiwać się dokumentacją techniczną,

−

organizować stanowisko pracy zgodnie z zasadami bhp, ochrony przeciwpożarowej
i ochrony środowiska,

−

korzystać z przepisów kodeksu pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

zdefiniować podstawowe pojęcia mechaniki technicznej,

−

rozpoznać typowe części maszyn i mechanizmy maszyn,

−

opisać połączenia części maszyn,

−

dokonać obliczeń wytrzymałości połączeń części maszyn,

−

rozpoznać

silniki,

przedstawić

ich

budowę,

określić

parametry

techniczne

i przeznaczenie,

−

zidentyfikować sprężarki i wentylatory, określić ich przeznaczenie i wydajność,

−

rozpoznać dźwignice i przenośniki oraz określić ich przeznaczenie,

−

rozpoznać pompy, określić ich przeznaczenie,

−

dokonać obliczeń wydajności maszyn i urządzeń na podstawie danych technicznych,

−

określić i zastosować zasady konserwacji maszyn i urządzeń

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Podstawowe pojęcia mechaniki technicznej.

4.1.1. Materiał nauczania

Podział wielkości mechanicznych

W mechanice mamy do czynienia z wielkościami fizycznymi jak: czas, siła, praca,

przyśpieszenie. Wielkości te można podzielić na dwie grupy:
–

wielkości skalarne, nieukierunkowane zwane skalarami,

–

wielkości wektorowe, ukierunkowane zwane wektorami.

Skalarem  nazywamy  wielkość  mechaniczną  o  pewnej  wartości  liczbowej  jak:  czas,  masa,
praca, moc, temperatura.
Wektorem  nazywamy  wielkość  mechaniczną,  którą  można  przedstawić  za  pomocą  odcinka
usytuowanego w przestrzeni mającego określony  kierunek i zwrot.

Rys. 1. Wektor a. Prosta I [7, s.17]

Na  rysunku  1  pokazany  jest  wektor  a.  Prosta  l  na  której  leży  wektor  nazywamy  linią
działania,  punkt  A  początek  wektora,  punkt  B  koniec  wektora.  Zwrot  wektora  zaznaczamy
grotem.  Jeżeli  punkt  B  pokrywa  się  z  punktem  A  czyli  A=B,  to  wektor  taki  nazywamy
zerowym.
Wielkości wektorowe to: siła, prędkość, przyśpieszenie.
Wektor ma trzy zasadnicze cechy: wartość (moduł), kierunek i zwrot.

−

wartość to długość odcinka AB, określona liczbą nieujemną,

−

kierunek wektora to linia jego działania l,

−

zwrot zaznaczamy grotem.

Podział sił, własności
Siła  to  oddziaływanie  mechaniczne  jednego  ciała  na  drugie,  może  być  bezpośrednie  przy
zetknięciu  się  ciał,  lub  pośrednie  na  odległość.  Drabina  oparta  o  podłogę  i  ścianę  to
oddziaływanie  bezpośrednie  w  miejscu  gdzie  drabina  styka  się  z  podłogą  i  ścianą.
Oddziaływanie  pośrednie  to  np.  ciężar  ciała,  czyli  siła  z  jaką  Ziemia  przyciąga  dane  ciało.
Siła  ma  następujące  cechy:  wartość,  kierunek  czyli  linię  działania,  zwrot  działania,  punkt
zaczepienia

Rys.2. Ciało o ciężarze G, podparte w trzech miejscach A,B,C i obciążone siłami F

, F

[7. s.26]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rysunek 2 przedstawia ciało o ciężarze, G

podparte w trzech miejscach podporami A,B,C

i obciążone siłami F

, F

. W miejscach podparcia wystąpiły siły R

, R

Wszystkie

siły zaznaczone na rysunkach F

, F

, G

, R

nazywamy siłami

zewnętrznymi. Siły zewnętrzne dzielimy na czynne F

, F

, G, które dążą do wywołania

ruchu lub do jego zmiany, oraz siły bierne, które przeciwdziałają ruchowi i występują
w miejscu podparcia R

, R

Siły bierne w mechanice nazywane są reakcjami, stąd przyjęło się oznaczenie R. Siły te

występują w miejscach podparcia.

Schematyczny podział sił
Jednostką siły jest niuton [N]
Jest to siła, która masie jednego kilograma nadaje przyspieszenie 1m/s

Przyspieszenie ziemskie jest stałe g = 9,81 m/s
czyli G = m· g [N]

Więzy, reakcje więzów

Ciało, które może dowolnie zmieniać swoje położenie w przestrzeni nazywamy ciałem

swobodnym.  Ciało  nieswobodne  ma  ograniczone  ruchy  czynnikami  zewnętrznymi  np.  koło
zamachowe  silnika  maszyny  parowej  może  wykonywać  tylko  ruch  obrotowy.  Czynniki
ograniczające  swobodę  nazywamy  więzami.  Dla  obracającego  się  wału  maszynowego
więzami  będą  łożyska.  Ciało  swobodne  ma  sześć  stopni  swobody  w  układzie  przestrzennym
osi  x,  y,  z  ciało  może  się  przesuwać  wzdłuż  tych  osi  i  obracać  wokół  osi.  Wprowadzając
więzy  odbieramy  ciału  pewną  liczbę  stopni  swobody.  Każde  ciało  działa  na  więzy
ograniczające jego swobodę pewnymi siłami np. wałek naciska z pewnymi siłami na łożysko.

Zgodnie z zasadą działania i przeciwdziałania ( zasada dynamiki) więzy oddziaływują na

ciało  z  siłą  równą  naciskowi  na  więzy,  lecz  zwróconą  przeciwnie.  Siły  jakimi  więzy
oddziaływują na ciało nieswobodne nazywamy reakcjami więzów.
Przykładowe więzy to:
–  podpory ruchowe (łożyska)
–  więzy wiotkie (sznury, liny)
–  podpory stałe (przeguby)

Płaski układ sił zbieżnych

Siłami zbieżnymi nazywamy siły, których linie działania przecinają się w jednym

punkcie. Dowolny układ sił składający się z kilku sił możemy zastąpić układem prostym,
składającym się z mniejszej liczby sił, którego skutek działania będzie taki sam. Układ sił
można zastąpić jedną siłą wypadkową. Postępowanie takie związane jest ze składaniem sił.
Siły zbieżne można składać metodą równoległoboku i wieloboku.

Rys. 3. Ciało sztywne obciążone trzema siłami

zbieżnymi w jednym punkcie O.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Na rysunku 3 ciało sztywne obciążone jest trzema siłami F

, F

zbieżnymi w jednym

punkcie O. Siły F1 i F2 traktujemy jako dwa boki równoległoboku. Wypadkową sił F

i F

przedstawia przekątna równoległoboku zbudowanego na tych siłach składowych oznaczona
przez R

1,2

. Nasz układ pierwotnie złożony z trzech sił zastąpiliśmy dwiema siłami F

i R

1,2

które  znowu  za  pomocą  równoległoboku  możemy  zastąpić  jedną  siłą  R.  Siła  ta  jest
wypadkową  całego  układu  złożonego  z  tych  sił.  Przy  większej  liczbie  sił  praktyczniej  jest
stosować  metodę  wieloboku  rys.  4.  Polega  ona  na  geometrycznym  dodawaniu  wektorów
(przenosimy siły geometrycznie)

Rys.4. Układ sił zbieżnych [7, s.35]

Moment siły względem punktu
Dana jest siła F działająca wzdłuż prostej l oraz dowolny punkt O

Rys. 5. Moment sił [7. s.51]

Momentem siły względem punktu nazywamy wektor mający następujące cechy:
–

wartość liczbową równą iloczynowi F i długości jej ramienia r

Mo = F· r
-

kierunek prostopadły do płaszczyzny wyznaczonej przez linię działania siły i biegun.

Z określenia momentu siły wynikają dwa ważne wnioski.
–

moment siły nie zmienia się, gdy silę przesuwamy wzdłuż linii jej działania

–

moment siły względem wszystkich punktów leżących na linii działania danej siły jest
równy zeru. (ramię siły jest równe zeru)

Jednostką momentu jest niutonometr [Nm]
Wektor momentu M

może być ujemny lub dodatni.

Rys. 6. Rodzaje momentów [7, s.51]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Co nazywamy skalarem? Wymień kilka skalarowych wielkości mechanicznych.
2.  Co nazywamy wektorem? Wymień kilka wektorowych wielkości mechanicznych.
3.  Jakie cechy ma wektor?
4.  Co to jest wielobok wektorów?
5.  Podaj definicję siły?
6.  Jakie cechy określają wektor siły?
7.  Co to są siły zewnętrzne?
8.  Jakie siły należą do sił zewnętrznych?
9.  Co to jest siła wewnętrzna?
10. Co nazywamy układem sił?
11. Jakie znasz układy sił?
12. Co to jest ciało swobodne i ciało nieswobodne?
13. Co to jest reakcja więzów?
14. Jak możemy z ciała nieswobodnego uczynić ciało swobodne?
15. Jakie jest pojęcie siły wypadkowej ?
16. Jakie znasz wykreślne sposoby składania sił zbieżnych ?
17. Co to jest moment siły względem punktu ?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Narysuj wektor siły o wartości F = 500 N, kierunku poziomym i zwrocie w prawo.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  przygotować przyrządy do rysowania
2)  zapoznać się z literaturą i techniką rysowania wektorów
3)  przyjąć podziałkę (np. 1 cm odpowiada 100 N) lub według własnego uznania
4)  wykonać rysunek zgodnie z przyjętymi założeniami
5)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia

Wyposażenie stanowiska pracy

– ołówek, długopis, linijka, papier A4
– literatura

Ćwiczenie 2

Na rys 7 przedstawiono belkę o ciężarze G podpartą łożyskiem stałym i ruchomym. Jakie

siły należy przyłożyć do belki, żeby uwolnić ją od więzów. Narysuj kierunek tych sił.

Rys. 7. Belka na podporach [7, s.33]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  przygotować przyrządy do rysowania,
2)  zapoznać się z literaturą i zasadami uwalniania ciała od więzów,
3)  narysować rysunek i wskazać działanie sił,
4)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

– ołówek, długopis, linijka, papierA4,
– literatura.

Ćwiczenie 3

Na pionowy słup działają dwie siły pochodzące od nacisku zastrzałów nachylonych pod

kątem 45

do pionu. Obie siły są jednostkowe i wynoszą F

= F

=2000 N. Wykreślnie znjdź

siłę R, jaką słup naciska na Ziemię.

Rys. 8. Działanie sił zbieżnych [7, s.45]

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z zasadami szukania sił wypadkowych i stosowną literaturą,
2)  przygotować przyrządy,
3)  przyjąć podziałkę np. (1cm odpowiada sile 1000N) lub według własnej koncepcji,
4)  narysować w przyjętej podziałce równoległobok,
5)  zmierzyć długość przekątnej i odczytać wartość wypadkowej,
6)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia

Wyposażenie stanowiska pracy.

– ołówek, długopis, linijka, papier A4,
– literatura.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić różnicę między skalarem a wektorem ?

2) określić cechy wektora ?

3) scharakteryzować wielobok wektorów ?

4) podać definicję siły ?

5) określić siły zewnętrzne i wewnętrzne ?

6) scharakteryzować układy sił ?

7) wyjaśnić pojęcie siły wypadkowej ?

8) określić ciała swobodne i nieswobodne?

9) określić reakcje więzów ?

10) przedstawić wykreślne sposoby składania sił zbieżnych ?

11) określić moment siły ?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Parametry techniczne maszyn, tarcie i jego oddziaływanie

4.2.1. Materiał nauczania

Praca, jednostki pracy

Praca jest wielkością mechaniczną ściśle związaną z siłą i przemieszczaniem punktu

zaczepienia siły. Najlepiej pojęcie pracy i jej definicję przedstawia rysunek 9 wózek ciągnięty
stałą siłą F.

Rys. 9. Działanie siły [7, s. 393]

Siła F tworzy z kierunkiem ruchu wózka kat α. Punkty A i B oznaczają początkowe

i końcowe położenie wózka na jego torze, a odległość AB = s drogę jaką przebył wózek na
skutek działania siły ciągnącej. Praca mechaniczna jest równa iloczynowi wartości siły
działającej wzdłuż kierunku ruchu i drogi jaką przebył punkt zaczepienia tej siły.
Praca jest skalarem, oznaczamy ja literą W.

W = F

· s ale F

= F · cos α.

W = F · s · cos α

Kierunek działania siły może tworzyć z kierunkiem drogi rożne kąty:

α = 0

a więc cos α = cos 0˚ = 1

Praca wyraża się wzorem:

W = F · s · cos α = F · s · cos 0˚

Czyli W = F · s jeżeli siła działa wzdłuż kierunku ruchu, to praca jest równa iloczynowi
wartości siły i przesunięcia jej punktu zaczepienia. Przykładem może być praca robotnika
ciągnącego wózek wzdłuż toru.
Siła prostopadła do kierunku ruchu.

α = 90˚

a wiec cos α = cos 90˚ = 0

Praca będzie równa

W = Fּ sּ cos α = Fּ sּ cos 90˚

czyli W = 0

Praca siły prostopadłej do drogi równa się zero.
Siła działa przeciw ruchowi

α = 180

a więc cos α = cos180˚ = -1

Praca wyrazi się wzorem

W = F ּsּ cos α = Fּsּ cos180˚

W = -Fּ s

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Praca  siły  działającej  w  stronę  przeciwną  ruchowi  jest  ujemna.  Praca  robotnika
wstrzymującego jadący wózek jest ujemna.
Po rozważeniu przypadków szczególnych możemy powiedzieć:
Praca  może  być  wyrażona  liczbą  dodatnią,  gdy  kąt  α  jest  ostry,  ujemną  gdy  kąt  α    jest
rozwarty lub może być równa zero, gdy kąt α = 90˚
Pracę  wykonuje  jedynie  składowa  siły  styczna  do  toru,  czyli  ta  składowa,  wzdłuż  której
istnieje przemieszczenie.

W układzie SI jednostką pracy jest praca siły 1 niutona na przesunięciu 1 metra

Jednostkę tą nazywamy dżulem (J)
1J = 1N ּ m
Bardzo  często  w  życiu  codziennym  obserwujemy  w  maszynach  i  urządzeniach  pracę
wykonaną  przez  sprężyste  elementy  jak:  sprężyny,  resory.  W  wyniku  odkształcania
wywołanego  obciążeniem  sprężyna  gromadzi  energię  umożliwiającą  wykonywanie
określonej  pracy.  Wartość  pracy  określa  zakreślone  pole  na  rysunku  10.  Sprężyna  przy
obciążaniu magazynuje energię, natomiast przy odciążeniu oddaje ją.

Rys. 10. Wykres zależności siły sprężystości od odkształcenia [7, s.400]

Fs – siła sprężystości
Δl – wydłużenie lub skrócenie sprężyny.
Pracę sił sprężystości obliczamy ze wzoru
W = ½ Fs ּ Δl
pamiętając o jednostkach pracy.

Moc, jednostki mocy.

Przydatność maszyny oceniamy poprzez wykonaną pracę w jednostce czasu, np.: w ciągu

sekundy.  Wyniki  takiej  sekundowej  pracy  możemy  przyjmować  za  podstawę  do  oceny
efektów  mechanicznych  maszyny,  urządzenia.  Wielkość  pracy  wykonana  w  tym  czasie
rzutuje  na  wydajność  maszyny.  Aby  określić  to  dokładnie  wprowadzono  pojęcie  mocy
maszyny, silnika.
Mocą nazywamy iloraz pracy i czasu, w którym ta praca została wykonana.
Moc jest skalarem, oznacza się ją liczbą P lub N. Wzór na obliczanie mocy ma postać.

P =

Moc możemy obliczyć podstawiając różne wzory pracy, np.: iloraz s/t to prędkość ruchu v
podstawiając to do definicji mocy otrzymamy wzór:

P = F ּ v

Moc w ruchu obrotowym przy uwzględnieniu momentu obrotowego M i prędkości kątowej
w ma postać

P = M ּ

Jednostką mocy w układzie SI jest wat, czyli praca 1 dżula wykonana w ciągu 1 sekundy.
1W = 1 dżul/s
Jeżeli moment M podawany jest w Nm, a obroty w obr/min, to aby otrzymać moc w kW
należy wykonać przekształcenie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

P = M ּ

ω = M

1000

⋅

z tego moment obrotowy

1000

⋅

M=9554,14 ·

Bardzo często chcemy znać moc użyteczną danego urządzenia. Moc użyteczna jest to praca
użyteczna wykonana w czasie.

Pu =

Sprawność

Praca jest wykonywana najczęściej za pomocą maszyn roboczych, które muszą być

wprowadzane w ruch aby posiadały zdolność wykonywania pracy. Najczęściej wykorzystuje
się do tego celu silniki, które dostarczają maszynie roboczej pewną energię i utrzymują ja
w ruchu.

Taką pracę nazywamy włożoną W. Maszyna wprawiona w ruch wykonuje pracę

użyteczną Wu i pracę traconą Ws. Praca użyteczna jest mniejsza od pracy włożonej. Część
pracy włożonej tracona jest z powodu oporów tarcia (ruchu).

W = Wu +Ws

Sprawnością maszyny nazywamy stosunek pracy użytecznej do pracy włożonej

Bardzo często sprawność podajemy w procentach

η =

ּ 100%

Maszyn idealnych w praktyce nie spotykamy, dlatego sprawność maszyn rzeczywistych jest

zawsze mniejsza od jedności.

Zużycie wskutek tarcia.

urządzeniach

mechanicznych

tarcie

występuje

wszystkich

zespołach

i mechanizmach ruchomych. Powoduje ono ścieranie materiału ze współpracujących
powierzchni, co prowadzi do zmiany wymiarów części. W wyniku procesu tarcia następuje:
–

ubytek materiału z powierzchni tarcia

–

zmiana właściwości warstwy wierzchniej elementów trących się, przeważnie obniża się
odporność na zużycie,

–

pogorszenie jakości powierzchni tarcia, zwiększenie chropowatości, powstanie rys,
pęknięć powierzchniowych i jam po wyrwanych cząstkach materiału.

Nie można uniknąć występowania tarcia , natomiast można je ograniczyć przez przejście

tarcia

intensywnego

łagodnego poprzez smarowanie czyli oddzielenia

współpracujących  części  warstwą  cieczy,  co  będzie  omawiane  w  dalszej  części przewodnika.
Tarcie współpracujących ciał  zamienia się na znacznie słabsze wewnętrzne tarcie w cieczy,
o  wielkości  decyduje  lepkość    cieczy.  Uwzględniając  wpływ  cieczy  na  tarcie  w  technice
wyróżnia się następujące jego rodzaje:
–

tarcie suche, np.: metal o metal

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

tarcie płynne zachodzące wówczas, gdy współpracujące ciała są rozdzielone warstwą
cieczy grubszą od nierówności powierzchni

–

tarcie półpłynne zachodzące wówczas gdy między współpracującymi powierzchniami
występują obszary tarcia suchego (na styku wierzchołków nierówności).

Bardzo często spotyka się tarcie zwane półsuchym, zachodzące wówczas, gdy na obu

powierzchniach  współpracujących  występują  cienkie  warstwy  cieczy  do  0,5  mikrona
grubości.  Procesy  niszczenia  są  najbardziej  intensywne  podczas  tarcia  suchego.  Występuje
ono  w  formie  mechanicznej  poprzez  ścinanie  nierówności  powierzchni,  wydzielanie  ciepła  co
powoduje  nadtapianie  powierzchni  i  odhartowywanie  miejscowe.  Dlatego  jedynym
z najprostszych sposobów walki z tarciem i jego nieodwracalnymi skutkami jest smarowanie.

Tarcie ma ujemny wpływ na trwałość i niezawodność maszyn i urządzeń. Im większa

intensywność

tarcia

poszczególnych

elementach

maszyny,

tym

większe

prawdopodobieństwo  wystąpienia  nieoczekiwanego  uszkodzenia  wskutek  zatarcia.  Wszystkie
rodzaje zużycia części maszyn przy występującym tarciu dzieli się na dwie zasadnicze grupy
–  quasistatyczna,
–  dynamiczna.
Niezależnie  od  rodzaju  i  intensywności  zużycia,  wszystkie  części  współpracujące  zużywają
się  według  pewnych  prawideł  wspólnych  jakościowo  dla  rodzaju  tarcia.  We  wszystkich
przypadkach  dla  części  tocznych  i  ślizgowych  można  wyróżnić  okresy  zużycia  różniące  się
od siebie:
–  długością trwania,
–  intensywnością ubytku materiału w czasie pracy,
–  elementarnymi procesami niszczenia.

W przypadku zużycia części w warunkach występowania tarcia można wyróżnić trzy

typowe okresy :
I – okres docierania
II – okres normalnego zużycia
III – okres awaryjnego zużycia
Długość i intensywność okresów zużycia zależą od:
–  cech  konstrukcyjnych  części  maszynowych,  kształtu  powierzchni,  obciążenia,  rodzaju

smarowania, rodzaju materiału,

– cech produkcyjnych jak jakości obróbki, jakości montażu,
cech eksploatacyjnych, konserwacji, prawidłowego użytkowania, obsługi między naprawami.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jaka jest definicja pracy?
2.  Jaka jest definicja mocy, jak obliczamy moc?
3.  Co to jest sprawność?
4.  Jakie zjawiska są przyczyną zużycia części maszyn?
5.  Dlaczego  tarcie  ma  decydujący  wpływ  na  procesy  zużycia  mechanizmów  maszyn

i urządzeń?

6. Nauczyciel stwierdził: „Przy tarciu suchym straty na pokonanie tarcia i efekty niszczenia

są wielokrotnie większe niż przy jakimkolwiek innym tarciu ze smarowaniem”. Czy miał
rację? Dlaczego?

7.  Jaka jest różnica między okresem docierania a okresem zużycia normalnego ?
8.  Jaki jest wpływ procesu docierania na trwałość maszyny ?
9.  Nauczyciel

powiedział:

„Przegrzanie

mechanizmów

zespołów

powoduje

intensywniejsze tarcie, a w skrajnych wypadkach zatarcie”. Czy miał rację? Dlaczego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz pracę odkształcenia sprężyny, jeżeli przy ściśnięciu długość jej zmniejszyła się

o Δl = 42 mm, przy czym siła ściskająca wzrastała liniowo od 0 do Fs = 2000N. Obliczenia,
przedstawić w formie wykresu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) odszukać w literaturze informacje na temat pracy jaką wykonują sprężyste elementy

maszyn,

2)  dobrać właściwy wzór,
3)  podstawić dane do ćwiczenia,
4)  dokonać obliczeń, przedstawić wykres,
5)  obliczenie przedstawić na wykresie,
6)  dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

– długopis, ołówek, linijka, papier A4
– literatura.

Ćwiczenie 2

Żuraw budowlany podnosi ciało o masie m = 4000 kg w ciągu minuty na wysokość 5m.

Silnik napędzający żuraw ma moc 3500W. Oblicz sprawność żurawia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać w literaturze informacje na ten temat,
2)  zastanowić się nad mocą użyteczną żurawia,
3)  wyjaśnić różnicę między mocą włożoną, a użytkową,
4)  dobrać właściwe wzory do obliczeń,
5)  określić procentową sprawność urządzenia,
6)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

– długopis, ołówek, papier A4
– literatura.

Ćwiczenie 3

Scharakteryzuj rodzaje tarcia.

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś

Sposób wykonania ćwiczenia

1)  zapoznać się z dostępną literaturą na ten temat,
2)  omówić rodzaje tarcia,
3)  uwzględnić wpływ cieczy na tarcie,
4)  określić wpływ tarcia na eksploatację maszyn,
5)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

– długopis, ołówek, papier A4
– literatura.

4.2.4 Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) podać definicję pracy mechanicznej?

2) przedstawić wzór na pracę?

3) scharakteryzować pracę włożoną i użyteczną?

4) podać definicję mocy?

5) przedstawić wzór na moc?

6) wyjaśnić różnicę pomiędzy mocą użyteczną, a włożoną?

7) zdefiniować sprawność?

8) określić wartości sprawności?

9) rozróżnić rodzaje tarcia występującego podczas eksploatacji maszyn

i urządzeń mechanicznych?

10) wskazać mechanizmy powodujące zużycie elementów maszyn?

11) scharakteryzować typowe okresy zużycia części maszyn w toku

pracy maszyny?

12) określić obniżenie sprawności mechanicznej maszyny i jej

wpływ na otoczenie?

13) wyjaśnić wpływ procesu docierania na trwałość maszyny?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Definicja maszyny, podział, klasyfikacja, normalizacja

i unifikacja części maszyn i zespołów

4.3.1. Materiał nauczania

Definicja maszyny

Maszyną nazywamy urządzenie zbudowane przez człowieka do wykonywania zjawisk

przyrodniczych w celu ułatwienia pracy fizycznej i umysłowej oraz zwiększenia jej
wydajności przez całkowite lub częściowe zastąpienie pracy fizycznej, wysiłku umysłowego
i funkcji fizjologicznych człowieka.

Podział i klasyfikacja maszyn

Maszyny możemy ogólnie podzielić na:

–

Maszyny energetyczne, które służą do przetwarzania jednego rodzaju energii w inny np.:
silniki, prądnice elektryczne, pompy.

–

Maszyny transportowe np.: samochody, lokomotywy, dźwignice

–

Maszyny technologiczne, które służą do wykonywania operacji związanych ze zmianą
kształtu obrabianych elementów oraz ze zmianą fizycznych właściwości i stanów
obrabianych elementów i materiałów np. tokarki, szlifierki, frezarki.

–

Maszyny kontrolne i sterujące np.: urządzenia do kontrolowania i sortowania
wytwarzanych elementów.

–

Maszyny logiczne np.: maszyny matematyczne

–

Maszyny  manipulacyjne  przeznaczone  do  częściowego  lub  całkowitego  zastępowania
funkcji  energetycznych,  fizjologicznych  i  intelektualnych  człowieka.  Są  to  maszyny
nowej  generacji  przeważnie  dla  przemysłu  nuklearnego  i  oceanograficznego.
Podstawową  czynnością  wykonywaną  przez  maszyny  manipulacyjne  jest  manipulacja,
czyli  tok  czynności  w  przemysłowym  procesie  produkcji,  polegających  na  uchwyceniu
określonego  obiektu,  zmieniania  jego  położenia,  transportowania,  pozycjonowania  lub
orientacji  tego  obiektu  względem  przyjętej  bazy,  przygotowaniu  obiektu  do
wykonywania  na  nim  lub  za  jego  pomocą  operacji  technologicznych.  Obecnie  mają
zastosowanie  roboty  przemysłowe,  które  są  automatycznie  sterowane,  programowane
przeznaczone  do  różnych  zadań.  Maszyny  manipulacyjne  i  roboty  największe
zastosowanie  mają  w  przemyśle  motoryzacyjnym.  Stosuje  się  je  wszędzie  tam,  gdzie
życie  lub  zdrowie  ludzkie  może  być  zagrożone.  Robotyzacja  pozwala  na  odciążenie
człowieka  od  wykonywania  prac  uciążliwych,  monotonnych,  a  jednocześnie
wymagających dużej precyzji.

Podział części maszyn

Wszystkie maszyny i urządzenia zbudowane są z elementów konstrukcyjnych

z odpowiednim rozwiązaniem technologicznym. Znajomość zasad budowy i działania
elementów konstrukcyjnych jest potrzebna nie tylko do projektowania urządzeń, ale również
do ich prawidłowej obsługi i naprawy.

Większość powszechnie stosowanych części maszyn można podzielić na trzy zasadnicze

grupy:
–

części połączeń (rozłączonych i nierozłącznych),

–

łożyskowane (osie, wały i łożyska),

–

części napędów (przekładnie zębate, ciągnione, cierne oraz mechanizmy śrubowe,
dźwigniowe, krzywkowe, sprzęgła, hamulce).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Cechy użytkowe części maszyn

Konstruowanie części maszyn wymaga spełnienia różnorodnych wymagań technicznych,

konstrukcyjnych określane jako cechy użytkowe części maszyn. Podstawowe cechy
użytkowe, które powinny być uwzględnione w procesie konstruowania części maszyn są
podane w tabeli 1.

Tabela 1. Cechy użytkowe części maszyn

Cechy

Znaczenie użytkowe.

Wytrzymałość

Wytrzymałość mechaniczna, sztywność i trwałość konstrukcji

Materiałowe

Właściwości wytrzymałościowe łatwa obrabialność, odporność na korozję i inne
czynności zewnętrzne, odporność na zmiany temperatury w czasie pracy, łatwość nabycia,
stosowanie wąskiego asortymentu materiałów.

Technologiczne

Łatwość wykonywania, możliwość stosowania prostych procesów technologicznych
o małej pracochłonności.

Montażowe

Łatwość montażu i demontażu, napraw, wymiany uszkodzonych elementów, zamienność
części.

Eksploatacyjne

Niezawodność i bezpieczeństwo działania, łatwość obsługi, cicha praca, warunki
ergonomiczne.

Ekonomiczne

Niski koszt materiału, produkcji i eksploatacji.

Estetyczne

Prostota i estetyka kształtu, dostosowanie wykończenia powierzchni do warunków
użytkowania

Inne

Mały ciężar i wymiary, łatwość i bezpieczeństwo transportu.

Uwzględniając  cechy  użytkowe  części  maszyn  podczas  projektowania  wpływa  to
bezpośrednio  na  dobór  procesów  technologicznych, przebieg i koszty produkcji i eksploatacji
wytwarzanych  maszyn.  Normalizacja  części  maszyn  ułatwia  proces  konstruowania  ma
doniosłe znaczenie w produkcji przemysłowej.
Normalizacja części maszyn
Przez  pojęcie  normalizacji  rozumie  się  opracowanie  i  wprowadzenie  jednolitych  zasad
wytwarzania,  produkowania  części  maszyn  opartych  na  normach.  Normalizacja  w  technice
ma na celu uporządkowanie, uproszczenie i ujednolicenie:
–  oznaczeń  technicznych, rysunków i słownictwa.
–  podstawowych  wielkości  stosowanych  w  budowie  maszyn  –  wymiarów,  tolerancji

i pasowań, oznaczeń,

–  materiałów i ich gatunków,
–  gotowych wyrobów i łączników,
–  metod badawczych,
–  warunków odbioru technicznego, konserwacji, transportu i magazynowania.

Stosowanie elementów znormalizowanych powoduje obniżenie kosztów wytwarzania,

eksploatacji maszyn i urządzeń ponieważ:
– elementy znormalizowane mogą być produkowane masowo wysoko wydajnymi

metodami,

– jest możliwe wprowadzenie zamienności części w szerokim zakresie, w procesach

montażowych i naprawczych,

– zostaje ułatwiona praca biur konstrukcyjnych, które nie projektują części normalnych,

a jedynie dobierają podając symbole w dokumentacji technicznej,

– zmniejsza się czas wykonywania dokumentacji i jej zawartość.

Wprowadzając w szerokim zakresie części znormalizowane zyskujemy dość znacznie na

obniżeniu  kosztów  produkcji.  W  tym  zakresie  są  opracowane  dokumenty  techniczno  -
prawne  zwane  normami  określające  właściwości  materiałów,  cechy  wyrobów,  parametry
techniczne.  W  zakresie  normalizacji  jest  zorganizowana  współpraca  międzynarodowa,
opracowane  projekty  norm  stają  się  międzynarodowymi.  Normy  są  odpowiednio
posegregowane,  ponumerowane,  stale  doskonalone,  uzupełniane  i  aktualizowane.  Przy
korzystaniu z norm należy sprawdzić ich aktualność.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Unifikacja i typizacja części maszyn.

Unifikacja jest wyrazem postępu w zakresie cywilizacji i polega na ujednoliceniu

elementów  i  zespołów  stosowanych  w  podobnych rozwiązaniach  konstrukcyjnych  maszyn  co
daje,  możliwość  ograniczenia  liczby  wyprodukowanych  elementów  i  zespołów  zwiększając
zakres  zamienności.  Można  to  zilustrować  następująco:  projektując  nową  maszynę
wykorzystano  około  10%  części  stosowanych  przed  projektem.  Projektując  konstrukcję
kolejnych  wersji  można  stopniowo  dojść  do  80%  części  powtarzalnych  stosowanych  we
wszystkich  typach  maszyn.  Tak  robią  to  firmy  samochodowe,  gdzie  opracowanie
konstrukcyjne  nowego  pojazdu  trwa  bardzo  krótko.  Zwiększenie  powtarzalności  rozwiązań
konstrukcyjnych części maszyn dyktują względy ekonomiczne i wolny rynek.
Typizacja  ma  na  celu  działalność  normalizacyjną,  polegająca  na  ograniczeniu  liczby
podstawowych  wyrobów  o  zbliżonych  własnościach  i  parametrach.  Takim  przykładem  może
być  wprowadzenie  wymiarów  normalnych  uprzywilejowanych,  co  ogranicza  liczby
stosowanych narzędzi i sprawdzianów.

4.3.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Co to jest maszyna?
2.  Jakie rozróżniasz maszyny, ich podział?
3.  Określ zadania maszyn manipulacyjnych?
4.  Jaki znasz podział części maszyn?
5.  Wymień cechy użytkowe części maszyn?
6.  Jakie są zadania normalizacji części maszyn?
7.  Co to jest unifikacja i typizacja części maszyn?

4.3.3. Ćwiczenia.

Ćwiczenie 1

Dokonaj podziału

maszyn

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś,

1)  odszukać w literaturze informacje na ten temat,
2)  zastanowić się jak dokonać podziału maszy,
3)  wyjaśnić różnicę pomiędzy poszczególnymi maszynami,
4)  dokonać podziału i klasyfikacji maszyn,
5)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy

– długopis, ołówek, papier A4,
– literatura.

Ćwiczenie 2

Dokonaj podziału części maszyn.

Sposób wykonania ćwiczenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś

1)   odszukać w literaturze informacje na ten temat,
2)   scharakteryzować połączenia,
3)   przedstawić powyższe w formie opisowej,
4)   dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  katalogi części maszyn,
–  literatura.

Ćwiczenie 3

Określ główne zadanie normalizacji, typizacji i unifikacji części maszyn.

Sposób wykonywania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)   zapoznać się z literaturą na ten temat,
2)   określić zadania normalizacji,
3)   sformułować – typizację i unifikację,
4)   przedstawić powyższe w formie opisowej,
5)   dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska:

– długopis, ołówek, papier A4,
– literatura.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) podać definicję maszyny?

2)określić rolę maszyny w życiu człowieka?

3) dokonać podziału maszyn?

4)podać przykłady maszyn, które mają zastosowanie w obróbce drewna?

5) dokonać podziału części maszyn?

6) określić cechy użytkowe części maszyn?

7) określić zadania normalizacji?

8) określić związek unifikacji z zamiennością części?

9) podać przykłady typizacji części maszyn?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Dobór materiału na części maszyn

4.4.1. Materiał nauczania

Zasady doboru materiałów

Dobór odpowiedniego materiału na części maszyn jest podstawowym etapem procesu

konstrukcyjnego.  Aby  dobrać  najbardziej  odpowiedni  materiał  należy  porównać  warunki
pracy  projektowanego  elementu  z  własnościami  różnych  materiałów  i  wybrać  materiał
najkorzystniejszy.  Materiały  na  ogół  nie  spełniają  wszystkich  wymogów,  bo  materiał
o korzystnych  własnościach  wytrzymałościowych  może  być  niekorzystny  ze  względów
technologicznych  lub  ekonomicznych.  Konstruktor  powinien  uwzględnić  wytrzymałość
zmęczeniowo  –  kształtową,  naprężenia  dopuszczalne  i  szereg  innych  czynników
decydujących o wytrzymałości materiału, a mianowicie:
–  czynniki konstrukcyjne (kształt, wymiary, rodzaj materiału),
–  czynniki  technologiczne  (rodzaj  obróbki,  stan  warstwy  powierzchniowej,  ulepszanie

powierzchni, różne zabiegi technologiczne),

– czynniki eksploatacyjne (częstotliwość zmian obciążeń, zmienność temperatury części

w czasie pracy, zakres i przebieg pracy),

– czynniki ergonomiczne (bezpieczeństwo, łatwość obsługi, dostosowanie do wymagań

fizjologicznych obsługujących maszynę).

W celu spełnienia wymagań określających warunki pracy części maszyn należy stosować

materiały  aby  zapewnić  lekką  konstrukcję,  w  pełni  wykorzystać  ich  własności  i  zastosować
minimalny  koszt  wytwarzania  procesów  technologicznych.  Przy  projektowaniu  kształtu
części  maszyn  należy  kierować  się  założeniami  technologicznymi  z  uwzględnieniem  cech
użytkowych  maszyny,  urządzenia.  Kształtowanie  części  maszyn  nie  powinno  wymagać  zbyt
skomplikowanych  i  drogich  metod  obróbki.  Obecnie  na  części  maszyn  stosuje  się  materiały
metalowe, stopy metali nieżelaznych i tworzywa sztuczne.
Najbardziej  rozpowszechnionym  materiałem  są  stale  konstrukcyjne  węglowe  zwykłej  jakości,
wyższej jakości i stale stopowe, żeliwa, tworzywa sztuczne.

Kształtowanie części maszyn

Wytwarzanie części ze stali następuje poprzez tłoczenie przedmiotów wykonanych

z cienkich  blach  lub  drutu.  Do  podstawowych  procesów  tłoczenia  zalicza  się:  wykrawanie,
gięcie,  ciągnienie.  Części    tłoczone  wykonuje  się  na  specjalnych  tłocznikach,  ich  kształt
zależy  od  technologii  wykonania.  Blachy  stalowe  powinny  posiadać  dużą  tłoczność  ,  aby  nie
było pęknięć.

Rys. 11. Przykłady części tłoczonych [4, s.35]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Projektując części maszyn, które będą podlegały obróbce skrawaniem należy dążyć do

najtańszych metod obróbki poprzez przestrzeganie następujących zasad:
– stosowanie półfabrykatów o kształtach możliwie zbliżonych do kształtu gotowego

wyrobu,

–  unikania kształtów wymagających długiego czasu obróbki i marnotrawstwa materiału,
–  umożliwienie obróbki kilku powierzchni z jednego zamocowania i jednym narzędziem,
–  unikanie wierceń w ściankach ukośnych.

Rys. 12 Przykłady części obrabianych skrawaniem. [4, s.37]

Kształtowanie przez odkuwanie stosuje się w produkcji seryjnej. Odkuwki o kształtach

skomplikowanych wymagają specjalnych matryc, proces kształtowania jest drogi. Kształt
odkuwki powinien zapewniać łatwość wyjmowania z matryc, zapewniając identyczny kształt
wykonanych części. Na odkuwki stosuje się przeważnie stal.

Rys. 13 Przykłady odkuwek [4, s.35]

Konstrukcje spawane stosuje się przeważnie w produkcji jednostkowej i małoseryjnej.

Spawanie  umożliwia  wykonywanie  przedmiotów  o  skomplikowanych  kształtach,  których
wytworzenie  metodą  odlewania  lub  kucia  jest  nieopłacalne.  Przy  projektowaniu  spawanych
części  maszyn  należy  dążyć  do  wykorzystania  blach,  prętów,  rur  i  kształtowników.  Części
należy tak projektować, aby uniknąć długich spoin ze względu na naprężenia spawalnicze.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Popularnym materiałem używanym do produkcji części maszyn jest żeliwo. Przy

ustaleniu  kształtu  części  odlewanych  należy  przestrzegać  zasad,  aby  uniknąć  wad
odlewniczych  jak:  pęknięć,  pęcherzy,  naprężeń  wewnętrznych.  Przy  poprawnym
kształtowaniu  odlewu  należy  stosować  odpowiednie  grubości  ścianek,  unikać  nagłych  zmian
grubości,  zapewnić  łatwość  wyjmowania  materiału  z  formy,  dążyć  do  projektowania
odlewów  bezrdzeniowych.  Żeliwo  jest  materiałem  o  dobrych  właściwościach  odlewczych,
odpornym  na  ścieranie,  tłumi  drgania,  ale  ma  stosunkowo  niską  wytrzymałością  na
rozciąganie  i  zginanie.  Staliwo  czyli  stal  laną  stosuje  się  na  odlewy  o  skomplikowanych
kształtach gdzie wymagana jest duża wytrzymałość.

Spośród stopów metali nieżelaznych stosuje się najczęściej: stopy miedzi i aluminium.

Stopy miedzi charakteryzują się odpornością na korozję, ścieranie, dobrymi właściwościami
wytrzymałościowymi, można je odlewać, przerabiać plastycznie, skrawać. Stopy miedzi są
stosowane na łożyska ślizgowe, armaturę hydrauliczną i gazową. Stopy aluminium stosowane
na

elementy

maszyn,

gdzie

wymagane

jest

zmniejszenie

ciężaru

odlewy

o skomplikowanych kształtach, elementy konstrukcji lotniczych, pojazdów mechanicznych.

Rozwój produkcji tworzyw sztucznych, uzyskiwanie tworzyw o dobrych własnościach

wytrzymałościowych spowodował, że są stosowane coraz częściej na części maszyn.

Z tworzyw wykonuje się w zasadzie mniej odpowiedzialne części, bez obróbki na

gotowo,  prasując  pod  odpowiednim  ciśnieniem  i  w  odpowiedniej  temperaturze.  Stosuje  się
tworzywa  termoutwardzalne  i  termoplastyczne,  stosowane  przeważnie  na  tulejki  łożyskowe,
koła zębate, uchwyty narzędzi.

4.4.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Jakie czynniki decydują o wyborze materiału na części maszyn?
2.  Jakie znasz materiały stosowane na elementy maszyn?
3.  Jakie elementy maszyn wykonuje się metodą tłoczenia?
4.  Jakie znasz przykłady części obrabianych metodą skrawania?
5.  Jakie tworzywa sztuczne mają zastosowanie w produkcji części maszyn?
6.  Jaka jest różnica pomiędzy odlewem, a odkuwką.
7.  Jakie znasz właściwości stopów metali nieżelaznych?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Określ wymagania jakościowe poznanych materiałów przeznaczonych na części maszyn.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1) odszukać informacje w literaturze na temat wymagań jakościowych materiałów, których

używa się na elementy maszyn,

2)   określić rodzaje materiałów,
3)   scharakteryzować poszczególne materiały,
4)   określić technologie wykonania części ze wskazanych materiałów,
5)   powyższe przedstawić w formie opisowej,
6)   dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, papier A4
–  katalogi stopów żelaza i metali kolorowych
–  literatura.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz

Tak

Nie

1) określić zasady doboru materiałów na części?

2) wymienić podstawowe materiały używane na elementy maszyn?

3) scharakteryzować przeznaczenie poszczególnych materiałów?

4) wyjaśnić technologię wykonania części z dobranych materiałów?

5) wyjaśnić różnicę między odlewem a odkuwką?

6) określić własności stopów metali nieżelaznych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Połączenia rozłączne i nierozłączne

4.5.1. Materiał nauczania

Charakterystyka połączeń nierozłącznych

Nitowanie jest procesem technologicznym, w którego wyniku uzyskuje się połączenie

nierozłączne, pośrednie. Łączenie następuje za pomocą pojedynczego nita lub kilku.
W  łączonych  elementach  wierci  się  otwory  lub  przebija,  wkłada  się  nity  i  przy  pomocy
odpowiednich  narzędzi  najczęściej  młotka,  wspornika  i  zakuwnika  wykonuje  się  zakuwkę.
W  zależności  od  średnicy  nitów  zamykanie  nitów  odbywa  się  na  zimno  lub  na  gorąco.  Na
gorąco nity muszą być podgrzane do temperatury powyżej 700˚C, średnica trzonu nita d ≥ 10
mm,  natomiast  na  zimno  nity  o  średnicy  d  ≤  8mm.  Przyjmuje  się  średnicę otworu  pod  nit na
gorąco  d

= d + 1mm, przy nitowaniu na zimno d

= d + (0,1 ÷ 0.2) mm. Nitowanie jest

procesem technologicznym pracochłonnym, obecnie zastępowane jest innymi technologiami.

Rys. 14. Wykonanie połączenia nitowego: a) zamykanie nitu, b) połączenie nitowe.

1- części łączone, 2 – nit, 3 – wspornik, 4 – zakuwnik. [4, s.43]

Rodzaje połączeń nitowych.

W zależności od zastosowania połączenia rozróżniamy połączenia: mocne przy

obciążeniach dużymi siłami, szczelne stosowane w zbiornikach niskociśnieniowych, mocno –
szczelne zbiorniki wysokociśnieniowe, nieznacznie obciążone stosowane w drobnych
konstrukcjach.
Rodzaje i wymiary nitów

Rozróżnia się nity pełne i drążone, zalecane średnice nitów czyli znormalizowane

wynoszą 2; 2,5; 3; 4;5;6;8;10;12;16;20;24;30;36.
Długość nitów ustala się na podstawie zależności
L = L1 + L0
W której: L1 – łączna grubość łączonych części
L0 – naddatek na utworzenie zakuwki orientacyjnie przyjmuje się (1,3 ÷  1,8)d
Dobór  materiału  na  nity.  Do  łączenia  elementów  metalowych  powinno  się  stosować  nity
z tego  samego  lub  zbliżonego  gatunku  metalu  co  części  łączone.  Do  łączenia  elementów
stalowych stosuje się nity ze stali St2N, St3N, poza tymi nitami stosuje się nity specjalne.
Charakterystyka i zastosowanie połączeń spawanych.

Połączenia spawane należą do połączeń nierozłącznych, bezpośrednich, powstają

w wyniku  nadtopienia  brzegów  łączonych  części  i  wprowadzenia  spoiwa  w  miejsce  łączenia.
Materiały  po  ostygnięciu  tworzą  spoinę  wiążącą  części  w  jedna  całość.  Spoiwem  jest  drut
spawalniczy  lub  elektrody.  Prawidłowe  wykonanie  spoiny  polega  na  tym  aby  w  wyniku

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

kohezji (spójności międzycząsteczkowej) nastąpiło zmieszanie stopionych materiałów na
głębokość 1,5 ÷ 3mm.

Do spawania potrzebne jest źródło ciepła o dużym natężeniu umożliwiające uzyskanie

wysokiej temperatury niezbędnej do szybkiego stopienia metalu.

W zależności od źródła ciepła rozróżniamy spawanie

–

gazowe, stosowane do łączenia cienkich blach

–

łukowe w tej metodzie źródłem ciepła jest łuk elektryczny ok. 4000˚C powstający
między elektrodą i łączonym elementem.

Nowsze metody spawania to; spawanie atomowe, plazmowe, elektronowe, laserowe.

Spawane  konstrukcje  maszyn  są  najbardziej  popularne  wśród  połączeń  nierozłącznych,  są
tanie  proste  i  oszczędne  w  porównaniu  do  innych  rozwiązań  konstrukcyjnych.  Połączenia
spawane są wykonywane o dużych gabarytach, niemożliwe to jest przez odlewanie lub kucie.
Konstrukcje spawane wypierają nitowe, a nawet odlewane korpusy obrabiarek.

Rys. 15. Rodzaje szwów i połączeń spawanych: a,b,c) połączenia czołowe, d – h) połączenia pachwinowe;
rodzaje szwów:1 – poprzeczny, 2 – skośny 3 – wzdłużny, 4 – przerywany, 5 – częściowo przestawny [4, s.63]

Technologiczność konstrukcji elementów spawanych

Projektowanie elementów spawanych wymaga uwzględnienia wielu różnych czynników

decydujących o prawidłowości konstrukcji, a mianowicie:
–  dobór odpowiednich materiałów
–  odpowiednie  ukształtowanie  i  rozmieszczenie  spoin,  zapobiegające  odkształcaniu

i naprężeniom spawalniczym.

– ustalenie takich kształtów konstrukcji aby w miarę możliwości stosować gotowe pręty

i kształtowniki bez dodatkowej obróbki:

Spawalność metali i ich stopów

Spawalnością nazywa się zespół cech materiałowych dzięki którym można uzyskać

spoiny  o  dobrych  właściwościach.  Obecnie  spawa  się  wszystkie  metale  i  ich  stopy,  niektóre
spawa się trudno.
Odkształcenia i wady spawalnicze.
Odkształcenia  spawalnicze  wywołują  skurcze  spoin  podczas  stygnięcia  elementów
odkształcają się poprzez wyginanie i skręcenie, a nawet mogą powstać pęknięcia spoin.
Są one wynikiem naprężeń spawalniczych na skutek różnego rozkładu temperatury.
Aby uniknąć odkształceń i naprężeń spawalniczych należy:
–  w miarę możliwości stosować połączenia czołowe,
–  stosować symetryczne rozmieszczenie spoin,
–  unikać krzyżowania spoin,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

– unikać zbyt długich ciągłych szwów,
– ograniczyć liczbę i wymiary spoin do niezbędnego minimum wg obliczeń

wytrzymałościowych,

– nie umieszczać spoin w pobliżu miejsc, gdzie występują spiętrzenia naprężeń (otwory,

zmienne przekroje).

Charakterystyka połączeń zgrzewanych

Zgrzewanie metali polega na powstaniu na powierzchni styku łączonych elementów

wspólnych ziaren, które są wynikiem dyfuzji i rekrystalizacji.
Proces  zgrzewania  zależy  głównie  od  ciśnienia,  temperatury  i  czasu  trwania  procesu
(powierzchnie  styku  przechodzą  w  stan  plastyczny  i  następnie  są  dociskane).
Rozróżniamy zgrzewanie:
–  gazowe,
–  elektryczne (iskrowe, oporowe),
–  termitowe (spawanie mieszaniny tlenków metali i sproszkowanego aluminium),
–  tarciowe (ciepło wytwarza się przez tarcie powierzchni styku i docisku).

Rodzaje połączeń zgrzewanych (czołowe, punktowe, liniowe, garbowe).

Rys.16. Przykłady zastosowania zgrzein. Zgrzewanie czołowe a) - noże tokarskie, b) – wiertło do wykonywania
głębokich otworów. Zgrzewanie punktowe c,d,e) – łączenie cienkich blach, f,g,h) – łączenie blach z grubymi
elementami. [4, s.63]

Połączenia lutowane

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

roztopionego  spoiwa  zwanego  lutem.  Luty  mają  niższą  temperaturę  topnienia  niż  łączone
elementy.  Rozróżnia  się  luty  miękkie  o  temperaturze  topnienia  300˚C  i  luty  twarde  powyżej
550˚C.  Roztopiony  lut  łączy  się  z  materiałem  łączonym  dzięki  zjawisku  kohezji  (spójności
międzycząsteczkowej)  i  nieznacznemu  dyfundowaniu  (przenikaniu)  w  głąb  materiału
rodzimego.  Powierzchnie  łączone  należy  dobrze  oczyścić  i  odtłuścić.  Przy  lutowaniu  stosuje
się  topniki  kalafonię  przy  lutowaniu  miękkim  i    boraks  przy  lutowaniu  twardym  powyżej
500˚C.  Lutowanie  miękkie  wykonuje  się  lutownicami,  palnikami,  gazowymi  lub  przez

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

zanurzenie części w roztopionym lucie. Przy lutowaniu twardym łączone elementy można
podgrzać palnikami gazowymi, prądem elektrycznym lub piecach.
Zastosowanie połączeń lutowych.

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

elementy  metalowe  z  ceramicznymi.  Lutowanie  miękkie  przeważnie  stosuje  się
w  elektromechanice,  lutowanie  twarde  do  łączenia  blach,  mechanizmów,  elementów  narzędzi
skrawających. Proces lutowania jest stosunkowo łatwy nie wymaga specjalnego szkolenia.
Rodzaje lutów.
Luty  dzielą  się  na  miękkie,  stopy  cyny,  antymonu i  ołowiu  o temperaturze  180 ÷  300˚C, luty
twarde  stopy  miedzi  z  cynkiem  o  temperaturze  topnienia  500  ÷  875˚C.  Luty  srebrne  stopy
srebra, miedzi i cynku stosowane przy wyrobach precyzyjnych.
Połączenia klejowe

Klejenie jest nowoczesną metodą łączenia elementów maszyn.

Proces klejenia metali polega na:

–  oczyszczeniu powierzchni metodami chemicznymi lub mechanicznymi,
–  dokładnym nałożeniu warstwy kleju grubości około 0,1 mm na powierzchnie klejone,
–  utwardzeniu  skleiny  w  odpowiedniej  temperaturze  i  przy  zachowaniu  właściwego

nacisku.

Sposób przygotowania powierzchni do klejenia zależy od rodzaju materiału, natomiast

przebieg procesu klejenia od rodzaju kleju.
Klejenie  umożliwia  łączenie  prawie  wszystkich  materiałów,  metali  z  metalami  i  niemetalami,
drewnem,  gumą,  tworzywami  sztucznymi,  szkłem.  W  niektórych  przypadkach  klejenie  jest
praktycznie  jedynym  sposobem  połączenia  np.  łączenie  bardzo  cienkich  elementów,  lub  przy
łączeniu elementów o bardzo dużej różnicy grubości.

Zalety połączeń klejonych:

– wykorzystanie pełnej wytrzymałości materiałów łączonych, ponieważ warstwa kleju nie

wywołuje naprężeń i nie osłabia części łączonych,

–  uzyskanie zestawu elementów o nienaruszonej powierzchni,
–  równomierne rozłożenie naprężeń na całej powierzchni złącza,
–  odporność połączeń na korozję, zdolność tłumienia drgań.
Ponadto klej może uszczelnić złącze, odgrywając rolę uszczelki.

Wady połączeń klejowych:

–  możliwość rozwarstwienia połączenia pod wpływem obciążeń,
–  mała odporność klejów na zmiany temperatury,
–  większość klejów ma długi czas utwardzania,
–  spadek wytrzymałości połączenia z upływem czasu, klej się starzeje

Do ważniejszych rodzajów klejów stosowanych w budowie maszyn zaliczamy kleje

fenolowe, epoksydowe, butapren, winylowe.
Przy  wyborze  klejenia,  jako  metody  łączenia  należy  konkretnie  przeanalizować  jej  zalety
i  wady,  a  następnie  opracować  właściwą  technologię  klejenia  w  zależności  od  warunków
pracy połączenia.
Połączenie wciskowe

Połączenie wciskowe powstaje w wyniku montażu o większym wymiarze zewnętrznym

czopa wałka z częścią obejmującą oprawą o mniejszym wymiarze wewnętrznym.

Charakteryzuje się to odpowiednim wciskiem, czyli dodatnią różnicą wymiarów średnicy

wałka  i  otworu  w  oprawie  przed  ich  połączeniem. Przy montażu połączenia w obu częściach
powstają  odkształcenia  sprężyste  wywołujące  docisk  na  powierzchni  styku,  dzięki  temu
możliwe jest przenoszenie obciążeń przez to połączenie.
Połączenia wciskowe należą do połączeń spoczynkowych bezpośrednich lub pośrednich

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W = d

– D

W- wcisk, d

– średnica wałka, D

- średnica otworu

Zalety połączeń wciskowych:
–  dokładna współosiowość łączonych elementów,
–  proste i tanie wykonanie, sam proces łączenia,
–  duża obciążalność połączeń,
–  brak dodatkowych elementów w połączeniach bezpośrednich.

Wady połączeń wciskowych:

– znaczne naprężenia montażowe, grożące zniszczeniem części, zwłaszcza materiałów

kruchych,

– trudność uzyskania żądanego wcisku,
– konieczność stosowania dodatkowych zabezpieczeń przy występowaniu obciążeń

o nieustalonej wielkości.

Rys. 17. Połączenie wciskowe a) bezpośrednie, b) pośrednie [4, s.80]

Charakterystyka połączeń rozłącznych (kształtowych)

W połączeniach kształtowych łączenie elementów, ustalanie wzajemnego ich położenia

uzyskuje się przez odpowiednie ukształtowanie ich powierzchni w połączeniach
bezpośrednich lub zastosowanie łączników w połączeniach pośrednich.
Rozróżnia się połączenia kształtowe: wpustowe, wielowpustowe, kołkowe, sworzniowe,
klinowe itp.

Rys.18. Połączenia kształtowe: a) wpustowe, b) wielowypustowe, c) kołkowe, d) sworzniowe [4, s.89]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zadaniem połączeń kształtowych jest przenoszenie obciążeń (siły wzdłużnej, momentu

skręcającego)  działających  na  łącznik.  Łączniki  mogą  spełniać  dodatkowe  zadanie,
w zależności  od  rodzaju  połączenia,  np.  kasować  luzy,  współosiować  części  pracujące,
przesuwać  elementy  względem  siebie,  zapewniają  powtarzalność  położenia  łączonych
elementów  przy  wielokrotnym  montażu  i  demontażu.  Przy  pracy  połączeń  wpustowych
(przesuwanie  momentu  obrotowego)  występują  naciski  na  boczne  powierzchnie  wpustów
i osadza  się  je  ciasno,  natomiast  w  położeniach  przesuwnych  zapewnia  się  swobodne
przesuwanie kół wzdłuż wału. W połączeniach wpustowych z reguły stosuje się jeden wpust.

Połączenia wielowypustowe należą do najczęściej stosowanych w budowie maszyn,

umożliwiają  uzyskanie  bardzo  dokładnego  osiowania,  stosowanie  większych  obciążeń,
zmniejszania  oporów  tarcia  przy  przesuwaniu  elementów  pracujących.  Połączenia
sworzniowe  i  kołkowe  stosuje  się  w  połączeniach  części  maszyn  gdzie  wymagane  jest
ustalenia  jednej  części  względem  drugiej,  takie  zadania  mają  połączenia  kołkowe.  Połączenia
sworzniowe  są  stosowane  w  połączeniach  ruchowych  przede  wszystkim  wahliwych,
przegubowych,  np.  do  łączenia  tłoków  z  korbowodami  w  silnikach,  pompach,  ogniw
w łańcuchach  sworzniowych  Sworznie  mogą  być  pasowane  ciasno  w  obu  częściach
łączonych  lub  w  jednej  ciasno  a  w  drugiej  luźno.  Połączenia  klinowe  należą  do  połączeń
pośrednich  rozłączonych,  łącznikiem  jest  klin.  Dzielą  się  na  poprzeczne,  w  których  oś  klina
jest  prostopadła  do  osi  części  łączonych  oraz  wzdłużne  o  osiach  równoległych.  Aby  klin  nie
wypadł  w  czasie  pracy  musi  być  spełniony  warunek  samohamowności.  Klin  musi  posiadać
odpowiednie  pochylenie.  Kliny,  kołki  i  sworznie na  ogół  dobiera  się  z  tabel  przy  zachowaniu
warunków wytrzymałościowych.
Charakterystyka i kwalifikacja połączeń gwintowych

Połączenia gwintowe są połączeniami kształtowymi rozłącznymi, elementem połączenia

jest łącznik przeważnie śruba z nakrętką. Mogą występować jako pośrednie i bezpośrednie
jako mechanizmy śrubowe (śruby pociągowe).

Rys. 19. Połączenia gwintowe: a) b) pośrednie, c) bezpośrednie , d)schemat mechanizmu śrubowego [4, s.110]

W połączeniach pośrednich części maszyn łączy się za pomocą łącznika, w połączeniach

bezposrednich  gwint  jest  wykonany  na  łączonych  elementach.  Gwinty  są  stosowane
w mechanizmach  śrubowych,  które  służą  do  zamiany  ruchu  obrotowego  na  postępowo  –
zwrotny  do  celów  napędowych,  przesuwu  stołu  lub  suportu  w  obrabiarkach  do  metali
i drewna.
Podstawowe parametry gwintu, linia śrubowa

Podstawowym pojęciem jest linia śrubowa. Powstawanie linii śrubowej można sobie

wyobrazić jako nawijanie na walec linii prostej, stanowiącej przeciwprostokątną trójkąta.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.20. Powstawanie linii śrubowej [4, s.110]

Określając A

, A

, jako podziałkę danej linii śrubowej P oraz kąt

γ jako wznios linii

śrubowej, otrzymuje się zależność.

γ =

⋅

Rozróżnia się linię śrubową prawą i lewą. Gwint powstaje przez wycięcie bruzd

(rowków)  o  określonym  kształcie  wzdłuż  linii  śrubowej.  Występy  i  bruzdy  obserwowane
w  płaszczyźnie  przechodzącej  przez  oś  gwintu  tworzą  zarys  gwintu.  W  zależności od zarysu
rozróżnia się gwinty: trójkątne, trapezowe, prostokątne i okrągłe.
Do  gwintów  powszechnie  stosowanych  należą  gwinty  trójkątne:  metryczne  i  rurowe,
walcowe  oraz  trapezowe  symetryczne  i  niesymetryczne.  Podział  na  lewe  i  prawe  wynika
z  definicji  linii  śrubowej.  Powszechnie  stosuje  się  gwinty  prawe,  niekiedy  zachodzi
konieczność  zastosowania  w  elemencie  jednego  i drugiego gwintu  np.  nakrętki  rzymskie.  Do
znormalizowanych  łączników  gwintowych  należą  śruby,  wkręty  i  nakrętki,  odpowiednio
oznaczone, np.
M  12  x  1,25  x  70.  (St  3)  gwint  metryczny  M  12,  skok  1,25,  długość  śruby  70mm.  materiał
stal.

Uzupełnieniem łączników są podkładki; które są znormalizowane i używane

w zależności  od  przeznaczenia  np.  podkładki  sprężyste  stosuje  się  w  celu  zabezpieczenia
przed  samoodkręcaniem  się  nakrętek.  Przyczyną  zniszczenia  połączenia  gwintowego  może
być  nadmierne  obciążenie  lub  wadliwe  wykonanie  gwintu,  a  w  mechanizmach  śrubowych
gwint  ulega  zużyciu  wskutek  ścierania.  Należy  dobierać  łączniki gwintowe, które  gwarantują
odpowiednią  wytrzymałość,    a  w  niektórych  mechanizmach  połączenie  śrubowe  musi  być
samohamowne  np.  podnośniki  śrubowe  oraz  musi  być  spełniony  warunek  bezpieczeństwa.
Zasadniczym  elementem  mechanizmu  śrubowego  jest  zespół  śruba  –  nakrętka,  służący  do
zamiany  ruchu  obrotowego  na  postępowy  lub  postępowo-zwrotny.  W  mechanizmach  tych
dobiera  się  odpowiedni  gwint,  materiał  ma  śrubę  i  nakrętkę,  wymiary  z  warunków
konstrukcyjnych i wytrzymałościowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Jakie połączenia uzyskuje się poprzez proces nitowania?
2.  Jak wykonasz połączenie nitowe?
3.  Jakie rozróżniasz rodzaje nitowane?
4.  Jakie znasz rodzaje nitów?
5.  Jakie znasz rodzaje spawania w zależności od źródła ciepła?
6.  Jak wykonasz spawanie?
7.  Co nazywamy spawalnością metali i ich stopów?
8.  Jakie warunki należy uwzględnić przy projektowaniu konstrukcji spawanych?
9.  Jakie znasz rodzaje lutów?
10. Jakie znasz zalety i wady procesu klejenia?
11. Wymień  rodzaje  połączeń  nierozłącznych  stosowanych  w  budowie  maszyn,  (które  są

najczęściej stosowane i dlaczego)?

12. Określ zadania połączeń kształtowych?
13. Jakie znasz przeznaczenie połączeń gwintowych w budowie maszyn?
14. Określ zasadę powstawania linii śrubowej?

15. Jakie rozróżniasz zarysy gwintów?
16. Jakie znasz łączniki gwintowe?
17. Jakie znasz przyczyny zniszczenia połączenia gwintowego?
18. Czym charakteryzuje się gwint samohamowny?
19. W których elementach części maszyn mają zastosowanie mechanizmy śrubowe?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Podaj przykłady zastosowania połączeń klejowych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać informacje w literaturze na ten temat,
2)  scharakteryzować proces klejenia,
3)  określić technologię  wykonania połączenia klejowego na przykładach,
4)  określić zalety połączeń klejowych,
5)  określić wady połączeń klejowych,
6)  dokonać to w formie opisowej,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4
–  katalogi części maszyn klejonych,
–  literatura.

Ćwiczenie 2.

Dokonać charakterystyki przeznaczenia połączeń wielowypustowych i wpustowych.

Sposób wykonania ćwiczenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać informacje na ten temat w literaturze,
2)  scharakteryzować połączenia wielowypustowe,
3)  scharakteryzować połączenia wpustowe,
4)  określić różnicę pomiędzy połączeniami wielowypustowymi, a wpustowymi,
5)  określić charakter i zadania tych połączeń,
6)  przedstawić przykłady zastosowania połączeń w maszynach i urządzeniach,
7)  przedstawić powyższe w formie pisemnej,
8)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4
–  katalog połączeń wpustowych i wielowypustowych,
–  literatura.

Ćwiczenie 3.

Scharakteryzuj podstawowe pojęcia związane z powstawaniem linii śrubowej (przedstaw

to w formie rysunkowej i opisowej).

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać informacje w literaturze  na ten temat,
2)  przedstawić rysunek powstania linii śrubowej,
3)  opisać zakres powstania linii śrubowej,
4)  wyjaśnić zależność ze wzoru,

γ =

⋅

5)  określić rodzaje linii śrubowych z podanych definicji,
6)  opisać technikę powstania zarysu gwintu,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  ołówek, długopis, linijka, papierA4,
–  wzorce gwintów,
–  literatura.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.4. Sprawdzian postępów.

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) określić technologię powstania połączenia nitowego ?

2) określić rodzaje nitów ich zastosowanie ?

3) wymień elementy maszyn wykonane technologią nitowania ?

4) scharakteryzować rodzaje spawania ?

5) wymienić źródła ciepła używane w procesie spawania ?

6) zdefiniować spawalność metali i ich stopów ?

7) wymienić wady i zalety połączeń spawanych ?

8) wskazać zakres stosowania techniki zgrzewania w elementach maszyn?

9) scharakteryzować proces zgrzewania ?

10) scharakteryzować technologię i zastosowanie lutowania?

11) wymienić podstawowe zalety i wady połączeń klejowych ?

12) określić rodzaje klejów stosowanych do klejenia metali ?

13) wyjaśnić proces powstania połączeń wpustowych, rodzaje wpustów ? ¨

14) wymienić rodzaje połączeń wielowpustowych, zadania ?

15) określić zadania połączeń kształtowych ?

16) przedstawić charakterystykę i klasyfikację połączeń gwintowych ?

17) określić zadania mechanizmów śrubowych ich zastosowanie ?

18) rozróżnić zarysy gwintów ?

19) wymienić rodzaje łączników gwintowych ?

20) określić zasadę powstania linii śrubowej ?

21) scharakteryzować gwint samohamowny ?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6. Osie, wały, czopy i łożyska.

4.6.1. Materiał nauczania

Charakterystyka osi i wałów.

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

osadzone  na  nich  części,  które  wykonują  przeważnie  ruch  obrotowy.  Głównym  zadaniem
wału  jest  przenoszenie  momentu  obrotowego,  a  więc  wykonuje  zawsze  ruch  obrotowy.
Narażony  jest  na  zginanie  i  skręcanie.  Odstępstwem  od  tego  jest  wał  napędowy  Cardana,
który  narażony  jest  tylko  na  skręcenie.  Ze  względu  na  to,  że  oś  nie  przenosi  momentu
obrotowego narażona jest na zginanie. Osie i wały sztywne są to pręty przeważnie o przekroju
okrągłym,  osie  z  reguły  proste,  natomiast  wały  mogą  być  proste  lub  wykorbione.
W niektórych  urządzeniach  stosuje  się  wały  giętkie.  Ponadto  rozróżnia  się  wały  dwu
i wielopodporowe  w  zależności  od  liczby  łożysk,  bardzo  rzadko  stosowane  są
jednopodporowe.  W  zależności  od  pełnionych  funkcji  wały  mogą  być  pełne  i  drążone,
średnice  zmieniające  się  schodkowo  narastająco  od  środka  wału,  przeważnie  gdy  korpus
maszyny jest dzielony.

Rys 21. Rodzaje osi i wałów; a) wał gładki, b),c) wały schodkowe, d)wał wykorbiony c) oś nieruchoma [4, s. 187]

Czopami nazywamy odcinki osi lub wału, których powierzchnie stykają się ze

współpracującymi elementami; łożyskami, kołami i przesuwanymi częściami w zależności od
rodzaju obrabiarki, urządzenia. Rozróżnia się czopy ruchowe i spoczynkowe wzdłużne
i poprzeczne.

Czopy ruchowe, współpracują z panewkami łożysk ślizgowych, z kołami przesuwanymi

lub obracającymi się wraz z nimi. Kształty czopów ustala się w zależności od działających
reakcji i wymagań konstrukcyjno- technologicznych .

Czopy wymagają dokładnej obróbki, średnice należy dobierać według obowiązujących

norm.
Dobór  materiałów  na  wały  i  osie  zależy  od  ich  przeznaczenia,  wymaganej  sztywności
i wytrzymałości.  Najczęściej  osie  i  wały  wykonuje  się ze  stali  węglowej  (St  4-  St  6) i  ze stali
do  ulepszenia  cieplnego  w  przypadkach,  gdy  bardziej  istotna  jest  twardość  powierzchni  niż
wytrzymałość  rdzenia  wału.  Odlewanie  wałów  ze  stali  lub  żeliwa  stosuje  się  przeważnie  dla
wałów wykorbionych.

Obciążenia osi i wałów

Obliczenia wytrzymałościowe osi i wałów mają na celu wyznaczenie wszystkich sił

momentów działających na oś lub wał.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przeważnie rozróżnia się obciążenia:

–  zmienne co do wartości i kierunku naprężenia,
–  obciążenia sił zmieniające swoje położenie (siły odśrodkowe),
–  obciążenia stałe, statyczne (naprężenia stałe).

W praktyce stosuje się wstępne obliczenia wałów, uwzględniając wartość siły

obwodowej F wyznaczonej ze wzoru na moment obrotowy

M= F ·

Moment obrotowy oblicza się z zależności

M =

P – moc w [W], ω – w [radianach/s]
Moment wyrażony jest w [Nm]

Moc P podstawiamy w kW, ω =

⋅

n – obr./min

M =

1000

⋅

≈

9550

Łożyska

W celu zapewnienia prawidłowej pracy części maszyn poruszających się ruchem

obrotowym  i  zachowanie  stałego  położenia  ich  względem  korpusu  maszyny  stosuje  się
łożyska. Łożyska powinny spełniać określone zadania – zapewnić ruch obrotowy wału i stałe
jego  położenie,  przenosić  obciążenia,  charakteryzować  się  małymi  oporami  ruchu,  stabilną
pracą,  niezawodnością  działania,  odpornością  na  zużycie  czyli  trwałością,  oraz  zapewnić
wymogi konstrukcyjno technologiczne.

Łożyska dzieli się na ślizgowe i toczne. W łożyskach ślizgowych czop wału ślizga się

(obraca) w panewce. W łożyskach tocznych między współpracującymi powierzchniami czopa
i łożyska występują elementy toczne (kulki, wałeczki, igiełki). Jedne i drugie łożyska
posiadają zalety i wady.

Łożyska ślizgowe na ogół stosuje się:

–  przy przenoszeniu bardzo dużych obciążeń,
–  gdy zachodzi konieczność zastosowania łożysk o dużych średnicach powyżej 1metra,
–  przy obciążeniach udarowych, gdy konieczne jest tłumienie drgań wału,
–  przy  dużych  prędkościach  obrotowych  i  możliwości  uzyskania  tarcia  płynnego

(smarowania),

– gdy wymagana jest cienkobieżność łożyska, stosowania panwi dzielonych,
– przy drobnych konstrukcjach o małych obciążeniach (urządzenia precyzyjne).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 22. Schematy łożysk ślizgowych: a) poprzecznego, b)wzdłużnego [4, s.209]

Wybór rodzaju łożysk może być uzależniony od innych czynników: warunków pracy,

konstrukcji wału, sposobu smarowania i możliwości doprowadzenia smaru do łożyska, od
względów technologicznych związanych z naprawą i wymianą łożysk.

Charakterystyka łożysk ślizgowych w zależności od obciążeń:

–  poprzeczne przejmujące obciążenia prostopadłe do osi obrotu wału,
–  wzdłużne obciążone siłami działającymi z kierunkiem osi obrotu wału,
–  poprzeczno – wzdłużne

W zależności od sposobu podawania smaru rozróżnia się łożyska hydrostatyczne

i hydrodynamiczne. (co będzie omówione w następnej jednostce modułowej).

Materiały na panwie

Praca łożyska ślizgowego zależy od własności materiałów czopa i panewki. Przeważnie

czopy  wałów  wykonane  są  ze  stali,  to  dla nich najkorzystniejszym  materiałem będą  materiały
łożyskowe,  stopy.  Od  materiałów  łożyskowych  wymaga  się  wysokiej  wytrzymałości
mechanicznej  na  obciążenia  statyczne  i  dynamiczne,  odporność  na  zatarcie,  odporności
cieplnej,  dobrego  przewodzenia  ciepła,  dobrej  odkształcalności,  dobrej  obrabialności  i  niskiej
ceny. W praktyce pomimo , że istnieje bardzo wiele materiałów łożyskowych żaden z nich nie
spełnia  wszystkich  wymagań.  Przy  doborze  materiałów  łożyskowych  należy  kierować  się
tymi cechami, które są najbardziej istotne dla pracy określonego łożyska.

Najczęściej stosowane stopy łożyskowe:

– stopy cynowe o składzie: 89%Sn,8% Sb,3%Cu,
– stopy ołowiowe o składzie:16% Sb,2%Cu,16%Su,reszta Pb.

Do materiałów często stosowanych należą brązy odlewnicze cynowe i ołowiowe o dużej

twardości  i  wytrzymałości.  Do  celów  specjalnych  stosuje  się  panewki  wielowarstwowe,  np.
stalowe  pokryte  warstwą  srebra,  ołowiu  lub  panewki  z  materiałów  porowatych  nasycone
odpowiednim  smarem  (tuleje  samosmarowe).Podstawową  częścią  łożysk  ślizgowych    jest
korpus,  w  którym  osadzona  jest  panewka  wymienna.  Tuleje  łożyskowe  powinny  być
zabezpieczone przed obrotem i przesunięciem.
Łożyska toczne

Praca łożyska tocznego charakteryzuje się tym, że elementy toczne obracają się między

pierścieniami, występuje tarcie toczne.

Łożyska toczne są najczęściej stosowane:

– gdy zależy nam na uzyskaniu małych oporów w czasie pracy, zwłaszcza podczas

rozruchu,

– przy zmiennych prędkościach obrotowych wału,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–  przy częstym zatrzymywaniu i uruchamianiu maszyny,
–  gdy wymagana jest duża niezawodność pracy i duża trwałość łożyska,
–  gdy  ze  względu  na  wymiary  korpusu maszyny konieczne  jest  stosowanie łożysk o małych

wymiarach wzdłużnych. W zależności od kształtu elementów tocznych rozróżnia się
łożyska kulkowe i wałkowe, które w zależności od kształtu mogą być stożkowe
i baryłkowe.

Rys.  40.  Główne  rodzaje  łożysk  tocznych  łożyska  toczne  a)  zwykłe,  b)wahliwe,  c)skośne  jednorzędowe,
d)  skośne  dwurzędowe,  łożyska  walcowe,  e)bez  prowadzenia  na  pierścieniu  zewnętrznym  f)z  jednostronnym
prowadzeniem,  g)igiełkowe,  h)stożkowe  i)baryłkowe  poprzeczne,  kulkowe  wzdłużne  jednokierunkowe,
k)kulkowe wzdłużne dwukierunkowe l)baryłkowe wzdłużne.

Prawidłowy montaż jest warunkiem prawidłowej pracy łożyska. Przed przystąpieniem

do  zakładania  łożysk  należy  oczyścić  wszystkie  elementy,  lekko  naoliwić  powierzchnie
montażu  wału  i    oprawy,  aby  siły  użyte  do  zakładania,  zdejmowania  łożyska  nie  działały  na
elementy  toczne.  Łożyska  toczne  wymagają  niewielkich  ilości  smaru,  są  uszczelniane  przed
wyciekiem smaru i przenikaniem z zewnątrz pyłu i wilgoci.

4.6.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Jaka jest różnica między osią a wałem?
2.  Jakie rozróżniamy osie?
3.  Jakie rozróżniamy wały?
4.  Z jakich materiałów wykonuje się wały?
5.  Jakie obciążenia przenoszą wały?
6.  Jak obliczyć moment obrotowy jaki przenosi wał?
7.  Jaki cel spełniają łożyska?
8.  Czy znasz podział łożysk i ich charakterystykę?
9.  Jakie są zalety i wady łożysk?
10. Jakie materiały stosujemy na panwie?
11. Jak dzielimy łożyska toczne w zależności od kształtu elementów tocznych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj charakterystyki i podziału osi i wałów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać informacje w literaturze na temat charakterystyki osi i wałów,
2)  podać zasadniczą  różnice pomiędzy osią, a wałem,
3)  określić główne zadania wałów i osi,
4)  przedstawić powyższe w formie opisowej,
5)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4
–  katalogi wałów i osi,
–  literatura.

Ćwiczenie 2

Dokonaj podziału łożysk w zależności od materiału i technologii wykonania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać w literaturze informacje na temat podziału łożysk,
2)  scharakteryzować materiały stosowane na łożyska przy uwzględnieniu ich cech,
3)  dokonać podziału łożysk w zależności od warunków pracy i technologii wykonania,
4)  uwzględnić czynniki decydujące  o wyborze łożyska,
5)  przedstawić powyższe  w formie opisowej,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia

Wyposażenie stanowiska pracy.

–  długopis, ołówek, papier A4
–  katalog łożysk,
–  przykłady łożysk,
–  literatura.

4.6.4 .Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić różnicę między osią a wałem ?

2) scharakteryzować osie i wały ?

3) przedstawić podział i rodzaje czopów ?

4) nazwać materiały z jakich wykonywane są wały ?

5) określić obciążenia jakie przenoszą wały ?

6) określić warunki wytrzymałościowe wałów ?

7) przedstawić główny podział łożysk w zależności od elementów tocznych ? ¨

8) wymienić wady i zalety łożysk tocznych i ślizgowych ?

9) wymienić materiały z jakich wykonuje się panwie ?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7. Teoria smarowania, układy i systemy smarowania, korozja -

zapobieganie

4.7.1. Materiał nauczania

Względy ekonomiczne wymagają prowadzenia racjonalnej gospodarki olejami

smarami. Należy stosować normy zużycia tych materiałów, określić dla typowych urządzeń

i  maszyn  warunki  eksploatacji,  utrzymywać  maszyny  w  należytym  stanie  technicznym,
przeprowadzać  w  określonym  czasie  czynności  obsługowo-  naprawcze.  Magazynowanie
olejów  i  smarów  powinno  odbywać  się  w  warunkach  zapewniających  bezpieczeństwo
przeciwpożarowe  i  ochronę  środowiska.  Na  zużycie  olejów  mają  wpływ:  stan  techniczny
maszyny,  urządzenia,  warunki  eksploatacji.  Zły  stan  techniczny  urządzenia    zwiększa  opory
ruchu,  a  więc  większe  tarcie  i  zużycie  oleju.  W  celu  zmniejszenia  oporów  ruchu  pomiędzy
powierzchniami współpracującymi powinna być wytworzona warstwa smaru, oleju czy gazu.

W zależności od podawania oleju rozróżnia się smarowanie hydrostatyczne w którym

warstwa  oleju  podawana  jest  pod  ciśnieniem,  aerodynamicznie  na  skutek  ruchu  obrotowego
powierzchni  ślizgowych  przenoszony  jest  dalej  smar.  Podstawowym  zadaniem  smarów
i olejów  jest  zmniejszenie  tarcia,    a  tym  samym  zmniejszenie  ich  zużycia,  odgrywają  też  rolę
czynnika chłodzącego.

Podstawowe cechy smarów są określone przez:

–  lepkość dynamiczną i kinetyczną( charakteryzującą opór smaru, gęstość płynu),
–  smarność, zdolność przylegania do powierzchni,
–  temperaturę krzepnięcia, zapłonu,
–  odporność na starzenie, decydująca o częstości wymiany oleju.

Rozróżnia się smary stałe, plastyczne i ciekłe, ze względu na pochodzenie, roślinne,

zwierzęce  i  mineralne.  Zależnie  od  rodzaju  i  ilości  smaru  doprowadzanego  do  maszyny
stosuje  się  różne  sposoby  smarowania i  różne urządzenia. Ze względu na sposób smarowania
rozróżnia  się  smarowanie  przelotowe  –  smar  spływa  do  zbiornika  zużytego  smaru,
smarowanie  obiegowe  –  smar  znajduje  się  cały  czas  w  obiegu,  smarowanie  zanurzeniowe  –
elementy  obracające  trą  się,  są  stale  zalane  smarem  .Typowym  przykładem  zastosowania
smarowania  obiegowego  jest  smarowanie  płynne  łożysk  ślizgowych  wału  korbowego
w pojazdach  samochodowych.  Dobór  urządzeń  smarowniczych  uzależniony  jest  od
stosowanego rodzaju smaru, budowy urządzenia, dokładności powierzchni  trących się.

Rys. 24. Smarownice: a) kapturowa, b)dociskowa sprężynowa, c) knotowa, d) igłowa z regulacją wypływu

[4, s.213]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Do smarów plastycznych stosuje się zbiorniki, z których smar wypływa na powierzchnie

czopa  po  przekroczeniu  temperatury  kroplenia  (a,  b).Do  smarowania  przelotowego  smarem
ciekłym stosuje się smarownice knotowe lub igłowe z regulacją wpływu (c, d).
Smarowanie  obiegowe  pod  ciśnieniem  jest  wyposażone  w  stały  zbiornik  oleju,  pompę
przeważnie  zębata  podającą  olej  na  elementy  współpracujące,  filtry  które  zatrzymują
zanieczyszczenia,  wskaźniki  ciśnienia  oleju.  Wszystkie  części  współpracujące  ze  sobą
zużywają  się,  powoduje  to  powstawanie  luzów  między  nimi.  Regulacja  tych  luzów  jest
możliwa,  dopóki  zużycie  nie  przekroczy  określonych  granic  konstrukcyjnych.  Konstruktor
powinien  przyjąć  taką  zasadę,  aby  część  droższa  i  trudniejsza  do  naprawy  zużywała  się
wolniej, natomiast szybciej część tańsza i łatwiejsza do wymiany.

Korozja i jej wpływ na trwałość maszyn
Korozją nazywamy proces niszczenia materiałów przeważnie metali i ich stopów

w wyniku  chemicznego  lub  elektrochemicznego  oddziaływania  środowiska,  którym
najczęściej  jest  atmosfera,  woda  i  ziemia.  Korozja  zaczyna  się  zawsze  na  powierzchni
i postępuje  w  głąb  materiału  przenikając  do  warstw  wewnętrznych.  Zależnie  od  objawów
i skutków rozróżnia się korozję miejscową występującą w pewnych miejscach w postaci plam
i  wżerów,  równomierną  na  całej  powierzchni,  korozję  międzykrystaliczną  pojawiającą  się  na
granicy  ziaren  wnikając  w  głąb  metalu.  Zależnie  od  czynników  wpływających  na  proces
niszczenia  rozróżnia  się  korozję  chemiczną  i  elektrochemiczną.  Inne  postacie  korozji  to
korozja-erozja,  połączenie  korozji i ścierania wywołanego burzliwym przepływem gazów, par
i  cieczy,  korozja  naprężeniowa  wywołana  połączonym  działaniem  na  metal  statycznych
naprężeń  rozciągających  i  środowiska  korozyjnego,  korozja  zmęczeniowa  określana  jako
zmniejszenie  wytrzymałości  zmęczeniowej  materiału  pod  wpływem  karbu  wywołanego
korozją  międzykrystaliczną.  Niemałe  znaczenie  ma  zużycie  na  skutek  kawitacji.  Kawitacja
jest  wynikiem  tworzenia  się  pęcherzy  porawych  w tych obszarach  płynącej  cieczy,  w  których
ciśnienie  spada  poniżej  prężności  jej  pary  nasyconej  w  danej  temperaturze.  Pęcherze  są
unoszone  przez  strumień  cieczy  do  obszarów  o  wyższym  ciśnieniu,  gdzie  następuje
gwałtowne skraplanie pary któremu towarzyszą implozje i  uderzenia hydrauliczne.

W obszarze tym mamy do czynienia z pulsacją ciśnienia o dużej częstotliwości. Ciecz

jest  przemiennie  wsysana  w  pory  ścian,  następnie  wytłaczana  z  nich.  Materiał  ścian  podlega
dużym  uderzeniom,  drganiom  i  rozsadzaniu  porów,  zjawiskom  tym  towarzyszy  obfita  piana,
szumy,  trzaski  i  głośne  hałasy.  Efektem  tych  działań  jest  korozja  kawitacyjna,  niebezpieczna
bo zachodzi wewnątrz.

Wpływ warunków atmosferycznych na zjawisko korozji
Korozja atmosferyczna występuje na skutek współdziałania zjawisk tworzenia

niszczenia warstewki tlenków. Tworzenie się tej warstewki jest związane z utleniającym

działaniem powietrza na metal. Ma ona własności ochronne i dlatego np. w suchym powietrzu
żelazo nie rdzewieje. Intensywność korozji zależy od własności metalu własności
powierzchni ochronnej i przewodnictwa cieczy stykającej się z metalem.
Deszcz, oprócz tego że dostarcza wilgoci, spłukuje część warstewki ochronnej.

Korozję przyspieszają rozpuszczone w wilgoci gazy z atmosfery, drobne cząstki kurzu

występujące w postaci zawiesiny. Największy wpływ na korozję mają tlen, azot, dwutlenek
węgla, sól, amoniak, dwutlenek siarki i kwas solny.
Korozja przebiega z różną intensywnością w różnych środowiskach – inaczej w dużych
ośrodkach przemysłowych, inaczej nad morzem czy terenach wiejskich.
Inny jest przebieg korozji w różnych porach roku.

Korozja chemiczna jest to proces niszczenia metali na skutek bezpośredniego działania

gazów lub cieczy nie przewodzących elektryczności. Ciecz lub gaz powoduje powstawanie
związku chemicznego danego metalu z działającym na niego czynnikiem(tlenki siarki, azotki,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

węgliki). Warstwa ta byłaby ochroną przed dalszą korozją, gdyby nie zjawisko dyfuzji –
przenikanie cząstek do dalszych warstw materiału.

Korozja elektromechaniczna jest to proces niszczenia metali na skutek przepływu

prądu  elektrycznego  z  jednej  części  materiału  do  drugiej  za  pośrednictwem  elektrolitu.
Elektrolitem  jest  najczęściej  woda  zawierająca  rozpuszczone  gazy,  sole,  kwasy  pobrane  ze
środowiska. Metal i elektrolit tworzą ogniwa galwaniczne, metal jest anodą, zanieczyszczenia
katodą,  między    elektrolitami  przepływa  prąd,  powodując  przechodzenie  metalu  w  stan
jonowy.  Niektóre  materiały  są  odporne  na  korozję,  utlenia  się  tylko  cienka  powierzchnia,
dalej  nie  ulega  korozji.  Taki  stan  odporności  nazywa  się  pasywnością  –  metal  pasywny  np.
zwykła  stal  węglowa  jest  aktywna,  staje  się  pasywna  gdy  wprowadzimy  do  niej  pierwiastki
chromu,  niklu,  molibdenu.  Korozja  powoduje  duże  straty  materialne.  Znaczna  część,  około
kilkunastu procent rocznej produkcji stali ulega zniszczeniu poprzez korozję. Walka z korozją
jest istotnym problemem technicznym i ekonomicznym.
Sposoby ochrony przed korozją

Intensywność korodowania część maszyn można zmniejszyć stosując:

–  właściwą konstrukcję,
–  materiały odporne na korozję,
–  pokrycia ochronne.

Do błędów konstrukcyjnych, które przyspieszają korozję można zaliczyć stykanie się

części  wykonanych  z  różnych  metali  (wywołują  korozję  elektromechaniczną),  ale  stosując
przekładki  z  tworzyw  można  tego  uniknąć.  Konstrukcje  posiadające  złe  metody  łączenia
elementów,  gdzie  gromadzi  się  woda,  nie  można  dokładnie  pokryć  pewnych  elementów  to
ułatwia  działania  korozyjne.  Odporność  metali  na  korozję  uzyskuje  się  przez  dodanie
odpowiednich  składników  stopowych  (chrom,  nikiel,  krzem,  miedz,  aluminium).  Są  to
materiały  drogie  zwiększające  koszty  produkcji,  ale  w  niektórych  konstrukcjach  uzasadnione
ekonomicznie, ponieważ znacznie wydłużają okres eksploatacji.

Do powłok ochronnych, które zabezpieczają elementy metalowe przed korozją zaliczmy:

– cynowanie, cynkowanie, niklowanie, chromowanie są to powłoki wytwarzane poprzez

zanurzenie elementów stalowych lub pokrywanie galwaniczne;

– oksydowanie, fosfatyzowanie są to pokrycia chemiczne.
– malowanie, lakierowanie, powłoki wykonane z użyciem farb.

Niektóre

elementy

konstrukcji

pokrywa

się

związkami

bitumicznymi

przez

natryskiwanie.

czasowej

ochrony,

konserwacji

elementów

magazynowanych,

transportowanych, stosuje się łatwo usuwalne powłoki ze smarów i olejów. Stosowane są
również materiały błonotwórcze.

4.7.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Jakie zadania spełnia smarowanie?
2.  Jakie cechy powinny posiadać oleje i smary?
3.  Jakie rozróżnia się smary?
4.  Jakie znasz sposoby smarowania?
5.  Co to jest korozja?
6.  Jakie rozróżniasz rodzaje korozji?
7.  Jakie znasz sposoby ochrony przed korozją?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7.3.Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Określ wymagania stawiane olejom i smarom.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać w literaturze informacje na temat wymagań stawianych olejom i smarom,
2)  określić cechy jakie powinny spełniać oleje i smary,
3)  scharakteryzować poszczególne rodzaje olejów i smarów,
4)  uwzględnić czynniki które decydują o sposobie smarowania,
5)  powyższe przedstawić w formie pisemnej,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  katalog smarów i olejów, materiały reklamowe,
–  literatura.

Ćwiczenie 2

Scharakteryzuj sposoby ochrony przed korozją.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać informacje w literaturze dotyczące powłok ochronnych i sposobów ochrony,
2)  przedstawić sposoby ochrony przed korozją,
3)  scharakteryzować poszczególne rodzaje ochrony,
4)  dokonać podziału na sposoby skuteczne i mniej skuteczne,
5)  wyjaśnić skutki ekonomiczne walki z korozją,
6)  powyższe przedstawić w formie opisowej,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  katalogi materiałów zabezpieczających przed korozją,
–  materiały reklamowe,
–  literatura.

4.7.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić zadania i rolę smarowania?

2) wymienić cechy jakie powinny posiadać oleje i smary?

3) scharakteryzować sposoby i układy smarowania?

4) dokonać wyboru urządzeń smarowniczych?

5) dokonać wyboru smaru do określonego urządzenia?

6) posłużyć się katalogami w zakresie doboru smaru i oleju ?

7) wyjaśnić proces korozji?

8) dokonać podziału środowiska z uwzględnieniem przebiegu korozji?

9) scharakteryzować rodzaje korozji?

10) wskazać sposoby ochrony przed korozją?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.8. Ogólna charakterystyka napędów i zespołów

4.8.1. Materiał nauczania

Wiadomości wstępne

Napędami nazywamy urządzenia pośredniczące w przekazywaniu energii mechanicznej

od silnika do maszyny roboczej. Rozróżnia się napędy mechaniczne, elektryczne,
hydrauliczne i pneumatyczne.

Źródłem energii są najczęściej silniki elektryczne i spalinowe. Zadaniem każdej maszyny

roboczej  jest  realizowanie  określonych  ruchów  roboczych;  obrotowych,  postępowo  –
zwrotnych.  Napęd  powinien  być  dostosowany  do  rodzaju  silnika  i  maszyny.  Najczęściej
stosowane  i  rozpowszechniane  są  napędy  mechaniczne,  najbardziej  popularnym  ruchem  jest
ruch  obrotowy.  Przekładnia  mechaniczna  służy  do  przekazywania  ruchu  obrotowego  z  wału
czynnego  napędzającego  na  wał  bierny  napędzany,  czyli  przeniesienie  energii  poprzez  wały,
zmiany wartości momentu obrotowego, prędkości i sił.

Potrzebą stosowania napędów (przekładni) można uzasadnić następująco:

– w większości maszyn roboczych są potrzebne duże momenty obrotowe co przy określonej

mocy wymaga stosowania małych prędkości obrotowych, silniki są na ogół
wysokoobrotowe,

– stosowanie silników o małej prędkości obrotowej jest nieekonomiczne są większe, cięższe

i droższe.

– zakres regulacji prędkości obrotowych potrzebnych w maszynach jest niemożliwy do

osiągnięcia przez zmianę prędkości obrotowej silnika.

– ponadto jest wiele czynników, które nie pozwalają na bezpośrednie połączenie silnika

z maszyną jak; względy konstrukcyjne, bezpieczeństwo pracy, gabaryty silnika, wygoda
obsługi.

Najprostsza przekładnia mechaniczna składa się z dwóch kół współpracujących ze sobą

bezpośrednio lub rozsuniętych i opasanych cięgnem.

Rys 25. Rodzaje przekładni mechanicznych: a) cierne, b) pasowe, c) łańcuchowe, d-g) przekładnie zębate,

d)walcowa, e)stożkowa, f)planetarna g)ślimakowa [4, s.239]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Cechy użytkowe przekładni mechanicznych

Ruch obrotowy kół przekładni można scharakteryzować poprzez prędkość: kątową ω,

obrotową n lub obwodową v danego koła. Między tymi prędkościami są zależności:
Uwaga! Indeks 1- odnosi się do elementu czynnego – napędzającego, 2- do elementu
biernego – napędzanego.

– prędkości kątowe w rad/s

, n

– prędkości obrotowe w obr./min

⋅

–prędkości liniowe wyrażone w m/s.

1,2

– średnice kół w [m]

Podstawową cechą każdej przekładni jest przełożenie(i)

i =

Wartość przełożenia decyduje o podziale przekładni na:

– reduktory (przekładnie zwalniające, i > 1, w którym prędkość kątowa koła biernego jest

mniejsza od prędkości kątowej koła czynnego.)

– multipikatory (przekładnie przyśpieszające i < 1 w których prędkość kątowa koła

biernego jest większa od prędkości kątowej koła czynnego).

Reduktory są najczęściej stosowane.
Stosowanie przełożeń różnych od jedności wymaga dobrania odpowiednich wymiarów

kół. Aby ustalić wymiary należy rozpatrywać współpracę dwóch kół ciernych bez poślizgu.
Prędkości obwodowe obu kół v

będą jednakowe. W przekładniach zębatych wartość

przełożenia może być wyrażona stosunkiem średnic podziałowych kół lub stosunkiem liczby
zębów (z)

i =

Moment obrotowy jest kolejną wielkością charakteryzującą przekładnie mechaniczne

M- [Nm], P – [W],

ω - [rad/s]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

M= 9550

P – [kW], n – obr./min

Moc i sprawność. (P,η)

W czasie przenoszenia mocy z wału czynnego na bierny powstają straty energii,

spowodowane tarciem, poślizgiem, a więc moc P

na wale biernym jest mniejsza od mocy P

na wale czynnym.
Sprawnością nazywamy stosunek mocy P

do mocy P

η=

Sprawność pojedynczych przekładni mechanicznych jest wysoka η = 0,95: 0,99.
Sprawność całkowita przekładni wielostopniowych jest równa iloczynowi sprawności
poszczególnych przekładni.

= η

· η

······ η

Rodzaje przekładni zębatych

Przekładnią zębatą nazywa się mechanizm utworzony z dwóch kół, przenoszący ruch

poprzez zazębienie się ich zębów.

Podobnie jak koła rozróżnia się przekładnie:

–  walcowe o zazębieniu zewnętrznym,
–  zębatkowe,
–  walcowe o zazębieniu wewnętrznym,
–  stożkowe,
–  śrubowe,
–  ślimakowe.

Zastosowanie zalety i wady przekładni zębatych.
Przekładanie zębate są najczęściej stosowane w przekładniach mechanicznych

przenoszących bardzo dużą moc, ruch obrotowy o małych mocach w mechanizmach
precyzyjnych, w układach automatyki jako przekaźniki.

Zalety:

–  stałość przełożenia,
–  wysoka sprawność,
–  zwartość konstrukcji
–  małe naciski na wały i łożyska,
–  niezawodność działania.

Wady:

–  wyższy koszt wykonania ze względu na dokładność wykonania,
–  hałaśliwość,
–  konieczność smarowania,
–  mniejsza odporność na przeciążenia dynamiczne.
Zużycie i uszkodzenia zębów

Zniszczenie przekładni może nastąpić z wielu powodów; przeciążenia, niewłaściwej

obsługi, braku przeglądów i dokonywania drobnych napraw, wybranie niewłaściwej
technologii wykonania.

Podstawowe zużycia i uszkodzenia zębów to:

– zużycie ścierne występujące pod wpływem ciał obcych dostających się między zęby,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

– niewłaściwe smarowanie i tarcie występujące w poślizgach międzyzębowych.
– zatarcie powstające na skutek wyrwania cząstek materiału z koła współpracującego pod

wpływem dużych nacisków lub stosowania niewłaściwych smarów.

– wgłębienia zmęczeniowe na stopach zębów, odpryski w kształcie łusek.
– wgłębienia hartownicze występują w zębach hartowanych na wskutek nadmiernych

obciążeń po obróbce cieplnej.

– odkształcenia plastyczne zmieniają kształt zęba pod wpływem znacznych obciążeń kół
– złamania

zmęczeniowe

występują

przekroczeniu

zmiennych

obciążeń

przekraczających dopuszczalną granicę, wady powierzchniowe, wady karbu, dość znaczne
przeciążenia.

Przekładanie ślimakowe

Przekładnie ślimakowe są odmianą przekładni śrubowej o osiach wichrowatych.

Przekładnia  ślimakowa  składa  się  ze  ślimaka  i  ślimacznicy,  najczęściej  kołem  czynnym  jest
ślimak.  Ślimak  to  koło  zębate  o  małej  liczbie  zębów  śrubowych  tworzących  ciągły  zwój
gwintowy.  Ślimacznica  jest  to  koło  zębate  o  uzębieniu  wklęsłym,  współpracujące  ze
ślimakiem.  W  porównaniu  z  walcowymi  przekładniami  przekładnie  ślimakowe  mają  wiele
zalet,  mogą  przenosić  bardzo  duże  obciążenia  są  cichobieżne,  mają  dużą  sprawność,  stosuje
się je jako przekładnie napędowe i podziałowe w przyrządach np. podzielnice.

Rys. 26. Przekładnie ślimakowe: a) walcowe, b) globoidalna [4, s.293]

Przekładnie obiegowe

Przekładniami obiegowymi nazywa się przekładnie, w których oś co najmniej jednego

koła zębatego jest ruchoma względem korpusu. Rozróżnia się przekładnie obiegowe,
planetarne i różnicowe.

Rys. 27. Podstawowe schematy przekładni planetarnych. C - koło centralne, J – jarzmo, W – koło o uzębieniu

wewnętrznym, S – satelity [4, s.301]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przekładnia planetarna składa się z koła centralnego C, jarzma J, koła o uzębieniu

wewnętrznym  W,  oraz  satelitów  S,  przy  czym  w  zależności  od  układu  jeden  z  elementów
przekładni,  C,  W  lub  J  jest  unieruchomiony.  Najczęściej  w  przekładni  stosuje  się  2,3  lub  4
satelity,  rozmieszczone  symetrycznie  względem  koła  centralnego  C.  Przekładnie  planetarne
budowane  są  również  jako  przekładnie  bezłożyskowe  przenoszące  moc  15  000  KW  przy
prędkościach  obrotowych  do  35  000  obr/min.  mają  zastosowanie  w  zespołach  turbinowych,
są kilkakrotnie lżejsze od zwykłych przekładni.

Drugą odmianę przekładni obiegowych stanowią przekładnie różnicowe, gdzie istnieje

możliwość osobnego napędzania dwóch elementów, trzeci element otrzymuje ruch
wypadkowy.

Przekładnie cierne

Przekładniami ciernymi nazywamy przekładnie składające się przynajmniej z dwóch kół,

które  przekazują  ruch  i  moment  obrotowy  z  koła  czynnego  na  bierne  za  pomocą  siły  tarcia.
Siłę  tarcia  uzyskuje  się  przez  docisk  współpracujących  kół  i  zastosowanie  odpowiednich
materiałów na powierzchnie cierne.

W porównaniu do przekładni zębatych, przekładnie cierne wykazują następujące zalety:

–  znacznie prostsza konstrukcja i tańsza,
–  cichobieżność pracy,
–  łatwość uzyskania zmiany kierunku obrotu (nawrotność),
–  płynność pracy,
–  możliwość stosowania przekładni odciążonych.

Przekładnie cierne mają też wady:

– znaczne naciski na wały i łożyska,
– niemożność zapewnienia stałego przełożenia ze względu na występowanie poślizgu.

Materiały współpracujących kół ciernych powinny charakteryzować się małym tarciem

toczenia, dużym tarciem poślizgu, wysoką wytrzymałością zmęczeniową, dużą odpornością
na zużycie, dobrym odprowadzeniem ciepła.
W praktyce stosuje się pary materiałów:
stal hartowana – stal hartowana
stal – guma, tworzywa, drewno
żeliwa – skóra, drewno, tworzywa

Przekładnie cięgnowe

Przekładniami cięgnowymi nazywa się przekładnie mechaniczne, składające się z dwóch

kół  rozsuniętych  i  opasującego  je  podatnego  cięgna.  W  zależności  od  rodzaju  cięgna
rozróżnia się przekładnie:
–  pasowe z pasem płaskim, klinowym, okrągłym lub zębatym,
–  łańcuchowe z łańcuchem płytkowym lub zębatym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 28. Przekładnie cięgnowe a) z pasem płaskim , klinowym lub okrągłym b) łańcuchowe,

c) rodzaje pasów i łańcuchów [4, s.323]

Przekładnie cięgnowe przenoszą moc i moment obrotowy za pomocą sił tarcia między

kołem a cięgnem ( łańcuchem, pasem zębatym).

Do zalet przekładni pasowych zalicza się:

– występowanie poślizgu pasa przy przeciążeniach, co zabezpiecza przed zniszczeniem

samej przekładni, silnika.

– możliwość tłumienia drgań i uderzeń
– stosunkowo duża dowolność rozstawienia kół pasowych i osi wałów, możliwość

przenoszenia mocy przy kątowym ustawieniu osi wałów.

– możliwość przekazywania ruchu na kilka kół, a przy pasach klinowych także przy

pionowych osiach kół.

–  możliwość przekazywania ruchu nawet do 15m.
–  możliwość wyłączenia napędu i zmiany kierunku ruchu.
–  możliwość  uzyskania  zmiennych  przełożeń,  zarówno  skokowo  (  koła  stopniowe)  jak

i w sposób płynny ( wariatory).

– cicha praca
– prosta i tania konstrukcja, łatwa obsługa

Do wad przekładni należy zaliczyć:

–  wahania wartości przełożenia wskutek poślizgu pasa.
–  wymagane napięcie pasa
–  powstawanie wyciągania pasów, co powoduje konieczność regulacji
–  wrażliwość pasów na smary, wilgoć, niektóre chemikalia
–  duże rozmiary przekładni w porównaniu z zębatymi.

Przekładnie łańcuchowe

Przekładnia łańcuchowa składa się z kół uzębionych i opasującego je łańcucha. Łańcuch

jest  cięgnem  giętkim,  które  składa  się  z  szeregu  ogniw  łączonych  przegubowo.  Przekładnie
łańcuchowe  zachowują  stałe  przełożenie  i  umożliwiają  dowolne  rozstawienia  osi  kół.  Mogą
one  przenosić  duże  siły  przy  miejscowym  obciążeniu  łożysk  i  wałów,  łagodzą  skutki
gwałtownych  szarpnięć.  Przekładnie  łańcuchowe  posiadają  wiele  wad  jak;  konieczność
regulacji  zwisu,  nieprzydatność  do  pracy  przy  nagłych  nawrotach,  możliwość  nagłego
zerwania  się  łańcucha  przy  utrudnionej  obserwacji  miejsc  osłabionych,  brak  możliwości
zabezpieczenia  innych  urządzeń  przed  przeciążeniem,  hałaśliwa  praca,  konieczność
smarowania, duży koszt produkcji.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sprzęgła

Sprzęgłem nazywamy zespół układu napędowego maszyn, przeznaczony do łączenia

wałów  i przekazywania  momentu  obrotowego  z  wału  czynnego  na  bierny  bez  zmiany
kierunku  ruchu  obrotowego.  Łącznik  w  sprzęgle  określa  sposób  przekazywania  momentu
obrotowego,  charakteryzuje  dane  sprzęgło.  Sprzęgło  daje  możliwość  wykonania
mechanizmów  roboczych  jako  odrębnych  elementów,  a  następnie  łączyć  je  w całość podczas
montażu.  Stosowanie  sprzęgieł  spełnia  wiele  zadań,  które  bez  użycia  sprzęgieł  wymagałyby
skomplikowanej  budowy  maszyn,  a  nawet  byłyby  niemożliwe  do  zrealizowania.  Przykładowe
sprzęgło przedstawia rys.29.

Rys. 29. Sprzęgło kłowe [4,s.357]

Sprzęgło  kłowe  rys.29  umożliwia  przesunięcia  wzdłużne  wałów  w  granicach  luzu  osiowego.
Łącznikiem w tym sprzęgle są kły na powierzchniach czołowych obu tarcz. Wymiary i liczby
kłów  zależą  od  warunków  technologicznych  i  wytrzymałościowych.  Środkowanie  tarcz
zapewnia tuleja środkująca.

Sprzęgła są zespołami o szerokim zastosowaniu, produkowane są niezależnie od maszyn

i urządzeń. W celu zastosowania właściwego sprzęgła należy określić jego zadania jakie ma
spełniać, określić rodzaj sprzęgła i dobrać z katalogu.

Hamulce

Hamulce są to urządzenia służące do zatrzymywania, zwolnienia lub regulacji ruchu

maszyny.  Najczęściej  stosuje  się  hamulce  cierne,  działające  na  podobnej  zasadzie  jak
przekładnie  cierne  lecz  działanie  ich  jest  odwrotne.  W  zależności  od  rodzaju  mechanizmu
włączającego  i  wyłączającego,  rozróżnia  się  hamulce  cierne  mechaniczne,  hydrauliczne,
pneumatyczne i elektromagnetyczne.

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

Hamulce luzowe są stale zaciśnięte na bębnie hamulcowym i luzowane przed uruchomieniem
maszyny, np. suwnice, kolej. Hamulce zaciskowe są stale swobodne część stała i ruchoma są
odłączone, współpracują tylko w czasie hamowania, np. pojazdy samochodowe. W przemyśle
maszynowym najczęściej są stosowane hamulce klockowe i cięgnowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.30. Hamulce: a) stożkowy, b) wielopłytkowy, c) jednoklockowy, d) cięgnowy [4, s.376]

4.8.2 Pytania sprawdzające

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

1.  Co nazywamy napędami?
2.  Jakie rozróżniamy rodzaje napędów?
3.  Jakie są potrzeby zastosowania napędów?
4.  Czy znasz cechy użytkowe przekładni mechanicznych?
5.  Co to jest wartość przełożenia w przekładniach?
6.  Jaka jest zależność między  mocą a sprawnością?
7.  Jakie znasz rodzaje przekładni zębatych?
8.  Jakie są wady i zalety tych przekładni?
9.  Gdzie mają zastosowanie przekładnie ślimakowe?(podaj przykłady) ?
10. Jakie rozwiązania techniczne posiadają przekładnie łańcuchowe?
11. Jakie elementy maszyn nazywamy sprzęgłami – omów ich zadanie?
12. Jakie zadania mają hamulce w maszynach i urządzeniach?

4.8.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj rodzaje napędów stosowanych w budowie maszyn.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z literaturą dotyczącą rodzaju stosowanych napędów.
2)  określić cel stosowania napędów w maszynach.
3)  dokonać podziału napędów.
4)  uzasadnić potrzebę stosowania napędów.
5)  przedstawić ćwiczenie w formie opisowej.
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  katalog układów napędowych,
–  materiały reklamowe,
–  literatura.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Scharakteryzuj przekładnie cięgnowe.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się ze stosowną literaturą na ten temat,
2)  dokonać podziału przekładni w zależności od rodzaju cięgna,
3)  scharakteryzować cięgna,
4)  przedstawić zalety i wady przekładni cięgnowych,
5)  podać zasady doboru przekładni  w zależności od  przeznaczenia maszyny, urządzenia,
6)  przedstawić ćwiczenie w formie opisowej,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4
–  katalog przekładni cięgnowych,
–  materiały reklamowe,
–  literatura.

4.8.4.Sprawdzian postępów.

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić potrzeby stosowania napędów?

2) rozróżnić poszczególne rodzaje napędów?

3) przedstawić cechy użytkowe przekładni mechanicznych?

4) określić zależność między mocą, a sprawnością przekładni?

5) określić zastosowanie przekładni zębatych w maszynach?

6) scharakteryzować wady i zalety przekładni zębatych?

7) wskazać zastosowanie przekładni ślimakowej?

8) scharakteryzować przekładnie cierne?

9) wskazać zastosowanie przekładni łańcuchowych?

10) dokonać podziału sprzęgieł, określić ich zadania?

11) określić zadanie hamulców, ich podział?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9. Rodzaje mechanizmów i ich zastosowanie.

4.9.1. Materiał nauczania

Pojęcia podstawowe

Mechanizmem nazywa się zespół części maszynowych, połączonych ze sobą ruchowo

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

W każdym mechanizmie można wyodrębnić człon czynny – napędzający, człon bierny –

napędzany  oraz  podstawę  człon  nieruchomy,  względem  którego  określa  się  ruchy  innych
członów.  Członami  mechanizmu  mogą  być  elementy  sztywne(  dźwignie,  wały,  korby,  tłoki)
lub  odkształcalne  (  sprężyny,  cięgna,  pasy,  łańcuchy).  Człony  łączą  się  ze  sobą  w  węzłach,
w  miejscach  w  których  odbywa  się  zmiana  rodzaju  ruchu.  Połączenie  ruchome  dwóch
członów tworzy parę kinematyczną, z których najprostszymi są: łożysko ślizgowe i wał, śruba
z  nakrętką.  Każdy  człon  przed  połączeniem  z  innym  członem  może  mieć  sześć  stopni
swobody:  trzy  przesunięcia  wzdłuż  trzech  osi  przestrzennego  układu  współrzędnych  i  trzy
ruchy  obrotowe  wokół  tych  osi.  Człony  można  łączyć  w  pary  kinematyczne,  wtedy  liczba
stopni swobody dla każdego członu zostaje ograniczona.

Mechanizmy dźwigniowe

Podstawowym mechanizmem dźwigniowym jest czteroczłonowy łańcuch dźwigniowy,

składający się z czterech członów połączonych ze sobą przegubowo w węzłach, jest to
czworobok przegubowy. Składa się on z podstawy 1, ramion 2,4 oraz łącznika 3.

Rys. 31. Czteroczłonowy łańcuch dźwigniowy [4, s.391]

Korbą nazywa się ramie czworoboku wykonujące tylko ruchy wahadłowe. Długość

poszczególnych członów decyduje o różnych mechanizmach dźwigniowych.
Mechanizmy dźwigniowe mają duże zastosowanie w budowie maszyn i urządzeń
mechanicznych. Odmianą mechanizmów opartych na czworoboku przegubowym są
mechanizmy korbowe i jarzmowe.
Mechanizmy do otrzymania ruchu przerywanego

Mechanizmy o ruchu przerywanym spełniają w maszynach różne zadania najczęściej;

–  do uzyskania ruchu przerywanego jednokierunkowego(sprzęgła, hamulce)
–  do przenoszenia ruchu obrotowego w sposób ciągły(głowice rewolwerowe)
–  do przenoszenia ruchu prostoliniowego w sposób ciągły( strugarki, dłutownice)

Prosty mechanizm zapadkowy składa się z koła zapadkowego uzębionego, zapadki

i dźwigni  (rysunek  32).  Koło  zębate  4  jest  osadzone  na  wale  obrotowym,  jeden  obrót  koła
przypada  na  każdy  podwójny  skok  suwaka  strugarki.  Z  kołem  tym  zazębione  jest  koło  5,
obrót tego koła powoduje ruch obrotowy tarczy 6, stanowiącej korbę o regulowanej długości
ramienia. Korba  6  powoduje ruch wahadłowy dźwigni zapadki za pośrednictwem korbowodu
7, zapadka napędza koło zapadkowe, wywołując posuw poprzeczny stołu strugarki. Regulacja
wielkości tego posuwu następuje przez zmianę promienia korby. Przy zmianie położenia stołu
strugarki  w  kierunku  pionowym  drążek  8  przemieszcza  ruchem  wahadłowym  obudowę  kół

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4 i 5, co zapewnia prawidłową pracę mechanizmu przy różnych położeniach stołu. Innym
rozwiązaniem jest krzyż maltański przenoszący ruch obrotowy w sposób przerywany.

Rys. 32. Mechanizm posuwu strugarki poprzecznej: a) schemat mechanizmu,

b) konstrukcja zapadki [4, s.395]

Rys. 33. Krzyż maltański [4, s.395]

Mechanizmy krzywkowe

Mechanizm krzywkowy umożliwia otrzymanie dowolnego ruchu elementu napędzonego,

ruch  ten  zależy  głównie  od  rodzaju  krzywki  i  jej  kształtu.  Mechanizm  krzywkowy  składa  się
z krzywki  i  popychacza.  Kształt  krzywki  ustala  się  w  zależności  od  programu  pracy
mechanizmu na który składa się:
–  rodzaj ruchu krzywki (obrotowy, wahliwy, postępowy).
–  rodzaj ruchu popychacza ( postępowo zwrotny, wahadłowy, z możliwością postoju).
–  sposób  przekazywania  ruchu  otrzymuje  się  bezpośrednio  od  popychacza  lub  za  pomocą

mechanizmu dźwigniowego.

Mechanizmy krzywkowe nie mogą przenosić dużych obciążeń, ponieważ powierzchnie

krzywek  i  popychaczy  narażone  są  na  szybkie  zużycie.  Dlatego  mechanizmy  krzywkowe
stosowane  są  przeważnie  do  sterowania  ruchem,  powszechnie  stosowane  w  automatach
i półautomatach  maszyn  skrawających,  do  sterowania  ruchem  zaworów  w  cylindrach
silników.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Mechanizmy jarzmowe
Mechanizmy jarzmowe służą do zamiany ruchu obrotowego na ruch postępowo zwrotny.

a) b)

Rys. 34. Schemat mechanizmu jarzmowego a) korbowego 1-korba, 2-wodzik, 3-jarzmo, b) wodzikowego

1-suwak, 2-wodzik, 3-jarzmo [2, s.173]

Mechanizmy śrubowe
Mechanizmy  śrubowe  zamieniają  ruch  obrotowy  nakrętki  lub  śruby  na  ruch  prostoliniowy
śruby  lub  nakrętki.  Gdy  gwint  jest  samohamowny  można  zamienić  ruch  prostoliniowy  na
obrotowy.    Są  one  stosowane  wówczas,  gdy  zachodzi  konieczność  uzyskania  powolnego
precyzyjnego ruchu prostoliniowego lub do wywołania dużej siły.

Rys. 35. Mechanizm śrubowy a) zespół nakrętki dzielonej, b) zasada działania sprzęgania nakrętki ze śrubą

pociągową [11, s.264]

Na  rysunku  nr  35  przedstawiono  mechanizm  śrubowy  z  nakrętką  dzieloną.  Pokręcenie
rękojeścią  1  powoduje  obrót  tarczy  2.  W  tarczy  są  wyfrezowane  dwa  rowki  spiralne  3,
w których  osadzone  są  dwa  kołki  4  zamocowane  w  połówkach  nakrętki  5. Połówki nakrętki
są  prowadzone  w  prowadnicach  6  w  kierunku  prostopadłym  do  osi  śruby. Na  skutek  obrotu
rękojeści  1  kołki  4  wraz  z  połówkami  nakrętki  5  zbliżają  się  do  siebie  lub  oddalają.  Jeżeli
połówki  nakrętki  zostaną  zbliżone  to  następuje  współdziałanie  ze  śrubą  pociągową  7,
następuje przeniesienie  napędu.  Przy  ruchu połówek nakrętki w kierunku przeciwnym zostaje
wyłączony napęd.

Mechanizmy mimośrodowe
Mimośród to okrągła tarcza, której oś obrotu nie pokrywa się z jej osią geometryczną rys. 36.
Odległość  między  osią  geometryczną  mimośrodu  a  jego  osią  obrotu  nazywamy
mimośrodowością.  Długość  cięgła  reguluje  się  za  pomocą  śruby  regulacyjnej  co  obrazuje
rysunek.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 36 Schemat mimośrodu o regulowanej mimośrodowości a) brak mimośrodowości, b) średnia
mimośrodowość, c) maksymalna mimośrodowość [11,s. 275]

4.9.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Co to jest mechanizm?
2.  Jakie człony można wyodrębnić w mechanizmach?
3.  Co nazywamy parą kinematyczną?
4.  W jaki sposób działają mechanizmy dźwigniowe?
5.  Jaka jest zasada działania mechanizmów korbowych?
6.  Jaka jest zasada działania mechanizmów do otrzymania ruchu przerywanego?
7.  Na jakiej zasadzie działa krzyż maltański?
8.  Jakie ruchy pracy można otrzymać w mechanizmach krzywkowych?
9.  Gdzie mają zastosowanie mechanizmy jarzmowe?
10. Jak działają mechanizmy śrubowe, gdzie mają zastosowanie?

4.9.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wyjaśnij cel stosowania mechanizmów w określonych maszynach.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać z literaturą dotyczącą budowy i zastosowania mechanizmów dźwigniowych,
2)  wyjaśnić zasadę działania mechanizmów,
3)  dokonać  podziału  mechanizmów,  które  mają  zastosowanie  w  obrabiarkach  maszynach

i silnikach spalinowych,

4)  wskazać przydatność poszczególnych mechanizmów do określonych celów,
5)  przedstawić powyższe w formie opisowej,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  czasopisma fachowe,
–  katalogi mechanizmów,
–  literatura.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.9.4.Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) przedstawić podstawowe pojęcia o mechanizmach ?

2) określić zależność człon – para kinematyczna ?

3) wymienić stopnie swobody ciała ?

4) wskazać w jaki sposób ogranicza się stopnie swobody w poszczególnych

członach mechanizmu ?

5) scharakteryzować mechanizmy dźwigniowe ?

6) wskazać zastosowanie mechanizmów do otrzymania

ruchu przerywanego?

7) sformułować zasadę działania krzyża maltańskiego ?

8) przedstawić rozwiązanie konstrukcyjne mechanizmów krzywkowych ? ¨

9) określić zastosowanie mechanizmów krzywkowych w budowie maszyn ?

10) sformułować zasadę działania mechanizmów jarzmowych?

11) określić zastosowanie mechanizmów mimośrodowych?

12) scharakteryzować mechanizmy śrubowe, gdzie mają zastosowanie?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.10. Klasyfikacja, budowa i zasada działania pomp

4.10.1.Materiał nauczania

Klasyfikacja pomp

Pompą nazywamy maszynę roboczą, która kosztem energii silnika napędowego przenosi

ciecz z poziomu niższego na wyższy np. ze studni do zbiornika z obszaru o ciśnieniu niższym
do obszaru o ciśnieniu wyższym lub przetłacza ciecz. Działanie pompy opiera się na
wytwarzaniu różnicy ciśnień pomiędzy przestrzenią ssawną i tłoczną elementu roboczego
pompy (tłoka, wirnika, kół)

W zależności od sposobu działania rozróżniamy pompy:

–  wyporowe (tłokowe, przeponowe)
–  wirowe (rotacyjne, przepływowe)
–  strumieniowe, skrzydełkowe, zębate.

Pompy wyporowe niekiedy zwane objętościowymi działają na zasadzie przetłaczania

(wypierania)  cieczy  z  przestrzeni  ssawnej  przez  odpowiedni  ruch  elementu  roboczego  do
przestrzeni  tłocznej.  Pompy  wirowe  (rotacyjne,  przepływowe)  działają  na  zasadzie  ruchu
obrotowego elementu roboczego – wirnika zaopatrzonego w łopatki robocze.
Pompy  strumieniowe  działają  na  zasadzie  smoczka,  gdzie  ciecz  robocza  przepływa  przez
odpowiednią  dyszę  (inżektor)  .  Pompę  skrzydełkową  cechuje  ruch  obrotowo  –  zwrotny
(wahadłowy) skrzydełka  które odgrywa rolę tłoka, przeważnie napędzane ręcznie za pomocą
dźwigni. Elementem roboczym pompy zębatej są koła zębate.

Zasada działania, budowa pomp

Pompy tłokowe - elementem roboczym jest tłok tarczowy lub nurnik, które wytwarzają

różnicę ciśnień pomiędzy przestrzenią ssawną, a tłoczną potrzebną do wywołania ruchu
cieczy.

Do zalet pomp tłokowych należą: możliwość uzyskania małej wydajności przy dużym

ciśnieniu, uruchomienie pomp bez zalewania. Do wad zaliczamy duży ciężar i wymiary,
szybkie zużywanie się zaworów, nierównomierność pompowania i wolnobieżność. Zakres
pomp tłokowych jest ograniczony.
Bardziej rozpowszechnionym rodzajem pomp są pompy wirowe czyli rotacyjne.

W zależności od ukształtowania wirnika rozróżniamy następujące rodzaje pomp

wirowych:
– pompy odśrodkowe w których ciecz dopływa do wirnika osiowo, a wypływa

promieniowo,

– pompy śmigłowe o osiowym przepływie cieczy przez wirnik, który posiada kilka łopatek

w kształcie śruby okrętowej lub śmigła lotniczego.

W zależności od liczby wirników jednostopniowe i wielostopniowe.

W zależności od położenia osi wału rozróżniamy pompy wirowe poziome i pionowe. Do zalet
pomp  wirowych  zaliczamy;  małe  rozmiary,  niewielki  ciężar,  brak  zaworów  posuwisto  –
zwrotnego  ruchu  co  zmniejsza  hałas  pracy,  ciągłość  działania,  łatwość  regulacji,  możliwość
pompowania  cieczy  gęstych  i  zanieczyszczonych.  Do  wad  zaliczamy:  brak  zdolności
samozasysania mała sprawność.

Pompy głębinowe

Pompy te służą do wydobywania cieczy z dużych głębokości. Stosowane są pompy

wałowe napędzane za pomocą długiego wału obracającego się wewnątrz rury tłocznej
i pompy z zatopionym silnikiem- elektrycznym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Stosowane są pompy skrzydełkowe, tłokowe i pompy zębate. Elementem roboczym

w pompie  zębatej  są  koła  zazębiające  się, podczas obrotu ciecz przenoszona jest we wrębach
międzyzębnych.  Pompy  te  mają  prostą  budowę  niezawodne  działanie,  małe  wymiary. Stosuje
się    je  jako  pompy  olejowe  w  silnikach,  do  cieczy  chłodzącej  w  obrabiarkach  i  napędów
hydraulicznych

Rys. 37. Pompa zębata: 1 – koła zębate, 2 – dławica, 3 – dopływ, 4 – wypływ [3, s.76]

Rys. 38. Pompa tłokowa nurnikowa: 1 – tłok (nurnik), 2 – zawór wlotowy, 3 – zawór ssawny, 4 - powietrzni
ssawny, 5 – zawór ty, 6 – powietrznik tłoczny, 7 – dławica [2, s.201]

W  pompach  nurnikowych  tłoki  wykonywane  są  jako  nurniki  w  kształcie  walca,  który  nie
styka  się  ze  ścianami  cylindra,  jest  uszczelniany  dławicą.  Umieszczenie  w  pompie  komór
wypełnionych  częściowo  cieczą,  a  częściowo  powietrzem  (powietrzników)  poprawia
równomierność  przepływu  pompowanej  cieczy.  Zwiększając  liczbę  cylindrów  zwiększa  się
równomierność tłoczenia cieczy.

4.10.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Jaka jest zasada działania pompy?
2.  Jakie znasz rodzaje pomp w zależności od budowy ?
3.  Jakie cechy posiadają pompy wirowe, wyporowe i inne ( głębinowe, zębate)
4.  Jaka jest budowa pomp tłokowych?
5.  Jakie znasz wady i zalety poznanych pomp ?
6.  Które z poznanych pomp mają większe zastosowanie i dlaczego ?

4.10.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Opisz zasadę działania i zastosowanie pompy zębatej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z literaturą na ten temat
2)  scharakteryzować zasadę działania pompy,
3)  przedstawić zalety i wady pomp zębatych,
4)  wyjaśnić w jakich maszynach mają zastosowanie i dlaczego,
5)  powyższe przedstawić w formie pisemnej,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

długopis, ołówek, papier A4

−

katalogi pomp zębatych,

−

literatura.

4.10.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) dokonać klasyfikacji pomp?

¨

2) określić zasadę działania pomp?

3) scharakteryzować pompy tłokowe?

4) scharakteryzować pompy wirowe?

5) przedstawić zalety i wady pomp?

6) dobrać pompę do określonych celów?

7) określić w jakich urządzeniach mają zastosowanie pompy zębate?

¨

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.11. Klasyfikacja, budowa i zasada działania silników

4.11.1. Materiał nauczania

Klasyfikacja silników

Maszyny przetwarzające różne rodzaje energii na mechaniczną nazywamy silnikami.

Silnik  spalinowy  jest  silnikiem  cieplnym,  paliwo  jest  spalane  bezpośrednio  w  cylindrze
roboczym.  Czynnikiem  termodynamicznym,  który  pośredniczy  w  zamianie  ciepła  w  pracę
mechaniczną  są  gazy  spalinowe,  powstałe  wskutek  spalania  paliwa  w  cylindrze.  Silniki
spalinowe  budowane  są  jako  silniki  tłokowe,  oraz  wirnikowe  czyli  turbiny.  Jednym
z podstawowych kryteriów klasyfikacji silników spalinowych jest sposób zapłonu mieszanki.

Na podstawie tego kryterium silniki spalinowe można podzielić na:

– silniki o zapłonie iskrowym, w takim silniku cylinder napełniany mieszanką, która zostaje

stępnie sprężona przez tłok zapalana iskrą elektryczną przez świecę umieszczoną
w komorze spalania,

– silniki o zapłonie samoczynnym, w takim silniku cylinder napełniany czystym

powietrzem, które zostaje wstępnie sprężone przez tłok, a następnie zostaje wtryśnięte
paliwo, pod wpływem wysokiej temperatury powietrza paliwo ulega samozapaleniu.

Innym kryterium podziału silników spalinowych jest liczba wykonywanych przez tłok

suwów.

Można podzielić silniki spalinowe na:

–  silniki czterosuwowe,
–  silniki dwusuwowe,
–  silniki z wirującym tłokiem,
–  silniki turbospalinowe.

Silnik parowy tłokowy jest silnikiem cieplnym, w którym energia pary wodnej zamienia

się  w pracę za pomocą tłoka poruszającego się w cylindrze ruchem posuwisto – zwrotnym.
Para  świeża  wchodzi  do  cylindra  po  jednej  stronie  tłoka,  przesuwając  tłok  wykonuje  pracę
i rozpręża  się.  Następnie  za  pomocą  stawidła  para  zostaje  doprowadzona  na  drugą  stronę
tłoka,  wskutek  czego  tłok  przesuwa  się  z  powrotem,  jednocześnie  wytłacza  on  na  zewnątrz
parę zużytą.

Zasada działania silników spalinowych

Działanie czterosuwowego silnika o zapłonie iskrowym przedstawia rysunek 39.

Rys. 39. Zasada działania silnika czterosuwowego o zapłonie iskrowym: a ) napełnienie silnika mieszanką,
b) sprężanie, c)praca d)wylot.[9, s.26]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Jednemu pełnemu cyklowi pracy takiego silnika odpowiadają cztery suwy tłoka.

Suw  dolotu,  podczas  suwu  dolotu  tłok przesuwa  się od  GMP  (górne maksymalne położenie)
do  DMP  (dolne  maksymalne  położenie),  przy  czym  zawór  dolotowy  jest  otwarty.
Przesuwający  się  ku  DMP  tłok  zasysa  przez  ten  zawór  mieszankę  przygotowaną  w  układzie
zasilania.  W  czasie  tego  suwu  zawór  wylotowy  pozostaje  zamknięty.  Suw  sprężania  po
minięciu  DMP tłok rozpoczyna ruch ku GMP, przy czym zawór dolotowy zostaje zamknięty,
pozostaje także zamknięty zawór wylotowy.
Tłok  idąc  ku  GMP  spręża  mieszankę  wypełniającą    cylinder,  która  w  GMP  tłoka  zajmuje
tylko objętość komory spalania.

Suw pracy w chwili gdy tłok znajduje się w pobliżu GMP, przeskok iskry elektrycznej

między  elektrodami  świecy  powoduje    zapłon  sprężonej  mieszanki.  Mieszanka  spala  się
gwałtownie,  wydziela  dużą  ilość  ciepła,  która  powoduje  wzrost  temperatury  gazów
spalinowych  i  szybki  kilkakrotny  wzrost  ciśnienia  nad  tłokiem.  Gazy  dążą  do  rozprężania  się
cisną na tłok przesuwając go ku DMP. Praca wykonywana jest przez rozprężające się gazy.

W czasie suwu obydwa zawory są zamknięte, objętość nad tłokiem zwiększa się, maleje

ciśnienie  jak  i  temperatura.    Suw  wylotu  po  wykonaniu  suwu  pracy  tłok  zaczyna  ponownie
wracać  ku  GMP,  otwarty  w  tym  czasie  zawór  wylotowy  umożliwia  wypchnięcie  przez  tłok
spalin z cylindra. Proces usuwania spalin trwa aż do chwili zamknięcia zaworu wylotowego.

W działaniu silnika czterosuwowego o zapłonie samoczynnym są takie same procesy jak

silnika  o  zapłonie  iskrowym,  na  każdy  cykl  pracy  przypadają  dwa  obroty  wału  korbowego.
Wtrysk  paliwa  oleju  napędowego  do  komory  spalania  następuje  pod  znacznym  ciśnieniem
strumienia  rozpylonego  paliwa.  Do  jego  samoczynnego  zapalenia  w  cylindrze  niezbędna  jest
wysoka    temperatura  znajdującego  się tam powietrza uzyskiwana w wyniku silnego sprężenia
powietrza.

W silniku dwusuwowym napełnienie cylindra mieszanką, jej sprężenie, spalanie

i usunięcie spalin z cylindra odbywa się w czasie dwóch suwów tłoka.

Rys.40. Zasada działania silnika dwusuwowego o zapłonie iskrowym: a) suw sprężania i dolotu, b) początek
suwu pracy i koniec dolotu, c) suw prawy i wylotu; 1 - kanał dolotowy, 2 – komora korbowa,3 – kanał
przelotowy, kanał wylotowy [9, s.33]

Podczas suwu sprężania na skutek ruchu tłoka w komorze korbowej 2 wytwarza się

podciśnienie.  Zbliżający  się  do  GMP  tłok  swoją  dolną  krawędzią  odsłania  kanał  dolotowy  1.
Przez  okno  to  do  komory  korbowej  zostaje  zassana  porcja  przygotowanej  w  gaźniku
mieszanki  paliwa  z  powietrzem.  Suw  sprężania  połączono  z  suwem  dolotu.  Po  zapłonie
mieszanki  w  komorze  spalania  tłok  sunie  ku  DMP,  zasłaniając  okno  dolotowe.  Mieszanka
znajdująca  się  w  zamkniętej  komorze  korbowej  jest  przez  tłok  sprężona.  Pod  koniec  tego
suwu  górna  krawędź  tłoka  odsłania  okno  wylotowe  i  spaliny  uchodzą  z  cylindra.  Później
górna krawędź wciąż sunącego ku DMP tłoka odsłania okno 3 kanału przelotowego łączącego

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

komorę  korbową  z  cylindrem  i  wstępnie  sprężona  pod  tłokiem  mieszanka  przepływa  do
cylindra  wypychając  z  niego  resztę  spalin.  Ten  proces  usuwania  resztek  spalin  nazwano
przepłukiwaniem  cylindra.  Dwusuwowy  obieg  pracy  silnika  można  zastosować  również
w  silnikach  o  zapłonach  samoczynnych.  Do  cylindra  kieruje  się  wstępnie  sprężone  przez
oddzielną  pompę  powietrze.  Wylot  spalin  sterowany  jest  za  pomocą  zaworowego
mechanizmu rozrządu z zaworami wylotowymi umieszczonymi w głowicy.
Układy konstrukcyjne silników

Tłokowe silniki spalinowe mają różne układy cylindrów;

−

silniki rzędowe, w których cylindry są ustawione w rzędzie jeden za drugim przy liczbie
cylindrów od dwóch do sześciu

−

silniki widlaste, w których cylindry są ustawione w dwóch rzędach odchylonych od siebie
pod pewnym kątem od 60

÷ 120

przy liczbie cylindrów od dwóch do ośmiu.

−

silniki przeciwsobne, zwane bokserami, cylindry takich silników są ułożone w dwóch
rzędach, lecz rzędy nie leżą w jednej płaszczyźnie, liczba cylindrów w takich silnikach
wynosi od dwóch do ośmiu.

Konstrukcja układu korbowego

Tłok silnika musi spełnić wiele zadań:

–  uszczelnianie cylindra,
–  przekazywanie siły nacisku gazów na dalsze części mechanizmu korbowego.
–  prowadzenie górnej części korbowodu
–  dostatecznie  szybkie  odprowadzenie  ciepła  z  części  tłoka  stykającej  się  bezpośrednio  ze

spalinami.

Tłok aby sprostać tym zadaniom musi być właściwie ukształtowany, lekki, wytrzymały,

trudnościeralny.  Tłoki  najczęściej  odlewa  się  ze  stopów  aluminium,  zapewnia  to  niewielką
masę  tłoka.  Prawidłowa  współpraca  tłoka  z  cylindrami  wymaga  zachowania  odpowiedniego
luzu, między częścią prowadzącą tłoka a gładzią cylindra.
Korbowód łączy tłok z wałem korbowym, najczęściej odkuwanym  ze stali węglowej.

Wały korbowe osadzone są w łożyskach, ukształtowanie wału zależy konstrukcji silnika,

układu liczby cylindrów, kolejności zapłonu.
Do silników spalinowych należą również  silniki odrzutowe i rakietowe stosowane do napędu
obiektów  latających.  W  silnikach  tych  pracę  wykonują  spaliny  wylatujące  z  dużą  prędkością
z  dyszy.  Silniki  spalinowe  mają  większą  sprawność  niż  parowe  są  od  nich  lżejsze,  wymagają
jednak  kosztowniejszych  paliw.  Do  wytwarzania  mieszanki  paliwowej  oraz  jej  zapalenie
konieczne  są  odpowiednie  urządzenia  pomocnicze.  Silniki  spalinowe  są  powszechnie
stosowane  do  napędu  pojazdów,  samolotów,  łodzi,  statków  przenośnych  lub  przewożonych
maszyn roboczych, oraz zespołów prądotwórczych.

4.11.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Co nazywamy silnikiem?
2.  Jaki czynnik termodynamiczny występuje w silniku spalinowym?
3.  Na podstawie jakich kryteriów dzielimy silniki?
4.  Jaka jest budowa i zasada działania silnika czterosuwowego z zapłonem iskrowym?
5.  Jaka jest budowa i zasada działania silnika dwusuwowego z zapłonem iskrowym?
6.  Jaka jest budowa i zasada działania silnika z zapłonem samoczynnym?
7.  Jakie znasz układy konstrukcyjne silników spalinowych?
8.  Jakie zadania spełnia układ tłokowo korbowy w silniku?
9.  Jaka jest zasada działania silnika parowego?
10. Gdzie mają zastosowanie silniki spalinowe?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.11.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Omów zasadę działania silnika czterosuwowego z zapłonem iskrowym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z literaturą dotyczącą tego tematu,
2)  podać zasadę pracy silników czterosuwowych,
3)  omówić napełnianie cylindra mieszanką,
4)  omówić suw sprężania jakie zjawiska zachodzą w cylindrze,
5)  omów suw pracy, co dzieje się z mieszanką paliwową,
6)  omów suw wylotu,
7)  przedstawić powyższe w formie opisowej,
8)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  modele, plansze silników czterosuwowych,
–  literatura.

Ćwiczenie 2

Omów zasadę działania silnika dwusuwowego z zapłonem iskrowym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z literaturą dotyczącą tego tematu.
2)  podać zasadę pracy silników dwusuwowych.
3)  omówić suw sprężania i napełniania cylindra mieszanką paliwową.
4)  omówić suw pracy i wylotu spalin.
5)  przedstawić powyższe w formie opisowej.
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  modele, plansze silników dwusuwowych,
–  literatura.

Ćwiczenie 3

Omów zasadniczą różnicę pracy silnika czterosuwowego o zapłonie samoczynnym

z silnikiem z zapłonem iskrowym.

Sposób wykonania ćwiczenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z literaturą dotyczącą tego tematu.
2)  podać zasadę pracy silnika czterosuwowego z zapłonem samoczynnym.
3)  przedstawić sposób napełniania cylindra.
4)  podać  różnicę  pracy  silnika  czterosuwowego  o  zapłonie  samoczynnym  z  silnikiem

o zapłonie iskrowym.

5)  przedstawić warunki przygotowania mieszanki palnej w silniku o zapłonie samoczynnym.
6)  powyższe przedstawić w formie opisowej
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  modele, plansze silników,
–  literatura.

4.11.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) przedstawić definicję silnika?

2) przedstawić różnicę pomiędzy silnikiem parowym, a silnikiem

spalinowym?

3) dokonać podziału silników?

4) określić zasadę działania silnika czterosuwowego z zapłonem

iskrowym?

5) określić zasadę działania silnika dwusuwowego z zapłonem iskrowym? ¨

¨

6) wskazać różnicę działania i pracy silnika z zapłonem samoczynnym,

a silnikiem o zapłonie iskrowym?

7) określić zastosowanie silników spalinowych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.12. Klasyfikacja sprężarek, wentylatorów, zasada działania,

układy sprężonego powietrza

4.12.1 Materiał nauczania

Klasyfikacja sprężarek

Maszyny do sprężania gazów i par noszą nazwę sprężarek. Są to cieplne sprężające

maszyny robocze, przetwarzające energię silnika napędowego na energię potencjalną
sprężanego lub kinetyczną przetłaczanego gazu.

Ze względu na wartość wytwarzanego przyrostu ciśnienia gazu możemy rozróżnić

maszyny:
–  sprężarki,
–  dmuchawy,
–  wentylatory,
–  ssawy (pompy próżniowe)
–  maszyny sprężające działają na podstawie jednej z dwóch zasad;
–  maszyny  objętościowe  (  wyporowe)  wywołują  wzrost  ciśnienia  w  wyniku  zmniejszenia

objętości gazu;

– maszyny przepływowe wywołują wzrost ciśnienia na skutek oddziaływania na cząsteczki

gazu sił bezwładności.

Zasada działania budowa sprężarek

Maszyny tłokowe stosowane jako sprężarki pozwalają na uzyskanie dużych wartości

sprężu  przy  stosunkowo  małej  wydajności.  Wał  korbowy  jest  napędzany  przez  silnik.
Wartość  maksymalna  sprężu  w  sprężarce  tłokowej  jest  ograniczona  względami
konstrukcyjnymi,  w  celu  uzyskania  dużych  ciśnień  sprężanego  czynnika  stosuje  się  sprężarki
wielostopniowe  lub  wielocylindrowe.  Trące  się  części  sprężarek  tłokowych  wymagają
smarowania,  najczęściej  stosowane  jest  smarowanie  rozbryzgowe  olejem  znajdującym  się
w  skrzyni  korbowej.  W  dużych  sprężarkach  stosowane  jest  smarowanie  pod  ciśnieniem.
Najczęściej  stosowanymi  sprężarkami  rotacyjnymi  są  sprężarki  z  wirującymi  tłokami
Przestrzeń  między  tłokami  zwiększa  się  podczas  napełniania,  a  zmniejsza  podczas  tłoczenia.
Mają  też  zastosowanie  sprężarki  osiowe  wielostopniowe.  Składają  się  one  z  kilku
umieszczonych w obudowie obracających się wieńców wirnika i nieruchomych kierownic.
Dobierając  silnik  do  napędu  maszyny  sprężającej,  należy  brać  pod  uwagę  jej  sprawność
i  pobór  mocy.  Sprężarki  mają  duże  zastosowanie  w  chłodziarkach,  w  układach
pneumatycznych.

Rys.41. Sprężarka rotacyjna z wirującymi tłokami

Sprężarka pokazana na rysunku zawiera w owalnej komorze dwa wirujące tłoki, które tworzą
parę  kół  zębatych  (dwuzębnych)  o  specjalnie  dobranych  kształtach.  Tłoki  te  ze  względu  na
małą  liczbę  zębów  nie  mogą  poprawnie  współpracować,  są  więc  sprzęgnięte  parą  kół
o  odpowiedniej  liczbie  zębów  tak,  że  podczas  pracy  między  ich  powierzchniami  jest

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

utrzymywana stała niewielka przestrzeń. Przestrzeń między tłokami zwiększa się podczas
napełniania, a zmniejsza podczas tłoczenia.
Klasyfikacja wentylatorów

Wentylatory służą do przetłaczania dużych objętości gazu najczęściej powietrza, przy

nieznacznym wzroście ciśnienia
Rozróżniamy  wentylatory  wytwarzające  nadciśnienie  i  wentylatory  wytwarzające  podciśnienie,
bardzo  często  nazywane  ssawnymi.  Rozróżniamy  wentylatory  odśrodkowe  (promieniowe)
i śmigłowe  (osiowe)  wykonywane  jako  jednostopniowe  i  wielostopniowe.  W  zależności  od
wytrzymywanego

ciśnienia

rozróżnia

się

wentylatory:

niskoprężne,

średnioprężne

wysokoprężne. Do ich napędu stosuje się silniki elektryczne i turbiny parowe. Wentylatory

działają na podobnej zasadzie co sprężarki osiowe.
Budowa, zasada działania wentylatorów

Wentylator odśrodkowy rys. 42 składa się z kadłuba, który ma z boku okrągły króciec

ssawy.  W  kadłubie  mieści  się  wirnik  z  piastą  do  osadzenia  na  wale  napędowym,  łopatek,
które  są  wąskie  i  długie,  a  ich  liczba  jest  znaczna.  Silnik  z  wentylatorem  połączony  jest  za
pomocą  sprzęgła  lub  przekładni  pasowej.  Wirniki  wentylatorów  odśrodkowych  są
wykonywane z różnymi zarysami łopatek.

Rys. 42. Wentylator odśrodkowy: a) widok, b) widok wirnika, 1 – kadłub, 2 – wirnik, 3 – króciec ssawny, 4 –
króciec tłoczny, 5 – tylna tarcza silnika, 6 – przedni pierścień wirnika, 7 – łopatki wirnika, 8 – pręty
usztywniające [3, s. 306]

Wentylatory  osiowe  (śmigłowe)  budowane  są  z  otworami  wlotowymi  zaopatrzonymi
w dyszę, a otwory wylotowe budowane są jako dyfuzory.
Każdy  wentylator,  zwłaszcza  osiowy,  powoduje  znaczny  szum  w  czasie  pracy.  Przyczynami
głośnej  pracy  są:  ruch  wirnika,  dźwięki  pochodzenia  mechanicznego,  wiry  w  strudze  gazu.
W celu  wyciszania  szumu  stosuje  się  pierścienie  tłumiące,  łożyska  toczne  zastępuje  się
łożyskami  ślizgowymi,  dźwiękochłonne  płytki.  Wydajność  największych  wentylatorów
przekracza 200m

/s, sprawność ogólna wynosi 0,25 – 0,88.

Wentylatory mają szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.
Instalacje sprężonego powietrza

Gazy i pary sprężone mają szerokie zastosowanie w technice. Sprężone powietrze jest

używane  do  napędu  ręcznych  narzędzi  pneumatycznych,  maszyn  formierskich,  układów
hamulców  w  kolejnictwie,  pojazdach  samochodowych,  zasilania  pieców  metalurgicznych  do
rozruchu  i  doładowania  silników  spalinowych,  do  wdmuchiwania  ciekłego  paliwa  i  pyłu
węglowego  do  palenisk  kotłowych.  Duże  zastosowanie  mają  urządzenia  wentylacyjne
i układy transportu pneumatycznego. Do spawania i cięcia metali używa się sprężonego tlenu,
wodoru, metanu, acetylenu, gdzie sprężone gazy przechowuje i transportuje się w butlach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Instalacje powietrzne są ciągle doskonalone, sprężone powietrze okazało się dogodnym

czynnikiem roboczym. Zasadniczymi elementami układu sprężonego powietrza są:
–  sprężarki,
–  zbiorniki sprężonego powietrza,
–  zawory sterujące,
–  siłowniki,
–  przewody, złącza, elementy regulacyjne, kontrolne, filtry i odwadniacze.

Na obecnym etapie rozwoju urządzeń powietrznych i budowania instalacji znalazło

szerokie  zastosowanie  we  współczesnych  pojazdach  mechanicznych.  Zwiększenie  zespołów
powietrznych  nastąpiło  w  wyniku  znacznego  wzrostu  masy  i  prędkości  samochodów,
spowodowało  to  zaostrzenie wymagań odnośnie bezpieczeństwa ruchu drogowego. Sprężone
powietrze  jest  czynnikiem  roboczym  w  hamulcach,  wykorzystywane  jest  do  zawieszenia
powietrznego,  sterowania  zespołami  układów  napędowych,  centralnego  pompowania  kół,
zamykanie  i  otwieranie  drzwi,  sterowania  urządzeniami  pomocniczymi.  Instalacje  powietrzne
są stałym elementem pojazdów, obok zespołów elektronicznych.

Układy

hamulcowe

uruchomieniem

powietrznym

mają

dobre

wymagania

eksploatacyjne;
–  odpowiednia skuteczność działania układu,
–  pełne odhamowanie po odjęciu siły uruchamiającej układ,
–  płynne zwiększanie siły hamowania w stosunku do wzrostu siły uruchamiającej układ,
–  możliwie krótki czas uruchomienia układu,
–  brak lub niski poziom hałaśliwości hamulców,
–  muszą posiadać niezbędną szczelność układu.

Rys. 43. Schemat układu hamulcowego powietrznego [9, s.165]

W skład takiego układu wchodzą następujące zespoły: sprężarka 1, regulator ciśnienia 2

wyposażony  w  filtr  powietrza,  odmrażacz 3  ,  dwa  zbiorniki  powietrza4,  zawór  przepływowy
5,  główny  zawór  sterujący  6  wraz  z  pedałem  hamulca,  manometr  7,  do  kontroli  ciśnienia
powietrza  w  instalacji,  cylinderki  hamulcowe  8,  zawór  uruchamiający  hamulec  przyczepy  9,
zawór  odcinający  10  w  przypadku  jazdy  bez  przyczepy  złącze  samochodu  i  przyczepy  11.
Z

reguły w pneumatycznych układach hamulcowych stosuje się sprężarki tłokowe, chłodzone

powietrzem, napędzane przeważnie paskiem klinowym od wału korbowego silnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.12.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.   Co to jest sprężarka?
2.   Jakie znasz rodzaje sprężarek?
3.   Jaka jest zasada działania i obsługa sprężarki tłokowej?
4.   Jakie zadania powinny spełniać wentylatory?
5.   Jakie znasz rodzaje wentylatorów?
6.   Jakie jest zastosowanie wentylatorów w gospodarstwie domowym?
7.   Do jakich celów używane jest w technice sprężone powietrze?
8.   Jakie są podstawowe elementy układu pneumatycznego?
9.   Jakie zadanie spełnia sprężarka w układach pneumatycznych?

4.12.3 Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Omów zasadę działania, budowę i obsługę sprężarki tłokowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z literaturą na ten temat,
2)  przedstawić zasadę działania sprężarek tłokowych,
3)  opisać budowę sprężarek tłokowych,
4)  wskazać zastosowanie sprężarek tłokowych,
5)  zapoznać się z instrukcja sprężarki tłokowej,
6)  wskazać  czynności,  które  należy  wykonać  przed  uruchomieniem  i  w  czasie  pracy

sprężarki tłokowej,

7) przedstawić powyższe w formie pisemnej,
8) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  katalogi sprężarek tłokowych,
–  instrukcja obsługi sprężarki tłokowej,
–  sprężarka tłokowa,
–  literatura.

Ćwiczenie 2

Dokonaj podziału wentylatorów, jaki wentylator zastosowałbyś w pokoju podczas

wysokich temperatur.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z literaturą na ten temat,
2)  dokonać podziału wentylatorów w zależności od przeznaczenia,
3)  zapoznać się z budową określonych wentylatorów,
4)  wybrać wentylator dla gospodarstwa domowego na okres wysokich temperatur,
5)  uzasadnić wybór określonego wentylatora,
6)  przedstawić powyższe w formie opisowej,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  katalogi wentylatorów,
–  literatura.

Ćwiczenie 3

Przedstaw i scharakteryzuj zasadę działania układu hamulcowego powietrznego, omów

elementy tego układu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenia powinieneś:

1)  zapoznać się z literaturą dotyczącej instalacji sprężonego powietrza,
2)  przedstawić schemat układu  powietrznego,
3)  omówić zasadę działania,
4)  scharakteryzować ważniejsze elementy układu pneumatycznego,
5)  przedstawić powyższe w formie opisowej,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  schematy układów pneumatycznych
–  literatura.

4.12.4 Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) scharakteryzować podział sprężarek?

2) omówić zasadę działania i obsługę sprężarek tłokowych?

3) określić zadania wentylatorów?

4) dokonać podziału wentylatorów w zależności od ich przeznaczenia?

5) wymienić zastosowanie układów sprężonego powietrza w technice?

6) scharakteryzować schemat układu pneumatycznego hamulców?

7) określić zasadę działania układów pneumatycznych?

8) określić zadania sprężarek w układach pneumatycznych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.13. Układy zasilania, chłodzenia

4.13.1. Materiał nauczania

Zadania i rodzaje układów zasilania.

Zadaniem układu zasilania jest dostarczenie do cylindrów silnika mieszanki paliwa

z powietrzem o takim składzie, który jest najbardziej odpowiedni w danych warunkach pracy
silnika. W silnikach o zapłonie iskrowym stosowane jest zasilanie gaźnikowe i nowszy układ
zasilanie wtryskowe.

Układ zasilania gaźnikowego ( rys. 44)

Pompa zasilająca podaje paliwo ze zbiornika do gaźnika. Wykonana mieszanka

paliwowa  w  gaźniku  płynie  przewodem  dolotowym  do  cylindrów  silnika.  Paliwo  i  powietrze
zanim  zostaną  wprowadzone  do  gaźnika  przechodzą  przez  filtry.  W  pojazdach  gaźnik  jest
wyżej  umiejscowiony  niż  zbiornik  paliwa,  stąd  konieczność  stosowania  pompy  podającej
paliwo  ze  zbiornika  do  gaźnika,  jeśli  zbiornik  jest  ponad  gaźnikiem  w  takich  przypadkach
pompa  paliwa  jest  zbędna.  Powszechnie  pompy  zasilające  napędzane  są  mechanicznie,
w  których  ruch    przepony  wymuszany  jest  przez  mimośród  umieszczony  na wałku  rozrządu.
Filtry  paliwa  i  powietrza  usuwają  zanieczyszczenia  (zatrzymują)  na  wkładach,  które  są
wymienialne

Rys. 44. Schemat układu zasilania silnika o zapłonie iskrowym: 1- zbiornik paliwa, 2 – filtry paliwa, 3 – pompa
zasilająca, 4 – filtr powierza, 5 – gaźnik, 6 – przewody dolotowe [9, s.76]

Układy zasilania wtryskowego (rys. 45)

Zastosowanie gaźnika do zasilania kilku cylindrów nie zawsze zapewnia dostarczenie

identycznej  mieszanki  do  każdego  z  nich.  Zastosowanie  zasilania  wtryskowego  w  znacznym
stopniu  usuwa  te  niedogodności.  Polega  ono  na  okresowym  lub  niekiedy  ciągłym
dostarczaniu  paliwa  w  pobliże  zaworów  dolotowych  wszystkich  cylindrów  poprzez  wtrysk.
Ilość podawanego paliwa jest sterowana urządzeniem elektronicznym

Do urządzenia sterującego 7 są wprowadzone sygnały elektroniczne określające

chwilowy  stan  pracy  silnika.  Tymi  danymi  przekazywanymi  przez  czujniki  są  zwykle:
obciążenie  silnika,  otwarcie  przepustnicy  czujnik  1,  prędkość  obrotowa  czujnik  2,
temperatura  powietrza    w  przewodzie  dolotowym  czujnik  3,  temperatura  cieczy  chłodzącej
czujnik  4.  kąt  wyprzedzenia  zapłonu  czujnik  5.  Urządzenie  7  przetwarza  te  dane  sterując
pracą  wtryskiwaczy  8,  czyli  zmieniając  odpowiednią  ilość  wtryskiwanego  paliwa  i  chwilę
jego  wtrysku.  Podczas  rozruchu  jest  uruchomiony  dodatkowy  wtryskiwacz  9.  Ciśnienie
paliwa w układzie wtryskowym wytwarza pompa 10.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys.  45.    Schemat  elektronicznie  sterowanego  układu  zasilania  wtryskowego  silnika  o  zapłonie  iskrowym:
1-  czujnik  otwarcia  przepustnicy,  2  –  czujnik  prędkości  obrotowej,  3  –  czujnik  temperatury  powietrza,  4  –
czujnik  temperatury  cieczy  chłodzącej,  5  –  czujnik  kąta  wyprzedzania  zapłonu,  6  –  akumulator  z  czujnikiem
stanu naładowania, 7 – urządzenie sterujące pracą wtryskiwaczy, 8 – wtryskiwacz, 9 – wtryskiwacz rozruchowy,
10 – pompa paliwa [9, s.86]

Układy zasilania silników o zapłonie samoczynnym (rys. 46)

Zgodnie z zasadą działania silników o zapłonie samoczynnym, układ zasilania takiego

silnika musi zapewnić wtrysk dawki paliwa wprost do cylindra. Dawka odpowiednio
rozpylonego paliwa musi być wtryśnięta w odpowiedniej chwili.

W skład typowego układu zasilania silnika o zapłonie samoczynnym wchodzą elementy:

–  pompa zasilająca 1,
–  zbiornik paliwa 2,
–  filtr paliwa 3,
–  pompa wtryskowa 4,
–  wtryskiwacze 5,
–  regulator prędkości obrotowej 7,
–  filtr powietrza z przewodami.

Pompa zasilająca podaje paliwo ze zbiornika przez filtr do pompy wtryskowej. Pompa

wtryskowa tłoczy odmierzoną dawkę paliwa przewodami wysokiego ciśnienia do
wtryskiwaczy. Nadmiar paliwa z filtru, pompy wtryskowej i wtryskiwaczy spływa do
zbiornika przewodami przelewowymi 6.

W silniku o zapłonie samoczynnym do cylindrów jest doprowadzane czyste powietrze,

dopływa ono kolektorem dolotowym rozgałęzionym stosownie do liczby cylindrów silnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przepływ  powietrza  przez  kolektor  nie  jest  niczym  dławiony  i  zawsze  pozostaje  w  pełni
otwarty.  Brak  potrzeby  dławienia  przepływu  powietrza  wynika  z  faktu,  że  sterowanie
obciążeniem silnika polega na zmianie dawki paliwa.

Rys. 46.Schemat układu zasilania silnika o zapłonie samoczynnym. 1 – pompa, 2 – zbiornik paliwa, 3 – filtr,
4 – pompa wtryskowa, 5 – wtryskiwacze, 6 – przewody paliwowe, 7 – regulator prędkości obrotowej [9, s.88]

Doładowanie silników

Doładowanie silnika spalinowego polega na zasilaniu go powietrzem lub mieszanką

palną  pod  ciśnieniem  wyższym  niż  atmosferyczne.  Doładowanie  zapewnia  uzyskanie
większej  mocy  silnika  bez  potrzeby  zwiększania  jego  pojemności  skokowej,  oraz  bez
zwiększania  prędkości  obrotowej.  Doładowanie  korzystnie  wpływa  na  przebieg  spalania
w  silnikach  o  zapłonie  samoczynnym,  jest  w  nich  powszechnie  stosowane.  Stosowanie
doładowania  w  silnikach  o  zapłonie  iskrowym  jest  znacznie  utrudnione,  przy  znacznym
sprężeniu  mieszanki  pojawia  się  spalanie  stukowe.  Urządzeniem,  które  dostarcza  do  silnika
o  zapłonie  samoczynnym  powietrze  pod  ciśnieniem  150–300  kPa  jest  sprężarka.
W  zależności  od  rodzaju  sprężarki  rozróżniamy  doładowanie  mechaniczne,  polegające  na
zastosowaniu  sprężarki  napędzonej  od  wału  korbowego  silnika  i  doładowanie
(turbodoładowanie)  polegające  na  wykorzystaniu  energii  gazów  spalinowych  w  przewodzie
wylotowym silnika do napędu turbosprężarki.

Zespół turbosprężarkowy składa się ze sprężarki i turbiny gazowej osadzonych na

wspólnym  wale.  Energia  gazów  spalinowych  jest  odbierana  przez  turbinę  gazową
i  przekazywana  do  sprężarki  doładowującej  silnik.  Turbosprężarki  pracują  z  dużą prędkością
obrotową, zazwyczaj rzędu kilkudziesięciu tysięcy obrotów na minutę.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Układy chłodzenia

Zadaniem układu chłodzenia jest zapewnienie silnikowi właściwej temperatury pracy

oraz utrzymanie jej na stałym poziomie, niezależnie od obciążenia silnika.
Są dwa zasadnicze systemy chłodzenia silników:
– system chłodzenia bezpośredniego powietrze styka się bezpośrednio z cylindrami

i głowicą silnika odbierając od nich ciepło (chłodzenie powietrzem),

– system chłodzenia pośredniego czynnikiem pośredniczącym w wymianie ciepła między

silnikiem a powietrzem jest ciecz zawarta w układzie chłodzenia silnika.

Chłodzone powietrzem cylindry i głowice silnika są bezpośrednio omywane

przepływającym  powietrzem.  Ze  względu  na  sposób  wywołania  ruchu  powietrza  wokół
cylindrów silnika rozróżnia się:
–  chłodzenie samoczynne,
–  chłodzenie wymuszone.

Chłodzenie samoczynne następuje wtedy, gdy silnik jest omywany strumieniem

powietrza w wyniku ruchu pojazdu (motocykle).
Chłodzenie  wymuszone  następuje  wówczas  gdy  silnik  jest  omywany  strumieniem  powietrza
tłoczonego  przez  dmuchawę.  Dmuchawa  jest  napędzana  od  wału  korbowego  za  pomocą
paska  klinowego.  Cylindry  i  głowica  silników,  w  których  zastosowano  chłodzenie
wymuszone  są  otoczone  blaszanymi  osłonkami.  W  silniku  chłodzonym  cieczą  cylindry  są
otoczone przestrzenią w której znajduje się ciecz chłodząca.

Rys. 47. Schemat obiegu cieczy chłodzącej w silniku. 1 – pompa, 2 – termostat, 3 – przewody, 4 – chłodnica,

5 – wentylator [9, s.73]

Opuszczając silnik ciecz chłodząca płynie do chłodnicy, gdzie oddaje ciepło drugiemu

czynnikowi  chłodzącemu,  którym  jest  powietrze.  Dzięki  zastosowaniu  samoczynnej  regulacji
intensywność  chłodzenia  zmienia  się  zależnie  od  warunków  pracy  silnika,  jego  obciążenia,
temperatury.  Urządzeniem  regulującym  przepływ  cieczy  przez  chłodnicę  jest  termostat,
bardzo  czuły  na  zmianę  temperatury  cieczy.  Urządzeniem,  pomocniczym  w  układzie
chłodzenia  jest  wentylator  umieszczony  tuż za  chłodnicą, zwiększa  przepływ  powietrza przez
chłodnicę.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.13.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie zadania mają układy zasilania w silnikach spalinowych?.
2.  Jak działa układ zasilania gaźnikowego ?
3.  W jakim układzie pompa paliwa jest zbędna ?
4.  Do czego służą filtry w układzie zasilania ?
5.  Jak działa układ zasilania wtryskowego ?
6.  Jakie są układy zasilania wtryskowego ?
7.  Opisz zasadę działania zasilania silników o zapłonie samoczynnym?
8.  Jaka  jest  różnica  pomiędzy  zasilaniem  silników  z  zapłonem  samoczynnym  i  zapłonem

iskrowym?

9. Jak działa system doładowania silników spalinowych, na czym on polega ?
10. Co to jest doładowanie mechaniczne i turbodoładowanie, wskaż różnicę?
11. Jakie zadania mają układy chłodzenia ?
12. Jakie rozróżniasz układy chłodzenia ?
13. Który układ chłodzenia ma większe zastosowanie i dlaczego ?
14. Jaki jest obieg cieczy chłodzącej w silniku spalinowym?
15. Jakie zadania spełnia termostat w układzie chłodzenia?

4.13.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Omów zasadę działania układu zasilania gaźnikowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z literaturą na ten temat,
2)  narysować schemat układu zasilania gaźnikowego,
3)  omówić zasadę działania tego układu,
4)  zwrócić uwagę na obecność filtrów w układzie zasilania, jakie mają zadania,
5)  powyższe przedstawić w formie pisemnej,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  plansza gaźnikowego zasilania silnika,
–  literatura.

Ćwiczenie 2

Omów zasadę działania układu wtryskowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z literaturą na ten temat,
2)  narysować schemat układu wtryskowego,
3)  omówić zasadę działania tego układu,
4)  jakie zadanie ma urządzenie sterujące w tym układzie,
5)  powyższe przedstawić w formie opisowej,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  plansze z wtryskowym układem zasilania silnika,
–  literatura.

Ćwiczenie 3

Omów sposoby chłodzenia silników spalinowych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z literaturą na temat układów chłodzenia silnika,
2)  wskazać cel stosowania systemów chłodzenia silników,
3)  omówić sposób działania chłodzenia samoczynnego,
4)  omówić sposób działania chłodzenia wymuszonego,
5)  podać różnicę między tymi układami działania, gdzie mają zastosowanie,
6)  przedstawić schemat obiegu cieczy chłodzącej w silniku,
7)  określić zadania termostatu w układach chłodzenia,
8)  przedstawić ćwiczenie w formie opisowej,
9)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  schematy układów chłodzenia silników,
–  literatura.

4.13.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) scharakteryzować zadania układów zasilania silników?

2) wyjaśnić zasadę działania układu zasilania gaźnikowego ?

3) wyjaśnić zasadę działania wtryskowego układu zasilania silników

o zapłonie iskrowym

4) wyjaśnić sens stosowania filtrów w układach zasilania?

5) wyjaśnić zasadę działania układu wtryskowego silnika z zapłonem

samoczynnym ?

6) przedstawić zasadę działania doładowania i turbodoładowania?

7) przedstawić zadania układu chłodzenia?

8) rozróżnić rodzaje układów chłodzenia i wyjaśnić jakie układy chłodzenia

mają większe zastosowanie?

9) wyjaśnić jakie układy chłodzenia mają większe zastosowanie?

10) omówić obieg cieczy chłodzącej w układzie chłodzenia?

11) wyjaśnić zasadę działania termostatu w układzie chłodzenia?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.14.Klasyfikacja, budowa, zastosowanie dźwignic i przenośników

4.14.1.Materiał nauczania

Klasyfikacja, budowa, zastosowanie dźwignic (podnośników)

Dźwignice są to urządzenia przenoszące materiały w formie ciał stałych ruchem

przerywanym  okresowo,  wykonujące  zazwyczaj  ruchy robocze  i powrotne jałowe za pomocą
rozmaitych  elementów,  ale  nie  cięgien.  Podnośniki  są  to  dźwignice  proste,  które  można
podzielić  na;  dźwigniki,  cięgniki,  wózki,  dźwigniki  i  cięgniki  przejezdne.  Najprostszymi
dźwignicami  są  dźwigniki  służące  do  przenoszenia  pionowego.  Ruch  przenoszenia  jest
realizowany za pomocą mechanizmu śrubowego, zębatkowego lub tłokowego.

Rys. 48. Różne rodzaje podnośników: a) dźwignik zębatkowy, b) dźwignik śrubowy, c) dźwignik hydrauliczny,
d) wciągnik ślimakowy, e) ręczna wciągarka przyścienna, f) wózek podwieszony, g) podnośny wózek
akumulatorowy. [3, s.326]

W dźwigniku zębatkowym ładunek oparty na suwaku jest podnoszony na skutek

przetaczania  po  listwie  zębatej  zębnika  napędzanego  przez  przekładnię.  W  dźwigniku
śrubowym  ładunek  jest  podnoszony  w  wyniku  wykręcania  śruby  i  jest  utrzymywany  dzięki
samohamowności  gwintu.  Dźwigniki  tłokowe  są  przeważnie  hydrauliczne.  Cięgniki  służą  do
wciągania  lub  przeciągania  ładunków  za  pomocą  cięgna  nawijanego  na  bęben  lub
przewijanego  przez  koło.  Cięgnem  przewijanym  przez  koło  jest  łańcuch  lub  lina.  Wózki
przenoszą  w  płaszczyźnie  poziomej  lub  nieznacznie  nachylonej  zawieszone  lub  spoczywający
na nich ładunek, a źródło napędu porusza się zawsze razem z wózkiem. Ruch wózka nazywa
się  jazdą.  Wózki  dzielimy  na  torowe,  zwykłe,  podwieszane,  przyścienne  oraz  jezdniowe.
Dźwignik  ustawiony  jest  na  przodzie  wózka  i  zaopatrzony  w  podchwyty  dostosowane  do
podstawek zwanych paletami.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Dźwigi i suwnice

Urządzenia do pionowego transportu ładunków lub ludzi w kabinach nazywamy

dźwigami.  Rozróżnia  się  dźwigi  osobowe,  towarowe  i  towarowo  osobowe.  Do  obsługi  hal
fabrycznych  i  magazynów  powszechnie  używane  są  suwnice.  Do  przeładunku  towarów  na
dworcach  w  portach  i  budowach  są  stosowane  żurawie  samochodowe  lub  szynowe  –
samojezdne lub stale mocowane do ścian – przyścienne.

Przenośniki

Przenośniki są to urządzenia przenoszące, nie mające jałowego ruchu powrotnego,

materiały masowe jak: węgiel, piach, skrzynie, worki.
Pod  względem  konstrukcyjnym  przenośniki  dzielimy  na  cięgnowe,  bezcięgnowe,
pneumatyczne  i  hydrauliczne.  W  przenośnikach  cięgnowych  przenoszenie  materiału  odbywa
się za pomocą cięgna; taśmy, liny, łańcucha.

Rys. 49. Schemat przenośnika taśmowego. 1- taśma, 2 – bęben napędowy, 3 – bęben napinający, 4 – bęben
kierujący, 5 – mechanizm napinający, 6 – wałki podtrzymujące taśmę, 7 – kosz zasypowy, 8 – wózek zrzutowy
[3, s.349]

Najczęściej stosuje się taśmy z tkaniny bawełnianej pokrytej gumą, parciane lub stalowe

walcowane.

Przenośniki cięgnowe – członowe, zgarniakowe i kubełkowe

Przenośniki członowe lub płytowe mają jako cięgno łańcuchy lub liny są wytrzymałe

przeznaczone do transportu dużych przedmiotów, złomu, materiałów ściernych.
Przenośniki korytkowe rys. 50 umożliwiają wysypywanie materiału w dowolnym miejscu.

Rys. 50. Przenośnik korytkowy [3, s.351]

Przenośniki kubełkowe umożliwiają przenoszenie materiałów sypkich w kierunku

pionowym lub pochyłym i mają elementy nośne w kształcie kubełków przytwierdzonych do
łańcucha lub taśmy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przenośniki bezcięgnowe

Do przenośników bezcięgnowych należą przenośniki wałkowe, ślimakowe. Przenośniki

wałkowe przeważnie są bez napędu rys. 51

Rys. 51. Przenośnik wałkowy bez napędu [3, s.353]

Znajdują zastosowanie w walcowniach, odlewniach, tartakach, pakowniach i warsztatach
mechanicznych.
Przenośnik ślimakowy przesuwa materiał przez obrót wału ze spiralą ślimakową.

Rys. 52. Przenośnik ślimakowy [3, s.353]

Przenośnik ślimakowy umożliwia nasypywanie i wysypywanie materiału w dowolnym
miejscu, jest szczelny, zajmuje mało miejsca i może w czasie transportu dokonywać
mieszania.

4.14.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.   Jakie zadania mają dźwignice?
2.   Jakich elementów transportowych nie posiadają dźwignice?
3.   Do jakich maszyn zaliczysz podnośniki?
4.   Wymień kilka rodzajów podnośników i ich zastosowanie?
5.   Jakie zadania w transporcie odgrywają wózki?
6.   Jakie  zadania  spoczywają  na  suwnicach  i  dźwigach,  określ  różnice  między  suwnicą,

a dźwigiem?

7.   Określ zastosowanie przenośników?
8.   Wymień poszczególne rodzaje przenośników i ich zadania?
9.   Scharakteryzuj przenośniki bezcięgnowe, ich zastosowanie?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.14.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj klasyfikacji dźwignic (podnośników) ich zastosowanie w transporcie

zakładowym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać informacje w literaturze na ten temat,
2)  scharakteryzować dźwignice, podnośniki, wózki,
3)  określić gdzie mają zastosowanie,
4)  określić zastosowanie podnośników,
5)  określić zastosowanie wózków,
6)  powyższe przedstawić w formie opisowej,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  katalogi dźwignic, podnośników, wózków,
–  literatura.

Ćwiczenie 2

Określ zastosowanie suwnic i dźwigów w transporcie materiałów i ludzi.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać w literaturze informacje na ten temat,
2)  dokonać podziału suwnic i dźwigów,
3)  scharakteryzować suwnice i dźwigi, ich zastosowanie w transporcie,
4)  powyższe przedstawić w formie pisemnej.

Wyposażenie stanowiska pracy

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  katalogi suwnic i dźwigów,
–  literatura.

Ćwiczenie 3

Określ zastosowanie przenośników bezcięgnowych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać w literaturze informacje na ten temat,
2)  scharakteryzować przenośniki bezcięgnowe,
3)  określić zastosowanie poszczególnych przenośników w transporcie,
4)  przyporządkować rodzaj przenośnika do transportowanego materiału,
5)  przedstawić powyższe w formie pisemnej,
6)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  katalogi przenośników,
–  literatura.

4.14.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić zadania stawiane dźwignicom ?

2) scharakteryzować podnośniki?

3) wyjaśnić rolę transportu wózkowego?

4) wymienić zastosowanie suwnic w transporcie?

5) określić rodzaje przenośników i ich dobór w transporcie wewnętrznym?

6) dobrać przenośnik do transportu określonego materiału?

7) określić zastosowanie przenośników bezcięgnowych?

8) wymienić cechy charakterystyczne przenośników bezcięgnowych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.15. Przepisy dozoru technicznego dotyczące obsługi dźwignic

i przenośników

4.15.1. Materiał nauczania

Wszystkie urządzenia są wytwarzane, aby realizować pewne cele. Każda maszyna

w trakcie swego istnienia przechodzi przez etapy powstawania i eksploatacji:
–  projektowanie,
–  wytwarzanie,
–  wdrażanie do eksploatacji,
–  eksploatację,
–  wycofanie z eksploatacji.

Projektowanie i wykonanie to główne cechy, które później mają wpływ na użytkowanie

i eksploatację.  Nauka  o  eksploatacji  oparta  jest na  technologii  i  technice zużywania się części
maszyn  poprzez  tarcie,  zmęczenie  materiałów  pod  względem  znacznych  obciążeń  i  starzenia
się  elementów.  Eksploatację  urządzenia  od  chwili  wyprodukowania  do  całkowitego  zużycia
nazywamy  trwałością.  Nauka  o  eksploatacji  urządzeń  technicznych  zapewnia  optymalne
warunki  wykorzystywania  maszyn  zgodnie  z  przepisami  bezpieczeństwa  i  higieny  pracy,
ochrony  środowiska  i  ergonomii.  Opracowywane  są  zgodnie  z  tymi  warunkami  odpowiednie
dokumenty  dostarczane  wraz  z  urządzeniem  DTR  (dokumentacja  techniczno  –  ruchowa).
Dokumentacja  taka  zawiera  szczegółowe  opisy  budowy  i  działania,  parametry  techniczne,
zasady  użytkowania,  kontroli  przebiegu  pracy,  obsługi  i  napraw,  opis  czynności
instalatorskich.

Użytkowanie dźwignic i przenośników ma szczególny charakter, pod wpływem

bezpieczeństwa.  Wszystkie  osoby,  które  mają  styczność  z  pracą  dźwignic  i  przenośników  są
odpowiedzialne  za  ich  stan  i  bezpieczeństwo  pracy.  Wszystkie  dźwignice  muszą być  co roku
poddawane  szczegółowym  oględzinom,  mało  używane  o  napędzie  ręcznym  mogą  być
przeglądane  co  trzy  lata.  Po  oględzinach i wymianie elementów zużytych muszą być poddane
próbnemu  obciążeniu  przy  udziale  pracownika  Urzędu  Dozoru  Technicznego.  Osoby
obsługujące  urządzenia,  które  podlegają  pod  nadzór UDT  muszą  przejść  specjalny  kurs  i  być
dopuszczone  do  obsługi  po  zaliczeniu  egzaminu.  Urządzenia  elektryczne  podlegają  również
dozorowi według stosownych przepisów.

Wszystkie przekładnie zębate, łańcuchowe i pasowe powinny posiadać osłony.

Dźwignice  przejezdne  powinny  posiadać  urządzenia  sygnalizacyjne,  które  dają  sygnały
ostrzegawcze  przed  wykonaniem  ruchów  roboczych.  Ruchy  dźwignic  powinny  być
ograniczone  przez  wyłączniki  krańcowe.  Wzdłuż  tras  pracy  przenośników  powinny  być
umieszczone  wyłączniki  awaryjne  w  celu  umożliwienia  zatrzymania  urządzenia  w  razie
zagrożenia  życia.  Nie  wolno  stać  ani  przechodzić  pod  wiszącym  ciężarem.  Szczególnym
przeglądom  należy  poddawać  liny  i  łańcuchy.  W  razie  stwierdzenia  niewielkiego  zużycia
należy  natychmiast  zmniejszyć  dozwolony  udźwig  lub  zaprzestać  pracy.  W  czasie  mrozów
także  należy  pamiętać  o  zmniejszeniu  obciążenia  do  75%  przy  temperaturze  –10˚C,  a  przy
temperaturze  -20˚C aż do 50%. Przy temperaturach przekraczających -30˚C zaprzestać pracy
ciągłej. Urząd  Dozoru  Technicznego  i  Państwowa Inspekcja Pracy mogą wstrzymać pracę na
dźwignicach  i  suwnicach,  mogą  też  nakładać  kary  za  nieprzestrzeganie  obowiązujących
przepisów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.15.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Jakie etapy przechodzi każde urządzenie w czasie swojego istnienia?
2.  DTR – jaka to dokumentacja i czego dotyczy?
3.  Czy  potrafisz  określić  szczególny  charakter  obsługi  i  użytkowania  dźwignic

w tym suwnic i żurawi?

4.  Które osoby mogą obsługiwać dźwignice?
5.  Jakie uprawnienia posiada Urząd Dozoru Technicznego i Państwowa Inspekcja Pracy?
6.  Co powinna zawierać instrukcja obsługi urządzenia, maszyny,
7.  Jakie elementy dźwignic i suwnic przechodzą specjalne badania?
8.  W jakich warunkach praca na dźwignicach jest wzbroniona lub ograniczona?

4.15.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Określ skróty DTR, UDT, PIP.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać informacje w literaturze na ten temat,
2)  scharakteryzować DTR urządzenia,
3)  określić zadania UDT w zakresie eksploatacji dźwignic,
4)  wymienić zakres uprawnień PIP,
5)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–  długopis, ołówek, papier A4,
–  instrukcje, przepisy, zarządzenia,
–  literatura.

Ćwiczenie 2

Przedstaw podstawowe zasady użytkowania dźwignic i przenośników.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać informację w literaturze na ten temat,
2)  przedstawić zasady użytkowania dźwignic,
3)  przedstawić zasady użytkowania przenośników,
4)  określić zakres czynności wykonywanych podczas przeglądów dźwignic i przenośników,

nadzór UDT,

5) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy

−

przybory do pisania, papier A4,

−

instrukcje, przepisy, zarządzenia dotyczące zasad użytkowania dźwignic i przenośników,

−

literatura.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.15.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić etapy istnienia urządzenia, maszyny?

2) scharakteryzować DTR maszyny?

3) wyjaśnić zakres uprawnień UDT i PIP

4) wymienić z jakimi dokumentami powinien być zapoznany pracownik

obsługujący dźwignicę

5) określić warunki pracy na dźwignicach?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.16. Znaczenie mechanizacji transportu w zakładach przemysłu

drzewnego

4.16.1. Materiał nauczania

Transportem materiałów nazywamy zespół czynności związanych z ich przenoszeniem za

pomocą  odpowiednich  środków.  W  zależności  od  zasięgu  transport  może  być  daleki  lub
bliski.  Jeżeli  odbywa  się  w  obrębie  jednego zakładu  pracy,  mamy  do  czynienia  z  transportem
wewnętrznym  i  bliskim,  ale  mogą  mieć  zastosowanie  maszyny  do  transportu  dalekiego,
lokomotywy,  wagony,  samochody.  Przedmiot  transportowany  i  jego  droga  decydują  o  typie
urządzenia,  które  należy  zastosować.  Masa  transportowa,  którą  należy  przetransportować
w  jednostce  czasu  decyduje  o  wielkości  urządzenia,  o  wyborze  środka  transportu  decyduje
koszt  transportu  na  jednostkę  materiału  transportowego.  Urządzenie  jest trafnie dobrane  gdy
koszt  na  jednostkę  przeniesioną  jest  najniższy. Urządzenia  transportowe  powinny  umożliwiać
powiązanie  procesu  technologicznego  z  dostawą  materiałów,  łączenie  maszyn  roboczych
dostawczych  z  maszynami  produkcyjnymi  wspierać  automatyzację  produkcji.  Przebieg
transportu  powinien  być  planowany  tak  samo  jak  proces  technologiczny.  Racjonalna
mechanizacja  transportu  w  zakładach  przemysłu  drzewnego  powinna  uwzględniać  proces
i  poszczególne  operacje  technologiczne,  najbardziej  racjonalnym  i  celowym  doborze
nośników.

Przy doborze urządzeń transportowych powinniśmy kierować się parametrami:

– nośnością, zdolnością do przenoszenia ładunku o określonej masie w kierunku poziomym,
– udźwigiem, zdolnością do przenoszenia ładunku o określonej masie w kierunku

pionowym,

–  zasięgiem przestrzennym, wielkości przestrzeni obsługiwanej przez urządzenie
–  prędkością przenoszenia ładunku
–  wydajnością,  ilością  ładunku  przeniesioną  w  jednostce  czasu  na  jedną  osobę  zatrudnioną

przy obsłudze urządzenia.

Transport materiałów do tartaków i zakładów drzewnych odbywa się przeważnie

samochodami  wyposażonymi  w  żurawie  hydrauliczne,  które  służą  do  załadunki  i  wyładunku
materiału.  Duże  zakłady  drzewne  posługują  się  suwnicami  mostowymi,  które  umożliwiają
szybki  rozładunek  drewna  ze  środków  transportowych  oraz  szybkie  przenoszenie
w  odpowiednie  miejsca.  Do  obsługi placów składowych są używane suwnice bramowe, które
poruszają  się  po  torze  szynowym.  Stosowane  są  żurawie,  które  przeważnie  rozładowują
drewno  z  samochodu.  Żurawie  samobieżne  mają  większe  zastosowanie,  ponieważ  mogą
zmieniać  miejsce  pracy.  Wewnątrz  zakładów  drzewnych  mogą  mieć  zastosowanie
przenośniki  do  transportu  mniejszych  kłód.  Do  usuwania  trocin  i  wiórów  mają  zastosowanie
przenośniki taśmowe, pneumatyczne i ślimakowe. Bardzo często do transportu palet w halach
produkcyjnych  maja  zastosowanie  wózki  widłowe,  elektryczne  i  spalinowe.  Do  pełnego
wykorzystania  możliwości  środków  transportowych  niezbędna  jest  automatyka  w  systemach
kontrolnych  i  sterujących,  może  z  powodzeniem  zastąpić  człowieka  ułatwiając  mu  pracę.
Ostatnio  zwiększa  się  liczba  urządzeń  specjalistycznych,  które  są  przystosowane  do
wykonywania  określonych  zadań  w  zaspokajaniu  potrzeb  człowieka.  Obecnie  mechanizacja
i  robotyzacja  ma  coraz  szersze  zastosowanie,  pozwala  na  odciążenie  człowieka  od
wykonywania  prac  uciążliwych,  monotonnych,  wszędzie  tam  gdzie  życie  i  zdrowie  ludzkie
może być zagrożone.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.16.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Co nazywamy transportem materiałów?
2.  Jakie znasz rodzaje transportu?
3.  Jakie powiązania ma transport z procesem produkcyjnym?
4.  Jakie parametry powinny posiadać urządzenia transportowe?
5.  Jakie znasz środki transportu stosowane w przemyśle drzewnym?
6.  Jakie korzyści dla człowieka przyniosła mechanizacja i automatyzacja?

4.16.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dobierz środki transportu wewnętrznego (hale produkcyjne)

Sposób wykonywania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z literaturą na ten temat,
2)  dobrać środki transportu do przemieszczania elementów produkcji,
3)  dobrać środki transportu materiałów odpadowych,
4)  scharakteryzować wybrane środki,
5)  uzasadnić wybór,
6)  przedstawić powyższe w formie pisemnej,
7)  dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

długopis, ołówek, papier A4,

–

katalogi urządzeń transportowych,

literatura.

Ćwiczenie 2

Dobierz środki transportu stosowane do obsługi placów składowych i transportu

materiałów do zakładów drzewnych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  zapoznać się z literaturą na ten temat,
2)  dobrać środki transportu do obsługi placów składowych,
3)  scharakteryzować wybrane środki transportu,
4)  uzasadnić wybór,
5)  dobrać środki transportu do przewozu materiałów do zakładów drzewnych, tartaków,
6)  uzasadnić wybór,
7)  przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej.

Wyposażenie stanowiska pracy

−

przybory do pisania, papier A4,

−

katalogi pojazdów samochodowych do transportu dłużycy,

−

katalogi suwnic, żurawi,

−

literatura.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.16.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić pojęcie transportu?

2) rozróżnić rodzaje transportu?

3) scharakteryzować środki transportu zewnętrznego i wewnętrznego

stosowane w przemyśle drzewnym?

4) określić parametry urządzeń transportowych?

5) wskazać w jakim stopniu wpływa proces technologiczny

na dobór środków transportu?

6) wyjaśnić korzyści automatyzacji i mechanizacji procesów

produkcyjnych dla człowieka?