MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Wojciech Pilc
Zastosowanie maszyn i urządzeń 825[01].O1.05
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
mgr in\
. Adam Kanas
mgr in\
. Bogdan Kostecki
Opracowanie redakcyjne:
mgr El\
bieta Gonciarz
Konsultacja:
mgr Małgorzata Sienna
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 825[01].O1.05,
 Zastosowanie maszyn i urządzeń , zawartego w modułowym programie nauczania dla
zawodu drukarz.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREÅšCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Zastosowanie maszyn i urządzeń elektrycznych oraz elektronicznych 7
4.1.1.Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 27
4.1.3. Ćwiczenia 27
4.1.4. Sprawdzian postępów 29
4.2. Podstawy konstrukcji maszyn i urządzeń mechanicznych 30
4.2.1.Materiał nauczania 30
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 51
4.2.3. Ćwiczenia 52
4.2.4. Sprawdzian postępów 53
5. Sprawdzian osiągnięć ucznia 55
6. Literatura 60
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy i kształtowaniu umiejętności
z zakresu stosowania maszyn oraz urządzeń elektrycznych oraz mechanicznych. Wiadomości
i umiejętności z tej dziedziny zostały określone w programie jednostki modułowej
825[01].O1.05  Zastosowanie maszyn i urządzeń . Jest to jednostka modułowa zawarta
w module  Podstawy poligrafii (schemat układu jednostek modułowych przedstawiony jest
na stronie 4 tego poradnika).
Tak jak ka\
da jednostka modułowa, równie\
i ta ma ściśle określone cele kształcenia,
materiał nauczania oraz wskazania metodyczne do realizacji programu.
W poradniku znajdziesz:
- wymagania wstępne  wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć ju\
ukształtowane,
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,
- cele kształcenia  wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,
- materiał nauczania  wiadomości teoretyczne niezbędne do osiągnięcia zało\
onych celów
kształcenia i opanowania umiejętności zawartych w jednostce modułowej,
- zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy ju\
opanowałeś określone treści,
- ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,
- sprawdzian postępów,
- sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,
- literaturę uzupełniającą.
Treść programu jednostki modułowej zawiera podstawowe zagadnienia związane
z zastosowaniem elementów maszyn i urządzeń. Elementy i układy takie są podstawą
konstrukcji maszyn drukujÄ…cych, introligatorskich oraz wszelkich innych spotykanych
w poligrafii. W szczególności omówiono elementy obwodów i maszyn elektrycznych,
podstawowe elementy i układy elektroniczne, a tak\
e elementy, materiały i technologie
stosowane przy konstrukcji urządzeń mechanicznych. Dodatkowo omówiono zasady
u\
ytkowania, konserwacji i bhp stosowane przy obsłudze maszyn i urządzeń elektrycznych
oraz mechanicznych.
Jednostka modułowa 825[01].O1.05  Zastosowanie maszyn i urządzeń została
podzielona na dwa rozdziały. Najwięcej miejsca zajmują zagadnienia dotyczące:
 zastosowanie maszyn i urządzeń elektrycznych oraz elektronicznych,
 podstawy konstrukcji maszyn i urządzeń mechanicznych.
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczeń, odpowiedz na pytania sprawdzające, które są
zamieszczone w ka\
dym rozdziale, po materiale nauczania. Udzielone odpowiedzi pozwolÄ…
Ci sprawdzić, czy jesteś dobrze przygotowany do wykonywania zadań.
Po zakończeniu realizacji programu tej jednostki modułowej nauczyciel sprawdzi Twoje
wiadomości i umiejętności za pomocą testu pisemnego. Abyś miał mo\
liwość dokonania
ewaluacji swoich działań, rozwią\
przykładowy test sumujący zamieszczony na końcu
poni\
szego poradnika.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
825[01].O1
Podstawy poligrafii
825[01].O1.01
Przestrzeganie przepisów
bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony przeciwpo\
arowej oraz
ochrony środowiska
825[01].O1.02
Charakteryzowanie procesów
poligraficznych i technik
drukowania
825[01].O1.03
Stosowanie materiałów
poligraficznych
825[01].O1.04
Posługiwanie się dokumentacją
techniczna i technologicznÄ…
825[01].O1.05
Zastosowanie maszyn
i urządzeń
Schemat układu jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WST
PNE
Przystępując do realizacji programu nauczania jednostki modułowej, powinieneś umieć:
- zidentyfikować czynniki niebezpieczne i szkodliwe występujące w pracy oraz określić
sposoby ich ograniczenia i eliminacji,
- ocenić zagro\
enia wynikające z niewłaściwego u\
ytkowania urządzeń elektrycznych,
- zastosować procedury postępowania w przypadku zaistnienia po\
aru, zgodnie z instrukcjÄ…
przeciwpo\
arowÄ…,
- scharakteryzować rodzaje i zasady wykonywania rysunków technicznych,
- scharakteryzować rysunki szkicowe, techniczne, schematyczne i konstrukcyjne,
- określić zasady tolerancji w rysunku technicznym,
- rozró\
nić na rysunku technicznym podstawowe zespoły i części maszyn,
- sporządzić rysunki przekrojów prostych części maszyn i urządzeń,
- posłu\
yć się dokumentacją techniczno-ruchową, dokumentacją konstrukcyjną maszyn
i urządzeń,
- posłu\
yć się literaturą techniczną, katalogiem części zamiennych, katalogami wyrobów,
- zinterpretować dane zawarte w karcie technologicznej,
- zastosować zasady współpracy w zespole,
- zastosować przepisy ochrony środowiska,
- skorzystać z PN, literatury technicznej i innych z
ródeł informacji.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:
 zidentyfikować materiały przewodzące i izolacyjne,
 zmierzyć podstawowe wielkości elektryczne w obwodach prądu stałego i zmiennego,
 rozró\
nić na schematach elementy obwodów elektrycznych,
 porównać z
ródła światła pod względem poboru mocy i natę\
enia oświetlenia,
 odczytać parametry odbiornika elektrycznego z tabliczki znamionowej,
 rozpoznać rodzaj silnika indukcyjnego na podstawie danych z tabliczki znamionowej,
 rozpoznać gniazdka i wtyczki instalacji jednofazowej i trójfazowej,
 rozró\
nić poszczególne elementy instalacji elektrycznej, sprzętu instalacyjnego,
zabezpieczeń przeciwpora\
eniowych,
 rozró\
nić elementy elektroniczne na podstawie wyglądu i symboli graficznych,
 odczytać parametry elementów elektronicznych z katalogu,
 określić funkcje elementów elektronicznych w obwodach elektrycznych,
 dokonać analizy schematu blokowego automatycznego sterowania i automatycznej
regulacji,
 scharakteryzować obcią\
enia elementów konstrukcyjnych: rozciąganie i ściskanie,
ścinanie, zginanie, skręcanie oraz wytrzymałość zmęczeniową,
 rozpoznać na podstawie oznaczenia rodzaj materiału konstrukcyjnego części maszyn,
 rozpoznać i scharakteryzować połączenia rozłączne i nierozłączne stosowane
w maszynach i urzÄ…dzeniach,
 wyjaśnić działanie ło\
ysk, osi, wałów, sprzęgieł, hamulców i przekładni oraz określić ich
zastosowanie,
 rozpoznać na podstawie PN skład chemiczny, znakowanie i zastosowanie stopów \
elaza,
 obliczyć tolerancje, wymiary graniczne luzów i tolerancje pasowania dla pasowań
ruchowych, mieszanych i spoczynkowych,
 rozpoznać i scharakteryzować połączenia rozłączne i nierozłączne stosowane
w maszynach i urzÄ…dzeniach,
 określić rolę zabezpieczeń stosowanych w maszynach i urządzeniach,
 określić zasady u\
ytkowania oraz bie\
ącej konserwacji maszyn i urządzeń,
 zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpo\
arowej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA
NAUCZANIA
4.1. Zastosowanie maszyn i urządzeń elektrycznych
oraz elektronicznych
4.1.1. Materiał nauczania
Materiały przewodzące i izolacyjne
Materiały stosowane w elektrotechnice do budowy maszyn i urządzeń, zwane
materiałami elektrotechnicznymi, mają ogromny wpływ na wydajność procesów
technologicznych, poziom techniczny wytwarzanych maszyn oraz ich nowoczesność
i niezawodność. Efektywność projektowania i produkcji maszyn zale\
y od bogactwa
asortymentu materiałów, uniwersalności ich stosowania oraz od łatwości ich przetwarzania.
Podział materiałów elektrotechnicznych wynika z funkcji, jakie spełniają w maszynie
czy urządzeniu elektrycznym. Zgodnie z tym kryterium rozró\
niamy:
- materiały przewodzące (materiały obwodu elektrycznego),
- materiały magnetyczne,
- materiały elektroizolacyjne,
- materiały konstrukcyjne.
Podział materiałów ze względu na wartość konduktywności (rezystywności):
- przewodniki,
- półprzewodniki,
- dielektryki (izolatory).
Konduktywność ł jest wielkością określającą własności przewodzące danego materiału;
jej odwrotność nosi nazwÄ™ rezystywnoÅ›ci Á. JednostkÄ… konduktywnoÅ›ci jest 1/&!·m
(w praktyce u\
ywa siÄ™ jednostki: m/&!·mm2 = 106 S/m), zaÅ› jednostkÄ… rezystywnoÅ›ci jest &!·m
(w praktyce stosuje siÄ™ jednostkÄ™ &!·mm2/m = 10-6 &!·m).
Materiały stosowane jako przewodniki mają du\
ą konduktywność, a najlepsze własności
przewodzące w temperaturze pokojowej wykazują metale czyste. Materiały o bardzo małej
konduktywności, a więc o bardzo du\
ej rezystywności nale\
ą do grupy nieprzewodników,
czyli izolatorów. Pośrednie miejsce między przewodnikami a dielektrykami ze względu na
zdolność przewodzenia zajmują półprzewodniki.
Podział materiałów ze względu na właściwości magnetyczne:
- diamagnetyczne,
- paramagnetyczne,
- ferromagnetyczne.
Własności magnetyczne środowiska określa wielkość zwana przenikalnością
magnetycznÄ… µ. Przenikalność magnetyczna jest to wielkość okreÅ›lajÄ…cÄ… zdolność danego
materiału (ośrodka) do zmiany wektora indukcji magnetycznej pod wpływem wektora
natÄ™\
enia pola magnetycznego, przy czym: µ = µ0·µr, gdzie:
µ0  przenikalność magnetyczna pró\
ni, µ0 = 4Ä„·10-7H/m,
µr  przenikalność magnetyczna wzglÄ™dna Å›rodowiska (wielkość bezwymiarowa)  mówi
nam, ile razy przenikalność danego środowiska jest większa od przenikalności magnetycznej
pró\
ni. Przenikalność magnetyczna względna materiałów diamagnetycznych (kwarc, srebro,
bizmut, miedz
) jest mniejsza od jednoÅ›ci (µr<1), zaÅ› przenikalność magnetyczna wzglÄ™dna µr
materiałów paramagnetycznych (platyna, aluminium) jest wiÄ™ksza od jednoÅ›ci (µr>1).
Henr (H)  jednostka indukcyjności oraz przewodności magnetycznej w układzie SI
(jednostka pochodna układu SI).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
Dla obu grup materiałów przenikalność magnetyczna nie zale\
y od natÄ™\
enia pola
magnetycznego. NatÄ™\
enie pola magnetycznego to wielkość wektorowa charakteryzująca pole
magnetyczne, w ogólnym przypadku określana z u\
yciem prawa Ampera. Przenikalność
magnetyczna względna materiałów ferromagnetycznych z kolei (\
elazo, kobalt, nikiel) jest
wielokrotnie (setki i tysiÄ…ce razy) wiÄ™ksza od jednoÅ›ci (µr1) i w odró\
nieniu od
przenikalności wymienionych wcześniej grup materiałów nie jest stała, lecz zale\
y od
natÄ™\
enia pola magnetycznego.
Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych
Podczas badania, instalowania, konserwacji i napraw urządzeń elektrycznych
przeprowadzane są pomiary, próby i testy. Pomiar jest to porównanie wartości badanej
wielkości fizycznej z wartością przyjętą za jednostkę miary. W pomiarach elektrycznych
bardzo popularne są mierniki analogowe (wskazówkowe). W przyrządach pomiarowych
wskazówkowych następuje zamiana doprowadzonej do miernika energii elektrycznej na
energiÄ™ mechanicznÄ… organu ruchomego. Energia elektryczna jest pobierana z badanego
układu. Podstawowym elementem mierników jest przetwornik, czyli urządzenie dokonujące
przekształcenia danej wielkości na inną wielkość według określonej zale\
ności i z pewną
dokładnością W zale\
ności od rodzaju przetwornika elektromechanicznego mo\
na wyró\
nić
mierniki o ustroju:
- magnetoelektrycznym,
- elektromagnetycznym,
- elektrodynamicznym,
- ferrodynamicznym,
- ilorazowym,
- indukcyjnym.
W miernikach wskazówkowych do ograniczenia zakresu i czasu wahań wskazówki słu\
Ä…
tłumiki magnetyczne lub powietrzne.
Mierniki cyfrowe nie posiadają przetwornika elektromechanicznego. Sygnał zmienny
doprowadzony do miernika jest zamieniany przez specjalny przetwornik analogowo-
analogowy (a/a) na sygnał stały, a ten podawany jest na przetwornik analogowo-cyfrowy
(a/c). Wynik pomiaru wielkości fizycznej jest przedstawiany w postaci cyfrowej na
wyświetlaczu. Mierniki cyfrowe mogą być przeznaczone do pomiaru jednej wielkości
fizycznej, np. napięcia, a tak\
e do pomiaru kilku wielkości, np.: napięcia, prądu stałego
i zmiennego, rezystancji, pojemności, częstotliwości, temperatury.
Miernik wielofunkcyjny nazywamy multimetrem.
Pomiary w obwodach prądu stałego
Pomiar napięcia
Jest wykonywany bezpośrednio za pomocą woltomierza włączonego równolegle do
elementu obwodu, na którym mierzymy napięcie. Przy pomiarze napięcia stałego nale\
y:
- wybrać woltomierz o odpowiednim ustroju lub w multimetrze wybrać V i przełącznik
wyboru rodzaju prądu ustawić na DC,
- przy pomiarze miernikiem jednozakresowym oszacować wielkość napięcia i u\
yć
miernika o odpowiednim zakresie; przy mierniku o przełączalnych zakresach bezpiecznie
jest wybrać największy zakres,
- wyłączyć zasilanie obwodu,
- przyłączyć przewody pomiarowe do miernika, a następnie do punktów pomiarowych
obwodu,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
- załączyć napięcie i wykonać pomiary,
- wyłączyć zasilanie, odłączyć przewody pomiarowe z woltomierzem od badanego
odbiornika.
Woltomierz do obwodu nale\
y włączać w stanie beznapięciowym. Je\
eli konieczne jest
wykonanie pomiaru napięcia bez mo\
liwości odłączenia zasilania nale\
y najpierw przyłączyć
przewody pomiarowe do miernika, a następnie ich końce w bezpieczny sposób dołączyć do
dwóch punktów układu pomiarowego. Podczas wykonywania tych czynności musi być
zapewniona obecność drugiej osoby.
Wa\
nym parametrem woltomierza jest jego rezystancja wewnętrzna (opór wewnetrzny).
Powinna być bardzo du\
a, aby woltomierz pobierał z układu jak najmniejszy prąd.
Producenci podają wartość pobieranego przez woltomierz prądu lub (najczęściej) wartość
rezystancji wewnętrznej przypadającej na 1 wolt zakresu pomiarowego. Rezystancja
wewnętrzna woltomierzy magnetoelektrycznych, w zale\
ności od ich zakresu wynosi od
kilkuset omów do kilkudziesięciu kiloomów na 1V zakresu. Rezystancja wewnętrzna
mierników elektronicznych jest znacznie większa, nawet rzędu 1000 M&!.
Pomiar natÄ™\
enia prądu stałego
Jest wykonywany bezpośrednio za pomocą amperomierza włączonego szeregowo
z odbiornikiem. Przy pomiarze prądu stałego nale\
y:
- wybrać amperomierz o odpowiednim ustroju lub w multimetrze wybrać A i przełącznik
wyboru rodzaju prądu ustawić na DC,
- przy pomiarze miernikiem jednozakresowym oszacować wartość prądu i u\
yć miernika
o odpowiednim zakresie; przy mierniku o przełączalnych zakresach bezpiecznie jest
wybrać największy zakres,
- wyłączyć zasilanie obwodu,
- przerwać obwód w miejscu pomiaru i włączyć amperomierz,
- załączyć napięcie i wykonać pomiary,
- wyłączyć zasilanie, odłączyć amperomierz, je\
eli odbiornik dalej ma pracować połączyć
obwód w miejscu przerwania i ponownie załączyć zasilanie.
Wa\
nym parametrem amperomierza jest jego rezystancja wewnętrzna. Powinna być
bardzo mała, aby spadek napięcia na amperomierzu był jak najmniejszy, a amperomierz nie
ograniczał prądu płynącego przez odbiornik. Przez ustrój pomiarowy amperomierza mo\
e
płynąć niewielki prąd. Aby wykonać pomiar prądu o większej wartości, nale\
y rozszerzyć
zakres pomiarowy amperomierza.
Pomiar mocy odbiorników prądu stałego
Moc odbiornika jest iloczynem napięcia na odbiorniku i natę\
enia prądu płynącego przez
ten odbiornik. Pośrednio moc mo\
na zmierzyć za pomocą woltomierza i amperomierza
w takich samych układach jak pomiar rezystancji, a następnie wyznaczyć ją z odpowiedniej
zale\
ności.
Watomierz elektrodynamiczny jest przyrzÄ…dem przeznaczonym do pomiaru mocy
czynnej. Ma on dwie cewki: nieruchomą cewkę prądową, o małej rezystancji i ruchomą
cewkę napięciową, o du\
ej rezystancji. Cewkę prądową włącza się do układu poprzez zaciski
prÄ…dowe, szeregowo z obciÄ…\
eniem. Cewkę napięciową  poprzez zaciski napięciowe,
równolegle z obcią\
eniem. Na tarczy podziałkowej watomierza znajduje się symbol jednostki
wielkości mierzonej (mocy czynnej)  litera W. Zaciski odpowiadające początkowi cewki
prądowej i napięciowej są oznaczone gwiazdką i w czasie normalnej pracy powinny być
zwarte. W watomierzu mo\
na, za pomocą przełączników: prądowego i napięciowego,
nastawić zakres prądowy i napięciowy niezale\
nie od siebie. Zakres watomierza równy jest
iloczynowi wy\
ej wspomnianych zakresów. Watomierz mo\
e być włączony w sposób
przedstawiony na rysunku 1.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
Rys. 1. Pomiar mocy watomierza w obwód prądu stałego: a) pomiar mocy odbiornika i cewki prądowej,
b) pomiar mocy odbiornika i cewki napięciowej [opracowanie własne]
Aby wyeliminować błąd metody, gdy wymagana jest du\
a dokładność pomiaru, nale\
y
uwzględnić poprawkę na moc traconą w watomierzu.
Pomiary w obwodach prÄ…du zmiennego
Pomiar napięcia
Jest wykonywany bezpośrednio za pomocą woltomierza włączonego równolegle do
z
ródła (bądz
elementu obwodu, na którym mierzymy napięcie). Do pomiaru napięcia
zmiennego nale\
y wybrać woltomierz o odpowiednim ustroju lub w multimetrze wybrać V
i przełącznik wyboru rodzaju prądu ustawić na AC. Sposób wykonania pomiaru jest taki sam,
jak opisany dla napięcia stałego. Skutki pomyłkowego włączenia amperomierza zamiast
woltomierza są takie same jak przy napięciu stałym. Pomyłkowe zastosowanie woltomierza
magnetoelektrycznego do pomiaru napięcia zmiennego spowoduje, \
e wskazanie miernika
będzie równe zeru, poniewa\
miernik magnetoelektryczny pokazuje wartość średnią
przebiegu.
Pomiar natÄ™\
enia prÄ…du
Jest wykonywany bezpośrednio za pomocą amperomierza włączonego szeregowo
z odbiornikiem. Do pomiaru prądu zmiennego słu\
Ä… amperomierze elektromagnetyczne,
mierniki cyfrowe. Przy pomiarze prÄ…du zmiennego nale\
y wybrać amperomierz
o odpowiednim ustroju lub w multimetrze wybrać A i przełącznik wyboru rodzaju prądu
ustawić na AC. Sposób wykonania pomiaru jest taki sam, jak opisany dla prądu stałego.
Skutki pomyłkowego włączenia woltomierza zamiast amperomierza są takie same jak
przy napięciu stałym. Pomyłkowe zastosowanie amperomierza magnetoelektrycznego do
pomiaru prÄ…du zmiennego spowoduje, \
e jego wskazówka nie wychyli się, poniewa\
miernik
magnetoelektryczny pokazuje wartość średnią prądu, która w przypadku przebiegu
zmiennego wynosi zero.
Pomiaru częstotliwości napięcia zmiennego
Mo\
na dokonać pośrednio na podstawie pomiaru czasu oscyloskopem oraz bezpośrednio
częstościomierzem. Są to na ogół mierniki wibracyjne. Z uwagi na budowę i zasadę działania
rozró\
nia się częstościomierze:
- wibracyjne  do pomiaru małych częstotliwości, w wąskim zakresie,
- magnetoelektryczne z przetwornikiem  częstotliwości do kilkuset herców,
- cyfrowe  do pomiaru małych i wielkich częstotliwości (do MHz); powszechnie
stosowane obecnie multimetry cyfrowe umo\
liwiają szybki pomiar częstotliwości.
Pomiar rezystancji
RezystancjÄ™ mo\
na mierzyć:
- bezpośrednio miernikami wyskalowanymi w omach,
- pośrednio, za pomocą woltomierza i amperomierza, za pomocą woltomierza i watomierza
lub amperomierza i watomierza.
Do bezpośredniego pomiaru rezystancji słu\
Ä… omomierze. W omomierzach analogowych
zastosowany jest ustrój magnetoelektryczny. Ze względu na sposób połączenia ustroju
pomiarowego z mierzoną rezystancją omomierze dzieli się na szeregowe i równoległe.
Omomierze posiadają własne z
ródło zasilania (najczęściej baterie galwaniczne).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
Omomierz szeregowy jest w istocie woltomierzem magnetoelektrycznym, do którego
rezystancja mierzona jest dołączana szeregowo. Miernik wyskalowany jest w omach. Układ
połączeń omomierza szeregowego przedstawiony jest na rysunku 2. Podziałka miernika jest
nierównomierna, z zerem po prawej stronie tarczy.
&!
Rk
E
S
Rx
Rys. 2. Omomierz szeregowy [z
ródło własne]
Rx  rezystor badany, Rk  rezystor korekcyjny, S  przycisk, &!  omomierz, E  z
ródło napięcia
Omomierz równoległy jest w istocie amperomierzem magnetoelektrycznym, do którego
rezystancja mierzona jest dołączana równolegle. Miernik wyskalowany jest w omach.
W omomierzu równoległym przed pomiarem nale\
y za pomocÄ… rezystora korekcyjnego przy
rozwartych zaciskach wejściowych, doprowadzić do ustawienia wskazówki na symbol ".
Pomiar mocy i współczynnika mocy odbiorników prądu zmiennego
Bezpośrednio moc ka\
dego odbiornika w obwodzie prÄ…du zmiennego mo\
na zmierzyć za
pomocÄ… watomierza. Do pomiaru mocy w obwodach prÄ…du zmiennego stosowane sÄ…
najczęściej watomierze o ustroju ferrodynamicznym. Kryteria doboru właściwego układu są
takie same jak przy pomiarach w obwodzie prądu stałego. Praktycznie przy pomiarach
odbiorników o mocy większej ni\
100 W wpływ poboru mocy przez watomierz jest
pomijalnie mały i mo\
na go pominąć.
y
ródła światła  moc i natę\
enie oświetlenia
Promieniowanie świetlne w zakresie widzialnym to fale elektromagnetyczne o długości
w przedziale 380÷780 nm przy czym najkrótszym falom z tego zakresu odpowiada barwa
fioletowa, a najdłu\
szym barwa czerwona. Słońce jako naturalne z
ródło światła wysyła
promieniowanie zawierające wszystkie długości fal z zakresu widzialnego, a tak\
e
promieniowanie niewidzialne (podczerwone i ultrafioletowe). W technice oświetleniowej
wykorzystuje siÄ™ sztuczne elektryczne z
ródła światła. Parametry charakteryzujące elektryczne
z
ródła światła interesujące u\
ytkownika to:
- strumień świetlny Ś  jest to ta część promieniowania optycznego emitowanego przez
z
ródło światła, która widzi oko ludzkie w jednostce czasu (jednostką jest lumen [lm]),
- naświetlenie (ekspozycja)  jest wielkością równa iloczynowi średniego natę\
enia
oÅ›wietlenia i czasu naÅ›wietlania (jednostka jest luksosekunda [lx·s]); naÅ›wietlenie jest
wielkością stosowaną w poligrafii przy ustawieniach kopioramy,
- skuteczność świetlna  określa, ile lumenów uzyskuje się z 1 wata mocy [lm/W],
- trwałość  czas pracy z
ródła do jego zu\
ycia [h],
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
- luminancja z
ródła  światłość w danym kierunku przypadająca na jednostkę pozornej
powierzchni z
ródła (jednostką jest kandela na metr kwadratowy [cd/m2]).
Podstawowym kryterium podziału elektrycznych z
ródeł światła są zjawiska fizyczne
zachodzące podczas przemiany energii elektrycznej na energię świetlną.
- Lampy \
arowe (\
arówki)  wykorzystują świecenie nagrzanego drutu wolframowego.
Skuteczność świetlna \
arówek głównego szeregu wynosi od 9 lm/W (dla \
arówek 15 W)
do 20 lm/W (dla \
arówek 1000 W). Trwałość około 1000 h.
- Lampy fluorescencyjne (świetlówki)  wykorzystują zjawisko świecenia pewnych
substancji chemicznych pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. Skuteczność
Å›wietlna Å›wietlówek wynosi 50÷75 lm/W, a trwaÅ‚ość 3000÷6000 h. W Polsce produkuje
siÄ™ Å›wietlówki o mocach 4÷65 W i dÅ‚ugoÅ›ci 150÷1500 mm. Åšwietlówki kompaktowe,
zu\
ywajÄ… 5 razy mniej energii ni\
\
arówki o tej samej skuteczności i mają 10-ciokrotnie
większą trwałość. Są stosowane do oświetlania pomieszczeń nieprzemysłowych oraz
pomieszczeń przemysłowych o wysokości do 4 m. Do zapłonu świetlówki niezbędny jest
zapłonnik i statecznik (dławik). Zadaniem dławika jest chwilowe podwy\
szenie napięcia
w celu ułatwienia zapłonu świetlówki oraz ograniczenie prądu płynącego przez
świetlówkę podczas jej świecenia. Świetlówka zasilana napięciem zmiennym zapala się
i gaśnie 100 razy w ciągu sekundy co mo\
e wywoływać wra\
enie, \
e części wirujące
maszyn sÄ… nieruchome, obracajÄ… siÄ™ znacznie wolniej lub wirujÄ… w kierunku przeciwnym.
Jest to zjawisko stroboskopowe. W celu jego zmniejszenia stosuje się dwie lub więcej
świetlówek w odpowiednich układach zasilanych napięciem przesuniętym w fazie tak,
aby w chwili gaśnięcia jednej, druga świeciła mo\
liwie najmocniej.
- Lampy wyładowcze (rtęciowe sodowe, neonowe, ksenonowe)  wykorzystują świecenie
gazu pod wpływem wyładowań elektrycznych (przepływu prądu przez gaz). Lampy
rtÄ™ciowe osiÄ…gajÄ… skuteczność Å›wietlnÄ… 34÷48 lm/W i trwaÅ‚ość okoÅ‚o 4000 h. Po
załączeniu napięcia wyładowanie w jarzniku lampy rtęciowej rozpoczyna się początkowo
między jedną elektrodą główną a elektrodą pomocniczą co powoduje podwy\
szenie
temperatury i ciśnienia par rtęci w jarzniku zmniejszając opór przestrzeni między
elektrodami głównymi. Dopiero po kilkudziesięciu sekundach rozpoczyna się
wyładowanie pomiędzy elektrodami głównymi. Lampy rtęciowe wysokoprę\
ne pełną
skuteczność Å›wietlnÄ… uzyskujÄ… po czasie 1÷4 minut. DÅ‚awik w ukÅ‚adzie zasilania lampy
rtęciowej pełni rolę stabilizatora prądu. Odmianą tego typu lam są równie\
lampy
sodowe. Osiągają one skuteczność świetlną ponad 100 lm/W, trwałość ok. 24000 h.
Moce lamp sodowych produkowanych w Polsce wynoszÄ… 150÷400 W. Lampy rtÄ™ciowe
stosowane są do oświetlenia pomieszczeń przemysłowych o wysokości powy\
ej 8 m,
pomieszczeń nieprzemysłowych takich jak hale sportowe, dworce kolejowe itp. oraz do
oświetlenia zewnętrznego. Lampy sodowe stosowane są do oświetlenia zewnętrznego.
- Lampy o świetle mieszanym (rtęciowo-\
arowe, Å‚ukowe)  wykorzystujÄ… dwa zjawiska
fizyczne: świecenie gazu pod wpływem wyładowań i ciał stałych pod wpływem
temperatury. Skuteczność świetlna lamp rtęciowo-\
arowych wynosi 18÷25 lm/W
a trwałość ok. 3000 h. Moce produkowanych w Polsce lamp rtęciowo-\
arowych 160, 250
i 450 W. Lampy rtęciowo-\
arowe stosuje się do oświetlenia pomieszczeń przemysłowych
o wysokości powy\
ej 8 m, pomieszczeń nieprzemysłowych takich jak hale sportowe,
dworce kolejowe itp. oraz do oświetlenia zewnętrznego.
Oznaczenia znamionowe odbiorników energii elektrycznej
Tabliczka metalowa lub z tworzywa umieszczona na odbiornikach elektrycznych
informujÄ…ca o podstawowych parametrach u\
ytkowania. Najczęściej zawiera:
- Typ i model urzÄ…dzenia.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
- Rok produkcji i seriÄ™.
- Moc znamionową [Pn] określoną w [W] (w watach) lub w [kW] (kilowatach).
- Napięcie znamionowe [Un] podane w [V] (woltach).
- PrÄ…d znamionowy [In].
- Częstotliwość prądu do której dostosowany jest odbiornik określoną w [ Hz] (hercach).
- Symbole znaków bezpieczeństwa i certyfikatów.
Przykładowy wygląd tabliczki znamionowej wentylatora:
SANICO XS40C2
40 cm Wentylator
230 V~
50 Hz 60 W
Serial No 342S345 234
Made in P.R.C.
Rys. 3. Tabliczka znamionowa [opracowanie własne]
Oznacza:
- SANICO XS40C2  nazwa i symbol wyrobu  wentylator  średnica śmigła wentylatora
40 cm,
- 230 V ~ napięcie znamionowe instalacji, do której mo\
e być podłączony wentylator,
- ~ oznacza prÄ…d zmienny,
- 50 Hz  częstotliwość prądu elektrycznego w instalacji, do której mo\
e być podłączony,
- 60 W  moc elektryczna znamionowa wentylatora,
- zgodność z normami europejskimi,
- podwójna izolacja  nie wymaga podłączenia do gniazda ze stykiem
ochronnym,
- numer seryjny,
- kraj produkcji.
Podstawowe zabezpieczenia odbiorników energii elektrycznej
PrzeciÄ…\
enie  jak sama nazwa wskazuje  jest stanem pracy instalacji, w której pracuje
ona pod obciÄ…\
eniem większym ni\
to, do którego została zaprojektowana. Prąd zwarciowy
płynący w obwodzie zwarciowym jest na ogół (poza przypadkiem zwarć jednofazowych
w sieciach izolowanych i kompensowanych) wielokrotnie większy od prądu roboczego.
PrÄ…dy przeciÄ…\
eniowe i zwarciowe powodują nadmierne nagrzewanie urządzeń efektem
czego jest przyśpieszone ich zu\
ywanie i niszczenie urządzeń, a w najbardziej niekorzystnych
przypadkach równie\
po\
ar. Podstawowe zabezpieczenie urządzeń i przewodów przed
nadmiernym nagrzaniem powodowanym prÄ…dami przeciÄ…\
eniowymi i zwarciowymi realizuje
się przez zastosowanie bezpieczników, wyłączników instalacyjnych nadmiarowo-prądowych
wkrętowych lub dz
wigienkowych. Ponadto stosujemy wyłączniki ró\
nicowoprądowe, które
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
potrafią wykryć, \
e energia elektryczna płynie poza obwodem  na przykład przez ludzkie
ciało, gdy dojdzie do pora\
enia i automatycznie odłączają napięcie.
Najprostszym zabezpieczeniem przeciÄ…\
eniowo-zwarciowym sÄ… bezpieczniki topikowe.
SÄ… one najpowszechniejszym zabezpieczeniem w instalacjach elektrycznych wykonanych na
podstawie dawniejszych przepisów. Pełnią funkcję dodatkowego środka ochrony przed
pora\
eniem prądem przez dostatecznie szybkie wyłączenie uszkodzonego urządzenia.
Wartość natę\
enia prądu znamionowego, wkładki bezpiecznika wybita jest na metalowej
stopce bezpiecznika (dodatkowo określa ją kolor oczka na metalowej stopce):
- zielony  6 A,
- czerwony  10 A,
- szary  16 A,
- niebieski  20 A,
- \
ółty  25 A.
Podobną rolę co bezpieczniki topikowe spełniają instalacyjne wyłączniki nadprądowe
(nadmiarowo-prądowe), które są zabezpieczeniami wielokrotnego u\
ytku. Zadziałanie tego
wyłącznika i wyłączenie napięcia w chronionym obwodzie powodowane jest przez
wyzwalacz bimetalowy i elektromagnetyczny po przekroczeniu znamionowego natÄ™\
enia
prądu. Wyłączniki nadprądowe charakteryzują się większą czułością (szybkością zadziałania)
ni\
bezpieczniki topikowe. Wyłączniki nadprądowe nowej generacji produkowane są w trzech
wersjach: typu B są przeznaczone do zabezpieczania przewodów i odbiorników instalacji
oświetlenia, gniazd wtyczkowych i sterowania; typu C słu\
ą do zabezpieczenia obwodów
z odbiornikami o du\
ych prÄ…dach rozruchowych (silniki i transformatory); typu D  do
zabezpieczania obwodów z silnikami o du\
ych mocach.
Nowoczesnym i skutecznym zabezpieczeniem przed pora\
eniem prÄ…dem elektrycznym
(przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim) w instalacjach są wyłączniki ró\
nicowoprÄ…dowe.
Ich działanie polega na ciągłym porównywaniu natę\
enia prądu wpływającego
i wypływającego z instalacji. Zarejestrowanie ró\
nicy (np. na skutek upływu prądu do ziemi
przez uszkodzoną lub zawilgoconą instalację lub przez ciało człowieka) powoduje
natychmiastowe przerwanie obwodu w tak krótkim czasie, \
e nie spowoduje to śmiertelnego
zagro\
enia pora\
eniem prÄ…dem. Zgodnie z przepisami obwody gniazd wtyczkowych nale\
y
zabezpieczać wyłącznikami ró\
nicowoprÄ…dowym o znamionowym prÄ…dzie wyzwalajÄ…cym nie
większym ni\
30 mA. Inne obwody odbiorcze zaleca się zabezpieczać wysokoczułymi
wyłącznikami o odpowiednio dobranym znamionowym prądzie zadziałania nie większym ni\

30 mA, np. dla obwodów gniazd wtyczkowych w łazienkach  10 mA.
Podczas pracy urządzeń elektrycznych mogą pojawiać się przepięcia spowodowane
wyładowaniami atmosferycznymi, zakłóceniami w pracy transformatora lub generowane do
sieci przez inne urzÄ…dzenia o du\
ej indukcyjności podczas procesów łączeniowych. Ochronę
przed przepięciami stanowią ograniczniki przepięć. Typową ochronę przed przepięciami
atmosferycznymi stanowią odgromniki lub iskierniki ochronne. Główną ochronę urządzeń
przed przepięciami stanowią warystory. Warystory są elementami półprzewodnikowymi
o nieliniowej charakterystyce prądowo-napięciowej, których rezystancja silnie zale\
y od
doprowadzonego do nich napięcia. Gdy napięcie przekroczy wartość, charakterystyczną dla
danego typu warystora, jego rezystancja szybko maleje, z początkowych setek kiloomów do
zaledwie kilkunastu. Dzięki temu, płynie przez niego du\
y prÄ…d powodujÄ…cy przepalenie
(wyłączenie się) bezpiecznika a zarazem wyłączenie urządzenia, gdy warystor pracuje jako
zabezpieczenie przeciwprzepięciowe, a więc połączony jest równolegle ze z
ródłem napięcia.
W trakcie pracy jako odgromnik (połączenie szeregowe pomiędzy piorunochronem
a uziemieniem) jego mała rezystancja, wywołana ogromnym napięciem pioruna, pozwala na
swobodny przepływ prądu do ziemi.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
Osprzęt elektryczny
Przewody elektryczne są to elementy obwodu elektrycznego (części składowe instalacji),
słu\
ące do przewodzenia prądu elektrycznego wzdłu\
określonej drogi. Mimo du\
ej
ró\
norodności przewodów elektrycznych mo\
na stwierdzić, \
e ka\
dy z nich wyposa\
ony jest
zawsze w dobry przewodnik prądu elektrycznego, który nazywany jest \
yłą.
śyły przewodów wykonuje się w postaci pojedynczych drutów albo przewodów
wielodrutowych (linek). Materiałem do ich budowy jest zwykle miedz
, aluminium lub
niekiedy stal. Najlepszym przewodnikiem prÄ…du jest miedz
 ma ona du\
ą konduktywność ł
(około 57 m/&!mm2) i jest wytrzymała pod względem mechanicznym. Aluminium jest nieco
tańszym, ale za to gorszym przewodnikiem prądu  ma mniejszą konduktywność (około
35 m/&!mm2), mniejszą wytrzymałość mechaniczną, a pod wpływem sił ściskających zmienia
swój kształt.
Izolacja \
yły ma za zadanie oddzielać \
yły przewodu od siebie, tak aby nie mogły się ze
sobą stykać. Ma równie\
osłaniać \
yłę przed wpływem wilgoci i działaniem środków
chemicznych, a człowieka powinna chronić przed pora\
eniem prÄ…dem elektrycznym.
Wykonywana jest głównie z tworzyw sztucznych (polwinitu albo polietylenu sieciowanego)
lub te\
z ró\
nych gatunków gumy. Izolację stanowić mo\
e równie\
lakier (np. dla przewodów
nawojowych) albo papier nasycony olejem mineralnym (w przypadku kabli).
Wymaga się, aby właściwości dielektryczne izolacji były zachowane w ró\
nych
warunkach środowiska i w czasie wieloletniego u\
ytkowania.
Rys. 4. Fragment przewodu elektrycznego [opracowanie własne]
1  \
yła jednodrutowa, 2  izolacja
Poszczególne rodzaje przewodów elektrycznych ró\
nią się między sobą nie tylko
materiałem, z którego wykonano \
yłę lub izolację, ale równie\
budową całego przewodu
(mogą mieć ró\
ne warstwy ochronne, takie jak powłoka, pancerz czy odzie\
) oraz jego
przeznaczeniem. Ze względu na budowę przewody elektryczne mogą być:
- jedno\
yłowe,
- wielo\
yłowe,
- o ró\
nym materiale izolacyjnym,
- bez izolacji (gołe),
- ekranowane lub zbrojone,
- do układania na stałe (nie zmieniają poło\
enia po ich uło\
eniu i nie muszą być giętkie),
- do odbiorników ruchomych i przenośnych (muszą być giętkie i mają \
yły wielodrutowe),
- parowe (np. dwuparowe) lub czwórkowe.
Rys. 5. Przewód trój\
yłowy okrągły (YDY) [opracowanie własne]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
Rys. 6. Przewód trój\
yłowy płaski (YDYp) [opracowanie własne]
Rys. 7. Przewód trój\
yłowy wtynkowy (YDYt) [opracowanie własne]
Ze względu na zastosowanie przewody elektryczne dzielą się na:
- elektroenergetyczne instalacyjne na napięcie do 1 kV (jedno-, dwu-, trzy-, cztero-,
pięcio\
yłowe),
- elektroenergetyczne instalacyjne na napięcie powy\
ej 1 kV,
- elektroenergetyczne napowietrzne gołe i izolowane (np. do wykonywania przyłączy
napowietrznych),
- szynowe, czyli tzw. szynoprzewody (sztywne przewody o znacznych przekrojach,
stosowane głównie w instalacjach przemysłowych),
- kable elektroenergetyczne (przeznaczone do układania w ziemi, kanałach, tunelach oraz
na ró\
nych konstrukcjach wewnątrz i na zewnątrz pomieszczeń),
- sterownicze (stosowane w układach sterowania),
- sygnalizacyjno-pomiarowe,
- telekomunikacyjne,
- komputerowe,
- nawojowe,
- specjalne (np. samochodowe, lotnicze, górnicze),
- specjalne do nowoczesnych  inteligentnych instalacji .
Rodzaje instalacji
- Instalacje elektryczne mo\
na podzielić na dwie zasadnicze grupy:
- instalacje w budownictwie ogólnym,
- instalacje przemysłowe.
Ze względu na rodzaj odbiorników instalacje dzieli się na:
- oświetleniowe (zasilające z
ródła światła a tak\
e silniki sprzętu domowego),
- siłowe (zasilające silniki trójfazowe i grzejniki).
Istotne elementy instalacji elektrycznych to:
- przewody,
- osprzęt instalacyjny,
- rozdzielnice,
- urządzenia automatyki (np. SZR  samoczynne załączenie rezerwy).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
W instalacjach mieszkaniowych rozró\
nia siÄ™ dodatkowo elementy:
- przyłącze,
- złącze,
- wewnętrzna linia zasilająca (WLZ),
- instalacja odbiorcza.
Osprzęt instalacyjny
Osprzętem instalacyjnym są urządzenia stanowiące wyposa\
enie instalacji. Do osprzętu
zalicza siÄ™:
- rury instalacyjne,
- elementy konstrukcyjne instalacji prefabrykowanych,
- Å‚Ä…czniki instalacyjne,
- gniazda,
- odgałęz
niki (puszki instalacyjne),
- bezpieczniki,
- oprawy oświetleniowe.
Odgałęz
niki (puszki instalacyjne) stosowane są do łączenia przewodów instalacyjnych
oraz do tworzenia odgałęzień, wykonywane są z melaminy, bakelitu lub polwinitu. W puszce
instalacyjnej umieszcza się porcelanowy lub plastikowy pierścień z zaciskami, do którego
przykręca się \
yły przewodów. Przewody te wprowadzane są do puszki po wyłamaniu
okrągłych otworów w bocznej ściance. Złączki stosuje się do przyłączenia przewodów do
tablic, opraw i aparatów elektrycznych. Rodzaje złączek:
- złączki przewodowe gwintowe,
- złączki gwintowo-zaciskowe,
- listwy zaciskowe,
- zaciski tablicowe,
- zaciski instalacyjne.
Układy sterowania to układy, które umo\
liwiają bezpieczne załączanie, a tak\
e
sterowanie pracą maszyn i urządzeń, np. silników. W schematach połączeń układów
sterowania pracą maszyn i urządzeń elektrycznych mo\
na wydzielić:
- obwody główne (siłowe),
- obwody pomocnicze (sterowania i sygnalizacji).
W obwodach pomocniczych wykorzystuje się właściwości aparatów elektrycznych, które
pobierajÄ…c stosunkowo niewielkÄ… moc w stosunku do urzÄ…dzenia pozwalajÄ… efektywnie
i bezpiecznie eksploatować to urządzenie. W obwodzie głównym umieszczone są aparaty
zabezpieczajÄ…ce przed skutkami:
- przeciÄ…\
enia,
- zwarcia.
W schematach układów sterowania mo\
na wyró\
nić elementy pełniące funkcję blokad
elektrycznych, co uniemo\
liwia samoczynne załączenie się urządzenia po zaniku napięcia lub
wykonywanie przez urządzenie jednocześnie dwóch funkcji, wzajemnie się wykluczających
(np. silnik nie mo\
e jednocześnie wykonywać obrotów w dwóch kierunkach) Blokada
elektryczna uniemo\
liwia taką próbę przypadkowego załączenia i wystąpienie zwarcia.
Ponadto w układach umieszcza się elementy pełniące funkcje sygnalizacyjne. Nie mają one
wpływu na działanie układu, ale informują o jego poprawnym działaniu lub zwracają uwagę
obsługi na niewłaściwe działanie urządzenia, dając sygnał świetlny lub akustyczny. A
Ä…czniki
występujące w układach sterowania maszyn i urządzeń ze względu na zadania spełniane
w układzie, mo\
na podzielić na:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
- izolacyjne
- manewrowe,
- zabezpieczeniowe,
- łączniki o zadaniach zło\
onych.
Z uwagi na zdolność łączeniową łączniki dzieli się na:
- odłączniki,
- wyłączniki,
- rozłączniki,
- przełączniki,
- Å‚Ä…czniki pomocnicze,
- bezpieczniki.
Odłączniki (odcinacze), pełniące funkcję łączników izolacyjnych  w stanie otwartym
zapewniają bezpieczną przerwę izolacyjną; są to aparaty słu\
Ä…ce do zamykania i otwierania
obwodu elektrycznego w stanie bezprÄ…dowym.
Wyłączniki mają za zadanie wyłączyć prąd roboczy i zwarciowy. Mogą równie\

zabezpieczać obwód przed przecią\
eniem i zanikiem napięcia. Wówczas są wyposa\
one
w wyzwalacze (przekaz
niki) cieplne (bimetalowy) lub elektromagnesowe.
Rozłączniki są przeznaczone do długotrwałego przewodzenia i wyłączania określonych
prądów roboczych i prądów zakłóceniowych (umownie są to prądy nie przekraczające
10-krotnej wartości prądu znamionowego ciągłego).
Styczniki sÄ… Å‚Ä…cznikami elektromagnetycznymi, nale\
ą do grupy rozłączników. Słu\
Ä… do
przewodzenia prądów roboczych nie większych ni\
prÄ…d znamionowy.
Przełączniki (zestawy łączeniowe) zawierają ró\
ne łączniki, na przykład styczniki,
bezpieczniki, Å‚Ä…czniki pomocnicze. Ich zastosowanie umo\
liwia realizacjÄ™ sterowania pracÄ…
silnika
A
Ä…czniki pomocnicze (przyciski)  sÄ… wykonywane z mechanicznÄ… zapadkÄ…  ich zestyki
pozostają w poło\
eniu wymuszonym po ustaniu siły powodującej załączenie oraz bez zapadki
 po zwolnieniu nacisku powracają do poło\
enia pierwotnego.
Ze względu na zadania spełniane w układzie, łączniki mo\
na podzielić na:
- izolacyjne,
- manewrowe,
- zabezpieczeniowe.
Na schematach stosuje się oznaczenia literowe urządzeń. W układach sterowania będą
występowały m.in. ni\
ej wymienione oznaczenia:
- F: urzÄ…dzenia zabezpieczajÄ…ce nadprÄ…dowe,
- H: urzÄ…dzenia sygnalizacyjne (np. lampki sygnalizacyjne),
- K: przekaz
niki, styczniki (główne i pomocnicze),
- M: silniki elektryczne (jedno- i trójfazowe oraz prądu stałego),
- Q: łączniki silnoprądowe (w głównych obwodach prądowych),
- S: Å‚Ä…czniki sterownicze (przyciski, Å‚Ä…czniki wybierakowe),
- T: transformatory (sieciowe, separacyjne i sterownicze),
- W: tory przesyłowe (np. przewody),
- X: zaciski (listwy zaciskowe, wtyki, gniazda).
Cyfra przy oznaczeniu literowym oznacza kolejny numer aparatu danego rodzaju
w układzie, na przykład zapis S3 oznacza, \
e jest to trzeci przycisk sterowniczy w tym
układzie. Symbole graficzne stosowane w schematach dla wszystkich rodzajów łączników
określa norma
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
Połączenia układów sterowania mogą być przedstawione w postaci schematów:
- strukturalnych, które przedstawiają poglądowo układ lecz nie pokazują wszystkich
połączeń między elementami,
- schematów funkcjonalnych (ideowych) uproszczonych lub rozwiniętych; schemat
funkcjonalny uproszczony daje informację o liczbie elementów i ich usytuowaniu, ale nie
wynika z niego w sposób bezpośredni działanie układu; schemat ideowy rozwinięty
umo\
liwia analizę działania układu, określenie rodzaju i liczby elementów układu, ale nie
informuje o ich rozmieszczeniu w skrzynce sterowniczej lub na płycie monta\
owej,
schematów monta\
owych, na których są zaznaczone wszystkie wewnętrzne połączenia
z podaniem informacji w postaci adresów na końcach przewodów i oznaczeń wszystkich
zacisków.
Dobór zabezpieczeń silników
Zabezpieczenia stosuje się dla ochrony silników od skutków:
- zwarć w uzwojeniach i doprowadzeniach,
- przeciÄ…\
eń, powodujących niedopuszczalne nagrzewanie się uzwojeń silnika,
- znacznego obni\
enia lub zaniku napięcia i jego powrotu.
Zabezpieczeniem silnika przed skutkami zwarcia są bezpieczniki topikowe i wyłączniki
instalacyjne. Zabezpieczenia zwarciowe umieszcza siÄ™ w ka\
dej fazie układu trójfazowego.
Wkładki topikowe bezpieczników nale\
y dobrać tak, aby nie topiły się podczas rozruchu,
kiedy prąd (przy bezpośrednim rozruchu) mo\
e być nawet 8-krotnie większy od prądu
znamionowego silnika.
Zabezpieczenie silnika przed przeciÄ…\
eniem mo\
na realizować za pomocą wyłącznika
silnikowego. Zabezpieczenie nadmiarowe ka\
dej fazy silnika w wyłączniku silnikowym
trójbiegunowym pełni wyzwalacz termiczny (bimetalowy). Przy przepływie prądu większego
od nastawionego na wyzwalaczu odginają się elementy bimetalowe, co powoduje zadziałanie
zamka i przerwÄ™ we wszystkich torach prÄ…dowych.
Zagro\
enia występujące podczas pracy i eksploatacji maszyn i urządzeń elektrycznych
Podczas eksploatacji urządzeń elektrycznych mogą wystąpić ró\
norodne zagro\
enia
w zale\
ności od rodzaju, budowy i zainstalowania urządzenia. Do zagro\
eń, na jakie mo\
e
być nara\
ona osoba eksploatujÄ…ca urzÄ…dzenie, zalicza siÄ™:
- pora\
enie prądem elektrycznym  maszyny i urządzenia podczas pracy są pod napięciem,
- poparzenie  wysoka temperatura pracy urządzeń grzejnych i z
ródeł światła, łuk
elektryczny, który mo\
e wystąpić na zestykach łączników, eksplozja bezpieczników,
przegrzanie i zapalenie się izolacji z materiałów łatwopalnych,
- uszkodzenie mechaniczne ciała w wyniku zetknięcia się z częściami wirującymi
(wentylatory, silniki napędowe),
- nadmierne szumy  uszkodzenie słuchu na skutek nadmiernego hałasu,
- szkodliwe substancje lotne  zatrucia substancjami lotnymi wydzielajÄ…cymi siÄ™ na skutek
przegrzania izolacji.
Ka\
de urządzenie elektryczne powinno być zaprojektowane i zainstalowane zgodnie
z przepisami budowy urządzeń elektrycznych. Powinno te\
być prawidłowo eksploatowane
a osoba eksploatująca urządzanie powinna mieć świadomość wystąpienia zagro\
eń.
Podstawowe elementy elektroniczne
Oporniki
Oporniki mo\
emy podzielić w zale\
ności od:
- cech funkcjonalnych na m.in.: rezystory i potencjometry,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
- charakterystyki prądowo-napięciowej, na: liniowe i nieliniowe,
- stosowanego materiału oporowego, na: drutowe, warstwowe i objętościowe.
Oporniki liniowe w normalnych warunkach pracy charakteryzujÄ… siÄ™ proporcjonalnÄ…
zale\
nością napięcia od prądu, tzn. spełniają prawo Ohma. Symbol graficzny stałego opornika
liniowego pokazano na rys. 8.
Rys. 8. Symbol graficzny rezystora [opracowanie własne]
Oporniki drutowe (symbol: RDL) są wykonane z drutu stopowego nawiniętego na
ceramiczny wałek. W opornikach warstwowych (symbol: MA
T, AF, ML, RMG, AT, OWZ),
materiał rezystywny jest umieszczany na podło\
u w postaci węgla lub metalu. Oporniki
węglowe OWZ stosuje się w układach w. cz. (do 1 GHz) o niewielkiej mocy (do 1 W). Do
budowy oporników objętościowych, w których prąd płynie całą objętością opornika, stosuje
się organiczne lub nieorganiczne materiały oporowe. Są one głównie stosowane w sprzęcie
profesjonalnym, gdzie wytrzymujÄ… du\
e obciÄ…\
enia prÄ…dowe i mocy.
Oporniki zmienne  potencjometry
W układach elektronicznych, oprócz oporników stałych, stosuje się oporniki zmienne
zwane potencjometrami, w których wartość rezystancji zale\
y od poło\
enia pokrętła
(ruchomego ślizgacza). W zale\
ności od zastosowania, potencjometry dzieli się na:
- regulacyjne, słu\
ące do regulacji parametrów urządzenia w czasie jego pracy,
- dostrojcze (zwane monta\
owymi lub nastawczymi), słu\
ące do ustalania warunków pracy
układu w czasie jego uruchamiania, strojenia lub naprawy.
Rys. 9. Symbole graficzne potencjometrów: a) regulacyjnych, b) dostrojczych [16, s. 245]
Ze względu na sposób regulowania potencjometry dzieli się na:
- obrotowe: regulowane osią obrotową lub wkrętakiem,
- suwakowe: regulowane przesuwem suwaka w linii prostej.
Kondensatory
Kondensatory mo\
na podzielić, w zale\
ności od ich przeznaczenia na:
- stałe (o stałej pojemności),
- zmienne (o zmiennej pojemności),
- biegunowe zwane polarnymi (przeznaczone do pracy przy jednym określonym kierunku
doprowadzonego napięcia stałego).
Ze względu na rodzaj zastosowanego dielektryka kondensatory dzielimy, na:
- powietrzne (brak dielektryka),
- mikowe,
- ceramiczne,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
- z tworzyw sztucznych,
- elektrolityczne.
Cewki indukcyjne
Cewka indukcyjna, będąca dwójnikiem elektrycznym w postaci zwojnicy, składa się
z uzwojenia, korpusu oraz rdzenia (magnetowodu). Mo\
liwe symbole graficzne cewek
przedstawiono na rys. 10.
Rys. 10. Symbole graficzne cewek indukcyjnych [z
ródło www.cyfronika.com.pl
Cewki są stosowane jako elementy sprzęgające oraz jako dławiki w układach wielkiej lub
małej częstotliwości.
DÅ‚awiki
DÅ‚awik jest to cewka nieprzestrajana z rdzeniem ferromagnetycznym o nieliniowej
charakterystyce magnesowania rdzenia. Jest to element, którego zadaniem jest eliminowanie
lub tłumienie składowej zmiennej sygnału w obwodzie. Zwykle współpracuje on
z kondensatorami. W zale\
ności od częstotliwości pracy, wyró\
niamy dławiki małej
i wielkiej częstotliwości. Dławiki wykonuje się z cieńszego drutu ni\
cewki indukcyjne (ich
średnica wynosi od 0,05 do 0,1 mm), gdy\
ich rezystancja odgrywa drugorzędną rolę.
Diody półprzewodnikowa
Działanie diody jest bardzo proste  przewodzi ona prąd tylko w jednym kierunku. Jeśli
potencjał anody jest większy od potencjału katody dioda przewodzi prąd. W przeciwnym
przypadku nie. Działa jak jednokierunkowy zawór  przepuszcza tylko w jedną stronę.
Teoretycznie, kiedy dioda przewodzi (czyli potencjał anody jest większy od potencjału
katody), stanowi ona zwarcie, ale w praktyce występuje na niej spadek napięcia  ok. ~1 V.
Równie\
w kierunku zaporowym (odwrotnie spolaryzowana dioda  wy\
szy potencjał
katody) teoretycznie prąd nie powinien płynąć, jednak pojawia się znikomo mały prąd
wsteczny. Napięcie na diodzie w tym stanie jest równe napięciu zasilania. Przy du\
ych
napięciach rzędu 100, 200 V i większych  napięcie na diodzie podczas przewodzenia jest
pomijalne. Analogicznie pomija się równie\
stosunkowo niewielki prÄ…d wsteczny.
Rys. 11. Symbole graficzny diody półprzewodnikowej [opracowanie własne]
Tranzystor
Trójelektrodowy półprzewodnikowy to element elektroniczny posiadający zdolność
wzmacniania sygnału elektrycznego. Według oficjalnej dokumentacji z Laboratorium Bella
nazwa urządzenia wywodzi się od słów transkonduktancja (transconductance) i warystor
(varistor), jako \
e  element logicznie nale\
y do rodziny warystorów i posiada
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
transkonduktancję typową dla elementu z współczynnikiem wzmocnienia co czyni taką
nazwÄ™ opisowÄ… .
Wyró\
nia się dwie główne grupy tranzystorów, ró\
niące się zasadniczo zasadą działania.
Tranzystory bipolarne, w których prąd wyjściowy jest funkcją prądu wejściowego
(sterowanie prądowe). Tranzystor bipolarny  tranzystor, który zbudowany jest z trzech
warstw półprzewodników o ró\
nym rodzaju przewodnictwa, tworzących dwa złącza PN;
sposób polaryzacji złącz determinuje stan prac tranzystora. Tranzystor posiada trzy końcówki
przyłączone do warstw półprzewodnika, nazywane:
- emiter (ozn. E),
- baza (ozn. B),
- kolektor (ozn. C).
Ze względu na kolejność warstw półprzewodnika rozró\
nia się dwa typy tranzystorów:
PNP oraz NPN; w tranzystorach NPN nośnikiem prądu są elektrony, w tranzystorach PNP
dziury. Dziura elektronowa w pasmowej teorii przewodnictwa jest to brak elektronu
w pełnym paśmie walencyjnym. Pojęcie to występuje w opisie przewodnictwa izolatorów
i półprzewodników. Nazwa pochodzi stąd, \
e gdy w paśmie walencyjnym brakuje
pojedynczego elektronu, to występująca dziura zachowuje się niczym dodatni nośnik ładunku
elektrycznego.
Rys. 12. Symbole graficzny tranzystora bipolarnego [z
ródło http://pl.wikipedia.org]
Tranzystory unipolarne (tranzystory polowe), w których prąd wyjściowy jest funkcją
napięcia (sterowanie napięciowe).
Tranzystor ze względu na swoje właściwości wzmacniające znajduje bardzo szerokie
zastosowanie. Jest oczywiście wykorzystywany do budowy wzmacniaczy ró\
nego rodzaju:
ró\
nicowych, operacyjnych, mocy (akustycznych), selektywnych, pasmowych. Jest
kluczowym elementem w konstrukcji wielu układów elektronicznych, takich jak: z
ródła
prądowe, lustra prądowe, stabilizatory, przesuwniki napięcia, klucze elektroniczne,
przerzutniki czy generatory. Poniewa\
tranzystor mo\
e pełnić funkcję klucza elektronicznego,
z tranzystorów buduje się tak\
e bramki logiczne realizujÄ…ce podstawowe funkcje boolowskie,
co stało się motorem do bardzo dynamicznego rozwoju techniki cyfrowej w ostatnich
kilkudziesięciu latach. Tranzystory są tak\
e podstawowym budulcem wszelkiego rodzaju
pamięci półprzewodnikowych (RAM, ROM itp.). Dzięki rozwojowi technologii oraz ze
względów ekonomicznych większość wymienionych wy\
ej układów tranzystorowych
realizuje się w postaci układów scalonych. Co więcej, niektórych układów, jak np.
mikroprocesorów liczących sobie miliony tranzystorów, nie sposób byłoby wykonać bez
technologii scalania.
Układy prostownicze
Prostowniki to układy elektroniczne przekształcające prąd zmienny, najczęściej
sinusoidalnie zmienny na prąd stały. W prostownikach wykorzystuje się zdolność do
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
jednokierunkowego przewodzenia prądu przez elementy najczęściej półprzewodnikowe.
Wyró\
nia siÄ™ prostowniki:
- niesterowalne (do budowy tych prostowników stosowane są diody wykorzystujące
zdolność jednokierunkowego przepływu prądu przez złącze P-N),
- sterowane (do budowy stosowane sÄ… tyrystory).
Parametry opisujÄ…ce prostowniki:
- wartość średnia napięcia wyprostowanego Uśr,
- wartość skuteczna napięcia wyprostowanego Usk,
- współczynnik tętnień: kt,
- sprawność prostownika: ·p.
Sprawność prostowania w prostownikach jednofazowych jest niska, poniewa\
prÄ…d
płynie przez połowę okresu. Lepsze parametry mo\
na uzyskać stosując: prostowniki
dwupołówkowe i wielofazowe; wyposa\
ajÄ…c prostowniki w filtry. Prostowniki
dwupołówkowe z dwoma diodami  przez cały okres niezale\
nie do tego, która z diod
znajduje się w stanie przewodzenia, prąd płynie przez rezystor w tym samym kierunku.
Zalety: mniejszy współczynnik tętnień, dwukrotnie wy\
sza sprawność prostowania.
Wady: konieczność stosowania specjalnego transformatora występowanie na diodzie
nieprzewodzącej podwójnej wartości napięcia wejściowego.
Wad tych mo\
na uniknąć, stosując prostownik dwupołówkowy z czterema diodami.
Układy m-fazowe  pracują symetrycznie. Ka\
da z diod przewodzi impuls prÄ…du stanowiÄ…cy
wierzchołek sinusoidy o czasie trwania równym 1/m części okresu. Układ trójfazowy
jednopołówkowy charakteryzuje się niskim współczynnikiem tętnień oraz wysoką
sprawnością prostowania. Mo\
e być zasilany z typowego transformatora połączonego
w gwiazdę z przewodem zerowym. Układ trójfazowy trójprzewodowy  mo\
na u\
yć
prostownika zło\
onego z 6 diod. Zmniejszenie współczynnika tętnień jest mo\
liwe przez
przyłączenie do wyjścia prostownika układu filtracyjnego. Najprostszym filtrem jest
kondensator o pojemności C, dołączony równolegle do obcią\
enia o rezystancji R. W czasie
gdy napięcie zasilania przewy\
sza napięcie kondensatora następuje ładowanie kondensatora.
Gdy napięcie zasilania zmniejsza się, kondensator zaczyna się rozładowywać. Prostowniki
z pojemnościową filtracją napięcia charakteryzuje silna zmienność prądu przy zmianie
obciÄ…\
enia. Filtry pojemnościowe mo\
na stosować jedynie dla prostowników małej mocy.
W prostownikach większej mocy stosuje się filtry LC.
Podstawowe właściwości i parametry wzmacniaczy
Podstawową funkcją wzmacniacza jest wzmocnienie sygnału, przy zachowaniu
niezmienionego jego kształtu. Wzmocnienie to odbywa się kosztem energii doprowadzonej
z pomocniczego z
ródła napięcia stałego. W związku z tym, w ka\
dym wzmacniaczu wyró\
nia
się dwa zasadnicze obwody: obwód sygnału i zasilania. Obwód zasilania stwarza właściwe
warunki dla wzmocnienia sygnału, natomiast obwód sygnału jest związany z przenoszeniem
sygnału przez wzmacniacz. Dla wzmacnianego sygnału wzmacniacz jest czwórnikiem do
którego zacisków wejściowych dołączono z
ródło sygnału, a do wyjściowych odbiornik
sygnału.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
Rys. 13. Schemat zastępczy wzmacniacza [17, s. 157]
Układy scalone
Układ scalony (ang. integrated circuit, chip, potocznie kość)  zminiaturyzowany układ
elektroniczny zawierający w swym wnętrzu od kilku do setek milionów podstawowych
elementów elektronicznych, takich jak: tranzystory, diody, rezystory, kondensatory. Zwykle
zamknięty w hermetycznej obudowie  szklanej, metalowej, ceramicznej lub wykonanej
z tworzywa sztucznego. Ze względu na sposób wykonania układy scalone dzieli się na
główne grupy:
- monolityczne, w których wszystkie elementy, zarówno elementy czynne, jak i bierne,
wykonane są w monokrystalicznej strukturze półprzewodnika,
- hybrydowe  na płytki wykonane z izolatora nanoszone są warstwy przewodnika oraz
materiału rezystywnego, które następnie są wytrawiane, tworząc układ połączeń
elektrycznych oraz rezystory. Do tak utworzonych połączeń dołącza się indywidualne,
miniaturowe elementy elektroniczne (w tym układy monolityczne).
Ze względu na grubość warstw rozró\
nia się układy:
- cienkowarstwowe (warstwy ok. 2 mikrometrów),
- grubowarstwowe (warstwy od 5 do 50 mikrometrów).
Większość stosowanych obecnie układów scalonych jest wykonana w technologii
monolitycznej. Ze względu na stopień scalenia występuje podział na układy:
- małej skali integracji (SSI  small scale of integration),
- średniej skali integracji (MSI  medium scale of integration),
- du\
ej skali integracji (LSI  large scale of integration),
- wielkiej skali integracji (VLSI  very large scale of integration),
- ultrawielkiej skali integracji (ULSI  ultra large scale of integration).
Poniewa\
w układach monolitycznych praktycznie wszystkie elementy wykonuje się jako
tranzystory, odpowiednio tylko przyłączając ich końcówki, dlatego te\
często mówi się
o gÄ™stoÅ›ci upakowania tranzystorów na mm².
W dominującej obecnie technologii wytwarzania monolitycznych układów scalonych
(technologia CMOS) często u\
ywanym wskaz
nikiem technicznego zaawansowania procesu
oraz gęstości upakowania elementów układów scalonych jest minimalna długość kanału
tranzystora wyra\
ona w mikrometrach lub nanometrach  długość kanału jest nazywana
rozmiarem charakterystycznym i im jest on mniejszy, tym upakowanie tranzystorów oraz ich
szybkość działania są większe.
Sterowanie automatyczne
Zadaniem urządzeń automatycznego sterowania jest wykonywanie pewnych czynności
bez udziału obsługi. Jest to w niektórych przypadkach konieczne lub niezbędne, np. wtedy,
kiedy człowiek nie nadą\
ałby z wykonaniem tych czynności ręcznie. W innych przypadkach
zastosowanie automatyki nie jest konieczne, ale jej wprowadzenie jest celowe, gdy\

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
przyczynia się do zwiększenia wydajności pracy, podniesienia sprawności oraz
niezawodności maszyn i urządzeń.
Układy automatyki elektrycznej stosowane w urządzeniach technicznych mo\
na
podzielić na dwa rodzaje:
- układy automatycznego sterowania,
- układy regulacji automatycznej.
Ró\
nicę między automatycznym sterowaniem a automatyczną regulacją wyjaśniają
schematy blokowe. W układzie sterowania automatycznego elektryczny układ sterujący
steruje pracÄ… danego urzÄ…dzenia, zwanego obiektem sterowania. Po uruchomieniu urzÄ…dzenie
pracuje samoczynnie, przy czym wszelkie zmiany parametrów pracy (np. prędkości, kierunku
wirowania itp.) przeprowadzane sÄ… automatycznie w zale\
ności od określonych czynników
(np. czasu, przebytej drogi itp.).
.
Rys. 14. Schematy blokowe układów: a) automatycznego sterowania
b) automatycznej regulacji [17, s. 157]
W układzie automatycznej regulacji pokazanym na rysunku 1b pracą obiektu regulacji
kieruje układ regulujący (regulator), przy czym wielkość regulowana y jest mierzona
w punkcie B zwanym węzłem zaczepowym i doprowadzana do punktu A, zwanego węzłem
sumacyjnym, znajdującym się na wejściu układu regulacji. Przepływ informacji dotyczącej
wartości mierzonej regulowanej wielkości y od punktu B do punktu A tworzy tzw. pętlę
sprzÄ™\
enia zwrotnego. W węz
le sumacyjnym wartość mierzona y jest porównywana
z wartością zadaną x regulowanej wielkości. Automatyczny układ regulacji działa zawsze
w tym kierunku, aby wartość mierzona y równała się wartości zadanej x. Układy
automatycznej regulacji charakteryzujÄ… siÄ™ tym, \
e mają jedną lub kilka pętli sprzę\
enia
zwrotnego tworzących obwody zamknięte. Z tego względu nazywamy je układami
zamkniętymi. Układy automatycznego sterowania nie mają zamkniętych sprzę\
eń zwrotnych
i noszą nazwę układów otwartych.
Sterowanie automatyczne wiÄ…\
e się nierozłącznie z blokadą i sygnalizacją. Blokada
uniemo\
liwia wykonanie błędnych czynności sterowania. Sygnalizacja informuje obsługę
o przebiegu pracy urządzenia. Blokada i sygnalizacja usprawniają obsługę i zwiększają
bezpieczeństwo pracy. Elektryczne układy sterowania automatycznego mo\
na podzielić na
dwie grupy:
- układy sterowania stycznikowo-przekaz
nikowe,
- układy sterowania sekwencyjnego (kolejnościowego).
Układy sterowania stycznikowo-przekaz
nikowe sÄ… zbudowane, jak wskazuje nazwa,
z dwóch podstawowych elementów: styczników i przekaz
ników. Styczniki są elementami
wykonawczymi, które włączają w odpowiedniej chwili obwody robocze. Przekaz
niki sterujÄ…
pracą styczników, powodując wzbudzenie cewek styczników w zale\
ności od określonych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
czynników  czasu, przebytej drogi, prędkości obrotowej itp. W zale\
ności od tych
czynników rozró\
nia się sterowanie w funkcji: czasu, drogi, prędkości itp.
Wszystkie elementy układu tworzą obwody elektryczne. Najwa\
niejsze znaczenie majÄ…:
- obwód główny  obwód łączący silnik z siecią zasilającą, nazywany równie\
obwodem
prądu głównego,
- obwód sterujący, zawierający cewki i styki przekaz
ników, styczników, przyciski,
wyłączniki krańcowe ewentualnie inną aparaturę sterowniczą.
Schematy układów sterowania automatycznego są nieraz bardzo rozbudowane.
Szczególnie zło\
ony obraz przedstawia schemat rzeczywisty połączeń poszczególnych
zacisków i elementów aparatury sterującej, zwany schematem monta\
owym.
W celu mo\
liwie jasnego przedstawienia obwodów sterujących rysuje się schematy
ideowe. Na schematach elektrycznych obwód główny rysuje się linią grubą, zaś obwód
sterujący linią cienką. Poszczególne elementy układu sterującego przedstawia się na tych
schematach za pomocÄ… symboli graficznych. Symbole te rozmieszczone sÄ… na schemacie tak,
aby połączenia były jak najkrótsze, bez zbędnych krzy\
owań i załamań przewodów.
Mikroprocesory
Mikroprocesor to układ cyfrowy wykonany jako pojedynczy układ scalony o wielkim
stopniu integracji zdolny do wykonywania operacji cyfrowych według dostarczonych mu
instrukcji. Mikroprocesor (w skrócie µP) jest programowalnym cyfrowym elektronicznym
układem, który łączy w sobie funkcje centralnej jednostki obliczeniowej (CPU)
w pojedynczym półprzewodnikowym układzie scalonym. Pierwszy mikroprocesor powstał
w wyniku zredukowania rozmiaru słowa do 4 bitów, tak aby tranzystory tworzące jego
obwody logiczne zmieściły się w jednym układzie. Jeden lub więcej mikroprocesorów
zazwyczaj słu\
Ä… jako CPU w systemach komputerowych, komputerach wbudowanych lub
urządzeniach przenośnych.
Mikroprocesor umo\
liwił rozwój mikrokomputerów w połowie lat 70. XX w.
dwudziestego wieku. Przed tym okresem, elektroniczne CPU zazwyczaj były wykonywane
z zajmujących wiele miejsca indywidualnych urządzeń przełączających (a póz
niejszym
okresie zintegrowanych obwodów o małej skali integracji) będących zastępstwem kilku
zaledwie tranzystorów. Poprzez zintegrowanie procesora w jeden lub kilka obwodów
scalonych o bardzo małej skali (zawierających odpowiednik tysięcy lub milionów rozległych
tranzystorów), stosunek mo\
liwości do ceny procesora znacząco wzrósł. Od czasu rozwoju
układów scalonych w połowie lat 70., mikroprocesor stał się najbardziej rozpowszechnioną
formą CPU, prawie całkowicie zastępując wszystkie inne.
Ewolucje mikroprocesora dobrze opisuje prawo Moore a, mówiące o wzroście
wydajności na przestrzeni lat. Mówi ono, \
e zło\
oność układów scalonych (liczba
tranzystorów), przy zachowaniu minimalnego kosztu składników, będzie się podwajać co 18
miesięcy. To powiedzenie wcią\
jest prawdziwe od czasu wczesnych lat 70. XX w. Od
skromnych na początku kalkulatorów, zaczęły one zwiększać swą moc co doprowadziło do
ich dominacji nad ka\
dÄ… innÄ… formÄ… komputera. Ka\
dy system, od du\
ych systemów
komputerowych do najmniejszych komputerów podręcznych u\
ywa mikroprocesora jako
swego rdzenia.
W prawie ka\
dym mikroprocesorze mo\
emy wyró\
nić następujące bloki
- ALU jednostka arytmetyczno-logiczna,
- CU układ sterowania (Control Unit),
- Rejestry,
- PC licznik rozkazów (Program Counter),
- IR rejestr instrukcji (Instruction Register),
- SP wskaz
nik stosu (Stack Pointer),
- szyna danych i szyny adresowa.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
Sterownik mikroprocesorowy to sterownik, którego architektura oparta jest na
mikrokontrolerze pełniącym kluczową funkcję w jego działaniu. Taki mikrokontroler np.
MCS-51 jest odpowiedzialny za operacje numeryczne i logiczne zwiÄ…zane ze sterowaniem.
Przykładami sterowników mikroprocesorowych są np. Sterownik PLC, Regulator PID,
Sterownik CNC, Sterownik PAC, Sterownik PAD.
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany wykonania do ćwiczeń.
1. W jaki sposób mo\
na podzielić materiały ze względu własności przewodzące?
2. Jakie wartości prądu elektrycznego stałego podlegają pomiarom?
3. Jakie wartości prądu elektrycznego zmiennego podlegają pomiarom?
4. Jakie parametry charakteryzujÄ… elektryczne z
ródła światła?
5. Czym charakteryzują się poszczególne rodzaje z
ródeł światła?
6. Jakie informacje znajdują się na tabliczkach znamionowych odbiorników energii
elektrycznej?
7. Jakie zabezpieczenia stosuje siÄ™ w odbiornikach energii elektrycznej?
8. Jakie rodzaje instalacji i osprzętu stosuje się w elektrotechnice?
9. Czym charakteryzują się poszczególne rodzaje elementów elektronicznych?
10. Jakiego typu zagro\
enia występują podczas pracy i eksploatacji urządzeń elektrycznych?
11. Jakiego rodzaju układy prostownicze i wzmacniacze znajdują zastosowanie w przemyśle?
12. Na czym polega sterowanie automatyczne?
13. Czym charakteryzują się układy scalone i mikroprocesory?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj analizy własności przewodzących trzech materiałów: aluminium, germanu i szkła.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) odszukać (korzystając z ró\
nych z
ródeł informacji) dane dotyczące wymienionych
materiałów,
2) wybrać te informacje, które dotyczą własności przewodzących materiałów (wartości
konduktywności, rezystywności),
3) porównać uzyskane wartości,
4) właściwie sklasyfikować wymienione materiały,
5) zapisać wnioski i uzasadnić swój wybór.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,
- Polskie Normy,
- zestawienia tabelaryczne właściwości materiałów,
- katalogi,
- zeszyt do ćwiczeń.
Ćwiczenie 2
Na podstawie oznaczeń na eksponatach określ napięcie znamionowe, moc oraz natę\
enie
prÄ…du obciÄ…\
enia dla pięciu wybranych z
ródeł światła: \
arówki z głównego szeregu, \
arówki
samochodowej, świetlówki, świetlówki kompaktowej, lampy rtęciowej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) wybrać po jednym z
ródle światła z wymienionych rodzajów,
2) odczytać i zapisać na kartce napięcie i moc,
3) zapisać zale\
ność między mocą, napięciem oraz natę\
eniem prÄ…du,
4) podstawić odczytane wartości i wykonać obliczenia dla ka\
dego z
ródła,
5) wpisać jednostkę i udzielić odpowiedzi.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- gablota z elektrycznymi z
ródłami światła,
- kalkulator,
- arkusze papieru A4,
- przybory do pisania,
- zeszyt do ćwiczeń.
Ćwiczenie 3
Rozpoznaj przewody instalacyjne zgromadzone na Twoim stanowisku pracy
na podstawie ich wyglÄ…du.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) dokonać oględzin wszystkich odcinków przewodów i omówić ich budowę,
2) rozpoznać przewody na podstawie ich wyglądu zewnętrznego,
3) podać oznaczenie literowo-cyfrowe ka\
dego rozpoznanego przewodu,
4) podać przeznaczenie ka\
dego rozpoznanego przewodu.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- skrzynka zawierająca odcinki ró\
nych przewodów instalacyjnych (co najmniej 10
odcinków),
- długopis,
- zeszyt ćwiczeń.
Ćwiczenie 4
Dokonaj rozdziału aparatów przedstawionych przez nauczyciela ze względu na funkcje,
jakie pełnią w układach.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) dokonać oględzin otrzymanych aparatów,
2) na podstawie budowy i oznaczeń na tabliczce znamionowej określić rodzaj łącznika
i przypisać mu nazwę oraz narysować symbol,
3) po dokonaniu rozdziału odnalez
ć w katalogu te aparaty i uzupełnić informacje zawarte na
tabliczce znamionowej,
4) ustalić, jaka norma dotyczy tych aparatów, zapisać nr normy,
5) określić funkcję aparatu w układach.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- wyłączniki, rozłączniki, styczniki, przekaz
niki, przyciski,
- katalogi,
- normy,
- zeszyt ćwiczeń.
Ćwiczenie 5
Rozpoznaj rodzaj połączenia elektrycznego na podstawie wyglądu zewnętrznego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) obejrzeć film przedstawiający wykonywanie połączeń elektrycznych,
3) zapoznać się z planszami oraz rysunkami przedstawiającymi połączenia elektryczne
rozłączne i nierozłączne,
4) rozpoznać połączenie elektryczne na podstawie wyglądu zewnętrznego.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- połączenia elektryczne ró\
nych elementów,
- plansze oraz rysunki przedstawiające połączenia elektryczne rozłączne i nierozłączne,
- filmy dydaktyczne z zakresu wykonywania połączeń elektrycznych,
- zeszyt do ćwiczeń.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) dokonać podziału materiałów ze względu na funkcje, jakie pełnią
w maszynie elektrycznej? 1

1

1

1

2) zdefiniować konduktywność oraz rezystywność i podać ich
jednostki?
3) podzielić materiały ze względu na wartość konduktywności?
4) podzielić materiały ze względu na ich własności magnetyczne?
5) dobrać mierniki do pomiarów w obwodach prądu stałego?
6) dobrać mierniki do pomiarów w obwodach prądu zmiennego?
7) odczytać wartości zamieszczone na tabliczce znamionowej
urzÄ…dzenia elektrycznego?
8) dobrać zabezpieczenie do określonej maszyny elektrycznej?
9) rozpoznać i scharakteryzować podstawowe elementy elektroniczne?
10) rozpoznać schematy prostych prostowników i wzmacniaczy?
11) określić rolę sterowania automatycznego?
12) omówić zakres zastosowania układów scalonych oraz
mikroprocesorów?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
4.2. Podstawy konstrukcji maszyn i urządzeń mechanicznych
4.2.1. Materiał nauczania
Materiałami konstrukcyjnymi nazywamy materiały in\
ynierskie, które są powszechnie
wykorzystywane do budowy maszyn i urządzeń. Do materiałów konstrukcyjnych zaliczamy
metale i ich stopy, polimery, ceramikÄ™ i kompozyty.
Metale są to materiały, które w stanie stałym charakteryzują się następującymi
właściwościami:
 dobre przewodnictwo ciepła i elektryczności,
 połysk,
 plastyczność.
Właściwości te wynikają z wiązania metalicznego występującego pomiędzy atomami
tworzÄ…cymi metal i budowy krystalicznej. Dzielimy je na dwie grupy: \
elazne i nie\
elazne
(kolorowe).
Polimery sÄ… nazywane tak\
e tworzywami wielkoczÄ…steczkowymi. DzielÄ… siÄ™ na naturalne
i sztuczne. Naturalne nazywane biopolimerami otrzymuje się poprzez obróbkę i częściową
modyfikacje surowców naturalnych. Sztuczne powstają w wyniku łączenia najczęściej
wiązaniami kowalencyjnymi wielu identycznych niewielkich ugrupowań atomów, zwanych
monomerami.
Ceramika są to nieorganiczne związki metali z tlenem, azotem, węglem, borem i innymi
pierwiastkami. Atomy są połączone wiązaniem jonowym i kowalencyjnym. Po zaformowaniu
materiały ceramiczne wygrzewane są w wysokich temperaturach.
Kompozyty są połączeniem dwóch lub więcej odrębnych nierozpuszczających się
w sobie faz, z których ka\
da odpowiada innemu podstawowemu materiałowi in\
ynierskiemu
zapewniającymi lepszy zespół własności i cech strukturalnych, od właściwych dla ka\
dego
z materiałów składowych oddzielnie. Materiały kompozytowe znajdują zastosowanie m.in.
w sprzęci kosmicznym, samolotach, samochodach, łodziach, jachtach. Zaprojektowana,
a następnie wykonana konstrukcja powinna odpowiadać wymaganiom eksploatacyjnym,
ekonomicznym oraz technologicznym. Wymagania eksploatacyjne obejmujÄ… przystosowanie
konstrukcji do niezawodnej realizacji określonych zadań, wytrzymałość mechaniczną
i odporność na zu\
ycie, odporność na korozyjne działanie środowiska, zabezpieczenie przed
przeciÄ…\
eniem itd. Wymagania ekonomiczne sprowadzają się do rentowności osiąganej dzięki
niskim kosztom wytwarzania przy wysokiej wydajności urządzenia oraz małemu zu\
yciu
materiału. Wymagania technologiczne obejmują warunki dotyczące prostoty procesów
technologicznych, Å‚atwy monta\
i demonta\
oraz mo\
liwość dokonywania napraw urządzenia
prostymi sposobami. We wszystkich trzech grupach wymagań mo\
emy zauwa\
yć warunki,
które bezpośrednio odnoszą się do materiału, z którego ma powstać urządzenie.
Konstruktor odpowiedzialny za prawidłowe opracowanie projektu powinien dokonać
pełnej analizy materiałów, biorąc pod uwagę ich własności mechaniczne, technologiczne,
plastyczne, cieplne, elektryczne, magnetyczne oraz chemiczne.
Własności mechaniczne są to cechy związane z wytrzymałością materiału na działanie
ró\
nego rodzaju sił zewnętrznych, są kryterialnymi wielkościami w doborze materiałów.
Poznanie własności materiałów nie jest wystarczające do oceny ich przydatności do
określonego celu. Niezbędne jest tu jeszcze poznanie wpływu ró\
nych czynników, np.
temperatury, czasu, sposobu i wielkości obcią\
enia, kształtu i wymiarów przedmiotu, na
zmiany tych własności.
Metody badań własności mechanicznych mo\
emy podzielić na dwie grupy:
 własności technologiczne, decydujące o przydatności materiałów do określonej obróbki,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
 własności wytrzymałościowe, do wyznaczania, których niezbędna jest znajomość siły lub
momentu sił, jako jednej z wielkości mierzonych podczas badania.
Własności technologiczne
Cechy materiału charakteryzujące jego zachowanie się w czasie procesów
produkcyjnych. W celu zbadania własności technologicznych określonego materiału nale\
y
przeprowadzić tylko te próby, których wyniki będą informować o mo\
liwości realizacji
przewidywanej obróbki, np. materiały stosowane na odlewy poddaje się próbie lejności,
obrabiane zaś przez skrawanie  próbie skrawalności, obrabiane plastycznie  badaniom
własności plastycznych itd. Wyró\
nia siÄ™:
- własności odlewnicze,
- skrawalność,
- ścieralność,
- własności plastyczne,
- właściwości elektryczne,
- właściwości cieplne,
- właściwości magnetyczne,
- właściwości chemiczne.
Własności wytrzymałościowe:
- twardość,
- udarność,
- wytrzymałość na rozciąganie,
- wytrzymałość na skręcanie,
- wytrzymałość na ścinanie,
- wytrzymałość na ściskanie,
- wytrzymałość na pełzanie,
- wytrzymałość zmęczeniowa.
Wytrzymałość zmęczeniowa
Je\
eli na materiał działają siły zmieniające swą wartość okresowo w czasie, to mogą
w nim powstać pęknięcia, chocia\
naprÄ™\
enia określone w stosunku do początkowego
przekroju próbki nie osiągnęły nigdy wartości, które przy stałym obcią\
eniu mogłyby
spowodować zniszczenie materiału. Wytrzymałość zmęczeniowa lub granica zmęczenia, lub
wytrzymałość trwała na zmęczenie to najwy\
szy poziom cyklicznego naprÄ™\
enia, który nie
powoduje zniszczenia próbek poddanych badaniu do umownej, granicznej liczby cykli. Na
wykresie zmęczeniowym granica zmęczenia uwidacznia się w postaci części poziomej.
Jedynie materiały \
elazne oraz czysty węgiel wykazują efekt granicy zmęczenia. Jednak
w przypadku tych materiałów efekt ten mo\
e zostać zniwelowany przez działanie środowiska
korozyjnego lub zmiennej amplitudy. Inne materiały nie wykazują efektu wytrzymałości
trwałej.
W polskich normach granicę zmęczenia oznacza się literą Z. Zale\
nie od rodzaju
obciÄ…\
enia dla którego wyznaczono wartość dodaje się odpowiednie indeksy: r  rozciąganie;
c  ściskanie; g  zginanie; s  skręcanie. Zale\
nie od rodzaju cyklu dla którego wyznaczono
wartość dodaje się odpowiednie indeksy: o  cykl wahadłowy; j  cykl odzerowy,
jednostronny.
Tolerancje, pasowania i chropowatość powierzchni
Tolerancja wymiaru
Wymiary pokazywane na rysunku technicznym sÄ… wymiarami nominalnymi, po\
Ä…danymi
przez konstruktora. Ze względu na nieuniknione niedokładności wykonawcze wymiary
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
rzeczywiste odbiegają od nominalnych. Konstruktor projektując element, musi sobie zdawać
sprawę, jaką klasę dokładności będą reprezentować maszyny wykonujące dany element.
W wielu przypadkach dla krytycznych wymiarów wymusza się tolerancję wykonania, dodając
wielkość odchyłki do wymiaru nominalnego. Istnieją jednak przypadki, kiedy odchylenie od
wymiaru nominalnego jest po\
ądane. Ma to miejsce przy wykonaniu otworów oraz
elementów cylindrycznych, w celu osiągnięcia odpowiedniego pasowania. W przypadku
otworów mamy do czynienia z tolerancją wymiaru otworu, w przypadku elementów
walcowych tolerancją wymiaru wałka.
Tolerancję T określa się jako T = B  A gdzie:
A  wymiar graniczny dolny; B  wymiar graniczny górny
Rys. 15. Wymiarowanie tolerancji [opracowanie własne]
Pasowanie
Jest to skojarzenie pary elementów o tym samym wymiarze nominalnym, inaczej mówiąc
połączenie dwóch elementów, z których jeden obejmuje drugi. Dotyczy zwykle wałka
i otworu, a tak\
e sto\
ka i otworu sto\
kowego. W budowie maszyn wymagane pasowanie
realizuje się poprzez odpowiedni dobór tolerancji wałków i otworów. Pasowanie oznacza się
podając tolerancję otworu i wałka za znakiem  łamane pomiędzy nimi, np. H7/e8.
W budowie maszyn u\
ywa się następujących rodzajów pasowań:
- pasowanie luz
ne  zawsze istnieje w nim luz pomiędzy wałkiem a otworem. Wałek mo\
e
poruszać się wzdłu\
nie lub obracać w otworze. Stosowane w połączeniach ruchowych,
- pasowania mieszane  istnieje w nim niewielki luz lub lekki wcisk. Stosowane do
połączeń nie przenoszących obcią\
eń,
- pasowanie ciasne  w tym pasowaniu wałek jest wciśnięty w otwór. Połączenie takie
mo\
e przenosić obcią\
enia (zobacz połączenia wciskowe).
Chropowatość powierzchni
Cecha powierzchni ciała stałego, oznacza rozpoznawalne optyczne lub wyczuwalne
mechanicznie nierówności powierzchni, niewynikające z jej kształtu, lecz przynajmniej
o jeden rząd wielkości drobniejsze. Chropowatość w przeciwieństwie do innej podobnej
cechy  falistości powierzchni, jest pojęciem odnoszącym się do nierówności o relatywnie
małych odległościach wierzchołków. Wielkość chropowatości powierzchni zale\
y od rodzaju
materiału i przede wszystkim od rodzaju jego obróbki.
W budowie maszyn stosuje się dwa parametry (stosuje się więcej parametrów  te dwa
mo\
na uznać za podstawowe) określające:
- średnie arytmetyczne odchylenie profilu od linii średniej,
- wysokość chropowatości według dziesięciu punktów profilu.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
Chropowatość mierzona jest specjalnymi urządzeniami pomiarowymi zwanymi
profilometrami. Większość z produkowanych obecnie urządzeń jest w stanie zmierzyć
obydwa parametry.
Rys. 16. Znaki chropowatości [opracowanie własne]
Na rysunkach technicznych chropowatość pokazuje się, stosując znak chropowatości wraz
z po\
ądaną wartością Ra lub Rz. Znak chropowatości umieszcza się w prawym, górnym rogu
rysunku (odnosi siÄ™ wtedy do wszystkich powierzchni elementu) lub/i wskazujÄ…c specyficznÄ…
powierzchnię do której się odnosi. Symbol z wartością 1,25 oznacza chropowatość uzyskaną
w dowolnej obróbce, symbol z wartością 2,25  tylko obróbce skrawaniem, natomiast symbol
z wartością 3,25  dowolnej obróbce poza obróbką skrawaniem. Na symbolu z przykładowa
wartością 4,25 umieszczono dodatkowe informacje dotyczące obróbki, a symbol z wartością
4,25 i okręgiem dotyczy wszystkich powierzchni całego obwodu.
Klasyfikacja połączeń
Połączenia w budowie maszyn wią\
ą elementy składowe tak, \
e mogą one wspólnie się
poruszać oraz przenosić obcią\
enia. Ze względu na trwałość połączenia rozró\
nia siÄ™
połączenia:
- nierozłączne  w połączeniu takim elementy są złączone na stałe; próba ich rozłączenia
zawsze wiÄ…\
e się ze zniszczeniem elementu łączącego oraz często samych elementów
Å‚Ä…czonych,
- rozłączne, w których rozłączenie jest mo\
liwe i nie wiÄ…\
e się z niebezpieczeństwem
zniszczenia elementów łączonych.
Do połączeń nierozłącznych zalicza się połączenia:
- spawane,
- zgrzewane,
- klejone,
- nitowe,
- lutowane,
- zaprasowywane.
Do połączeń rozłącznych nale\
ą połączenia:
- wciskowe,
- kształtowe (wpustowe, wielowypustowe, kołkowe, sworzniowe i klinowe),
- gwintowe,
- sprÄ™\
yste,
- rurowe.
Ze względu na przeznaczenie rozró\
nia się połączenia:
 mechaniczne,
 elektryczne.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
Do połączeń mechanicznych zalicza się połączenia:
 spawane,
 zgrzewane,
- lutowane,
- nitowe,
- klejone,
- z wciskiem,
- zaprasowywane,
- gwintowe,
- wpustowe,
- wielowypustowe,
- kołkowe,
- sworzniowe,
- klinowe.
Do połączeń elektrycznych nale\
ą połączenia:
 spawane,
 zgrzewane,
 lutowane,
 owijane,
 zaciskane.
Połączenia spawane
Spawanie polega na trwałym łączeniu metali za pomocą ciepła doprowadzonego do
miejsca, w którym ma powstać złącze spawane. Między częściami spawanego przedmiotu
powstaje łącząca je spoina. Składa się ona ze stopionego metalu spawanego przedmiotu,
zwanego metalem rodzimym oraz niekiedy ze stopionego spoiwa. Stopiony w obszarze
spoiny metal na skutek stygnięcia krzepnie i łączy trwale obie części materiału rodzimego.
Rys. 17. ZÅ‚Ä…cze spawane [23, s. 240]
Zale\
nie od wzajemnego ustawienia spawanych części rozró\
nia się spoiny: czołowe,
pachwinowe, otworowe i grzbietowe. Najczęściej spotykanymi metodami spawania są:
spawanie elektryczne i gazowe.
Przy spawaniu elektrycznym z
ródłem ciepła jest łuk elektryczny. Najczęściej stosuje się
spawanie otulonÄ… elektrodÄ… topliwÄ…. A
uk powstaje wtedy między elektrodą a elementem
spawanym. Materiał dodatkowy powstaje ze stopienia elektrody. Spawanie mo\
e być
prowadzone ręcznie, półautomatycznie lub automatycznie.
Przy spawaniu gazowym z
ródłem ciepła jest reakcja spalania gazu palnego (najczęściej
acetylenu) z tlenem. Jako materiał dodatkowy przy spawaniu blach o grubości większej ni\

2 mm stosuje siÄ™ spoiwo w postaci drutu. Spawanie gazowe stosuje siÄ™ przede wszystkim do
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
łączenia cienkich blach stalowych, łączenia elementów ze stopów lekkich, z \
eliwa i przy
naprawach.
Rys. 18. Spawanie acetylenowo-tlenowe [23, s. 245]
Spawanie acetylenowo-tlenowe polega na nagrzewaniu i topieniu brzegów łączonych
metali 1 płomieniem 2 palącym się u wylotu palnika 3. Zwykle topi się jednocześnie spoiwo
w postaci drutu 4, doprowadzonego do miejsca spawania. Tlen i acetylen sÄ… doprowadzane do
palnika wÄ™\
ami gumowymi 5.
Do podstawowego wyposa\
enia stanowiska spawania gazowego nale\
Ä…: wytwornice,
bezpieczniki, butle, reduktory i palniki. O wyniku spawania w du\
ym stopniu decyduje
prawidłowo uregulowany płomień palnika. Przy nadmiarze acetylenu powstaje płomień
nawęglający, natomiast przy nadmiarze tlenu  płomień utleniający. Spawanie powinno
odbywać się takim płomieniem, który w środkowej strefie składa się z mieszaniny tlenku
węgla i pary wodnej (bez swobodnego węgla i tlenu).
Połączenia zgrzewane
Połączenia zgrzewane to połączenia materiałów przez ich docisk z jednoczesnym
podgrzaniem Å‚Ä…czonego miejsca do stanu plastycznego. ZÅ‚Ä…cze otrzymywane przez
zgrzewanie charakteryzuje siÄ™ du\
ą wytrzymałością mechaniczną, du\
ą odpornością na
szkodliwe oddziaływanie środowiska, małą rezystancją przejścia. Dodatkowa zaletą
połączenia zgrzewanego to małe wymiary, wynikające m.in. z faktu, \
e do jego wykonania
zbędne są jakiekolwiek dodatkowe materiały lub elementy wią\
Ä…ce. Wymienione zalety
sprawiajÄ…, \
e zgrzewanie znajduje zastosowanie tak\
e w przypadkach, gdy wymagana jest
du\
a gęstość monta\
u. Pewnym mankamentem zgrzewania jest konieczność doprowadzenia
energii cieplnej do elementów łączonych (mo\
e to spowodować ich przegrzanie) oraz
trudności w zautomatyzowaniu. Do podstawowych rodzajów zgrzewania zalicza się
zgrzewanie:
- czołowe  stosuje się do łączenia prętów, odkuwek i innych elementów, w których
zgrzeina obejmuje całe pole powierzchni styku,
- punktowe  stosuje się do łączenia cienkich blach, blach z ró\
nymi kształtownikami itp,
- liniowe  umo\
liwia wykonanie połączeń szczelnych z cienkiej blachy: rur z szwem,
pojemników, a tak\
e połączeń kształtowych, stosowanych w ró\
nych dziedzinach
przemysłu,
- garbowe (odmiana zgrzewania punktowego)  garby mają najczęściej kształt czaszy
kulistej i słu\
ą m.in. do usztywnienia części wykonanych z cienkich blach.
Połączenia klejone
Połączenia klejone  to takie połączenia, w których wykorzystuje się adhezyjne
właściwości substancji klejowych. Klej wnika w drobne pory (nierówności) na powierzchni
materiału, po czym twardnieje. Czasem przy klejeniu tworzyw sztucznych dodatkowo
następuje częściowe rozpuszczenie powierzchni klejonych. Połączenie tego typu w budowie
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
maszyn stosowane jest często, zwłaszcza jeśli trzeba połączyć ró\
ne materiały (metal,
tworzywa sztuczne, szkło, gumę itp).
- ZaletÄ… klejenia metali jest mo\
liwość wykorzystania pełnej wytrzymałości elementów
łączonych, zwłaszcza przy łączeniu stopów lekkich. Wynika to stąd, \
e przenoszenie
obciÄ…\
enia za pomocą warstwy kleju nie powoduje spiętrzenia naprę\
eń ani nie powoduje
osłabienia materiału części łączonych, jak w przypadku spawania czy nitowania. Drugą
wa\
ną zaletą tej metody to odporność na korozję. Klej jest równie\
dobrym izolatorem,
co wykorzystuje się w przemyśle elektronicznym.
- Wadą tej metody jest konieczność stosowania znacznych nacisków i działanie
temperatury oraz to, \
e wytrzymałość połączeń klejonych spada ze wzrostem
temperatury. Kolejną wadą jest konieczność starannego przygotowania i oczyszczenia
mechanicznego, a często i chemicznego powierzchni łączonych.
Rys. 19. Połączenia klejone: a) zakładkowe, b) zakładkowe zukosowane, c) zukosowane wpuszczone,
d) zakładkowe jednostronne, e) zakładkowe dwustronne, f) zakładkowe dwustronne zukosowane,
g) kątowe czołowe, h) kątowe wpuszczone, i) kątowe ze stopką jednostronną,
j) kÄ…towe ze stopkÄ… dwustronnÄ… [14, s. 133].
Połączenia nitowe
Połączenia nitowe stosowane są do łączenia blach lub elementów konstrukcji stalowych 
dz
wigarów, wsporników, wiązarów itp., za pomocą łączników, zwanych nitami. Połączenie
nitowe nale\
y do grupy połączeń nierozłącznych.
Na rys. 20 przedstawiono przykłady łączenia blach za pomocą nitów. Nit przechodzi
z luzem przez otwory w obu częściach łączonych, a następnie jego wystająca walcowa część
jest odkształcana tak, \
e tworzy tzw. zakuwkÄ™. Aby mo\
liwe było uformowanie zakuwki,
długość nitu l musi być odpowiednio większa od łącznej grubości łączonych blach.
Rys. 20. Połączenie blach za pomocą nitów: a) przed odkształceniem nitu,
b) po uformowaniu zakuwki [14, s. 35]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
Rozró\
nia się następujące połączenia nitowe (zale\
nie od spełnionych wymagań):
- mocne  spełniające jedynie warunki wytrzymałościowe, stosowane w konstrukcjach
budowlanych, dz
wigniowych,
- szczelne  spełniają warunek szczelności obok warunków wytrzymałościowych,
stosowane we wszelkiego rodzaju zbiornikach słu\
Ä…cych do przechowywania, transportu,
przeładunku lub przeróbki cieczy, gazów i ciał sypkich,
- mocno-szczelne  gwarantują wysoką szczelność i du\
ą wytrzymałość, stosowane
w zbiornikach znajdujÄ…cych siÄ™ pod du\
ym ciśnieniem wewnętrznym, np. w walczakach
kotłów parowych.
Połączenia nitowe nale\
y tak konstruować, aby nity były poddane działaniu naprę\
eń
ścinających. Ze względów konstrukcyjnych połączenia nitowe dzieli się na zakładkowe
i nakładkowe. Nitowanie mo\
e odbywać się na zimno lub na gorąco (temperatura podgrzania
nitu 700°C  nitowanie maszynowe lub 1000 1100ºC  nitowanie rÄ™czne). Do wykonania
połączenia nitowego ręcznego słu\
ą przyrządy nitownicze, takie jak: młotki, wsporniki
i nitowarki ręczne. Do nitowania maszynowego słu\
Ä… maszyny, zwane niciarkami.
Rys. 21. Nitowanie ręczne: 1  łączone blachy, 2  łeb nitu, 3  trzon nitu, 4  zakuwka, 5  przypór,
6  nagłówniak, 7  kleszcze (obejma) [9, s. 1060]
Połączenia przez zalewanie, zaprasowanie, wtopienie
W częściach wykonanych jako odlewy ciśnieniowe ze stopów cynku, aluminium oraz
w wypraskach z tworzyw sztucznych mo\
na zalewać bądz
zaprasowywać inne elementy,
całkowicie wykończone, wykonane np. z materiałów twardych lub o większej wytrzymałości.
W ten sposób zalewa się wkładki z gwintem (gwint jest trudno odlać, a ponadto
wytrzymałość gwintu wykonanego w tworzywie sztucznym jest niewielka), wałki, kołki,
wkładki z blachy oraz tulejki ło\
yskowe mosiÄ™\
ne lub brązowe. Przykłady ilustrujące
wymienione rozwiÄ…zania przedstawiono na rys. 22.
Rys. 22. Przykłady zalewania i zaprasowywania końcówek lutowniczych [14, s. 38]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
Połączenia lutowane
Lutowanie jest to spajanie metali przez doprowadzenie spoiwa, zwanego lutem w stanie
ciekłym do szczeliny między powierzchniami łączonymi. Podczas lutowania łączone
powierzchnie nagrzewają się do temperatury topnienia lutu, która jest ni\
sza od temperatury
topnienia metali elementów łączonych. W zale\
ności od temperatury topnienia lutowia,
rozró\
nia siÄ™ lutowanie:
- miękkie  przy u\
yciu lutów o temperaturze topnienia do 450°C; głównym skÅ‚adnikiem
lutu jest cyna i ołów,
- twarde  przy u\
yciu lutów o temperaturze powy\
ej 450°C; głównym skÅ‚adnikiem lutu
jest miedz
i cynk.
W połączeniach elektrycznych zwykle stosuje się lutowanie miękkie. Połączenia
wykonane lutem miękkim są szczelne, ale mają małą wytrzymałość. Lutowanie twarde
zapewnia połączeniu większą wytrzymałość, ma ono jednak pewne niekorzystne cechy 
podobnie jak spawanie ulega utlenianiu. Inne podziały procesów lutowania:
Ze względu na miejsce lutowania:
- powlekanie powierzchni lutem,
- lutowanie połączeń elektrycznych,
- lutowanie szczelin,
- spajanie.
Ze względu na sposób usuwania tlenków:
- lutowanie z topnikiem,
- lutowanie w osłonie gazowej.
Ze względu na technologię lutowania:
- lutowanie na fali,
- lutowanie na stacji lutowniczej.
Ze względu na sposób wykonywania lutowania
- lutowanie ręczne,
- lutowanie maszynowe.
Ze względu na rodzaj połączenia rozró\
nia się połączenia:
- zakładkowe,
- nakładkowe,
- przykładkowe.
Rys. 23. Połączenia lutowane: a) zakładkowe, b) zakładkowe zukosowane, c) nakładkowe,
d) przykładkowe [23, s. 131]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
Wszystkie luty miękkie są wytwarzane na bazie cyny i ołowiu, często z małym
dodatkiem miedzi, srebra, kadmu albo cynku. Powy\
ej temperatury ok. 183°C luty miÄ™kkie
zaczynają się topić. W elektrotechnice stosuje się często luty rurkowe (tinole) zawierające
wewnątrz topnik, np. S-Sn63Pb37 (63% cyny, reszta ołowiu i innych dodatków).
Połączenie wciskowe.
Ze względu na budowę połączenia wciskowe dzielą się na połączenia:
- bezpośrednie, w których uczestniczą tylko elementy łączone,
- pośrednie, w których uczestniczą dodatkowe elementy takie jak tuleje, pierścienie itp.
Ze względu na sposób łączenia połączenia wciskowe dzielą się na połączenia:
 skurczowe,
 wtłaczane.
Połączenie wciskowe powstaje w wyniku wtłoczenia czopa w piastę, mającą mniejszą
średnicę ni\
czop. Do wtłaczania du\
ych części stosuje się prasy hydrauliczne, śrubowe
i zębatkowe oraz specjalne przyrządy. Małe części mo\
na wtłaczać przez wbijanie za pomocą
młotka, którym uderza się w podkładkę umieszczoną na wtłaczanym przedmiocie. Przy tym
sposobie wtłaczania mo\
liwe jest odkształcenie się wtłaczanej części wskutek jej ukośnego
ustawienia przy wbijaniu. W celu uniknięcia tego odkształcenia stosuje się trzpienie do
wtłaczania, które wbija się do otworu wraz z częścią wtłaczaną.
Połączenia kształtowe (wpustowe, wielowypustowe, kołkowe, sworzniowe i klinowe)
W połączeniach kształtowych łączenie części współpracujących oraz ustalanie ich
wzajemnego poło\
enia uzyskuje się przez odpowiednie ukształtowanie ich powierzchni
(w połączeniach bezpośrednich) lub zastosowanie dodatkowych łączników (w połączeniach
pośrednich). W połączeniach bezpośrednich na powierzchniach styku są wykonane występy
i wgłębienia, które po połączeniu elementów spełniają funkcję łącznika. Na rysunkach 24 27
pokazano ró\
ne rodzaje połączeń kształtowych. Podstawowym zadaniem połączeń
kształtowych jest przenoszenie obcią\
eń (siły wzdłu\
nej, poprzecznej lub momentu
skręcającego) działających na łącznik. Części łączone mogą być nieruchome względem siebie
(połączenie spoczynkowe) lub przesuwne wzdłu\
osi (połączenie ruchome).
Rys. 24. Połączenie wpustowe [14, s. 372] Rys. 25. Połączenie kołkowe poprzeczne [14, s. 384]
Rys. 26. Połączenie klinowe poprzeczne: 1  klin, Rys. 27. Połączenie sworzniowe [14, s. 145]
2  drÄ…g, 3  tuleja [14, s. 370]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
Połączenia gwintowe
Połączenie gwintowe otrzymuje się, wkręcając element z gwintem zewnętrznym
wykonanym na wałku (wkręt, śruba) w element z gwintem wewnętrznym wykonanym
w otworze (nakrętka).
Rys. 28. Geometria gwintu: a) zewnętrznego, b) wewnętrznego [14, s. 41]
Gwint uzyskuje siÄ™ przez wykonanie na walcowej (rzadziej sto\
kowej) powierzchni
elementu jednego (gwint jednokrotny), czasem wielu śrubowych rowków o określonym
kształcie zarysu (gwint wielokrotny).
W sposób poglądowy powstawanie linii śrubowej mo\
na objaśnić nawijając na walec
o średnicy d trójkąt prostokątny o podstawie Ąd i wysokości Ph (skok linii śrubowej).
Przeciwprostokątna tego trójkąta tworzy z podstawą kąt ł (kąt wzniosu linii śrubowej).
Gwint zewnętrzny mo\
na wykonać za pomocą no\
a tokarskiego, przez nacinanie
narzynką, frezem, tarczą szlifierską lub przez walcowanie. Gwint wewnętrzny zwykle
wykonuje siÄ™ za pomocÄ… no\
a tokarskiego lub gwintownika. W zale\
ności od kształtu zarysu
gwintu rozró\
nia się gwinty: trójkątne, prostokątne, trapezowe i okrągłe.
Najczęściej są stosowane znormalizowane gwinty metryczne o zarysie trójkątnym
(o Å›ciÄ™tych dnach i wystÄ™pach) o kÄ…cie zarysu Ä… = 60°. Znormalizowane gwinty metryczne sÄ…
samohamowne. Oznacza to, \
e w połączeniu gwintowym śruba nie mo\
e się obrócić na
skutek przyło\
enia do niej siły osiowej. Do obrotu śruby niezbędne jest przyło\
enie momentu
obrotowego. Gwintowe elementy złączne: śruby, wkręty, nakrętki oraz podkładki są
znormalizowane. Normy określają kształty i wymiary tych elementów oraz materiały, z jakich
sÄ… wykonane (stal i mosiÄ…dz). ÅšrubÄ™ obraca siÄ™ kluczem (ma ona w tym celu odpowiednio
ukształtowany łeb). Przykłady najczęściej stosowanych znormalizowanych elementów
gwintowych przedstawiono na rysunku 29.
Rys. 29. Przykłady znormalizowanych elementów złącznych: a) śruba z łbem sześciokątnym,
b) wkręt z łbem walcowym, c) wkręt z łbem sto\
kowym, d) wkręt dociskowy, e) nakrętka sześciokątna,
f) podkładka okrągła, g) podkładka sprę\
ysta [14, s. 42]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40
Podkładki okrągłe są zakładane pod łby wkrętów i śrub oraz pod nakrętki
w celu zabezpieczenia powierzchni elementów łączonych przed uszkodzeniem podczas
dokonywania połączenia. Jest to szczególnie wskazane w przypadku powierzchni
wykończonych galwanicznie lub lakierniczo oraz przy łączeniu części z materiałów miękkich.
Podkładki sprę\
yste są stosowane w celu zabezpieczenia elementów gwintowych przed
samoczynnym odkręceniem się pod wpływem drgań.
Na rysunku 30 przedstawiono przykłady połączeń gwintowych.
Rys. 30. Przykłady połączeń gwintowych: a) śruby i nakrętki, b) wkrętów [14, s. 43]
W połączeniu za pomocą śrub, śruba przechodzi luz
no przez otwory w obu częściach
łączonych oraz w podkładkach i jest mocowana z drugiej strony przez nakrętkę.
W połączeniach za pomocą wkrętów wkręt przechodzi luz
no przez otwór w jednej części
łączonych elementów i jest wkręcany w otwór gwintowany w drugiej części. W celu
uzyskania właściwej wytrzymałości złącza gwintowanego nale\
y zapewnić odpowiednią
dÅ‚ugość skrÄ™cania. Zwykle zawiera siÄ™ ona w granicach (0,8 ÷ 2)d, gdzie d  Å›rednica gwintu.
Połączenia sprę\
yste
Połączenia sprę\
yste dwóch części maszyn umo\
liwiają ich wzajemne przesunięcia
i obroty w określonych granicach, zale\
nych od wymiarów połączenia i sztywności łącznika
sprÄ™\
ystego. Połączenia sprę\
yste mo\
na uzyskać za pomocą sprę\
yn metalowych lub
sprÄ™\
ynic (np. gumowych).
SprÄ™\
yny to elementy konstrukcyjne podlegające znacznym odkształceniom pod
wpływem obcią\
eń zewnętrznych i powracające do wymiarów pierwotnych po usunięciu tych
obciÄ…\
eń. Sprę\
yny słu\
ą najczęściej do wywierania siły lub momentu siły oraz do
magazynowania energii odkształcenia sprę\
ystego. Energia ta bywa następnie oddawana
w postaci pracy wykonanej przez sprÄ™\
ynÄ™.
W budowie sprzętu elektronicznego najczęściej stosowane są sprę\
yny:
- śrubowe,
- stykowe,
- włosowe,
- termobimetalowe.
SprÄ™\
yny śrubowe najczęściej wykonywane są z drutu o przekroju kołowym.
W zale\
ności od rodzaju kierunku działania siły i odkształcenia zwojów sprę\
yny śrubowe
dzielimy na: naciskowe, naciągowe i skrętne.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
Rys. 31. SprÄ™\
yny śrubowe: a) naciskowa, b) naciągowa, c) skrętna [14, s. 57]
D  średnia średnica nawinięcia sprę\
yny, d  średnica drutu, F  siła, M  moment siły
W zale\
ności od kształtu sprę\
yny śrubowe dzielimy na: walcowe, sto\
kowe, baryłkowe
i klepsydrowe.
SprÄ™\
yna naciskowa pod obciÄ…\
eniem zmniejsza swoją długość. Odkształcenie sprę\
yny
naciskowej jest ograniczone dopuszczalnymi naprÄ™\
eniami (wynikajÄ…cymi z obciÄ…\
enia) oraz
odległością między zwojami w stanie swobodnym (nie obcią\
onym) sprÄ™\
yny. Na skutek
obciÄ…\
enia odległość między zwojami zmniejsza się.
SprÄ™\
yna naciÄ…gowa na skutek obciÄ…\
enia zwiększa swoją długość. Przy jej zastosowaniu
nale\
y przewidzieć w mechanizmie miejsce umo\
liwiające wydłu\
enie siÄ™ sprÄ™\
yny.
SprÄ™\
yna skrętna pod wpływem przyło\
onej siły ulega skręceniu. Przy zbyt du\
ym kÄ…cie
skręcenia sprę\
yna ulega wyboczeniu. Aby temu zapobiec i umo\
liwić normalną pracę,
zwykle prowadzi siÄ™ jÄ… na trzpieniu.
SprÄ™\
yny śrubowe są powszechnie stosowane we wszelkiego rodzaju przełącznikach,
zatrzaskach i elementach ustalających nastawiane poło\
enie zespołów, w przekładniach
z kasowanymi luzami itp.
Połączenie rurowe
Przewody rurowe połączone łącznikami (złączki, kolanka, łuki, trójniki itd.) oraz
zaworami, przez które przesyłany jest czynnik roboczy (ciecze, gazy, opary). Dzielimy je na:
- gwintowe  stosowane sÄ… w przewodach wodnych, parowych i gazowych o niewielkiej
średnicy i przy niskich ciśnieniach oraz w przewodach wiertniczych. Ich uszczelnienie
stanowią konopie owijane na gwincie i minia z pokostem. Gwinty zewnętrzne mogą być
walcowe lub sto\
kowe, gwinty w otworach tylko walcowe. Nale\
Ä… do Å‚atwo
rozłączalnych;
- kielichowe  są stosowane przy niskich ciśnieniach. Polegają na wło\
eniu końca jednej
rury (czopa) do drugiej rury (kielicha). Uszczelnienie odbywa siÄ™ przy pomocy sznura
smołowego i smoły (przewody ściekowe) lub ołowiu. Połączenie te nie mogą przenosić
obciÄ…\
eń wzdłu\
nych;
- kołnierzowe  są stosowane przy wysokich ciśnieniach. Kołnierze mogą być stałe lub
luz
ne, nakładane na występ wylotu rury. Materiałem uszczelniającym złącza, zale\
nie od
rodzaju przewodzonej cieczy lub gazu, mo\
e być guma, tektura, tkaniny, miękkie metale,
tworzywa sztuczne.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
Osie i wały
Oś  element mechanizmu lub maszyny, słu\
ący utrzymaniu w określonym poło\
eniu
osadzonych na tej osi wirujących elementów, najczęściej kół, oraz do przenoszenia na
podpory sił działających na te elementy. Oś nie przenosi momentu obrotowego, przeciwnie
ni\
wał.
Rodzaje osi
- stała  gdy wirujące elementy osadzone są na nieruchomej osi za pomocą ło\
ysk,
- obrotowa  gdy elementy osadzone na stałe na osi wirują razem z nią, natomiast ło\
yska
znajdujÄ… siÄ™ sÄ… podporach osi.
Wał  część maszyny najczęściej w kształcie walca, obracająca się wokół własnej osi
wraz z zamocowanymi na niej elementami, słu\
Ä…ca do przenoszenia momentu obrotowego.
Na wale mogą być osadzone: koła zębate, piasty, tarcze hamulcowe itp. Wały zazwyczaj
podlegajÄ… obciÄ…\
eniom skręcającym i zginającym, działającym w ró\
nych płaszczyznach.
Przy ich obliczaniu wytrzymałościowym wykorzystujemy hipotezy wytrzymałościowe.
Wypadkowe obciÄ…\
enie podzielone przez wytrzymałość jednostkową, na całej długości wału,
pozwala wyznaczyć jego minimalny zarys. Zarys rzeczywisty projektuje się tak, by opisywał
on zarys minimalny oraz spełniał wymogi monta\
owe i funkcjonalne. Szczególną formą wału
jest wał korbowy oraz wał giętki.
A
o\
yska
Część urządzenia technicznego, np. maszyny lub mechanizmu, podtrzymująca
(Å‚o\
yskująca) inną jego część (ło\
yskowaną) w sposób umo\
liwiający jej względny ruch
obrotowy (np. wał, oś). Cechy materiału ło\
yskowego: dobra odkształcalność, odporność na
zatarcie, mały współczynnik tarcia suchego, odporność na zu\
ycie, odporność na korozję,
wytrzymałość na nacisk w temperaturze pracy, wytrzymałość zmęczeniowa, dobre
przewodnictwo cieplne, stabilność geometryczna, dobra obrabialność. A
o\
yska dzielÄ… siÄ™ na:
 Å‚o\
yska ślizgowe,
 Å‚o\
yska toczne.
A
o\
ysko ślizgowe  ło\
ysko nie posiadające ruchomych elementów pośredniczących.
Czop wału lub inny obrotowy element jest umieszczony w cylindrycznej panewce
z pasowaniem luz
nym. A
o\
yska ślizgowe dzielą się na:
 suche  okresowo smarowane smarem stałym lub niesmarowane w ogóle. Panewki takich
Å‚o\
ysk wykonane są ze stopów ło\
yskowych lub z tworzyw sztucznych, takich jak teflon.
U\
ywane są do połączeń słabo obcią\
onych i mniej odpowiedzialnych.
 powietrzne  w których dystans między wałem a panewką utrzymywany jest przez
poduszkÄ™ powietrznÄ… wytworzonÄ… przez sprÄ™\
one powietrze dostarczane do panewki.
A
o\
yska tego typu stosuje się w urządzeniach precyzyjnych, w których na wałach
występują niewielkie siły promieniowe.
 olejowe  część korpusu ło\
yska wypełniona jest olejem. W czasie ruchu wału, pomiędzy
powierzchnią wału a panewką tworzy się cienka warstwa oleju (film olejowy), która jest
wystarczająca do podtrzymania wału.
 hydrodynamiczne  w których film olejowy tworzy się samoczynnie wskutek zjawisk
hydrodynamicznych powstajÄ…cych w szczelinie.
 hydrostatyczne  w tego typu Å‚o\
yskach dodatkowo do panewki dostarczany jest olej pod
ciśnieniem.
A
o\
ysko toczne (rys. 32)  Å‚o\
ysko, w którym ruch jest zapewniony przez toczne
elementy umieszczone pomiędzy dwoma pierścieniami ło\
yska. Pierścień wewnętrzny (1)
osadzony jest z pasowaniem ciasnym na czopie wału lub innym elemencie. Pierścień
zewnętrzny (2) umieszczony jest tak\
e nieruchomo w oprawie lub w innym elemencie
nośnym. Elementy toczne (3) umieszczone są pomiędzy pierścieniami i stykają się z ich
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
bie\
niami, zapewniając obrót pierścieni względem siebie. Dodatkowymi elementami ło\
yska
tocznego mogą być koszyczki utrzymujące elementy toczne w stałym do siebie oddaleniu,
blaszki zabezpieczajÄ…ce, uszczelki itp. A
o\
yska toczne sÄ… elementami prefabrykowanymi.
Rys. 32. Å‚o\
yska toczne: a) poprzeczne; b) skośne; c) wzdłu\
ne [z
ródło www.wikipedia.com.pl]
Ze względu na kształt elementu tocznego ło\
yska toczne dzielÄ… siÄ™:
 Å‚o\
yska kulkowe,
 Å‚o\
yska wałeczkowe,
 Å‚o\
yska sto\
kowe,
 Å‚o\
yska baryłkowe,
 Å‚o\
yska igiełkowe,
 Å‚o\
yska toroidalne.
Ze względu na rodzaj obcią\
eń przenoszonych przez ło\
ysko:
 Å‚o\
ysko poprzeczne,
 Å‚o\
ysko skośne (przenoszące obcią\
enia wzdłu\
ne i poprzeczne),
 Å‚o\
ysko wzdłu\
ne.
Ze względu na mo\
liwości wychylenia się pierścienia zewnętrznego:
 Å‚o\
yska zwykłe,
 Å‚o\
yska wahliwe.
Ze względu na ilość rzędów elementów tocznych:
 Å‚o\
ysko jednorzędowe,
 Å‚o\
ysko dwurzędowe.
Dobór ło\
ysk odbywa się według algorytmu, który uwzględnia takie parametry pracy jak:
obciÄ…\
enie statyczne, prędkość obrotowa, intensywność u\
ytkowania, sposób smarowania
i chłodzenia itp.
Przekładnie mechaniczne
Przekładnia, w których zastosowano połączenia mechaniczne w celu uzyskaniu transmisji
mocy i zmiany parametrów ruchu. Przekładnie mechaniczne dzielą się na:
 przekładnie cięgnowe,
 przekładnie cierne,
 przekładnie zębate,
 przekładnie śrubowe.
Przekładnia cierna  przekładnia mechaniczna, w której dwa poruszające się elementy
(najczęściej wirujące) dociskane są do siebie tak, by powstało pomiędzy nimi połączenie
cierne. Siła tarcia powstająca pomiędzy elementami odpowiedzialna jest za przeniesienie
napędu. Ze względu na jej charakter istnieje du\
a elastyczność w kształtowaniu geometrii
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44
przekładni ciernej. Tak\
e stosunkowo Å‚atwo realizuje siÄ™ wariatory cierne. DodatkowÄ… zaletÄ…
takiej przekładni jest fakt, \
e spełnia ona tak\
e rolę sprzęgła poślizgowego. Wadą przekładni
ciernej jest szybkie zu\
ycie powierzchni ciernych, co obni\
a funkcjonalność przekładni,
a tak\
e mo\
liwość wystąpienia szkodliwego poślizgu pomiędzy elementami przekładni. Przy
większych mocach występują te\
problemy z chłodzeniem przekładni
Przekładnia cięgnowa  przekładnia mechaniczna, w której fizyczny kontakt pomiędzy
członem napędzającym a napędzanym odbywa się za pośrednictwem cięgna. Dzięki temu
człony przekładni mogą być oddalone od siebie nawet na du\
e odległości. Pozwala to tak\
e
zastosowanie bardziej swobodnej geometrii przekładni. Przekładnie cięgnowe dzielą się na:
 przekładnie pasowe
 przekładnie linowe
 przekładnie łańcuchowe
Przekładnia zębata  przekładnia mechaniczna, w której przeniesienie napędu odbywa się
za pośrednictwem nawzajem zazębiających się kół zębatych. Przekładnie rozró\
nia siÄ™ ze
względu na:
Liczba stopni:
 przekładnia jednostopniowa  w której współpracuje jedna para kół zębatych
 przekładnia wielostopniowa np. dwustopniowa, trzystopniowa itd.  w której szeregowo
pracuje więcej par kół zębatych; przeło\
enie całkowite przekładni wielostopniowej jest
iloczynem przeło\
eń poszczególnych stopni
Umiejscowienie zazębienia:
 zazębienie zewnętrzne,
 zazębienie wewnętrzne.
Rodzaj przenoszonego ruchu:
 przekładnia obrotowa  uczestniczą w niej dwa koła zębate
 przekładnia liniowa  koło zębate współpracuje z listwą zębatą tzw. zębatką. Ruch
obrotowy zamieniany jest w posuwisty lub na odwrót
Wzajemne usytuowanie osi obrotu:
 przekładnia czołowa,
 przekładnia walcowa,
 przekładnia sto\
kowa,
 przekładnia śrubowa.
Przekładnie zębate są najpowszechniej stosowanymi przekładniami w budowie maszyn.
Ich główne zalety, to:
- łatwość wykonania,
- stosunkowo małe gabaryty,
- stosunkowo cicha praca, gdy odpowiednio smarowane,
- du\
a równomierność pracy,
- wysoka sprawność dochodzącą do 98% (z wyjątkiem przekładni ślimakowej).
Natomiast do wad przekładni zębatych nale\
Ä…:
- stosunkowo niskie przeło\
enie dla pojedynczego stopnia,
- sztywna geometria,
- brak naturalnego zabezpieczenia przed przeciÄ…\
eniem.
Przekładnia śrubowa  jest przekładnią mechaniczną zło\
oną z śruby i nakrętki.
W przekładni tej zamianie ulega ruch obrotowy jednego z jej elementów na ruch liniowy
drugiego. Przekładnia śrubowa ma zwykle niewielką sprawność energetyczną.
Sprzęgła
Sprzęgło to urządzenie stosowane w budowie maszyn do łączenia wałów w celu
przekazywania momentu obrotowego. Inaczej jest to zespół części słu\
ących do połączenia
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
45
dwóch niezale\
nie obrotowo osadzonych wałów, czynnego  napędowego i biernego 
napędzanego, w celu przeniesienia momentu obrotowego.
Sprzęgło składa się z członu napędzającego (czynnego) zainstalowanego na wale
napędzającym, członu napędzanego (biernego) zainstalowanego na wale napędzanym oraz
elementów łączących. Elementem łącznym mo\
e być jedna lub więcej części maszynowych
lub czynnik, tak jak to ma miejsce w sprzęgle hydrokinetycznym.
Dzięki sprzęgłom silniki, zespoły układu napędowego oraz mechanizmy robocze mo\
na
wykonywać w postaci odrębnych zespołów maszyn i urządzeń, a następnie łączyć je za
pomocÄ… monta\
u. Stosowanie ró\
nych sprzęgieł umo\
liwia równie\
spełnienie wielu innych
zadań, które wymagałyby bardzo skomplikowanej konstrukcji maszyn, a nawet byłyby
niemo\
liwe do wykonania.
Podział sprzęgieł ze względu na sposób połączenia członów:
- sprzęgła stałe,
- sprzęgła rozłączne.
Podział sprzęgieł ze względu na kierunek przekazywania mocy:
- sprzęgła jednokierunkowe,
- sprzęgła dwukierunkowe.
Podział sprzęgieł ze względu na to, czy człon napędzany porusza się z tą samą prędkością
obrotową co napędzający:
- sprzęgła przymusowe,
- sprzęgła poślizgowe,
- sprzęgła rozruchowo-przecią\
eniowe,
- sprzęgła przecią\
eniowe (bezpieczeństwa),
- sprzęgła rozruchowe,
- sprzęgła wyprzedzeniowe,
- sprzęgła posiłkowe,
- sprzęgło hydrokinetyczne.
Hamulce
Hamulec  urządzenie mechaniczne słu\
Ä…ce do:
- zmniejszania prędkości, lub zatrzymywania ruchomych, najczęściej obrotowych,
elementów mechanizmów, lub maszyn  hamulec zatrzymujący,
- trzymania elementów mechanizmów, lub maszyn nieruchomo, lub pozwalania im się
obracać w pewnych sytuacjach  hamulec luzujący,
- skalowania obciÄ…\
ania maszyny w celu symulowania zewnętrznego obcią\
enia - hamulec
pomiarowy, lub hamownia.
Działanie hamulców polega na przejęciu części lub całości energii kinetycznej urządzenia
i rozproszeniu jej. W układach napędowych z rekuperacją energii, energia hamowania jest
przetwarzana w innÄ… formÄ™ energii (energia elektryczna, energia hydrauliczna, lub energia
mechaniczna) i składowana w odpowiednim akumulatorze do póz
niejszego wykorzystania.
W takich układach rolę hamulca przejmuje generator prądu, pompa lub przekładnia. Hamulec
wraz z układem sterowania tworzy układ hamulcowy
Hamulce maszynowe, składają się z członów: hamowanego  normalnie ruchomego
i hamującego  nieruchomego. Podział hamulców maszynowych:
- hamulce cierne,
- hamulce elektryczne,
- hamulce hydrauliczne,
- hamulce pneumatyczne.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
46
Mechanizmy funkcjonalne
Zespoły współpracujących ze sobą części składowych maszyny lub przyrządu
spełniających określone zadanie, jak np. przenoszenie ruchu, sił, sygnałów. Wiedza opisującą
mechanizmy zawarta jest w: teorii mechanizmów i maszyn, in\
ynierii mechanicznej,
in\
ynierii elektrycznej, in\
ynierii energetycznej, in\
ynierii elektronicznej. Słowo to równie\

mo\
e opisywać sposób działania lub kolejność zjawisk (np. mechanizm finansowy,
mechanizm krasowienia itp.). Według in\
ynierii mechanicznej, ka\
dy mechanizm składa się
z następujących elementów:
 baza (lub ostoja)  część mechanizmu, względem której odnosi się ruchy pozostałych
elementów. W układzie odniesienia mechanizmu baza jest nieruchoma,
 człon czynny  bezpośrednio napędza mechanizm, pobierając energię z zewnątrz,
 człon bierny  odbiera energię i przekazuje ją na zewnątrz mechanizmu,
 człony pośredniczące  elementy mechanizmu pośredniczące w przekazaniu ruchu
z członu czynnego na bierny.
Mechanizm dz
wigniowy jest nazywany czworobokiem przegubowym, który składa się
z podstawy, z dwóch ramion oraz z łącznika Poszczególne człony czworoboku przegubowego
są sztywne, a ich długości niezmienne, zatem ruchy członów odbywają się po ściśle
określonych torach, zale\
nych m. in. od wymiarów członów. Podstawowym mechanizmem
dz
wigniowym jest czteroczłonowy łańcuch dz
wigniowy, składający się z czterech członów
połączonych ze sobą przegubowo we węzłach. Te mechanizmy mają bardzo du\
e
i ró\
norodne zastosowanie w budowie maszyn.
Mechanizm krzywkowy  płaski mechanizm 4 klasy, u\
ywany zwykle w procesach
sterowania (np w układzie rozrządu). Mechanizmy krzywkowe składają się z krzywki
wykonujÄ…cej ruch obrotowy i popychacza wykonujÄ…cego ruch posuwisto-zwrotny, rzadziej
wahadłowy. W innych odmianach takich mechanizmów zarówno krzywka jak i popychacz
wykonujÄ… ruch posuwisto zwrotny. Mechanizm taki umo\
liwiajÄ… zamianÄ™ ruchu krzywki na
inny rodzaj ruchu. Wadą tych mechanizmów jest ich brak odporności na du\
e obciÄ…\
enia
i udary, które mogą doprowadzić do ich przedwczesnego zu\
ycia. Popychacz mo\
e być
umieszczony na osi obrotu krzywki lub mimośrodowo w stosunku do niej.
Rodzaje popychaczy:
 ostrzowy,
 rolkowy,
 talerzykowy,
 grzybkowy,
 wahadłowy.
Mechanizm śrubowy  rodzaj mechanizmu, który słu\
y do zamiany ruchu obrotowego na
postępowo-zwrotny. Mechanizm ten jest stosowany do określonych celów napędowych.
Podstawowym elementem mechanizmów śrubowych jest gwint. Ka\
de połączenie gwintowe
mo\
e być traktowane jako określony mechanizm śrubowy
Układy hydrauliczne i pneumatyczne
Układem hydraulicznym jest zespół wzajemnie połączonych części, których zadaniem
jest przekazywanie energii lub sterowanie za pośrednictwem cieczy hydraulicznej pod
ciśnieniem, w układzie zamkniętym. Działanie układu hydraulicznego opiera się na
wymuszonym i sterowanym przepływie cieczy hydraulicznej, która wykonuje pracę. Ruch
cieczy jest tu wymuszany przez pompę, natomiast energia jest odbierana przez siłowniki
hydrauliczne (albo cylindry hydrauliczne  zmieniajÄ…ce energiÄ™ strumienia cieczy w ruch
prostoliniowy albo silniki hydrauliczne, zmieniajÄ…ce energiÄ™ strumienia cieczy na ruch
obrotowy). Podstawowe części większości układów hydraulicznych to m.in.:
- zbiornik z cieczÄ… hydraulicznÄ…,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
47
- zawór zwrotny,
- pompa hydrauliczna,
- filtry,
- zawór regulujący dopływ cieczy hydraulicznej do silnika hydraulicznego,
- silnik hydrauliczny,
- zawór regulujący dopływ cieczy hydraulicznej do siłownika hydraulicznego,
- siłownik hydrauliczny,
- odpowietrzanie.
Wzrost popularności układów hydraulicznych jest szczególnie du\
y od czasu II wojny
światowej. W przypadku urządzeń przemysłowych, rolniczych, budowlanych czy górniczych
systemy te skutecznie współzawodniczą z ich mechanicznymi lub elektrycznymi
odpowiednikami. Główną ich zaletą jest wszechstronność i wydajność oraz łatwość
sterowania i dokładność (szybka reakcja na czynności wykonywane przez operatora). Są one
zdolne do wytwarzania sił sięgających od kilku gramów do tysięcy ton. Systemy hydrauliczne
sÄ… bardzo wa\
nym z
ródłem przekazywania energii m.in. w nowoczesnych samolotach
(hamulce, wypuszczane podwozie), samochodach (układ kierowniczy, cię\
arówki wywrotki).
Pneumatyka  nauka, będąca działem mechaniki, zajmująca się konstruowaniem
i praktycznym wykorzystaniem urządzeń, w których przekazywanie energii i sterowanie
realizowane jest za pomocÄ… sprÄ™\
onego powietrza (bÄ…dz
innego gazu o podobnych
właściwościach) jako czynnika roboczego. Pneumatyka to techniczne zastosowanie powietrza
pod ciśnieniem, przy czym przewa\
nie wykorzystuje się nadciśnienie, niekiedy tak\
e
podciśnienie. Pneumatyczne układy sterowania składają się z 3 części:
- przygotowujÄ…cej powietrze,
- sterujÄ…cej,
- części wykonawczej.
Zabezpieczenia w maszynach i urzÄ…dzeniach
- urzÄ…dzenia blokujÄ…ce i ryglujÄ…ce (sprÄ™\
ynowe, elektromagnetyczne),
- wyłączniki krańcowe (z interfejsem, bez interfejsu),
- przełączniki przyzwolenia,
- zderzaki czułe na nacisk,
- listwy czułe na nacisk,
- oburęczne urządzenia (pulpity) sterujące,
- no\
ne urzÄ…dzenia sterujÄ…ce,
- urzÄ…dzenia ochronne z sensorami ultradz
więkowymi,
- urządzenia sterujące: specjalistyczne zespoły przekaz
nikowe bezpieczeństwa.
U\
ytkowanie i konserwacja maszyn i urządzeń
Aby konserwacja wyposa\
enia zakładu była efektywna, musi się składać z czterech
elementów: konserwacja regeneracyjna, konserwacja zapobiegawcza, konserwacja
prognozowa i zapewnienie bezpieczeństwa. Działania te stosowane są w ró\
nych proporcjach
w zale\
ności chocia\
by od technologii obowiązującej w zakładzie.
Konserwacja regeneracyjna.
Inaczej zwana działaniami naprawczymi czy poprawiającymi jest najbardziej
powszechną metodą konserwacji. Do tych działań zaliczyć mo\
emy naprawÄ™ uszkodzonych
lub całkowicie zniszczonych elementów umo\
liwiającą ponowne poprawne działanie
maszyny. Nie nale\
y te\
zapomnieć o wymianie elementów błędnie umieszczonych
w maszynie. Podsumowując, działanie regeneracyjne jest typowym działaniem naprawczym,
jeśli dojdzie ju\
do awarii. Jest więc działaniem sporadycznym i nieprzewidywalnym, a więc
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
48
i powodujÄ…cym nieprzewidziane przestoje. SÄ… dwa typy konserwacji naprawczych: naprawa
natychmiastowa oraz naprawa planowana. Naprawa natychmiastowa następuje wówczas, gdy
uszkodzenie elementu maszyny wyklucza jej dalszą pracę lub gdy zawodzi bezpieczeństwo
pracy na maszynie, np. przyciski stopu czy blokady osłon. Je\
eli mimo defektu elementu
maszyny mo\
e ona dalej pracować, nie stosuje się naprawy natychmiastowej, lecz czeka się
do korzystnego momentu, zazwyczaj do weekendu, podczas którego zwykle maszyny nie
pracujÄ….
Konserwacja zapobiegawcza.
Jej zadaniem jest utrzymywanie maszyny w takim stanie, aby nie uległa ona nagłemu
uszkodzeniu wymagajÄ…cemu przerwania produkcji. W tym celu potrzebna jest wnikliwa
wiedza dotycząca komponentów maszyny, sprecyzowane i zhierarchizowane planowanie
i konsekwencja w dÄ…\
eniu do osiągnięcia standardów i stosowaniu się do procedur. Działania
zapobiegawcze powinny być okresowe i podzielone w zale\
ności od stanu oraz
wytrzymałości poszczególnych elementów. Zazwyczaj więc dzieli się je na konserwację
codzienną, cotygodniową, comiesięczną, cokwartalną, copółroczną i roczną. Do typowych
działań zapobiegawczych nale\
Ä…: okresowe czyszczenie, kontrola, smarowanie, regulacja
i wymiana elementów poddawanych podczas pracy du\
ym siłom tarcia czy nara\
onych na
zu\
ycie.
Konserwacja prognozowa.
Jest to doskonalsza forma konserwacji profilaktycznej. Wykorzystuje siÄ™ tu
najnowocześniejsze technologie, aby przewidzieć, kiedy dany element maszyny będzie
wymagał konserwacji zapobiegającej jego awarii. O terminie przeprowadzania konserwacji
i okresowych przeglądów decydują w tej chwili naukowe analizy. Dlatego te\
wymagany jest
ciągły monitoring elementów szczególnie nara\
onych na awarię, a więc przede wszystkim 
analiza smarowania, wibracji, temperatury i hałasu oraz czujniki pęknięć.
Przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpo\
arowej dotyczÄ…ce
maszyn i urządzeń
1) Maszyny i inne urządzenia techniczne, zwane dalej  maszynami , powinny spełniać
wymagania bezpieczeństwa i higieny pracy, określone w odrębnych przepisach, przez
cały okres ich u\
ytkowania.
2) Monta\
, demonta\
i eksploatacja maszyn, w tym ich obsługa, powinny odbywać się przy
zachowaniu wymagań bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ergonomii, uwzględniających
instrukcje zawarte w dokumentacji techniczno-ruchowej. Miejsce i sposób zainstalowania
oraz u\
ytkowania maszyn powinny uwzględniać minimalizację ryzyka zawodowego,
w szczególności poprzez:
- zapewnienie dostatecznej przestrzeni pomiędzy ruchomymi częściami maszyn
a ruchomymi lub stałymi elementami otoczenia,
- zapewnienie, aby wszystkie u\
ywane lub produkowane materiały bądz
energia były
w bezpieczny sposób dostarczane i odprowadzane ze stanowiska pracy.
3) Ka\
da maszyna powinna być wyposa\
ona w element sterowniczy przeznaczony do jej
całkowitego i bezpiecznego zatrzymywania.
4) Gdy jest to konieczne w zwiÄ…zku z zagro\
eniami, jakie stwarza maszyna, i jej
nominalnym czasem zatrzymania się, maszyna powinna być wyposa\
ona w urzÄ…dzenie
do zatrzymywania awaryjnego.
5) Elementy sterownicze maszyn mające wpływ na bezpieczeństwo muszą być widoczne
i mo\
liwe do zidentyfikowania oraz oznakowane zgodnie z wymaganiami określonymi
w Polskich Normach.
6) Elementy sterownicze nie mogą stwarzać jakichkolwiek zagro\
eń, w szczególności
spowodowanych ich niezamierzonym u\
yciem.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
49
7) Maszyny powinny być wyposa\
one w łatwo odró\
niajÄ…ce siÄ™ i odpowiednio oznakowane
urządzenia do odłączania od wszystkich z
ródeł energii. Włączenie zasilania energią nie
mo\
e powodować zagro\
enia dla obsługi.
8) W przypadku zespołowej obsługi maszyny lub gdy stwarza ona zagro\
enie dla otoczenia,
nale\
y zapewnić sygnalizację ostrzegawczą i alarmową  łatwo dostrzegalną
i zrozumiałą.
9) Maszyny wielostanowiskowe powinny być wyposa\
one w urzÄ…dzenia sygnalizacji
dz
więkowej lub świetlnej automatycznie wysyłające sygnały uprzedzające
o uruchomieniu maszyny. Sygnały powinny być odbierane na wszystkich stanowiskach
pracy przy danej maszynie.
10) Elementy ruchome i inne części maszyn, które w razie zetknięcia się z nimi stwarzają
zagro\
enie, powinny być do wysokości co najmniej 2,5 m od poziomu podłogi (podestu)
stanowiska pracy osłonięte lub zaopatrzone w inne skuteczne urządzenia ochronne,
z wyjątkiem przypadków, gdy spełnienie tych wymagań nie jest mo\
liwe ze względu na
funkcjÄ™ maszyny.
11) Pasy, łańcuchy, taśmy, koła zębate i inne elementy układów napędowych oraz części
maszyn zagra\
ające spadnięciem, znajdujące się nad stanowiskami pracy lub przejściami
na wysokości ponad 2,5 m od poziomu podłogi, powinny być osłonięte co najmniej od
dołu trwałymi osłonami.
12) Osłony stosowane na maszynach powinny uniemo\
liwiać bezpośredni dostęp do strefy
niebezpiecznej. Osłony niepełne (wykonane z siatki, blachy perforowanej, prętów itp.)
powinny znajdować się w takiej odległości od elementów niebezpiecznych, aby przy
danej wielkości i kształcie otworów nie było mo\
liwe bezpośrednie dotknięcie tych
elementów. Odległości bezpieczeństwa określają Polskie Normy.
13) Maszyny powinny być oznakowane znakami i barwami bezpieczeństwa, zgodnie
z wymaganiami określonymi w Polskich Normach.
14) Urządzenia ochronne stosowane przy maszynach powinny spełniać następujące ogólne
wymagania:
- zapewniać bezpieczeństwo zarówno pracownikowi zatrudnionemu bezpośrednio
przy obsłudze maszyny, jak i osobom znajdującym się w jej pobli\
u,
- działać niezawodnie, posiadać odpowiednią trwałość i wytrzymałość,
- funkcjonować samoczynnie, niezale\
nie od woli i uwagi obsługującego,
w przypadkach gdy jest to celowe i mo\
liwe,
- nie mogą być łatwo usuwane lub odłączane bez pomocy narzędzi,
- nie mogą utrudniać wykonywania operacji technologicznej ani ograniczać
mo\
liwości śledzenia jej przebiegu oraz nie mogą powodować zagro\
eń
i dodatkowego obciÄ…\
enia fizycznego lub psychicznego pracowników.
15) Urządzenia ochronne przy maszynach szczególnie niebezpiecznych powinny być tak
skonstruowane, aby:
- zdjęcie, otwarcie lub wyłączenie urządzenia ochronnego powodowało
natychmiastowe zatrzymanie maszyny bÄ…dz
jej niebezpiecznych elementów lub
niemo\
liwe było zdjęcie albo otwarcie osłony podczas ruchu osłanianych
elementów,
- ponowne zało\
enie, zamknięcie lub włączenie urządzenia ochronnego nie
uruchamiało automatycznie maszyny.
16) U\
ywanie maszyny bez wymaganego urzÄ…dzenia ochronnego lub przy jego
nieodpowiednim stosowaniu jest niedopuszczalne.
17) Szczegółowe wymagania dla urządzeń ochronnych określają Polskie Normy.
18) Maszyny i narzędzia oraz ich urządzenia ochronne powinny być utrzymywane w stanie
sprawności technicznej i czystości zapewniającej u\
ytkowanie ich bez szkody dla
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
50
bezpieczeństwa i zdrowia pracowników oraz stosowane tylko w procesach i warunkach,
do których są przeznaczone.
19) O dostrze\
onych wadach lub uszkodzeniach maszyny pracownik powinien niezwłocznie
zawiadomić przeło\
onego.
20) Maszyny, których uszkodzenie stwierdzono w czasie pracy, powinny być niezwłocznie
zatrzymane i wyłączone z zasilania energią. Wznowienie pracy maszyny bez usunięcia
uszkodzenia jest niedopuszczalne.
21) Maszyny niesprawne, uszkodzone lub pozostające w naprawie powinny być wycofane
z u\
ytkowania oraz wyraz
nie oznakowane tablicami informacyjnymi i zabezpieczone
w sposób uniemo\
liwiajÄ…cy ich uruchomienie.
22) Maszyn będących w ruchu nie wolno pozostawiać bez obsługi lub nadzoru, chyba \
e
dokumentacja techniczno-ruchowa stanowi inaczej.
23) Pracodawca jest obowiązany ustalić rodzaje maszyn, które wymagają stałej obsługi,
a pozostawianie ich bez niej mo\
e być przyczyną katastrofy, wybuchu lub po\
aru, oraz
ustalić szczegółowe warunki obsługi i nadzoru nad pracą tych maszyn.
24) Maszyn będących w ruchu nie wolno naprawiać, czyścić i smarować, z wyjątkiem
smarowania za pomocą specjalnych urządzeń określonych w dokumentacji techniczno-
-ruchowej.
25) Pracownicy zatrudnieni przy obsłudze maszyn z ruchomymi elementami nie mogą
pracować w odzie\
y z luz
nymi (zwisającymi) częściami, jak np. luz
no zakończone
rękawy, krawaty, szaliki, poły, oraz bez nakryć głowy okrywających włosy.
26) Je\
eli obsługa, naprawa, remont lub konserwacja maszyn powoduje zagro\
enia dla
bezpieczeństwa lub zdrowia pracowników  pracodawca powinien zapewnić, aby
czynności te wykonywane były przez pracowników upowa\
nionych i posiadajÄ…cych
odpowiednie przygotowanie.
27) W czasie ruchu maszyny niedopuszczalne jest ręczne zakładanie i zrzucanie pasów
pędnych, lin i taśm. Czynności te mogą być wykonywane wyłącznie przy u\
yciu
specjalnych urządzeń przeznaczonych do tego celu.
28) Pędnie powinny posiadać urządzenia do zawieszania pasów pędnych zapobiegające
zetknięciu się zrzuconych pasów, lin lub taśm z częściami pędni będącymi w ruchu.
29) Pasy pędne, liny i taśmy pędne mogą być napinane, naprawiane, łączone, skracane
i smarowane po unieruchomieniu napędu maszyny
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany wykonania do ćwiczeń.
1. W jaki sposób podzielić mo\
na materiały konstrukcyjne?
2. Na czym polega tolerowanie wymiarów?
3. Jakie rodzaje pasowania występują w konstrukcjach maszyn?
4. W jaki sposób ustala się chropowatość powierzchni?
5. Jakie znasz połączenia rozłączne i nierozłączne?
6. Jakie znasz połączenia mechaniczne i elektryczne?
7. Co to jest sprÄ™\
yna i jakie sÄ… rodzaje sprÄ™\
yn?
8. Jaka jest ró\
nica między osią a wałem?
9. Jakie rodzaje Å‚o\
ysk spotyka siÄ™ konstrukcjach maszyn?
10. W jaki sposób podzielić mo\
emy przekładnie mechaniczne?
11. Na czym polega rola sprzęgła w konstrukcjach mechanicznych?
12. Na czym polega rola hamulca w konstrukcjach mechanicznych?
13. Co to sÄ… mechanizmy funkcjonalne?
14. Jaka jest rola układów hydraulicznych i pneumatycznych?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
51
15. Jakie typy zabezpieczeń stosuje się w urządzeniach i maszynach?
16. Jakie przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy stosowane są podczas u\
ytkowania
maszyn?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Rozpoznaj rodzaj połączenia mechanicznego na podstawie wyglądu zewnętrznego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) obejrzeć film przedstawiający wykonywanie połączeń mechanicznych,
3) zapoznać się z planszami oraz rysunkami przedstawiającymi połączenia mechaniczne
rozłączne i nierozłączne,
4) rozpoznać połączenie mechaniczne na podstawie wyglądu zewnętrznego.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- połączenia mechaniczne ró\
nych elementów,
- plansze oraz rysunki przedstawiające połączenia mechaniczne rozłączne i nierozłączne,
- filmy dydaktyczne z zakresu wykonywania połączeń mechanicznych,
- zeszyt do ćwiczeń.
Ćwiczenie 2
Wykonaj monta\
połączeń gwintowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją do ćwiczenia,
3) obejrzeć film przedstawiający monta\
połączeń gwintowych,
4) zapoznać się z instrukcją obsługi przyrządów i narzędzi do monta\
u połączeń
gwintowych,
5) dokonać monta\
u połączeń gwintowych.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- instrukcja do ćwiczenia,
- przyrządy i narzędzia do monta\
u połączeń gwintowych,
- części łączone,
- śruby,
- nakrętki,
- podkładki,
- wkręty,
- film dydaktyczny z zakresu wykonywania monta\
u połączenia gwintowego,
- zeszyt do ćwiczeń.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
52
Ćwiczenie 3
Wykonaj połączenia nitowe.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
2) zapoznać się z instrukcją do ćwiczenia,
3) obejrzeć film przedstawiający monta\
połączeń nitowych,
4) zapoznać się z instrukcją obsługi narzędzi do wykonywania połączeń nitowych,
5) wykonać połączenia nitowe.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- instrukcja do ćwiczenia,
- narzędzia do wykonywania połączeń nitowych,
- części łączone,
- nity,
- film dydaktyczny z zakresu wykonywania połączeń nitowych,
- zeszyt do ćwiczeń.
Ćwiczenie 4
Dobierz sprzęgło oraz hamulec do określonego urządzenia mechanicznego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się ze schematami sprzęgieł oraz hamulców,
2) obejrzeć film przedstawiający działanie sprzęgieł i hamulców,
3) przeanalizować cykl pracy określonego urządzenia mechanicznego,
4) dobrać do urządzenia określone sprzęgło i hamulec,
5) wypisać wady zalety charakteryzujące dokonany wybór.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- schematy sprzęgieł i hamulców,
- film przedstawiający działanie sprzęgieł i hamulców
- zało\
enia technologiczne do doboru sprzęgła i hamulca,
- zeszyt do ćwiczeń.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz: Tak Nie
1) dobrać materiały konstrukcyjne do wykonania określonych części
maszyn?
2) określić właściwości materiałów konstrukcyjnych?
3) zwymiarować części maszyny z uwzględnieniem tolerancji?
4) dobrać określony rodzaj pasowania w połączeniu?
5) odczytać i zinterpretować oznaczenie chropowatości powierzchni?
6) dobrać rodzaj połączenia optymalnego w danej sytuacji
technologicznej?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
53
7) omówić zakres stosowalności osi i wałów?
8) dobrać ło\
ysko optymalne w danej sytuacji technologicznej?
9) rozpoznać i scharakteryzować podstawowe przekładnie
mechaniczne?
10) dobrać sprzęgło do określonego urządzenia mechanicznego?
11) dobrać hamulec do określonego urządzenia mechanicznego?
12) scharakteryzować mechanizmy funkcjonalne stosowane
w maszynach i urzÄ…dzeniach?
13) zaplanować cykl remontowy maszyn i urządzeń?
14) zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpo\
arowej oraz ochrony środowiska podczas obsługi
urządzeń mechanicznych?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
54
5. SPRAWDZIAN OSI
GNI
Ć
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uwa\
nie instrukcjÄ™.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartÄ™ odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań. Do ka\
dego zadania dołączone są 4 mo\
liwości odpowiedzi.
Tylko jedna jest prawidłowa.
5. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki nale\
y błędną odpowiedz
zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedz
prawidłową.
6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłó\
jego rozwiÄ…zanie
na póz
niej i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.
8. Na rozwiÄ…zanie testu masz 45 min.
9. Po zakończeniu testu podnieś rękę i zaczekaj a\
nauczyciel odbierze od Ciebie pracÄ™.
Powodzenia!
Materiały dla ucznia:
 instrukcja,
 zestaw zadań testowych,
 karta odpowiedzi.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
55
ZESTAW ZADAC
TESTOWYCH
1. Ze względu na rezystywność rozró\
niamy następujące materiały
a) przewodniki, półprzewodniki, izolatory.
b) metale, stopy, staliwa.
c) metale, tworzywa sztuczne, szkło.
d) rezystory, oporniki, kondensatory.
2. Jednostką konduktywności jest
a) S/m.
b) &!·m.
c) S·m.
d) &!/m.
3. Woltomierz o zakresie 300 V i klasie dokładności 1 oraz znamionowej liczbie działek 100
wskazał 50 działek. Poprawnie zapisany wynik pomiaru to
a) 300 V Ä… 1%.
b) 300 V Ä… 2%.
c) 150 V Ä… 1%.
d) 150 V Ä… 2%.
4. Przy pomiarze natÄ™\
enia prądu stałego amperomierz łączy się z odbiornikiem
a) szeregowo.
b) równolegle.
c) bezpośrednio.
d) bezprzewodowo.
5. Strumieniem świetlnym nazywamy
a) ilość energii świetlnej, jaką z
ródło światła wysyła w ciągu jednostki czasu.
b) stosunek strumienia świetlnego padającego na powierzchnię do wielkości tej
powierzchni.
c) światłość w danym kierunku przypadająca na jednostkę pozornej powierzchni z
ródła.
d) ile lumenów uzyskuje się z jednego wata mocy.
6. Wska\
parametry podawane na tabliczce znamionowej urzÄ…dzenia grzejnego.
a) Napięcie zasilania, moc, skuteczność świetlna, trwałość.
b) Napięcie znamionowe, moc, sprawność, prędkość obrotowa.
c) Napięcie znamionowe, moc, grupa połączeń, napięcie zwarcia.
d) Napięcie zasilania, moc, temperatura znamionowa, częstotliwość.
7. Najwa\
niejszym parametrem wyłącznika ró\
nicowo-prÄ…dowego jest
a) rodzaj prÄ…du.
b) prÄ…d znamionowy.
c) napięcie znamionowe.
d) ró\
nicowy prÄ…d wyzwalajÄ…cy.
8. Do zabezpieczenia urządzenia przed skutkami zwarcia słu\
Ä…
a) bezpieczniki.
b) przekaz
niki nadmiarowe.
c) przekaz
niki podnapięciowe.
d) styczniki.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
56
9. Przedstawiony symbol graficzny jest symbolem
a) kondensatora powietrznego.
b) opornika.
c) diody półprzewodnikowej.
d) dławika.
10. Przedstawiony symbol graficzny jest symbolem
a) potencjometra.
b) cewki indukcyjnej.
c) diody półprzewodnikowej.
d) tranzystora.
11. Wyprowadzenia tranzystora bipolarnego pokazanego na rysunku to
a) kolektor, emitator, brzeg.
b) kondensor, emitor, baza.
c) kolektor, emiter, baza.
d) kolonel, empator, baza.
12. Pierwszą czynnością w przypadku pora\
enia prÄ…dem jest
a) odciÄ…gniecie poszkodowanego od miejsca wypadku.
b) przerwanie obwodu elektrycznego.
c) wezwanie pogotowia ratunkowego.
d) podanie poszkodowanemu picia.
13. Materiały konstrukcyjne stosowane w budowie maszyn i urządzeń to
a) metale i ich stopy, drewno, tkaniny i kompozyty.
b) polimery, drewno, kauczuk i kompozyty.
c) szkło i ceramika, kompozyty, folie, drewno.
d) metale i ich stopy, polimery, ceramikÄ™ i kompozyty.
14. W budowie maszyn stosuje się następujące rodzaje pasowań
a) luz
ne, mieszane, ciasne.
b) podstawowe i specjalne.
c) zębate i śrubowe.
d) twarde, miękkie, uniwersalne.
15. Symbol chropowatości 2,25 oznacza, \
e została ona osiągnięta poprzez
a) odlanie.
b) obróbkę skrawaniem.
c) szlifowanie.
d) polerowanie.
16. Na rysunku przedstawione jest połączenie
a) owijane.
b) spawane.
c) zaciskowe.
d) nitowe.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
57
17. Do grupy połączeń rozłącznych nale\
y tylko
a) połączenie wpustowe.
b) połączenie klejone.
c) połączenie lutowane.
d) połączenie nitowe.
18. Oś ró\
ni się od wału tym, \
e
a) jest nieruchoma.
b) jest ruchoma.
c) nie przenosi momentu obrotowego.
d) nie przenosi naprÄ™\
eń gnących.
19. A
o\
ysko toczne skośne
a) jest montowane skośnie w stosunku do wału,
b) przenosi obciÄ…\
enia poprzeczne i wzdłu\
ne.
c) nie przenosi obciÄ…\
eń ani poprzecznych, ani wzdłu\
nych.
d) posiada sto\
kowÄ… obudowÄ™.
20. Ze względu na sposób połączenia członów sprzęgła dzielimy na:
a) nitowane i spawane.
b) poślizgowe i rozruchowe.
c) jednokierunkowe i dwukierunkowe.
d) stałe i rozłączne.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
58
KARTA ODPOWIEDZI
ImiÄ™ i nazwisko & & & & & & & & & & & & & & & & & ........& & & & & & & & & & & &
Zastosowanie maszyn i urządzeń
Zakreśl poprawną odpowiedz
, wpisz brakujące części zdania lub wykonaj rysunek.
Nr zadania Odpowiedzi Punkty
1 a b c d
2 a b c d
3 a b c d
4 a b c d
5 a b c d
6 a b c d
7 a b c d
8 a b c d
9 a b c d
10 a b c d
11 a b c d
12 a b c d
13 a b c d
14 a b c d
15 a b c d
16 a b c d
17 a b c d
18 a b c d
19 a b c d
20 a b c d
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
59
6. LITERATURA
1. Chwaleba A., Moeschke B., PÅ‚oszajski G.: Elektronika. WSiP, Warszawa 1996
2. Dejidas L., Destree T.: Technologia offsetowego drukowania arkuszowego. COBRPP,
Warszawa 2007
3. Grabowski L.: Pracownia elektroniczna  układy elektroniczne. WSiP, Warszawa 1999
4. Gry\
ewski Z.: Prace pomiarowo-kontrolne przy urzÄ…dzeniach elektroenergetycznych
o napięciu do 1 kV. COSiW, Warszawa 2003
5. Januszewski S., Pytlak A., Rosnowska-Nowaczyk M., ÅšwiÄ…tek H.: Energoelektronika.
WSiP, Warszawa 2004
6. Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urzÄ…dzenia elektryczne. WSiP, Warszawa 1999
7. Laskowski J.: Poradnik elektroenergetyka przemysłowego. COSiW, Warszawa 2002
8. Legutko S.: Podstawy eksploatacji maszyn i urządzeń. WSiP, Warszawa 2004
9. Mały poradnik mechanika. WNT, Warszawa 1996
10. Marusak A.: Urządzenia elektroniczne, część 1. Elementy urządzeń, część 2. Układy
elektroniczne. WSiP, Warszawa 2000
11. Markiewicz H.: Instalacje elektryczne. WNT, Warszawa 2005
12. Normy Polskie oraz Normy Bran\
owe
13. Okoniewski S.: Technologia dla elektroników. WSiP, Warszawa 2005
14. Oleksiuk W., Paprocki K.: Podstawy konstrukcji mechanicznych dla elektroników.
WSiP, Warszawa 1996
15. Pilawski M., Winiek T.: Pracownia elektryczna. WSiP, Warszawa 2005
16. Pióro B., Pióro M.: Podstawy elektroniki cz. 1. WSiP, Warszawa 1998
17. Pióro B., Pióro M.: Podstawy elektroniki cz. 2. WSiP, Warszawa 1997
18. Podręcznik dla elektryków. Zeszyt 1. COSiW SEP, Warszawa 2004
19. Podręcznik dla elektryków. Zeszyt 2. COSiW SEP, Warszawa 2004
20. Poradnik montera elektryka. WNT, Warszawa 2007
21. Praca zbiorowa: Poradnik in\
yniera elektryka. WNT, Warszawa 1997
22. Praca zbiorowa: Praktyczna elektrotechnika ogólna. REA, Warszawa, 2003
23. Uzarowicz L., Jędrzejewski W., Jaworski Z., Korzemski J.: Technologia metali
i metaloznawstwo. WNT, Warszawa 1975
24. Zachara Z.: Zadania z elektrotechniki nie tylko dla elektroników. WSPWN, Warszawa
2000
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
60