Maszynoznawstwo
dr inż. Grzegorz Feliczak
1
Potrzeba  odczuwanie pewnego braku albo stanu napięcia
wywołującego reakcję mającą na celu zmniejszenie tego napięcia
i przywrócenie równowagi. Stan niezrównoważenia lub napięcia
powoduje określone zachowanie zwane działaniem.
Przyczyna
Stan Stan
Działanie
Q1 Q2
2
Technika  sposoby operowania materią. Człowiek, który opanował
umiejętności świadomego obierania sposobu operowania materią na
podstawach przednaukowych nazywamy technikiem.
3
Inżynier  jest technikiem, który zdobył umiejętności świadomego
obierania sposobów operowania materią na podstawie naukowych teorii
i rozpoznań.
Inżynier  pochodzi od łacińskiego słowa INGENIUM  geniusz
Cechy inżyniera:
" wiedza merytoryczna,
" umiejętności,
" zdolność do ciągłego samokształcenia
4
Ogół działań zmierzających do zaspokojenia określonych potrzeb za pomocą
wytworu technicznego (maszyny) nazywa się procesem realizacji
Rozpoznanie potrzeby
UTWÓR
Projektowanie i konstruowanie
Wytwarzanie
WYTWÓR
Dystrybucja
Użytkowanie Eksploatacja
Sprawdzenie:
Przeglądy
czy jest olej,
Likwidacja okresowe,
paliwo,
itp.
powietrze
5
przyczyna
działanie i skutek
Czas życia produktu
Maszynoznawstwo  jest dziedziną nauki zajmującą się budową, zasadami działania
i eksploatacją maszyn i urządzeń. Należy do tej dziedziny także: teoria
mechanizmów, elementy maszyn, wytrzymałość materiałów, hydromechanika,
automatyka.
Rozróżniamy: maszynoznawstwo ogólne  obejmujące problematykę w sposób
pobieżny oraz maszynoznawstwo specjalistyczne  zawężone do konkretnej gałęzi
przemysłu, np. maszynoznawstwo rolnicze, chemiczne, górnicze, itd.
Maszyna (def. 1)  urządzenie techniczne budowane przez człowieka,
wykorzystujące zjawiska przyrody w celu ułatwienia pracy fizycznej lub umysłowej
oraz zwiększenia jej wydajności przez całkowite lub częściowe zastąpienie pracy
fizycznej, wysiłku umysłowego i funkcji biologicznych.
Maszyna (def. 2)  urządzenie, w którym z udziałem ruchu mechanicznego zachodzi
proces energetyczny polegający na wykonaniu pracy użytecznej lub przekształceniu
energii.
6
Maszyna zawiera co najmniej jeden a zwykle kilka mechanizmów.
Maszyny dzieli się na dwie podstawowe grupy:
maszyny robocze  zmieniają dostarczoną energię w pracę. Pobierają
energię mechaniczną od silników i wykonują czynności (pracę), takie
jak: zmiana kształtu, wymiaru, położenia, itp.
Energia MASZYNA Energia różna
mechaniczna ROBOCZA (robocza)
silniki i generatory  przekształcają jednego rodzaju energię w drugi.
Przetwarzają energię o dowolnej postaci na energię mechaniczną
potrzebną do napędu innych maszyn i urządzeń.
Energia SILNIK Energia
niemechaniczna mechaniczna
7
Systematyka procesów technicznych
Proces techniczny  polega na transformacji (przekształceniu) stanu lub własności
obiektu transformacji od pewnego stanu początkowego do pewnego stanu
końcowego, który jest celem transformacji
Podstawowe procesy techniczne
Rodzaj procesu
Zmiana
Zmiana Zmiana A
ączenie lub
(operacja)
Obiekt charakterystyk Akumulacja
charakterystyk położenia podział
Transformowany
wewnętrznych
(operant)
zewnętrznych
Kształtowanie Przetwarzanie Transport Procesy Magazynowanie
materiału, np. materiału materiału, np. łączenia i , składowanie
MATERIAA
odlewanie suwnice, rozdzielania ciał materiału, np.
dz
wigniki stałych i silosy,
strumieni masy magazyny
Zmiana wielkości Zmiana postaci Przesyłanie A
ączenie lub Akumulacja
intensywnych energii, np. silniki energii, np. podział energii, np.
(napięciowych) i sieci strumieni energii akumulator
ENERGIA ekspensywnych napowietrzne,
(przepływowych) ciepła woda
opisujących
strumień energii
Zmiana nośnika Przetwarzanie Przesyłanie A
ączenie i Magazynowanie
informacji bez informacji  informacji, np. podział informacji, np.
INFORMACJA
zmiany treści zmiana treści sieć sygnałów biblioteka,
telefoniczna informacyjnych taśmy, CD,
8
Maszyna jako  czarna skrzynka
ODDZIAA
YWANIA
uboczne
otoczenia
M2
M1
System maszynowy
E2
E1
(człowiek  maszyna)
I2
I1
Operator
Oddziaływania robocze
Operant w stanie
Operant w stanie końcowym
początkowym
Proces
techniczny
własności W1
własności W2
i/lub stan S1
i/lub stan S2
uboczne otoczenia
ODDZIAA
YWANIA
9
MASZYNA JAKO SYSTEM FUNKCJONALNY
Pewien wgląd w strukturę i sposób działania maszyny daje
dekompozycja  podział funkcji głównej maszyny na funkcje podrzędne.
Istnieją dwa podstawowe rodzaje struktur funkcjonalnych:
1. hierarchiczna (funkcja główna i funkcje podrzędne);
2. procesualna (przebieg w czasie);
Hierarchiczna struktura maszyny
Hierarchiczna struktura funkcjonalna maszyny - określa, która funkcja służy
której, natomiast nie wyjaśnia kolejności wykonywania funkcji podrzędnych, ani
przepływu materii, energii czy informacji.
10
Hierarchiczna struktura maszyny
Funkcja główna
F1 F2 F3
1-go rzędu
F1.1 F1.2 F3.1 2-go rzędu
3-go rzędu
F1.1.1 F1.2.12 F3.1.1 F3.1.2
11
Funkcję podrzędne
Rozróżniamy między innymi następujące funkcje podrzędne:
funkcja ustalająca  ustalanie wzajemnego położenia elementów maszyn,
funkcja prowadząca  zapewnia wymagane oddziaływanie organu roboczego na
przedmiot operacji,
funkcja przenosząca  polega na odpowiednim doprowadzeniu materii, energii lub
informacji do odpowiedniego systemu maszynowego,
funkcja napędzająca  dostarcza energię potrzebną do działania maszyny,
funkcja sterująca  powoduje wykonanie działao wg planu, programu,
funkcja optymalizująca  zapewnia optymalny przebieg procesu w zmiennych warunkach
jego realizacji,
funkcja zabezpieczająca  zapewnia poprawne wykonywanie procesu roboczego przez
utrzymanie wartości parametrów określających warunki pracy maszyny w wymaganym
zakresie,
funkcja sygnalizacyjna  przekazywanie człowiekowi / operatorowi informacji istotnych
12
dla przebiegu procesu roboczego.
Procesualna struktura maszyny
Procesualna struktura funkcjonalna maszyny  przedstawia logiczne ujęcie
struktury; określa kolejnośd wykonywania działao wykorzystując podstawowe
działania logiczne: koniunkcji  AND  (ang. i) równoczesne działanie i alternatywy
 OR  (ang. lub ) dla wyboru jednego działania spośród wielu innych.
F1.2.1
OR
F3.1
F1.2.2
START
F1.1 F2
AND AND
F3.3.1
F3.2
OR
F1.3
F3.3.2
CZAS
13
Model procesu projektowania z wyodrębnionymi fazami powstania wyrobu
Analiza
problemu
Funkcja ogólna
Funkcja składowe
i nośniki funkcji
Struktura zasadnicza
Struktura przestrzenna
Forma systemu Forma elementów
ogólnego
-materiał
-wymiary
-powierzchnia
zewnętrzna
14
KRYTERIA
KONKRETYZACJA
ABSTRACHOWANIE
Własności maszyny wynikają z jej niektórych atrybutów, jej materialnej postaci
tzw. elementarnych cech konstrukcyjnych. Do cech tych należą:
-struktura  każdy system maszynowy można rozłożyd na podzespoły,
których własności i sposób wzajemnego sprzężenia umożliwiają działanie
systemu wg założonej struktury funkcjonalnej;
-kształt  należy do najwyraz
niejszych i najbardziej widocznych cech
konstrukcyjnych;
-wielkośd  rozmiar;
-tworzywo  materiał, z którego wykonana jest maszyna;
-cechy powierzchniowe  jakośd i kolor zewnętrznych powierzchni
elementów maszyny;
-tolerancja  luzy między wspólpracującymi elementami;
15
Mechanizacja i automatyzacja
Mechanizacja  zastępowanie pracy ręcznej pracą maszyn
Rozróżniamy następujące rodzaje mechanizacji:
Mechanizację małą  zastosowanie urządzeń i narzędzi tylko do niektórych
operacji i etapów produkcji;
Mechanizację pełną  obejmuje całość procesu produkcyjnego;
Automatyzacja  zastępowanie ręcznych czynności wytwarzania, kontroli,
sterowania i kierowania czynnościami wykonywanymi przez maszyny
Robotyzacja  najnowocześniejsza odmiana automatyzacji - zastępowanie
człowieka w procesie produkcyjnym przez programowalne maszyny
manipulacyjne, zwane robotamiami
16
serwo
Sterowanie ręczne
Z napędem Z napędem
mechanicznym serwomechanicznym
PC
Sterowany
komputerowo
17
Normalizacja, typizacja i unifikacja w budowie maszyn
Normalizacja ma na celu porządkowanie, ujednolicenie i upraszczanie kształtów i
wymiarów wyrobów, ujednorodnienie rodzajów materiałów stosowanych do
produkcji elementów najczęściej występujących w budowie maszyn
Według stopnia ważności i zakresu normy dzielimy na:
normy międzynarodowe  obowiązują w wielu krajach, które w roku 1946 (i póz
niej)
podpisały konwencje o ich stosowaniu. Siedzibą Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej
(ISO) jest Genewa;
normy krajowe  obejmują tylko określony kraj, np. DIN  normy niemieckie, PN  normy
polskie;
normy branżowe  obowiązują w konkretnej branży wytwórczości, np. w chemii, górnictwie;
symbol BN;
normy zakładowe  opracowywane i ustanawiane na potrzeby poszczególnych zakładów lub
przedsiębiorstw; symbol: ZN;
18
Typizacja części lub zespołów, spełniających takie same funkcje w różnych
wyrobach, polega na stworzeniu pewnego wzorca ich rozwiązania
konstrukcyjnego, umożliwiającego jednak projektantowi swobodę co do
ostatecznego doboru wymiarów i innych parametrów. Przez nadanie elementom
czy zespołom wspólnych cech geometrycznych i materiałowych łatwiejszy staje się
montaż oraz przygotowanie techniczne ich produkcji
Unifikacja polega na wykorzystaniu takich samych części i zespołów do wykonania
różnych wyrobów gotowych. Dzięki unifikacji możliwe jest ograniczenie
asortymentu i zwiększenie serii produkcyjnych tych części lub zespołów
19
Normy bezpieczeostwa
Aspekt bezpieczeostwa, ochrony zdrowia, środowiska i konsumenta nabiera
we współczesnym świecie szczególnego znaczenia.
W Polsce organem koordynującym i ustanawiającym przepisy, normy
dopuszczenia do obrotu handlowego jest Polskie Centrum Badao i Certyfikacji
(PCBC), które po pozytywnym przejściu produktu przez proces certyfikacji nadaje
znak bezpieczeostwa
B
Unia Europejska opracowała normy, stanowiące zbiór przepisów dotyczących
wymagao co do bezpieczeostwa, ochrony zdrowia i środowiska człowieka, zwane
dyrektywami europejskimi. Wyroby spełniające te dyrektywy są opatrzone
znakiem
20
Dziękuję
za
uwagę
21
dr inż. Grzegorz Feliczak