1. Algorytm realizacji zadania projektowo-konstrukcyjnego:
   Założenia projektowo-konstrukcyjne->

tworzenie układu funkcji składowych->

poszukiwanie fizycznych modeli realizacji funkcji składowych->

tworzenie struktury funkcji składowych i wariantów rozwiązań->

wybór przydatnych kombinacji->

konkretyzacja warunków->

identyfikacja kryteriów oceny->

wartościowanie wariantów->

opracowanie wybranych projektów koncepcyjnych

1. Określenie etapów realizacji zadania konstrukcyjnego:
   zadanie konstrukcyjne>
   przygotowanie modelu fizycznego realizującego wymaganą funkcję>
   [skompletowanie danych uzupełniających (dane materiałowe, zalecenia normowe)]fgfg
   opracowanie modelu matematycznego>
   sformułowanie procedury optymalizującej>
   wykonanie obliczeń>
   opracowanie dokumentacji rysunkowej

2. Rodzaje modeli stosowanych w procesach projektowo-konstrukcyjnych:

   1. Model: jest uproszczonym odwzorowaniem rzeczywistego obiektu i posiada tylko niektóre cechy obiektu – najistotniejsze ze względu na konkretny cel modelowania, np. cechy geometryczne (model geometryczny), ruch elementów (model kinematyczny) lub inne cechy.

   2. Model fizyczny – atrybuty obiektu są przedstawione przez wielkości fizyczne (napięcie, położenie) – np. model w tunelu aerodynamicznym

   3. Model matematyczny – obiekt i jego atrybuty są przedstawiane przez zmienne matematyczne, natomiast ich działanie przez funkcje matematyczne. Model matematyczny bada zależności zmiennych wyjściowych od zmiennych wejściowych. Za zmienne wyjściowe przyjmowane są takie wielkości fizyczne, których otrzymywanie jest celem działania układu. Pozostałe wielkości mogą być uznawane za wejściowe. W maszynach i innego rodzaju układach mechanicznych zmiennymi są na przykład: siły i momenty obciążeń, naprężenia i odkształcenia elementów, parametry geometryczne i materiałowe, nazwy elementów, rodzaje więzów i wiele innych

   4. model kinematyczny - określa ruch poszczególnych elementów względem siebie i względem fundamentu maszyny

   5. model geometryczny – określa cechy geometryczne obiektu (wymiary itp.)

   6. Model deterministyczny - model matematyczny, który danemu na wejściu zdarzeniu jednoznacznie przypisuje konkretny stan. Opis modelu nie zawiera żadnego elementu losowości. Ewolucja układu zależy wyłącznie od parama terów początkowych lub ich wartości poprzednich

   7. Model stochastyczny – przeciwieństwo modelu deterministycznego, w którym wyniki początkowe opisują wyniki końcowe z pewnym prawdopodobieństwem. Przykładem jest rzut monetą. Dziedziną funkcji jest zbiór liczb naturalnych (liczba rzutów) natomiast wartością funkcji dla danej liczby jest jeden z dwóch możliwych stanów losowania (orzeł lub reszka).

   8. Projektowanie – obmyślanie nowych wytworów i układów bądź sposobów przekształcania dotychczas istniejących

      1. Poprzedza wytwarzanie lub przetwarzanie. Są to działania zmierzające do zaspokojenia potrzeb ludzkich.

      2. Projektowanie odnosi się do różnych dziedzin życia. Projektuje się obiekty materialne oraz układy niematerialne. Projektuje się więc zakłady przemysłowe, osiedla, szkoły, sieci transportowe, systemy finansowe, systemy organizacji, maszyny, urządzenia

      3. Projekt jest abstrakcyjnym obrazem wytworu lub układu, który ma być wytworzony.

   9. Fazy procesu projektowania

• Projektowanie koncepcyjne, które zaczyna się od analizy założeń i opracowanie wstępnej koncepcji projektu.

• Analiza projektu, która polega na symulacyjnej analizie projektowanego obiektu.

• Projektowanie szczegółowe, polegające na szczegółowym projektowanie poszczególnych elementów i zespołów.

• Optymalizacja

1. Konstruowanie

   1. Szczegółowe projektowanie maszyn, ich zespołów i elementów.

   2. Maszyną nazywamy układ materialny, złożony z połączonych ze sobą ciał wykonujących określony ruch, służący do wykonywania pracy związanej z procesem wytwórczym lub przemianą energii,

   3. Konstrukcją nazywamy abstrakcyjny obraz maszyny ze wszystkimi jej cechami, powstający w umyśle konstruktora.

   4. Konstruowanie jest procesem tworzenia konstrukcji.

1. Różnice między olejami jedno- i wielosezonowymi:
   W zimie stosuje się oleje o mniejszej lepkości niż oleje letnie. Lepkość wpływa na wartość wyporu (pozytywnie) i oporu tarcia (negatywnie). Jej zmniejszenie wskutek podwyższenia temperatury oleju może wywołać zmianę tarcia płynnego na mieszane. Obniżenie temperatury może tak zwiększyć lepkość, że mogą wystąpić duże opory ruchu. Oleje wielosezonowe powinny cechować się małą zmianą lepkości wraz ze zmianą temperatury

2. Rodzaje środków smarnych stosowanych do smarowania części maszyn:

Środki smarne stosowane do smarowania części maszyn:

1. Gazowe (powietrze, azot, dwutlenek węgla, inne gazy) – gaz jest stosowany jako smar w smarowaniu gazostatycznym lub gazodynamicznym wysokoobrotowych, niskoobciążonych łożysk ślizgowych

2. Płynne (oleje mineralne, oleje syntetyczne, woda i emulsje) – oleje mineralne będące produktami przeróbki ropy naftowej są najszerzej stosowane w smarowaniu maszyn. Na ich bazie wytwarzane są oleje smarowe, które w zależności od potrzeb i zastosowania są mieszaniną różnych olejów bazowych i dodatków uszlachetniających poprawiających smarność i odporność olejów na oddziaływania zewnętrzne. Oleje syntetyczne dzielą się na 2 grupy: oleje węglowodorowe i oleje niewęglowodorowe. Otrzymuje się je na bazie syntezy chemicznej w celu uzyskania bardzo określonych właściwości fizyko-chemicznych; są to np. trudnopalne oleje hydrauliczne, oleje silnikowe o wysokim wskaźniku lepkości, obojętnie chemicznie oleje spożywcze. Wodę i emulsje wodne stosuje się w mechanizmach gdzie woda występuje jako czynnik roboczy (pompy wody), w przypadkach gdzie potrzebne jest intensywne chłodzenie smarowanych elementów lub w miejscach zagrożenia pożarowego lub wybuchowego (górnictwo).

3. Plastyczne – to dyspersje stałych zagęszczaczy w fazie ciekłej. [W skład smarów jako reguła wchodzą 3 podstawowe składniki: faza ciekła (osnowa) – 70-90% (olej mineralny, syntetyczny, roślinny lub ich mieszaniny), Faza zdyspergowana, stała, zagęszczacz – 10-25% (mydła metali, polimery, stałe węglowodory, a także substancje nieorganiczne np. bentonity, żel krzemionkowy, itp.); dodatki poprawiające właściwości eksploatacyjne, modyfikatory struktury, wypełniacze – 1-15%, mogą być one zawarte zarówno w fazie ciekłej jak i w fazie stałej.] Smary plastyczne są cieczami newtonowskimi. Oznacza to, że ich lepkość zależy nie tylko od ciśnienia i temperatury, lecz także od gradientu prędkości.
   Odpowiednikiem lepkości dynamicznej jest dla smarów plastycznych lepkość strukturalna h. Określa się ja jako stosunek naprężenia stycznego t do gradientu prędkości odkształcania smaru w określonej chwili:

η_t^*=τ/D)

Lepkość strukturalna smarów maleje z czasem wskutek uszkadzania ich struktury.

1. Stałe – materiały te mają budowę płytkową, co ułatwia wytworzenie charakterystycznych płaszczyzn poślizgu, dzięki czemu zmniejszony jest współczynnik tarcia. Stosowane są jako samoistne środki smarne w warunkach podwyższonej temperatury, lub jako dodatki do olejów smarowych i smarów.

1. Lepkość dynamiczna:
   Wzór Newtona: F = η*A*$\frac{\text{dv}}{\text{dh}}$ ,
   τ = $\frac{F}{A}$ = η* $\frac{\text{dv}}{\text{dh}}$
   η - współczynnik lepkości dynamicznej (lepkość dynamiczna): lepkość dynamiczna stosowana jest w obliczeniach łożysk hydrodynamicznych i hydrostatycznych.
   jednostka: 1$\frac{N*s}{m\hat{}2}$ = Pa*s – paskalosekunda (przykł. Olej cylindrowy 6000 mPa*s, olej SAE 50 ciężki 1000 mPa*s)
   

2. Lepkość kinematyczna:
   Do celów klasyfikacji lepkościowej olejów smarowych używa się współczynnika lepkości kinematycznej (lepkość kinematyczna). Lepkość kinematyczna jest to lepkość dynamiczna odniesiona do gęstości (masy właściwej):
   ν = $\frac{\eta}{\rho}$
   jednostka w SI: 1(m^2/s), w CGS: 1St = 1(cm^2/s) (Stokes), w przemyśle 1cSt=1(mm^2/s) Centistokes

3. Lepkość a temperatura (po lewej układ liniowy, po prawej logarytmiczny ukł. Współrzędnych)
   

1. Wskaźnik lepkości:

Jako miarę wrażliwości oleju na zmiany temperatury stosuje się tak zwany „wskaźnik lepkości” WL (ang. VI – viscosity index). Idea tego wskaźnika polega na porównaniu zmian lepkości badanego oleju w zależności od temperatury ze zmianami lepkości dwóch olejów wzorcowych o znacznym zróżnicowaniu wrażliwości na zmiany temperatury . Olejowi wzorcowemu o małej wrażliwości oznaczonemu literą H (High-wysoki) przypisuje się wskaźnik lepkości 100, a olejowi wzorcowemu o dużej wrażliwości oznaczonemu literą L (Low-niski) przypisuje się wskaźnik lepkości 0.

Klasa konsystencji smaru - penetracja

Podstawowym parametrem, stosowanym do oceny przydatności smaru do określonych zastosowań, jest penetracja po ugniataniu lub krócej penetracja. Badanie polega na pomiarze penetracji po 60 cyklach ugniatania, które jest cyklicznym ugniataniem smaru tłokiem o ruchu posuwisto-zwrotnym w specjalnym urządzeniu. Pomiar polegający na określeniu głębokości zanurzenia h w smarze stożka o ściśle znormalizowanym kształcie i określonej masie, w czasie pięciu sekund, jest najczęściej wykonywany w temperaturze 25°C. Przykładowo, zakres penetracji 445…475 oznacza zanurzenie stożka pomiarowego po 5 sekundach, na głębokość h pomiędzy 44,5 a 47,5 milimetra.

Do wykonania tego badania jest potrzebna dość duża ilość smaru: 350…400 gramów. Ponieważ czas i sposób przechowywania smaru mają często wpływ na jego konsystencję, penetracja jest zazwyczaj mierzona po ugniataniu (zmiksowaniu) smaru, które wykonuje się w znormalizowanym, automatycznym urządzeniu, co zapewnia powtarzalność warunków homogenizacji struktury smaru.

1. Ogólny podział smarowania
   

2. 
   Metody doprowadzania smaru:
   Generalnie stosowane są dwa rodzaje czynników smarujących:

smar stały lub olej. Smary stałe stosowane są w przypadkach, gdy konstrukcja urządzenia nie zapewnia smarowania łożysk, łożyska pracują z niewielkimi prędkościami, nie rozgrzewają się nadmiernie podczas pracy lub gdy konstrukcja węzła łożyskowego jest zamknięta. Smarowanie smarami stałymi wymaga zazwyczaj wypełnienia oprawy z łożyskiem tylko w ilości 30% do 60% całkowitej objętości, W przypadku łożysk silnie obciążonych i pracujących z dużymi prędkościami obrotowymi wymagane jest stosowanie smarowania olejem. Spotykane są następujące sposoby dostarczania oleju do łożyska:
- smarowanie w kąpieli olejowej– Jest to najczęściej spotykany sposób smarowania. Łożysko powinno być zanurzone do wysokości osi dolnego elementu tocznego łożyska w przypadku wałów poziomych lub w 50% do 80% w przypadku wałów pionowych.
-smarowanie dyskiem olejowym– W przypadkach, gdy poziom oleju jest za niski na wale umieszczony jest dysk o średnicy, pozwalającej na zanurzenie w oleju. Olej z dysku dostaje się do łożyska poprzez zgarniacz lub w przypadku małych prędkości obrotowych spływa bezpośrednio do łożyska,
-smarowanie natryskowe– Olej dostarczany jest pod ciśnieniem bezpośrednio na elementy toczne łożyska. To rozwiązanie stosowane jest przy dużych prędkościach obrotowych i dużych temperaturach działąnia w silnikach turbinowych i odrzutowych,
-smarowanie mgłą olejową– Olej jest rozpylany do postaci mgły przy pomocy powietrza. Mgła olejowa smaruje wszystkie elementy urządzenia w tym łożyska. Ze względu na niewielkie opory spowodowane przepływami oleju rozwiązanie to jest stosowane w przypadku dużych prędkości obrotowych,
-smarowanie kropelkowe– Olej dostarczany jest bezpośrednio na elementy toczne łożyska grawitacyjnie w postaci kilku kropel na minutę. Rozwiązanie takie jest stosowane przy niewielkich obciążeniach i w przypadkach łożysk przystosowanych konstrukcyjnie do takiego smarowania (otwory na powierzchni promieniowej pierścienia zewnętrznego łożyska baryłkowych),
-smarowanie olejowo-powietrzne– Stosowane w układach zautomatyzowanych o wysokim stopniu pewności działania, gdzie poziom oleju jest rejestrowany. Stwierdzenie ubytku oleju powoduje jego uzupełnienie przy pomocy pneumatycznego układu wtryskowego,
-smarowanie obiegowe– Stosowane s przypadkach centralnego układu smarowania elementów urządzenia. Olej dostarczany jest z jednej strony węzła łożyskowego i odbierany z drugiej przez instalację olejową zaopatrzoną w pompy, filtry i chłodnice oleju. W zależności od sposobu smarowania i użytego medium smarującego łożyska powinny być uszczelnione w celu zapobieżenia wycieku na zewnątrz urządzenia lub do jego innych elementów.

Podać klasyfikację uszczelnień dla dwóch najważniejszych kryteriów podziału.

Uszczelnienia połączeń spoczynkowych	Uszczelnienia połączeń ruchowych
Uszczelki płaskie Pierścienie kształtowe Masy uszczelniające	Uszczelnienia ruchu posuwisto – zwrotnego
	Pierścienie tłokowe i segmentowe Pierścienie samouszczelniające Uszczelnienia przesłonowe

Wymienić stosowane w uszczelnieniach materiały oraz ich ograniczenia.

Materiały stosowane na uszczelnienia:

1. Elastomery

2. Tworzywa sztuczne

3. Węgiel (grafit)

4. Węglik krzemu

5. Węglik wolframu

6. Azotki krzemu

7. Tlenek glinu

8. Metale

Opis poniżej

Elastomery – to polimerowe tworzywa sztuczne lub naturalne, które cechuje zdolność do odwracalnej deformacji pod wpływem działania sil mechanicznych z zachowaniem ciągłości ich struktury. Elastomery to szersza grupa materiałów niż gumy, które stanowią tylko 1 z klas elastomerów. Elastomer posiada zdolność zmiany w szerokim zakresie swoich wymiarów w momencie gdy jest poddawany naprężeniom rozciągającym, ścinającym lub ściskającym raz następnie powrót do poprzednich wymiarów (np. niektóre gumy oparte na kauczukach silikonowych można rozciągnąć o 1000% pierwotnych rozmiarów bez zerwania). Zastosowanie:

Bardzo niski moduł sprężystości (5-20Mpa) oraz duża odkształcalność do zerwania przekraczająca zwykle 100% co jest istotne przy montażu oraz przy pracy

Jako materiał sprężynujący z małą histerezą zapewnia możliwość szybkiego reagowania na zmiany ciepła

Stosunkowo duża odporność na pełzanie, wytrzymałość jest dość niska w porównaniu z większością tworzyw sztucznych czy metali.

Termoplasty cechuje:

Niski współczynnik tarcia nawet przy tarciu suchym lub przy niskiej prędkości obrotowej uszczelnianego połączenia lub niedostatecznego smarowania

Z odpowiednim wypełniaczem tworzywo wykazuje bardzo dobrą odporność na ścieranie

Wysoka wytrzymałość, a w przypadku wytrzymałości do masy skutecznie konkurują nawet z metalami

Większy zakres temperatur niż jest ot możliwe przy elastomerach

Szeroki zakres odporności termicznej

Wady tworzyw sztucznych jako uszczelnień:

Nie tłumią drgań i wibracji a przy takich obciążeniach mogą się przemieszczać

Niska elastyczność nie pozwala na rozciąganie przy montażu co stwarza problemy i ogranicza możliwość projektowania,

Szybsze zużywanie

Temperatura wywiera znaczny wpływ na własności podobnie jak czas

Tworzywa sztuczne są odporne na: wodę, oleje mineralne i syntetyczne, płyny hamulcowe, nieutleniające kwasy, zasady, sole, związki organiczne nieutleniające .

Tworzywa sztuczne są nieodporne na: utleniające chemikalia, silne kwasy, chlor, rozpuszczalniki chlorowane

Materiały z ograniczeniami:

Tworzywo węglowe – wrażliwe na wysokie ciśnienie

Węglik krzemu – nie nadaje się do uszczelnienia kwasów

Ceramika – nie powinna być stosowana do gazów

Opisać zasadę działania uszczelnień labiryntowych.

Uszczelnienie labiryntowe – uszczelnienie mechaniczne, które izoluje łożysko od środowiska zewnętrznego tak, aby pracowało ono w warunkach właściwego smarowania i bez zanieczyszczeń w całym okresie swojej eksploatacji.

Uszczelnienia labiryntowe stosuje się zazwyczaj dla prędkości obrotowej v>12m/s. Przy stosowaniu różnych kształtów szczeliny w uszczelnieniach labiryntowych uzyskuje się znaczny wzrost oporów tarcia wywołany zakłóceniami w swobodnym przepływie czynnika.

Uszczelnienie labiryntowe zapewnia skomplikowaną drogę czynnika smarującego aby zapobiec wyciekom

1. Opisać zasadę działania pierścieni tłokowych.

Są to elementy uszczelniające oddzielające komorę spalania silnika spalinowego tłokowego od skrzyni korbowej oraz zgarniające nadmiar oleju ze ścianek cylindra. Pierścienie są przecięte w jednym miejscu tak, aby możliwe było ich rozszerzenie i nałożenie na tłok oraz aby występował odpowiedni nacisk powierzchni zewnętrznej pierścieni do tulei cylindra wywołany napięciem wstępnym sprężystego pierścienia. Między pierścieniem a cylindrem znajduje się cienka warstwa oleju zmniejszająca tarcie między pierścieniem, a tuleją cylindra.

Występują 2 podstawowe rodzaje pierścieni:

1. Pierścienie uszczelniające, których zadaniem jest utrzymanie możliwie wysokiej kompresji i zapobieganiem przeciekom spalin zamkniętych pod wysokim ciśnieniem z komory nad tłokiem do skrzyni korbowej, w której ciśnienie jest bliskie atmosferycznemu

2. Pierścienie zgarniające, które zgarniają z tulei cylindra nadmiar oleju pozostawiając stosunkowo cienką warstwę oleju na gładzi cylindra, zapobiegając przedostawaniu się do przestrzeni nad tłokiem nadwymiarowej ilości oleju.

1. Narysować wargowy gumowy pierścień uszczelniający zabudowany w osłonie łożysk chroniący przed wypływaniem smaru.
   

2. KATALOGOWY DOBÓR PRZEKŁADNI (PRACY CIĄGŁEJ I PRZERYWANEJ

Dokonuje się na podstawie:

- mocy Pt (wg katalogu)

- przełożenia – i

- prędkości obrotowej – n1 lub n2

- mocy efektywnej – Pe = P*f

Moc Pt wybranej przekładni powinna być większa lub równa mocy efektywnej Pe

CDNNS

Określenie przekładni w zamówieniu:

- typ i odmiana

- wielkość

- przełożenie

- układ wałów wyjściowych

- odmiana wykonania specjalnego tylko dla przekładni w wykonaniu W1, W2, W3

Oznaczenie przekładni:

1Na – 250 – 5,2 – 3 – W

1 – stopień przekładni (przekładnia jednostopniowa)

N – Typ przekładni (walcowa z wałami poziomymi z

mocowaniem na łapach)

250 – wielkość

5,2 – przełożenie

3 – układ wałów wyjściowych

W – wykonanie specjalne

1. Katalogowy dobór łożysk:

   1. .ustalenie schematu konstrukcyjnego łożyskowania

pokreślenie wartości i kierunków obciążeń i prędkości obrotowej łożysk

1. dla obciążeń zmiennych obliczamy Pn i n n.

2. ustalenie ograniczeń geometrycznych

3. wybór typu łożyska

4. przyjęcie wymaganej trwałości L

5. wyznaczenie stosunku C/P dla odpowiedniego L i typu łożyska

6. obliczenia obciążenia zastępczego P=VxP_r+ψ*Pa

7. obliczenia obciążenia efektywnego Pe=f_d*P

8. obliczenia nośności ruchowej C=P_e(C/P)

9. obliczenie efektywnej nośności ruchowej Ce=ft*C

10. obliczenie zastępczego obciążenia spoczynkowego

11. Obliczanie wymaganej nośności spoczynkowej

12. Dobór z katalogu jego nośności oraz wymiarów geometrycznych

13. Sprawdzenie trwałości ściernej łożyska< weryfikacja nośności efektywnej c0

14. Dobór środka smarnego.

15. Przyjęcie prasowań w gnieździe i na czopie oraz uszczelek (filc<mała prędkość obrotowa, oringi i simeringi< średnia prędkość obrotowa, uszczelnienia labiryntowe< duża prędkość)

1. Katalogowy dobór sprzęgła:
   Uproszczony sposób doboru sprzęgła:

   1. Wybór typu sprzęgła

   2. Wybór wielkości sprzęgła

   3. Sprawdzenie doboru.

Wybór typu sprzęgła w zależności od:

1. Rodzaju napędu: - silnik elektryczny,- silnik spalinowy,

2. Warunków pracy: - rodzaj maszyny roboczej,

3. - dokładność ustawienia,

4. - wielkość drgań,

5. - temperatura otoczenia,

6. - montażu.

7. Spełnianych funkcji w danym napędzie.

Wybór wielkości sprzęgła:

M_n ≥ M_zn • K_p • K_t • K_n • K_h

Gdzie:

Mn – moment nominalny sprzęgła,

Mzn – moment nominalny napędu (silnika)

Kp – wsp. Przeciążenia zależny od rodzaju maszyny roboczej,

Kt - wsp. Przeciążenia zależny od temperatury otoczenia,

Kn - wsp. Przeciążenia zależny od ilości włączeń na godzinę,

Kh - wsp. Przeciążenia zależny od czasu pracy maszyny w ciągu doby

Sprawdzenie doboru:

- M_sp ≤ M_n

- n ≤ max.predkosc obrotowa

- Średnica czopa mniejsza od d_max

- Średnica zewnętrzna D

- Długość całkowita L

Rodzaje przekładni cięgnowych, ich wady i zalety.

Przekładnie cięgnowe – przekładnie mechaniczne składające się z 2 rozsuniętych kół i opasującego je podatnego cięgna. W zależności od rodzaju cięgna wyróżniamy:

• Przekładnie pasowe – z pasem płaskim, klinowym, okrągłym lub zębatym

• Łańcuchowe – z łańcuchem płytkowym lub zębatym

Zalety przekładni cięgnowych:

o Możliwość przenoszenia dużych mocy (do 1500kW – pasowe, do 3500kW – łańcuchowe)

o Praca przy różnych prędkościach cięgna (do 50m/s w przekładniach pasowych i do 15m/s lub więcej w łańcuchowych

o Duże rozstawienia osi kół (do 15m w pasowych, do 8m w łańcuchowych) przy wymaganej małej dokładności rozstawienia w porównaniu z przekładniami zębatymi

Przekładnie cięgnowe stosowane są dość szeroko do przenoszenia napędu w bardzo różnych urządzeniach, co wynika z podanych zalet.

Zalety przekładni pasowych:

• Występowanie poślizgu pasa w przypadku chwilowych przeciążeń, co zabezpiecza przed zniszczeniem zarówno przekładni, jak i innych elementów urządzenia (np. silnika elektrycznego)

• Możliwość tłumienia drgań i uderzeń

• Stosunkowo duża dowolność rozstawienia kół pasowych i osi wałów,

• Możliwość przekazywania ruchu na duże odległości (do 15m – pasy płaskie)

• Możliwość przekazywania ruchu na kilka kół, a w przypadku pasów klinowych – także przy pionowych osiach kół

• Możliwość wyłączenia napędu i zmiany kierunku ruchu obrotowego (przy pasach płaskich)

• Możliwość uzyskania zmiennych przełożeń, zarówno skokowo (koła stopniowe), jak i w sposób płynny (wariatory)

• Cicha i płynna praca

• Prosta i tania konstrukcja przekładni, łatwa obsługa

a) pasowe

ZALETY:

- cichobieżność

- płynność ruchu;

- zdolność do łagodzenia zmian obciążenia;

- dowolność rozstawu kół i ustawienia osi wałów;

- możliwość uzyskania zmiennych przełożeń poprzez koła schodkowe;

- wymagana mała dokładność rozstawienia kół;

- tłumienie drgań;

- prosta i tania konstrukcja;

- prosta obsługa, bez smarowania

Wady przekładni pasowych:

• Wahania wartości przełożenia wskutek poślizgu

• Wymagane napięcie pasa, co powoduje duże naciski na wały i łożyska

• Powstawanie trwałych odkształceń w pasach (wyciągnięcia pasów), co powoduje konieczność regulacji napięcia pasa oraz przyspiesza jego zużycie

• Wrażliwość większości materiałów pasów na wpływ różnych czynników, np. smarów, chemikaliów, wilgotności

• Duże wymiary przekładni w porównaniu z przekładniami zębatymi

WADY:

- dość duże wymiary;

- duże naciski na wały i łożyska;

- zmienność przełożenia z powodów poślizgów;

- wyciąganie się pasa wymaga regulacji;

- wrażliwość pasa na chemiczne oddziaływanie ośrodka, jego temperatury i wilgotności;

- wrażliwość pasa na smary;

- sprawność nieco mniejsza, niż przekładni zębatych i łańcuchowych.

Zalety przekładni łańcuchowych:

- pracuje bez poślizgu;

- zachowuje stałe przełożenie;

- łagodzi gwałtowne szarpnięcia i uderzenia;

- większa sprawność, niż pasowej.

- Możliwość przekazywania ruchu na duże odległości

- możliwość przekazywania ruchu na kilka odbiorczych wałków

- stałe przełożenie

- możliwość przekazywania dużych sił obwodowych przy mniejszym obciążeniu łożysk i wałów niż w przypadku przekładni pasowych

Wady przekładni łańcuchowych:

• Nierównomierność ruchu spowodowaną osiadaniem łańcucha na wieloboku

• Głośna praca

• Nieprawidłowa współpraca wyciągniętego łańcucha z zazębieniem kół

• Konieczność smarowania ze względu na zużywanie się przegubów

• Wykluczenie możliwości cyklicznych zmian kierunku ruchu ze względu na szarpnięcia przy gwałtownym napinaniu luźnego cięgna

• Większy koszt

WADY:

- nierównomierność ruchu;

- głośna praca spowodowana osiadaniem łańcucha na kołach

- konieczność smarowania.

Rzeczywiste przełożenie przekładni pasowej.

Przełożenie przekładni – nominalne przełożenie równe stosunkowi średnic skutecznych biernego i czynnego koła rowkowego

Przełożenie rzeczywiste przekładni pasowej – jest to przełożenie zmniejszone o poślizg jakiemu ulega pas na kołach pasowych. Poślizg jest funkcją obciążenia, naciągu wstępnego pasa oraz stopnia jego zużycia

, gdzie - miara poślizgu sprężystego

1. Zdefiniować pojęcia poślizgu sprężystego i współczynnika napędu.

Poślizg sprężysty – jest to poślizg spowodowany zmiennością wydłużeń pasa. Wyraża się on stosunkiem różnicy prędkości obu cięgien, do prędkości cięgna czynnego

Współczynnik napędu ϕ – jest stosowany do sprawdzania stopnia wykorzystania zdolności napędowej

, gdzie
ϕgr=0,4-0,6 dla pasów płaskich, Fu – napięcie użyteczne Fu=F1-F2

Pulsowanie przełożenia w przekładniach łańcuchowych

Łańcuch osiada na wieloboku koła łańcuchwego, wskutek czego jego prędkość wzdłużna jmiędzy kolami podlega chwilowym zmianom, a w kierunku poprzecznym do łańcucha pojawia się ruch oscylacyjny. Te niekorzystne oscylacje powtarzają się cyklicznie przy każdym obrocie koła o kąt podziałowy 2delta=360*/z.

Im mniejsza liczba zębów, tym większa nierównomierność biegu i tym większy hałas, gdyż kinematycznie ruch przekładni można sprowadzić do ruchu obrotowego wieloboku opasanego cięgnem.

Przyczyną nierównomierności ruchu jest osiadanie łańcucha na wieloboku. Ogniwo łańcucha przemieszczając się od położenia a-b do położenia a’-b’ osiada na boku wielokąta. Cięgno zmienia wtedy swoje położenie o wartość w. W wyniku tej cyklicznej zmiany położenia cięgna występują zmiany prędkości oraz związane z tym przyspieszenie i drgania przekładni.

Konstrukcja łańcucha sworzniowego, tulejkowego i rolkowego oraz materiały stosowane na łańcuchy

Do wyrobu łańcuchów stosuje się stale konstrukcyjne węglowe 55 lub 65 albo stopowe 40H, 45H, 35HM hartowane i odpuszczane do 38-49HRC.

Sworznie są wykonywane ze stali do nawęglania 10, 15 lub stopowych 15H, 15HM utwardzanych do 50-62HRC.

Do wyrobu tulejek i rolek stosuje się stale 10, 15 nawęglane i utwardzane do 48-60HRC.

Z jakich komponentów składa się urządzenie mechatroniczne?

System mechatroniczny:

1. system podstawowy – mechaniczny

2. system sensorów – czujników

3. system aktuatorów (aktorów) – tzn człony wykonawcze, uruchamiające

4. procesory i przetwarzanie danych wejściowych

Uniwersalny schemat urządzenia mechatronicznego

• Mikroprocesor – przetwarzanie informacji, obliczanie, przeliczanie, kierowanie, przełączanie, sterowanie

• Wskaźnik, wyświetlacz, ekran – wydawanie informacji dla człowieka – operatora

• Przycisk, pulpit, klawiatura – wprowadzanie informacji przez człowieka – operatora

• Czujnik (sensor) – zdobywanie informacji – wyczuwanie, sensoryka

• Element wykonawczy (aktor) – wykorzystywanie informacji – wykonywanie, nastawianie, aktoryka

Jakimi cechami powinny odznaczać się systemy pomiarowe?

Systemy pomiarowe powinny się odznaczać:

Dużą dynamiką
Wysoką rozdzielczością
Odpornością na zakłócenia
Trwałością
Miniaturyzacją

Wymienić wielkości mechaniczne mierzone sensorami. Jakie wielkości elektryczne służą do tego celu?

SENSORY:

Generalnie nieelektryczne sygnały wejściowe (przetwarzanie)  generalnie elektryczne sygnały wyjściowe

Podział sensorów:

• Proste (przekaźniki i przetworniki)

• Zintegrowane (posiadają dodatkowo zabudowane wraz z sensorem moduły np. wzmacniające sygnał, normujące sygnał wyjściowy, np. od 0 do 5B, itp.)

• Inteligentne (sensory zintegrowane z dodatkowymi mikrokontrolerami, np. samoczynnie protokułującymi dane pomiarowe, podających informację o osiągnięciu jakiejś wartości granicznej, itp. lub sensory składające się z kilku czujników, np. akcelerometry podające nie tylko wartość przyspieszenia ale i jego składowe na kierunkach prostopadłych)

Wielkości mechaniczne mierzone sensorami:

Droga
Prędkość
Przyspieszenie
Siła
Moment obrotowy
Temperatura
Ciśnienie, itp.

Wielkości elektryczne służące do przekształcania wielkości mechanicznych:

• Opór

• Indukcyjność

• Pojemność

• Gęstość strumienia magnetycznego

• Prąd

• Napięcie

Modele zorientowane na funkcję

– służą do opisu funkcji systemu mechatronicznego. Ten rodzaj modelowania opiera się na budowie łańcucha powiązanych ze sobą ciał sztywnych, np. za pomocą przegubów z uwzględnieniem działających na niego w czasie sił i momentów. Modele zorientowane na funkcję z dobrym skutkiem odwzorowują rzeczywiste funkcje mechanizmu.

Do modelowania kinematyki układów mechanicznych można użyć takiego oprogramowania jak Working Model czy Adams.

Modele zorientowane na postać konstrukcyjną

– służą do badania wytrzymałości i tworzenia projektu konstrukcyjnego systemu mechatronicznego. Funkcjonalność odgrywa w tym przypadku drugorzędną rolę. Modele zorientowane na postać konstrukcyjną buduje się w oparciu o metody elementarne, analityczne lub w oparciu o MES. Popularne programy do symulacji MES to: ANSYS, ABAQUS, ALGOR, FLUENT, NASTRAN, PATRAN i inne

Na czym polega zagadnienie syntezy w mechatronicznym projektowaniu?

Problem syntezy – jakie siły i momenty należy przyłożyć w odpowiednich punktach mechanizmu aby pewien jego punkt wykonywał określony ruch?
Do realizacji tego zadania potrzebne są elementy regulacyjne i nastawcze.

Wielkości pomiarowe w układach mechatronicznych
Wielkości mechaniczne:
Droga Prędkość Przyspieszenie Siła Moment obrotowy Temperatura Ciśnienie Itp.

Do pomiaru tych wielkości potrzebne są systemy pomiarowe odznaczające się przede wszystkim:

• Dużą dynamiką

• Wysoką rozdzielczością

• Odpornością na zakłócenia

• Trwałością

• Miniaturyzacją

System mechatroniczny:

1. system podstawowy – mechaniczny

2. system sensorów – czujników

3. system aktuatorów (aktorów) – tzn człony wykonawcze, uruchamiające

4. procesory i przetwarzanie danych wejściowych

Czym odróżnia się wzornictwo społeczne od głównego nurtu wzornictwa przemysłowego?

Wzornictwo przemysłowe – stanowi odrębny od sztuki interdyscyplinarny kierunek działania. Jest stosunkowo młodym zawodem (około 100 lat), ściśle związany z XIX i XX wieczną rewolucją przemysłową. Wzornictwo przemysłowe skupia w jedno takie dziedziny jak:

• Plastykę

• Zagadnienia doboru estetycznego

• Wiedzę o człowieku – humanistyczną i biologiczną

• Technikę – we wszystkich jej aspektach

• Ekonomię

Wzornictwo operuje w całym zakresie działalności wytwórczej człowieka, we wszystkich technologiach materiałowych i produkcyjnych, zwłaszcza w przypadku wyrobów seryjnych, ma dużą siłę oddziaływania kulturowego. Wzornictwo należy więc do kultury masowej tak samo jak niektóre wytwory przemysłu kultury – film, muzyka, reklama.

Wzornictwo przemysłowe – zmierza do objęcia tych wszystkich aspektów otoczenia człowieka, które albo są uwarunkowane produkcją przemysłową albo są jej bezpośrednim rezultatem

Wzornictwo społeczne („Social design”) nie przynosi bezpośrednich korzyści gospodarczych, lecz jest zorientowane na korzyści społeczne, które mogą zaowocować poprawą gospodarczą w przyszłości. Wzornictwo społeczne wymaga wsparcia inwestycyjnego państwa oraz instytucji prywatnych.

Kim byli Peter Behrens i Victor Papanek. Jakie kierunki we wzornictwie reprezentowali?

Peter Behrens – jeden z pierwszych projektantów form przemysłowych (dizajnerów), równocześnie architekt i projektant różnych form grafiki użytkowej takich jak identyfikacja wizualna i reklama. Jego filozofią było maksymalne „pięknienie” przedmiotu przy pozostawieniu go jak najbardziej funkcjonalnym.

Victor Papanek – kładł szczególny nacisk na wzornictwo przyjazne dla najbiedniejszych warstw społeczeństw i wzornictwo proekologiczne.