1) Maszynoznawstwo jako nauka – pojęcia podstawowe: maszynoznawstwo, maszyna, elementy maszyn, mechanizacja, automatyzacja, energia, źródła energii, klasyfikacja maszyn, podstawowe parametry techniczne maszyn.

MASZYNOZNAWSTWO - nauka o budowie działaniu i eksploatacji maszyn. *teoria maszyn i mechanizmów; *podst. Konstrukcje maszyn; *wytrzymałości Materiałów; *elektrotechnika; *automatyka *technologia wytwarzania.

Klasyfikacja:

maszyny ogólne-dotyczy maszyn stosowanych w wielu gałęziach;

maszyny specjalistyczne-dotyczy maszyn stosowanych tylko w określonych gałęziach przemysłu np. chemiczne, górnicze, rolnicze.

MASZYNA - Maszyna to układ ciał oddziaływujących wzajemnie na siebie w określony sposób i w określonym czasie przekształcający jeden rodzaj energii w inny. Przykład: *surowy kamień, kloc; *pierwsze maszyny napędzane siła mięśni lub za pomocą zwierząt: łuk, młyny zbożowe, kolo wodne, wiatraki.

ELEMENTY MASZYN - Elementy składowe w budowie maszyny. *elementy typowe stosowane w wielu maszynach kliny wpusty kolki rury *elementy specjalne stosowane w niektórych maszynach tłoki cylindry dysze wtryskowe wirnika

*mechanizmy, zespoły ruchomych elementów maszyny wzajemnie oddziaływujące na siebie wykonujące ściśle określone ruchy *zespoły mechanizmów jest to zbiór mechanizmów połączonych ze sobą i zależnych od siebie

funkcjonalnie tworząc osobna całość.

MECHANIZACJA - zastępowanie pracy ręcznej przez maszynę, wprowadzanie maszyn i urządzeń mechanicznych. Mechanizacja w przeciwieństwie do automatyzacji nie eliminuje pracy ręcznej, jedynie ją ogranicza.

AUTOMATYZACJA- znaczne ograniczenie lub zastąpienie (proces zastępowania) ludzkiej pracy fizycznej i umysłowej przez pracę maszyn działających na zasadzie samoregulacji i wykonujących określone czynności bez udziału człowieka (czyli samoczynnych). Również zastosowanie maszyn do pracy niemożliwej do wykonania w inny sposób. Automatyzacja jest technologią czyli działalnością natury technicznej, ekonomicznej i organizacyjnej, mającą na celu wprowadzenie praw, metod i urządzeń samoczynnych, zastępujących lub ograniczających pracę ludzką, w rozmaite dziedziny życia.

ENERGIA – Energia jest to zdolność ciała do wykonywania pracy albo zasób nagromadzonej pracy. Rodzaje: mechaniczna, cieplna, elektryczna, geotermalna, słoneczna.

ŹRÓDŁA ENERGII: **nieodnawialne, czyli surowce energetyczne, tj.: węgiel kamienny, węgiel brunatny, ropa naftowa, gaz ziemny, torf, łupki i piaski bitumiczne, pierwiastki promieniotwórcze (uran, tor i rad); **odnawialne, do których należy siła spadku wody, energia wiatru, energia słoneczna, energia wody morskiej (prądów, fal, pływów, różnic temperatury), energia geotermiczna i energia biomasy.

KLASYFIKACJA MASZYN

- maszyny energetyczne: * silniki * prądnice * pompy * sprężarki -maszyny robocze: * technologiczne *transportowe

PODSTAWOWE PARAMETRY:

Praca – W= F x S [J]= [N] x [m]

Moc – P=W/t [W]= [J]/[s]

Moc w ruchu postępowym – P= W/t= F x S/ t= F x V

Moc w ruchu obrotowym – P= M x ω

prędkość kątowa

Sprawność maszyn – W włożona - W stracona = W użyteczna

ns= W uż / W wł x 100%

ns= P uż / P wł x 100 %

2) Zasady dynamiki Newtona, masa, bezwładność ciał, podstawowe jednostki masy, podstawowe jednostki siły, podstawowe jednostki ciśnienia, podstawowe jednostki energii – dżul i kilowatogodzina.

I ZASADA DYNAMIKI NEWTONA

W inercjalnym układzie odniesienia, jeśli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające równoważą się, to ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. Fw=Fs+Q=0

II ZASADA DYNAMIKI NEWTONA

Jeśli siły działające na ciało nie równoważą się (czyli siła

wypadkowa Fw jest różna od zera), to ciało porusza się z

przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do siły wypadkowej, a odwrotnie proporcjonalnym do masy ciała.

Fw=Fc+Fop+Fs+Q; Fw=/=0; m*a=Fw

III ZASADA DYNAMIKI

Oddziaływania ciał są zawsze wzajemne. Siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał mają takie same wartości, taki sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia (każda działa na inne ciało). Fs=-Q=-Fn

MASA - wielkość fizyczna, charakteryzująca ilość materii z której ciało jest zbudowane.

BEZWŁADNOŚĆ CIAŁ - Bezwładność jest to cech ciała polegająca na tym, że ciało dąży do zachowania stanu spoczynku lub stanu ruchu jednostajnego prostoliniowego.

Masa jest miarą bezwładności ciała. Im większa masa, tym trudniej wprawić je w ruch oraz trudniej zatrzymać.

JEDNOSTKI MASY - kilogram, 1 dekagram 1 dag 0,01 kg, 1 gram 1 g 0,001 kg, 1 miligram 1 mg 0,000001 kg,

JEDNOSTKA SIŁY - 1N = 0,1kg;

JEDNOSTKA ENERGII –

J dżul

kJ kilodżul, 1kJ = 103 Jl; MJ megadżul, 1 MJ = 106 J

1 J = 1 N • m; 1 J = 1 W • s; kWh kilowatogodzina, 1 kWh = 10`3 Wh; 1 kWh = 1*1000*W*60*60*s = 3 600 000 Ws = 3 600 000 J

3) Podstawowe materiały konstrukcyjne w budowie maszyn – klasyfikacja i charakterystyka stopów żelaza.

4) Podstawowe materiały w budowie maszyn – klasyfikacja i charakterystyka metali i stopów niezależnych.

Materiały ceramiczne: tworzywa sztuczne, metale i ich stopy, kompozyty

Klasyfikacja stopów metali

*Stopy żelaza: stale, staliwa, żeliwa

*Metale i stopy metali nie zależnych: miedź, aluminium, cynk, cynki, ołów

*Spieki metaliczne: spieki z proszków żelaza, z proszków nieżelaznych

PODSTAWOWE MATERIAŁY –

• stopy żelaza: stal, żeliwo, staliwo;

• stopy miedzi: brązy, miedzionikle, mosiądze; stopy aluminium i stopy magnezu; niemetalowe: tworzywa polimerowe, gumę, spieki ceramiczno-metalowe.

CHARAKTERYSTYKA STOPÓW ŻELAZA:

Stop żelaza z węglem – stopy, w których węgiel rozpuszczany jest w żelazie. Węgiel może występować w nich w postaci węgla czystego – grafitu, roztworu stałego w sieci krystalicznej ferrytu lub austenitu albo jako węglik żelaza, np. Fe3C, zwanego cementytem.

Stopy zawierające poniżej 2,11% (wg norm polskich zaś europejskich 1,75%) węgla to stale lub staliwo, a powyżej tej zawartości to żeliwo.

Żelazostopy, ferrostopy, stopy wstępne żelaza - to stopy przejściowe zawierające pewne ilości żelaza i jeden lub więcej pierwiastków należący do metali nieżelaznych bądź półmetali i są to najczęściej – krzem, mangan i chrom, będące składnikami stopowymi.

METALE NIEŻELAZNE to wszystkie metale, z wyjątkiem żelaza. Dzięki szerokiemu wachlarzowi właściwości fizycznych, chemicznych, mechanicznych i technologicznych znajdują bardzo szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach techniki, często zaspokajając najbardziej wygórowane wymagania różnego rodzaju. Metale nieżelazne i ich stopy można podzielić na trzy zasadnicze grupy:

metale lekkie (Al, Mg, Ti) i ich stopy;

metale ciężkie (Cu, Zn, Ni, Sn, Pb, Cd) i ich stopy;

metale i stopy o mniejszym zastosowaniu (Co, Zr, Mo, W, Cr, Mn)

Oba rodzaje stopów podlegają tym samym prawom: krystalizacji, rekrystalizacji, dyfuzji, przemian fazowych, termodynamiki itd. podobnie przeprowadza się obróbkę cieplną stopów metali nieżelaznych, chociaż parametry tej obróbki (np. temperatura zabiegów) są różne. Specyfika stopów metali nieżelaznych polega na ich bardzo dużej ilości i bardzo zróżnicowanych własnościach. Zmieniają się w miarę stosowania coraz czystszych materiałów i coraz dokładniejszych metod analitycznych.

6) Przebieg zużycia oraz trwałość i niezawodność elementów maszyn.

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA INTENSYWNOŚĆ ZUZYCIA

• rodzaj współpracujących materiałów

• stan i dokładność wykonania współpracujących powierzchni

• twardość materiału

• wartość i sposób działania

• skłonność do korozji

• prędkość względna

• czas trwania styku suchego

TRWAŁOŚĆ I NIEZALEŻNOŚĆ ELEMENTÓW MASZYN

okres początkowy- okres kumulacji uszkodzeń (wady pierwotne) uszkodz. wynikają z:

• wad produkcyjnych, technologicznych, eksploatacyjnych, konstrukcyjnych

normalna praca- okres stałej częstości uszkodzeń wynikających z :

• ograniczeń tkwiących w projekcie

• zmęczenia materiału

• zużycia lub błędów eksploatacyjnych

okres starzenia się- występują zgodnie z założeniami konstruktora, uszkodzenia wynikają z:

• naturalnego zużywania elementów

• zmiany właściwości materiałów

9) Połączenia w maszynach – klasyfikacja połączeń, charakterystyka połączeń nitowych, warunki wytrzymałościowe.

10) Połączenia w maszynach – klasyfikacja połączeń, charakterystyka połączeń spawanych, podstawy obliczeniowe połączeń spawanych.

Nierozłączne, w których części złączone lub łączniki ulegają uszkodzeniu przy rozłączaniu połączenia, oraz rozłączne, które można rozłączać i łączyć ponownie bez uszkodzenia części złączonych i łączników. Do najczęściej spotykanych połączeń nierozłącznych zalicza się połączenia: spawane , lutowane , lutospawane , zgrzewane, wciskowe i nitowane . Najczęściej spotykane połączenia rozłączne: gwintowe (uzyskiwane za pomocą łączników - śrub, nakrętek i wkrętów), kołkowe i sworzniowe (odpowiednio - za pomocą kołków i sworzni), klinowe, wpustowe i wielowypustowe (wpust, wielowypust), sprężyste (uzyskiwane za pomocą sprężyn resorów i sprężnic) oraz rurowe (m.in. gwintowe, kielichowe).

Połączenia rozłączne dzielimy na:

Spoczynkowe - w których łączone elementy pozostają nieruchome względem siebie

Ruchowe - w pewnym zakresie

Połączenia nierozłączne- najczęściej stosowane połączenia to: połączenia spawane, połączenia lutowane, połączenia zgrzewane, klejowe, wciskowe, nitowe

POŁĄCZENIA NITOWE CHARAKT:

Połączenie nitowe - nierozłączne połączenie pośrednie elementów przy pomocy nitów zwykle w postaci trzpieni walcowych z łbami. Nitowanie przez długi czas była to najważniejsza metoda łączenia metalowych elementów konstrukcyjnych. W większości sytuacji, z uwagi na prostszą technologię wykonywania, współcześnie połączenia nitowe zostały wyparte przez połączenie spawane i zgrzewane. Historycznie używane w okrętownictwie.

Nitowanie stosuje się do łączenia ze sobą blach, taśmowników oraz kształtowników stalowych, dźwigarów, wsporników, wiązarów a także do nierozłącznych połączeń różnych części maszyn i przedmiotów. Przy nitowaniu zakładkowym (gdy arkusze blachy zawinięte są na krawędziach) i przy dużej gęstości nitów, można uzyskać wysoką szczelność połączenia. Pozwala to na stosowanie nitów przy budowie różnego rodzaju zbiorników, także ciśnieniowych.

Nitowanie dzielimy na:

*zwykłe, kiedy obydwa "łby" nitu występują ponad powierzchnię nitowanych części,

*rurkowe,

*kryte, kiedy łby nitów są schowane równo z powierzchnią łączonych części. Ponieważ ten typ nitowania ma gorsze właściwości wytrzymałościowe bywa stosowany tylko w ostateczności.

WYTRZYMAŁOŚĆ: Szyjki przejściowe zapewniają większą wytrzymałość połączenia.

Złącze spawane – rodzaj złącza powstającego w procesie fizycznym łączenia materiałów poprzez ich miejscowe stopienie i zestalenie. Stosowane np. do łączenia metali (głównie stali) i tworzyw sztucznych. Przy spawaniu zwykle dodaje się spoiwo tj. stapiający się wraz z materiałem rodzimym materiał dodatkowy, wypełniający spoinę.

Rodzaje złącz spawanych

*doczołowe

*kątowe jednostronne i dwustronne

*teowe

*narożne

*krzyżowe

*zakładkowe

*nakładkowe

*przylgowe

Do obliczeń wytrzymałościowych używano grubości obliczeniowej, która jest o 30% mniejsza niż rzeczywista grubość materiału w miejscu spoiny, lub też na końcach dodawano kratery o długości 1 - 1,5 grubości spoiny, lecz nie uwzględniano ich w obliczeniach ze względu na niepełny przetop.

11) Połączenia śrubowe.

-najbardziej rozpowszechnione

-utworzone przez dwa elementy z powierzchniami gwintowymi, występami i rowkami śrubowymi

- wzajemny ruch śruby umożliwia łączenia dwóch elementów

Połączenie śrubowe - jest to rozłącz połącz kształt elementów, połączonych dodatkowo elementami złącznymi (śruby, nakrętki, wkręty).

Połączenie to należy do połączeń pośrednich, ponieważ elementami wiążącymi są dodatkowe elementy złączne, połączenie śrubowe zwykłą śrubą - nakrętka w tym połączeniu wraz z łbem śruby wpływa ściskająco na łączone elementy. Połączenie zabezpiecza się przed odkręceniem podczas pracy, poprzez stos różnych podkładek, zawleczek, dodatkowych wkrętów itp..

12) Połączenia sworzniowe – charakterystyka, rys., obliczanie połączeń sworzniowych.

1- Sworzeń 2- Ucho 3- Widełki

Sworzeń często zabezpiecza się przed wypadnięciem podkładkami z zawleczkami. Innym przykładem połączenia sworzniowego jest połączenie tłoka silnika spalinowego z korbowodem.

Połączenie sworzniowe zwykle wykorzystywane jest do łączenia przegubów. Sworzeń może być umieszczony na wcisk w jednym elemencie przegubu, podczas gdy pasowanie z drugim elementem jest luźne. Pozwala to na obrót jednego z elementów względem osi sworznia.

Przykładem połączenia sworzniowego jest połączenie tłoka silnika spalinowego z korbowodem za pomocą sworznia tłokowego.

Obliczenia wytrzymałościowe połączenia sworzniowego polegają na sprawdzeniu wytrzymałości sworznia na ścinanie oraz na naciski powierzchniowe. Naprężenia ścinające nie mogą przekroczyć współczynnika bezpieczeństwa kt, a maksymalny nacisk - nacisku dopuszczalnego Pdop. Elementy przegubu zwykle są sprawdzane wytrzymałościowo na rozciąganie kr lub inne w zależności od rodzaju ich obciążenia.

13) Elementy maszyn o ruchu obrotowym – charakterystyka osi i wałków, metodyka obliczeniowa wałków.

osie i wały - to elementy maszyn zwykle w postaci pręta kołowego na którym są osadzone łożyska np. kołowe które wymuszają ruch obrotowy

osie - nie przenoszą momentu obrotowego

wały - przenoszą moment obrotowy i obracają się wraz z osadzonymi na nich elementami (np. koła zębate, pasowe)

• wały sztywne

• wały giętkie

• wały proste, pełne, gładki,

• wał prosty, drążkowy, schodkowy

• wał wykarbiony z 1 wykarbieniem

• wał wykarbiony z 4 wykarbieniami

14) Klasyfikacja łożysk – łożyska toczne, klasyfikacja, budowa, metodyka doboru łożysk tocznych.

Łożyska:

1. Łożyska Ślizgowe,

• wzdłużne,

• poprzeczne,

• - poprzeczno-wzdłużne.

1. Łożyska Toczne

a) Wałeczkowe

• walcowe,

• igiełkowe,

• stożkowe,

• baryłkowe,

• wałeczkowe.

b) Kulkowe

*Ze względu na budowę:

c) Wahliwe

d) Sztywne

e) Jednorzędowe

f) Dwurzędowe

ŁOŻYSKA TOCZNE - Przekrój przez jednorzędowe łożysko kulkowe zwykłe (kryte)

1 – pierścień wewnętrzny

2 – koszyk

(3 – blaszka osłaniająca)

4 – kulka

5 – pierścień zewnętrzny + bieżnia wewnętrzna, bieżnia zewnętrzna, nit

**Zastosowanie łożysk tocznych:

- wymagane małe opory w czasie pracy (szczególnie podczas rozruchu)

- przy zmiennych prędkościach obrotowych

- przy częstym uruchamianiu i zatrzymywaniu maszyny

- przy konstrukcjach wymagających wysokiej niezawodności

- duża trwałość

**Dobór i obliczanie łożysk tocznych:

Rola konstruktora - dobór łożysk z katalogu

*Nośność ruchowa - określa obciążenie, przy którym łożysko osiągnie trwałość równa 1mln obrotów

*Trwałość Łożyska- czas pracy lub liczba obrotów przy danym obciążeniu do chwili wystąpienia pierwszych oznak zniszczenia (rysy, pęknięcia na powierzchniach tocznych)

Łożyska montuje się tak, aby nie miały możliwości przemieszczania się w korpusie, lecz z zachowaniem minimalnego luzu.

15) Napędy mechaniczne – klasyfikacja, charakterystyka przekładni ciernych.

Przekładnie cierne - przekł. mech. w której koła przekazują ruch i moment obrotu z koła czynnego na koło bierne za pomocą sił tarcia, która powstają w wyniku docisku kół.

Materiały stosowane na koła( stal, żeliwo, guma, tworzywa sztuczne)

16) Napędy hydrauliczne – klasyfikacja, charakterystyka i opis napędów hydrostatycznych.

-napędy hydrokinetyczne (wykorzystują energie kinetyczną cieczy roboczej)

-napędy hydrostatyczne (wykorzystują głównie energię ciśnienia cieczy roboczej)

5) Metody projektowania części maszyn.

7) Kojarzenie wałków i otworów – wyjaśnić, opisać i narysować pasowanie na zasadzie stałego otworu.

8) Kojarzenie wałków i otworów – wyjaśnić, opisać i narysować pasowanie na zasadzie stałego wałka.