1)Projektowanie a konstruowanie

Maszyna powstaje jako zaspokojenie określonej potrzeby. Wstępnym procesem konstruowania jest więc konkretyzacja tej potrzeby oraz określenie możliwości jej konstruowania . Efektem tego jest opracowanie koncepcji, która jest podstawą dalszych prac konstrukcyjnych.

Proces konstruowania maszyny – w uj. klasycznym zmierza do uzyskania konstrukcji najlepszej pod względem technicznym, przy założonych kryteriach oceny.

Przebieg procesu konstruowania zależy od wielu czynników m. in. Rodzaju maszyny, od tego, czy jest to maszyna nowa czy tylko modernizowana, od skali produkcji (jednostkowa czy wielkoseryjna) W przypadku tworzenia nowej maszyny proces jej powstawania możemy podzielić na kilka etapów:

-przyjęcie koncepcji;

-opracowanie założeń techniczno- ekonomicznych;

- opracowanie projektu wstępnego

- opracowanie projektu technicznego;

- wykonanie i badanie prototypu.

Klasyczny model projektowania ma charakter zadaniowy, konstruktor otrzymuje do wykonania określone zadanie konstrukcyjne. Nowoczesne opracowania konstrukcji, wytwarzania i produkcyjnej eksploatacji.

2) Co to jest maszyna, zespoły i części.

Maszyna to urządzenie które ma za zadanie przetworzyć energie mechaniczną na inną potrzebną nam do jakiegoś celu. Ogólnie maszyną można nazwać praktycznie każde urządzenie mechaniczne. Ogólnie maszyny dzielą się na dwa rodzaje. Pierwszym rodzajem są maszyny robocze a drugi rodzaj to oczywiście maszyny napędowe. Maszyny robocze to ogólnie te maszyny które robią za nas jakąś robotę.

Części maszyn to wchodzące w skład maszyn elementy samodzielne lub zespoły, zwykle o charakterze uniwersalnym, (wykorzystywane są w różnych urządzeniach) - co pozwala na ich znormalizowanie.

3. Połączenia spawane. Rodzaje spoin.

Połączenia 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 (wiążące elementy łączone w jedną całość) t.j. stapiający się wraz z materiałem rodzimym materiał dodatkowy, wypełniający spoinę. Spoiwa dostarcza najczęściej topliwa elektroda lub drut spawalniczy. Do spawania potrzebne jest źródło ciepła, umożliwiające uzyskanie wys. Temp. Niezbędnej do szybkiego stopienia się materiału (spawanie gazowe, łukowe, termitowe, elektryczne, promieniami świetlnymi).

Rodzaje spoin: spoiny czołowe – łączenia stykowe blach, prętów, rur itp. przy spawaniu czołowym jest wymagana odpowiednio przygotowana krawędź elementów; spoiny pachwinowe – stosuje się do zakładkowego i niezakładkowego łączenia blach, łączenia części ustawionych pod kątem itp.; spoiny brzeżne – łączenie cienkich blach. Powstaje przez stopienie odwiniętych krawędzi blach bez użycia dodatkowego metalu; spoiny otworowe i punktowe wykonuje się przeważnie w celu wzmocnienia spoin pachwinowych przy łączeniu szerokich elementów.; Krawędziowe

Ze względu na wzajemne usytuowanie łączonych części: doczołowe, teowe, narożne, przylgowe, zakładkowe, krzyżowe.

W zależności od przeznaczenia połączeń spawanych rozróżnia się następujące rodzaje spoin: nośne – przenoszące duże obciążenia; szczelne – zapewniające szczelność połączenia; złączne – stosowane do łączenia elementów konstrukcyjnych nieznacznie obciążonych

4. Tolerancja i pasowanie

Pojęcie tolerancji: wymiary przedmiotów na rysunkach konstrukcyjnych noszą nazwę wymiarów nominalnych. Wymiary te nigdy nie są identyczne z wymiarami uzyskanymi podczas obróbki. Wymiary powinny posiadać tolerancję, w której powinien znajdować się rzeczywisty wymiar przedmiotu. Tolerancja T to różnica między wymiarami granicznymi, górnymi B i dolnymi A. Różnicę między górnym wymiarem granicznym B, a wymiarem nominalnym N nazywamy odchyłką górną. Oznaczamy ją ES – dla wymiarów wewnętrznych i es – dla wymiarów zewnętrznych.

Pełne oznaczenie tolerancji wałka lub otworu zawiera wymiar nominalny, symbol literowy położenia pola tolerancji oraz cyfrowy symbol klasy dokładności. Tolerancja jest zawsze dodatnia, natomiast odchyłki mogą być ujemne lub dodatnie.

Definicja pasowania: Pasowanie to charakter skojarzeń dwóch przedmiotów: otworu i wałka

o jednakowych wymiarach nominalnych, lecz o różnych wielkościach i położeniach pól tolerancji. Rozróżniamy trzy rodzaje pasowań: luźne (części mogą się przemieszczać), mieszane (w zależności od przyjętych odchyłek m. częściami) i ciasne (wcisk, części nie mogą się swobodnie m. sobą przemieszczać). Dla ułatwienia doboru pasowań stosuje się: ZASADĘ STAŁEGO WAŁKA polegającą na kojarzeniu wałka podstawowego h z dowolnie tolerowanym otworem. ZASADA STAŁEGO OTWORU polega na kojarzeniu otworu podstawowego H z dowolnie tolerowanym wałkiem.

5. Rodzaje i zastosowanie sprężyn

Rodzaje: śrubowa naciskowa, śrubowa naciągowa, płaska, spiralna, pierścieniowa

Zastosowanie: w budowie maszyn sprężyny mają stałą sztywność, niekiedy występują sprężyny o zmiennej sztywności. Sprężyna gromadzi energię umożliwiającą wykonanie określonej pracy. Podczas obciążenia każda sprężyna magazynuje energię, natomiast podczas odciążenia – oddaje ją. Sprężyny spełniają różne zadania: dociskają części maszyn w czasie pracy, umożliwiają wzajemne przesunięcia elementów, łagodzą uderzenia i wstrząsy, tłumią lub wzbudzają drgania, służą do napędu drobnych mechanizmów oraz do mierzenia siły.

6. Rodzaje obciążeń przenoszone przez wały i osie

Głównym zadanie wału jest przenoszenie momentu obrotowego. Jest on skręcany, przy czym może być on jednocześnie zginany, ściskany oraz rozciągany. Oś nie przenosi momentu obrotowego; może być zginana , ściskana lub rozciągana. Przenoszenie obciążeń na łożyska przy osiach obracających się lub na podpory przy osiach nieruchomych.

7. Etapy projektowania wałów

3 etapy: -wstępne ukształtowanie wału na podstawie uproszczonych obliczeń wytrzymałościowych, w których przez przyjęcie odpowiednich naprężeń dopuszczalnych uwzględnia ich wpływ zmienności obciążeń. - obliczenia sprawdzające, do których zaliczamy sprawdzenie sztywności oraz obliczenia zmęczeniowe (określenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa) – zaprojektowanie ostatecznego kształtu wału. Podczas projektowania osi przeprowadza się zwykle tylko uproszczone obliczenia wytrzymałościowe.

8. Łożyskowanie toczne i ślizgowe – typy, definicja tarcia tocznego i ślizgowego

Tarcie – powszechne zjawisko fizyczne, towarzyszące przemieszczaniu się dwóch ciał stałych względem siebie (t. zewnętrzne) lub elementów tego samego ciała (t. wewnętrzne).

Tarcie ślizgowe T=ϻ*P, gdzie ϻ - współczynnik tarcia ślizgowego, P siła dociskająca powierzchnie trące

Tarcie toczne – występuje w czasie toczenia się walca po podłożu, gdy występuje niesymetryczny rozkład nacisków. $T = \frac{f*P}{r}$ f- współczynnik tarcia tocznego, r- promień toczącego się koła lub walca

Łożyska ślizgowe używane są przy przenoszeniu bardzo dużych obciążeń i przy obciążeniach udarowych, gdy zadanie łożyska jest tłumienie drgań wału, przy dużych prędkościach obrotowych (możliwość uzyskania tarcia płynnego), gdy wymagana jest cichobieżność łożyska, gdy konieczne jest zastosowania panwi dzielonych oraz w urządzeniach precyzyjnych i bardzo małych konstrukcjach, gdzie występują bardzo małe obciążenia.

Rodzaje łożysk ślizgowych: poprzeczne (obciążenia przenoszą prostopadle do osi obrotu wału), wzdłużne ( obciążenia o kierunku zgodnym z osią obrotu), poprzeczno – wzdłużne (oba kierunki)

Łożyska toczne używane są gdy zależy nam na bardzo małych oporach ruchu w czasie pracy, przy zmiennych prędkościach obrotowych wału, przy częstym zatrzymywania i uruchamianiu maszyny, gdy ważna jest duża niezawodność pracy i trwałość łożyska oraz gdy konieczne ze względów konstrukcyjnych jest stosowanie łożysk o małych wymiarach.

Rodzaje łożysk tocznych: poprzeczne, wzdłużne, skośne (przenoszą obciążenia wzdłużne i poprzeczne) lub według innego podziału: kulkowe i wałeczkowe (walcowe, stożkowe, baryłkowe, igiełkowe).

9. Rodzaje sprzęgieł – funkcja sprzęgła i hamulca

Sprzęgło – zespół służący do łączenia wałów, w celu przekazywania momentu obrotowego z silnika do maszyny roboczej. Sprzęgła mogą także zabezpieczać napędzane elementy przed przeciążeniem, kompensować niewspółliniowość łączonych wałów, zapewniać napęd tylko w jednym kierunku oraz łagodzić gwałtowne włączenia napędu.

Rodzaje sprzęgieł: a) hydrauliczne, b) elektro magnetyczne, c) mechaniczne:

- nierozłączne: sztywne – uniemożliwiające przesunięcia względne członów w czasie eksploatacji (tulejowe, łubkowe, kołnierzowe), samonastawne – pozwalające na niewielkie przesunięcia wzdłużne i poprzeczne wałów (kłowe, Oldhama, zębate), podatne – łącznik jest elementem sprężystym (kabłąkowe, wkładkowe tulejkowe).

- sterowane – posiadają urządzenia za pomocą których pracownik może dokonać połączenia lub rozłączenia członów: przełączalne synchronicznie, przełączalne asynchroniczne – możliwość przełączania przy różnych prędkościach kątowych obu członów): tarczowe, stożkowe, wielopłytkowe

- samoczynne: odśrodkowe, jednokierunkowe, bezpieczeństwa

Hamulec – zespół służący do zatrzymywania, zwalniania lub regulacji prędkości obracających się wałów.

10. Rodzaje przekładni – sprawność, przełożenie

a) elektryczne b) hydrauliczne c) pneumatyczne d) mechaniczne:

- cierne

- zębate

- cięgnowe: pasowe, linowe, łańcuchowe

Przełożenie kinematyczne to stosunek prędkości kątowej (obrotowej) koła czynnego do prędkości kątowej (obrotowej) koła biernego: $i = \frac{\omega_{1}}{\omega_{2}} = \frac{n_{1}}{n_{2}}$ ω – prędkość kątowa, n – prędkość obrotowa

i>1 – reduktory, przekładnie zwalniające; i<1 – multiplikatory, przekładanie przyspieszające

Sprawność mechaniczna przekładni to stosunek mocy na wale czynnym do mocy na wale biernym: $\eta = \frac{N_{1}}{N_{2}}$, sprawność jest zawsze mniejsza od 1.