Podstawowe zasady konstrukcji maszyn.
Konstrukcja jest to zespół cech obmyślonych ze względu na określonąfunkcję maszyny.
Proces tworzenia maszyny nazywamy konstruowaniem. Zbiór informacji o strukturze maszyny będący opisem ich budowy nazywamy zespołem cech konstrukcyjnych.
Cechy konstrukcyjne:- materiałowe (zawierają inf materiało i rodzaje obróbki), geometryczne (wymiary gabarytowe max odchyłki wymiarowe zapewniające prawidł działania), dynamiczna (określenie włas wytrzymałościowych, rodz obciążeń, wpływ drgań).
Konstrukcja zawiera pewne cechy wspólne dla różnych rodz maszyn, a wynikają one z: stosowania podst części i zespołów zespołów różnych maszynach i urządzeniach (śruby, wały, łożyska, przekładnie, sprzęgła), wystę podobnych problemów podczas konstruowania różnych maszyn (np. łączenie części, łożyskowanie wałó, przenoszenie ruchu, łączenie wałów),stosowanie podstawowych zasad konstruowania ( konstrukcja powinna spełniać pods warunki konstrukcyjne nie gorsze niż założone, konstrukcja powinna być optymalna w danych warunmkachg ze względu na podst kryteria optymalizacji).
Oprócz zasad podstawowych należy przestrzegać w procesie kontr zasad szczegółowych:
- funkcjonalność (jest to poprawnie spełnione zadanie przez maszynę, do których jest przeznaczona),- niezawodność i trwałość (jest to żądane prawdopodobieństwo niezawodnej pracy maszyny przy danych obciążeniach obciążeniach okresie nie krótszym niż założony),- sprawność (konstrukcja powinna zapewnić uzyskanie określonej sprawności),- lekkość (wiąże się z wyborem materiału oraz rozwiązaniem technicznym),- względy energo-ekonomiczne (jest to dostosowanie maszyny do potrzeb obsługującego człowieka),- estetyka ( ma istotny wpływ na psychikę człowieka, a tym samym na wydajność pracy),- bezpieczeństwo (dla niektórych maszyn pracujących pod dużym obciążeniem wymagane są współczynniki bezpieczeństwa). Optymalizacja-, aby zbudować model matematyczny konstrukcji należy: określic wielkości występujące w rozwiązywanym problemie, określić obszar decyzji dopuszczalnych, w których poszukuje się rozwiązania, utworzyć funkcję celu albo odpowiedni algorytm, który pozwoli na ustalenie czy optymalne rozwiązanie jest najlepsze.
Łączniki gwintowe są to połączenia kształtowo cierne rozłączne, utworzone przez 2 elementy zaopatrzone w powierzchnie gwintowe o zbliżonych zarysach i wymiarach. Są tym samym skoku i skręcie (nakrętki, śruby, wkręty).
Elementy sprężyste- do najczęściej stosowanych Ele sprężystych sprężystych budowie maszyn należą sprężyny. Są to łączniki sprężyste wykonywane z materiałów materiałów niewielkiej odkształcalności, którą dużą podatność uzyskuje się dzięki specjalnemu ukształtowaniu. Zastosowanie: nagromadzenie energii w celach napędowych (np. sprężyny zegarów), łagodzenie uderzeń i wstrząsów (np. zderzaki wagonów, resory pojazdów, sprężyny amortyzatorów), dociskanie Ele konstrukcyjnych konstrukcyjnych czasie ich pracy ( np. sprężyny zaworów), pobudzanie i łagodzenie drgań ( sprężyny w urządzeniach wibracyjnych), mierzenie siły ( np. sprężyny w dynamometrach dynamometrach zaworach bezpieczeństwa). Wały i osie. Osią lub wałem nazywamy elementy maszyny najczęściej mocowanych w łożyskach na których osadzone są części maszynowe wykonujące ruchy obrotowe lub wahadłowe (koła pasowe, koła zębate, jezdne, osadzone na osiach przyczep sam). Waly stosuje się przede wszystkim do przenoszenia momentu obrotowego, są one zawsze ruchome tz obracają się z osadzonymi na nich elementami. Osie nie przenoszą momentu obrotowego, ale są przeznaczone do utrzymywania w określonym położeniu innych obracających się elementów maszyn.
Łożyska są elementami, których zadaniem jest podtrzymywanie obracających się wałów i osi oraz przejcie działających na nie obciążeń obciążeń przenoszenie ich na korpus lub fundament obciążenia. (łożyska ślizgowe i toczne)
Podstawowe konstrukcje maszyny
- konstrukcja - zespół cech określonych ze względu na określoną funkcje maszyny
- proces tworzenia maszyny to konstruowanie
- zbiór informacji o strukturze maszyny będących spoisem ich budowy nazywamy zespołem cech konstrukcyjnych
Cechy konstrukcyjne
- materiałowe - informacje materiałowe rodzaje obróbki
- geometryczne - wymiary gabarytowe max odchyłki wymiarowe zapewniające prowidłowosc działania
- dynamiczna - określenie własności wytrzymałościowych rodzaje obciążeń, wpływ drgań
Konstruowanie zawiera pewne cechy wspólne dla rożnych rodzajów maszyn a wynikają one z:
- stosowania podst. części i zespołów, w roznych maszynach i urządzeniach(śruby wały łożyska)
- występowanie podobnych problemów podczas konstruowania rożnych maszyn (łączenie części łożyskowanie)
- stosowanie podst. zasad konstruowania
I konstr powinna spełniać podst. warunki konstrukcyjne w stopniu nie gorszym od założonego
II konstr powinna być optymalna w danych warunkach ze względu na podst. kryteria optymalizacji
Oprócz zasad podst. należy przestrzegać zasad szczegółowych
- funkcjonalność - poprawne spełnianie przez proj. maszynę funkcji, do których jest przeznaczona
- niezawodność i trwałość - zadane prawdopodobieństwo niezawodnej pracy maszyny przy danych obciążeniach obciążeniach okresie nie krótszym od założonego
- sprawność - kontr powinna zapewnić uzyskanie żądanej sprawności
- lekkość - wiąże się z wyborem materiałów oraz rozwiązaniem konstrukcyjnym
- względy ergonomiczne - dostosowanie do potrzeb obsługującego człowieka (wygoda obsł hałas wibracje)
- estetyka - istotny wpływ na psychikę człowieka tym samym wydajność pracy
- bezpieczeństwo w przypadku niektórych maszyn i urządzeń maszynę pod dużym obciążeniem (transportowe) wymagają oceny współczynnika bezpieczeństwa
- optymalizacja, - aby zbudować model należy
^ określić wielkości występujące w rozwiązywanym problemie tzn zmienne decyzyjne parametry
^ określić obszar decyzji dopuszczalnych, w których poszukuje się rozwiązania
^ utworzyć funkcje cele lub odpowiedni algorytm, który pozwoli na ustalenie czy otrzmane rozwiązanie jest najlepsze
ELEMENTY MASZYN
Łączniki Gwintowe
połączenia gwintowe są to połączenia kształtowe cierne rozłączne utworzone przez 2 elementy zaopatrzone w pow. gwintowe o zbliżonych zarysach i wymiarach ich przekrojów tym samym skoku i skręcie ( śruby wkręty nakrętki)
^ gwinty metryczne - trójkątne o kacie rozwarcia 60o stosuje się jako gwinty złączne spoczynkowe do łączenia elementów maszyn w 1 sztywna całość
^ gwinty trapezowe - połączenia ruchome jako śruby robocze kat rozwarcia 30o maja najniższą sprawność największą wytrzymałóść stosowane w konstr silnie obciążonych
Elementy Sprężyste
do najczęściej stosowanych w maszynach należą sprężyny SA to łączniki sprężyste wykonane z materiałów o niewielkiej odkształcalności a których duża podatność kształtuje się dzięki specjalnemu ukształtowaniu
^ nagromadzenie energie celach napędowych
^ łagodzenie uderzeń i wstrząsów (zderzaki resory)
^ dociskanie El kontr w czasie ich pracy (zawory)
^ pobudzanie i łagodzenie drgań (wibratory)
^ mierzenie siły (dynamometry)
Wały i osie
-osią lub wałem nazywamy element maszyny najczęściej mocowany w łożyskach, na których osadzone są części maszynowe wykonujace ruchy obrotowe lub wahadłowe (Kola pasowe zębate)
- wały stosuje się do przenoszenia momentu obrotowego są one zawsze ruchome obracają się z osadzonymi elementami
- osie nie przenoszą momentu Obr są przeznaczone do utrzymania w określonym położeniu innych obracających się elementów maszyn
Łożyska
SA elementami, których zadaniem jest podtrzymanie obracających się wałów i osi oraz przejecie działających na nie obciążeń przeniesienie ich na korpus lub fundament obciążenia (Ślizgowe, Toczne[kulkowe, walcowe])
NORMALIZACJA I UNIFIKACJA W BUDOWIE MASZYN
Maszyna:
zespoły
podzespoły
elementy robocze ( niepodzielne ), np. śruba, łożysko
Normalizacja i unifikacja mają na celu obniżenie kosztów.
Normalizacja - polega na racjonalnym wyborze, uporządkowaniu, ujednoliceniu i uproszczeniu symboli, pojęć, nazewnictwa, kształtów, wymiarów, metod badawczych, obliczeniowych itp. Zadania normalizacji polegają na ograniczeniu kształtów, wymiarów i materiałów elementów typowych ( śruby, łożyska, uszczelki ), jak i całych zespołów ( sprzęgła, hamulce ). Płyną z tego korzyści:
ułatwienie i przyspieszenie procesu konstruowania
obniżenie kosztów własnych przez uproszczenie produkcji i zmniejszenie liczby narzędzi
zmniejszenie asortymentu produkowanych i magazynowanych części
ułatwienie produkcji, remontu i eksploatacji dzięki zamienności części
umożliwienie budowy maszyn w oparciu o typowe, standardowe zespoły
zmniejszenie ilości zapasów i przyspieszenie obrotu handlowego
rozwój nauki i piśmiennictwa
przyspieszenie postępu technicznego i ułatwienie współpracy naukowej.
Unifikacja - jest mniej ogólna niż normalizacja; obejmuje przede wszystkim powszechnie stosowane zespoły, maszyny, tworzące określone typoszeregi o ściśle określonych parametrach (normach) technicznych.
Typoszeregi:
łożysk
przekładni
silników ( elektrycznych, spalinowych, hydraulicznych ).
Jednym z najważniejszych skutków normalizacji i unifikacji jest zapewnienie elementom i zespołom wzajemnego zastępowania, czyli osiągnięcie zamienności.