Miejsce styku dwu części jednego aparatu lub urządzenia nazywamy
połączeniem.
Ogólnie połączenia dzielimy na: ruchome i spoczynkowe lub
na: nierozłączne i rozłączne.
Połączenia ruchome charakteryzują się tym, że przynajmniej jeden
z łączonych elementów ma swobodę ruchu względem drugiego.
Połączenia spoczynkowe charakteryzują się tym, że złączone elementy
nie poruszają się względem siebie. (Ale mogą poruszać się razem!)
Połączenia nierozłączne cechują się tym, że poszczególnych elementów
nie można rozdzielić bez ich uszkodzenia lub zniszczenia.
Połączenia rozłączne to takie, które pozwalają na wielokrotne łączenie
i rozłączanie elementów. Stosuje się je głównie tam gdzie zachodzi potrzeba
okresowego demontażu całego aparatu lub jego części.
Najważniejsze rodzaje połączeń nierozłącznych to:
• nitowe
• spawane
• zgrzewane
• lutowane
• klejone
• skurczowe
Najważniejsze rodzaje połączeń rozłącznych to:
• gwintowe (śrubowe)
• sworzniowe
• kołkowe
• rurowe
• klinowe
• wpustowe
Oprócz połączeń dotąd omówionych czasami stosuje się jeszcze
inne rodzaje połączeń nierozłącznych, takie jak połączenia
skurczowe lub połączenia wtłaczane.
W połączeniach skurczowych wykorzystuje się własność
rozszerzania się metali pod wpływem temperatury. Część
zawierającą otwór rozgrzewa się i nasadza się na drugą część
zimną. Po ostygnięciu część nasadzona zmniejsza swoje
rozmiary i powstaje trwałe połączenie.
Połączenie wtłaczane powstaje przez wtłoczenie lub wprasowanie
jednej części w otwór drugiego elementu.
Spawaniem naz. łączenie materiałów przez ich miejscowe stopienie z dodawaniem(lub nie) spoiwa(tego samego mat.co mat.spawany). W przeciwieństwie do zgrzewania nie stosuje się dociskania do siebie łączonych elementów.
s.gazowe- w płomieniu gazowym najczęściej acetylenowym, stos.do ł.balach o grubości 0,4-40mm
s.elektryczne- 1-80mm
s.termitowe-ł.elem. stalowych o dużych przekrojach
Spawanie elektryczne polega na wytworzeniu łuku elektrycznego
w miejscu tworzenia spoiny. Temperatura w środku łuku rzędu
3800 K powoduje topnienie materiału spawanego, który jest
biegunem dodatnim oraz materiału dodatkowego w postaci drutu
spawalniczego, który jest podłączony do ujemnego bieguna
źródła prądu. Drut spawalniczy jest nazywany elektrodą spawalniczą
Spawanie gazowe polega na nadtopieniu elementów łączonych w obrębie
spoiny za pomocą palnika gazowego, do którego płomienia wprowadza
się materiał dodatkowy w postaci drutu spawalniczego. Najczęściej
stosowanym gazem palnym jest acetylen C2H2.
Ogólnie można stwierdzić, że spawanie gazowe jest droższe od elektrycznego,
niemniej jednak czasami jest ono konieczne, gdyż spawanie elektryczne
można stosować tylko do metali.
Zalety:
1.Względnie niski koszt urządzeń i samego procesu spawania.
2.Krótki czas wykonywania połączenia.
3.Łatwość wprowadzania zmian konstrukcyjnych.
4.Stosunkowo duża szczelność połączeń spawanych.
5.Możliwość łączenia elementów o różnych rozmiarach.
Wady:
1.Zależność jakości połączenia (spoiny) od umiejętności i staranności
spawacza (przy spawaniu ręcznym).
2.Możliwość wystąpienia odkształceń cieplnych mogących powodować
pęknięcia lub inne uszkodzenia łączonych części.
3.Trudność lub niemożność łączenia części wykonanych z różnych
materiałów.
Lutowaniem naz. Łączenie metali przy użyciu lutu z metalu lub stopu łatwiej topliwego niż metal nim łączony.
l.miękkie met.ciężkich-stal,miedź,cynk
l.miękkie met.lekkich
l.twarde m.lekkich/twardych
Poł.lutowane wykonuje się zazwyczaj jako zakładkowe lub nakładkowe.
Połączenie lutowane polega na złączeniu części metalowych za pomocą
stopionego łatwo topliwego metalu zwanego lutem, który wprowadza się
w szczelinę między łączone części. Lut następnie krzepnie i łączy części.
Przy lutowaniu nie występuje nadtapianie łączonych części. Wytrzymałość
połączenia lutowanego jest na ogół dużo słabsza niż wytrzymałość
połączeń dotąd omawianych. W związku z tym lutowanie stosuje się
głównie tam, gdzie duża wytrzymałość nie jest wymagana np. w tradycyjnej
elektronice. Bardzo ważne w lutowaniu jest odpowiednie przygotowanie
łączonych powierzchni. W zależności od rodzaju użytego lutu rozróżniamy:
1. Lutowanie miękkie - temperatura topnienia lutu jest mniejsza od 700K.
Jako luty miękkie są stosowane stopy cyny i ołowiu.
2. Lutowanie twarde - temperatura topnienia lutu jest większa od 800K.
Luty twarde są to przeważnie stopy miedzi i cynku.
3. Lutowanie szlachetne - gdzie jako lutu używa się srebra lub złota.
Połączenia zgrzewane polegają na łączeniu elementów wykonanych
z takich samych lub podobnych materiałów za pomocą docisku łączonych
elementów w wysokiej temperaturze. Pod wpływem wysokiego ciśnienia
i temperatury w miejscu połączenia powstaje odkształcenie plastyczne
polegające na doprowadzeniu cząstek obydwu materiałów do wzajemnego
kontaktu i rekrystalizacji. Miejsce połączenia nazywamy zgrzeiną.
Zgrzewanie prowadzi się w temperaturze ok. 1600K.
W zależności od źródła ciepła zgrzewanie można prowadzić metodą:
a) ogniskową - w tradycyjnym ognisku kowalskim
b) gazową - za pomocą nagrzewania palnikiem gazowym
c) elektryczną - za pomocą prądu elektrycznego o dużym natężeniu.
Zalety połączeń zgrzewanych:
1. Duża wydajność związana z możliwością automatyzacji procesu
2. Duża wytrzymałość mechaniczna połączenia
3. Możliwość łączenia różnych metali.
Wady połączeń zgrzewanych:
1. Stosunkowo wysoki koszt procesu zgrzewania
2. Niemożliwość łączenia materiałów nieodpornych na nacisk
powierzchniowy.
Zgrzewaniem naz.ł.mat. przez silne dociśnięcie do siebie ł.elem. bez ich podgrzewania (zgniotowe,ultradźwiękowe) lub z uprzednim podg.miejsc łączenia do stanu plastyczności.
z.oporowe- może być doczołowe(zwarciowe, iskrowe), punktowe, garbowe, liniowe
z.gazowe
z.termitowe
Połączenie nitowe polega na złączeniu dwu lub więcej elementów
(najczęściej blach) za pomocą tzw. nitów, które mają kształt walca
lub rurki. Nit składa się z łba, trzonu i tzw. zakuwki, która powstaje
podczas łączenia (nitowania).
Zalety połączeń nitowych:
1.Możliwość łączenia elementów z różnych materiałów, np. metali
trudnospawalnych, tworzyw niemetalicznych itp.
2.Brak odkształceń cieplnych podczas łączenia.
3.Duża plastyczność połączenia (elementy mają pewną swobodę
ruchu względem siebie).
4.Duża odporność na obciążenia zmienne i udarowe.
5.Zdolność tłumienia drgań.
Wady połączeń nitowych:
1.Znaczne osłabienie wytrzymałości mechanicznej łączonych części
wykonaniem otworów na nity.
2.Stosunkowo wysoki koszt.
3.Trudność zapewnienia odpowiedniej szczelności.
Wady powyższe powodują, że połączenia nitowe są dzisiaj raczej
rzadko stosowane w aparaturze chemicznej.
WAŁY - OSIE
- elementy maszyn ujęte w łożyskach i służce do podtrzymania innych
elementów maszyn, wykonujących ruchy obrotowe lub wahadłowe
WAŁY
- służą do przenoszenia momentu obrotowego
- dodatkowo mogą być obciążone momentem zginającym lub siła osiowa
- podział: dwupodporowe, wielopodporowe, sztywne, półsztywne, giętkie
OSIE
- elementy, które nie przenoszą momentu obrotowego
- są obciążone momentem gnącym
- mogą być ruchome lub nieruchome
- krótkie osie nazywane są sworzniami
CZOPY
- części wałów lub osi stykające się z innymi częściami maszyny
wałem naz. Częśc maszynową, która obraca się wokół własnej osi wzdłużnej i przenosi moment obrotowy między osadzonymi na niej elementami
oś jest częścią maszynowa która służy do utrzymywania w określonym położeniu osadzonych na niej i obracających się części i do przenoszenia na podpory sił dział. Na te części. Może być stała i ruchoma.
Łożysko - część maszyny podtrzymująca inną jego część w sposób umożliwiający jej względny ruch obrotowy (np. wał, oś). Cechy materiału łożyskowego: dobra odkształcalność, odporność na zatarcie, mały współczynnik tarcia suchego, odporność na zużycie, odporność na korozję, wytrzymałość na nacisk w temperaturze pracy, wytrzymałość zmęczeniowa, dobre przewodnictwo cieplne, stabilność geometryczna, dobra obrabialność.
Łożyska dzielą się na:
Łożysko ślizgowe- składa się z kadłuba i panwi, w ktorej otworze jest osadzony czop wału lub osi.
Łożyska ślizgowe dzielą się na:
suche - okresowo smarowane smarem stałym lub niesmarowane w ogóle. Panewki takich łożysk wykonane są ze stopów łożyskowych lub z tworzyw sztucznych, takich jak teflon. Używane są do połączeń słabo obciążonych i mniej odpowiedzialnych.
powietrzne - w których dystans między wałem a panewką utrzymywany jest przez poduszkę powietrzną wytworzoną przez sprężone powietrze dostarczane do panewki. Łożyska tego typu stosuje się w urządzeniach precyzyjnych, w których na wałach występują niewielkie siły promieniowe.
olejowe - część korpusu łożyska wypełniona jest olejem. W czasie ruchu wału, pomiędzy powierzchnią wału a panewką tworzy się cienka warstwa oleju (film olejowy), która jest wystarczająca do podtrzymania wału.
hydrodynamiczne - w których film olejowy tworzy się samoczynnie wskutek zjawisk hydrodynamicznych powstających w szczelinie. Aby można było zastosować ten typ smarowania, w łożysku ślizgowym musi istnieć kieszeń smarna. Smarowaniem hydrodynamicznym jest smarowanie tzw. pierścieniem luźnym.
hydrostatyczne - w tego typu łożyskach dodatkowo do panewki dostarczany jest olej pod ciśnieniem. łożysko, gdzie warstwa nośna podawana jest pod ciśnieniem
Mogą być dzielone(gdy panew sklada się z conajmniej2 części) i niedzielone oraz sztywne i wahliwe (gdy panew ma możliwośc wychylania się w różne strony w kadłubie pod naciskiem czopa,osi lub wału
Łożysko toczne - łożysko, w którym ruch jest zapewniony przez toczne elementy umieszczone pomiędzy dwoma pierścieniami łożyska. Pierścień wewnętrzny (1) osadzony jest z pasowaniem ciasnym na czopie wału lub innym elemencie. Pierścień zewnętrzny (2) umieszczony jest także nieruchomo w oprawie lub w innym elemencie nośnym. Elementy toczne (3) umieszczone są pomiędzy pierścieniami i stykają się z ich bieżniami zapewniając obrót pierścieni względem siebie. Dodatkowymi elementami łożyska tocznego mogą być koszyczki utrzymujące elementy toczne w stałym do siebie oddaleniu, blaszki zabezpieczające, uszczelki itp. Łożyska toczne są elementami prefabrykowanymi.
Ze względu na kształt elementu tocznego łożyska toczne dzielą się:
Ze względu na rodzaj obciążeń przenoszonych przez łożysko:
łożysko skośne (przenoszące obciążenia wzdłużne i poprzeczne)
Ze względu na możliwości wychylenia się pierścienia zewnętrznego:
łożyska zwykłe
Ze względu na ilość rzędów elementów tocznych:
Dobór łożysk odbywa się według algorytmu, który uwzględnia takie parametry pracy jak: obciążenie statyczne, prędkość obrotowa, intensywność użytkowania, sposób smarowania i chłodzenia itp. Chłodzenie - zespół działań i urządzeń do odprowadzania ciepła z układu w celu zapobieżenia wzrostowi lub obniżenia temperatury układu. Chłodzenie stosowane jest w różnych urządzeniach mechanicznych w tym w silnikach spalinowych, sprężarkach maszynach elektrycznych np. silnikach elektrycznych, transformatorach układach elektronicznych. Dobór łożysk tocznych polega na w wyborze typu ł. W zależności od rodzaju i kierunku obciążenia i warunków, w jakich będzie pracować. Obliczeniu nośnosci ruchowej ł. Wybranie z tablic Sprzęgło to urządzenie stosowane w budowie maszyn do łączenia wałów w celu przekazywania momentu obrotowego. Inaczej jest to zespół części służących do połączenia dwóch niezależnie obrotowo osadzonych wałów, czynnego - napędowego i biernego - napędzanego, w celu przeniesienia momentu obrotowego.
Sprzęgło składa się z członu napędzającego (czynnego) zainstalowanego na wale napędzającym, członu napędzanego (biernego) zainstalowanego na wale napędzanym oraz elementów łączących. Elementem łącznym może być jedna lub więcej części maszynowych lub czynnik, tak jak to ma miejsce w sprzęgle hydrokinetycznym. Zadania sprzęgieł samochodowych:
- łączy silnik ze skrzynką biegów,
- umożliwia płynne ruszanie pojazdem,
- chwilowo odłącza napęd od silnika (np. przy zmianie biegów),
- nie dopuszcza do zniszczenia elementów układu napędowego przy nadmiernym
obciążeniu (występuje wtedy tzw. poślizg).
Sprzęgła nierozłączne to takie sprzęgła, które mają na stałe złączone element czynny i bierny tzn. podczas pracy mechanizmu nie jest możliwe ich rozłączenie. Są one wykorzystywane w sytuacjach, kiedy rozdzielenie elementów współpracujących jest dokonywane w momencie demontażu urządzenia. Sprzęgła tego rodzaju można podzielić na:
sprzęgła sztywne - uniemożliwiają przemieszczenia względne pomiędzy elementami podczas pracy,
sprzęgła samonastawne - pozwalają pracującym członom na drobne ruchy,
sprzęgła podatne - to takie, gdzie wykorzystano elementy sprężyste jako łącznik.
Sprzęgło Cardana(wychylne) służy do napędzania wałów usytuowanych względem siebie pod katem30. zastosowano w nim krzyżak, kt 4ramiona są ułożyskowane w łożyskach osadzonych na końcach wałów
Podział sprzęgieł
ze względu na sposób połączenia członów
ze względu na kierunek przekazywania mocy
ze względu na to, czy człon napędzany porusza się z tą samą prędkością obrotową co napędzający
Przekładnia - mechanizm lub układ maszyn służący do przeniesienia ruchu z elementu czynnego (napędowego) na bierny (napędzany) z jednoczesną zmianą parametrów ruchu, czyli prędkości i siły lub momentu siły. Przekładnia może zmieniać:
ruch obrotowy na ruch obrotowy - najczęstszy przypadek
ruch obrotowy na liniowy lub odwrotnie
ruch liniowy na ruch liniowy
Ze względu na rodzaj wykorzystywanych zjawisk fizycznych, przekładnie dzielą się na:
Przekładnia mechaniczna - przekładnia, w której zastosowano połączenia mechaniczne w celu uzyskaniu transmisji mocy i zmiany parametrów ruchu.
Mogą być podatne- o zmieniajacym się prztłożeniu w mierę wzrostu obciążenia (cięgnowe, pasowe, liniowe, cierne) oraz przymusowe-o niezmiennym przelożeniu (łańcuchowe, zębate)
Przekładnie mechaniczne dzielą się na:
Przekładnia cięgnowa - przekładnia mechaniczna, w której fizyczny kontakt pomiędzy członem napędzającym i napędzanym odbywa się za pośrednictwem ciegna. Dzięki temu człony przekładni mogą być oddalone od siebie nawet na duże odległości. Pozwala to także zastosowanie bardziej swobodnej geometrii przekładni.
Przekładnie cięgnowe dzielą się na:
Przekładnia pasowa -przekładnia mechaniczna cięgnowa w której cięgnem jest elastyczny pas obejmujący oba koła pasowe - czynne i bierne.
Przekładnia zębata - przekładnia mechaniczna, w której przeniesienie napędu odbywa się za pośrednictwem nawzajem zazębiających się kół zębatych.
Przekładnie rozróżnia się ze względu na:
Ilość stopni:
przekładnia jednostopniowa (przykład a) - w której współpracuje jedna para kół zębatych
przekładnia wielostopniowa np. dwustopniowa, trzystopniowa itd. (przykład b) - w której szeregowo pracuje więcej par kół zębatych; przełożenie całkowite przekładni wielostopniowej jest iloczynem przełożeń poszczególnych stopni
Umiejscowienie zazębienia:
zazębienie zewnętrzne (przykład c)
zazębienie wewnętrzne (przykład d)
Rodzaj przenoszonego ruchu:
przekładnia obrotowa - uczestniczą w niej dwa koła zębate
Wzajemne usytuowanie osi obrotu:
przekładnia czołowa - w której obie osie obrotu leżą w jednej płaszczyźnie. Takie przekładnie występują w dwóch odmianach:
przekładnia śrubowa (zębata) - w której osie obrotu leżą w dwóch różnych płaszczyznach. Takie przekładnie występują w dwóch odmianach:
Przekładnie zębate są najpowszechniej stosowanymi przekładniami w budowie maszyn. Ich główne zalety, to:
łatwość wykonania
stosunkowo małe gabaryty
stosunkowo cicha praca, gdy odpowiednio smarowane
duża równomierność pracy
Natomiast do wad przekładni zębatych należą:
stosunkowo niskie przełożenie dla pojedynczego stopnia
sztywna geometria
brak naturalnego zabezpieczenia przed przeciążeniem
Pompa jest to urządzenie do transportowania cieczy z jednego poziomu na drugi. Typowa pompa napędzana jest energią mechaniczną. Energia przekazywana jest cieczy za pomocą organu roboczego, którym może być wirnik, tłok lub membrana. Działanie pompy polega na wytwarzaniu różnicy ciśnień pomiędzy stroną ssawną (wlotem) i tłoczną (wylotem).
Charakterystykami pomp są:
Pompy dzielą się w zależności od organu roboczego na:
Pompa wyporowa - (pompa objętościowa) pompa w której przekazywanie energii mechanicznej w hydrauliczną odbywa się poprzez zmianę rozmiarów (objętości) lub przesunięcie przestrzeni pompy, w której znajduje się ciecz (płyn). Odbywa się to za pośrednictwem tłoka wykonującego ruch posuwisto zwrotny lub wahadłowy, ruch kół zębatych, śruby, membrany, elastycznych ścian pompy lub specjalnie ukształtowanych przestrzeni itp.
Ze względu na to, że pompa wyporowa ma sztywną charakterystykę (ciśnienie może rosnąć w nieskończoność gdy płyn nie jest odbierany), wielu zastosowaniach musi być zabezpieczona przed przeciążeniem, które mogłoby doprowadzić do awarii lub zniszczenia samej pompy, silnika ją napędzającego lub rurociągu tłocznego. Pompy zabezpieczane są przez zawór bezpieczeństwa inaczej zwanym zaworem przelewowym. Zawór przelewowy otwiera się gdy ciśnienie w rurociągu tłocznym przekracza maksymalne dopuszczalne ciśnienie pracy.
Pompy wyporowe, ze względu na swoją konstrukcje dzielą się na:
pompy o ruchu postępowo-zwrotnym organu roboczego
pompy o ruchu obrotowym organu roboczego
pompy o ruchu wahadłowym organu roboczego
pompy o specjalnej konstrukcji
Pompa wirowa - pompa, w której łopatkowy wirnik zwiększa moment pędu (kręt) cieczy powodując efekt ssania we wlocie i nadwyżkę ciśnienia po stronie tłocznej pompy.
Pompy wirowe dzielą się na:
Siłownik hydrauliczny, (znany także pod nazwą cylinder hydrauliczny), silnik hydrostatyczny o ruchu posuwistym. Organem roboczym siłownika mogą być: tłok (1), nurnik (2) lub membrana (3) - umieszczone w cylindrycznym korpusie (4). Do przestrzeni roboczej (5) wtłaczana jest ciecz, która przesuwa tłok lub nurnik, lub odkształca membranę. Powoduje to ruch posuwisty tłoczyska (6).
Siłowniki hydrauliczne dzielą się na:
jednostronnego działania - suw roboczy odbywa się tylko w jednym kierunku
dwustronnego działania - suwy robocze odbywają się w obu przeciwstawnych kierunkach
Siłowniki hydrauliczne jednostronnego działania wymagają wymuszenia powrotu tłoka do pozycji wyjściowej oraz usunięcia z komory roboczej cieczy. Może to być zrealizowane za pomocą sprężyny ściskanej w czasie suwu roboczego, która gdy siłownik pozostaje w spoczynku, zapewnia powrót tłoka. Niekiedy ciężar tłoczyska, urządzenia roboczego lub zewnętrznego obciążenia wystarcza do wykonania tej pracy.
Zasięg suwu roboczego siłownika hydraulicznego jest limitowany długością tłoczyska. Ze względu na niebezpieczeństwo wyboczenia długość ta jest ograniczona. W celu zwiększenia zasięgu suwu roboczego stosuje się siłowniki teleskopowe.
W niektórych zastosowaniach konieczne jest łagodne zakończenie suwu roboczego. W takich przypadkach w siłowniku instaluje się hamulec końca suwu, którym jest zazwyczaj zawór dławiący, uruchamiany przy końcu suwu siłownika.
