pkm osinski08

14 I Konstruowanie miw/.yn

konstrukcji dobrej, ale poszukiwanie konstrukcji możliwie najlepszej — optymalnej. Występuje przy tym także względność tego pojęcia. Jest ono bowiem związane * przyjętymi kryteriami optymalizacji. Sformułowane w ten sposób ogólne zasady konstrukcji mogą być zapisane w postaci matematycznej.

Istnieje wiele innych, często różniących się podejść do zasad konstrukcji, a ich autorzy kładą nacisk na różne aspekty procesu projektowania. Zainteresowanych czytelników możemy odesłać do prac [7, 8. 19, 20].

1.1.2. Szczegółowe zasady konstrukcji

Warunki, które powinna spełniać konstrukcja, określają szczegółowe zasady I konurukm Liczba tych zasad nie musi być precyzyjnie określana, można bowiem ich zbiór rozszerzać zależnie od potrzeby. Jako podstawowe, które zawsze powinny I >yć uwzględniane, należy wymienić następujące zasady: funkcjonalność, niezawodność. trwałość, sprawność, lekkość, taniość i dostępność materiałów, właściwy układ fMseoosanua obciążeń, technologiczność, łatwość eksploatacji, ergonomiczność, I ochrona środowiska, zgodność z obowiązującymi normami i przepisami. Obok tych and podstawowych w grę mogą wchodzić w szczególnych warunkach jeszcze I estetyka; odporność na korozję, odporność na wysokie łub niskie temperatury itp.

Sformułowanie zasady szczegółowej jest podobne do sformułowania zasady ogólnej, a więc na przykład zasada funkcjonalności brzmi:

Konstrukcjo powinna spełniać warunek funkcjonalności u» stopniu równym lub wyższy™ od założonego.

Funkcjonalność jest to poprawne spełnienie przez maszynę funkcji, do których ąpchuenia jest ooa przeznaczona. Funkcje te określane są przez zadania, które maszyna ma wykonać, oraz parametry techniczne, takie jak: moc, prędkości obrotowe* Wydajność, udźwig itp. Na przykład frezarka powinna frezować przedmioty

0    określonych gabarytach, w zadanym zakresie prędkości skrawania, posuwów

1    glębok Ości skrawania, z określoną wydajnością, przy zachowaniu żądanej dokładności. Zaiada funkcjonalności powinna być spełniona bezwzględnie. Jeżeli bowiem ktoruś z funkcji nie jest spełniona, to konstrukcja jest niedobra. Zasada funkcjonalności może być spełniona w różnym stopniu. Samochód może np. łatwo osiągać i przekraczać zadaną prędkość maksymalną. W innym wykonaniu już przy prędkościach mniejwych od maksymalnej może się zmniejszać bezpieczeństwo jazdy lub komłort, co powoduje, żc użytkownik nie wykorzystuje prędkości maksymalnej.

Smsawodność jest to uzyskanie żądanego prawdopodobieństwa pracy bez awarii krótszym od założonego. Sprawdzenie niezawodności wymaga prze-ptowadacom obliczeń wytrzymałości, stateczności, zużycia, rozgrzewania itp.

łhmtoir (w sensie opisowymi jest to właściwość maszyny pozostawania w stanie jMooki do poprawnej pracy z koniecznymi przerwami na obsługę techniczną B E do tumu granicznego. Taki stan graniczny może być związany Sta luzami, nadmiernym zużyciem, pęknięciami itp. Trwałość mierzy się pndrinwch pracy łub w liczbie zadziałań itp. Trwałość maszyn zależy

od właściwości tworzyw konstrukcyjnych oraz od charakteru obciążoń. Obciążenia rzeczywiste maja na ogól charakter losowy. Do obliczeń najczęściej przyjmuje się wartości średnic lub przebiegi zastępcze. O trwałości maszyn decyduje wytrzymałość zmęczeniowa i zużycie.

Sprawność jest to stosunek energii efektywnie zużytkowanej w maszynie do energii doprowadzanej. Zwiększenie sprawności oznacza zmniejszenie zużycia energii, co ma szczególnie duże znaczenie przy przetwarzaniu dużych ilości energii. Uzyskanie dużej sprawności wymaga zmniejszenia oporów. Można to uzyskać, z jednej strony, przez dobór odpowiednich parametrów (lub charakterystyk) konstrukcyjnych maszyny, np. kąta pochylenia linii śrubowej, stopnia sprężania silnika spalinowego, odpowiedniej temperatury pracy urządzeń itp. Z drugiej zaś strony, konieczne jest zapewnienie gładkości trących elementów, dobór odpowiednich materiałów i odpowiedniego smarowania. Prowadzi to jednocześnie do zwiększenia kosztów wykonania i eksploatacji. Zwiększenie sprawności maszyny można także uzyskać przez dobieranie racjonalnych układów roboczych, redukowanie do minimum czasów biegu luzem, akumulowanie i odzysk energii itp.

Lekkość powoduje obniżenie kosztów wytwarzania przez zmniejszenie zużycia materiału, oczywiście przy tych samych tworzywach i technologiach. W pojazdach zmniejszenie masy powoduje wzrost wskaźnika ładowności, czyli stosunku masy ładunku do masy pojazdu. Lekkość maszyn ułatwia ich montaż i transport. Zmniejszenie masy elementów ruchomych zmniejsza ich momenty bezwładności, a tym samym ułatwia rozruch i hamowanie oraz zmniejsza obciążenia dynamiczne i moc silników. Lekkość maszyny uzyskuje się przez właściwe wykorzystanie materiału, dobre ukształtowanie elementów, użycie materiałów o dużej wytrzymałości i odpowiedni dobór wymiarów. Może to się jednak wiązać ze zmniejszeniem trwałości i niezawodności w wyniku zwiększenia obciążeń oraz ze wzrostem kosztów wywołanych użyciem drogich materiałów i kosztownych metod wytwarzania.

Taniość i dostępność materiałów jest istotnym wurunkiem poprawnego konstruowania. Istnieje duża różnorodność tworzyw konstrukcyjnych, mających różne właściwości wytrzymałościowe (odporność na zużycie, właściwości cierne, zdolność do pochłaniania drgań, odporność na korozję) oraz technologiczne (obrabialność, tłoczność, spawalność, lejność). Dobierając materiały, należy uwzględnić te. które spełniają wymagania wytrzymałościowe i technologiczne, a spośród nich wybrać

możliwie najtańsze, a jednocześnie dostępne na rynku.

Właściwy układ przenoszenia obciążeń polega na doborze schematu konstrukcyjnego maszyny do danego układu przenoszenia obciążeń. Niekorzystne jest np. skupienie obciążeń na pewnych elementach, z niedociążeniem innych. W przypadku dużych obciążeń korzystny może się okazać podział obciążenia na większą liczbę elementów i zapewnienie równomiernego rozkładu naprężeń. Należy unikać powstawania naprężeń technologicznych i montażowych.

Technologiczność polega na dopasowaniu konstrukcji do wymagań technologii, Należy dążyć dp stosowania najkorzystniejszych; w danych warunkach I przy zadanej wielkości produkcji;¹ metod technologicznych. Powinny one umożliwiać