MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Marek Pilarski
Eksploatowanie maszyn i urządzeń
711[02].O2.02
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
mgr inż. A
ukasz Orzech
mgr Stanisław Cyrulski
Opracowanie redakcyjne:
mgr Marek Pilarski
Konsultacja:
mgr inż. Gabriela Poloczek
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 711[02].O2.02
 Eksploatowanie maszyn i urządzeń , zawartego w modułowym programie nauczania dla
zawodu górnik eksploatacji podziemnej.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREÅšCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Klasyfikacja maszyn i urządzeń 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 11
4.1.3. Ćwiczenia 12
4.1.4. Sprawdzian postępów 13
4.2. Sprężarki, wentylatory i pompy 14
4.2.1. Materiał nauczania 14
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 26
4.2.3. Ćwiczenia 26
4.2.4. Sprawdzian postępów 28
4.3. Eksploatowanie maszyn i urządzeń 29
4.3.1. Materiał nauczania 29
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 34
4.3.3. Ćwiczenia 34
4.3.4. Sprawdzian postępów 35
4.4. Zużycie maszyn i urządzeń 36
4.4.1. Materiał nauczania 36
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 44
4.4.3. Ćwiczenia 44
4.4.4. Sprawdzian postępów 45
5. Sprawdzian osiągnięć 46
6. Literatura 51
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy z zakresu eksploatowania maszyn
i urządzeń.
W poradniku zamieszczono:
wymagania wstępne  wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane,
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,
cele kształcenia  wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,
materiał nauczania  podstawowe wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania
treści jednostki modułowej,
zestaw pytań przydatny do sprawdzenia, czy już opanowałeś treści zawarte w rozdziałach,
ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,
sprawdzian postępów,
sprawdzian osiągnięć  przykładowy zestaw zadań i pytań. Pozytywny wynik
sprawdzianu potwierdzi, że dobrze pracowałeś podczas zajęć i że nabyłeś wiedzę
i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej,
literaturę uzupełniającą.
W materiale nauczania zostały omówione zagadnienia dotyczące: ogólnej klasyfikacji
maszyn przemysłowych, konstrukcji i działania pomp, sprężarek i wentylatorów oraz
charakterystyki urządzeń do transportu wewnętrznego.
Informacje zamieszczone w Poradniku mogą zostać rozszerzone w oparciu o literaturę
dodatkowÄ… zgodnie z zaleceniami nauczyciela.
Z rozdziałem Pytania sprawdzające możesz zapoznać się:
przed przystąpieniem do rozdziału Materiał nauczania. Analiza tych pytań wskaże Ci
treści na jakie należy zwrócić szczególna uwagę w trakcie zapoznawania się z Materiałem
nauczania,
po opanowaniu rozdziału Materiał nauczania, by sprawdzić stan swojej wiedzy, która
będzie Ci potrzebna do wykonywania ćwiczeń.
Poradnik zawiera po każdym rozdziale propozycję ćwiczeń. Staranne ich wykonanie
pogłębi Twoją wiedzę i pozwoli na opanowanie umiejętności praktycznych. Podczas
wykonywania ćwiczeń zwróć uwagę na zalecenia nauczyciela dotyczące bezpieczeństwa
i higieny pracy.
Po wykonaniu zaplanowanych ćwiczeń, sprawdz
poziom opanowania swojej wiedzy
i umiejętności z danego rozdziału wykonując Sprawdzian postępów. Obiektywny osąd, które
zagadnienia zostały przez Ciebie opanowane, a do których należy jeszcze powrócić, pomoże
Ci właściwie przygotować się do Sprawdzianu osiągnięć, który stanowi podsumowanie
jednostki modułowej. Sprawdzian osiągnięć ma formę testu.
Poradnik zawiera przykład takiego testu oraz instrukcję, w której omówiono tok
postępowania podczas jego przeprowadzania. Odpowiedzi na pytania testowe będziesz
udzielał na Karcie odpowiedzi, której wzór zawiera Poradnik.
Bezpieczeństwo i higiena pracy
W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów
bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju
wykonywanych prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
711[02].O2
Podstawy technologii i konstrukcji mechanicznych
711[02].O2.01
Stosowanie materiałów konstrukcyjnych
i posługiwanie się dokumentacją techniczną
711[02].O2.02
Eksploatowanie maszyn i urządzeń
Schemat układu jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WST
PNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- rozróżnić podstawowe pojęcia z materiałoznawstwa,
- określić właściwości fizyczne, mechaniczne i technologiczne metali i ich stopów,
- scharakteryzować otrzymywanie i zastosowanie metali i ich stopów,
- rozróżnić gatunki stali i stopów,
- rozróżnić gatunki metali nieżelaznych i ich stopów,
- określić rodzaje korozji,
- określić sposoby zabezpieczenia przed korozją,
- wykonać rysunek części maszyn w rzutach prostokątnych i aksonometrycznych,
- wykonać szkic wykonawczy części maszyny,
- wykonać rysunek z zastosowaniem techniki komputerowej,
- zastosować podstawowe prawa mechaniki technicznej i wytrzymałości materiałów do
obliczania elementów maszyn,
- scharakteryzować połączenia stosowane w maszynach i urządzeniach,
- scharakteryzować osie, wały i łożyska,
- wyjaśnić zasadę działania łożysk i mechanizmów,
- rozróżnić rodzaje i scharakteryzować zasadę działania sprzęgieł i hamulców,
- odczytać i zinterpretować proste schematy mechaniczne,
- odczytać informacje zawarte na rysunkach i schematach mechanicznych,
- wskazać rodzaje dokumentacji technicznej,
- zinterpretować informacje zawarte w dokumentacji technicznej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- sklasyfikować maszyny i urządzenia pod względem eksploatacyjnym,
- scharakteryzować sprężarki i wentylatory,
- wyjaśnić zasadę działania sprężarek i wentylatorów,
- wyjaśnić zasadę działania pomp,
- określić podstawowe parametry pomp, sprężarek i wentylatorów,
- dobrać pompę i sprężarki do określonego procesu technologicznego,
- określić zastosowanie pomp, sprężarek i wentylatorów,
- zdefiniować podstawowe pojęcia dotyczące mechanizacji i automatyzacji produkcji,
- dokonać regulacji, konserwacji poszczególnych zespołów i całego urządzenia,
- przedstawić wymagania stawiane maszynom w zakresie niezawodności i trwałości,
- określić podstawy eksploatacji maszyn i urządzeń,
- ocenić stan techniczny maszyn i urządzeń,
- rozróżnić stopnie zużycia maszyn i urządzeń,
- scharakteryzować metody zapobiegania nadmiernemu zużyciu maszyn i urządzeń,
- wykonać typowe przeglądy techniczne maszyn,
- zdiagnozować stan techniczny maszyny i urządzenia,
- odczytać dokumentację techniczno-ruchową, technologiczną i warsztatową urządzeń
i maszyn.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA
NAUCZANIA
4.1. Klasyfikacja maszyn i urządzeń
4.1.1. Materiał nauczania
Definicja maszyny, urzÄ…dzenia, aparatu i mechanizmu.
Maszyną nazywamy układ materialny (stworzony przez człowieka), który wykorzystuje
energię doprowadzoną z zewnątrz w celu wykonania ruchów, potrzebnych do zrealizowania
konkretnej pracy mechanicznej.
Urządzeniem nazywamy zespół elementów (przyrządów) służących do wykonania
określonych czynności lub ułatwiających pracę (np. urządzenie energetyczne lub
klimatyzacyjne).
Aparatami nazywamy urządzenia, które spełniają określone zadania, lecz które nie
przetwarzajÄ… energii mechanicznej.
Mechanizm jest to zespół ruchomych elementów maszyny, które są połączone ze sobą
w taki sposób, że przy poruszaniu się jednego z nich (członu czynnego), pozostałe
(z wyjątkiem jednego) wykonują ściśle określone ruchy. Element pozostający w spoczynku
nazywamy członem biernym.
Ważniejsze postacie energii.
Energia jest to zdolność ciała do wykonania określonej pracy. W układzie SI jednostką
energii mechanicznej jest 1 dżul (1J). Zasada zachowania energii mówi, że w układzie
odizolowanym energia nie powstaje z niczego ani nie znika, lecz zmienia swoją postać.
W przypadku ciała poruszającego się można stwierdzić, że całkowita energia mechaniczna,
będąca sumą wszystkich rodzajów energii ciała nie ulega zmianie. Z tej zasady wynika
wniosek, że nie można zbudować takiej maszyny, która pracowałaby bez doprowadzenia do
niej energii z zewnątrz. Z ważniejszych rodzajów energii należy wymienić:
- kinetycznÄ…,
- potencjalnÄ…,
- cieplnÄ…,
- energiÄ™ promieniowania,
- elektrycznÄ…,
- chemicznÄ…
- jÄ…drowÄ….
Dla maszyn wykonujących pracę mechaniczną najważniejsza jest energia mechaniczna.
Najczęściej energia mechaniczna zamieniana jest w elektryczną i odwrotnie. Umożliwia to
przekazywanie energii mechanicznej na znaczne odległości.
Klasyfikacja maszyn
Ze względu na sposób pobierania i przetwarzania energii maszyny dzielimy na:
- silniki,
- maszyny robocze.
Silniki pobierają energię z zewnętrznego z
ródła i przetwarzają ją na energię
mechaniczną. W grupie silników możemy wyróżnić silniki:
- wodne, przetwarzające energię płynących wód na energię mechaniczną,
- wiatrowe, wykorzystujÄ…ce energiÄ™ poruszajÄ…cych siÄ™ warstw powietrza,
- cieplne, przetwarzajÄ…cÄ… energiÄ™ cieplnÄ… na mechanicznÄ…,
- elektryczne, przetwarzajÄ…ce energiÄ™ elektrycznÄ… na mechanicznÄ….
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
Silniki cieplne dzielimy na dwie grupy:
- parowe, gdzie czynnikiem roboczym jest para wodna,
- spalinowe, w których czynnikiem roboczym są rozprężające się gazy spalinowe.
Poza tą grupą rozróżniamy też silniki pierwotne i silniki wtórne. Silniki pierwotne to
takie, które wykorzystują bezpośrednio jedną z postaci energii przyrody (np. silniki wodne
lub wiatrowe). W silnikach wtórnych wykorzystanie energii przyrody odbywa się za
pośrednictwem przetwornicy energii. Przykładem może być silnik elektryczny.
Ze względu na konstrukcję silniki dzielimy na:
- wyporowe,
- przepływowe,
- odrzutowe.
Maszyny robocze dzielimy ze względu na przeznaczenie. Mamy maszyny:
- produkcyjne,
- transportowe,
- energetyczne.
Maszyny produkcyjne używane są do zmiany kształtu, wymiarów i właściwości
mechanicznych obrabianych obiektów. Ich zadaniem jest przekształcanie tych obiektów
w gotowy wyrób lub półwyrób, przeznaczony do dalszej obróbki. Przykładem mogą być
obrabiarki do metali, maszyny górnicze lub hutnicze.
Maszyny transportowe służą do zmiany położenia ciał stałych, cieczy i gazów. Należy
rozróżnić środki transportu bliskiego i dalekiego. Środkami transportu bliskiego są np.
dz
wignice i przenośniki, a środkami transportu dalekiego  samochody, statki lub samoloty.
Należy też wspomnieć o środkach transportu cieczy i gazów. Takimi środkami są pompy
i wentylatory.
Maszyny energetyczne przetwarzajÄ… energiÄ™ mechanicznÄ… w inne jej postacie. W tym
przypadku mamy np. prądnice lub pompy do wytwarzania ciśnienia płynów.
Cechy konstrukcyjne maszyn i urządzeń.
Zbiór informacji, opisujących budowę maszyny nazywamy zespołem cech
konstrukcyjnych. Cechy konstrukcyjne maszyny można podzielić na trzy grupy:
- materiałowe,
- geometryczne,
- dynamiczne.
Materiałowe cechy konstrukcyjne dostarczają informacji o tworzywach, z których
wykonana jest maszyna. W przypadku materiału metalowego, cechy te określają m.in. skład
chemiczny materiału, jego właściwości technologiczne i metalograficzne.
Geometryczne cechy konstrukcyjne dotyczą wymiarów elementów i ich wzajemne
położenie. Zawierają też informacje o maksymalnych odchyłkach od wymiarów
nominalnych.
Dynamiczne cechy konstrukcyjne określają właściwości wytrzymałościowe materiału
maszyny. Dotyczą pracy maszyny w warunkach określonych obciążeń.
Zapis konstrukcji.
Konstrukcją nazywamy zespół cech konstrukcyjnych, dotyczących funkcji przyszłej
maszyny lub urządzenia. Konstrukcja określa materiałowe, wymiarowe i wytrzymałościowe
stany dopuszczalne, które determinują przyszłą eksploatację maszyny. Zapis konstrukcji
dostarcza informacji o maszynie, bez których nie może ona być wytworzona. Informacje takie
powinny być zwięzłe i ograniczone do minimum. Najbardziej znaną formą zapisu konstrukcji
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
jest rysunek techniczny. Pozwala on na przedstawienie danego elementu maszyny  rysunek
wykonawczy, całej maszyny lub jej podzespołu  rysunek złożeniowy. Poniżej przedstawiony
jest korpus w formie rysunku wykonawczego. Należy zwrócić uwagę na ilość rzutów
prostokątnych, na rodzaj zastosowanego przekroju i wymiary, dotyczące boków, zaokrągleń
i promieni korpusu (na rysunku wykonawczym zamieszczamy wszystkie wymiary, potrzebne
do wykonania przedmiotu).
Rys. 1. Rysunek wykonawczy korpusu [3, s. 312]
Zadanie konstrukcyjne
Jest to zadanie, polegające na stworzeniu konstrukcji maszyny lub urządzenia, które
w sposób niezawodny będzie spełniało postawione przed nim cele a którego wykonanie nie
będzie przekraczało  założeń finansowych . Konstrukcja, powstała w wyniku realizacji
zadania konstrukcyjnego, podlega  ocenie jakości . Ocenę taką można przeprowadzić na
podstawie tzw. kryteriów konstrukcyjnych. Mówią one, jakie zadania powinna spełniać
maszyna i jakie powinna mieć właściwości użytkowe (np. wydajność i niezawodność
pompy). Kryteria konstrukcji można podzielić na 5 grup:
- kryterium opłacalności,
- kryterium wykonania,
- kryterium bezpieczeństwa,
- kryterium ciężaru,
- kryterium estetyki.
Kryterium opłacalności służy do oceny, czy maszyna przyniesie w przyszłości korzyści
finansowe. Poprawność konstrukcji pod względem technologiczności można ocenić na
podstawie kryterium wykonania. Kryterium bezpieczeństwa pozwala ocenić, czy maszyna
będzie pracowała bezpiecznie (np. maszyny transportowe). Jeżeli ważny jest ciężar
urządzenia, to korzystamy z kryterium ciężaru. Ostatnie kryterium dotyczy wyglądu
zewnętrznego.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
Dokumentacja technologiczna
Dokumentacja technologiczna, jest to zbiór dokumentów, które są potrzebne do
wykonania procesu technologicznego obróbki oraz montażu zespołów i części wyrobu.
Podstawowymi elementami dokumentacji technologicznej sÄ…:
- dokumenty podstawowe,
- rysunki surówek,
- rysunki specjalnych pomocy warsztatowych,
- dokumenty dotyczÄ…ce organizacji produkcji,
- dokumenty dotyczÄ…ce dyscypliny technologicznej.
Karta technologiczna pokazuje, jaki jest podział obróbki części lub montażu zespołu na
poszczególne operacje. Operacja, to część procesu technologicznego, wykonana na jednym
stanowisku roboczym, przez jednego pracownika lub grupę pracowników, na pojedynczym
przedmiocie bez przerw na wykonywanie innych zadań roboczych. Dla każdej operacji karta
technologiczna określa:
- numer operacji,
- wydział produkcyjny i stanowisko robocze,
- opis operacji,
- oprzyrzÄ…dowanie stanowiska roboczego,
- czas przygotowawczo-zakończeniowy tpz,
- czas jednostkowy tj,
- Å‚Ä…czny czas wykonania operacji T.
Wzór karty technologicznej pokazany jest na rysunku 2.
Rys. 2. Wzór karty technologicznej [3, s. 427]
Instrukcja obróbki, montażu i kontroli
Instrukcje montażu i kontroli są stosowane dla każdej operacji w produkcji
wielkoseryjnej i masowej. W produkcji średnioseryjnej instrukcje te stosowane są tylko do
operacji bardziej złożonych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
Wykaz pomocy warsztatowych
Wykaz taki jest sporządzany na podstawie instrukcji obróbki. Na jego podstawie
dokonuje się zakupu pomocy warsztatowych, potrzebnych do wykonania części wyrobu.
Karta normowania czasu
Dotyczą poszczególnych operacji w produkcji masowej, wielkoseryjnej i średnioseryjnej.
Karty te sporządzane są po opracowaniu instrukcji obróbki, montażu i kontroli.
Karta normowania materiału
Określa zużycie materiału na jedną sztukę rozpatrywanej części. Na jej podstawie
składane są zamówienia na materiał.
Dokumentacja techniczno-ruchowa
Dokumentacja techniczno-ruchowa (DTR) zawiera szereg informacji dotyczÄ…cych
danego typu maszyny. Informacje te możemy podzielić na dwie grupy:
1) informacje ogólne, dotyczące danego typu maszyny,
2) dane indywidualne, dotyczące ściśle określonej maszyny.
Informacje ogólne zawierają:
- charakterystykÄ™ technicznÄ…,
- wykaz wyposażenia normalnego i specjalnego,
- schematy kinematyczne, elektryczne i pneumatyczne,
- instrukcję obsługi,
- instrukcjÄ™ konserwacji i smarowania,
- wykaz części zamiennych.
Dane indywidualne zawierajÄ…:
- dane ewidencyjne,
- rzeczywiste wyposażenie maszyny,
- wykaz załączonych rysunków,
- wykaz części zapasowych.
Na podstawie dokumentacji techniczno-ruchowej można scharakteryzować elementy
maszyny i określić rodzaj połączeń między nimi. Można też optymalnie dobrać parametry
użytkowania maszyny lub urządzenia.
Jeżeli do DTR zamieszczona jest instrukcja obsługi, to po oprawieniu powinna być
zawieszona przy danej maszynie. Jeżeli DTR nie zawiera takiej instrukcji, to powinna być
ona opracowana na podstawie DTR.
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co to sÄ… silniki?
2. Na jakie rodzaje dzielimy maszyny robocze?
3. Co to jest mechanizm?
4. Jak brzmi zasada zachowania energii?
5. Do czego służy dokumentacja techniczno-ruchowa?
6. Jakie są części dokumentacji techniczno-ruchowej?
7. Co to jest zapis konstrukcji?
8. Jakie sÄ… cechy rysunku wykonawczego?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Uzupełnij tabelę w celu sklasyfikowania maszyn.
Tabela do ćwiczenia 1.
Rodzaj maszyny Przemiana energii zachodzÄ…ca w maszynie
silniki cieplne
przemiana energii za pomocÄ… przetwornicy
maszyny transportowe
zamiana energii cieplnej na mechanicznÄ…
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przypomnieć sobie podział maszyn i urządzeń,
2) rozróżnić zastosowanie podstawowych rodzajów silników i maszyn roboczych,
3) na podstawie wcześniejszej analizy uzupełnić tabelkę,
4) zaprezentować efekty swojej pracy.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- Poradnik dla ucznia.
Ćwiczenie 2
Na podstawie dokumentacji techniczno-ruchowej urządzenia określ, jakie zastosowano
w nim elementy maszyn i jakie są połączenia między nimi.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować dokumentację techniczno-ruchową urządzenia,
2) określić rodzaje zastosowanych połączeń i mechanizmów,
3) wyniki analizy zapisać w odpowiedniej tabeli,
4) przedstawić wynik ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- dokumentacja techniczno-ruchowa urzÄ…dzenia,
- Poradnik dla ucznia,
- literatura wskazana przez nauczyciela.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
Ćwiczenie 3
Na podstawie zamieszczonej poniżej ilustracji określ, jaki jest na niej przedstawiony
rodzaj rysunku technicznego.
Rysunek do ćwiczenia 3.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować fragment Poradnika dla ucznia zawierający zapis konstrukcji,
2) zauważyć, ile wymiarów jest przedstawionych na rysunku,
3) rozstrzygnąć, z ilu części składa się przedstawiony przedmiot,
4) zgłosić odpowiedz
nauczycielowi.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- Poradnik dla ucznia,
- rysunki techniczne różnych części maszyn i urządzeń.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) zdefiniować pojęcie maszyny, urządzenia i mechanizmu? Ą% Ą%
2) dokonać klasyfikacji maszyn i urządzeń? Ą% Ą%
3) opisać cechy konstrukcyjne maszyn? Ą% Ą%
4) wyjaśnić zasadę zachowania energii? Ą% Ą%
5) omówić elementy składowe dokumentacji technologicznej? Ą% Ą%
6) opisać rolę dokumentacji techniczno-ruchowej w użytkowaniu
maszyn? Ä„% Ä„%
7) rozpoznać i zinterpretować rysunek złożeniowy danej części? Ą% Ą%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
4.2. Sprężarki, wentylatory i pompy
4.2.1. Materiał nauczania
Charakterystyka sprężarek
Sprężarką nazywamy maszynę, służącą do sprężania i przetłaczania w sposób ciągły
czynnika gazowego. Ciśnienie czynnika tłoczonego jest ponad trzykrotnie wyższe od
ciśnienia czynnika zasysanego. Sprężarki możemy ogólnie podzielić na przepływowe
i wyporowe. Sprężarka przepływowa działa na zasadzie ciągłego przepływu gazu przez nią.
W sprężarkach wyporowych tłoczenie odbywa się na zasadzie zwiększania i zmniejszania
przestrzeni roboczej. Jednym z parametrów sprężarek jest stopień sprężania. Określany jest
jako stosunek ciśnienia końcowego tłoczenia do ciśnienia początkowego ssania:
µ=pt/ps
µ  stopieÅ„ sprężania,
pt  ciśnienie na wylocie,
ps  ciśnienie na wlocie.
Innym parametrem sprężarek jest tzw. spręż, określany jako różnica pomiędzy ciśnieniem
tłoczenia i ciśnieniem zasysania:
"p=pt-ps
Sprężarki przepływowe
Sprężarki te dzieli się na:
- osiowe,
- promieniowe,
- promieniowo-osiowe.
Według innego podziału mamy sprężarki jednostopniowe i wielostopniowe.
Ogólny schemat sprężarki osiowej przedstawiony jest na rysunku 3.
Rys. 3. Schemat sprężarki osiowej [4, s. 304]
1  dyfuzor,
2  wirnik,
3  Å‚opatki wirnika,
4  nieruchome Å‚opatki kierownicze.
Wirnik może mieć konstrukcję bębnową lub może być w postaci kilku tarcz, osadzonych
na jednym wale. Parametry wydajnościowe sprężarek osiowych zależą od ich zastosowania.
Wydajność objętościowa tych sprężarek zawiera się w zakresie od 10 m3/s do 200 m3/s, a
ich spręż zawiera się w przedziale od 1,13 do 12,0. Zaletami sprężarek osiowych są: wysoka
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
sprawność, duża wydajność oraz niewielkie wymiary. Wadą jest niewielki spręż, uzyskiwany
w jednym stopniu sprężania. Niesie to ze sobą konieczność konstruowania tych sprężarek
z większą liczbą stopni.
Schemat sprężarki promieniowej zamieszczony jest na rysunku 4.
Rys. 4. Schemat sprężarki promieniowej [4, s. 304]
1  dyfuzor,
2  wirnik,
3  Å‚opatki wirnika,
4  nieruchome Å‚opatki kierownicze.
Napęd sprężarki promieniowej stanowi przekładnia. Sprężanie w tych sprężarkach
zwiększone jest poprzez zwiększenie ilości stopni sprężania. Sprężarki te budowane są jako
jednowałowe i wielowałowe. W sprężarkach jednowałowych wieńce wirników osadzone są
na wale szeregowo i obracają się z jednakową prędkością. W układzie wielowałowym
prędkości wirników mogą być różne.
Sprężarki wyporowe
Sprężanie odbywa się za pomocą ruchów posuwisto-zwrotnych tłoka, poruszającego się
w odróżnieniu od sprężarek przepływowych, sprężanie nie odbywa się w sposób ciągły, lecz
pulsacyjny. Sprężarka tłokowa napędzana jest za pomocą silnika, połączonego z tłokiem za
pomocą mechanizmu korbowodowego. Jeden cykl sprężania obejmuje ruch ssania i suw
sprężania. W czasie suwu ssania tłok zajmuje tzw. dolne martwe położenie (DMP), a w czasie
suwu sprężania tłok przemieszcza się do górnego martwego położenia (GMP). W głowicy
cylindra znajdują się dwa zawory: ssawny i tłoczny. Zawór ssawny otwiera się samoczynnie
pod wpływem podciśnienia, wytwarzającego się w cylindrze podczas ruchu tłoka w dół.
Następuje wtedy zassanie gazu do cylindra (zawór tłoczny w tym czasie jest zamknięty). Gdy
tłok idzie do góry, wytwarza się ciśnienie, które powoduje zamknięcie się zaworu ssawnego
i otwarcie zaworu tłocznego. Następuje tłoczenie gazu z cylindra.
Przestrzeń szkodliwa jest to obszar w cylindrze pomiędzy wewnętrzną powierzchnią
głowicy a górną powierzchnią tłoka. Schemat działania sprężarki tłokowej przedstawiony jest
na rysunku 5.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
Rys. 5. Schemat sprężarki tłokowej [4, s. 293]
Ps  ciśnienie ssania,
Pt  ciśnienie tłoczenia.
Sprężarki tłokowe wielostopniowe działają w taki sposób, że w pierwszym cylindrze nie
osiąga się ciśnienia końcowego, a gaz przechodzi do cylindra kolejnego, gdzie albo uzyskuje
ciśnienie końcowe (w sprężarkach dwustopniowych), albo sprężany jest do ciśnienia
wyższego niż cylindrze pierwszym i przechodzi do cylindra kolejnego (w sprężarkach
o wyższej liczbie stopni niż dwa). W sprężarkach tych musi być stosowany system chłodzenia
pomiędzy kolejnymi cylindrami (chłodzenie międzystopniowe). Schemat działania sprężarki
dwustopniowej pokazany jest na rysunku 6.
Rys. 6. Schemat sprężarki tłokowej o dwóch stopniach sprężania [4, s. 295]
p1 - ciśnienie na wlocie do pierwszego cylindra,
p2  ciśnienie pomiędzy stopniami,
p3  ciśnienie końcowe,
T1  temperatura na wlocie do pierwszego cylindra i pomiędzy chłodnicą a drugim
cylindrem,
T2  temperatura pomiędzy pierwszym cylindrem a chłodnicą,
T3  temperatura końcowa.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
 Układy cylindrów sprężarek dwustopniowych pokazane są na rysunku 7. Widać na nim
różne rozwiązania, dotyczące połączeń tłoków z wałem.
Rys. 7. Układy cylindrów w sprężarkach dwustopniowych [4, s. 298]
I  pierwszy stopień sprężania,
II  drugi stopień sprężania.
Głównymi zespołami sprężarek tłokowych są:
- kadłub,
- głowica,
- układ korbowy,
- układ zaworowy.
Zawory w sprężarkach tłokowych są zaworami samoczynnymi. Ich działanie polega na
tym, że otwierają się i zamykają pod wpływem różnicy ciśnień. Stosowane zawory można
podzielić na trzy grupy:
- grzybkowe,
- pierścieniowo-płytkowe,
- listwowe.
Wymienione typy zaworów przedstawione są na rysunku 8.
Rys. 8. Typy zaworów w sprężarkach: a) grzybkowy, b) pierścieniowo-płytkowy, c) listwowy [4, s. 299]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
1  grzybek,
2  sprężyna odciążająca,
3  korpus,
4  gniazdo,
5  zderzak,
6, 7  płytki zamykające,
8, 9  sprężyny walcowe,
10  listwy.
Przebieg sprężania w sprężarce tłokowej
W procesie sprężania teoretycznego trzeba przyjąć, że tłok dochodzi do zaworów (nie ma
przestrzeni szkodliwej) i że zawory pracują bez opóz
nień. Schemat takiego sprężania
pokazuje rysunek 9. Na rysunku cylinder położony jest poniżej wykresu przemian gazowych,
zachodzÄ…cych w czasie jednego cyklu.
Rys. 9. Przebieg sprężania w teoretycznej sprężarce tłokowej [4, s. 293]
T  temperatura gazu sprężanego,
m  masa gazu sprężanego,
"Q  przyrost ciepła,
l  pole równe pracy sprężarki,
V1, V2  objętości gazu w kolejnych momentach cyklu sprężania.
Na wykresie tym linia 1-2 oznacza przemianÄ™ izotermicznÄ…, linia 2-3 i 4-1 przemianÄ™
izobarycznÄ… a linia 3-4 przemianÄ™ izochorycznÄ….
Praca potrzebna do sprężenia izotermicznego równa jest pracy przemiany oznaczonej na
wykresie linią 1-2. W sprężarkach rzeczywistych praca wiąże się z przemianą pośrednią
pomiędzy sprężaniem izotermicznym i adiabatycznym (w przemianie adiabatycznej nie
zachodzi wymiana ciepła pomiędzy układem i otoczeniem). Pracę sprężarki wyrażamy
w kJ/kg.
Moc w sprężarce możemy wyznaczyć znając wartość pracy sprężania i masę gazu
sprężonego za pomocą wzoru:
P=l‡Qm
P  moc w kW,
l  praca sprężania w kJ/kg,
Qm  wydajność sprężarki w kg/s.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
Zastosowanie sprężarek
Sprężarki mogą pracować samodzielnie lub jako element wchodzący w skład bardziej
złożonych urządzeń (np. zespół przygotowania sprężonego powietrza w układach
pneumatycznych). Mają zastosowanie w kotłach parowych, silnikach cieplnych lub
w chłodziarkach. Sprężarki promieniowe wykorzystywane są też jako urządzenie
wspomagajÄ…ce w turbinach gazowych.
Wentylatory
Wentylatory są maszynami roboczymi, służącymi do przetłaczania znacznej ilości
czynnika gazowego bez nadawania gazowi dużych ciśnień. Ze względu na wartość ciśnienia
wentylatory możemy podzielić na:
- niskoprężne (ciśnienie końcowe do 1 kPa),
- średnioprężne (ciśnienie końcowe od 1 kPa do 3 kPa),
- wysokoprężne (ciśnienie końcowe powyżej 3 kPa).
Ze względu na zasadę działania wentylatory możemy podzielić na:
- osiowe,
- promieniowe.
Wentylatory osiowe
Wentylatory te działają na tej samej zasadzie, co sprężarki osiowe. Stopniem wentylatora
nazywamy układ wirnika i kierownicy. Mamy wentylatory osiowe jednostopniowe
i wielostopniowe. W celu osiągnięcia większego spiętrzenia gazu stosuje się wentylatory
przeciwbieżne. Zasada ich działania polega na tym, że zastosowane są dwa wirniki obracające
się w przeciwne strony, przy czym wirniki te napędzane są oddzielnymi silnikami.
Nadciśnienia powstałe w obu wirnikach oraz prędkości obwodowe sumują się. Dzięki
takiemu rozwiązaniu gaz opuszcza ostatni wirnik wzdłuż jego osi. Pozwala to na
wyeliminowanie z konstrukcji wentylatora kierownicy, co wpływa na uproszczenie
urzÄ…dzenia. Schemat wentylatora osiowego pokazany jest na rysunku 10.
Rys. 10. Schemat wentylatora osiowego jednostopniowego [4, s. 308]
1  kadłub,
2  wirnik,
3  wał wirnika,
4  kierownica,
5  dyfuzor.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
 Jednym z prostszych rodzajów wentylatora osiowego jest wentylator śmigłowy. Składa
siÄ™ tylko z jednego elementu roboczego-wirnika. Poza tym, jego budowÄ™ stanowi korpus oraz
siatka zabezpieczajÄ…ca. Wentylatory te majÄ… zastosowanie w instalacjach wentylacyjnych
i klimatyzacyjnych, w chłodnictwie, suszarnictwie itp.
Wentylatory promieniowe
Zasada działania tego wentylatora jest taka, że gaz jest zasysany przez otwór wlotowy
wzdłuż osi. W wirniku następuje  przekierunkowanie w ten sposób, że cząsteczki gazu
poruszają się wzdłuż promieni. Powoduje to zwiększenie prędkości obwodowej strugi, a co za
tym idzie, wzrost jej ciśnienia. Głównymi częściami składowymi tego wentylatora są:
- wlot,
- wirnik,
- obudowa.
Napęd stanowi silnik elektryczny. Jednym z dodatkowych elementów budowy jest rama
montażowa (jej miejsce może zastąpić inny element, spełniający analogiczne zadanie).
Schemat wentylatora promieniowego pokazany jest na rysunku 11.
Rys. 11. Schemat wentylatora promieniowego [4, s. 309]
1  wlot,
2  wirnik promieniowy,
3  obudowa,
4  rama montażowa,
5  silnik napędowy.
Wzrost ciśnienia następuje dzięki poprzecznemu położeniu otworu wylotowego
względem osi wirnika. Wentylatory promieniowe stosowane są w chłodnictwie,
ogrzewnictwie i w różnych procesach technologicznych oraz klimatyzacji.
Parametry techniczne wentylatorów
Parametry techniczne wentylatorów stanowią:
- wydajność objętościowa,
- spiętrzenie [Pa],
- prędkość obrotowa wirnika n [obr/min],
- moc użyteczna Pe [W lub kW],
- sprawność efektywna.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
Wydajność na wylocie określa się wzorami:
(dla wentylatorów osiowych),
Dz  średnica zewnętrzna wieńca,
Dw  średnica wewnętrzna wieńca,
Cos  składowa osiowa średniej prędkości na wylocie,
Co  prędkość osiowa w kroćcu wlotowym,
Do  średnica kroćca wlotowego.
Spiętrzenie wyrażamy wzorem: "p=pst+pd.
"pst  podciśnienie, potrzebne do pokonania oporów ruchu w przewodzie ssawnym,
"pd  przyrost ciśnienia dynamicznego.
Moc użyteczna wyraża siÄ™ za pomocÄ… wzoru: Pe=Qv‡"p
Qv  wydajność wentylatora,
"p  spiętrzenie.
Sprawność jest parametrem, którego wartość zawiera się w przedziale od 0,25 do 0,88.
Sprawność zależna jest od wielkości wentylatora i od stopnia nowoczesności jego konstrukcji.
Zasady doboru wentylatorów
Doboru wentylatorów dokonujemy na podstawie odpowiednich tablic lub tzw.
charakterystyk zbiorczych. Przykład takiej charakterystyki przedstawia rysunek 12.
Rys. 12. Charakterystyka wentylatora dla stałej prędkości obrotowej [4, s. 312]
Krzywa, na której leżą punkty A i B jest wykresem spiętrzenia całkowitego, a krzywa
oporów dotyczy oporów urządzenia współpracującego z wentylatorem. W punkcie
A następuje równowaga oporów sieci i spiętrzenia całkowitego. W tym punkcie ustala się
praca wentylatora. Wentylator odpowiednio dobrany to taki, którego punkt A znajduje się na
odcinku charakterystyki odpowiadającym pracy użytecznej.
Charakterystyka i klasyfikacja pomp
Pompy są maszynami roboczymi, służącymi do transportowania czynnika z tzw.
przestrzeni ssawnej do przestrzeni tłocznej. Odbywa się to kosztem energii silnika
napędowego. Z najważniejszych parametrów pomp należy wymienić:
- wydajność pompy,
- wysokość podnoszenia,
- moc,
- sprawność.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
Wydajność pompy określamy jako ilość czynnika przetransportowanego przez pompę
w jednostce czasu. Jednostką wydajności jest m3/s. Wysokość podnoszenia odnosi się do
zakresu transportu czynnika z przestrzeni ssawnej do przestrzeni tłocznej. Jednostką jest 1m.
Moc pompy określana jest jako moc użyteczna, przekazywana transportowanemu
czynnikowi lub moc na wale pompy (jest to moc przekazywana na wał pompy przez silnik).
Sprawnością pompy nazywamy stosunek wydajności rzeczywistej do wydajności
teoretycznej.
Ogólnie pompy dzielimy na:
- wirowe,
- wyporowe.
Pompy wirowe charakteryzują się ciągłym zasysaniem i tłoczeniem czynnika, a pompy
wyporowe tłoczą czynnik  porcjami . Pompy wirowe można podzielić na:
odśrodkowe,
diagonalne.
Pompy wyporowe dzielimy na:
tłokowe,
skrzydełkowe,
rotacyjne.
Wirowa pompa odśrodkowa
Wirnik tej pompy posiada wieniec z łopatkami zagiętymi w kierunku przeciwnym do
obrotu wału, na którym jest osadzony. Ruch obrotowy wirnika powoduje zwiększenie
prędkości cząstek przy obwodzie obudowy. Jednocześnie w środku wieńca powstaje
podciśnienie, zasysające kolejne ilości cieczy. Przed uruchomieniem tej pompy należy koniec
przewodu ssawnego wypełnić cieczą. Pompy odśrodkowe można podzielić na pompy
jednostrumieniowe i pompy dwustrumieniowe. Konstrukcję i zasadę działania pompy
odśrodkowe jednostrumieniowej przedstawia rysunek 13.
Rys. 13. Pompa odśrodkowa jednostrumieniowa [1, s. 150]
1  wirnik,
2  korpus,
3  dyfuzor,
4  przewód tłoczny,
5  przewód ssawny,
6  nurnik,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
7  zawór zwrotny,
8  zawór regulacyjny,
9  dławica.
Ze względu na ilość wirników pompy odśrodkowe dzielimy na jednostopniowe
(o jednym wirniku) i wielostopniowe (posiada kilka wirników ustawionych szeregowo
i połączonych wspólną obudową). Pompy odśrodkowe mają zastosowanie w instalacjach
wodociągowych, w energetyce cieplnej jako element do zasilania kotłów parowych, jako
pompy zasobnikowe w elektrowniach wodnych czy w górnictwie (odwadnianie kopalń).
Pompy tłokowe
Pompy te dzielimy na pompy tłokowe jednostronnego działania i dwustronnego
działania. Oba te rodzaje pomp różnią się tym, że w pompach jednostronnego działania
czynnik zasysany jest tylko po jednej stronie tłoka, a w pompach dwustronnego działania
czynnik ten jest zasysany na przemian po jednej i po drugiej stronie tłoka.
Pompa tłokowa jednostronna
Budowę i zasadę działania pompy jednostronnej pokazuje rysunek 14.
Rys. 14. Pompa tłokowa jednostronnego działania [1, s. 166]
1  korpus,
2  tłok,
3  zawór ssawny,
4  przewód ssawny,
5  zawór zwrotny,
6  smok,
7  zawór tłoczny,
8  przewód tłoczny,
9  korbowód.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
Zasada działania pompy tłokowej jednostronnej
Ruch tłoka w lewo powoduje powstawanie w przewodzie ssawnym podciśnienia, dzięki
czemu otwierają się zawory 5 i 3. Ciecz dostaje się do przewodu ssawnego, a zawór tłoczny
jest zamknięty. Gdy tłok wykonuje ruch w przeciwną stronę, pomiędzy zaworami 3 i 7
powstaje ciśnienie wyższe od atmosferycznego, co powoduje otwarcie się zaworu tłocznego
i wypełnienie przez ciecz przewodu tłocznego. Ciecz o określonym ciśnieniu transportowana
jest do przestrzeni tłocznej.
Pompa dwustronna
W tych pompach czynnik roboczy dostaje się do cylindra po obu stronach tłoka. Dzięki
temu ruch tłoka w każdym kierunku powoduje jednoczesne zasysanie i tłoczenie czynnika.
Zasadę działania tej pompy pokazuje rysunek 15.
Rys. 15. Zasada działania pompy tłokowej dwustronnej [1, s. 168]
1  tłok,
2  zawory tłoczne,
3  zawory ssÄ…ce.
Ruch posuwisto-zwrotny ramienia tłoka możliwy jest dzięki zastosowaniu tzw. wodzika.
Zastosowanie pomp tłokowych
Pompy te mają zastosowanie w układach sterowania hydraulicznego. Są też używane do
odwadniania obiektów komunalnych.
Pompa skrzydełkowa
Pompa ta pozbawiona jest napędu mechanicznego. Działa na zasadzie obracania ręcznego
dz
wigni w obie strony. Dzięki temu w czasie jednego ruchu tzw. skrzydełka (przegrody
roboczej) zachodzą jednocześnie procesy ssania i tłoczenia. Zasadę działania tej pompy
obrazuje rysunek 16.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
Rys. 16. Pompa skrzydełkowa [1, s. 172]
1  korpus,
2  przegrody,
3, 4  zawory ssÄ…ce,
5  wałek,
6  ruchome skrzydełka,
7, 8  zawory tłoczne,
9  dz
wignia.
Pompa skrzydełkowa stosowana jest w celu ręcznego przepompowywania płynów.
Pompa rotacyjna
Elementem roboczym tej pompy jest układ ruchomych tłoków, lub wysuwnych łopatek.
Tłoki te znajdują się w cylindrach, w których mogą przesuwać się pod wpływem odśrodkowej
siły bezwładności. Wirnik porusza się w bębnie mimośrodowo, co powoduje wypieranie
(transport) cieczy. Konstrukcję i zasadę działania tej pompy przedstawia rysunek 17.
Rys. 17. A
opatkowa pompa rotacyjna [1, s. 172]
1  korpus,
2  wirnik,
3  Å‚opatki.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Czym różni się działanie sprężarki przepływowej i tłokowej?
2. Jaka jest różnica pomiędzy sprężarką tłokową jednostronną a sprężarką tłokową
dwustronnÄ…?
3. Jakie sÄ… rodzaje pomp?
4. Gdzie mają zastosowanie podstawowe typy sprężarek?
5. W jakich przypadkach sÄ… stosowane pompy wirowe i wyporowe?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Na podstawie zamieszczonego rysunku określ typ sprężarki, wymień główne jej zespoły
i wyjaśnij zasadę działania.
Rysunek do ćwiczenia 1
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zanalizować zamieszczony rysunek,
2) rozróżnić główne elementy sprężarki z rysunku,
3) odtworzyć sobie zasadę działania sprężarek przepływowych i wyporowych,
4) określić rodzaj sprężarki,
5) skonsultować rozwiązanie z nauczycielem.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- Poradnik dla ucznia,
- literatura wskazana przez nauczyciela.
Ćwiczenie 2
Uzupełnij poniższą tabelę, dobierając do zamieszczonych w niej zastosowań określony
typ urządzenia. Uzasadnij wybór.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
Zastosowanie Typ urzÄ…dzenia
Układy agregatowe
Transport ręczny czynnika płynnego
Transport czynnika płynnego w postaci
strumienia
Wspomaganie układów pneumatycznych
Klimatyzacja pomieszczeń fabrycznych
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) przeanalizować maszyny wyporowe i przepływowe pod względem ich zastosowania,
2) przypisać każdej z podanych form zastosowania konkretny typ maszyny,
3) uzasadnić wybór,
4) przedstawić wynik ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- Poradnik dla ucznia,
- literatura wskazana przez nauczyciela.
Ćwiczenie 3
Uzupełnij podany rysunek i określ rodzaj maszyny, przedstawionej na nim.
Rysunek do ćwiczenia 3.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować podany rysunek,
2) przypomnieć sobie rodzaje i konstrukcje poznanych maszyn wyporowych
i przepływowych,
3) dokonać wyboru odpowiedniej maszyny,
4) uzupełnić rysunek,
5) przedstawić wynik nauczycielowi.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
 Wyposażenie stanowiska pracy:
- Poradnik dla ucznia,
- ilustracje ze schematami podstawowych maszyn wyporowych,
- podręcznik z maszynoznawstwa.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) sklasyfikować maszyny przepływowe i wyporowe? Ą% Ą%
2) opisać konstrukcję i działanie sprężarek przepływowych? Ą% Ą%
3) opisać konstrukcję i działanie sprężarek przepływowych? Ą% Ą%
4) omówić zasadę działania sprężarek wyporowych? Ą% Ą%
5) wyjaśnić różnice pomiędzy pompą tłokową jednostronną
i tłokową dwustronną? Ą% Ą%
6) omówić parametry sprężarek? Ą% Ą%
7) wymienić i opisać rodzaje wentylatorów? Ą% Ą%
8) opisać zastosowanie maszyn wyporowych i przepływowych? Ą% Ą%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
4.3. Eksploatowanie maszyn i urządzeń
4.3.1. Materiał nauczania
Mechanizacja i automatyzacja
Mechanizacją nazywamy zastąpienie pracy ręcznej lub żywej siły pociągowej maszyną,
spełniającą określone zadania. Definicja ta dotyczy zarówno maszyn roboczych jak
i silników. Mechanizacja obejmuje m. in. czynności, które wiele razy powtarzają się w trakcie
trwania procesu produkcyjnego. Wykonanie tych czynności wymaga dużej dokładności
i byłoby bardzo uciążliwe dla pracowników gdyby nie było zmechanizowane. Mechanizacja
dotyczy różnych etapów procesu produkcyjnego. Jednym z przykładów jest transport
wewnętrzny w zakładzie produkcyjnym. W tym przypadku mechanizację możemy osiągnąć
przez zastosowanie:
- wózków platformowych lub widłowych,
- przenośników rolkowych,
- przenośników taśmowych,
- wciągników z napędem ręcznym, elektrycznym lub pneumatycznym,
- suwnic.
Wózki widłowe i platformowe mają zastosowanie m. in. w przewożeniu towaru o dużej
masie i o regularnych kształtach zewnętrznych. Wykorzystywane są do transportu
międzystanowiskowego w halach produkcyjnych. Rodzaje tych urządzeń pokazane są na
rysunku 18.
Rys. 18. Rodzaje wózków akumulatorowych: a) platformowy, b) podnośnikowy widłowy [5, s. 17]
Realizację zadań dotyczących transportu wewnętrznego możemy osiągnąć wykorzystując
urządzenia podnoszące. Grupę takich urządzeń ogólnie nazywamy dz
wignicami. DzielÄ… siÄ™
one na:
- podnośniki,
- suwnice,
- żurawie.
Szerokie zastosowanie w transporcie wewnętrznym mają podnośniki. Jednym z rodzajów
tych urządzeń są wciągniki. Rysunek 19 pokazuje dwa rodzaje wciągników: z napędem
ręcznym i z napędem elektrycznym. Urządzenia te stosowane są w przypadkach, gdy trzeba
podnieść na pewną wysokość przedmiot o sporym ciężarze i wymiarach. Praca tych urządzeń
charakteryzuje się tym, że ich ruch roboczy jest ruchem przerywanym. Przerwy takie są
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
potrzebne do wykonania prac manipulacyjnych, polegajÄ…cych na zaczepieniu i odczepieniu
Å‚adunku.
Rys. 19. Rodzaje wciągników: a) z napędem ręcznym, b) z napędem elektrycznym [5, s. 19]
Dobór podstawowych parametrów użytkowania
Parametrami użytkowania maszyn są parametry:
fizyczne,
chronologiczne,
technologiczne,
eksploatacyjne,
ekonomiczne.
Do parametrów fizycznych zaliczamy obciążenie maszyny, dopuszczalne zużycie energii
i ciężar. Parametry chronologiczne określone są przez czas rozpoczęcia, trwania i zakończenia
pracy. Najistotniejszą rolę w doborze maszyny spełniają czynniki dotyczące obciążenia
maszyn i prędkości roboczych. Czynniki te decydują o zdolnościach użytkowych, wydajności
lub o kosztach eksploatacji. Najsłabszy czynnik maszyny lub urządzenia musi wytrzymać
obciążenie, na jakie jest narażony. Wynika to z warunku wytrzymałościowego materiału.
Jeżeli któraś z wielkości użytkowych maszyn zostanie przekroczona, to wpłynie to w sposób
nieodwracalny na zmniejszenie efektywności. Może też spowodować uszkodzenie maszyny.
W procesie użytkowania maszyny lub urządzenia powinna być wykorzystana
dokumentacja techniczno-ruchowa.
Automatyzacja jest to wprowadzenie do produkcji automatów, regulatorów, układów
sterowania itp. Ma to na celu samoczynne sterowanie, regulowanie i kontrolowanie procesów
produkcyjnych. Mechanizacja i automatyzacja dotyczy czynności produkcyjnych często
powtarzających się i wymagających dużej dokładności wytwarzanych wyrobów.
Automatyzację procesów produkcyjnych można sklasyfikować następująco:
- automatyzacja pełna,
- automatyzacja niepełna.
Automatyzacja pełna polega na sterowaniu procesem produkcyjnym oraz wszystkimi
czynnościami produkcyjnymi. Ma ona zastosowanie m. in. w przemyśle samochodowym.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
Automatyzacja niepełna polega na sterowaniu procesem produkcyjnym i tylko
niektórymi czynnościami produkcyjnymi. Stosuje się ją w przemyśle ceramicznym,
odlewniczym itp.
Automatyzacja i mechanizacja obejmuje m. in.:
- podawanie i odbiór materiałów obrabialnych,
- mocowanie przedmiotów na obrabiarkach,
- kontrolę zużycia narzędzi,
- pomiar materiałów i wyrobów,
- transport przedmiotów pomiędzy poszczególnymi stanowiskami,
- procesy pomocnicze.
Na rysunku 20 przedstawione są schematy urządzeń do wstępnego zabierania i ustalania
przedmiotów, podlegających póz
niejszej obróbce.
Rys. 20. Schematy urządzeń do wstępnego zabierania przedmiotów obrabianych: a) wałeczków
dwustopniowych, b) tarcz dwustopniowych, c) wałeczków stożkowych [5, s. 13]
Przyrządy do mocowania przedmiotów skonstruowane są w taki sposób, by zapewnić jak
najlepsze usztywnienie przedmiotów obrabianych. Na rysunku 21 przedstawione są różne
sposoby mocowania. Zastosowano tu m. in. elementy układów pneumatyczno-hydraulicznych
oraz sposoby mocowania za pomocą elektromagnesów.
b)
a)
c)
Rys. 21. Przyrządy do automatycznego mocowania części obrabianych: a) docisk pneumatyczno-
hydrauliczny, b) mocowanie za pomocą elektromagnesów, c) mocowanie za pomocą
pola magnetycznego [5, s. 14]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
Automatyzacja może dotyczyć całego procesu produkcyjnego lub jego części. Ten rodzaj
automatyzacji zwiÄ…zany jest z procesem produkcji wielkoseryjnej i masowej. Mechanizacja
i automatyzacja obejmuje nie tylko główny proces produkcyjny, lecz także niektóre czynności
pomocnicze. Przykładem może być składowanie części maszynowych lub surowców
w magazynach. Pozwala to na lepsze wykorzystanie powierzchni i objętości magazynów.
Chodzi tu np. o zwiększenie wysokości składowanych towarów. W tym przypadku stosowane
są maszyny zwane układarkami, przenośnikami zasilającymi czy przenośnikami przyjmująco-
wydającymi. Cały układem takich urządzeń kieruje procesor.
Podstawy eksploatowania maszyn i urządzeń
Eksploatacja maszyn lub urządzeń jest to zespół czynności obejmujący swym zakresem
planowanie, użytkowanie, obsługiwanie i przechowywanie maszyn lub urządzeń.
Racjonalna eksploatacja maszyny lub urzÄ…dzenia polega na optymalnym ich
wykorzystaniu pod względem technicznym i eksploatacyjnym.
Użytkowaniem maszyn nazywamy etap eksploatacji, w czasie którego odbywa się praca
maszyny i bieżąca jej kontrola.
Obsługiwanie jest to zestaw działań, wykonywanych pomiędzy etapami użytkowania
maszyny. Działania te mają na celu przywrócenie maszynie jej stanu pierwotnego.
Obsługiwanie związane jest z obsługą techniczną i naprawami maszyny.
Pod kątem eksploatacji maszyny i urządzenia możemy sklasyfikować ze względu na
funkcjonalność i przeznaczenie. Można też podzielić maszyny ze względu na:
- ważność spełnianej funkcji,
- krotność użycia,
- zmiany miejsca użytkowania,
- naprawialność,
- zasilanie w energiÄ™ elektrycznÄ….
Układ eksploatacji
Aby w praktyce była możliwa realizacja eksploatacji, muszą funkcjonować cztery jej
elementy:
1) obiekt eksploatacji (dana maszyna lub urzÄ…dzenie),
2) stanowisko eksploatowane,
3) stanowisko obsługi,
4) stanowisko kierowania.
Stanowisko eksploatacyjne tworzone jest przez pracownika, przedmiot pracy,
stanowisko pracy i maszynę eksploatowaną. Przedmiotem pracy będzie przedmiot, któremu
chcemy nadać określone właściwości zewnętrzne lub wewnętrzne. Obiektem pracy będzie
użytkowana maszyna lub urządzenie.
Stanowisko obsługi tworzone jest przez pracownika obsługi, środki obsługi i stanowisko
pracy pracownika obsługi. Środkami obsługi nazwiemy nazywamy używane narzędzia
i przyrzÄ…dy.
Stanowisko kierowania eksploatacją obejmuje kierownika, kierownika obsługi,
kierownika eksploatacji i kierownika eksploatacji bezpośredniej.
Kierownik sprawuje nadzór nad pracownikiem bezpośrednio użytkującym maszynę lub
urządzenie. Kierownik ponosi odpowiedzialność za prawidłowe użytkowanie maszyny.
Kierownik obsługi nadzoruje pracę osoby, która obsługuje maszynę. W zakładzie pracy
kierownikiem obsługi jest brygadzista. Kierownik eksploatacji nadzoruje pracę kierownika
obsługi i kierownika eksploatacji. W praktyce tą funkcje sprawuje kierownik techniczny.
Opisany układ eksploatacji umożliwia wykorzystywanie maszyny lub urządzenia zgodnie
z prawami eksploatacji.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
Elementy układu eksploatacji
Struktura układu eksploatacji składa się z następujących elementów:
- rodzaj maszyny lub urzÄ…dzenia,
- funkcja maszyny lub urzÄ…dzenia,
- eksploatacyjna charakterystyka maszyny lub urzÄ…dzenia,
- skład załogi,
- przedmiot pracy podlegający oddziaływaniu za pomocą maszyny,
- stanowisko pracy,
- otoczenie stanowiska pracy (np. wentylacja lub klimatyzacja),
- charakterystyka materiałów, narzędzi i części, wykorzystywanych w trakcie użytkowania
i obsługi,
- stanowisko obsługi.
ZarzÄ…dzanie eksploatacjÄ…
Zarządzanie eksploatacją składa się z czterech form działania:
1) planowanie i podejmowanie decyzji,
2) organizowanie,
3) kierowanie,
4) kontrola.
Planowanie i podejmowanie decyzji dotyczy użytkowania i obsługiwania obiektów
technicznych. W tym zakresie ustalane są cele ogólne, określane są plany strategiczne
i podejmowane są decyzje wcześniej zaplanowane, jak i wynikające z potrzeby chwili.
Organizowanie polega na zaplanowaniu działań, pozwalających na optymalne wykorzystanie
zasobów ludzkich, materiałowych i finansowych. Kierowanie jest procesem polegającym na
wpływaniu na pracowników tak, by osiągnąć cel główny i cele cząstkowe systemu
eksploatacji. Kontrola pozwala na ocenę systemu eksploatacji i na porównaniu tego systemu
z wcześniejszymi założeniami.
Strategie eksploatacyjne
Strategią eksploatacyjną nazywamy działania mające na celu osiągnięcie pożądanego
stanu eksploatacyjnego maszyny. Utrata jej efektywności może następować stopniowo lub
skokowo. W strategii eksploatacyjnej najważniejsze jest określenie czasu użytkowania
maszyny. Strategia eksploatacyjna może być sklasyfikowana wg następujących kryteriów:
- potencjał eksploatacyjny,
- stan techniczny,
- efektywność ekonomiczna,
- niezawodność.
Strategia wg potencjału eksploatacyjnego polega na ustaleniu czynności, dotyczących
konkretnej obsługi i na ustaleniu okresowości obsług. Strategia wg stanu technicznego
maszyn wymaga ciągłego kontrolowania tegoż stanu i opracowywania potrzebnych
informacji diagnostycznych. Strategia efektywności ekonomicznej polega na osiągnięciu
minimalnych kosztów eksploatacji maszyn. Strategia wg niezawodności określa czas
eksploatacji maszyny lub urzÄ…dzenia do czasu wystÄ…pienia uszkodzenia.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jaka jest różnica pomiędzy mechanizacją i automatyzacją?
2. Czego dotyczy automatyzacja i mechanizacja procesu produkcyjnego?
3. Jakie czynności obejmuje automatyzacja stanowiska roboczego?
4. Jakie są parametry użytkowe maszyn i urządzeń?
5. Jakie są rodzaje urządzeń do transportu wewnętrznego?
6. Na jakie rodzaje możemy podzielić dz
wignice?
7. W jakich celach stosowane są wózki i wciągniki?
8. Na jakich dokumentach opieramy siÄ™ dokonujÄ…c wyboru maszyny lub urzÄ…dzenia?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Jednym z elementów stanowiska roboczego jest taśmociąg podający przedmioty, które
mają być poddane dalszej obróbce. Przedmioty te są zabierane i ustalane w pozycji, która
umożliwi dalszą ich obróbkę. Wyznacz odpowiedni rodzaj urządzenia, umożliwiającego
realizacjÄ™ zadania.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zanalizować powtarzalność czynności, o której jest mowa w treści ćwiczenia,
2) dokonać wyboru urządzenia, którego zastosowanie pozwoli na realizację kolejnych
etapów zadania produkcyjnego,
3) skonsultować wynik ćwiczenia z nauczycielem.
Wyposażenie stanowiska pracy:
 Poradnik dla ucznia,
 literatura wskazana przez nauczyciela.
Ćwiczenie 2
Na podstawie dokumentacji techniczno-ruchowej urzÄ…dzenia scharakteryzuj jego
parametry użytkowania i wyjaśnij, jakie zastosowano w nim elementy. Określ zastosowanie
tego urzÄ…dzenia w procesie produkcyjnym.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować dokumentację techniczno-ruchową urządzenia,
2) określić elementy, zastosowane w urządzeniu,
3) dobrać optymalne parametry urządzenia,
4) zapisać wyniki i skonsultować je z nauczycielem.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- Poradnik dla ucznia,
- dokumentacja techniczno-ruchowa urzÄ…dzenia.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) zdefiniować pojęcie mechanizacji i automatyzacji procesu
produkcyjnego? Ä„% Ä„%
2) sklasyfikować urządzenia umożliwiające zmechanizowanie stanowisk
pracy? Ä„% Ä„%
3) omówić rodzaje wózków transportowych? Ą% Ą%
4) sklasyfikować urządzenia dz
wignicowe? Ä„% Ä„%
5) wymienić rodzaje procesów automatyzacji? Ą% Ą%
6) omówić podstawowe pojęcia dotyczące eksploatacji maszyn i urządzeń? Ą% Ą%
7) wyjaśnić znaczenie dokumentacji techniczno-ruchowej Ą% Ą%
8) wymienić i scharakteryzować formy zarządzania eksploatacją? Ą% Ą%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
4.4. Zużycie maszyn i urządzeń
4.4.1. Materiał nauczania
Niezawodność i trwałość maszyn
Niezawodność to cecha użytkowa maszyny i urządzenia, która dotyczy przedziału czasu,
w którym maszyna lub urządzenie będzie pracować bez awarii. W praktyce zakłada się, że
w tym czasie maszyna będzie działać sprawnie z założonym prawdopodobieństwem. Miarą
niezawodności jest prawdopodobieństwo bezusterkowej pracy w przyjętych warunkach
eksploatacji w określonym okresie użytkowania.
Wymagania konieczne do określenia niezawodności:
- ilościowe określenie niezawodności w postaci prawdopodobieństwa,
- wyjaśnienie terminu  sprawne działanie obiektu ,
- określenie warunków środowiskowych, w których obiekt ma sprawnie działać,
- wyznaczenie czasu sprawnego działania obiektu pomiędzy kolejnymi uszkodzeniami.
Trwałością maszyny lub urządzenia nazywamy własność charakteryzującą proces
zużywania się elementów maszyny. Parametrami, za pomocą których można ocenić trwałość
urzÄ…dzenia sÄ…:
- czas pracy do całkowitego zużycia określony w godzinach lub latach,
- czas użytkowania określony jako czas pracy aż do całkowitego zużycia bez
uwzględnienia przestojów.
W przypadku wielu maszyn i urządzeń funkcjonują jeszcze pojęcia trwałości absolutnej,
międzynaprawowej i ekonomicznej. Trwałością absolutną nazywamy czas fizycznego
istnienia urządzenia. Trwałość międzynaprawowa związana jest z czasem poprawnego
funkcjonowania maszyny pomiędzy kolejnymi naprawami. Trwałość ekonomiczna określa
czas ekonomicznego użytkowania do czasu zużycia ekonomicznego. Wymagania dotyczące
trwałości i niezawodności określone są najczęściej przez konstruktora. Wymagania te są
określane w odniesieniu do przeznaczenia, zakresu uniwersalności i stopnia
zautomatyzowania urządzenia. Jakościowo niezawodność można ocenić wg pięciu kryteriów.
Kryteria te sÄ… przedstawione w tabeli 1.
Tabela 1. Kryteria jakościowej oceny niezawodności urządzeń [6, s. 136]
W tabeli tej uwzględnione są wymagania stawiane maszynom w odniesieniu do
poszczególnych klas jakości. Podane klasy jakości mają swoje oznaczenia literowe i są
przypisane poszczególnym rodzajom niezawodności. Cały proces użytkowania obiektów
technicznych może ulegać wydłużeniom. Sposoby zwiększania okresu użyteczności można
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
podzielić na dwie grupy: metody przedeksploatacyjne i metody eksploatacyjne. W metodzie
przedeksploatacyjnej dużą niezawodność uzyskuje się poprzez konstruowanie obiektów
zasadniczych na podstawie obiektów o mniejszej niezawodności. Metoda eksploatacyjna
polega na stabilizowaniu warunków użytkowania, optymalizowaniu obciążeń,
przeprowadzaniu badań kontrolnych, regenerowaniu i prowadzeniu nadzoru technicznego.
W maszynach i urządzeniach funkcjonują elementy o zróżnicowanym stopniu
niezawodności. Istotnym jest, by zwiększyć niezawodność elementów słabych. Ten cel
można osiągnąć przez rozpoznanie procesów niszczących dany element i przez zwiększenie
jego odporności w wyniku działań konstrukcyjnych. Klasyfikację działań, mających na celu
zwiększenie niezawodności pokazuje rysunek 22.
Rys. 22. Klasyfikacja metod zwiększania niezawodności maszyn [6, s. 137]
W procesie użytkowania maszyn i urządzeń istotne jest zakwalifikowanie maszyny
i urządzenia do tzw. klasy niezawodności. Istnieje sześć klas niezawodności. Każda z nich
dotyczy niezawodności, ujętej w funkcji czasu. Wartości niezawodności są uszeregowane
rosnąco. Klasy niezawodności pokazane są w tabeli 2.
Tabela 2. Klasy niezawodnościowe maszyn i urządzeń wg wartości funkcji niezawodności [6, s. 136]
Klasa niezawodności 0 1 2 3 4
Funkcja niezawodności 0,9 0,9 0,99 0,999 0,999
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
Powstawanie uszkodzeń maszyn
Uszkodzenia maszyn rozpatrywane są w kategoriach makro- i mikrostrukturze części
maszyn. Uszkodzenia w mikrostrukturze powstają na wskutek oddziaływań
międzyziarnistych lub śródziarnistych. Uszkodzenia o charakterze makroskopowym
przybierają postać widocznych pęknięć lub odkształcenia plastycznego. Klasyfikacja postaci
uszkodzeń podana jest na rysunku 23.
Rys. 23. Klasyfikacja postaci uszkodzeń [5, s. 357]
Zużycie maszyn i urządzeń
Zjawisko zużycia polega na pogorszeniu stanu technicznego maszyny. Jest to proces
nieunikniony, nawet przy eksploatacji realizowanej zgodnie z instrukcjÄ…, zawartÄ… w DTR.
Zużycie może być rozpatrywane w kategoriach zużycia naturalnego i zużycia
mechanicznego.
Zużycie naturalne jest proporcjonalne do czasu użytkowania maszyny. Do pewnego
momentu, który określany jest jako zużycie dopuszczalne, nie występuje w maszynie wyraz
ne
pogorszenie pracy urządzenia. Po osiągnięciu tego momentu następuje tzw. zużycie
niszczące. W tym wypadku należy dokonać odpowiedniej naprawy przed osiągnięciem przez
maszynę zużycia dopuszczalnego.
Zużycie mechaniczne spowodowane jest występującym tarciem między
współpracującymi powierzchniami części maszyn. Oprócz tych podstawowych rodzajów
zużycia występuje też zużycie chemiczne, polegające na szkodliwym działaniu na maszyny
różnych związków chemicznych oraz zmęczeniowe.
Zużycie chemiczne polega na zmianach w strukturze powierzchni współpracujących
części. Zmiany te powstają w wyniku korodującego działania na powierzchnie różnych
związków chemicznych, np. kwasów zawartych w olejach lub smarach. Warto zaznaczyć, że
zużycie mechaniczne i zużycie chemiczne tworzą grupę zużycia naturalnego.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
Rysunek 24 pokazuje zależność zużywania się części maszyn od okresu ich eksploatacji.
Rys. 24. Zależność zużywania się części od okresu eksploatacji [5, s. 341]
Stopnie zużycia maszyn i urządzeń
Zużywanie mechaniczne następuje jako proces wynikający ze współpracy elementów
współtrących. Najbardziej widoczne efekty zużycia mechanicznego występują po określonym
czasie pracy elementów, pomiędzy którymi występuje tarcie ślizgowe. W tym przypadku
proces zużycia można podzielić na trzy, następujące po sobie etapy:
- docieranie,
- zużywanie umiarkowanie,
- zużywanie awaryjne (patologiczne).
Docieranie trwa stosunkowo krótko. W tym czasie następuje dogładzanie powierzchni
współpracujących. Po upływie tego okresu powierzchnie  dopasowują się do siebie.
Maszyna w okresie docierania powinna być eksploatowana umiarkowanie.
Zużywanie umiarkowane obejmuje czas normalnej eksploatacji maszyny lub
urządzenia. Zużywanie części maszyn przebiega w zwolnionym tempie, lecz w sposób ciągły.
Ten okres jest podstawą do określania trwałości maszyny.
Zużywanie awaryjne (patologiczne) zaczyna się w chwili wystąpienia luzów których
wartość przekracza wartość luzów dopuszczalnych pomiędzy parą elementów współtrących.
Efektami tego zużycia są m. in. zakłócenie współpracy części, nadmiernym nagrzewaniem
się, obniżeniem sprawności mechanicznej, zwiększonym zużyciem środka smarnego czy
obniżeniem sztywności połączenia danych części. Ten stopień zużycia prowadzi do
zniszczenia pary współpracującej.
W przypadku tarcia tocznego zmiany właściwości użytkowych maszyny są
niezauważalne w czasie docierania i normalnej eksploatacji. Jednak po upływie tego okresu
zaczyna się zjawisko ubywania z warstwy wierzchniej cząstek materiału. Proces taki zwany
jest pittingiem. Wówczas zaczyna się zużywanie awaryjne. Zależność zużycia od czasu
pokazana jest na rysunku 25.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
Rys. 25. Zależność zużycia elementów od czasu współpracy [6, s. 25]
1  zużycie podczas tarcia ślizgowego,
2  zdolność elementu do przenoszenia obciążeń (nośność),
3  intensywność zużywania podczas tarcia ślizgowego,
4  zużycie podczas tarcia tocznego,
I, II, III  odpowiednio: docieranie, okres normalnej pracy, zużywanie awaryjne,
Z  zużycie,
I  intensywność zużywania.
Oprócz wymienionych rodzajów zużywania jest jeszcze istotne tzw. zużycie korozyjne.
Polega ono na powstawaniu na powierzchniach trÄ…cych warstwy tlenku metalu. W czasie
pracy tych powierzchni dochodzi do ścierania tej warstwy, co prowadzi do ubytku materiału.
Przyczyny zużywania się części maszyn
Najbardziej istotnym powodem postępującego zużycia jest zjawisko tarcia. W zależności
od sposobu smarowania możemy rozróżnić tarcie:
- czyste,
- suche,
- graniczne,
- półsuche,
- płynne,
- półpłynne.
Tarcie czyste występuje wtedy, gdy z powierzchni współtrących usuwane są
mechanicznie warstewki tlenków metali. Wtedy ścierają się powierzchnie pozbawione tej
naturalnej osłony i dochodzi do szybszego zużywania się tych powierzchni. Tarcie suche ma
miejsce, gdy pomiędzy powierzchniami współtrącymi nie ma warstwy smaru. Tarcie
graniczne występuje, gdy pomiędzy powierzchniami współtrącymi występuje minimalna
ilość smaru. Tarcie półsuche, to takie, które łączy w sobie cechy tarcia suchego
i granicznego. W tarciu płynnym powierzchnie współpracujące są całkowicie od siebie
oddzielone warstwą smaru. Tarcie półpłynne łączy w sobie cechy tarcia płynnego
i granicznego. Przykłady różnych rodzajów tarcia pokazane są na rysunku 26.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40
Rys. 26. Rodzaje tarcia: a) granicznego, b) płynnego [5, s. 343]
Ze względu na rodzaj ruchu powierzchni współtrących względem siebie, rozróżniamy
tarcie ślizgowe i tarcie toczne. Z punktu widzenia prawidłowości użytkowania maszyn
i urządzeń najbardziej korzystną sytuacją jest taka, gdy w czasie pracy występuje tarcie
płynne.
Nieprawidłowy system smarowania prowadzi do zbyt szybkiego zużywania części
współtrących.
Zapobieganie zbyt szybkiemu zużywaniu części maszyn
Aby maksymalnie zmniejszyć efekty zużywania mechanicznego, należy spełnić szereg
warunków. Warunki te dotyczą etapu projektowania maszyny lub urządzenia oraz czasu
użytkowania.
Z warunków dotyczących projektowania należy wymienić:
- właściwy dobór par trących,
- właściwy projekt układów smarowania,
- zapewnienie odpowiedniej jakości powierzchni par trących,
- prawidłowy dobór par montażowych,
- zapewnienie prawidłowej regulacji.
Warunkami eksploatacyjnymi sÄ…:
- ciągłość smarowania,
- ochrona przed korozjÄ…,
- unikanie przeciążeń,
- utrzymywanie właściwej temperatury par trących.
Najkorzystniejsze warunki eksploatacji odpowiadają występowaniu tarcia płynnego.
W tym przypadku należy tak zaprojektować układ smarowania, by tarcie rzeczywiste było
w jak największym stopniu zbliżone do tarcia płynnego.
Dużego znaczenia nabiera ustalenie grubości warstwy smarnej. Od tego zależy m. in.
wartość współczynnika tarcia. W tabeli 2 zamieszczone są wartości współczynnika tarcia
ślizgowego od rodzaju tarcia i od rodzaju warstwy smarnej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
Tabela 3. Zależność współczynnika tarcia od grubości warstwy smarnej i od rodzaju tarcia [6, s. 32]
Charakterystyka warstwy środka Rodzaj tarcia Współczynnik tarcia
smarnego ślizgowego
Brak warstwy adsorpcyjnej suche powyżej 0,2
Warstwy adsorpcyjne mono- lub
polimolekularne Å›rodków smarnych, graniczne 0,2÷0,04
płynów, pary wodnej itp.; tlenków,
siarczków itp.
Warstwy środka smarnego o grubości
mniejszej od wysokoÅ›ci mikronierównoÅ›ci mieszane 0,2÷0,08
trÄ…cych siÄ™ powierzchni
Warstwy Å›rodka smarnego o gruboÅ›ci pÅ‚ynne 0,08÷0,005
większej od mikronierówności trących się a nawet mniej
powierzchni
Metody smarowania
Z podstawowych metod smarowania rozróżniamy dwie podstawowe:
- hydrostatycznÄ…,
- hydrodynamicznÄ….
Smarowanie hydrostatyczne polega na dostarczeniu pod ciśnieniem warstwy smaru
pomiędzy powierzchnie trące. Stosowane jest w łożyskach promieniowych i osiowych.
Przykłady smarowania hydrostatycznego pokazane są na rysunku 27.
Rys. 27. Smarowanie hydrostatyczne: a) w łożysku ślizgowym promieniowym, b) w łożysku ślizgowym
osiowym [5, s. 345]
Smarowanie hydrodynamiczne polega na wprowadzeniu pomiędzy powierzchnie trące
smaru w postaci tzw. klina smarnego. Jest to możliwe, gdy powierzchnie współpracujące
obracają się względem siebie.
Smarowanie hydrodynamiczne polega na wprowadzeniu warstwy smaru pomiędzy
powierzchnie trące w postaci tzw. klina smarnego. Ruch obrotowy elementów względem
siebie powoduje  zabieranie smaru  powstaje wspomniany klin smarny. W warstwie cieczy
smarnej wytwarza się ciśnienie hydrostatyczne. Ten rodzaj smarowania przedstawia rysunek
28.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
Rys. 28. Powstawanie klina smarnego przy smarowaniu powierzchni płaskich: a) stan spoczynku, b) stan ruchu
[5, s. 345].
N  siła nacisku powierzchni trących.
Stan techniczny maszyny i urzÄ…dzenia
Diagnozą techniczną nazywamy czynność rozpoznawania stanów technicznych
obiektów. Diagnoza może dotyczyć:
- oceny stanu stwierdzonego,
- prognozy rozwoju zmian stanu,
- przyczyn rozwoju zmian stanu.
Diagnozowanie jest to ustalenie stanu obiektu technicznego w chwili, w której jest
wykonywanie badanie techniczne tego obiektu.
Monitorowanie jest to bieżąca obserwacja stanu obiektu.
Prognozowanie jest to wyznaczanie stanów przyszłych obiektu. Prognozowanie
następuje po diagnozie obiektu.
Przeglądy techniczne dokonywane są w czasie przestojów w pracy maszyny. Zakres oraz
terminy przeglądów technicznych określa się na podstawie dokumentacji techniczno-
ruchowej. Stwierdzone w czasie przeglądu technicznego usterki i uszkodzenia powinny być
zapisane w dokumencie, zwanym protokołem przeglądu technicznego. Usterki drobne mogą
być usuwane w czasie przeglądu technicznego. Po przeglądzie technicznym następuje odbiór
maszyny i urządzenia. Wtedy sprawdzany jest stan zabezpieczenia przed przyszłymi
uszkodzeniami oraz pracę maszyny nieobciążonej i z obciążeniem. Protokół powinien także
zawierać zakres prac, związanych z usunięciem usterek, stwierdzonych w czasie przeglądu
technicznego. W czasie przeglądu technicznego ustalany jest zakres prac, które powinny być
wykonane. Takimi pracami mogą być:
- próba maszyny przed i po obciążeniu,
- czyszczenie powierzchni współtrących, mechanizmów i napędów,
- regulacja sterowania maszyny,
- usunięcie ewentualnych luzów.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie są rodzaje zużycia maszyn?
2. Co to jest niezawodność maszyny lub urządzenia?
3. Co to są klasy niezawodności?
4. Jakie są rodzaje zużycia mechanicznego?
5. Jakie sÄ… rodzaje tarcia?
6. Na czym polega smarowanie hydrostatyczne?
7. W jaki sposób powstaje klin smarny?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dobierz maszynę do transportu wewnętrznego, bliskiego, jeżeli czas jej poprawnej pracy
do wystÄ…pienia pierwszego uszkodzenia zawiera siÄ™ w granicach od 1001 do 2000 godzin.
Określ jej klasę jakości.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przeanalizować tabelę zawierającą klasy dokładności,
2) określić rodzaj zadania, które ma wykonywać maszyna,
3) określić orientacyjnie czas normalnego jej użytkowania,
4) skonsultować wynik ćwiczenia z nauczycielem.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- Poradnik dla ucznia,
- literatura wskazana przez nauczyciela.
Ćwiczenie 2
Na podstawie połączenia pokazanego na rysunku określ, jaki rodzaj smarowania należy
zastosować oraz określ dobór par trących. Określ klasę dokładności urządzenia
i scharakteryzuj warstwę środka smarnego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) określić rodzaj połączeń,
2) zanalizować zastosowanie poznanych rodzajów smarowania,
3) określić klasę dokładności,
4) skonsultować wynik z nauczycielem.
Wyposażenie stanowiska pracy:
- Poradnik dla ucznia,
- rysunki z różnymi połączeniami,
- podręcznik wskazany przez nauczyciela.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) zdefiniować niezawodność maszyn i urządzeń? Ą% Ą%
2) zdefiniować trwałość maszyn i urządzeń? Ą% Ą%
3) wyjaśnić zależność zużywania się maszyn od czasu ich eksploatacji? Ą% Ą%
4) omówić podział tarcia ze względu na grubość warstwy smarnej? Ą% Ą%
5) wymienić i scharakteryzować metody smarowania? Ą% Ą%
6) omówić warunki obniżania efektów zużycia maszyn? Ą% Ą%
7) omówić rodzaje smarowania? Ą% Ą%
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
45
5. SPRAWDZIAN OSI
GNI
Ć
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartÄ™ odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań wielokrotnego wyboru o różnym stopniu trudności. Tylko jedna
odpowiedz
jest prawidłowa.
5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi.
Prawidłową odpowiedz
zaznacz X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedz

zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedz
prawidłową),
6. Test składa się z dwóch części o różnym stopniu trudności: I część  poziom
podstawowy, II część  poziom ponadpodstawowy.
7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego
rozwiązanie na póz
niej i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą
przysporzyć Ci zadania: 16 20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.
Przeznacz na ich rozwiązanie więcej czasu.
9. Na rozwiÄ…zanie testu masz 60 minut.
Powodzenia!
ZESTAW ZADAC
TESTOWYCH
1. Maszynami energetycznymi sÄ…
a) dz
wignice.
b) obrabiarki do metali.
c) prÄ…dnice elektryczne.
d) wentylatory.
2. Karta technologiczna dotyczy
a) podziału obróbki części lub montażu zespołu na operacje.
b) całego procesu technologicznego.
c) dokumentów dotyczących dyscypliny technologicznej.
d) dokumentów dotyczących organizacji produkcji.
3. Silniki cieplne przetwarzajÄ… energiÄ™
a) elektrycznÄ… na mechanicznÄ….
b) cieplnÄ… na mechanicznÄ….
c) poruszających się wód na energię mechaniczną.
d) ruchomych warstw powietrza na energiÄ™ mechanicznÄ….
4. Stopniem sprężania sprężarki tłokowej nazywamy
a) wydajność sprężarki.
b) zasadę działania zaworów sprężarki.
c) stosunek końcowego ciśnienia tłoczenia do początkowego ciśnienia ssania.
d) proces chłodzenia międzystopniowego.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
46
5. Przestrzeń szkodliwa sprężarek, to jest
a) obszar w cylindrze ograniczony wewnętrzną powierzchnią głowicy i DMP.
b) różnica pomiędzy GMP i DMP.
c) przestrzeń zawartą w cylindrze pomiędzy powierzchnią wewnętrzną głowicy a GMP
tłoka.
d) objętość tłoka.
6. Chłodzeniem międzystopniowym w sprężarkach nazywamy chłodzenie
a) cylindra sprężarki.
b) tłoka w jego GMP.
c) gazu sprężanego w sprężarkach jednocylindrycznych.
d) gazu pomiędzy poszczególnymi stopniami.
7. Schemat zamieszczony na rysunku przedstawia pompÄ™
a) skrzydełkową.
b) tłokową jednostronną
c) tłokową dwustronną.
d) rotacyjnÄ….
8. Pompa jednostronnego działania charakteryzuje się
a) tłoczeniem cieczy w sposób ciągły.
b) ssaniem i tłoczeniem cieczy jedną stroną tłoka.
c) ssaniem i tłoczeniem cieczy obiema stronami tłoka.
d) ręcznym napędem.
9. Wydajnością pompy nazywamy
a) ilość cieczy tłoczonej w jednostce czasu.
b) wysokość podnoszenia.
c) ilość cieczy zassanej w jednostce czasu.
d) okres sprawnego działania pompy.
10. Wentylatory wysokoprężne są maszynami , które tłoczą gaz do ciśnienia
a) 3 kPa.
b) 1 kPa.
c) od 0,5 kPa do 2 kPa.
d) od 3 kPa do 15 kPa.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
47
11. Cechą konstrukcyjną wentylatora przeciwbieżnego jest
a) układ dwóch wirników, obracających się w jednym kierunku.
b) układ dwóch wirników obracających się w przeciwnych kierunkach.
c) spiralna obudowa wirnika.
d) napędzanie wirników jednym silnikiem.
12. MechanizacjÄ… procesu technologicznego nazywamy
a) dokonywanie okresowych przeglądów maszyn i urządzeń.
b) dokonywanie napraw maszyny i urzÄ…dzenia.
c) zastąpienie pracy ręcznej lub żywej siły pociągowej maszyną lub urządzeniem,
spełniającym określone zadania.
d) diagnozowanie uszkodzeń maszyny.
13. AutomatyzacjÄ… procesu produkcyjnego nazywamy
a) wprowadzanie maszyn o coraz nowszych konstrukcjach.
b) wprowadzenie do produkcji automatów, regulatorów lub układów sterowania.
c) usuwanie uszkodzeń powstałych w czasie eksploatacji.
d) naprawa uszkodzeń powstałych w wyniku błędnej konstrukcji maszyny lub
urzÄ…dzenia.
14. Zużyciem maszyn i urządzeń nazywamy
a) uszkodzenie mechaniczne.
b) uszkodzenie, wynikające z błędnej konstrukcji.
c) pogorszenie stanu technicznego po okresie eksploatacji.
d) zjawisko występujące nagle.
15. Tarcie suche to takie, w którym
a) pomiędzy powierzchniami współtrącymi nie ma smaru.
b) pomiędzy powierzchniami współtrącymi jest minimalna ilość smaru.
c) powierzchnie współtrące są całkowicie od siebie oddzielone.
d) ścierają się warstewki tlenków metali.
16. Zadaniem konstrukcyjnym nazywamy
a) stworzenie konstrukcji maszyny lub urządzenia, które będzie działało niezawodnie
bez konieczności przekroczenia ustalonych wcześniej granic finansowych.
b) stworzenie konstrukcji maszyny o optymalnej wydajności.
c) zbudowanie maszyny na podstawie jej projektu.
d) stworzenie warunków optymalnej eksploatacji maszyny.
17. Wykres teoretycznego sprężania gazu przez pompę tłokową nie uwzględnia
a) pracy tłoka.
b) przestrzeni szkodliwej.
c) ciśnienia początkowego gazu.
d) ciśnienia końcowego gazu.
18. Wentylator osiowy zasysa gaz w kierunku
a) równoległym do osi wału wirnika.
b) prostopadle do osi wału wirnika.
c) ukośnie do osi wału wirnika.
d) uzależnionym od osi wirnika.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
48
19. Wózki platformowe są urządzeniami
a) dz
wignicowymi.
b) napędzającymi inne urządzenia.
c) transportu wewnętrznego, przewożącymi materiał w kierunku poziomym.
d) urzÄ…dzeniami do transportu dalekiego.
20. Niezawodność określana jest przez
a) podanie czasu do wystÄ…pienia uszkodzenia.
b) podanie mocy maszyny po pewnym czasie eksploatacji.
c) określenie sprawności maszyny.
d) podanie ilości przeglądów technicznych po pierwszym roku eksploatacji.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
49
KARTA ODPOWIEDZI
ImiÄ™ i nazwisko & & & & & & & & & & .& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ..
Eksploatowanie maszyn i urządzeń
Zakreśl poprawną odpowiedz
.
Nr
Odpowiedz
Punkty
zadania
1 a b c d
2 a b c d
3 a b c d
4 a b c d
5 a b c d
6 a b c d
7 a b c d
8 a b c d
9 a b c d
10 a b c d
11 a b c d
12 a b c d
13 a b c d
14 a b c d
15 a b c d
16 a b c d
17 a b c d
18 a b c d
19 a b c d
20 a b c d
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
50
6. LITERATURA
1. Appel L.: Maszynoznawstwo. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1976
2. Górecki A. Grzegórski Z.: Montaż, naprawa i eksploatacja maszyn i urządzeń
przemysłowych. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1986
3. Kijewski J. Miller A. Pawlicki K. Szolc T.: Maszynoznawstwo, Wydawnictwa Szkolne
i Pedagogiczne Spółka Akcyjna, Warszawa 1993
4. Legutko S.: Podstawy eksploatacji maszyn i urządzeń, Wydawnictwa Szkolne
i Pedagogiczne Spółka Akcyjna, Warszawa 2004
5. Lewandowski T.: Rysunek techniczny dla mechaników. Wydawnictwa Szkolne
i Pedagogiczne, Warszawa 1995
6. Perdubiński M.: Sprężarki. Maszynoznawstwo Spesjalistyczne. Arkady, Warszawa 1977
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
51