Gornik eksploatacji podziemnej_711[02].O2.01

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Podstawowe pojęcia z materiałoznawstwa. Materiały stosowane w budowie

maszyn

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Korozja metali i ochrona przed korozją

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Rysunek techniczny i maszynowy

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Zarys mechaniki technicznej i wytrzymałości materiałów

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Części maszyn

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o stosowaniu materiałów

konstrukcyjnych i posługiwaniu się dokumentacją techniczną.

W poradniku znajdziesz:

–

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 – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,

–

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,

–

ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,

–

sprawdzian postępów,

–

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,

–

literaturę uzupełniającą.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

–

stosować jednostki układu SI,

–

przeliczać jednostki,

–

przekształcać wzory,

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu mechaniki,

−

rozróżniać podstawowe wielkości mechaniczne i ich jednostki,

−

wykonać proste konstrukcje geometryczne,

−

odczytać dane z układu współrzędnych,

−

odczytać podstawowe równania reakcji chemicznych,

−

obsługiwać komputer,

−

współpracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku 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”

MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Podstawowe

pojęcia

materiałoznawstwa.

Materiały

stosowane w budowie maszyn

4.1.1. Materiał nauczania

Materiałami nazywamy tworzywa naturalne lub sztuczne, z których wykonuje się

produkty użytkowe.

Materiały naturalne są wytworzone przez siły przyrody, natomiast materiały sztuczne -

przez człowieka.

Użyteczność produktów zależy od prawidłowości konstrukcji, poprawności wykonania oraz

w znacznej mierze od dobrego wykorzystania właściwości fizyko-chemicznych materiałów.
Właściwości  fizyczne  określają  cechy  materiałów  reprezentujące  ich  zachowanie  pod
wpływem  działania  czynników  fizycznych,  tj,:  temperatury,  naprężeń,  pola  elektrycznego
i magnetycznego.  Właściwości  fizyczne  określające  zachowanie  się  materiałów  pod
wpływem obciążeń  mechanicznych  nazywamy  własnościami  mechanicznymi.  Zespół  cech
określających

zachowanie

materiału

podczas

procesów produkcyjnych

nazywamy

własnościami technologicznymi.

Właściwości chemiczne charakteryzują stopień zdolności materiałów do wchodzenia

w reakcje chemiczne z otoczeniem. Właściwości chemiczne pierwiastków, z których są
zbudowane materiały, zależą od struktury elektronowej, a w szczególności od rozmieszczenia
elektronów na powłoce zewnętrznej. Elektrony krążące po tej powłoce nazywają się
elektronami walencyjnymi.

Właściwości materiału zależą od jego struktury. Strukturą materiału nazywamy

przestrzenne rozmieszczenie  jego atomów. Podczas wytwarzania  i użytkowania przedmiotów
mogą  zachodzić  korzystne  lub  niekorzystne  zmiany  struktury,  które  powodują  istotne  zmiany
właściwości  materiałów.  Materiały  mogą  występować  w  trzech  stanach  skupienia:  stałym,
ciekłym i gazowym.

Istnieją różne kryteria podziału materiałów na grupy materiałowe. Oto jeden

z przykładów podziału materiałów ze względu na właściwości fizyko-chemiczne i użytkowe
materiałów:

−

metale i ich stopy,

−

materiały niemetaliczne; szkło, ceramika, drewno, lakiery i emulsje, kleje, guma, paliwa
i oleje,

−

polimery,

−

kompozyty.

Własności mechaniczne metali i ich stopów

Własności mechaniczne to zespół cech określających odporność materiałów na działanie

na nie sił zewnętrznych. Mają one podstawowe znaczenie dla trwałości wszelkich
konstrukcji oraz stanowią podstawę wyboru najwłaściwszych metod obróbki materiału w
celu uzyskania zaprojektowanego wyrobu.

Dla celów technicznych wykonuje się różne próby, określone normami, które

umożliwiają  sprawdzenie,  czy  badany  materiał  odpowiada  ustalonym  warunkom.
Najczęściej  bada  się:  wytrzymałość  na  rozciąganie,  wytrzymałość  na  ściskanie,
wytrzymałość  na  ścinanie,  wytrzymałość na  zginanie,  wytrzymałość  na  skręcanie.  Są  one
opisane  w  rozdziale  4.4.  W  tym  rozdziale  są  opisane:  wytrzymałość  na  pełzanie,
wytrzymałość zmęczeniowa, twardość i udarność.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wytrzymałość na pełzanie

Wytrzymałość metali i stopów w podwyższonej temperaturze zależy od szybkości

narastania obciążenia. Z doświadczeń wynika, że wytrzymałość jest tym mniejsza, im dłuższe
jest działanie siły. Zerwanie materiału w podwyższonej temperaturze może nastąpić nawet
wówczas, gdy naprężenia w materiale są mniejsze od naprężeń określonych jako wytrzymałość
na rozciąganie w takiej samej temperaturze. Podczas długotrwałego działania siły materiał pod
jej wpływem bardzo wolno ulega wydłużeniu. Jest to pełzanie, prowadzące zazwyczaj do
pęknięcia materiału po dłuższym czasie.

Wytrzymałość zmęczeniowa

Jeżeli na materiał działają siły zmieniające swą wartość okresowo, to w materiale tym

mogą powstać pęknięcia, chociaż naprężenia nie osiągnęły nigdy wartości, które przy stałym
obciążeniu  mogłyby  spowodować  zniszczenie  materiału.  Naprężenia powstające  w  takich
warunkach nazywa się zmęczeniowymi. Pęknięcia  zaczynają  się  w pewnym  punkcie przekroju
zwykle  przy  powierzchni,  i  z  wolna  postępują w  głąb  materiału.  Ponieważ  przekrój  zostanie
w ten  sposób  dostatecznie  osłabiony,  następuje  nagle  pękniecie  obciążonego  elementu.
Pęknięcia  wywołane  naprężeniami  zmęczeniowymi mają  charakterystyczny  przełom.  Jedna
cześć  przełomu  ma  wygląd  gładki  –  1,  a  druga  –  krystaliczny  2

(rys. 1).

Określenie

wytrzymałości zmęczeniowej odbywa się na znormalizowanych próbkach poddawanych
obciążeniom okresowo zmiennym.

Rys. 1. Przełom zmęczeniowy [3, s. 212]

Twardość

Twardością nazywa się odporność materiału na odkształcenia trwałe powstające wskutek

wciskania weń wgłębnika. Do pomiaru stosuje się najczęściej metody: Brinella, Rockwella,
i Vickersa.

Pomiar twardości metodą Brinella (PN–9I/H–04350) polega na wgniataniu w badany

materiał pod obciążeniem F kulki hartowanej o średnicy D. Miarą twardości w tej metodzie
jest stosunek siły F do pola powierzchni S trwałego odcisku, utworzy się na powierzchni
próbki.

S – pole odcisku [mm

F – siła obciążająca [N].

Po podstawieniu wzoru na powierzchnię odcisku:

)

πD(D

0,102

−

⋅

D – średnica wgniatanej kulki, [mm],
d – średnica odcisku, [mm],
F – siła obciążająca, [N].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Do pomiaru twardości metodą Brinella służy twardościomierz. Jest to ręczna prasa

hydrauliczna, za  pomocą  której  można  wywrzeć  na  próbkę  nacisk  o  określonej  wartości.
Następnie za  pomocą  lupy  pomiarowej  należy  zmierzyć  średnicę  odcisku  i  określić  twardość,
posługując  się  wzorem  lub  tablicami  dołączonymi  do  twardościomierza  Brinella.
Twardość Brinella jest wielkością bezwymiarową.

Rys. 2. Twardościomierz Brinella [3, s. 213]

Twardość metodą Rockwella (PN–91/H–043 55) określa się na podstawie głębokości

odcisku powstałego w materiale w wyniku wciskania diamentowego stożka o kącie rozwarcia
120° lub kulki stalowej hartowanej o średnicy 1,5875 mm. Obciążenie dwustopniowe wgłębnika
stosuje się w celu zmniejszenia błędów pomiaru i wyeliminowania wpływu stanu powierzchni
próbki.

Pomiar twardości metodą Vickersa polega na wciskaniu w badany materiał diamentowego

ostrosłupa przy obciążeniu 9,8 N i większym. Miarą twardości Vickersa jest stosunek siły F,
wciskającej diament, do powierzchni S pobocznicy trwałego odcisku.

Udarność

Na podstawie badania wytrzymałości materiałów pod obciążeniem powoli wzrastającym nie

możemy określić,  jak  będą  się  one  zachowywać  wówczas,  gdy  obciążenie  będzie  wzrastać  bardzo
szybko. Odporność na uderzenie, czyli udarność, zależy od rodzaju materiału, temperatury oraz
kształtu  próbki, którą poddano badaniu. Na jednym  z  boków próbki  jest nacięty karb, który
ma za zadanie ułatwienie i zlokalizowanie pęknięcia próbki w czasie badania. Przyrząd używany
do określania udarności nazywa się młotem udarnościowym.

Rys. 3. Młot udarnościowy Charpy’ego; 1 – próbka, 2 – wahadło, 3 – podziałka kątowa, 4 – wskaźnik, [3, s. 216]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W celu wykonania pomiaru umieszcza się próbkę na podporach, a wahadło podnosi się

na wysokość H. Opuszczone z tej wysokości uderza ono w próbkę, a po jej zniszczeniu unosi
się jeszcze na wysokość h mniejszą od H. Jeżeli ciężar wahadła wynosi G, to w położeniu górnym
energia potencjalna młota L

wynosi

= G · H

Po złamaniu próbki wahadło ma jeszcze energię, dzięki której mogło się wznieść na wysokość h.
Energia ta L

wynosi

= G · h

Energia zużyta na zniszczenie (złamanie) próbki L wynosi

L = L

– L

= G · ( H – h )

Jeżeli pole powierzchni przekroju poprzecznego próbki mierzone przed próbą wynosi S

to praca jednostkowa zużyta na złamanie wynosi

G(H

−

Wartość KC jest miarą udarności materiału.

Własności technologiczne metali i ich stopów

Własności technologiczne to zespół cech materiału charakteryzujących jego zachowanie

się w czasie procesów produkcyjnych. Z tego powodu przy doborze materiału, należy uwzględnić
nie tylko jego cechy eksploatacyjne, lecz również jego podatność na wpływ określonych
procesów technologicznych. Najczęściej bada się własności odlewnicze, skrawalność, własności
plastyczne oraz zgrzewalność i spawalność.

Własności odlewnicze

Podstawowymi własnościami charakteryzującymi przydatność metalu lub stopu do celów

odlewniczych są:  lejność,  czyli  zdolność  do  wypełniania  form,  oraz  skurcz  metalu  podczas
stygnięcia.  Lejność  zależy  od  płynności  materiału w temperaturze  zalewania.  Miarą  lejności
jest odległość, na jaką popłynie ciekły metal w znormalizowanej formie, mającej kształt pręta
lub  spirali  i  ustawionej  poziomo.  Skurcz  metalu  podczas  odlewania  ma  wpływ  na
powstawanie   w przedmiocie  naprężeń  mogących  spowodować  jego  pęknięcie  lub
odkształcenia. Ponadto jest on przyczyną powstawania jam skurczowych, porowatości itp.

Skrawalność

Podatność materiału do obróbki skrawaniem nazywa się skrawalnością. Określa się ją na

podstawie kilku  wskaźników  (zużycia  narzędzia,  sił  i  energii  skrawania,  jakości  warstwy
wierzchniej,  wydajności  skrawania,  rodzaju  i  łatwości  usuwania  wiórów).  Stal  wykazująca
dobrą skrawalność  ma  mniejszą  od  innych  wytrzymałość  na  rozciąganie  oraz  odznacza  się
kruchością, którą  powoduje  zawartość  siarki  i  fosforu.  Cechą  podobną  do  skrawalności  jest
ścieralność; określa ona skłonność materiału do zużywania się wskutek tarcia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Własności plastyczne

Oceny technologicznych własności plastycznych dokonuje się na podstawie prób

mających wykazać podatność materiału na odkształcenia trwałe, niezbędne do nadania
właściwych kształtów produktom, przy czym jako najważniejsze należy wymienić: próbę
zginania, próbę nawijania drutu oraz próbę tłoczności.

Próbę zginania wykonuje się na prętach o przekrojach kołowym, kwadratowym lub

prostokątnym. Polega  ona  na  powolnym  zginaniu  próbki  wokół  innego  pręta,  którego
wymiary określają przepisy (rys. 4a). W niektórych przypadkach stosuje się obostrzoną próbę
zginania.  Poddaje  się  wówczas  zginaniu  płaskowniki  z  naciętym  piłką  karbem  (rys.  4b)  lub
płaskowniki  z  wywierconym  w  nich  otworem  o  średnicy  równej  podwójnej  grubości  próbki
(rys. 4c). W próbie  zginania  miarą plastyczności  jest wartość kąta, o jaki próbkę  można  zgiąć
bez spowodowania pęknięcia.

Rys. 4. Próba zginania [3, s. 219]

Materiały bardzo plastyczne poddaje się próbie wielokrotnego przeginania.

Miarą plastyczności jest liczba określonych przegięć, wykonanych do chwili pojawienia się
pierwszych pęknięć.

Próbę nawijania stosuje się do drutów o średnicach mniejszych od 6 mm. Określa

się własności  plastyczne  drutu  oraz  umożliwia  wykrycie  niejednorodności  materiału.  Próba
polega  na  nawinięciu  drutu  na  trzpień  o  określonej  średnicy  (rys.  5).  Sposób  nawinięcia,
liczbę zwojów oraz średnice trzpienia określają właściwe przepisy odbiorcze.

Rys. 5. Próba nawijania drutu [3, s. 219]

Próbę tłoczności cienkich blach i taśm wykonuje się metodą Erichsena. Polega ona na

powolnym wtłaczaniu kulisto zakończonego stempla stalowego lub kulki w próbkę z blachy
umocowanej w odpowiednio ukształtowanej matrycy (rys. 6). Miarą tłoczności jest głębokość
wytłoczonego w blasze wgłębienia do chwili wystąpienia w niej pęknięcia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 6. Próba tłoczności [3, s. 219]

Materiały konstrukcyjne

Stopy żelaza z węglem

Stopy żelaza z węglem są podstawowymi stopami od dawna stosowanymi w technice.

Stopy  żelaza  dzielimy  na  stale,  staliwa  i  żeliwa.  Stal  jest  przerobionym  plastycznie  stopem
żelaza z węglem oraz innymi pierwiastkami, zawierającym do 2% węgla i otrzymywanym w
procesach  stalowniczych  w  stanie  ciekłym. Takie  stopy  przed  obróbką plastyczną, a  więc  tylko
odlane,  nazywamy  staliwami.  Staliwo  znajduje  zastosowanie  na  odlewy niektórych  części
maszyn i urządzeń.

Gatunek stali określa się na podstawie składu chemicznego. W niektórych przypadkach do

określenia gatunku podaje się również własności wytrzymałościowe, chemiczne oraz fizyczne.

Podstawa klasyfikacji stali

Przyjmując jako podstawę podziału skład chemiczny, wszystkie stale można podzielić na

dwie zasadnicze grupy – stale węglowe i stale stopowe.

Do stali węglowych zalicza się takie, w których zawartość poszczególnych pierwiastków

stopowych nie przekracza następujących wartości: Mn 0,8%, Si – 0,4%, Ni – 0,3%, Cr – 0,3%,
W – 0,2%, Co – 0,2%, Cu – 0,2%, A1 – 0,1%, Mo – 0,05%, V – 0,05% i Ti – 0,05%. Jeżeli
zawartość przynajmniej jednego składnika stopowego w stali osiągnie podaną wyżej umowną
graniczną wartość lub ją przekroczy, taką stal nazywamy stopową.

W zależności od zastosowania rozróżnia się stale:

−

konstrukcyjne (węglowe i stopowe),

−

narzędziowe (węglowe i stopowe),

−

o szczególnych własnościach (stopowe).
Do stali konstrukcyjnych zaliczamy tylko te gatunki, które są przeznaczone do wyrobu

części  maszyn  i  urządzeń  pracujących  w  zwykłych  warunkach.  Stali  konstrukcyjnych
węglowych używa  się  w  stanie  surowym  lub  obrobionym  cieplnie  albo  cieplno-chemicznie.
Natomiast  do  stali  konstrukcyjnych  stopowych  stosuje  się  zawsze  obróbkę  cieplną  lub
cieplno-chemiczną.

Stale konstrukcyjne

Większość stali stanowią stale węglowe. Stale konstrukcyjne – zgodnie z wymaganiami

Polskich Norm – dzieli się na stale:

−

węglowe konstrukcyjne zwykłej jakości,

−

węglowe konstrukcyjne wyższej jakości,

−

konstrukcyjne stopowe do nawęglania,

−

konstrukcyjne do azotowania,

−

konstrukcyjne stopowe do ulepszania cieplnego,

−

sprężynowe (resorowe),

−

na łożyska toczne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Stale narzędziowe

Stale te dzielimy na węglowe i stopowe. Podziału stali węglowych dokonuje się

w zależności  od  ich  właściwości,  a  stali  stopowych  –  od  ich  zastosowania.  Materiały
przeznaczone na  narzędzia  powinny  odznaczać  się  odpowiednią  wysoką  twardością.
Twardość stali zależy głównie od zawartości węgla.

Istotną dla pracy wielu narzędzi własnością stali jest odporność na działanie

podwyższonej temperatury. Stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno zawierają większe
ilości węgla, zwykle około 1%, głównymi składnikami stali narzędziowych stopowych do
pracy na zimno są chrom, wolfram i wanad oraz krzem i mangan.

Ze względu na rodzaj pracy stali narzędziowych stopowych przeznaczonych do pracy na

zimno można je podzielić na trzy grupy. Pierwszą, największą, grupę stanowią stale
przeznaczone na narzędzia skrawające, drugą – stale na narzędzia do obróbki plastycznej,
a trzecią – stale na przyrządy pomiarowe.

Za najważniejsze uważa się wymagania dotyczące twardości i plastyczności stali.

Narzędzia, które pracują udarowo, należy wykonywać ze stali o mniejszej hartowności, gdyż
plastyczny rdzeń lepiej znosi nagłe obciążenia. Natomiast narzędzia pracujące przy nacisku
wzrastającym powoli należy wykonywać ze stali, które przehartowują się na wskroś.

Stale szybkotnące są przeznaczone na narzędzia do obróbki skrawaniem o dużej

wydajności. Ich własności są dużo lepsze niż własności stali narzędziowych węglowych
i stopowych.

Stale o specjalnych własnościach fizycznych i chemicznych

Stale te zawierają zwykle duże ilości składników stopowych. W tej grupie stali

wymienia się stale odporne na korozję (nierdzewne i kwasoodporne), stale żaroodporne
i żarowytrzymałe i inne – o specjalnych własnościach. Większość tych stali daje się
spawać.

Stale żaroodporne dzieli się na dwie grupy. Pierwszą stanowią stale odporne do

900

C, a drugą – odporne do 1100

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 1 - Stale konstrukcyjne według EN 10027-1:2005

Symbole główne

Symbole dodatkowe
gatunków stali

Symbole główne

Symbole dodatkowe

Dla stali

Litery

Własności

mechaniczne

Grupa 1

Grupa 2

G = staliwo
(jeżeli to
potrzebne)

S = stal
konstrukcyjna

nnn = symbol
trzycyfrowy –
minimalna granica
plastyczności

w MPa dla
najmniejszego
zakresu
wymiarowego
np. S335N

Udarność (praca

łamania) w dżulach J

Temperatur

a próby

27J J

40J

60J

- 20

- 30

- 40

- 50

- 60

A =  utwardzone  wydzieleniowo
M = walcowane termomechanicznie
N =  normalizowane lub walcowane
   normalizujące
Q = ulepszane cieplnie
G = inne cechy (jeżeli potrzebne)
   oznaczania dalej jedną cyfrą
lub  dwiema cyframi

C = do specjalnego kształtowania
na  zimno
D =  do powlekania zanurzeniowego na
gorąco
E =  do emaliowania
F =  do  kucia
H = na kształtowniki zamknięte
L = do stosowania w niskich
temperaturach
M = walcowanie termomechaniczne
N = normalizowane lub walcowane
normalizująco
P = na kształtowniki grodziowe
S = do budowy statków
T = na rury
W = odporne na korozję atmosferyczną
an = symbole chemiczne wymaganych
dodatkowych pierwiastków np. Cu z jedną,
jeżeli to potrzebne cyfrą oznaczającą 10 x
średnią wymaganą zawartość pierwiastka
(zaokrągloną do 0,1 %)

Staliwa

Stopy żelaza z węglem o zawartości 0,02 – 2,06% i innymi otrzymane przez odlanie

i krzepnięcie bez obróbki plastycznej nazywa się staliwami. Ze względu na skład chemiczny
staliwa również dzielimy na: węglowe i stopowe.

Staliwa węglowe

Podstawą klasyfikacji staliwa węglowego jest zawartość węgla oraz odpowiadająca danej

zawartości węgla minimalna wytrzymałość na rozciąganie. Odlewy staliwa są poddawane
obróbce cieplnej, zazwyczaj normalizowaniu i odprężaniu, rzadziej ulepszaniu cieplnemu
(tabela 2 ).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 2. Staliwo węglowe konstrukcyjne. Obróbka cieplna (według PN-85/H-83152)

Znak

gatunku

Rodzaj obróbki cieplnej

Zakres temperatur w

Sposób chłodzenia

L400

L450

L500

L600

L650

normalizowanie
wyżarzanie odprężające

normalizowanie
wyżarzanie odprężające

wyżarzanie zupełne
normalizowanie

wyżarzanie zupełne
normalizowanie

wyżarzanie zupełne
normalizowanie

930 – 950
400 – 600

870 – 890
910 – 930

860 – 880
890 – 910

850 – 870
890 – 910

w powietrzu
z piecem

w powietrzu
z piecem

z piecem
w powietrzu

z piecem
w powietrzu

z piecem
w powietrzu

Żeliwa

Dobre własności odlewnicze i mechaniczne że żeliwo znalazło szerokie zastosowanie

w przemyśle. Do własności, które o tym zadecydowały, należą: łatwa obrabialność, duża
odporność na ścieranie, duża stałość wymiarów, zdolność tłumienia drgań i inne.

Głównym składnikiem żeliwa – oprócz żelaza – jest węgiel. Niekiedy do żeliwa

wprowadza się dodatkowo składniki stopowe, np. chrom, nikiel, miedź, w celu uzyskania
specjalnych własności.

Stopy miedzi

Stosowana w technice miedź jest zanieczyszczona różnymi domieszkami. Większość

domieszek wpływa ujemnie na przewodność elektryczną miedzi.

Stopy miedzi z cynkiem noszą nazwę mosiądzów. Rozróżnia się mosiądze odlewnicze

i mosiądze do przeróbki plastycznej.

Mosiądze odlewnicze zawierają 30 ÷ 40% cynku i niekiedy pewne ilości manganu, krzemu,

aluminium  oraz  ołowiu.  Mosiądze  do  przeróbki  plastycznej  zawierają  20  ÷  40%  cynku  oraz
niekiedy również  inne składniki  stopowe. Oprócz mosiądzów zwykłych w przemyśle stosuje się
również  tzw.  mosiądze  specjalne.  Otrzymuje  się  je  przez  wprowadzenie  do  mosiądzów  zwykłych
innych składników  stopowych,  takich  jak  nikiel,  krzem,  cyna,  aluminium,  mangan  i  inne.
W zależności  od  składnika  stopowego  nadaje  się  im  nazwy,  np.  mosiądz  niklowy,  mosiądz
krzemowy itd.  Stopy  miedzi  z  cyną  noszą  nazwę  brązów.  Do  obróbki  plastycznej  nadają  się
tylko brązy o zawartości cyny nie przekraczającej 7%. Obróbka plastyczna jest wykonywana
zawsze na zimno. Brązy o zawartości do 6% cyny odznaczają się dużą plastycznością i dobrymi
własnościami wytrzymałościowymi.

Dodatek cyny podwyższa własności wytrzymałościowe i sprężyste stopu. Z tego powodu

brązy zawierające do 10% cyny są stosowane na koła zębate.

Brązów o zawartości cyny przekraczającej 10% używa się na odlewy. Aby poprawić

własności odlewnicze, do brązów dodaje się w niewielkiej ilości cynk, który poprawia
własności wytrzymałościowe.

Oprócz cyny w skład brązów wchodzą niekiedy również cynk, ołów, nikiel i fosfor.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 3. Oznaczenia brązów odlewniczych. Skład chemiczny (według PN-91/H-87026)

Stopy aluminium

Aluminium odznacza się małym ciężarem właściwym, dobrą przewodnością

elektryczną, dobrym przewodnictwem cieplnym. Ponadto z niektórymi metalami tworzy
stopy o dobrych własnościach odlewniczych oraz stopy o dobrych własnościach
plastycznych.

Główne składniki stopów aluminiowych to miedź i krzem oraz magnez, mangan i cynk.

W stopach aluminium spotyka się również i inne domieszki. Do rzadziej stosowanych
w stopach aluminium domieszek zalicza się nikiel, żelazo oraz chrom, kobalt i tytan. Stopy
aluminium dzielimy na odlewnicze i do przeróbki plastycznej.

Stopy niklu

W stanie czystym nikiel jest stosowany do powlekania powierzchni narażonych na

korozję. Najczęściej nikiel jest używany jako składnik stopowy wielu stali oraz różnych
innych stopów.

Liczne zastosowania znajdują stopy niklu z miedzią o różnej zawartości niklu. Z tej

grupy stopów należy wymienić nikielinę o zawartości około 20% niklu, konstantan
zawierający około 40% niklu i stop Monela o zawartości około 70% niklu.

Nikielina odznacza się dobrą plastycznością, odpornością na korozję i ładnym

wyglądem po wypolerowaniu.

Konstantan odznacza się stałością oporu elektrycznego w dużym zakresie temperatur.

Znajduje zastosowanie głównie na termoelementy z żelazem lub miedzią.

Stop Monela jest bardzo odporny na działanie korozyjne czynników chemicznych.

Stosuje się go przede wszystkim do budowy łopatek niektórych turbin parowych.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie znasz własności mechaniczne metali i ich stopów?
2.  Jakie znasz własności technologiczne metali i ich stopów?
3.  Na czym polega próba zginania?
4.  Na czym polega próba nawijania drutu?
5.  Na czym polega próba tłoczenia?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6.  Co to jest stal?
7.  Co to jest żeliwo?
8.  Jak odczytać oznaczenia stopów żelaza?
9.  Jakie są najważniejsze stopy miedzi?
10.  Jakie są najważniejsze stopy niklu?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Określ twardość próbek metodą Brinella.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wykonać badanie twardościomierzem,
2) zmierzyć średnicę odcisku w dwóch prostopadłych do siebie kierunkach (d

i d

)

izapisać wyniki:
pierwszy pomiar d

drugi pomiar d

3) obliczyć wartość średnią średnicy odcisku d = (d

+ d

)/2

i zapisać wynik:
średnica pomiarowa d,

4) obliczyć twardość HB dla wszystkich próbek,
5) porównać wyniki i zapisać wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

twardościomierz Brinella,

−

próbki do badania twardości,

−

suwmiarka uniwersalna.

Ćwiczenie 2

Na podstawie tablic z Polskiej Normy PN–EN 10027–1 odczytaj parametry

i przeznaczenie stali oznaczonej symbolami S 235 J0W, P355Q, S460Q, R320Cr

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać w Polskiej Normie PN – EN 10027 – 1 tablice dla odpowiednich stali,
2)  na podstawie tablic odczytać parametry i przeznaczenie stali,
3)  zapisać odczytane parametry.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

Polska Norma PN – EN 10027 – 1,

−

Mały poradnik mechanika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wymienić własności fizyczne metali?



2) wymienić własności mechaniczne metali?



3) wymienić własności technologiczne metali?



4) wyjaśnić pojęcie twardość?



5) wyjaśnić pojęcie udarność?



6) wyjaśnić pojęcie wytrzymałość zmęczeniowa?



7) wyjaśnić pojęcie plastyczność?



8) określić własności metalu na podstawie przeprowadzonych badań?



9) rozpoznać rodzaj stali po jej oznaczeniu?



10) wyjaśnić różnicę między stalą i żeliwem?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Korozja metali i ochrona przed korozją

4.2.1. Materiał nauczania

Rodzaje i skutki korozji

Zależnie od rodzaju działających czynników procesy niszczenia materiałów

konstrukcyjnych dzieli  się  na  mechaniczne,  chemiczne  i  elektrochemiczne.  Rozróżnia  się
korozję chemiczną  i  elektrochemiczną.  Korozja  chemiczna  obejmuje  reakcje  miedzy  metalami
i cieczami nie  będącymi elektrolitami i podlega podstawowym prawom reakcji chemicznych.
Korozja elektrochemiczna zachodzi w obecności elektrolitu. Niszczące działanie  może objąć
całą  powierzchnię  przedmiotu  równomiernie.  W  takim  przypadku  proces  niszczenia  jest
powierzchniowy i nie wpływa na zmianę wytrzymałości całej konstrukcji. Niekiedy spotyka
się  korozje  nierównomierną,  która  obejmuje  jedynie  niewielki  obszar  powierzchni  metalu,
lecz  rozprzestrzenia  się  w  głąb  materiałów  (korozja  wżerowa).  W  wyniku  takiego  procesu
powstają  wżery  sięgające  w  materiał  na  znaczną  głębokość,  co  w  znacznym  stopniu
zmniejsza  wytrzymałość  konstrukcji  i  może  spowodować  jej  uszkodzenie.  W  pewnych
przypadkach  proces  korozji  obejmuje  jedynie  granice  ziarn.  Korozję  taką  nazywa  się
korozją  międzykrystaliczną.  Jej  skutki  są  bardzo  niebezpieczne,  gdyż  sięgając  daleko
w głąb  materiału  są  z  zewnątrz  praktycznie  niewidoczne.  Korozji  międzykrystalicznej
ulegają szczególnie łatwo niektóre stopy aluminium.

Rys. 7. Skutki korozji a) równomiernej, b) nierównomiernej, c) międzykrystalicznej [3, s. 352]

Metal ulegający korozji chemicznej pokrywa się warstwą związków chemicznych,

będących  produktami  korozji.  Dalszy  postęp  tego  procesu  zależy  od  szczelności  warstwy
powstałej  na  powierzchni.  która  utrudnia  zetknięcie  się  agresywnego  środowiska
z czystą powierzchnią  metalu.  Szczelność  warstwy  powstałej  w  wyniku  korozji  zależy  od
stosunku  objętości  powstałych  związków  do  objętości  korodującego  metalu  Powstawanie
na  metalu  warstw  korozyjnych  rozpoczyna  się  od  zaabsorbowania  gazu,  który  następnie
ulega dysocjacji.  Zdysocjowany  gaz  wchodzi  w  reakcję  z  metalem,  tworząc  na  jego
powierzchni cienką warstwę związku chemicznego.

Narastanie warstw korozyjnych zależy w znacznej mierze od dyfuzji atomów lub jonów

w warstwie  skorodowanej.  Szybkość  narastania  warstw  utworzonych  w  wyniku  utleniania
powierzchni  metalu  jest  zależna  od  rodzaju  zjawisk  zachodzących  podczas  korozji  oraz  od
struktury  wytworzonej  warstwy.  Powstające  z  produktów  korozji  warstwy  mogą  szczelnie
i trwale  przylegać  do  metalu  lub  łatwo  od  jego  powierzchni  odpryskiwać.  W  pierwszym
przypadku produkty  korozji  stanowią  ochronę  przed  dalszym  agresywnym  działaniem
środowiska. W  drugim  przypadku  metal  szybko  ulega  zniszczeniu,  ponieważ  odpryskujące
warstwy produktów  odsłaniają  coraz  to  nowe  powierzchnie  metalu,  które  następnie  ulegają
korozji. Korozja  elektrochemiczna  przebiega  w  zupełnie  innych  warunkach  niż  korozja
chemiczna. Powstaje  wówczas,  gdy  w  elektrolicie  występuje  różnica  potencjałów  miedzy
różnymi obszarami  metalu  lub  stopu.  Zanurzenie  dowolnego  metalu  w  wodnym  roztworze

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

powoduje  natychmiastowe  przechodzenie  do  roztworu  dodatnich  jonów  metali,  czyli
kationów. Przejście kationów do roztworu powoduje naładowanie metalu ładunkami ujemnymi.
Po  pewnym  czasie  na  granicy  metalu  i  cieczy  ustala  się  w  określonych  warunkach  potencjał
elektrochemiczny, którego  wartość  jest dla różnych  metali  różna.  Dwa  różne  metale  o  różnym
potencjale elektrochemicznym  zanurzone  w  elektrolicie  tworzą  ogniwo,  w  którym  metal
o mniejszym  potencjale  jest anodą, a  metal o większym potencjale katodą. Im bardziej różnią
się ich potencjały elektrochemiczne, tym silniej ulega korozji metal o niższym potencjale.

Niektóre metale w pewnych przypadkach nie ulegają korozji, gdyż na ich powierzchniach

powstaje cienka warstwa tlenków. Metale takie nazywa się pasywnymi. Do najłatwiej
pasywujących się metali należą chrom, nikiel i tytan. Wprowadzenie do stopu metali łatwo się
pasywujących powoduje pasywację stopu.

Ochrona przed korozją

Konstrukcję metalową można chronić przed korozją przez stosowanie metalu pozbawionego

zanieczyszczeń  i  nałożenie  lub  wytworzenie  powłoki  ochronnej.  Wprowadzenie  do  metalu
nieodpornego na  korozję  składników  stopowych  odpornych  na  korozję,  zabezpiecza
w znacznym  stopniu  stop  przed  niszczącym  działaniem  ośrodka  korozyjnego.  Rozróżnia  się
powłoki nakładane metalowe i niemetalowe. Na powłoki metalowe o dużej odporności na korozję
używa  się  niklu,  chromu,  miedzi,  srebra,  cyny,  cynku,  ołowiu,  kadmu,  aluminium,  czasem
złota. Grubość  powłoki  ochronnej  jest  mała  i  wynosi  0,00  ÷  0,025  mm.  Powłoka  powinna
dobrze przylegać do podłoża, nie łuszczyć się i być ścisła. Powłoki ochronne nakłada się przez
zanurzenie,  natrysk,  platerowanie  oraz  galwanicznie.  Metalizacja  natryskowa  polega  na
natryskiwaniu ciekłego metalu pistoletem rozpylającym.

Platerowanie (nawalcowywanie) polega na walcowaniu na gorąco grubszej blachy

z metalu mniej odpornego na korozje z nałożoną na nią cienką blachą metalu ochronnego.
W wyniku platerowania otrzymuje się blachę pokrytą cienką, dobrze przylegająca warstwa
ochronną. Platerowanie można wykonać po obu stronach blachy.

Metody galwaniczne polegają na elektrolitycznym nałożeniu warstwy metalu ochronnego

na  przedmiot  zanurzony  w  elektrolicie  zawierającym  w  odpowiednim  stężeniu  sole
nakładanego  metalu.  Metodą  tą  wykonuje  się  najczęściej  niklowanie,  chromowanie,
miedziowanie  oraz  kadmowanie,  cynowanie,  cynkowanie  i  mosiądzowanie.  Warstwy
ochronne są niekiedy nakładane w celu zwiększenia odporności przedmiotów na ścieranie.
Powłoki  niemetalowe  oddzielają  metale  od  agresywnego  ośrodka.  Stosuje  się  powłoki
pochodzenia  organicznego;  nakładane  materiały  to  farby,  oleje,  lakiery  szybko  schnące
i lakiery piecowe, ponadto smoły i asfalty oraz różnego rodzaju smary. Ostatnio do tego celu są
stosowane tworzywa sztuczne.

przypadku powłok wytwarzanych połączenie ich z materiałem chronionym ma

charakter  chemiczny.  Rozróżnia  się  powłoki  wytwarzane  metalowe  i  niemetalowe.  Powłoki
metalowe uzyskuje się w wysokiej temperaturze na zasadzie dyfuzji metalu ochronnego w głąb
metalu  chronionego  Najbardziej  znane  są  procesy  wprowadzania  do  stali  aluminium,  tj.
aluminiowania,  wprowadzanie  cynku  oraz  nachromowywanie.  Powłoki  niemetalowe
wytwarza  się  metodami  chemicznymi  lub  elektrochemicznymi.  Oksydowanie  polega  na
wytwarzaniu  na  powierzchni  stali  czarnych  tlenków  żelaza.  Bardzo  dobrą  metodą
stosowaną w celu wytworzenia powłok ochronnych na aluminium i jego stopach jest tzw.
eloksalacja.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Co to jest korozja?
2.  Jakie znasz rodzaje korozji?
3.  Od czego zależy szczelność warstwy skorodowanej?
4.  W jaki sposób przebiega korozja?
5.  Co decyduje, o odporności metalu na korozję elektrochemiczną?
6.  Co znaczy określenie – metal pasywny?
7.  Jakie znasz metody ochrony przed korozją?
8.  Na czym polega platerowanie?
9.  Jakie powłoki zaliczamy do powłok ochronnych wytwarzanych?
10.  Na czym polega oksydowanie?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Sprawdź wpływ środowiska na korozję trzech rodzajów próbek metali.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) z dwóch próbek stali niezabezpieczonej przed korozją – jedną próbkę umieścić w wodzie

drugą na powietrzu,

2) jedną próbkę stali niezabezpieczonej przed korozją i drugą próbkę zabezpieczoną np.

lakierem – umieścić w wodzie,

3) jedną próbkę stali niezabezpieczonej przed korozją oraz drugą próbkę aluminium –

umieścić w wodzie,

4) po upływie określonego czasu przez nauczyciela ocenić stan próbek,
5) zapisać wnioski z obserwacji.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

próbki stali niezabezpieczonej przed korozją,

−

próbki stali pomalowanej lakierem,

−

próbki aluminium.

Ćwiczenie 2

Dobierz sposób ochrony przed korozją do zabezpieczenia następujących 6 części maszyn

i elementów konstrukcji: blachy stalowe, łożyska, cylindry układu hamulcowego,
kształtowniki walcowane, rury stalowe, liny maszyn wyciągowych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  wypisać wymienione części maszyn w punktach od 1 do 6,
2)  wyszukać w poradniku dla ucznia wiadomości na temat ochrony metali przed korozją,
3)  przyporządkować sposoby ochrony do części maszyn i elementów konstrukcyjnych,
4)  sprawdzić poprawność wykonania ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

Poradnik dla ucznia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

zdefiniować pojęcia korozji chemicznej i elektrochemicznej?



rozróżnić korozję równomierną, wżerową i międzykrystaliczną?



wyjaśnić mechanizm powstawania korozji?



wyjaśnić określenie metal pasywny?



określić zadania powłok ochronnych?



rozróżnić rodzaje powłok ochronnych?



wyjaśnić pojęcia: platerowanie i oksydowanie?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Rysunek techniczny i maszynowy

4.3.1. Materiał nauczania

Rodzaje rysunków technicznych

Według sposobu przedstawienia podmiotu (treści) rysunki techniczne maszynowe dzieli

się w następujący sposób:
1. Szkic – przedstawienie przedmiotu wykonane odręcznie i stanowiące zwykle podstawę

do wykonania rysunku.

2. Rysunek – przedstawienie przedmiotu wykonane w określonej podziałce i przy użyciu

przyborów rysunkowych.

3. Schemat – przedstawienie w sposób uproszczony zasady działania lub budowy

mechanizmu, maszyny lub urządzenia.

4. Plan – przedstawienie rozmieszczenia maszyn, urządzeń lub instalacji.
5. Wykres – przedstawienie zależności między dowolnymi wielkościami zmiennymi.

Według metody rzutowania rysunki techniczne maszynowe dzieli się następująco:

1. Rysunek rzutowy – rysunek przedstawiający przedmiot w rzutach prostokątnych na

wzajemnie prostopadłe płaszczyzny.

2. Rysunek aksonometryczny – rysunek przedstawiający przedmiot w rzucie

aksonometrycznym jednomiarowym albo dwumiarowym prostokątnym lub ukośnym.

3. Rysunek perspektywiczny – rysunek przedstawiający przedmiot w rzucie

perspektywicznym.

Według stopnia złożoności przedmiotu rysowanego rysunki techniczne maszynowe dzieli

się w następujący sposób:
1. Rysunek złożeniowy – rysunek przedstawiający wszystkie zespoły i części wyrobu

w złożeniu, czyli po zmontowaniu.

2. Rysunek zespołowy (zespołu) – rysunek przedstawiający wszystkie podzespoły i części

zespołu w złożeniu. Rysunki zespołowe bywają często nazywane rysunkami
złożeniowymi zespołu.

3. Rysunek zestawieniowy – rysunek złożeniowy lub zespołowy z wymiarami i wszystkimi

innymi danymi potrzebnymi do wykonania wszystkich części i ich zmontowania.
Rysunek taki jest więc połączeniem rysunku złożeniowego (lub zespołowego) i rysunków
wykonawczych części składowych.

4. Rysunek wykonawczy – rysunek części zawierający wszystkie dane potrzebne do jej

wykonania.

Normalizacja w rysunku technicznym

Normalizacja w rysunku technicznym jest działem zawierającym informacje dotyczące

formatów arkuszy rysunkowych, rodzajów tabliczek rysunkowych, grubości linii
rysunkowych. Jest to niezbędne dla ujednolicenia zasad dotyczących zarówno wykonania jak
i odczytywania danego rysunku. Elementami rysunku podlegającymi normalizacji są: formaty
arkuszy rysunkowych, rodzaje linii rysunkowych, rodzaje pisma technicznego, podziałki
stosowane w rysunku, tabliczki rysunkowe oraz sposoby opisywania poszczególnych rzutów
przedmiotu. Formatami podstawowymi są formaty od A4 do A0. Rodzaje linii rysunkowych
wraz z ich zastosowaniem pokazuje rys. 8.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 8. Rodzaje linii rysunkowych [2, s. 12]

Normalizacja elementów rysunku technicznego:

−

ułatwia wymianę myśli technicznej,

−

usprawnia wykonywanie,

−

ujednolica wygląd rysunków.
Znormalizowane rozmiary papierów, na których sporządza się rysunki techniczne,

ułatwiają ich przechowywanie. Znormalizowane pismo rysunkowe, grubości linii i ich
rodzaje, podziałki, tabliczki rysunkowe itp. ułatwiają czytanie rysunków. Wpływają też na
estetykę rysunków.

Formaty i tabliczki rysunkowe

Formaty arkuszy do wykonywania rysunków technicznych są znormalizowane.

Wszystkie formaty są geometrycznie podobne, każdy kolejny mniejszy format otrzymuje się
przez podział na dwie równe części formatu bezpośrednio większego.

W rysunku technicznym stosuje się pięć formatów zasadniczych: A0, A1, A2, A3 i A4.

Format A0 ma pole powierzchni 1 m

Tabela 4. Wymiary zasadniczych formatów arkuszy rysunkowych wg PN-80/N-01612

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rzutowanie prostokątne

Rzutowanie prostokątne polega na wyznaczaniu rzutów prostokątnych przedmiotu na

wzajemnie prostopadłych rzutniach, przy założeniu, że przedmiot rzutowany znajduje się
między obserwatorem i rzutnią.

Jeżeli umieścimy przedmiot wewnątrz wyobrażalnego prostopadłościanu (rys. 9),

którego

wszystkie ściany są rzutniami, i wyznaczymy na tych rzutniach rzuty prostokątne przedmiotu,
to po rozwinięciu ścian prostopadłościanu otrzymamy układ rzutów tego przedmiotu
pokazany na rys. 10.

Poszczególne rzuty mają następujące nazwy:

−

rzut w kierunku A – rzut z przodu (rzut główny),

−

rzut w kierunku B – rzut z góry,

−

rzut w kierunku C – rzut od lewej strony,

−

rzut w kierunku D – rzut od prawej strony.

−

rzut w kierunku E – rzut z dołu,

−

rzut w kierunku F – rzut z tylu.

Rys. 9. Prostopadłościan rzutni [2, s. 32]

Rys. 10. Układ rzutni w rozwinięciu [2, s. 33]

Gdy w celu uniknięcia zbyt dużych formatów papieru poszczególne rzuty przedmiotu

rysuje się  na  oddzielny  arkuszach,  to  na  jednym  z  nich  (zwykle  z  rzutem  głównym  oznacza
się  kierunki  rzutowania  innych  widoków  i  przekrojów,  podając  numery  arkuszy,  których
odpowiednie rzuty  się  znajdują,  a  na  arkuszach  z  tymi  rzutami  podaje  się  informację,  na
którym arkuszu jest pokazany kierunek tego widoku lub przekroju.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rzutowanie aksonometryczne

Do przedstawiania kształtów przedmiotów w sposób poglądowy, w jednym rzucie służą

w rysunku technicznym maszynowym rzuty aksonometryczne. Rzuty aksonometryczne
dzielimy na:

−

izometryczne,

−

dimetryczne ukośne,

−

dimetryczne prostokątne.

Rys. 11. Rzut izometryczny: a) układ osi współrzędnych; b) przedmiot w rzucie izometrycznym [2, s. 183]

Rys. 12. Rzut dimetryczny ukośny: a) układ osi współrzędnych; b) przedmiot w rzucie dimetrycznym

ukośnym [2, s.184]

Rys. 13. Rzut dimetryczny prostokątny: a) układ osi współrzędnych; b) przedmiot w rzucie dimetrycznym

prostokątnym [2, s. 186]

Wymiarowanie

Linia wymiarowa jest to cienka linia prosta lub łukowa zakończona grotami

dotykającymi ostrzem linii rysunkowych w punktach, których odległość ma być na rysunku
podana. Wymiary na rysunku powinny być tak rozmieszczone, żeby jak najwięcej z nich
można było odczytać patrząc na rysunek od dołu lub od prawej strony.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 14. Rozmieszczenie wymiarów równoległych [2, s. 49]

Przy wymiarowaniu średnic wymiar poprzedza się znakiem Ø.

Rys. 15. Wymiarowanie średnic [2, s. 50]

Przy wymiarowaniu promieni łuków linie wymiarową prowadzi się od środka łuku

i zakańcza się grotem tylko od strony łuku , a liczbę wymiarową poprzedza się literą R.

Rysowanie połączeń części maszynowych

Nity na rysunkach połączeń nitowych w rzucie na płaszczyznę równoległą rysuje się

dokładnie albo w uproszczeniu w zależności od stopnia uproszczenia.

Rys. 16. Połączenia nitowe na płaszczyznę równoległą: a) – d) rysunki dokładne, e) – h) rysunki uproszczone,

[2, s. 112]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przykłady rysowania spoin w połączeniach spawanych

a) b) c)

d) e)

Rys. 17. Przykłady rysowania spoin [2, s. 114]

Schematy mechaniczne

Zasady działania maszyn, urządzeń, instalacji itd. najlepiej przedstawiać w postaci rysunków

schematycznych, które są zarówno prostsze i łatwiejsze do wykonania dla konstruktora, jak
i przejrzystsze dla użytkownika, niż rysunki konstrukcyjne.

Najważniejsze rodzaje schematów to:

1. Schemat strukturalny jest schematem poglądowym, pokazującym zależności miedzy

najważniejszymi częściami funkcjonalnymi wyrobu i zasadę jego działania. Części
funkcjonalne przedstawia się w postaci prostych figur geometrycznych.

2. Schemat funkcjonalny przedstawia działanie poszczególnych części funkcjonalnych wyrobu

albo całego wyrobu. Części funkcjonalne rysuje się w postaci uproszczonych widoków i
przekrojów, symboli graficznych lub prostych figur geometrycznych.

3. Schemat zasadniczy przedstawia wszystkie główne części składowe wyrobu i powiązania

między nimi; ze schematu tego można odczytać dokładnie budowę i zasadę działania wyrobu.

4. Schemat montażowy przedstawia połączenia między częściami funkcjonalnymi wyrobu.

5. Schemat podłączenia (przyłączenia) przedstawia zewnętrzne podłączenia wyrobu.

Schematy rysuje się bez określania podziałki, a wzajemne położenie części wyrobu może

nie odpowiadać wcale rzeczywistemu położeniu.

Wykaz zespołów funkcjonalnych wyrobu (np. pomp, sprzęgieł, przekładni) należy

sporządzać dla schematów zasadniczych, montażowych i podłączeń (można także dla schematów
funkcjonalnych).

Zespoły funkcjonalne przedstawia się na schematach:

a) za pomocą symboli graficznych z Polskich Norm (PN) lub norm branżowych (BN),
b) w postaci uproszczonych widoków i przekrojów,

c) w postaci prostych figur geometrycznych (najczęściej prostokątów).

Opisy elementów schematów, gdy są potrzebne, mogą być słowne, cyfrowe lub literowo-cyfrowe.

Dokumentacja techniczno-ruchowa maszyn i urządzeń

Dokumentacja techniczno-ruchowa (DTR) zwana również paszportem maszyny, jest

opracowywana  dla  każdego  urządzenia  lub  maszyny  i  powinna  zawierać:  charakterystykę
techniczną  i  dane  ewidencyjne,  rysunek  złożeniowy,  wykaz  wyposażenia  normalnego
i specjalnego, schematy kinematyczne, elektryczne i pneumatyczne, schemat funkcjonowania,
instrukcję  obsługi,  instrukcję  użytkowania  instrukcję  konserwacji  i  smarowania,  instrukcję
bhp  normatywy  remontowe  wykaz  części  zamiennych,  wykaz  faktycznie  posiadanego
wyposażenia, wykaz załączonych rysunków, wykaz części zapasowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Na czym polega normalizacja?
2.  Jakie znasz rodzaje rysunków technicznych?
3.  Jakie znasz formaty arkuszy rysunkowych?
4.  Jakie znasz rodzaje rzutowania w rysunku technicznym?
5.  W jaki sposób rysuje się połączenia nitowe na rysunkach maszynowych?
6.  W jaki sposób rysuje się połączenia spawane na rysunkach maszynowych?
7.  W jaki sposób rysuje się linie wymiarowe na rysunku technicznym maszynowym?
8.  Jakie rodzaje schematów stosuje się w rysunkach mechanicznych?
9.  Co powinna zawierać dokumentacja techniczno-ruchowa maszyny?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykonaj rysunki prostopadłościanu, walca, ostrosłupa o podstawie kwadratu

w rzutowaniu prostokątnym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przygotować arkusz rysunkowy w formacie A3 i przybory rysunkowe,
2)  narysować ramkę oraz tabelkę,
3)  wypełnić tabelkę pismem technicznym,
4)  rozplanować położenie rzutni na arkuszu rysunkowym,
5)  wykreślić figury zgodnie z poleceniem nauczyciela,
6)  dokonać oceny poprawności i estetyki wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

Poradnik dla ucznia,

–

przykłady figur geometrycznych,

–

zestaw przyborów rysunkowych,

–

arkusze rysunkowe.

Ćwiczenie 2

Wykonaj rysunki: prostopadłościanu, walca i ostrosłupa o podstawie kwadratu

w rzutowaniu aksonometrycznym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przygotować arkusz rysunkowy w formacie A3 i przybory rysunkowe,
2)  narysować ramkę oraz tabelkę,
3)  wypełnić tabelkę pismem technicznym,
4)  rozplanować położenie rzutni na arkuszu rysunkowym,
5)  wykreślić figury zgodnie z poleceniem nauczyciela w rzucie izometrycznym,
6)  wykreślić figury zgodnie z poleceniem nauczyciela w rzucie dimetrycznym ukośnym,
7)  wykreślić  figury  zgodnie  z  poleceniem  nauczyciela  w  rzucie  dimetrycznym

prostokątnym,

8) dokonać oceny poprawności i estetyki wykonanego ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

Poradnik dla ucznia,

–

przykłady figur geometrycznych,

–

zestaw przyborów rysunkowych,

–

arkusze rysunkowe.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować normalizację?



2) rozróżnić rodzaje rysunków technicznych?



3) przygotować arkusz rysunkowy w odpowiednim formacie?



4) zastosować właściwe linie rysunkowe?



5) rozróżnić rzut prostokątny od aksonometrycznego?



6) rysować połączenia nitowe na rysunku maszynowym?



7) rysować połączenia spawane na rysunku maszynowym?



8) wymienić

rodzaje

schematów

stosowanych

rysunkach

mechanicznych?



9) wymienić co powinna zawierać dokumentacja techniczno-ruchowa

maszyny?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Zarys mechaniki technicznej i wytrzymałości materiałów

4.4.1. Materiał nauczania

Ruch obrotowy

Jeżeli wszystkie punkty ciała sztywnego zakreślają okręgi, których wspólny środek leży w

osi obrotu, i droga mierzona po łukach stanowiących tory tych punktów jest stała w czasie, to
ruch taki nazywamy ruchem obrotowym jednostajnym. Gdy ciało porusza się takim ruchem,
jego kąt obrotu w jednostce czasu zachowuje stałą wartość. Stałą wartość ma zatem także jego
prędkość kątowa ω, określana wzorem:

Kąt a jest określany w mierze łukowej, tzn. w radianach, dlatego prędkość jest wyrażana w
l/s.

Prędkość obwodowa v punktu leżącego na danym okręgu o promieniu r w ruchu

obrotowym jednostajnym jest również stała. W miarę zbliżania się tych punktów do osi
obrotu prędkość ta proporcjonalnie zmniejsza się, by w punkcie O osiągnąć wartość równą
zero. Zgodnie z definicją prędkość obwodową wyraża się wzorem:

w którym s jest drogą przebytą przez punkt. Po wykonaniu jednego pełnego obrotu
będzie ona obwodem okręgu o promieniu r, czyli:

⋅

Rys. 18. Ruch po okręgu [1, s. 11]

Moment siły względem punktu. Para sił

Momentem siły F względem punktu O (rys. 19) nazywamy iloczyn wartości tej siły przez

jej ramię r, tj. najkrótszą (po prostopadłej) odległość tego punktu od linii działania siły:

M = F • r

Wartość momentu jest proporcjonalna do siły i je j ramienia. Jeżeli linia działania siły F

pokrywa się z punktem O, to ramię r jest równe zeru, a zatem i moment tej siły wynosi zero.
Jednostką momentu siły jest niutonometr (N • m).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 19. Moment siły [1, s.13]

Parę sił tworzy układ złożony z dwóch sil równoległych o t e j samej wartości, lecz

przeciwnych zwrotach, oddalonych od siebie o wielkość r, zwaną promieniem pary sił
(rys. 20).

Rys. 20. Para sił [1, s. 14]

Momentem pary sił nazywamy iloczyn jednej z sił F i ramienia pary r.

M = F • r

Parę sił można zrównoważyć tylko inną parą sił, dowolnie przyłożoną do ciała,

o momencie równym co do wartości, lecz o przeciwnym znaku.

Praca, moc, energia i sprawność
Praca jest iloczynem siły F i drogi s przebytej w kierunku działania tej siły

W = F ∙ s

Jednostką pracy jest dżul (l J).
l dżul to praca, jaką siła l niutona wykonuje na drodze l m. Warunkiem wykonania pracy jest
zgodność kierunku działania siły F (rys. 21) lub jej składowej z kierunkiem przesunięcia.

Rys. 21. Kierunek działania siły i przesunięcia [1, s. 16]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Moc to stosunek pracy W do czasu t, w jakim została ona wykonana

Jednostką mocy jest wat (l W). l wat to moc urządzenia wykonującego pracę l dżula w ciągu
l sekundy.

Nagromadzoną w jakimś ciele pracę nazywamy energią i dlatego mierzymy ją

takimi samymi jednostkami. Energia występuje w różnych postaciach. Rozróżnia się energię:
mechaniczną,

elektryczną,

chemiczną,

cieplną,

jądrową

itd.

Energia

jest

niezniszczalna, zmienia  jedynie  swoją  postać,  np.  z  elektrycznej  na  mechaniczną,  z cieplnej
na  elektryczną.  Do  wykorzystania  energii  w  celu  przetworzenia  jej  na  pracę  służą  maszyny
robocze,  a  do  zmiany  postaci  energii  –  silniki.  Niecała  jednak  energia  dostarczana  do
urządzenia jest efektywnie wykorzystywana, gdyż każda maszyna lub silnik po wprawieniu w
ruch  musi pokonać  pewne  opory,  na  co  jest zużywana część  energii.  Tak  więc,  aby uzyskać
założoną  wartość  energii  z określonego  urządzenia,  musimy  dostarczyć  jej  więcej,
przewidując  straty  energii  w  wyniku  ruchu  urządzenia.  W tym  celu  posługujemy  się
współczynnikiem zwanym sprawnością.

Sprawnością η maszyny lub urządzenia nazywamy stosunek pracy lub energii

użytecznej do pracy lub energii włożonej. Sprawność jest wielkością niemianowaną lub
wyrażaną w procentach.

Tarcie

Tarcie jest zjawiskiem powszechnie występującym w przyrodzie i technice. Pojawia się

zawsze  podczas  jakiegokolwiek  ruchu.  Niejednokrotnie  jest  pożądane  (np.  w  hamulcach,
przekładniach  ciernych,  sprzęgłach),  lecz  równie  często  staramy  się  je  zmniejszyć  do
minimum  (np.  w  łożyskach,  prowadnicach  obrabiarek).  Rozróżniamy; tarcie  ślizgowe,
występujące  podczas  przesuwania  się  jednego  ciała  po  drugim  (rys.  22)  i  tarcie  toczne,
występujące podczas toczenia się ciała w kształcie walca lub

Rys. 22. Tarcie [1, s.20]

siła tarcia jest zawsze przeciwnie zwrócona do siły wywołującej ruch ciała.

Tarcie ślizgowe

Na ciało leżące na płaszczyźnie poziomej działa siła ciężkości G

G = m • g

gdzie g = 9,81 m/s

– przyspieszenie ziemskie oraz siła normalna N, skierowana przeciwnie.

Aby ciało będące w stanie równowagi zaczęło przesuwać wskutek przyłożenia siły F, siła ta
musi być większa od siły tarcia T. Tangens kąta tarcia oznaczamy literą μ i nazywamy
współczynnikiem tarcia ślizgowego.

Współczynnik tarcia ślizgowego jest zmienny i zależy od: rodzaju materiału

i chropowatości stykających się powierzchni; sposobu smarowania współpracujących ze sobą
powierzchni; tego, czy ciało jest w spoczynku, czy w ruchu, nie zależy natomiast od masy
ciała i wielkości stykających się powierzchni.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tarcie toczne

Siła tarcia tocznego jest mniejsza niż tarcia ślizgowego (rys. 23). Zetknięcie walca

z podłożem nie jest punktowe, lecz na pewnej długości łuku. W związku z tym reakcja N jest
przesunięta względem osi walca o odcinek f, którego wartość w mm jest
nazywana współczynnikiem tarcia tocznego. Każda siła F większa od siły tarcia T wprawi
walec w ruch. Wraz ze wzrostem średnicy toczącego się elementu siła tarcia tocznego maleje.

Rys. 23. Tarcie toczne [1, s. 20]

Wytrzymałość materiałów

Podział odkształceń i naprężeń

Zadaniem nauki o wytrzymałości materiałów jest sprawdzenie: czy materiały użyte na

elementy  konstrukcyjne  maszyn  i  urządzeń  w  określonych  warunkach   są  w  stanie  stawiać
opór  siłom  zewnętrznym  działającym  na  nie,  jakie  należy nadawać  elementom
konstrukcyjnym kształty, jakie dobierać wymiary i materiały do ich wykonania, aby zapewnić
założoną  w obliczeniach  trwałość  maszyn  i urządzeń,  z  uwzględnieniem  jak  największej
oszczędności materiałów.

Obliczenia wytrzymałościowe materiałów służą przede wszystkim konstruktorom

umożliwiając im wybór najlepszego rozwiązania konstrukcji maszyny z uwzględnieniem
z jednej strony oszczędności stosowanych materiałów, z drugiej zaś warunków
bezpieczeństwa.

Rys. 24. Typowe obciążenia części maszyn [1, s. 24]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rysunek 24 przedstawia typowe rodzaje obciążeń części maszyn: rozciąganie,

ściskanie, ścinanie,  zginanie  i  skręcanie.  Siły  zewnętrzne  (obciążenia),  działając  na
element konstrukcyjny,  powodują  powstanie  w  nim  sił  wewnętrznych,  które  odniesione   do
jednostki  pola  powierzchni  przekroju  elementu  noszą  nazwę  naprężeń.  W zależności  od
kierunku  działania  sił  zewnętrznych  względem  przekroju  elementu  występujące  naprężenia
dzielimy na:

naprężenia normalne – wywołane obciążeniem prostopadłym do rozpatrywanego

przekroju (rozciąganie, ściskanie, zginanie); obliczamy je wg wzoru:

naprężenia styczne – wywoływane obciążeniem równoległym do rozpatrywanego

przekroju (ścinanie, skręcanie); obliczamy je wg wzoru:

Naprężenia dopuszczalne

Naprężenia powstające w próbce podczas jej rozciągania wyraża się stosunkiem siły F do

powierzchni przekroju poprzecznego S

tej próbki. W każdym charakterystycznym punkcie

wartości naprężeń będą inne wskutek ciągłego zwiększania siły i zmniejszania się. przekroju
próbki. Naprężenia, które mogą występować w materiale bez obawy naruszenia
warunków wytrzymałości

sztywności,

nazywamy

naprężeniami

dopuszczalnymi

i oznaczamy literą k. Dla różnych odkształceń dodajemy w indeksie odpowiedni
wyróżnik, charakteryzujący rodzaj odkształcenia, np.: k

– naprężenia dopuszczalne na

rozciąganie, k

– naprężenia dopuszczalne na ściskanie, k

– naprężenia dopuszczalne na

zginanie, k

- naprężenia dopuszczalne na ścinanie, k

– naprężenia dopuszczalne na

skręcanie. Warunkiem wytrzymałości materiału jest aby naprężenia rzeczywiste były zawsze
mniejsze, a co najwyżej równe naprężeniom dopuszczalnym.

Własności wytrzymałościowe

Do najważniejszych własności wytrzymałościowych zaliczamy: rozciąganie, ściskanie,

ścinanie, zginanie i skręcanie.

Wytrzymałość na rozciąganie

W próbie rozciągania badany materiał mający kształt pręta o stałym przekroju S, poddaje

się działaniu siły rozciągającej F, skierowanej wzdłuż osi pręta. Wówczas w dowolnym
przekroju prostopadłym do kierunku działania siły powstają naprężenia rozciągające
σ (sigma), których wartość wyraża się wzorem

σ – naprężenie rozciągające, F – siła rozciągająca, S

– przekrój poprzeczny próbki

Zgodnie z PN–91/H–04310 w celu scharakteryzowania zachowania się metalu pod

wpływem obciążenia rozciągającego wyznacza się m.in. następujące parametry: wydłużenie
A

przewężenie Z, górną granicę plastyczności R

i dolną R

, umowną granicę

plastyczności R

0.2

, naprężenie rozrywające R

Wydłużenie A

to stosunek trwałego wydłużenia ΔL, próbki po rozerwaniu do długości

pomiarowej L

, próbki, wyrażony w procentach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

100%

ΔL

⋅

gdzie: L

– początkowa długość pomiarowa próbki. ΔL – przyrost długości próbki po

rozerwaniu

Przewężenie Z to zmniejszenie pola powierzchni przekroju poprzecznego próbki, odniesione

do pola jej pierwotnego przekroju.

100%

100

2
0

2
u

2
0

⋅

−

⋅

−

gdzie: S

– pole powierzchni przekroju poprzecznego próbki przed rozerwaniem.

– pole powierzchni przekroju poprzecznego próbki w miejscu rozerwania.

– początkowa średnica próbki (przed rozerwaniem).

– średnica najmniejszego przekroju poprzecznego próbki po rozerwaniu.

Górna granica plastyczności R

to naprężenie rozciągające w chwili nagłego wydłużenia, od

której następuje krótkotrwały spadek wartości siły rozciągającej

Dolna granica plastyczności R

jest to najmniejsze naprężenie rozciągające, występujące

po przekroczeniu górnej granicy plastyczności.

Rys. 25. Krzywe rozciągania metali a) z wyraźną granicą plastyczności b) bez wyraźnej granicy plastyczności

[3, s. 208]

Wytrzymałość na rozciąganie R

to naprężenie rozciągające odpowiadające największej

sile obciążającej uzyskanej w czasie próby.

Naprężenie rozrywające R

to naprężenie rzeczywiste występujące w przekroju

poprzecznym próbki S

w miejscu przewężenia w chwili rozerwania

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 26. Próbka przed i po zerwaniu [3, s.209]

Próbę rozciągania wykonuje się na maszynach zwanych zrywarkami. Obecnie najczęściej

są używane maszyny wytrzymałościowe, które mogą służyć do wykonywania różnych prób
wytrzymałościowych , oprócz próby rozciągania, również prób ściskania, zginania i ścinania.

Wytrzymałość na ściskanie

Wytrzymałość na ściskanie wyznacza się głównie dla materiałów kruchych, np. żeliwa.

Próbka w kształcie walca lub sześcianu jest poddawana działaniu siły w kierunku
prostopadłym do przekroju poprzecznego. Po przekroczeniu pewnego obciążenia próbka
ulega zniszczeniu. Obciążenie to R

, zwane wytrzymałością na ściskanie, wyraża się zależnością

– najmniejsza siła powodująca zniszczenie próbki

– pole początkowego przekroju próbki

Kształt próbki wpływa na wartość wytrzymałości i z tego powodu próba ściskana jest

wykonywana na próbkach, których kształt i wymiary określają normy.

Ścinanie

Ścinanie elementu występuje w wyniku działania dwu sił równoległych o przeciwnych

zwrotach, tworzących parę sił. Ramię działania pary sił jest bardzo małe (rys. 27).

Rys. 27. Ścinanie [1, s. 31]

W przypadku gdyby siły te leżały na wspólnej linii działania, nie wystąpiłoby ścinanie,

lecz ściskanie. Rzeczywiste naprężenia występujące w materiale przy ścinaniu obliczamy
stosując wzór

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zginanie

Zginanie najłatwiej można wyjaśnić na przykładzie belki o przekroju prostokątnym,

podpartej  na  obu  końcach,  na  którą  działa  siła  F  (rys.  28).  Jeżeli  .wyobrazimy  sobie,  że
materiał  belki  składa  się  z  włókien  ułożonych  warstwami, to  podczas  zginania  ulegają  one
odkształceniom.  Górne  włókna  są  ściskane, dolne  zaś  rozciągane.  Mniej  więcej  w  środku
belki  włókna  nie  ulegają  ściskaniu, ani  rozciąganiu  i  tworzą  tzw.  warstwę  obojętną  w której
ulegają  one  tylko  zgięciu,  nie  zaś  odkształceniu  (skróceniu  lub  wydłużeniu),  jak  w
pozostałych przypadkach.

Rys. 28. Schemat zginania [1, s. 36]

Wskutek odkształceń w materiale powstają naprężenia – w górnej części belki

ściskające, a w dolnej rozciągające, które proporcjonalnie maleją do zera w warstwie
obojętnej. Na naprężenia zginające składają się. zatem naprężenia ściskające i rozciągające.
Przy obliczeniach naprężeń zginających korzystamy ze wzoru

gdzie: σ

g –

naprężenia zginające w [Pa] (w praktyce w MPa),

– moment zginający [N • m],

W – wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie [ m

Naprężenia zginające zależą od: wartości momentu zginającego M

i wartości

wskaźnika wytrzymałości przekroju na zginanie W.

Skręcanie

Skręcanie występuje w wyniku przyłożenia pary sił lub siły na ramieniu prostopadle do

osi prętów. Para sił lub siła działająca na ramieniu wywołują moment skręcający M

Powoduje on obrót względem siebie równoległych przekrojów pręta, wskutek czego włókna
równoległe do osi ulegają skręceniu o pewien kąt. Naprężenia skręcające oblicza się wg
wzoru

gdzie: τ

–

naprężenie skręcające w Pa (w praktyce w MPa), M

–moment skręcający w N • m,

– wskaźnik wytrzymałości przekroju na skręcanie w m

Wskaźnik wytrzymałości przekroju na skręcanie W

jest wielkością charakteryzującą

kształt i wymiary przekroju skręcanego elementu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Co nazywamy ruchem obrotowym?
2.  Co nazywamy momentem siły F?
3.  Co nazywamy pracą?
4.  Co nazywamy mocą?
5.  Co nazywamy sprawnością?
6.  Co to jest tarcie?
7.  Co to jest naprężenie dopuszczalne?
8.  Co to jest naprężenie styczne?
9.  Co to jest odkształcenie?
10.  Co to jest naprężenie normalne?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz prędkość obwodową V i kątową ω wirnika silnika elektrycznego o średnicy

d = 200 mm wykonującego 1410 obr./min.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  wypisać dane z polecenia ćwiczenia,
2)  wypisać wzory na prędkość obwodową i kątową,
3)  obliczyć wartość prędkości obwodowej wstawiając dane do wzoru,
4)  obliczyć wartość prędkości kątowej wstawiając dane do wzoru,
5)  napisać odpowiedź.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

Poradnik dla ucznia,

−

kalkulator.

Ćwiczenie 2

Jaką średnicę minimalną musi mieć ogniwo łańcucha podnoszącego ładunek o masie

m = 3000 kg jeżeli naprężenie dopuszczalne na rozciąganie wynosi 120 MPa.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  wypisać dane z polecenia ćwiczenia,
2)  wykonać rysunek,
3)  wypisać wzór na naprężenie dopuszczalne,
4)  przekształcić odpowiednio wzór,
5)  obliczyć średnicę ogniwa łańcucha wstawiając dane do wzoru,
6)  otrzymaną wartość podać w zaokrągleniu do pełnych milimetrów,
7)  napisać odpowiedź.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

Poradnik dla ucznia,

−

kalkulator.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować pojęcia naprężenia i odkształcenia?



2) zdefiniować pojęcie naprężenia dopuszczalnego?



3) określić pracę, moc, energię i sprawność?



4) rozróżnić prędkość obwodową i prędkość kątową?



5) wyjaśnić pojęcie tarcia?



6) rozróżnić tarcie ślizgowe i tarcie toczne?



7) wyjaśnić pojęcie ścinania?



8) wyjaśnić pojęcie zginania?



9) określić pojęcia siła, moment siły?



10) wyjaśnić pojęcie para sił?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Części maszyn

4.5.1. Materiał nauczania

Połączenia

Połączenia służą do powiązania elementów maszyny w całość. Ogólnie dzieli się je na:

nierozłączne i rozłączne.

Połączenia nierozłączne to takie, których elementy przy ich rozłączaniu ulegają

zniszczeniu. Należą do nich połączenia: nitowe, spawane, zgrzewane, lutowane, klejowe
i wciskowe.

Połączenia

rozłączne

takie,

które

można

wielokrotnie

rozłączyć

bez

uszkadzania elementów. Należą do nich połączenia: gwintowe, wpustowe, wielowypustowe,
kołkowe, sworzniowe i klinowe. Ponadto połączenia dzieli się na spoczynkowe i ruchowe.

Połączenia nitowe

Połączenia nitowe są zaliczane do połączeń spoczynkowych. Połączenie blach lub

kształtowników za pomocą nitów polega na skojarzeniu otworów wykonanych
w wymienionych elementach o średnicy nieco większej niż średnica trzonu nitu. Po włożeniu
nitów w otwory następuje ich zamykanie (ręcznie lub maszynowo), dzięki któremu uzyskuje
się odpowiednie ukształtowanie zakuwki.

Nitowanie odbywa się na zimno lub na gorąco. Na zimno zakuwa się łby z metali

nieżelaznych oraz stalowe o średnicy do 9 mm. Przy zakuwaniu na gorąco należy przewidzieć
większą średnicę otworu w łączonych elementach – ze względu na rozszerzalność
temperaturową nitu.

Nity dzielimy na normalne rys. 29 i specjalne rys. 30.

Rys. 29. Nity normalne, a) z łbem kulistym, b) z łbem płaskim, c) z łbem soczewkowym [1, s. 45]

Rys. 30. Nity normalne, a) pasowy b) wybuchowy, c) rurkowy [1, s. 45]

Nity specjalne stosuje się przy połączeniach w których dostęp z jednej strony jest

niemożliwy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Połączenia spawane

Połączenia spawane w budowie maszyn występują najczęściej. Spawanie polega na

łączeniu metali przez ich miejscowe stopienie, dzięki czemu cząsteczki metali wzajemnie do
siebie przenikają. Najczęściej jest spotykane spawanie gazowe i elektryczne.

Spawanie gazowe, przeważnie acetylenowo-tlenowe, jest stosowane do łączenia cienkich

blach oraz cięcia kształtowego blach grubych. Ma zastosowanie również w regeneracji
i naprawach części maszyn, w szczególności w produkcji jednostkowej i małoseryjnej.

Spawanie

elektryczne,

może

się

odbywać

elektrodami

topliwymi

lub

nietopliwymi. Podczas spawania elektrodą topliwą następuje stapianie elektrody, w wyniku
czego wraz z materiałem tworzy ona spoinę. Podczas spawania elektrodą nietopliwą elektroda
służy tylko do podtrzymywania łuku elektrycznego. Spoiwo jest dostarczane w postaci
drutów z materiałów odpowiednich do materiałów łączonych elementów.

Spośród powszechnie spotykanych połączeń spawanych należy wymienić złącza

(spoiny), czołowe, pachwinowe i otworowe. Łączenie czołowe cienkich blach nie wymaga
wstępnego przygotowania ich krawędzi (rys. 31).

Rys. 31. Spoina czołowa [1, s. 48]

W przypadku spawania czołowego grubszych blach krawędzie łączonych elementów

powinny być odpowiednio ukształtowane w celu zapewnienia prawidłowego przetopu
materiałów, a tym samym dużej wytrzymałości złącza.

W połączeniach spawanych najczęściej stosuje się spoiny pachwinowe. Nie wymagają

one wstępnego kształtowania krawędzi łączonych elementów i jest zapewniona duża
wytrzymałość złącza.

Zgrzewanie oporowe

Polega ono na wywołaniu przepływu prądu elektrycznego przez elektrody i łączone

elementy. Wskutek dużego oporu (rezystancji) w łączonych miejscach wytwarza się
ciepło, powodujące uplastycznienie materiału, podczas gdy elektrody jednocześnie dociskają
elementy do siebie. Zgrzewanie oporowe może być; punktowe, garbowe, liniowe i doczołowe
(rys. 32).

Rys. 32. Metody zgrzewania oporowego [1, s. 52]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zgrzewanie oporowe punktowe i liniowe (rys. 32 a, c) stosuje się do cienkich blach, grubości
do kilku mm. Zgrzewanie liniowe jest stosowane w połączeniach, od których wymaga się
szczelności.

W przypadku zgrzewania grubszych elementów stosuje się zgrzewanie garbowe rys. 32b.

Zgrzewanie doczołowe polega na łączeniu płaszczyzn czołowych elementów (rys. 32d).
Doczołowo zgrzewa się np. część skrawającą noża tokarskiego (wykonaną bardzo drogiej
stali szybkotnącej) z częścią chwytową (z tańszej stali konstrukcyjnej).

Połączenia lutowane

Podczas lutowania nie zachodzi zjawisko nadtapiania materiałów łączonych

elementów, lecz  zwilżanie  powierzchni  roztopionym  lutem,  który  dyfunduje  w  głąb
materiałów.  Zatem  temperatura  topnienia  lu tu  musi  być  niższa  od  temperatury
topnienia łączonych  materiałów.  Ze  względu  na  zakres  temperatury  rozróżnia  się
lutowanie: lutami  miękkimi,  których  temperatura  topnienia  wynosi  poniżej  500°C  i lutami
twardymi, których temperatura topnienia jest większa niż 500°C.

Połączenia wciskowe

Połączenia wciskowe mogą być zaliczone zarówno do połączeń nierozłącznych, jak

i rozłącznych.  Powstają  dzięki  odkształceniom  sprężystym  materiałów  w  wyniku
wciśnięcia części  wewnętrznej  o  większym  wymiarze  w  część  zewnętrzną  o  wymiarze
mniejszym.  Rozróżnia  się  połączenia  wciskowe:  wtłaczane  –  uzyskiwane  przez  wzajemne
wtłaczanie na zimno łączonych elementów o jednakowym wymiarze nominalnym.
i  skurczowe,  uzyskiwane  przy  kojarzeniu  elementów  o  różnych,  lecz  zbliżonych  wymiarach
nominalnych. Połączenie  skurczowe można otrzymać w wyniku ogrzania części  zewnętrznej,
oziębienia  części  wewnętrznej  lub  zastosowania  obu  tych  sposobów  jednocześnie.  Wskutek
ogrzania części zewnętrznej, np. w piecu elektrycznym, następuje zwiększenie jej wymiarów
(średnicy  otworu)  i  można  wtedy  swobodnie  nasunąć  ją  na  część  wewnętrzną.  W  wyniku
oziębienia  części  wewnętrznej  jej  wymiary  ulegają  zmniejszeniu,  lecz  po  umieszczeniu  w
części  zewnętrznej  w temperaturze  otoczenia  część  wewnętrzna  powraca  do  pierwotnych
wymiarów i powstaje połączenie.

Zaletami połączeń wciskowych są: prostota i łatwość wykonania, brak elementów

pomocniczych, zachowanie współosiowości, możliwość przenoszenia dużych obciążeń. Wadami
tych połączeń są: konieczność bardzo dokładnego wykonania łączonych elementów, duże
naprężenia montażowe, zależność wytrzymałości połączeń od temperatury pracy. Połączenia
wciskowe często stosuje się np. podczas osadzania łożysk ślizgowych.

Połączenia gwintowe

Połączenia gwintowe są powszechnie stosowane w budowie maszyn, należą do

połączeń rozłącznych. W zależności od kierunku nawijania linii śrubowej rozróżnia się gwinty
prawozwojowe i gwinty lewozwojowe.

Gwinty mają różne zarysy i z tego względu dzieli się je na następujące podstawowe

rodzaje: gwinty  metryczne  o  zarysie  trójkątnym,  gwinty  rurowe  walcowe  o  zarysie
trójkątnym, lecz  o  zaokrąglonych  wierzchołkach,  gwinty  trapezowe  symetryczne  i gwinty
trapezowe  niesymetryczne,  gwinty  okrągłe  o  zaokrąglonym  zarysie.  Gwinty  trójkątne
metryczne i rurowe mogą być zwykłe lub drobnozwojowe.

Wkręty różnią się od śrub tym, że mają łby z naciętym rowkiem (rys. 33), służącym do

przykręcania ich wkrętakiem.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 33. Śruby i wkręty [1, s.60]

Nakrętki są elementami współpracującymi ze śrubami i wkrętami.

W celu zmniejszenia nacisku powierzchniowego między łbem śruby, łbem wkręta lub

nakrętką a powierzchnią łączonych elementów stosuje się podkładki.

Na skutek wstrząsów i drgań, przenoszonych przez niektóre łączniki gwintowe,

istnieje możliwość ich luzowania. W celu wyeliminowania tego zjawiska łączniki
powinny być ustalane za pomocą podkładek sprężystych, zawleczek itp.

Połączenia wpustowe

Połączenia wpustowe należą do połączeń ruchowych, przenoszą bowiem moment

obrotowy.  Tworzą  je  wpusty  łączące  piasty  kół  zębatych,  pasowych  itp.  z  wałem.  Będąc
elementem pośredniczącym między piastą a wałem, wpust uniemożliwia obrót koła względem
wału.  Aby  możliwy  był  jego  montaż,  w  czopie  wału  i  w  piaście  koła  wykonuje  się
odpowiedni  rowek.  W połączeniach  wpustowych  spoczynkowych,  t j.  takich, w  których  koło
nie  przesuwa  się  wzdłuż  osi  wału,  wpust  jego  mocno  wciśnięty  w  rowek  czopa  i piasty
natomiast  w  połączeniach  wpustowych  przesuwnych  wpust  jest  mocno  wciśnięty  w  rowek
czopa i luźno osadzony w rowku piasty.

W zależności od kształtu wpusty dzieli się na: pryzmatyczne (rys. 34a) i czółenkowe

(rys. 34b) połączeniach ruchowych wpusty o szerokości większej niż 14 mm są przykręcane
do czopa wkrętami (rys. 34c).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 34. Połączenia wpustowe: a) wpustem pryzmatycznym, b) wpustem czółenkowym, c) wpustem

pryzmatycznym przykręcanym [1, s. 64]

Połączenia wielowypustowe

Połączenia wielowypustowe są zaliczane do połączeń ruchowych i podobnie ja k

połączenia wpustowe przenoszą moment obrotowy, a ponadto środkują piasty kół na czopach.
Połączenia te mogą przenosić większe obciążenia niż połączenia wpustowe, gdyż naciski
rozkładają się równomiernie na wszystkie wypusty. Połączenia wielowypustowe są
powszechnie stosowane w samochodowych skrzynkach biegów, obrabiarkach i sprzęgłach.

Rys. 35. Połączenie wielowypustowe [1, s. 65]

Połączenia klinowe

Połączenia klinowe są zaliczane do połączeń rozłącznych spoczynkowych. Klin jest

elementem,  którego  powierzchnie  robocze  (płaskie  lub  walcowe)  są  zbieżne  względem
siebie,  tworząc  niewielki  kąt  rozwarcia  α.  W  zależności  od  kształtu  rozróżnia  się  kliny
dwustronne  i jednostronne.  Charakterystycznym  parametrem  klinów  dwustronnych jest  ich
zbieżność C, a klinów jednostronnych pochylenie S.

Rozróżniamy połączenia klinowe poprzeczne, w których oś klina jest prostopadła do

osi łączonych elementów połączenia takie są stosowane do łączenia wałów i tulei,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 36. Połączenie klinowe poprzeczne, [1, s. 66]

połączenia  klinowe wzdłużne o osi  klina usytuowanej równolegle  względem osi łączonych
elementów.  Połączenia  takie  są  stosowane  do  łączenia  wałów  z  piastami  kół
pasowych, zębatych  itp.  Stosuje  się  także  połączenia  klinowe  nastawne  umożliwiające
regulację  wzajemnego  położenia  kojarzonych  elementów  oraz  utrzymanie  stałego  napięcia
w połączeniu mimo zużywania się tych elementów.

Osie i wały

Osie i wały to części maszyn w kształcie prętów, nieraz znacznej długości, osadzone

w łożyskach i podtrzymujące inne części maszyn, które poruszają się ruchem obrotowym lub
obrotowo  –  zwrotnym  Wały  wykonują  ruch  obrotowy  i  służą  do  wzdłużnego  przenoszenia
momentu  obrotowego.  Wały  są  narażone  na  równoczesne  skręcanie  i  zginanie.  Jeżeli  na
części  podtrzymywane  przez  wał  działa  obciążenie  osiowe  (np.  w  przypadku  kół  zębatych
stożkowych, kół ślimakowych itp.), wówczas wał jest dodatkowo narażony na rozciąganie lub
ściskanie.  Niekiedy  wały  nie  podtrzymują  żadnych  części  maszyn  (np.  samochodowy  wał
napędowy w sprzęgle Cardana) i wtedy na wał działają tylko obciążenia skręcające.

Ze względu na kształt rozróżniamy wały proste, korbowe rys. 37

i wykorbione rys. 38;

wśród wałów prostych rozróżnia się wały gładkie i kształtowe. Szczególnymi przypadkami
wałów kształtowych są: wał schodkowy, wał kołnierzowy, służący do przyłączania sąsiednich
odcinków wału lub innych części, oraz wał grzebieniowy, służący do przenoszenia obciążenia
wzdłużnego.

Rys. 37. Wał korbowy [4, s. 7]

Rys. 38. Wał wykorbiony [4, s. 7]

Rys. 39. Wał kształtowy z odcinkiem stożkowym [4, s. 7]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ze względu na liczbę podpór łożysk rozróżniamy wały dwu-, trój- lub wielopodporowe

oraz – stosowane wyjątkowo – wały jednopodporowe.

Osie podtrzymują inne części maszyn, lecz nie przenoszą momentu obrotowego. Poddane

są  działaniu  sil  poprzecznych  i  momentów  zginających.  Podobnie  jak  wały,  osie  mogą  być
także  narażone  dodatkowo  na rozciąganie  lub  ściskanie. Rozróżniamy  osie  ruchome  np.  osie
wagonowe, oraz osie  stałe  np. oś  bębna  linowego. Pierwsze obracają się wraz z osadzonymi
na  nich częściami  maszyn, drugie  są w trwałym  spoczynku, a tylko części  na  nich osadzone
wykonują ruch obrotowy.

Do podstawowych wymagań, które powinny spełniać osie i wały, należą: dostateczna

wytrzymałość  i  sztywność,  odporność  na  zużycie  powierzchni  narażonych   na  ścieranie;
technologiczność konstrukcji. Materiały, z których są wykonywane  osie i wały, powinny być
tak dobrane, aby  ich wytrzymałość odpowiadała wartościom i rodzajom powstających w  nich
naprężeń.

Łożyska

W celu zapewnienia prawidłowej pracy elementów maszyn poruszających się ruchem

obrotowym powinno  być  zachowane  stałe  położenie  osi  obrotu  wałów  względem  korpusu
maszyny.  Zadanie to spełniają  łożyska, a ustalanie położenia osi  i wałów względem korpusu
maszyn  i  urządzeń  nazywa  się  łożyskowaniem.  Łożyska  są  obciążone  siłami  wynikającymi
z ciężaru  wałów  i  osadzonych  na  nich  elementów  oraz  siłami  pochodzącymi  od
obciążenia wałów i osi. Aby łożyska spełniały podane zadania, powinny się charakteryzować
małymi oporami ruchu, stabilną pracą, niezawodnością działania oraz odpornością na zużycie.
Powinny też spełniać określone wymagania technologiczno – konstrukcyjne.

Łożyska dzieli się na ślizgowe i toczne. W łożyskach ślizgowych powierzchnia czopa

wału ślizga się po powierzchni panewki lub bezpośrednio po powierzchni otworu łożyska.
W łożyskach tocznych między współpracującymi powierzchniami czopa i łożyska są
umieszczone elementy toczne np. kulki, wałki.

Łożyska ślizgowe wykonywane są z bardzo różnych materiałów, począwszy od

standardowych stopów łożyskowych, brązów, czy też stali skończywszy na tworzywach
sztucznych.

Podział łożysk ślizgowych można przeprowadzić na wiele sposobów np. podział ze

względu na kierunek obciążeń, działających na łożysko:

−

poprzeczne (rys. 40a), przeznaczone do przejmowania obciążeń prostopadłych do osi
obrotu wału,

−

wzdłużne (rys. 40b), obciążone siłami działającymi zgodnie z kierunkiem osi obrotu
wału,

−

poprzeczno-wzdłużne (rys. 40c), przeznaczone do przejmowania obciążeń zarówno
prostopadłych, jak i zgodnych z kierunkiem osi obrotu.

Rys. 40. Rodzaje obciążenia łożysk ślizgowych. a) poprzeczne, b) wzdłużne, c) poprzeczno-wzdłużne

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Łożyska toczne

Podstawowymi elementami łożyska tocznego są:

−

części toczne,

−

koszyk,

−

pierścienie z bieżniami.

Między pierścieniami znajdują się ujęte koszykiem elementy toczne.

Rys. 41. Części składowe łożyska tocznego

Podział łożysk tocznych

Nazwy poszczególnych rodzajów łożysk tocznych wynikają z ich klasyfikacji według

następujących kryteriów:

−

kąta działania (promieniowe i osiowe),

−

kształtu części tocznych (kulkowe, walcowe, igiełkowe, stożkowe, baryłkowe),

−

możliwości wzajemnego wychylanie się pierścieni (zwykłe, wahliwe i samonastawne),

−

uzupełniających cech konstrukcyjnych, jak np. liczby rzędów części tocznych.

Łożyska, ze względu na kształt, części tocznych, można podzielić na:

−

kulkowe,

−

wałeczkowe,

−

walcowe,

−

igiełkowe,

−

stożkowe,

−

baryłkowe.

kulkowe

walcowe

igiełkowe

stożkowe

baryłkowe

Rys. 42. Rodzaje łożysk tocznych ze względu na kształt części tocznych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Łożyska, ze względu na ilość rzędów części tocznych, można podzielić na:

−

jednorzędowe,

−

dwurzędowe,

−

wielorzędowe.

Sprzęgła

Sprzęgło to zespół układu napędowego maszyn, przeznaczony do łączenia wałów

i przekazywania  momentu  obrotowego  z  wału  czynnego  na wał  bierny,  bez  zmiany  kierunku
ruchu  obrotowego.  Sprzęgło  składa  się  z członu  czynnego,  członu  biernego  i łącznika.  Dzięki
wynalazkowi  sprzęgła  silniki,  zespoły  układu  napędowego  oraz  mechanizmy  robocze  można
wykonywać  w  postaci  odrębnych  zespołów  maszyn  i urządzeń,  a  następnie  łączyć  je  w  całość
podczas montażu.

Sprzęgła można klasyfikować stosując różne kryteria np. wykonywane przez sprzęgło zadania,

rozwiązania konstrukcyjne, sposób włączania czy rodzaj łącznika przekazującego moment
obrotowy.

Sprzęgła sztywne stosowane są kiedy wały mają zapewnioną dużą dokładność

współosiowości. Jeżeli nie można zapewnić współosiowości stosowane są sprzęgła samonastawne.
Sprzęgła te mogą również likwidować skutki przesunięcia się wału wzdłuż swojej osi lub jego
wydłużenia. Sprzęgła samonastawne przegubowe umożliwiają łączenie wałów, których osie
przecinają się pod kątem ostrym.

Inne sprzęgła stanowią zabezpieczenie współpracujących urządzeń przed szkodliwymi

skutkami  nagłych  przeciążeń  (np.  przy  uruchamianiu  maszyny)  oraz  przed  przenoszeniem
drgań.  Zadanie  to  wykonują  sprzęgła  podatne.  Sprzęgła  bezpieczeństwa  stosujemy
w przypadkach,  gdy  wskutek  wzrostu  obciążenia  powinno  nastąpić  rozłączenie  wałów.
Często  są  również  stosowane  sprzęgła  sterowane,  umożliwiające  rozłączenie  wałów  bez
zatrzymania  silnika  lub  przełączanie  mechanizmów  związanych  ze  zmianą  prędkości
obrotowej.

Normalizacja i zasady doboru sprzęgieł

Sprzęgła są zespołami, które ze względu na szerokie zastosowanie najczęściej są

produkowane niezależnie od maszyn i urządzeń. Wiele sprzęgieł podlega normalizacji
i wówczas parametry ich budowy są podane w Polskich Normach, Niektóre rodzaje sprzęgieł
są stosowane w węższym zakresie i wówczas są produkowane według rozwiązań ustalanych
przez zakłady wytwórcze w uzgodnieniu z odbiorcami.

Podstawowym parametrem charakteryzującym pracę sprzęgła jest przenoszony moment

obrotowy.

W celu zastosowania właściwego sprzęgła należy na podstawie zadań, jakie ma ono

spełniać,  określić  rodzaj  sprzęgła  i  jeśli  będzie  to  sprzęgło  znormalizowane  –  dobrać
z katalogu  odpowiednią  jego  wielkość.  Doboru  sprzęgieł  z  norm  i  katalogów  dokonuje  się
w zasadzie na podstawie maksymalnego momentu obrotowego.

Sprzęgła nierozłączne

Sprzęgłami nierozłącznymi nazywa się sprzęgła, w których człon czynny i człon

bierny są połączone trwale. Sprzęgła te stosuje się w przypadkach, gdy rozłączanie członów
następuje jedynie przy demontażu maszyny. Sprzęgła nierozłączne dzielą się na:

−

sprzęgła sztywne, uniemożliwiające przesunięcia względne między członami w czasie
eksploatacji,

−

sprzęgła samonastawne, pozwalające na niewielkie przesunięcia wzdłużne i poprzeczne
wałów,

−

sprzęgła podatne, w których łącznikiem są elementy sprężyste.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sprzęgła sztywne

Do sprzęgieł sztywnych zaliczamy sprzęgła tulejowe, łubkowe i kołnierzowe. Sprzęgła te

wymagają dokładnej współosiowości łączonych wałów.

Sprzęgło tulejowe kołkowe (rys. 43) jest jednym z najprostszych rodzajów sprzęgie ł.

Tuleja jest w tym przypadku członom czynnym i biernym, a kołki - łącznikiem. Łącznikami
mogą być również wpusty lub kliny.

Rys. 43. Sprzęgło tulejowe kołkowe [1, s.82]

Wadą sprzęgieł tulejowych jest m.in. konieczność znacznych przesunięć osiowych tulei lub
wału podczas montażu i demontażu sprzęgła.

Sprzęgło łubkowe składa się z dwóch łubek, które są zaciskane na wałach za pomocą

śrub  (rys.  44).  Wpusty  służą  do  osadzenia  sprzęgła  na  wałach  oraz  odgrywają  rolę  do-
datkowego zabezpieczenia przed poślizgiem. Sprzęgła łubkowe są znormalizowane. Wymiary
i parametry  sprzęgieł  są ujęte w  normie PN-M-85253:1966. Według normy  stosuje się je do
łączenia  wałów  o  średnicach  25  ÷  140  mm.  Łubki  wykonuje się  z  żeliwa  lub  rzadziej  ze
staliwa. Zaletą  sprzęgieł  łubkowych  jest dość  łatwy  ich  montaż  i  demontaż.  Do  wad zalicza
się duże wymiary, znaczną masę oraz trudność wyrównoważenia sprzęgła.

Rys. 44. Sprzęgło łubkowe [1, s. 83]

Sprzęgła kołnierzowe składają się z dwóch tarcz złączonych śrubami. Tarcze osadza się

na wałach najczęściej za pomocą wpustów. Parametry sprzęgieł podaje norma PN-M-
85252:1966. Sprzęgła te są stosowane do łączenia wałów o średnicach 25 ÷ 200 mm.

Sprzęgła samonastawne

Umożliwiają łączenie wałów i przenoszenie momentu obrotowego w przypadkach, gdy

osie wałów nie pokrywają się lub gdy podczas pracy występują przesunięcia osiowe jednego
z wałów. W celu zapewnienia prawidłowej pracy tych sprzęgieł konieczne jest umożliwienie
ruchów członów względem siebie lub ruchów łącznika względem członów. Sprzęgła
samonastawne

muszą

się

charakteryzować

luzami

i możliwością

ślizgania się

współpracujących części po sobie, dlatego też nie nadają się do pracy przy zmiennym
kierunku ruchu obrotowego wału, jak również do przenoszenia dużych obciążeń.

Sprzęgło kłowe umożliwia przesunięcia wzdłużne wałów w granicach luzu osiowego.

Łącznikiem w tym sprzęgle są kły na powierzchniach czołowych obu tarcz. Wymiary i liczba
kłów  zależą  od  warunków  technologicznych  i wytrzymałościowych.  Sprzęgło  Oldhama
dopuszcza  przesunięcia  poprzeczne  i  kątowe.  Tarcze  sprzęgła  są  osadzone  na  wałach,
natomiast  rolę  łącznika  odgrywa  osobna  tarcza  współpracująca  z  kłami  obu  tarcz  rys.  45.
Wartości przesunięć poprzecznych i kątowych zależą od luzów oraz od konstrukcji sprzęgła.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sprzęgła Oldhama są stosowane dla wałów o średnicach 40÷120 mm. Sprzęgła te mogą
pracować tylko przy niewielkich prędkościach obrotowych.

Rys.45. Sprzęgło Oldhama [1, s. 85]

Sprzęgła podatne

sprzęgłach

podatnych

podstawowym

elementem

jest

łącznik podatny

sprężysty, którego zadaniem jest umożliwienie chwilowego względnego obrotu wału biernego
w  stosunku  do  wału  czynnego.  Dzięki  podatności  łącznika  sprzęgła  te  mogą  zmniejszać
wpływ  obciążeń  dynamicznych  na  pracę  napędu,  łagodzić  drgania,  zmniejszać
nierównomierności przenoszonego momentu obrotowego itd. W  sprzęgłach podatnych  łączniki
wykonuje  się  najczęściej  z  gumy,  a w sprzęgłach  całkowicie  metalowych  ze  sprężyn
najrozmaitszych kształtów.

Sprzęgło podatne z pakietami sprężyn płaskich umożliwia złagodzenie skutków nagłego

wzrostu obciążenia. Sprzęgła podatne dobiera się według danych katalogowych wytwórców
i przenoszonego maksymalnego momentu obrotowego.

Sprzęgła sterowane

Sprzęgłami sterowanymi nazywa się sprzęgła wyposażone w urządzenia, które

umożliwiają obsługującemu połączenie lub rozłączenie członów sprzęgła. W zależności od
charakteru pracy łączenie lub rozłączanie sprzęgła może następować w czasie spoczynku albo
w ruchu. Sprzęgła sterowane dzielą się na:

−

sprzęgła przełączalne synchronicznie, w których przełączanie następuje tylko przy
równych lub prawie równych prędkościach kątowych członu czynnego i biernego,

−

sprzęgła przełączalne umożliwiające przełączanie przy różnych prędkościach kątowych
obu członów.
Coraz powszechniejsze zastosowanie w budowie maszyn znajdują sprzęgła cierne.
Rozróżniamy sprzęgła cierne: tarczowe płaskie i stożkowe oraz wielopłytkowe. Mogą

one być sterowane mechanicznie, elektromagnetycznie, pneumatycznie i hydraulicznie.

Sprzęgła samoczynne

Sprzęgła samoczynne dzielimy na: odśrodkowe, jednokierunkowe i sprzęgła

bezpieczeństwa. Sprzęgła  odśrodkowe  to  sprzęgła  cierne  włączane  lub  wyłączane  dzięki  sile
działającej  na  ich  części  cierne    w  zależności  od  prędkości  obrotowej  wału.  Sprzęgła
jednokierunkowe umożliwiają  przenoszenie  ruchu  lub  momentu  obrotowego  między
wałami tylko  w  jednym  kierunku.  Gdy  kierunek  ruchu  obrotowego  wałów  lub  kierunek
momentu obrotowego zmienia się na przeciwny, sprzęgło rozłącza wały.

W sprzęgłach bezpieczeństwa materiały stosowane na łączniki (śruby, kołki) mają

mniejszą wytrzymałość niż materiały używane na pozostałe elementy sprzęgła. W chwili
przekroczenia dopuszczalnego obciążenia następuje zniszczenie łącznika.

Sprzęgło hydrokinetyczne to sprzęgło, w którym ruch obrotowy z elementu czynnego

do  biernego  jest  przenoszony  za  pośrednictwem  cieczy,  przeważnie  oleju  lub  wody.
Zazwyczaj stosowane  jest  w  celu  regulacji  prędkości  obrotowej  elementu  biernego  poprzez
zmianę  ilości  cieczy  pośredniczącej  lub  odległości  elementu  biernego  od  czynnego.  Jest
najpowszechniejszym rodzajem  przekładni  hydraulicznej,  stosowanym  np.  do  przenoszenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

napędu w pojazdach silnikowych (maszynach roboczych ciężkich), czy do regulacji prędkości
obrotowej  dużych  pomp  wirowych.  W  górnictwie  są  stosowane  np.  w  napędach
przenośników. Cechą  charakterystyczną  przekładni  hydrokinetycznej  jest  brak  sztywnego
połączenia, co  pozwala  na  nawet  znaczne  przeciążanie  przekładni,  bez  niebezpieczeństwa
przeciążenia układu napędowego. Wadą tej przekładni jest stosunkowo niska sprawność.

Hamulce

Hamulce to urządzenia służące do zatrzymywania, zwalniania lub regulacji ruchu

maszyn. Zadaniem hamulców jest zatrzymanie części czynnej hamulca przez sprzęgnięcie jej z
częścią nieruchomą, z reguły związaną z korpusem maszyny. Zależnie od rodzaju mechanizmu
włączającego i wyłączającego, rozróżnia się hamulce cierne mechaniczne oraz – rzadziej
stosowane – hydrauliczne, pneumatyczne i elektromagnetyczne.

Do podstawowych odmian hamulców ciernych mechanicznych zalicza się hamulce

tarczowe oraz cięgnowe.

Ze względu na charakter pracy hamulce dzielą się na: luzowe i zaciskowe. Hamulce

luzowe  są  stale  zaciśnięte  na  tarczy  hamulca  i  luzowane  przed  uruchomieniem  maszyny.
Hamulce luzowe są stosowane m.in. w mechanizmach podnoszenia suwnic oraz jako hamulce
bezpieczeństwa  w  kolejnictwie.  Hamulce  zaciskowe  są  stale  swobodne,  tzn.  część  stała
i ruchoma  są  odłączone  i  współpracują  ze  sobą  tylko  w  czasie  hamowania.  Przykładem
hamulców zaciskowych mogą być hamulce nożne w samochodach, hamulce maszynowe itp.

W przemyśle maszynowym najczęściej są stosowane hamulce klockowe i cięgnowe.

Hamulce klockowe dzielimy na:

−

jednoklockowe rys. 46

Rys. 46. Schemat hamulca jednoklockowego [4, s. 247]

−

dwuklockowe rys. 47

Rys. 47. Hamulec dwuklockowy [4, s. 251]

Hamulce jednoklockowe powodują obciążenie wału bębna hamulcowego dość znaczną

siłą zginającą, dlatego stosowane są przy średnicach wałów do 50 mm, przenoszących
nieduże momenty obrotowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W hamulcach dwuklockowych siły nacisku klocków na bęben równoważą się, nie

powodując zginania  wału,  oraz  ze  względu  na  zdwojony  układ  dźwigni  umożliwiają
hamowanie przy  mniejszej  sile.  Hamulce  dwuklockowe  są  stosowane  m.in.  w  ciężkich
obrabiarkach  oraz  w  mechanizmach  podnoszenia  suwnic.  Hamulce  dwuklockowe  są
produkowane jako gotowe zespoły i objęte normami zakładów wytwórczych.

Hamulce cięgnowe

Hamulce cięgnowe dzielą się na zwykłe, różnicowe i sumowe (rys. 48). W porównaniu

z hamulcami klockowymi odznaczają się one większą skutecznością hamowania i dlatego
mogą być usytuowane na wałach, na których występują większe momenty obrotowe. Do ich
zalet zalicza się także prostotę konstrukcji i zwartą budowę. Wadą hamulców cięgnowych jest
to, że pod wpływem naciągu cięgna następuje zginanie wału bębna. Cięgna są wykonywane z
cienkiej taśmy stalowej, wyłożonej materiałem ciernym.

Rys. 48. Hamulec cięgnowy zwykły [4, s. 254]

Przekładnie mechaniczne

Mechanizmom maszyn roboczych jest nadawany ruch za pomocą różnych urządzeń,

zwanych  napędami.  W  skład  napędu  wchodzą  silnik  i  mechanizm,  którego  zadaniem  jest
przenoszenie  ruchu  między  wałami.  Rozróżniamy  napędy:  mechaniczne,  elektryczne,
pneumatyczne  i  hydrauliczne.  Najczęściej  stosowanymi  mechanizmami  służącymi  do
przenoszenia  ruchu  między  wałami  są  przekładnie  mechaniczne.  Rzadko  można  napędzać
maszynę  bezpośrednio  silnikiem.  Najczęściej  prędkość  obrotowa  roboczych  elementów
maszyny  różni  się  od  prędkości  obrotowej  silnika.  Często  przy  stałej  prędkości  obrotowej
silnika konieczne są zmiany prędkości obrotowej elementów maszyny. Przykładem może być
tokarka  napędzana  silnikiem  elektrycznym.  Dzięki  przekładni  mechanicznej  –  można
dobierać  prędkość  obrotową  wrzeciona.  Przekładnie  mechanicznie  zmniejszające  prędkość
obrotową silnika nazywamy reduktorami, a zwiększające multiplikatorami.

Podstawowym parametrem przekładni jest jej przełożenie i, wyrażane stosunkiem

prędkości kątowej ω

wału napędzającego do prędkości kątowej ω

; wału napędzanego.

W praktyce częściej posługujemy się pojęciem prędkości obrotowej n i wzór na

przełożenie to stosunek prędkości obrotowej wału czynnego n

do prędkości obrotowej wału

biernego n

ma postać

Rozróżniamy trzy podstawowe rodzaje przekładni mechanicznych: cierne, cięgnowe

i zębate.

Przekładnie cierne

W przekładniach ciernych przenoszenie ruchu obrotowego z wału czynnego na bierny

następuje dzięki siłom tarcia, które powstają wskutek dociskania do siebie kół ciernych
o gładkiej powierzchni. Rozróżniamy przekładnie cierne o stałym (rys. 49a) i zmiennym
przełożeniu (rys. 49b). Te drugie są stosowane częściej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 49. Przekładnie cierne [1, s. 92]

W przekładni ciernej o zmiennym przełożeniu koło napędzające poruszające się ze stałą

prędkością n

zmienia swoje położenie, powodując w sposób bezstopniowy zmianę wartości

prędkości obrotowej koła napędzanego n

Spośród wad przekładni ciernych należy wymienić szybkie zużywanie się

współpracujących elementów na skutek wywierania dużych nacisków oraz poślizg
powodujący brak stabilności przełożenia.

Przekładnie pasowe

Przekładnie pasowe zaliczamy do przekładni cięgnowych. Cięgnem przenoszącym

moment obrotowy jest pas. Zastosowanie pasa umożliwia przekazywanie ruchu na większe
odległości.

Rozróżniamy przekładnie pasowe: otwarte, skrzyżowane i półotwarte. W przekładni

otwartej (rys. 50a) kierunek obrotów koła biernego jest taki sam jak kota czynnego, natomiast
w przekładni skrzyżowanej (rys. 50b) — odwrotny. W przekładni półotwartej (rys. 50c)
przeniesienie napędu następuje w dwóch prostopadłych do siebie płaszczyznach.

Rys. 50. Przekładnie pasowe: a) otwarta, b) skrzyżowana, c) półotwarta [1, s. 94]

Pasy stosowane w przekładniach mogą być: płaskie i klinowe. Odrębną grupę przekładni

pasowych stanowią przekładnie z pasem zębatym (rys. 51), w których nie występuje poślizg.

Rys. 51. Przekładnia pasowa z pasem zębatym: a) schemat, b) zarysy pasów zębatych [1, s. 95]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zaletami przekładni pasowych są: prosta i tania konstrukcja, dowolna dokładność rozstawu

osi kół, płynność ruchu; wadami; duże wymiary, zmienność przełożenia, szybkie zużywanie się
pasów, duże naciski na wały i łożyska.

Przekładnie łańcuchowe

Przekładnie łańcuchowe tak jak pasowe, należą do przekładni cięgnowych. Cięgno

stanowi  łańcuch  spoczywający  na  kole  łańcuchowym  w  odpowiednio  ukształtowanych
gniazdach.  Dzięki  temu  uniemożliwiony  jest  poślizg  łańcucha  względem  koła.  Łańcuchy
dzielimy  na:  pierścieniowe,  drabinkowe  i  zębate.  Łańcuchy  drabinkowe  są  stosowane
w napędach  i urządzeniach dźwigowych. Łańcuchy zębate składają się z  pakietów odpowiednio
ukształtowanych  płytek.  Płytki  prowadzące  wchodzą  w  rowki  wieńców  kół  łańcuchowych,
uniemożliwiając  zsunięcie  się  łańcucha  z  koła.  W  przypadku  wydłużenia  się  łańcuchów
o 2,5% pierwotnej długości muszą być one wymienione. Warunkiem dobrej pracy łańcuchów
jest  obfite  smarowanie.  Zaletami  przekładni  łańcuchowych  są:  stałe  przełożenie,  wysoka
sprawność,  małe  naciski  na  wały  i łożyska,  możliwość  przenoszenia  dużych  obciążeń;
wadami: duży hałas, konieczność smarowania i wysoki koszt wykonania.

Przekładnie zębate

Przekładnie zębate znajdują największe zastosowanie w budowie maszyn, ponieważ

odznaczają się dużą sprawnością, mogą przenosić duże moce. Duże mogą być także prędkości
obwodowe. Cechuje je ponadto duża zwartość konstrukcji i stałe przełożenie.

Za pomocą przekładni zębatych moment obrotowy można przenosić tylko na niewielkie

odległości. Ze względu na kształt koła zębate dzieli się na: walcowe, stożkowe i płaskie.
W zależności od kształtu zębów rozróżniamy koła z zębami prostymi, skośnymi, łukowymi
i daszkowymi.

Zespół kół współpracujących ze sobą tworzy przekładnię zębatą. Przekładnia

jednostopniowa składa się z dwóch kół, wielostopniowa z większej ich liczby. Ze względu na
położenie osi kół przekładnie dzieli się

na: równoległe, kątowe i wichrowate.

W zależności od sposobu zazębiania mówimy o przekładniach zewnętrznych i wewnętrznych.

Rys. 52. Przekładnie zębate: o) równoległa o zazębieniu zewnętrznym, b) równoległa o zazębieniu wewnętrznym,

c) kątowa, d) wichrowata walcowa, e) hipoidalna, f) ślimakowa, g} zębatkowa [1, s. 102]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Mechanizmy

Maszyny pod względem konstrukcyjnym składają się z zespołu różnych mechanizmów,

których przeznaczenie  i  budowa są dostosowane do ich zadań technologicznych. Najczęściej
zadaniem  mechanizmu  jest  zamiana  ruchu  obrotowego  na  prostoliniowy.  Mechanizm
krzywkowy  (rys.  53)  umożliwia  uzyskiwanie  ruchów  o zmiennej  prędkości  i  kierunku,
według z góry ustalonego programu. Program ten  jest zawarty w ukształtowanej odpowiednio
powierzchni krzywki l, po której przesuwa się popychacz 2, sprzężony z dowolnym układem
wykonawczym, np. z suportem 3 obrabiarki. Krzywki mogą być w postaci bębna, lub tarczy.

Rys. 53. Mechanizm krzywkowy [1, s. 107]

Mechanizm korbowy (rys. 54) zawiera koło korbowe 2 o nastawialnej długości promienia

korby r, która wykonuje ruch obrotowy z prędkością obrotową n. Korba jest połączona
z wahliwym ramieniem l, sprzężonym z suwakiem 3. Wykonuje on ruch postępowo –
zwrotny z prędkością liniową v.

Rys. 54. Mechanizm korbowy [1, s. 107]

Podstawowym mechanizmem przekształcającym ruch obrotowy silnika elektrycznego na

ruch postępowo – zwrotny (posuwowy) suportu w obrabiarkach jest mechanizm śrubowy
(rys. 55). Składa się on ze śruby pociągowej l i współpracującej z nią nakrętki 2, sprzężonej
z suportem 3.

Rys. 55. Mechanizm śrubowy [1, s. 107]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie są rodzaje połączeń?
2.  Jakie są rodzaje nitów?
3.  Jakie są metody spawania?
4.  Jak przebiega proces zgrzewania?
5.  Jakie znasz rodzaje klinów?
6.  Do czego służą łożyska?
7.  Do czego służą sprzęgła?
8.  Do czego służą hamulce?
9.  Jakie znasz rodzaje przekładni mechanicznych?
10.  Do czego służą mechanizmy?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Rozpoznaj elementy stosowane w połączeniach mechanicznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) Posegregować elementy na grupy:

−

śruby i nakrętki,

−

nity,

−

wpusty,

−

kliny,

−

kołki,

−

sworznie.

2) Opisać poszczególne elementy łączące.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

nity, śruby, nakrętki, wpusty, kliny, sworznie, kołki,

−

Poradnik dla ucznia,

−

Mały poradnik mechanika.

Ćwiczenie 2

Wykonaj naprawę krążnika z przenośnika taśmowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zdjąć pierścienie osadcze,
2)  wybić oś z krążnika,
3)  ściągnąć łożysko i uszczelnienie labiryntowe z osi,
4)  wybić łożysko i uszczelnienie z gniazda krążnika,
5)  wyczyścić oś,
6)  wyczyścić i nasmarować gniazda łożyskowe,
7)  założyć łożysko i uszczelnienie na oś,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8)  założyć pierścień osadczy,
9)  włożyć oś z łożyskiem do płaszcza krążnika,
10)  założyć łożysko i uszczelnienie na drugi koniec osi,
11)  założyć pierścień osadczy.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

krążniki,

−

łożyska i uszczelnienia labiryntowe,

−

pierścienie osadcze,

−

młotki,

−

szczypce oczkowe,

−

smar łożyskowy,

−

ściągacz do łożysk,

−

wybijaki i nabijaki,

−

stojak do demontażu krążnika.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować pojęcia połączenie rozłączne, połączenie nierozłączne



2) określić zadania sprzęgieł?



3) określić zadania hamulców?



4) określić zadania wałów i osi?



5) określić zadania przekładni?



6) określić zadania mechanizmów?



7) rozróżnić elementy łączące?



8) rozróżnić rodzaje łożysk?



9) sklasyfikować przekładnie?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1.  Przeczytaj uważnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4.  Test zawiera 20 zadań dotyczących określania właściwości materiałów konstrukcyjnych.

Wszystkie zadania są zadaniami wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest
prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi: zaznacz prawidłową

odpowiedź X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,
a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).

6. Test składa się z zadań o różnym stopniu trudności: poziom podstawowy, 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 później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Na rozwiązanie
testu masz 45 minut.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Jedną z najczęściej badanych właściwości mechanicznych jest

a)  tłoczność.
b)  wytrzymałość na rozciąganie.
c)  skrawalność.
d)  lejność.

2. Właściwości technologicznych nie określa próba

a)  skrawalności.
b)  tłoczności.
c)  ściskania.
d)  nawijania drutu.

3. W badaniu twardości metodą Brinella wgłębnik ma kształt

a)  kulki ze stali hartowanej.
b)  stożka.
c)  ostrosłupa.
d)  czworościanu diamentowego.

4. Oksydowanie to metoda zapobiegania korozji polegająca na

a)  nałożeniu warstwy metalu ochronnego.
b)  natryśnięciu ciekłego metalu.
c)  malowaniu czarną farbą.
d)  wytworzeniu na powierzchni stali czarnych tlenków żelaza.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. Wytrzymałość elementów metalowych najszybciej osłabia korozja

a)  równomierna.
b)  międzykrystaliczna.
c)  powierzchniowa.
d)  wżerowa.

6. Pasywacja to

a) ochrona metalu przed korozją poprzez wytworzenie na jego powierzchni szczelnej

warstwy tlenku tego metalu.

b)  zanurzeniu metalu chronionego w roztopionym.
c)  elektrolityczne wytworzenie warstwy metalu ochronnego.
d)  pokrycie elementu lakierem szybkoschnącym.

7. Polskie Normy oznacza się symbolem

a)  RN.
b)  FN.
c)  PN.
d)  EN.

8. Format rysunkowy A4 ma wymiary

a)  594 x 841 mm.
b)  210 x 297 mm.
c)  297 x 420 mm.
d)  420 x 594 mm.

9. Szkic to przedstawienie

a) w sposób uproszczony zasady działania lub budowy mechanizmu, maszyny lub

urządzenia.

b) przedmiotu wykonane odręcznie i stanowiące zwykle podstawę do wykonania

rysunku.

c) przedmiotu wykonane w określonej podziałce i przy użyciu przyborów rysunkowych.
d) przedmiotu w rzucie prostokątnym.

10. Współczynnik tarcia ślizgowego nie zależy od

a)  smarowania stykających się powierzchni.
b)  chropowatości stykających się powierzchni.
c)  masy ciała.
d)  tego czy ciało jest w ruchu czy w spoczynku.

11. Naprężenie dopuszczalne na zginanie oznaczamy symbolem

a) k

b) M

c) k

d) τ.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12. Naprężenie występujące przy ścinaniu obliczmy stosując wzór

13. Do połączeń nierozłącznych zaliczamy połączenia

a)  wpustowe.
b)  nitowe.
c)  klinowe.
d)  kołkowe.

14. Zawartość węgla w stali wynosi

a)  2–4 %.
b)  0–2 %.
c)  0,5–2,5 %.
d)  0–3 %.

15. Mosiądz to stop miedzi z

a)  niklem.
b)  aluminium.
c)  cynkiem.
d)  cyną.

16. Połączenie skurczowe to rodzaj połączenia

a)  spawanego.
b)  wpustowego.
c)  wciskowego.
d)  nitowego.

17. Zadaniem osi jest

a)  przenoszenie napędu.
b)  łączenie członu czynnego z biernym.
c)  przenoszenie momentu obrotowego.
d)  podtrzymywanie innych części maszyn.

18. Elementem łożyska tocznego nie jest

a)  panew.
b)  koszyk.
c)  bieżnia.
d)  pierścień wewnętrzny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko............................................................................................................................

Stosowanie materiałów konstrukcyjnych i posługiwanie się dokumentacją
techniczną

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem: