Technik_lesnik_321[02]_Z1.02

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Rysunek techniczny

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Materiałoznawstwo i elementy budowy maszyn

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Urządzenia mechaniczne

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik ten pomoże Ci w przyswojeniu niezbędnej wiedzy do posługiwania się

rysunkiem  technicznym,  rozpoznawania  materiałów  występujących  w  budowie  maszyn,
podstawowej  obróbki  metali.  Zapoznasz  się  ze  stosowanymi  połączeniami  części  maszyn,
metodami  ochrony  przed  korozją.  Poznasz  zasady  działania  podstawowych  urządzeń
pneumatycznych, hydraulicznych, elektrycznych oraz silników spalinowych.

W poradniku zamieszczono:

–

wykaz umiejętności – jakie powinieneś posiadać przed przystąpieniem do nauki tego modułu,

–

wykaz umiejętności – jakie ukształtujesz podczas pracy z tym poradnikiem oraz pracy na
zajęciach,

–

materiał nauczania,

–

ćwiczenia, które umożliwią Ci nabycie umiejętności praktycznych,

–

zestawy zadań, które pomogą Ci sprawdzić czy opanowałeś podane treści z zakresu
charakteryzowania maszyn i urządzeń,

–

sprawdzian postępów, który pomoże Ci w przygotowaniu się do pracy kontrolnej z całego
materiału nauczania,

–

wykaz literatury, z jakiej możesz korzystać podczas nauki.
Materiał nauczania obejmuje tylko najistotniejsze problemy, które powinieneś poznać w tej

jednostce  modułowej.  Zakres  treści  kształcenia  jest  bardzo  szeroki,  różny  jest  też  poziom
wiedzy technicznej i oczekiwania uczniów, dlatego też Poradnik nie może być traktowany jako
wyłączne  źródło  wiedzy  o  maszynach  i  urządzeniach.  Zaproponowane  lektury  pozwolą  na
poszerzenie i pogłębienie wiedzy teoretycznej w tych zakresach, które szczególnie zainteresują
lub  są  niezbędne  w  realizacji  zadań  zawodowych.  Dlatego  wskazane  jest  korzystanie
z literatury podanej w poradniku, tekstów źródłowych oraz innych źródeł informacji.

Materiał nauczania obejmuje również ćwiczenia, które zawierają:

–

treść ćwiczenia,

–

wykaz materiałów potrzebnych do realizacji,

–

sposób wykonania ćwiczenia,

–

pytania wspomagające planowanie czynności,

–

wzory sprawozdań, arkusze ćwiczeń, tabele do wypełnienia.
Po wykonaniu zaplanowanych ćwiczeń powinieneś samodzielnie sprawdzić poziom

swoich umiejętności. Sprawdzian postępów zawiera pytania, na które należy odpowiedzieć
TAK lub NIE. Każda odpowiedź na TAK wskazuje Twoje mocne strony, zaś odpowiedź na
NIE zwraca uwagę na braki, które powinieneś uzupełnić.

Na  zakończenie  całego  cyklu  jednostki  modułowej  przeprowadzany  jest  sprawdzian  osiągnięć
edukacyjnych ucznia. Aby lepiej przygotować się do niego proponuję Ci rozwiązanie testu
i  wypełnienie  arkusza  odpowiedzi  zamieszczonego  w  tym  poradniku.

Jeśli będziesz miał

trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, odpowiedzią na pytania zamieszczone
w sprawdzianie, to poproś nauczyciela lub instruktora o wyjaśnienie i ewentualne wskazówki
do samodzielnego uzupełnienia.

Jednostka modułowa: „Rozpoznawanie materiałów i elementów konstrukcyjnych maszyn i

urządzeń ", której treść teraz poznasz jest jednym z modułów koniecznych do korzystania
z informacji o rysunku technicznym, zrozumienia zasad konstrukcji maszyn, oraz
funkcjonowania maszyn elektrycznych, pneumatycznych, hydraulicznych i spalinowych.

Mam nadzieję, że poradnik okaże się pomocny. Życzę powodzenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych w module

321[02].Z1.01

Wykonywanie podstawowych

pomiarów geodezyjnych

321[02].Z1.02

Rozpoznawanie materiałów

i elementów konstrukcyjnych

maszyn i urządzeń

321[02].Z1.04

Wykonywanie i remontowanie

obiektów budowlanych

321[02].Z1.03

Użytkowanie narzędzi, maszyn

i urządzeń stosowanych

w leśnictwie

321[02].Z1

Technika prac leśnych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

–

posługiwać się podziałką,

–

rozróżniać przybory i materiały kreślarskie,

–

wykonać rzutowanie prostokątne i aksonometryczne prostopadłościanu,

–

określać podstawowe właściwości materiałów konstrukcyjnych,

–

określać obciążenia występujące w poszczególnych częściach maszyn,

–

wymieniać podstawowe operacje związane z obróbką metalu,

–

wyjaśniać, na czym polega zjawisko korozji,

–

rozróżniać maszyny elektryczne, pneumatyczne, hydrauliczne,

–

wyjaśniać, co to jest prąd elektryczny,

–

wyjaśniać, na czym polega zjawisko indukcji elektromagnetycznej,

–

rozróżniać rodzaje silników spalinowych,

–

rozróżniać rodzaj paliwa stosowanego do zasilania silników,

–

korzystać z różnych źródeł informacji,

–

obsługiwać komputer,

–

współpracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

określić rodzaje rysunków technicznych i zasady ich wykonywania,

−

dobrać materiały i przybory kreślarskie do rysowania,

−

posłużyć się przyborami kreślarskimi,

−

dobrać rodzaj i grubość linii do określonych rysunków,

−

wykonać rysunki techniczne części maszyn,

−

opisać pismem technicznym rysunki części maszyn i urządzeń,

−

rozróżnić i odczytać rysunki techniczne części maszyn,

−

rozróżnić leśne obiekty budowlane,

−

wykonać szkice i rysunki techniczne prostych obiektów budowlanych,

−

scharakteryzować materiały konstrukcyjne stosowane do budowy maszyn i urządzeń,

−

rozróżnić części maszyn i urządzeń oraz określić ich funkcje,

−

rozróżnić konstrukcje połączeń spoczynkowych części maszyn,

−

rozróżnić konstrukcje połączeń ruchowych,

−

rozróżnić narzędzia ślusarskie i określić ich zastosowanie,

−

scharakteryzować podstawowe operacje obróbki ręcznej i mechanicznej metali,

−

dokonać analizy zmian właściwości metali zachodzących pod wpływem obróbki,

−

rozpoznać zjawiska korozyjne i określić ich skutki,

−

określić sposoby ochrony maszyn i urządzeń przed korozją w procesie ich eksploatacji,

−

wyjaśnić budowę i zasady działania podstawowych urządzeń pneumatycznych,
hydraulicznych i elektrycznych,

−

rozpoznać elementy instalacji elektrycznej,

−

scharakteryzować budowę i zasady działania silników spalinowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Rysunek techniczny

4.1.1. Materiał nauczania

Rodzaje rysunków technicznych

Rysunek techniczny służy do przekazywania myśli technicznej między projektodawcą,

wykonawcą  i  użytkownikiem,  stosuje  się  rysunek  techniczny.  Aby  rysunek  techniczny  mógł
być  jednoznacznie  rozumiany  przez  wszystkich,  którzy  się  nim  posługują,  zasady  i  przepisy
rządzące  sporządzaniem  i  odczytywaniem  muszą  być  znane  i  przestrzegane  przez  wszystkich
użytkowników.

Technika, a wraz z nią dokumentacja techniczna w postaci rysunków technicznych,

wkracza dzisiaj we wszystkie dziedziny życia. Dzisiejsze leśnictwo w coraz większym stopniu
korzysta ze skomplikowanych maszyn i urządzeń. Obsługa tych urządzeń, a nierzadko również
konieczność dokonania choćby najprostszych napraw zmusza dzisiejszego leśnika do
opanowania podstaw wiedzy technicznej, co jest niemożliwe bez znajomości rysunku
technicznego.

Podziału rysunków technicznych można dokonywać stosując różne kryteria.

Ze  względu  na  zastosowanie  rysunków  w  poszczególnych  branżach  można  wyróżnić
następujące:
―  rysunek techniczny maszynowy; stosowany w przemyśle maszynowym,
―  rysunek techniczny budowlany; stosowany w budownictwie,
―  rysunek  techniczny  elektryczny;  stosowany  w  przemysłach  elektrotechnicznym

i elektronicznym,

― rysunek techniczny chemiczny; stosowany w przemyśle chemicznym.

Ze względu na sposób przedstawienia przedmiotu (treści) wyróżniamy:

― rysunek; przedstawienie przedmiotu w określonej podziałce przy użyciu przyborów

rysunkowych,

― szkic; przedstawienie przedmiotu wykonane odręcznie i stanowiące zwykle podstawą do

wykonania rysunku,

― schemat; przedstawienie w sposób uproszczony zasady działania lub budowy mechanizmu,

maszyny lub urządzenia,

― plan; przedstawienie rozmieszczenia urządzeń, instalacji, budynków itp.
― wykres; przedstawienie zależności między dowolnymi wielkościami zmiennymi,

Ze względu na metody rzutowania rysunki dzielimy na:

― rysunek rzutowy; przedstawienie przedmiotu w rzutach prostokątnych na płaszczyznach

wzajemnie prostopadłych,

― rysunek aksonometryczny; przedstawienie przedmiotu w rzucie aksonometrycznym,
― rysunek perspektywiczny; rysunek przedstawiający przedmiot w perspektywie.

Uwzględniając stopień złożoności rysunku można wyodrębnić:

― rysunek złożeniowy; przedstawiający wszystkie zespoły i części wyrobu w złożeniu, czyli

po zmontowaniu.

― rysunek zespołu; przedstawiający wszystkie podzespoły i części zespołu w złożeniu,
― rysunek części; przedstawiający jedną część maszynową.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Materiały i przybory kreślarskie

W trakcie prac nad rysunkiem technicznym, przez lata opracowano określony zestaw

materiałów  i  przyrządów  kreślarskich  ułatwiających  sporządzanie  rysunków.  Należy  jednak
nadmienić, iż zestaw ten cały czas się zmienia, obecnie w profesjonalnych biurach kreślarskich
narzędziem  wspomagającym  jest  technika  komputerowa,  a  dokładnie  systemy  CAD
(ang. Computer  Aided  Desing).  Maszyny  wspomagające  prace  kreślarskie  to  oczywiście
komputery, plotery, drukarki, skanery i inne nowinki techniczne. Oczywiście te maszyny muszą
być w stosunku do siebie kompatybilne i posiadać specjalistyczne oprogramowane. W ostatnim
czasie  w  Lasach  Państwowych  bardzo  rozwinęła  się  dziedzina  MAP  NUMERYCZNYCH
która wymaga użycie odpowiednich programów.

Do odręcznego wykonywania rysunków technicznego używane są następujące materiały

i przybory kreślarskie:
Papier rysunkowy techniczny

Używany jest do wykonywania rysunków technicznych, które są potrzebne tylko

w jednym  egzemplarzu.  Papier  ten  jest  biały,  gruby,  nieprzeźroczysty,  o powierzchni gładkiej
lub  szorstkiej,  błyszczący  lub  matowy.  Rysunek  wykonany  na  takim  papierze  można
kolorować  akwarelą  lub  kredkami.  Papieru  gładkiego  i  błyszczącego  używa  się  na  rysunki
wykonane w tuszu, zaś szorstkiego i matowego na rysunki wykonane ołówkiem.

Papier milimetrowy. Pokryty jest wydrukowaną siatką milimetrową koloru niebieskiego

lub pomarańczowego, która znacznie ułatwia pracę. Służy głównie do rysowania wykresów.

Kalka techniczna zwykła. Jest przeźroczysta i służy do wykonywania odrysów. Na

rysunek wykonany w tuszu lub ołówku na brystolu nakłada się kalkę i przerysowuje zwykle
tuszem. W ten sposób powstaje odrys rysunku. Taki odrys może służyć jako tzw. matryca do
sporządzania (w dowolnej ilości) odbitek na papierze światłoczułym.

Kalka techniczna milimetrowa. Jest przeźroczysta i ma nadrukowaną siatkę milimetrową.

Spełnia jednocześnie zadanie kalki technicznej i papieru milimetrowego.

Duży wpływ na efektywność pracy kreślarza oprócz znajomości zasad rysunku

technicznego odpowiednia organizacja pracy. Przybory kreślarskie (rys. 1–15) rozmieszczamy
tak, aby znajdowały się w zasięgu ręki, ich użycie zapewniają dokładność i estetykę rysunku.
Do nich zaliczamy:

Rys. 1. Stół kreślarski [5, s. 6]

Rys. 2. Deska kreślarska [5, s. 6]

Rys

3. Przykładnica [5, s. 9]

Rys. 4. Trójkąty rysunkowe

[5, s. 8]

Rys. 5. Grafiony [5, s. 11]

Rys. 6. Wzornik do odpisywania

[5, s. 14]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 7. Kątomierz [5, s. 9]

Rys 10. Przymiar liniowy

[5, s. 10]

Rys. 11. Krzywiki [5, s. 10]

Rys 13. Cyrkle [5, s. 11]

Rys

8. Ołówek (miękki

B, średniej twardości F, HB,

twardy H,) [5, s. 12]

Rys 14. Piórko [5, s. 12]

Rys. 9. Rapidograf

[5, s. 14]

Rys 12. Pędzle [5, s. 15]

Rys. 15. Tusz [5, s. 15]

Znormalizowane elementy rysunku technicznego
Formaty rysunków (rys. 16):

Rysowanie na arkuszach dowolnego kształtu
i rozmiaru

sprawiłoby

wiele

kłopotów

przy

układaniu i przechowywaniu gotowych rysunków.
Aby

uniknąć

tych

niedogodności

ustalono

następujący podział arkuszy.
A0 – 841 X 1189
A1 – 594 X 841
A2 – 420 X 594
A3 – 297 X 420
A4 – 210 X 297 (wymiary w milimetrach)

Rys. 16. Schemat tworzenia arkuszy standardowych [5, s. 17]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W razie potrzeby można kilka arkuszy jednego formatu łączyć w formaty pochodne

w jeden szereg (rys. 17).

Rys. 17. Schemat tworzenia arkuszy niestandardowych [5, s. 17]

Pismo techniczne
Do wykonywania opisów rysunków technicznych stosowane jest pismo techniczne.

W zależności od stosunku grubości pisma d do wysokości pisma h, rozróżnia się pismo rodzaju
A  (rys.  18)  (A  =  14s)  oraz  rodzaju  B  (rys.  19)  (A  =  10s).  Oba  te  rodzaje  pisma  można
stosować  jako  proste  i  pochyłe  (nachylone  pod  kątem  75°  do  podstawy  wiersza).  Bliżej
omówione  zostanie  pismo  rodzaju  B,  które  jest  bardziej  czytelne  i  ma  prostsze  zasady
konstrukcji.

Przyjmuje się następujące zależności dla pisma rodzaju B:

―  wysokość liter wielkich i małych wysokich oraz cyfr h = 10s;
―  wysokość liter małych niskich (bez wartości k = 3s) c = 7s;
―  odstęp między literami i cyframi a = 2s;
―  minimalny odstęp między wyrazami i liczbami równy 6s;
―  minimalna podziałka wierszy b = 17s.

Wysokość pisma powinna być zróżnicowana zależnie od formatu opisywanego arkusza,

aby zachować jak największą czytelność opisu (zwłaszcza wymiarowania).
Dla  najczęściej  stosowanych  w  praktyce  formatów A4  i  A3  zaleca  się następujące  wysokości
pisma:
―  napisy główne h = 7 i 5mm;
―  napisy pomocnicze h =5 i 3,5mm;
―  wymiarowanie i uwagi h = 3,5 i 2,5mm.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

cienka, gruba i bardzo gruba. Na arkuszu rysunkowym linia gruba jest dwa razy grubsza od linii
cienkiej, a linia bardzo gruba – cztery razy grubsza od linii cienkiej.

Grubość linii rysunkowych jest uzależniona od formatu arkusza (tabela 2) (na większym

formacie stosujemy grubsze linie). Wszystkie rodzaje linii rysunkowych, z wyjątkiem linii
falistych, wykonujemy na rysunkach technicznych za pomocą przyborów kreślarskich
(na szkicach – odręcznie). Linie faliste zawsze rysujemy odręcznie.

Tabela 1. Rodzaje, kształt i zastosowanie linii [5, s. 20]

Tabela 2. Orientacyjna grubość linii

Orientacyjna grubość linii [mm]

bardzo gruba

gruba

cienka

Orientacyjny

format rysunku

2,0
1,4

1,0
0,7

0,35
0,25

A1 i A2
A3 i A4

Inne elementy znormalizowane. Wokół arkusza, w odległości 5 mm od linii cięcia, rysuje się

ramkę (rys. 20), poza które rysunek nie może wykraczać. Jeżeli arkusze mają być oprawione w
albumie lub zeszycie, to obramowanie z lewej strony powinno znajdować się 25 mm od
krawędzi arkusza.

W prawym dolnym rogu arkusza rysunku technicznego umieszcza się tabliczkę (rys. 21)

Wypisuje się w niej nazwę instytucji, w której rysunek został wykonany, tytuł rysunku, jego
skalę, nazwisko autora i inne potrzebne dane.

Na rysunku podano przykład tabliczki dla rysunków wykonywanych przez uczniów w szkole.

Wypisana jest w niej pismem technicznym nazwa i siedziba szkoły, temat, numer kolejny arkusza,
data oddania lub wykonania rysunku, klasa, rok szkolny, numer kolejny ucznia w dzienniku
lekcyjnym oraz jego imię i nazwisko.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 20. Ramka arkusza: [5, s. 17]

Rys. 21. Tabliczka

a–  krawędź arkusza przed obcięciem,
b–  linia cięcia,
c–  linia obramowania

Zasady wykonywania rysunków technicznych
Wybór podziałki (skali). Przy ustalaniu podziałki, mając na uwadze czytelność rysunku,

należy uwzględnić wielkość rysowanego przedmiotu, liczbę przedstawionych szczegółów oraz
format arkusza. Najkorzystniejszą podziałką jest podziałka naturalna (1 : 1), ułatwia ono
czytającemu rysunek wyobrażenie rysowanego przedmiotu i dlatego, jeżeli jest to możliwe,
należy dążyć do przedstawiania przedmiotów w tej właśnie podziałce.

Usytuowanie na płaszczyźnie powinno być równomierne, przy czym odległości pomiędzy

rysunkiem a ramką powinna umożliwiać czytelne zwymiarowanie rysunku

Zasady wymiarowania. W prawidłowym wymiarowaniu muszą być stosowane

bezwzględnie cztery podstawowe zasady:
― zasada wymiarów koniecznych, według której na rysunku należy umieścić wszystkie

wymiary konieczne i tylko konieczne do odtworzenia przedmiotu przedstawionego na
rysunku,

― zasada niepowtarzania wymiarów, która mówi, że każdy wymiar powinien być podany

tylko jeden raz i to na tym rzucie i w miejscu, w którym jest najbardziej czytelny,

― zasada niezamykania wymiarów, według której nie należy umieszczać wymiarów, które

wynikają z już umieszczonych,

― zasada pomijania wymiarów oczywistych, zgodnie z tą zasadą na rysunkach pomija się

wymiary oczywiste; do wymiarów oczywistych zalicza się przede wszystkim wymiary
kątów równych 0°, 90°, 180°, 360° odnoszących się do linii rysunkowych wzajemnie
prostopadłych i równoległych.
Wymiarowanie, rysunek techniczny wymaga, oprócz podania skali, w jakiej został wykonany,

jeszcze dokładnego wymiarowania. Jest to jedna z ważniejszych czynności. Dobrze wymiarowany
rysunek umożliwia prawidłowe wykonanie przedmiotu. Na rysunku powinny być podane
wszystkie potrzebne wymiary przedmiotu, ale nie należy ich powtarzać. Poszczególne wymiary
należy pisać pismem technicznym bardzo starannie, wysokość cyfr od 2,5 do 4 mm. Cyfry, a także
objaśnienia literowe na jednym arkuszu muszą być jednakowej wysokości (rys. 23–29).

Na rysunku technicznym budowlanym wymiary podaje się w centymetrach, a na rysunku

technicznym maszynowym i meblowym w milimetrach. Przy liczbach nie pisze się jednostek miary.
W szczególnych wypadkach, gdy wymiary są podane w innych jednostkach, np. w calach
angielskich, podaje się przy liczbach wymiarowych symbol cala (np. 2).

Linie wymiarowe (rys 22) oznaczają zakres wymiaru. Mogą być zakończone grotem strzałki,

kropkami lub kreskami, które dotykają linii pomocniczych. Linie pomocnicze oznaczające
odkąd i dokąd sięga wymiar, rysuje się cienką linią ciągłą. Linie pomocnicze charakteryzujące
wymiar są w stosunku do siebie równoległe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 22. Przykład zakończenia linii wymiarowych [5, s. 68] Rys. 23. Umiejscowienie wymiarów [5, s. 69]

Rys. 24. Umiejscowienie wymiarów [5, s. 69] Rys. 25. Umiejscowienie wymiarów [5, s. 68]

Rys. 26. Wymiarowanie Rys. 27. Wymiarowanie Rys. 28. Wymiarowanie Rys. 29. Wymiarowanie

otworów [5, s. 70] kuli [5, s. 70] łuków [5, s. 70] łuków [5, s. 70]

Zewnętrzny obraz przedmiotu nie daje pojęcia o wewnętrznym jego ukształtowaniu. Aby na

rysunku technicznym były widoczne wewnętrzne szczegóły przedmiotu, stosujemy przekroje
rysunkowe (rys. 30, 31)

Przekroje zaznaczamy ukośnymi kreskami, które powinny przebiegać

pod kątem 45° do osi przedmiotu lub do głównych krawędzi przekroju.

Rys. 30. Kreskowanie przekroju drewna [5, s. 68] Rys. 31. Przekrój a. podłużny, b. poprzeczny [5, s. 66]

W leśnictwie rysunek techniczny jest stosowany między innymi do przedstawiania planów

sytuacyjnych budowli i budynków. Przy jego pomocy sporządza rzuty budynków, rysunki
złożeniowych przedmiotów stosowanych w leśnictwie, dokumentację techniczną maszyn i
urządzeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 32. Plan sytuacyjny [5, s. 78] Rys. 33. Plan budynku [5, s. 78]

4.1.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Jaką funkcję w przemyśle pełni rysunek techniczny?
2.  Jak dzielimy rysunek techniczny?
3.  Czym różni się szkic od rysunku technicznego?
4.  Jakie znasz materiały kreślarskie, czy wiesz do czego służą?
5.  Jakie znasz przybory kreślarskie, czy wiesz do czego służą?
6.  Które elementy rysunku technicznego są znormalizowane?
7.  Jakie są zasady posługiwania się pismem technicznym typu A?
8.  Jak zaznaczamy oś symetrii a jak kontury przedmiotu?
9.  Jak zaznaczamy przekrój?
10.  Jakie wymiary ma arkusz A3?
11.  Jakie są zasady wykonywania rysunku technicznego?
12.  Jakie znasz zasady wymiarowania?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Napisz swoje imię, nazwisko i nazwę szkoły pismem technicznym typu B.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać fragment rozdziału Materiał nauczania,
2)  odszukać w materiałach dydaktycznych zasady tworzenia pisma technicznego typu B,
3)  korzystając  z  podanych  w  poradniku  informacji  napisać  swoje  imię,  nazwisko,  klasę

i nazwę szkoły.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier milimetrowy formatu A4, ołówek typu HB,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 2

Wykonaj rzutowanie prostokątne koła zębatego o średnicy Ø 20 cm w skali 1:5.

Zwymiaruj rysunek.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać fragment rozdziału Materiał nauczania,
2)  przygotować arkusz do wykonania rysunku (narysuj ramkę i tabliczkę),
3)  prawidłowo  rozplanować  położenie  rysunku  na  arkuszu,  w  taki  sposób  aby  z  każdej

strony, rysunku pozostał równy odstęp,

4) ustalić wykorzystanie poszczególnych linii rysunkowych,.
5) umieść wymiary zgodnie z zasadami.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A3, przybory kreślarskie (cyrkiel, ołówek H, B i HB, linijka, ekierka,
gumka kreślarska),

−

poradnik dla ucznia,

−

koło zębate o średnicy Ø 20 cm,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 3

Na rysunku przedstawiono mijankę dla jednego zestawu transportowego drewna. Jaką

maksymalną długość może mieć pojazd. Jednostką zastosowaną do zwymiarowania rysunku są
metry. Jaką długość musi nieć zjazd i wyjazd. Podaj całkowitą długość mijanki wraz zjazdem i
wyjazdem.

Rysunek do ćwiczenia 3

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  odszukać wymiary długość drogi o szerokość 6m,
2)  odszukać szerokość jezdni bez poszerzenia,
3)  odszukać stosunek skosu zjazdu i wyjazdu na mijankę,
4)  obliczyć różnicę szerokości mijanki do drogi,
5)  obliczyć  długość  nieznanej  przyprostokątnej  która  jest  długością  zjazdu  i  wyjazdu

z mijanki,

6) zsumować długość pasa o szerokości 6m, długość zjazdu i wyjazdu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

dokumentacja techniczna budowy drogi z zamieszczoną mijanką,

–

poradnik dla ucznia.

Ćwiczenie 4

Odczytaj z rysunku dane dotyczące budki lęgowej, oblicz spadek daszku i wyraź to w %:

Rysunek do ćwiczenia 4

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeczytać fragment rozdziału materiału nauczania,
2) odszukać na rysunku wymiary,

―  średnicę otworu wejściowego,
―  wysokość ścianki przedniej,
―  wysokość ścianki tylnej,
―  długość daszku,

3)  od wysokości ścianki tylnej odjąć wysokość ścianki przedniej,
4)  różnicę wysokości podzielić przez długość daszku,
5)  spadek podać w %.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

przykładowy rysunek złożeniowy budki lęgowej,

−

papier formatu A4,

−

kalkulator,

−

flamaster.

Ćwiczenie 5

Narysuj plan sytuacyjny dowolnych zabudowań. Zwracając uwagę na położenie obiektów

względem północy, stosując odpowiednią podziałkę i zachowując odległości między
budowlami.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  określić odpowiednią podziałkę,
2)  dobrać właściwą wielkość arkusza,
3)  wykonać szkic,
4)  dokonać niezbędnych pomiarów,
5)  usytuować budowle względem kierunku północnego,
6)  w warunkach kameralnych wykonać plan sytuacyjny.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A3, przybory kreślarskie (cyrkiel, ołówek H, B i HB, linijka, ekierka,
gumka kreślarska, kompas)

−

poradnik dla ucznia,

−

papier formatu A4,

−

busola,

−

taśma miernicza.

Ćwiczenie 6

Jaką bryłę przedstawia rysunek. Jaką figurą jest podstawa.

Sposób wykonania ćwiczenia.

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) rozpoznać znaczenie podanych wymiarów,
2) zaprezentować wykonane ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia.

Rysunek do ćwiczenia 6

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyjaśnić pojęcie rysunku technicznego?



2) określić rodzaje rysunków technicznych?



3) dobrać materiały i przybory do rysowania?



4) określić podstawowe zasady wykonywania rysunku technicznego?



5) prawidłowo zwymiarować rysunek techniczny?



6) prawidłowo zastosować linie wymiarowe?



7) odczytać dane dotyczące rysunku technicznego?



8) wykonać szkic budki lęgowej?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Materiałoznawstwo i elementy budowy maszyn

4.2.1. Materiał nauczania

Materiałoznawstwo

Prawidłowe skonstruowanie każdej maszyny czy też mechanizmu w taki sposób, aby

działała niezawodnie i długotrwale wymaga od konstruktora wiedzy dotyczącej właściwości
materiałów konstrukcyjnych oraz ich zachowaniu przy różnych obciążeniach.

Materiały konstrukcyjne charakteryzują się następującymi właściwościami:
fizyczne:

–

gęstość (wyrażana w g/cm³),

–

współczynnik rozszerzalności liniowej (określa przyrost długości materiału podgrzanego o
1°C),

–

ciepło topnienia (temperatura przejścia ze stanu stałego w ciekły),

–

ciepło właściwe (ilość ciepła potrzebnego do podgrzania jednostki masy ciała o 1°C),

–

opór właściwy (mierzony w Ω omach, mówi nam o stracie ładunku elektrycznego),
technologiczne (charakteryzuje materiał w czasie różnych procesów produkcyjnych):

–

odlewność,

–

plastyczność,

–

skrawalność,

–

zgrzewalność,

–

spawalność.
mechaniczne (określają oporność materiałów na działanie sił zewnętrznych) odporność na:

–

rozciąganie,

–

ściskanie,

–

ścinanie,

–

skręcanie,

–

zginanie.

Materiały stosowane do celów konstrukcyjnych
Żeliwo otrzymuje się w wyniku przetopu surówki i złomu żeliwnego lub stalowego

w piecach szybowych zwanych żeliwiakami. W piecach tych układa się warstwami koks,
topniki, surówkę i złom. Bocznymi dyszami wtłacza się do żeliwiaka podgrzane powietrze.
Roztopione żeliwo przez otwór spustowy zlewa się do kadzi.

Żeliwo jest stopem żelaza zawierającym węgiel w granicach 2,0–3,6%. Obok dobrych

właściwości  odlewniczych  i  niskiego  kosztu  produkcji,  charakteryzuje  się  między  innymi:
znaczną  odpornością  na  ścieranie,  dużą  stałością  wymiarów  i  zdolnością  tłumienia  drgań.
Wyróżniamy następujące rodzaje żeliwa:

–

żeliwo szare,

–

żeliwo sferoidalne,

–

żeliwo ciągliwe (kowalne),

–

żeliwa stopowe,

–

żeliwo białe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Stal otrzymuje się z surówki, którą poddaje się procesowi wypalenia nadmiaru węgla

i domieszek zawartych w surówce. Proces ten nazywamy świeżeniem.

Stal to stop żelaza z węglem (zawartość C poniżej 2%) i innymi pierwiastkami obrobiony

plastycznie. W zależności od składu chemicznego stale dzielą się na stale węglowe i stopowe.

Stale węglowe zawierają składniki stopowe, pochodzące z procesu hutniczego w ilościach

nie większych niż: 0,9% manganu, 0,5% krzemu, po 0,3% niklu i chromu, 0,2% kobaltu i po
0,1% glinu i molibdenu oraz niewielkie ilości siarki i fosforu.

Do stali stopowych w celu polepszenia niektórych właściwości (np. sprężystości,

kwasoodporności) dodaje się składniki stopowe.

Ze względu na zastosowanie stale dzielą się na:

–

konstrukcyjne (węglowe i stopowe),

–

narzędziowe (węglowe i stopowe),

–

specjalne (stopowe).
Metale nieżelazne i ich stopy
Miedź w przyrodzie występuje w postaci rud. Zawartość miedzi w rudach waha się

w granicach  3%.  Występuje  ona  w  związkach chemicznych  z  tlenem, żelazem i siarką. Miedź
ma barwę czerwono-złocistą. Czysta miedź charakteryzuje się dużą plastycznością i jest bardzo
dobrym  przewodnikiem  elektryczności  i  ciepła.  W  wilgotnym  powietrzu  powierzchnia miedzi
pokrywa  się  patyną o zielonkawym kolorze. Patyna chroni metal przed dalszą korozją. Miedź
dzięki swej plastyczności i ciągliwości źle obrabia się wiórowo.

Nikiel otrzymuje się z rudy niklu zwanej garnierytem. Nikiel i jego stopy są używane do

produkcji aparatury dla przemysłu spożywczego, sprzętu laboratoryjnego. Duża ilość niklu
zużywa się przy produkcji wysokogatunkowych stali stopowych oraz do wytwarzania drutów
stosowanych w grzejnictwie. Poza tym nikiel znajduje duże zastosowanie przy galwanicznym
powlekaniu ochronnym stali i żeliwa.

Cynk jest metalem o srebrzystym kolorze, otrzymuje się go z rud zwanych blendą

cynkową,  pirytów,  markasytów  oraz  z  rud  minerałów  tlenkowych.  Cynk  stosowany  jest  do
pokrywania  wyrobów  z  blach  stalowych  w  celu  zabezpieczenia  ich  przed  szkodliwym
działaniem  korozji.  Duże  ilości  cynku  zużywa się przy wyrobach galanteryjnych, w przemyśle
farbiarskim i chemicznym. Bardzo często cynk  jest składnikiem wielu stopów.

Cyna jest stosunkowo rzadkim metalem. Cynę otrzymuje się z rudy zwanej kamieniem

cynowym. Cyna jest głównym składnikiem stopu zwanego brązem. Znajduje zastosowanie przy
produkcji stopów łożyskowych, łatwo topliwych lutów, w przemyśle artystycznym,
spożywczym oraz przy antykorozyjnym powlekaniu blach stalowych.

Ołów występuje w przyrodzie w takich rudach, jak: galenit, cerusyt lub anglezyt. Ołów

daje się walcować na blachy i folie. Stosowany jest do wyrobu aparatury chemicznej odpornej
na działanie kwasu siarkowego. Może być wykorzystywany jako materiał uszczelniający. Ołów
jest składnikiem wielu stopów, a między innymi stopów łożyskowych. Stosowany jest również
na okładziny kabli do produkcji płyt akumulatorowych i amunicji.

Aluminium otrzymuje się z boksytów, margli, glin boksytowych i innych. Aluminiumi

jego stopy są bardzo lekkie i dlatego w znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle lotniczym
i samochodowym. Stosowane są do wyrobów aparatury dla przemysłu spożywczego i
chemicznego, naczyń kuchennych, folii. Z aluminium wytwarza się termit stosowany np. przy
spawaniu, zgrzewaniu oraz wszelkiego rodzaju proszki mające szeroki zakres zastosowania.

Stopy miedzi
Mosiądze są to stopy miedzi z cynkiem. Zawierają one 20–45% cynku. Stopy te zawierają

również pewne ilości innych metali wprowadzonych w celu otrzymania określonych
właściwości mechanicznych, chemicznych lub fizycznych. W charakterze domieszek stosuje

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

się: cynę, nikiel, aluminium, ołów, mangan, fosfor i inne. Niektóre mosiądze otrzymały własną
nazwę (np. alpak, argentan, tombak, duran, delta i inne). W mosiądzach wzrost udziału cynku
powoduje  kruchość,  wzrost  udziału  ołowiu  i  krzemu  zwiększa  lejność,  wzrost  udziału
aluminium, żelaza i manganu zwiększa wytrzymałość i twardość. Ołów polepsza skrawalność,
aluminium,  krzem  i  mangan  zwiększają  również  odporność  na  korozję.  Wyroby  z  mosiądzu
mogą  być  odlewane  lub  wykonywane  metodami  obróbki  plastycznej.  Metodami  obróbki
plastycznej  wykonywane  są  rury  do  skraplaczy,  rurki,  siatki,  wyroby  artystyczne,  drobne
przedmioty  obrabiane  skrawaniem  oraz  wyroby  tłoczone.  Metodami  odlewniczymi  wykonuje
się  śruby  okrętowe,  koła  zębate  pracujące  w  temperaturach  do  100°C,  odlewy  odporne  na
działanie wody morskiej i korozję oraz odlewy wykonywane pod ciśnieniem.

Brąz, duża grupa stopów miedzi z innymi metalami. Najczęściej są stosowane brązy:

cynowe,  aluminiowe,  krzemowe  i  cynowo-ołowiowe.  Brązy  charakteryzują  się  dobrymi
właściwościami  odlewniczymi,  gdyż  mają  niewielki  skurcz  odlewniczy.  Są  one  odporne  na
korozję.  Mają  dużą  wytrzymałość  na  rozciąganie  i  na  ścieralność.  Podobnie  jak  mosiądze,
brązy  można  podzielić  na  brązy  przeznaczone  do  obróbki  plastycznej  i  brązy  odlewnicze.
W brązach cynowych  oprócz  cyny  dodaje się niewielkie ilości ołowiu, fosforu i niklu. Wzrost
udziału  cyny  w  brązie  powoduje  wzrost  kruchości  i  dlatego  udział  cyny nie  przekracza  20%.
Ołów  i  fosfor  w  brązie  polepsza  odporność  na  ścieranie,  Nikiel  zwiększa  odporność  na
korozję. Wyróżniamy dwie grupy brązów:
―  brązy aluminiowe zawierają do 11% aluminium,
―  brązy krzemowe zawierają do 5% krzemu

Stopy aluminium
Jako główny składnik zawierają aluminium oraz takie dodatki jak: miedź, żelazo, krzem,

cynk  i  inne.  Polepszenie  właściwości  mechanicznych  stopów  aluminium  uzyskuje  się  przez
dodanie  odpowiednich  składników  stopowych  oraz  przez  walcowanie  na  zimno.  Najbardziej
istotny  wpływ  na  właściwości  wytrzymałościowe  mają  miedź  i  żelazo  i  nieco  mniejszy  krzem
i  cynk.  Dodatek  miedzi  zwiększa  wytrzymałość  na  rozciąganie.  Dodatek  krzemu  zwiększa
przede  wszystkim  wydłużalność.  Stopy  aluminium  mogą  być  przeznaczane  do  obróbki
plastycznej.  Stopy  po  obróbce  plastycznej  z  dodatkiem  magnezu  i  manganu  mają  lepsze
wskaźniki  wytrzymałościowe  i  większą  odporność  na  korozję  niż  czyste  aluminium.
Szczególnie  dobrymi  wskaźnikami  charakteryzują  się  stopy  wieloskładnikowe  z  dodatkiem
miedzi, magnezu, manganu, krzemu i żelaza . Są to stopy duraluminiowe.

Materiały niemetalowe
Ciepłochronne – charakteryzują się małą gęstością, odpornością na uszkodzenia

mechaniczne i niewrażliwością na wilgoć są łatwe do kształtowania, zaliczamy do nich: filc,
opiłki drzewne, płyty korkowe, polistyren piankowy, polichlorek winylu piankowy, watę
drzewną, watę szklana i wiele innych.

Ogniotrwałe – zachowują swe właściwości w temperaturach powyżej 1580°C, produkuje

się je z surowców mineralnych zawierających krzemionkę (Si0

), trójtlenek glinu (Al

tlenek magnezu (MgO), trójtlenek chromu (Cr,0

) lub tlenek wapnia (CaO), zaliczamy do nich:

cegły szamotowe, azbest i inne.

Uszczelniające – ze względu na pochodzenie materiały te dzieli się na: azbestowe,

gumowe,  bawełniane,  konopne,  jutowe,  celulozowe,  korkowe,  i  skórzane.  Mogą  one
występować  w  postaci  przędzy,  sznura,  taśmy,  tkaniny  lub  płyty.  Wybór  typu  materiału  na
uszczelnienie zależy od warunków, w jakich materiał będzie pracował. Warunki te są określane
temperaturą,  ciśnieniem  oraz  aktywnością  chemiczną  środowiska.  Do  wysokich  temperatur
mogą  być  stosowane  materiały  azbestowe.  Uszczelki  gumowe  mają  zastosowanie
w temperaturze  do  40°C  i  ciśnieniu  do  0,4  MPa.  Materiały  bawełniane  i  konopne  mogą  być
stosowane do uszczelniania przy dużych ciśnieniach, ale niskich temperaturach. Uszczelniacze

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

z  tworzyw  sztucznych  np.  polichlorku  winylu,  bakelitu,  nylonu  mogą  być  stosowane  do
olejów,  rozpuszczalników  i  innych  chemikaliów.  Często  stosowane  są  uszczelki  z  gumy,  w
skład  której  wchodzą  kauczuk,  siarka  oraz inne  pomocnicze  dodatki i  wypełniacze  w  postaci
kredy, sadzy i tlenków cynku, odpowiednio przystosowujące gumę do warunków pracy.

Materiały ścierne – w pracach warsztatowych mamy do czynienia z materiałami ściernymi.

Do materiałów ściernych naturalnych zalicza się diamenty, korund (tlenek aluminium Al

)

oraz kwarc (Si0

), a do sztucznych karborund i alund. Przy polerowaniu znajdują

zastosowanie: tlenek ołowiu, węgiel drzewny, pumeks, kreda szlamowana i róż polerski
(Fe

). Materiały ścierne w postaci proszku ściernego są naklejane na papier lub płótno albo

są sklejane i tworzą ściernice w kształcie tarcz, stożków lub krążków. Twardość ściernic
zależy od właściwości spoiwa. Na jakość szlifowania wpływa wielkość ziaren ściernych.
Stosowanie ściernic wymaga zachowania odpowiednich środków bezpieczeństwa pracy.

Farby, lakiery, emalie – materiały te służą do pokrywania powierzchni niektórych

elementów maszyn powłoką chroniącą przed korozją. Stan powłok powinien być stale
kontrolowany i w razie stwierdzenia uszkodzeń poprawiany. Warstwa ochronna nanoszona
jest na powierzchnię za pomocą pędzla lub rozpylacza pistoletowego.

Drewno – może być materiałem pomocniczym. W budowie maszyn znajdują zastosowanie

takie materiały z drewna, jak: sklejka, drewno prasowane (lignoston), drewno warstwowe
(lignofol) oraz płyty pilśniowe i wiórowe.

Współczesny przemysł zużywa znaczne ilości różnych tworzyw sztucznych również

w charakterze materiałów konstrukcyjnych. Pod nazwą tworzyw sztucznych rozumiemy
wielocząsteczkowe związki organiczne otrzymywane w wyniku modyfikacji surowców
naturalnych bądź syntetycznie. Tworzywa sztuczne charakteryzuje przede wszystkim: lekkość,
odporność na korozję, łatwą obrabialność, plastyczność i izolacyjność.

Guma – to mieszanka wulkanizowana siarką, w skład której wchodzą kauczuk,

wypełniacze, stabilizatory przeciwdziałające starzeniu, przyspieszacze wulkanizacji, sadze oraz
barwniki. Właściwości gum zależą w znacznym stopniu od składników wchodzących w skład
gumy oraz od technologii wytwarzania. Obecnie obok kauczuku naturalnego do wyboru gumy
są stosowane kauczuki syntetyczne. Właściwości mechaniczne gumy, odporność na ścieranie i
temperaturę, elastyczność, odporność na działanie materiałów pędnych i smarów są bardzo
zróżnicowane.

Obróbka metalu

Ręczna obróbka metalu (ślusarstwo) to obróbka metali na zimno w celu nadania im

odpowiednich  kształtów  i  wymiarów.  Dzięki  postępowi  technicznemu  w  dziedzinie  obróbki
metali  znacznie  zmniejszył  się  zakres  pracy  ręcznej  ślusarskiej,  jednak  całkowicie  jej
wyeliminować  się  nie  udało.  Obecnie  do  najczęściej  wykonywanych  prac  ślusarskich  należy
montowanie  poszczególnych  elementów  podzespołów  lub  zespołów  maszynowych  oraz  ich
demontaż i prace blacharskie. Podczas pracy ślusarz posługuje się następującymi narzędziami:
młotkiem,  przecinakiem,  wycinakiem,  pilnikiem,  narzynką,  gwintownikiem,  gwintownicą,
szczypcami,  piłką  ręczną  do  metali,  kluczami,  ściągaczami,  skrobakiem,  wkrętakami
i wybijakami.

Obróbka mechaniczna – ogólna nazwa obróbki, przy której następuje zmiana wymiarów

zewnętrznych  obrabianego  elementu  lub  materiału  poprzez  oddzielanie  fragmentów  lub
wywieranie  nacisku  mechanicznego.  Obróbka  mechaniczna  jest  często  przeprowadzana
w połączeniu z innymi rodzajami obróbki, np. podwyższoną temperaturą (obróbka termiczna)
lub  w  obecności  czynników  chemicznych  (obróbka  chemiczna).  Istnieją  następujące  rodzaje
obróbki mechanicznej:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Toczenie – rodzaj obróbki skrawaniem stosowany najczęściej do obrabiania powierzchni

zewnętrznych  i  wewnętrznych  przedmiotów  w  kształcie  brył  obrotowych.  Istnieje  możliwość
uzyskiwania  metodą  toczenia  również  innych  kształtów  niż  obrotowe.  Podczas  toczenia
obrabiany  materiał  obraca  się,  a  narzędzie  (nóż  tokarski)  wykonuje  ruch  posuwisty.
Obrabiarka,  na  której  wykonuje  się  toczenie  to  tokarka.  Tokarka  –  obrabiarka  przeznaczona
do  obróbki  skrawaniem  przedmiotów  najczęściej  o  powierzchni  brył  obrotowych  (wałki,
stożki,  kule,  gwinty  wewnętrzne  i  zewnętrzne).  Narzędziem  obróbczym  są  najczęściej  nóż
tokarski,  wiertło  lub  narzędzia  do  gwintów.  Obróbka  na  tokarce  nazywa  się  toczeniem.
Toczenie  wykonuje  się  poprzez  wprawienie  obrabianego  przedmiotu  w  ruch  obrotowy,
a następnie  skrawanie  jego  powierzchni narzędziem  obróbczym.  Obrabiany  przedmiot  mocuje
się w tym celu w uchwycie podpierając kłem.

Frezowanie – obróbka mechaniczna skrawaniem za pomocą wirującego narzędzia

wieloostrzowego zwanego frezem. Cechą charakterystyczną frezowania jest ruch obrotowy
narzędzia – freza (prostopadle do osi posuwu) z jednoczesnym ruchem posuwistym
przedmiotu obrabianego względem freza lub freza względem przedmiotu obrabianego.

Frezowanie może być:

–

przeciwbieżne (rys. 34) ruch obrabianego przedmiotu jest zgodny z kierunkiem obrotu
freza,

–

współbieżne (rys. 35) kierunki ruchu przedmiotu i obrotu freza są przeciwne.

Rys. 34. Frezowanie przeciwbieżne [9, s. www] Rys. 35. Frezowanie współbieżne [9, s. www]

Obrabiarka, na której wykonuje się frezowanie nazywa się frezarką. Frezarka

przeznaczona do obróbki skrawaniem powierzchni płaskich i kształtowych takich jak: rowki,
gwinty, koła zębate. Narzędziem obróbczym stosowanym w frezarce jest frez. Głównym
ruchem powodującym skrawanie freza jest jego ruch obrotowy, oprócz tego frez przesuwa się
względem obrabianego materiału. Obróbka frezarką nazywa się frezowaniem.

Struganie metalu – obróbka skrawaniem stosowana głównie do obróbki płaszczyzn. Ruch

skrawający może wykonywać narzędzie (struganie poprzeczne stosowane przy małych
obrabianych powierzchni) lub obrabiany przedmiot (struganie wzdłużne stosowane przy
dużych długościach obrabianych powierzchni). Struganie metalu wykonuje się na obrabiarkach
zwanych strugarkami. Struganie otworów o kształtach nieobrotowych, krzywek, uzębienia kół
zębatych itp. to dłutowanie.

Obróbka termiczna – rodzaj obróbki, w której określony zabieg technologiczny zmienia w

stanie stałym strukturę stopu oraz wszelkie jego własności. Obróbka ta jest stosowana
w różnego typu metalach w celu dalszej ich obróbki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rodzaje obróbki cieplnej
Wyżarzanie – polega na nagrzaniu metalu do określonej temperatury, wygrzaniu w tej

temperaturze,  a  następnie  stopniowym,  powolnym  chłodzeniu.  Podczas  wyżarzania  uzyskuje
się:  ujednolicenie  struktury,  tzw.  homogenizację,  likwidację  naprężeń  powstałych  przy
spawaniu,  odlewaniu,  obróbce  plastycznej  lub  skrawającej.  Wyżarzanie  powoduje  powstanie
struktury drobnoziarnistej oraz zmiękczenie materiału.

Hartowanie – polega na nagrzaniu przedmiotu do odpowiedniej temperatury, a następnie

szybkim  ochłodzeniu.  Hartowanie  miejscowe  lub  hartowanie  małych  przedmiotów  może  być
wykonane przez podgrzewanie w płomieniu palnika. W celu przyspieszenia procesu chłodzenia
stosuje  się wodę,  olej  lub  sprężone  powietrze.  Stale  o zawartości  węgla  do  0,65%  wymagają
stosowania  wody,  jako  najbardziej  efektywnego  środka  chłodzącego.  Stale  o większej
zawartości  węgla  i  stale  stopowe  mogą  być  chłodzone  olejem,  a  stale  z  dużą  domieszką
wolframu  i  chromu  mogą  być  chłodzone  sprężonym  powietrzem.  W  wyniku  hartowania
uzyskuje  się  większą  twardość  i  wytrzymałość  materiału,  ale  równocześnie  materiał  jest
bardziej kruchy.

Odpuszczanie – polega na nagrzaniu do odpowiedniej temperatury materiałów, które były

uprzednio hartowane, a następnie wygrzaniu ich i bardzo powolnym chłodzeniu w powietrzu,
rzadziej w oleju. Celem odpuszczania jest usuniecie naprężeń hartowniczych oraz zmniejszenie
twardości i kruchości materiału, a polepszenie plastyczności i odporności na uderzenia.

Wyróżniamy odpuszczanie:

–

niskie 150°C – 250°C

–

średnie 250°C – 500°

–

wysokie 500°C – 650°C
Obróbka cieplno-chemiczna stopów żelaza – zabieg dokonywany na stopach żelaza

z węglem takich jak stal, staliwo lub żeliwo, w którym pod wpływem ciepła i chemicznego
oddziaływania otoczenia oraz innych działań modyfikuje się niektóre własności fizyczne
i chemiczne tych stopów, np. twardość, odporność na korozję i ścieralność.

Podstawowymi rodzajami obróbki cieplno-chemicznej są:

–

aluminiowanie,

–

azotowanie,

–

borowanie,

–

chromowanie,

–

nawęglanie,

–

siarkowanie,

–

węgloazotowanie (cyjanowanie).
Odlewnictwo – technologia (niekiedy sztuka lub umiejętność) polegająca na zalewaniu

uprzednio  przygotowanej  formy  ciekłym  materiałem  (najczęściej  stopem  metali)  oraz  takim
sterowaniu  procesami  krzepnięcia  i  stygnięcia  odlewu,  aby  otrzymać  wyrób  o  odpowiedniej
strukturze  i  właściwościach.  Do  odlewnictwa  zalicza  się  także  techniki  przygotowania  form
odlewniczych  (formierstwo)  oraz  obróbki  odlanych  obiektów.  Tak  naprawdę  odlewy  są
wszędzie  wokół  nas,  służą  nam  (jako  części  samochodów,  samolotów,  statków,  maszyn,
urządzeń,  ale  także  komputerów  i  jako  implanty)  i  cieszą  oko  (rzeźby,  biżuteria)  i  ucho
(Dzwon  Zygmunta).  Są  małe  i  precyzyjne  (o  masie  kilku  gramów)  i  olbrzymie,  ważące
dziesiątki ton (czasami i większe).

Obróbka plastyczna – metoda obróbki metali polegająca na wywieraniu narzędziem na

obrabiany  materiał  nacisku  przekraczającego  granicę  jego  plastyczności,  mającego  na  celu
trwałą  zmianę  kształtu  i  wymiarów  obrabianego  przedmiotu.  Zawsze  uzyskuje  się  poprawę
własności mechanicznych. Proces kształtowania może przebiegać w warunkach: na gorąco, na
półgorąco  lub  na  zimno  (klasyfikacja  ta  zależy  od  temperatury  rekrystalizacji  odkuwki).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Technologia obróbki plastycznej była już znana 3000 lat przed naszą erą. Obecnie jest uważana
za jedną z ważniejszych technologii obróbki metali. Statystyczny samochód składa się w 90% z
elementów wykonanych tą technologią. Karoseria jest tłoczona, natomiast podwozie (wałki,
zawieszenie itd.) oraz elementy silnika (korbowody, wały korbowe, tłoki itd.) to odkuwki.
Zalety obróbki plastycznej to:

–

oszczędność materiału,

–

stosunkowo niskie koszty jednostkowe,

–

polepszenie własności fizycznych i mechanicznych przerobionego materiału,

–

przeróbka plastyczna zachowuje ciągłość włókien, co zapewnia lepsze własności
mechaniczne gotowego wyrobu,

–

możliwość nadawania skomplikowanych kształtów, które w innych technologiach są
trudne bądź niemożliwe do osiągnięcia.

Korozja

Korozja – ogólna nazwa procesów niszczących mikrostrukturę materiału, które prowadzą

do  jego  rozpadu.  Korozja  zachodzi  pod  wpływem  chemicznej  i  elektrochemicznej  reakcji
materiału  z  otaczającym  środowiskiem.  Korozja  rozpoczyna  się  zwykle  drobnymi  zmianami
zaatakowanej  powierzchni  występującymi  najczęściej  w  miejscach  zagięcia  materiału,
a następnie  postępuje  w  głąb,  niszcząc  substancje  najbardziej  podatne  na  korozję.  Produkty
korozji  tworzą  czasami  warstwę  pasywną  chroniącą  przed  dalszym  rozkładem  (w  przypadku
miedzi  patyna),  w  innych  zaś  przypadkach  mogą  być  kolejnym  czynnikiem  powodującym
korozję.

Czynniki wpływające na proces korozji:

–

obecność zanieczyszczeń,

–

odczyn środowiska,

–

zmiany temperatury i ciśnienia,

–

naprężenia materiału,

–

struktura krystaliczna materiału.
Istnieje wiele rodzajów korozji:

–

korozja atmosferyczna,

–

korozja chemiczna,

–

korozja elektrochemiczna,

–

korozja wodna,

–

korozja naziemna.
Ochrona metali przed korozją.
W celu ochrony metali przed korozją stosuje się:
Powłoki metaliczne:

powłoki z metalu najczęściej nanosi się metodą elektrolityczną

(galwaniczną).  Pokrywany  przedmiot  zanurza  się  w  wannie,  w  kąpieli  galwanicznej.  Powłoki
galwaniczne  są  czyste,  szczelne,  mają  jednakową  grubość,  która  może  być  regulowana.  Na
utworzenie tych powłok zużywa się małe ilości nakładanego materiału, a proces charakteryzuje
się  dużą  wydajnością.  Powłoki  galwaniczne  charakteryzują  się  dobrą  przyczepnością  do
powierzchni  pokrywanej. W zależności od rodzaju zastosowanego metalu proces nazywa się:
aluminiowaniem,

chromowaniem,

mosiądzowaniem,

brązowaniem,

cynowaniem,

kadmowaniem, cynkowaniem, niklowaniem, ołowiowaniem, srebrzeniem lub złoceniem.

Powłoki niemetaliczne: dużą grupę powłok antykorozyjnych stanowią powłoki

organiczne malarskie lub z tworzyw sztucznych. Powłoki malarskie nie są odporne na działanie
mechaniczne i mogą być stosowane do pokrywania powierzchni, na które działają czynniki
chemiczne (woda, roztwory soli, kwasów, zasad oraz agresywne gazy). Przed pokryciem

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

malarskim powierzchnia metalu musi być bardzo dokładnie oczyszczona z różnych
zanieczyszczeń, np.: zgorzeliny, piasku formierskiego, rdzy, smarów, soli, kurzu.

Metoda konwersyjna: powłoki ochronne nazywane konwersyjnymi mogą tworzyć

związki nieorganiczne w postaci tlenków, chromianów lub fosforanów. Wytwarzanie warstwy
tlenków na pokrywanym metalu nazywa się oksydowaniem. Najczęściej przedmioty
przeznaczone do oksydowania zanurza się we wrzącym roztworze wodnym wodorotlenku
sodu i azotanu sodu. Można również przedmiot nagrzewać do 400°C i zanurzać w roztopionej
saletrze. Wytworzoną warstewkę tlenku dodatkowo uszczelnia się przez pasywowanie. Polega
ono na zanurzaniu w kwasie chromowym, dwuchromianie i azotynie potasu.

Powłoki smarowe: przy krótkotrwałym przechowywaniu maszyn w celu zabezpieczenia

przed korozją, powierzchnie robocze są pokrywane smarami lub nawet odpowiednio
przygotowanymi asfaltami.

Ochrona elektrochemiczna: jedną z metod ochrony elektrochemicznej, która znalazła

duże  praktyczne  zastosowanie  jest  polaryzacja  katodowa.  Polega  ona  na  podłączeniu
chronionej  konstrukcji  (2)  do  ujemnego  bieguna  prądu  stałego  (3).  Biegun  dodatni  (1)  jest
podłączony do elektrody (anody), która ma przez to wyższy potencjał od obiektu chronionego.
Prąd  płynie  od  dodatniego  bieguna  do  anody,  a  następnie  przez  środowisko  korozyjne  do
ochronnej konstrukcji (katody) i dalej do bieguna ujemnego źródła prądu. Tworzy się ogniwo,
anoda  ulega  rozpuszczaniu  i  katoda  (obiekt chroniony) nie będzie korodować. Metoda ta jest
stosowana z powodzeniem do zabezpieczania rurociągów, szczególnie ciepłowniczych, dużych
zbiorników wodnych itp. Metodą tą chroni się również kadłuby statków. (rys. 36)

Rys. 36. Schemat podłączenia biegunów przy ochronie elektrochemicznej 1 – biegun dodatni (anoda),

2 – chroniona konstrukcja podłączona do ujemnego bieguna prądu stałego, 3 – źródło prądu [4, s. 132]

Połączenia części maszyn

Połączenia mogą być spoczynkowe i ruchowe
W połączeniu spoczynkowym obciążonym złączone elementy nie przemieszczają się

względem siebie. Wyróżnia się połączenia spoczynkowe nierozłączne i rozłączne. Połączenia
nierozłączne nie mogą być zdemontowane bez zniszczenia złącza. Na pograniczu połączeń
rozłącznych i nierozłącznych znajdują się połączenia wciskowe. Połączenia rozłączne mogą być
wielokrotnie montowane lub demontowane.

Połączenia spoczynkowe dzielimy na:

1. nierozłączne:

a. nitowe,
b. spojeniowe:

–

spawane,

–

zgrzewane

–

lutowane

–

klejone

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

c. wciskowe:

–

wtłaczane,

–

skurczowo-rozprężne,

2. rozłączne:

a.  klinowe,
b.  sworzniowe,
c.  kołkowe,
d.  wpustowe,
e.  wielowypustowe,
f.

gwintowe,

Połączenia nierozłączne
Połączenie nitowe. W połączeniu nitowym podstawowym elementem jest łącznik zwany

nitem. Nit składa się z łba i trzonu zwanego szyjką. W zależności od kształtu łba wyróżnia się
nity z łbem kulistym zwykłym, kulistym wzmocnionym, płaskim, soczewkowym. Aby wykonać
połączenie nitowe w łączonych blachach trzeba wywiercić otwory. Do otworów wkłada się
trzon nitu. Łeb nitu opiera się na wsporniku. Wystającą część trzonu rozklepuje się (zakuwa).
Do ostatecznego formowania zakuwki służy zakuwnik. Proces wykonywania zakuwki
nazywamy zamykaniem nitów.

Połączenia spawane. Podczas spawania brzegi łączonych metali w wyniku podgrzania

topią  się  i  ciekły  metal  wypełnia  istniejącą  między  nimi  szczelinę  a  po  skrzepnięciu  powstaje
spoina  łącząca  trwale  obie  części.  W  celu  uzupełnienia  metalu  topi  się  dodatkowo  pręt
spawalniczy  (spoiwo).  Wyróżnia  się  dwa  podstawowe  sposoby  spawania:  gazowe  i  łukowe.
Spawanie gazowe; najczęściej przy spalaniu acetylenu w temperaturach do 3200°C, stosowane
jest  do  spajania  blach  o  grubości  od  0,4  mm  do  40  mm.  Spawanie  elektryczne;
z wykorzystaniem  spawarki  –  urządzenia  opierającego  swą  pracę  na  zjawisku  łuku
elektrycznego w temperaturach 3500°C, stosowane jest do spajania blach o grubości od 1mm
do 80 mm.

Połączenia zgrzewane. Złącza zgrzewane powstają przez dociśnięcie podgrzanych

i znajdujących się w stanie plastycznym łączonych powierzchni. Ze względu na sposób
nagrzewania wyróżnia się zgrzewanie: gazowe, elektryczne, termitowe i ogniskowe.

Połączenie lutowane. Lutowaniem nazywa się proces łączenia części metalowych przy

użyciu stopionego lutu. Przy lutowaniu części łączone nie są nadtapiane, a jedynie lekko
podtopiony lut zwilża łączone powierzchnie i w wyniku dyfuzji między łączonym materiałem i
lutem, po skrzepnięciu powstaje połączenie (lutowina).

Klejenie metali. Części mogą być połączone trwale za pomocą klejenia. Powierzchnie do

klejenia  muszą  być  właściwie  przygotowane.  Powinny  one  być  oczyszczone  mechanicznie
i chemicznie  (odtłuszczone).  W  przypadku,  kiedy  części  wykonane  są  ze  stopów  aluminium,
miedzi  itp.,  powierzchnie  należy  wytrawić,  następnie  umyć  wodą  i  wysuszyć.  Pokryte  klejem
powierzchnie  są  do  siebie  dociskane  i  na  czas  utwardzania  kleju  unieruchomione  względem
siebie. Utwardzanie kleju powinno przebiegać w odpowiedniej dla danego kleju temperaturze.
Nadmiary  kleju  w  postaci  nacieków  powinny  być  usunięte  środkami  chemicznymi  przed
utwardzeniem  kleju.  Po  utwardzeniu  kleju,  nacieki  usuwa  się  mechanicznie,  ale  należy  tego
unikać.

Połączenia wtłaczane uzyskuje się przez wtłoczenie jednego elementu w drugi (np. wałka

w otwór pierścienia). W połączeniach wtłaczanych średnica wałka jest zawsze większa od
średnicy otworu. W połączeniu skurczowym nagrzewany jest pierścień. Do gorącego otworu
pierścienia wkłada się nieogrzany wałek. Po ostygnięciu pierścienia w wyniku kurczenia
materiału uzyskuje się stałe połączenie. W połączeniach rozprężnych wałek jest oziębiany. Po

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

włożeniu wałka w otwór pierścienia, wałek nagrzewa się do temperatury otoczenia i zwiększa
wymiary. Między łączonymi elementami powstają duże siły tarcia i uzyskuje się trwałe
połączenie.

Połączenia rozłączne
Połączenia klinowe są stosowane do łączenia wałów z piastami kół, dwóch drągów lub do

ustalania położenia elementów nastawnych. Wyróżnia się kliny poprzeczne, wzdłużne
i nastawcze. Dwie przeciwległe powierzchnie klinów są zawsze pochylone względem siebie.

Połączenia sworzniowe są podobne do połączeń klinowych poprzecznych. Sworzeń jest to

krótki walec gładki lub z jednej strony z kołnierzem. Sworznie są stosowane w połączeniach
przegubowych. Sworznie są zabezpieczane przed wypadaniem zawleczkami lub specjalnymi
kołnierzami albo są mocowane na wcisk.

Połączenia kołkowe są odmianą połączeń sworzniowych, są stosowane przede wszystkim

do ustalenia wzajemnego położenia dwóch łączonych części.

Połączenia wpustowe są podobne do połączeń klinami wzdłużnymi, lecz zamiast klina

może występować wpust pryzmatyczny lub czółenkowy. Służą one głównie do łączenia wałów
z piastami kół.

Połączenia wielowypustowe. W porównaniu do połączeń klinowych i wpustowych,

połączenia wielowypustowe charakteryzują się większą wytrzymałością, łatwością wykonania
i  montażu  oraz  dobrym  prowadzeniem  piasty  wzdłuż  walka  i  lepszym  centrowaniem  wałka
względem  piasty.  Wypusty  na  wałach  mogą  mieć  zarys  prostokątny,  trójkątny  lub
ewolwentowy. Wymiary połączeń wielowypustowych i klinowych są znormalizowane.

Połączenia gwintowe. Elementami łączącymi są tu śruby, wkręty i nakrętki. W zależności

od  przekroju  poprzecznego  wyróżnia  się  gwinty  o  zarysie  trójkątnym,  prostokątnym,
trapezowym  i  okrągłym.  Linię  gwintową  tworzy  przeciwprostokątna  trójkąta  prostokątnego,
którego  jedna  przy  prostokątna  jest  równa  obwodowi  walca,  na  który  dany  trójkąt  i  jest
nawijany.  Druga  przyprostokątna  określa  skok  gwintu.  Jeżeli  na  walec  nawiniemy  kilka
trójkątów to otrzymamy na, jednym rdzeniu kilka linii gwintu tworzących tak zwane zwoje. W
zależności od kierunku nawijania tworzymy gwint prawoskrętny lub lewoskrętny.

Połączenia ruchowe
Oś – element mechanizmu lub maszyny, służący utrzymaniu w określonym położeniu

osadzonych na tej osi wirujących elementów, najczęściej kół, oraz do przenoszenia na podpory
sił działających na te elementy. Oś nie przenosi momentu obrotowego, przeciwnie niż wał.

Rodzaje osi

― stała – gdy wirujące elementy osadzone są na nieruchomej osi za pomocą łożysk,
― obrotowa – gdy elementy osadzone na stałe na osi wirują razem z nią, natomiast łożyska

znajdują się są podporach osi.
Wał – część maszyny, najczęściej w kształcie walca, obracająca się wokół własnej osi wraz

z zamocowanymi na niej elementami, służąca do przenoszenia momentu obrotowego. Na wale
mogą być osadzone: koła zębate, piasty, tarcze hamulcowe itp. Jeśli wał obciążany jest
momentem skręcającym i momentem gnącym, działającymi w płaszczyznach prostopadłych
względem siebie. Szczególną formą wału jest wał korbowy oraz wał giętki (Cardana).

Łożysko – część urządzenia technicznego np. maszyny lub mechanizmu, podtrzymująca

(łożyskująca)  inną  jego  część  (łożyskowaną)  w  sposób  umożliwiający  jej  względny  ruch
obrotowy  (np.  wał,  oś).  Cechy  materiału  łożyskowego:  dobra  odkształcalność,  odporność  na
zatarcie,  mały  współczynnik  tarcia  suchego,  odporność  na  zużycie,  odporność  na  korozję,
wytrzymałość  na  nacisk  w  temperaturze  pracy,  wytrzymałość  zmęczeniowa,  dobre
przewodnictwo cieplne, stabilność geometryczna, dobra obrabialność.

Łożyska dzielą się na:

–

łożyska ślizgowe,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

łożyska toczne.
Łożysko ślizgowe – łożysko nie posiadające ruchomych elementów pośredniczących.

Czop wału lub inny obrotowy element jest umieszczony w cylindrycznej panewce
z pasowaniem luźnym.

Łożyska ślizgowe dzielą się na:

–

suche – okresowo smarowane smarem stałym lub niesmarowane w ogóle. Panewki takich
łożysk wykonane są ze stopów łożyskowych lub z tworzyw sztucznych, takich jak teflon.
Używane są do połączeń słabo obciążonych i mniej odpowiedzialnych,

–

powietrzne  –  w  których  dystans  między  wałem  a  panewką  utrzymywany  jest  przez
poduszkę  powietrzną  wytworzoną  przez  sprężone  powietrze  dostarczane  do  panewki.
Łożyska  tego  typu  stosuje  się  w  urządzeniach  precyzyjnych,  w  których  na  wałach
występują niewielkie siły promieniowe,

–

olejowe – część korpusu łożyska wypełniona jest olejem. W czasie ruchu wału, pomiędzy
powierzchnią wału a panewką tworzy się cienka warstwa oleju (film olejowy), która jest
wystarczająca do podtrzymania wału,

–

hydrodynamiczne – w których film olejowy tworzy się samoczynnie wskutek zjawisk
hydrodynamicznych powstających w szczelinie,

–

hydrostatyczne – w tego typu łożyskach dodatkowo do panewki dostarczany jest olej pod
ciśnieniem.
Łożysko toczne (rys. 37) – łożysko, w którym ruch jest zapewniony przez toczne

elementy  umieszczone  pomiędzy  dwoma  pierścieniami  łożyska.  Pierścień  wewnętrzny    (1)
osadzony  jest  z  pasowaniem  ciasnym  na  czopie  wału  lub  innym  elemencie.  Pierścień
zewnętrzny (2) umieszczony jest także nieruchomo w oprawie lub w innym elemencie nośnym.
Elementy  toczne  (3)  umieszczone  są  pomiędzy  pierścieniami  i  stykają  się  z  ich  bieżniami
zapewniając obrót pierścieni względem siebie.

Rys. 37. Łożysko toczne: 1 – pierścień wewnętrzny, 2 – pierścień zewnętrzny, 3 – element toczny

a) łożysko poprzeczne, b) łożysko skośne, c) łożysko wzdłużne, [9. www]

Dodatkowymi elementami łożyska tocznego mogą być koszyczki utrzymujące elementy

toczne w stałym do siebie oddaleniu, blaszki zabezpieczające, uszczelki itp. Łożyska toczne są
elementami prefabrykowanymi.

Ze względu na kształt elementu tocznego łożyska toczne dzielą się:

−

łożyska kulkowe,

−

łożyska wałeczkowe,

−

łożyska stożkowe,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

łożyska baryłkowe,

−

łożyska igiełkowe,

−

łożyska toroidalne.
Ze względu na rodzaj obciążeń przenoszonych przez łożysko:

−

łożysko poprzeczne,

−

łożysko skośne (przenoszące obciążenia wzdłużne i poprzeczne),

−

łożysko wzdłużne.
Ze względu na możliwości wychylenia się pierścienia zewnętrznego:

−

łożyska zwykłe,

−

łożyska wahliwe.
Ze względu na ilość rzędów elementów tocznych:

−

łożysko jednorzędowe,

−

łożysko dwurzędowe.
Dobór łożysk odbywa się według algorytmu, który uwzględnia takie parametry pracy jak:

obciążenie statyczne, prędkość obrotowa, intensywność użytkowania, sposób smarowania
i chłodzenia itp.

Sprzęgło to urządzenie stosowane w budowie maszyn do łączenia wałów w celu

przekazywania  momentu  obrotowego.  Inaczej  jest  to  zespół  części  służących  do  połączenia
dwóch  niezależnie  obrotowo  osadzonych  wałów,  czynnego  –  napędowego  i  biernego
napędzanego,  w  celu  przeniesienia  momentu  obrotowego.  Sprzęgło  składa  się  z  członu
napędzającego  (czynnego)  zainstalowanego  na  wale  napędzającym,  członu  napędzanego
(biernego)  zainstalowanego  na  wale  napędzanym  oraz  elementów  łączących.  Elementem

łącznym może być jedna lub więcej części maszynowych lub czynnik, tak jak to ma miejsce
w sprzęgle hydrokinetycznym.

Dzięki sprzęgłom silniki, zespoły układu napędowego oraz mechanizmy robocze można

wykonywać  w  postaci  odrębnych  zespołów  maszyn  i  urządzeń,  a  następnie  łączyć  je  za
pomocą  montażu.  Stosowanie  różnych  sprzęgieł  umożliwia  również  spełnienie  wielu  innych
zadań,  które  wymagałyby  bardzo  skomplikowanej  konstrukcji  maszyn,  a  nawet  byłyby
niemożliwe do wykonania.

Rys. 38. Schemat sprzęgła odśrodkowego stosowanego w pilarkach:

1 – obudowa sprzęgła, 2 – ciężarki (szczęki sprzęgła), 3 – sprężyna, 4 – zabierak [10, s. 52]

Sprzęgło tarczowe

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 39. Sprzęgło tarczowe: 1- tarcza pośrednia, 2 – tarcza dociskowa, 3 – koło zamachowe,

4 – wał napędu skrzyni przekładniowej, 5 – śruba odciągająca [10, s.109]

Hamulec – urządzenie mechaniczne służące do:

― zmniejszania prędkości, lub zatrzymywania ruchomych, najczęściej obrotowych,

elementów mechanizmów, lub maszyn – hamulec zatrzymujący,

― trzymania elementów mechanizmów, lub maszyn nieruchomo, lub pozwalania im się

obracać w pewnych sytuacjach – hamulec luzujący
Działanie hamulców polega na przejęciu części, lub całości energii kinetycznej urządzenia i

rozproszeniu jej. Hamulec wraz z układem sterowania tworzy układ hamulcowy. Hamulce
maszynowe, składają się z członów: hamowanego – normalnie ruchomego i hamującego –
nieruchomego.

Hamulce maszynowe dzieli się na:

−

hamulce cierne,

−

hamulce elektryczne,

−

hamulce hydrauliczne,

−

hamulce pneumatyczne.
Hamulec cierny – hamulec, w którym pomiędzy członem hamowanym i hamującym

występuje  połączenie  cierne.  Człon  hamujący  (czynny)  dociskany  jest  do  hamowanego
(biernego)  przy  wykorzystaniu  mechanizmu  wspomagania  mechanicznego,  hydraulicznego,
pneumatycznego  lub  elektrycznego.  Człon  czynny  jest  zazwyczaj  metalowym  elementem  lub
parą  elementów,  którym  część  cierna  –  okładzina  –  wykonana  jest  z  trudno  ścierającego  się
oraz  zapewniającego  wysoki  współczynnik  tarcia  materiałów  takich  jak:  żeliwo,  staliwo,
tkanina  azbestowa  nasycana  żywicą  epoksydową,  wełna  metalowa  nasycona  żywicą
epoksydową,  drewno,  skóra,  korek,  filc  itp.  Wraz  z  odkryciem  szkodliwości  azbestu
wykładziny  zawierające  tę  substancję  zostały  wycofane  z  użycia  i  zastąpione  innymi
tworzywami kompozytowymi o podobnych właściwościach fizycznych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 40. Schemat budowy hamulca bębnowego sterowanego mechanicznie:

1 – pedał hamulcowy, 2 – cięgło, 3 – rozpieracz, 4 -bęben, 5 – szczęki, 6- sworzeń, 7 – dźwignia wałka,

8 – dźwignia hamulca ręcznego, 9 – oś obrotu rozpieracza, 10 – widełki, 11 – sprężyna [10, s.125]

Rys. 41. Schemat budowy hamulca bębnowo-taśmowego: 1 – zapadka, 2 – linka, 3 – dźwignia dwuramienna,

4 – cięgło, 5 – półoś, 6 – bęben hamulcowy, 7 – okładzina cierna, 8 – taśma hamulcowa, 9 – śruba regulacyjna,

10 – oś obrotu dźwigni, 11 – dźwignia zaciskowa [10, s.126]

Przekładnia – mechanizm lub układ maszyn służący do przeniesienia ruchu z elementu

czynnego (napędowego) na bierny (napędzany) z jednoczesną zmianą parametrów ruchu, czyli
prędkości i siły lub momentu siły.

Przekładnia może zmieniać:

–

ruch obrotowy na ruch obrotowy – najczęstszy przypadek,

–

ruch obrotowy na liniowy lub odwrotnie,

–

ruch liniowy na ruch liniowy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przekładnia może być:

–

reduktorem (przekładnia redukująca) – gdy człon napędzany obraca lub porusza się
z mniejszą prędkością niż człon napędzający,

–

multiplikatorem (przekładnia multiplikująca) – gdy człon napędzany obraca lub porusza się
z większą prędkością niż człon napędzający.

Przekładnia cięgnowa – przekładnia mechaniczna, w której fizyczny kontakt pomiędzy

członem  napędzającym  i  napędzanym  odbywa  się  za  pośrednictwem  cięgna.  Dzięki  temu
człony  przekładni  mogą  być  oddalone  od  siebie  nawet  na  duże  odległości.  Pozwala  to  także
zastosowanie bardziej swobodnej geometrii przekładni. Przekładnie cięgnowe dzielą się na:

–

przekładnie pasowe,

–

przekładnie linowe,

–

przekładnie,

–

łańcuchowe.
Przekładnia zębata – przekładnia mechaniczna, w której przeniesienie napędu odbywa się

za pośrednictwem nawzajem zazębiających się kół zębatych.
Przekładnie rozróżnia się ze względu na:

Ilość stopni:

–

przekładnia jednostopniowa – w której współpracuje jedna para kół zębatych,

–

przekładnia wielostopniowa np. dwustopniowa, trzystopniowa itd. – w której szeregowo
pracuje więcej par kół zębatych; przełożenie całkowite przekładni wielostopniowej jest
iloczynem przełożeń poszczególnych stopni.
Umiejscowienie zazębienia:

–

zazębienie zewnętrzne,

–

zazębienie wewnętrzne.
Rodzaj przenoszonego ruchu:

–

przekładnia obrotowa – uczestniczą w niej dwa koła zębate,

–

przekładnia liniowa – koło zębate współpracuje z listwą zębatą tzw. zębatką. Ruch
obrotowy zamieniany jest w posuwisty lub na odwrót.
Przekładnie zębate są najpowszechniej stosowanymi przekładniami w budowie maszyn.

Ich główne zalety, to:

–

łatwość wykonania,

–

stosunkowo małe gabaryty,

–

stosunkowo cicha praca, gdy odpowiednio smarowane,

–

duża równomierność pracy,

–

wysoka sprawność dochodzącą do 98%.
Natomiast do wad przekładni zębatych należą:

–

stosunkowo niskie przełożenie dla pojedynczego stopnia,

–

sztywna geometria,

–

brak naturalnego zabezpieczenia przed przeciążeniem.
Przekładnia śrubowa – jest przekładnią mechaniczną złożoną z śruby i nakrętki.

W przekładni  tej  zamianie  ulega  ruch  obrotowy  jednego  z  jej  elementów  na  ruch  liniowy
drugiego. Przekładnia śrubowa ma zwykle niewielką sprawność energetyczną.
Gdy  kąt  wzniosu  gwintu  śruby  jest  mniejszy  od  kąta  tarcia  przekładnia  śrubowa  staje  się
samohamowna.  Jest  to  zjawisko  bardzo  pożądane,  gdyż  przekładnia  taka,  stosowana
w mechanicznych podnośnikach samochodowych, nie wymaga już dodatkowych hamulców.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przykłady zastosowania przekładni śrubowej:

–

prasa śrubowa,

–

podnośnik,

–

imadło,

–

napęd posuwu obrabiarek,

–

odciągi, sprzęgi i mocowania z śrubą rzymską,

–

regulowany wieszak do szafek kuchennych,

–

opaska zaciskowa ze śrubą.
Przekładnia cierna – przekładnia mechaniczna, w której dwa poruszające się elementy

(najczęściej wirujące) dociskane są do siebie tak by powstało pomiędzy nimi połączenie cierne.
Siła tarcia powstająca pomiędzy elementami odpowiedzialna jest za przeniesienie napędu.

Ze względu na jej charakter istnieje duża elastyczność w kształtowaniu geometrii

przekładni  ciernej.  Także  stosunkowo  łatwo  realizuje  się  wariatory  cierne. Dodatkową  zaletą
takiej  przekładni  jest  fakt,  że  spełnia  ona  także  rolę sprzęgła  poślizgowego. Wadą  przekładni
ciernej jest szybkie zużycie powierzchni ciernych, co obniża funkcjonalność przekładni, a także
możliwość  wystąpienia  szkodliwego  poślizgu  pomiędzy  elementami  przekładni.  Przy
większych mocach występują też problemy z chłodzeniem przekładni

4.2.2. Pytania sprawdzające

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

1.  Jakie znasz własności fizyczne materiałów konstrukcyjnych?
2.  Jakie znasz własności technologiczne materiałów konstrukcyjnych?
3.  Jakie znasz własności mechaniczne materiałów konstrukcyjnych?
4.  Na jakie jest narażone krzesło na którym siedzisz?
5.  Scharakteryzuj stal i omów podział?
6.  Scharakteryzuj żeliwo i omów jego podział?
7.  Jakie właściwości mają metale kolorowe?
8.  Jakie zastosowanie w konstruowaniu maszyn mają metale kolorowe i ich stopy?
9.  Jakie własności i zastosowanie mają materiały ciepłochronne, ogniotrwałe, uszczelniające,

ścierne oraz farb i lakierów?

10.  W jaki sposób można wykonać koło zębate przy pomocy obrabiarek do metalu?
11.  Czym różni się hartowanie od odpuszczania?
12.  Jakie są zalety obróbki plastycznej?
13.  Na czym polega obróbka odlewnicza?
14.  Co to jest patyna?
15.  Na czym polega elektrochemiczna ochrona przed korozją?
16.  Jakie wyróżniamy połączenia nierozłączne?
17.  Jakie wyróżniamy połączenia rozłączne?
18.  Do jakiego rodzaju połączeń zaliczany połączenia nitowane?
19.  Jaka część jest odpowiedzialna za przekazywanie momentu obrotowego?
20.  Czym się różni łożysko toczne od ślizgowego?
21.  Jaką funkcję w mechanizmach pełni sprzęgło?
22.  Jaką funkcję w mechanizmach pełni hamulec?
23.  Jaką funkcję w mechanizmach pełni przekładnia?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Scharakteryzuj zalety i wady materiałów konstrukcyjnych. Spośród 30 próbek

przygotowanych przez nauczyciela opisz 10 najbardziej znanych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać w Poradniku dla ucznia informacje o właściwościach mechanicznych materiałów

konstrukcyjnych,

2) określić jakie wyróżniamy własności konstrukcyjne,
3) rozróżnić zalety i wady poszczególnych materiałów konstrukcyjnych.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia.

−

zestaw próbek metalu i stopów metalu, różnych gatunków drewna, tworzyw sztucznych,
szkła, gumy, powłok zabezpieczających, materiałów ściernych.

Ćwiczenie 2

Ustal w jaki sposób i z jakiego materiału kowal może wykonać siekierę, aby była twarda,

wytrzymała na uderzenia i odporna na korozję.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  określić, jakimi własnościami powinna charakteryzować się siekiera,
2)  określić, z jakiego metalu może być wykonana siekiera,
3)  określić,  jakie  zabiegi  należy  wykonać,  aby  siekiera  była  twarda,  odporna  na  uderzenia

i korozję.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

model siekiery,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 3

Przeanalizuj z jakiego materiału i w jaki sposób jest produkowana armatura łazienkowa

np. kran.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać fragment materiału nauczania,
2)  określić, na jakie obciążenia jest narażona bateria łazienkowa,
3)  określić, jakimi właściwościami powinna charakteryzować się bateria łazienkowa,
4)  określić, jaką metodą obróbki metalu wykonujemy baterię łazienkową,
5)  określić, z jakiego metalu może być bateria łazienkowa,
6)  odpowiedzieć  na  pytanie:  Jakie  zabiegi  należy  wykonać,  aby  bateria  łazienkowa  była

odporna na uderzenia i korozję?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

model baterii łazienkowej (najlepiej przekrój baterii chromowanej),

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 4

Spośród przygotowanych narzędzi ręcznych wybierz te, przy pomocy których można

wykonać połączenie gwintowane.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać fragment materiału nauczania,
2)  określić, jakie operacje należy wykonać, aby sporządzić połączenie gwintowane,
3)  określić, jakimi narzędziami można wykonać poszczególne operacje,
4)  spośród dostępnych narzędzi wybrać właściwe.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

ręczne narzędzia ślusarskie do obróbki,

−

poradnik dla ucznia.

Ćwiczenie 5

Jakimi metodami można zabezpieczyć słup linii wysokiego napięcia przed korozją.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać fragment materiału nauczania,
2)  określić, z jakiego materiału jest zbudowana konstrukcja słupa wysokiego napięcia,
3)  określić, jaki rodzaj korozji może wystąpić na konstrukcji słupa wysokiego napięcia,
4)  ustalić, w jaki sposób możemy chronić konstrukcję przed korozją.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

próbka metalu pokryta korozją (rdzą),

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 6

Ustal wielkość koła pasowego przekładni pasowej jeżeli:

–

chcemy uzyskać na wale obrabiarki 5000 obr/min,

–

silnik elektryczny ma prędkość obrotową 1450obr/min,

–

koło pasowe na wale obrabiarki ma średnicę 10cm,

–

jaką średnicę będzie miało koło pasowe na silniku elektrycznym,

–

określ wady i zalety przekładni ciernych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać fragment Materiału nauczania,
2)  obliczyć obwód koła pasowego na wale obrabiarki,
3)  określić,  ile  razy  musi  być  większy  obwód  koła  na  silniku  (5000obr/min  podziel  przez

1450obr/min),

4)  przemnożyć obwód koła pasowego na wale obrabiarki przez wynik dzielenia,
5)  iloczyn podzielić przez 6,28,
6)  otrzymany wynik pomnożyć przez dwa a otrzymasz średnicę koła pasowego na silniku,
7)  określić wady i zalety przekładni ciernych.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

model przekładni pasowej,

−

poradnik dla ucznia,

−

literatura zgodna z punktem 6 poradnika.

Ćwiczenie 7

Scharakteryzuj zalety i wady połączeń nierozłącznych. Spośród przygotowanych przez

nauczyciela modeli wybierz dwa. Oprócz zalet i wad przybliż technikę powstawania połączeń.
Sklasyfikuj połączenia pod względem wytrzymałości na obciążenia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:

1)  odszukać w materiałach nauczania informacje o połączeniach nierozłącznych,
2)  sklasyfikować połączenia pod względem wytrzymałości na obciążenia,
3)  rozróżnić zalety i wady poszczególnych połączeń nierozłącznych,
4)  opisać dwa rodzaje połączeń nierozłącznych.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

poradnik dla ucznia,

−

zestaw próbek połączeń nierozłącznych (spawane, zgrzewane, lutowane, nitowane,
klejone, skurczowo-rozprężne).

Ćwiczenie 8

Przy pomocy odpowiednich narzędzi ślusarskich zdemontuj przegub napędowy

samochodu z wałka napędowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać fragment materiału nauczania Elementy budowy maszyn,
2)  określić, jakiego rodzaju połączeniem jest połączony przegub z wałkiem napędowym,
3)  określić, jak jest zabezpieczony przed niepożądanym rozłączeniem,
4)  ustalić, jakie narzędzia są potrzebne do demontażu.
5)  zdemontować przegub napędowy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

przegub połączony z wałkiem napędowym,

−

narzędzia ślusarskie,

−

poradnik dla ucznia.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określać właściwości materiałów konstrukcyjnych?



2) scharakteryzować stopy żelaza z węglem?



3) określać stopy nieżelazne?



4) określać materiały konstrukcyjne niemetalowe?



5) scharakteryzować technikę produkcji koła pasowego?



6) wyjaśnić czym się różni hartowanie od odpuszczania?



7) scharakteryzować metody zabezpieczania przed korozją?



8) klasyfikować rodzaje połączeń spoczynkowych nierozłącznych?



9) określać rodzaje połączeń spoczynkowych rozłącznych ?



10) określać rodzaje połączeń ruchowych?



11) odczytać dane dotyczące rysunku technicznego?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Urządzenia pneumatyczne, hydrauliczne i elektryczne

4.3.1. Materiał nauczania

Urządzenia pneumatyczne

Do urządzeń pneumatycznych zaliczamy maszyny podwyższające ciśnienie gazu, czyli

wentylatory (ciśnienie do 0,013 MPa), dmuchawy (0,013–0,2 MPa), sprężarki powyżej
0,2MPa. Największą rolę w przemyśle odgrywają sprężarki.

Sprężarka – maszyna energetyczna, której zadaniem jest podwyższenie ciśnienia gazu lub

wymuszenie jego przepływu (nadanie energii kinetycznej). Sprężarki w czasie pracy wydzielają
dużą ilość ciepła, które musi być odprowadzone. Układy chłodzenia sprężarek są podobne do
układów chłodzenia silników spalinowych. Dla mniejszych jednostek stosuje się chłodzenie
bezpośrednie, dla większych pośrednie z chłodnicą. Podział ze względu na budowę.
a) Wyporowe:

−

sprężarka tłokowa (rys. 42),

−

sprężarka śrubowa,

−

sprężarka membranowa,

−

sprężarka spiralna,

−

sprężarka łopatkowa.

b) Przepływowe:

−

sprężarka promieniowa,

−

sprężarka diagonalna,

−

sprężarka osiowa.

Sprężarki są szeroko stosowane zarówno w przemyśle (napęd różnego rodzaju narzędzi:

kluczy  pneumatycznych,  szlifierek,  wiertarek,  młotów,  piaskowanie,  malowanie  natryskowe,
dystrybucja  gazów  technicznych,  pompowanie  opon  samochodowych,  przetłaczanie  gazu
ziemnego,  podnoszenie  ciśnienia  w  układach  turbin  gazowych,  turbodoładowanie  silnika
spalinowego),  transport  materiałów  sypkich,  jak  i  w  gospodarstwie  domowym  (chłodziarka,
wentylator, odkurzacz, suszarka do włosów, i inne).W technice występuje często konieczność
uzyskiwania  stosunkowo  wysokich  ciśnień  sprężanego  gazu. Ponieważ gaz jest ściśliwy, więc
do jego sprężenia potrzebna jest znaczna ilość energii. Zapotrzebowanie energetyczne procesu
sprężania  można  obniżyć  poprzez  zastosowanie  chłodzenia  międzystopniowego.  Sprężanie
przebiega  wtedy  w  dwóch  etapach:  wstępnie  sprężony  gaz  przepływa  przez  chłodnicę
międzystopniową  (będącą  wymiennikiem  ciepła),  po  czym  jest  dalej  sprężany  w  następnej
części  sprężarki.  Liczba  chłodnic  może  być  większa.  Jeśli  byłaby  nieskończenie  wielka,
chłodzenie  byłoby  izotermiczne.  Zwykle  w  technice  stosuje  się  jedną  chłodnicę
międzystopniową.  Korzyści  energetyczne  wynikają  z mniejszej  pracy sprężania  gazu o niższej
temperaturze.  Wstępnie  sprężony  gaz  posiada  temperaturę  odpowiednio  wyższą  od
temperatury  otoczenia,  więc  stosunkowo  łatwo  jest  go  schłodzić.  Po  schłodzeniu  praca
sprężania  (praca  pobrana  przez  sprężarkę  do  uzyskania  odpowiedniego  ciśnienia)  będzie
mniejsza.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 42. Sprężarka tłokowa: 1 – filtr, 2 – powietrznik, 3 – zawór ssący, 4 – zawór tłoczny

5 – zawór powietrznika, 6 – manometr, [1, s. 43]

Do elementów techniki pneumatycznej zaliczamy:

–

siłowniki pneumatyczne; zamieniają ciśnienie gazu na ruch posuwisty,

–

silniki pneumatyczne, zamieniają ciśnienie gazu na ruch obrotowy,

–

chłodziarki  sprężarkowe;  podstawowymi  elementami  są:  sprężarka,  parownik,  zawór
rozprężający  dławiący  i  skraplacz.  Dodatkowym  elementem  jest  elektroniczny  regulator
temperatury,  samoczynnie  włączający  sprężarkę,  kiedy  temperatura  w  pojemniku  jest
wyższa  od  wymaganej.  Sprężarka  zasysa  z  parownika  czynnik  chłodzący.  Parownik
stanowi  wężownica  z  cienkich  rurek,  którymi  przepływa  czynnik  chłodzący.  Rurki
najczęściej  umieszcza  się  w  obudowie  z  bardzo  cienkiej  blachy  dobrze  przewodzącej
ciepło.  Zasysany  czynnik  chłodzący  ma  ciśnienie  i  temperaturę.  Czynnik  sprężany
w sprężarce  uzyskuje  wyższą  temperaturę  t  i  ciśnienie  p.  Czynnik  ze  sprężarki  jest
przetłaczany  do  skraplacza.  W  skraplaczu  czynnik  skrapla  się.  Skraplacz  wykonany  jest
z rurek  umieszczonych  w  środowisku  chłodzącym.  Może  nim  być  zimna  woda  lub
wymuszony przez wentylator przepływ powietrza. W chłodziarkach domowych skraplacz
umieszczony  jest  na  zewnątrz  pojemnika  i  chłodzony  otaczającym  powietrzem.  Ze
skraplacza czynnik chłodzący przez otwór dławiący przepływa z powrotem do parownika.
W niektórych konstrukcjach chłodziarek domowych rolę zaworu dławiącego spełnia rurka
o  małym  przekroju  wewnętrznym  zwana  rurką  kapilarną.  Przepływający  przez  rurkę
kapilarną  czynnik  zwiększa  prędkość,  a  następnie,  po  przedostaniu  się  do  parownika
wytraca  prędkość.  Malejąca  prędkość  czynnika  w  parowniku  powoduje  zmniejszanie
ciśnienia i przyczynia się do jego parowania. Podczas parowania czynnik pochłania ciepło
z otaczającego parownik środowiska i oziębia go.

Rys. 43. Schemat chłodziarki sprężarkowej:

1 – sprężarka, 2 – parownik, 3 – zawór dławiący, 4 – skraplacz [1, s. 48]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Urządzenia hydrauliczne

Pompa jest to urządzenie do transportowania cieczy z jednego poziomu na drugi. Typowa

pompa  napędzana  jest  energią  mechaniczną.  Energia  jest  nadana  cieczy  za  pomocą  organu
roboczego,  którym  może  być  wirnik,  tłok  lub  membrana.  Działanie  pompy  polega  na
wytwarzaniu różnicy ciśnień pomiędzy stroną ssawną (wlotem) i tłoczną (wylotem). W każdym
przypadku,  by  pompa  mogła  pracować,  musi  być  zalana,  co  oznacza,  że  przestrzeń  robocza
pompy  oraz  rurociąg  ssawny  musi  być  wypełniony  cieczą  i  odpowietrzony  w momencie
rozruchu pompy. Charakterystykami pomp są:

–

wydajność – mierzona w objętości przepompowywanej cieczy na jednostkę czasu,
w litrach na sekundę,

–

wysokość podnoszenia (lub maksymalne ciśnienie) mierzone w metrach słupa wody.
Pompy dzielą się na:

–

pompy wirowe (przepływowa), (rys. 44 i 47),

–

pompy wyporowe, (np. pompy tłokowe) (rys. 45 i 46).

Rys. 44. Pompa śmigłowa [9, www] Rys. 45. Pompa skrzydełkowa [9, www]

Rys. 46. Pompa tłokowa [9, www] Rys. 47. Pompa odśrodkowa [9, www]

Elementy hydrauliki siłowej
Silniki hydrauliczne przekształcają energię strumienia cieczy w ruch obrotowy.
W hydraulice siłowej znajdują zastosowanie silniki hydrauliczne wyporowe. W silnikach

tych  element  roboczy  jest  poruszany  w  komorze  za  pomocą  energii  strumienia  cieczy.  Aby
uzyskać  ruch  roboczy,  stosuje  się  duże  ciśnienie  strumienia  cieczy.  Większość  silników
hydraulicznych  typu  wyporowego  ma  charakter  odwracalny.  Oznacza  to,  że  mogą  one
pracować jako silniki i jako pompy. Najczęściej zastosowanie znajdują silniki:

–

zębate,

–

wielotłoczkowe osiowe,

–

tłokowe promieniowe,

–

łopatkowe.
Silniki zębate działają odwrotnie niż pompy zębate (rys. 48). Strumień cieczy działa na

powierzchnię zębów i powoduje powstanie momentu obrotowego. Strumień cieczy wpływa do
silnika z komory tłocznej i działając na boczne powierzchnie zębów przepływa do komory
wylotowej. W silnikach tego typu prędkość obrotowa wynosi 500–4000 obr./min. Najprostsze
silniki zębate składają się z dwóch kół zębatych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W silnikach zębatych stosowana jest ciecz o lepkości 3–40 E (stopni Englera).

Temperatura cieczy może dochodzić do 80ºC. Wymagane jest dokładne filtrowanie cieczy.

Rys. 48. Silniki zębate [1, s. 58]

Siłowniki hydrauliczne przekształcają energię strumienia w ruch prostoliniowy, siłownik

hydrauliczny  o  posuwisto-zwrotnym  ruchu  tłoka  nazywa  się  potocznie  cylindrem
hydraulicznym.  Doprowadzana  do  cylindra  ciecz  pod  ciśnieniem  wywiera  nacisk  na
powierzchnię tłoka. Siła przenosi się na tłoczysko. Pod wpływem tej siły tłok przemieszcza się
w cylindrze. Przesuniecie tłoka może nastąpić, jeżeli zostanie do cylindra doprowadzona ilość
cieczy  równa  objętości  skokowej.  Wyróżnia  się  wiele  odmian  konstrukcyjnych  siłowników
hydraulicznych, a mianowicie:

–

tłokowe jednostronnego działania,

–

tłokowe dwustronnego działania, (rys. 49)

–

nurnikowe,

–

teleskopowe.

Rys. 49. Siłownik hydrauliczny tłokowy [1, s. 61]

Silniki i siłowniki hydrauliczne wymagają stosowania urządzeń umożliwiających

sterowanie  i  regulację  przepływu  cieczy  do  tych  urządzeń  zaliczamy:  rozdzielacze,  zawory
odcinające,  zawory  zwrotne,  zawory  regulujące  ciśnienie,  zawory  specjalne,  zbiorniki,  filtry,
przewody nie rozszerzalne, złącza.

Urządzenia elektryczne

Wszystkie maszyny elektryczne mają na zewnętrznej stronie korpusu przymocowaną

tabliczkę  znamionową,  na  której  umieszczone  są  najważniejsze  wielkości  charakteryzujące
daną  maszynę  i  pracę.  Podana  jest  moc,  napięcie  prądu  i  prędkość  z  dodatkiem  słowa
znamionowa.  Oznacza  ono  wartość  cechy,  jaką  powinna  osiągnąć  maszyna  przy  normalnej
pracy,  a  więc  pracy,  do  jakiej  została  zbudowana.  Moc  znamionowa  silnika  jest  to  moc

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

mechaniczna na wale silnika. W przypadku prądnic jest to moc elektryczna wytwarzana
i mierzona na zaciskach maszyny.

Transformatory (rys. 50) są to urządzenia elektryczne przetwarzające prąd przemienny

o określonym napięciu na inne napięcie, bez zmiany częstotliwości. Wykorzystywane jest przy
tym zjawisko indukcyjności wzajemnej. Płynący przez uzwojenie cewki zmienny prąd
elektryczny wzbudza w rdzeniu zmienny strumień magnetyczny. Jeżeli przez rdzeń przenika
zmienny strumień magnetyczny, to w uzwojeniu cewki wytwarza się siła elektromotoryczna.

Rdzeń transformatora jest wykonany z blach stalowych, które są od siebie odizolowane

w celu  zapobieżenia  powstawania  prądów  wirowych.  Uzwojenie  jest  wykonane  z  drutów
miedzianych,  rzadziej  aluminiowych,  umieszczonych  w  izolacji.  Podstawowym  parametrem
transformatora  jest  przekładnia  transformatora,  czyli  stosunek  liczby  zwojów  uzwojenia
pierwotnego (górnego) do liczby zwojów uzwojenia wtórnego (dolnego).

Transformator jednofazowy składa się z rdzenia z dwiema cewkami. Każda cewka ma

określoną liczbę zwojów tworzących uzwojenia transformatora. Uzwojenie podłączone do
źródła prądu nazywa się pierwotnym, a uzwojenie podłączone do odbiornika – wtórnym.
Niekiedy uzwojenie o większej liczbie zwojów i przekazujące lub odbierające wyższe napięcie
nazywa się górnym, a drugie uzwojenie – dolnym.

Rys. 50. Transformator jednofazowy [1, s. 83]

Prądnice prądu stałego (rys. 51) wytwarzają SEM (siłę elektromotoryczną) w wyniku

zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Zjawisko indukcji polega na tym, że przewód
poruszając się przecina strumień magnetyczny, a w zamkniętym obwodzie przewodu powstaje
prąd elektryczny. W prądnicy strumień magnetyczny wytwarzają bieguny główne. Uzwojenie
biegunów głównych jest tak wykonane, że leżące obok bieguny są różnej biegunowości.

Twornik prądnicy jest napędzany mechanicznie z zewnętrznego źródła energii

wyposażony  jest  w  komutator.  Przy  przecinaniu  strumienia  magnetycznego  wytwarzanego
przez  bieguny  stojana  w  uzwojeniu  twornika  powstaje siła elektromotoryczna ukierunkowana
w  jedną  stronę.  Wartość  siły  elektromotorycznej  mierzona  jest  w  woltach  i  jest  w  prądnicy
proporcjonalna  do  prędkości  obrotowej  i  wielkości  strumienia  magnetycznego.  Wielkość  siły
elektromotorycznej  reguluje  się  przez  zmianę  natężenia  prądu  zasilającego  uzwojenie
wzbudzające opornikiem regulacyjnym.

Ze względu na sposób wzbudzenia strumienia magnetycznego prądnice, dzielą się na:

― obcowzbudne, jeśli uzwojenie wzbudzające jest zasilane z obcego źródła prądu,
― samowzbudne, kiedy uzwojenie wzbudzające jest połączone z uzwojeniem twornika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 51. Zasada działania prądnicy prądu stałego oraz pulsacja prądu wytwarzanego przez prądnice:

prądnica o jednym zwoju, b) prądnica o trzech zwojach [1, s. 80]

Prądnice prądu przemiennego (rys. 52) mają w swej budowie pierścienie, które powodują

że prąd wytworzony przez prądnicę siłę elektromotoryczną ma ukierunkowaną w dwie strony.

Prądnice prądu przemiennego przekształcają energię mechaniczną w energię prądu

przemiennego.  Wytworzony  prąd  przemienny  charakteryzuje  się  okresowo  zmiennym
napięciem i natężeniem. Prąd przemienny wytworzony w jednym uzwojeniu nazywa się prądem
jednofazowym.  Najczęściej  prądnice  prądu  przemiennego  wytwarzają  prąd  trójfazowy.
Oznacza  to,  że  prądnica  ma  trzy  niezależne  uzwojenia  przesunięte  względem  siebie  o  120°.
Prąd trójfazowy może być opisany trzema sinusoidami przesuniętymi o 120°.

Prądnice prądu przemiennego synchroniczne składają się z wirnika i stojana. Są one

stosowane  zarówno  w  stacjonarnych  elektrowniach  dużej  mocy,  jak  i  w  przewoźnych
elektrowniach  małej  mocy  wykorzystywanych  do  napędu  pojedynczych  obiektów.
Synchroniczność polega na tym, że wirnik wiruje z taką samą prędkością co pole magnetyczne,
ponieważ  uzwojenie  magnesujące  zasilane  prądem  stałym  umieszczone  jest  na  wirniku.
Wirujące pole magnetyczne indukuje w poszczególnych fazach trójfazowego uzwojenia stojana
siłę  elektromotoryczną.  Prędkość  synchroniczna  prądnicy dla określonej  częstotliwości  zależy
od  liczby  biegunów.  Liczba  biegunów  w  maszynach  synchronicznych  jest  znormalizowana  i
wynosi:  2,  4,  6,  8,  10,  12,  16,  20  i  24.  Przy takiej liczbie  biegunów prędkości  synchroniczne
bez  poślizgu  wynoszą  odpowiednio:  3000,  1500,  1000,  750,  600,  500,  375,  300  i  250
obr./min.

Napięcia na zaciskach prądnicy reguluje się przez zmianę prądu wzbudzenia. Regulacji

dokonuje się przez zmianę oporności w obwodzie wzbudzania prądnicy. Stosowana jest
regulacja ręczna lub automatyczna, która działa samoczynnie.

Prądnice synchroniczne są zazwyczaj obcowzbudne z wirującym elektromagnesem, czyli

magneśnicą

nieruchomym

uzwojeniem

trójfazowym. W tego typu prądnicach łatwiej jest
odprowadzać prąd.

Rys. 52. Zasada działania prądu przemiennego (sinusoidalnie zmiennego) [1, s. 79]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Silniki elektryczne

Silniki prądu stałego, w zależności od sposobu wzbudzania strumienia magnetycznego

dzielą się na:

–

bocznikowe,

–

szeregowe,

–

bocznikowo-szeregowe.
Prędkość obrotową silnika prądu stałego reguluje się przez zmianę napięcia prądu

doprowadzanego  do  silnika  lub  przez  zmianę  strumienia  magnetycznego,  osiąganą  przez
zmianę  natężenia  prądu  wzbudzania.  Wzrost  napięcia  powoduje  duże  zwiększenie  liczby
obrotów  silnika,  Regulacja  prędkości  obrotowej  przez  zmianę  strumienia  magnetycznego  jest
ogólnie  stosowana,  gdyż  jest  ekonomiczniejsza  od  zmiany  napięcia  doprowadzanego  do
wirnika.  Silniki  prądu  stałego  mogą  obracać się w obu kierunkach. Zmianę kierunku obrotów
uzyskuje  się  przez  zmianę  kierunku  przepływu  prądu  w  wirniku  lub  w  uzwojeniu
wzbudzającym.

W silnikach bocznikowych uzwojenie wzbudzenia jest podłączone równolegle do

uzwojenia  wirnika.  Natężenie  prądu  wzbudzenia  nie  zależy  od  natężenia  prądu  w  uzwojeniu
wirnika.  Silniki  te  włącza  się  przy  największym  oporze  w  obwodzie  rozrusznika  i  zwartym
oporniku  regulacyjnym.  W  czasie  rozruchu zmniejsza się  opór  w  obwodzie  rozrusznika  i  tym
samym zwiększa się prędkość.

W silnikach bocznikowych przy przejściu od biegu jałowego do obciążenia znamionowego

prędkość  obrotowa  jest  mniejsza  w  granicach  2–10%  od  prędkości  nominalnej.  Silniki  tego
typu charakteryzują się dość stabilną prędkością obrotową, łatwością regulacji zmian prędkości
oraz  możliwością  zwrotu  energii  elektrycznej  do  sieci  podczas  hamowania.  W  niektórych
maszynach trakcyjnych, takich jak: tramwaje, elektrowozy, trolejbusy, wózki podnośnikowe o
napędzie  akumulatorowym,  występuje  duży  moment  rozruchowy  i konieczność  szybkiego
osiągnięcia normalnej prędkości. Do napędu tego typu maszyn są stosowane silniki szeregowe.
Rozrusznik  elektryczny  silnika  samochodowego  i ciągnikowego  jest  również  silnikiem
szeregowym prądu stałego.

W silnikach szeregowych (rys. 54) uzwojenie wzbudzenia jest połączone szeregowo

z uzwojeniem wirnika. Prędkość obrotowa wirnika zależy w znacznym stopniu od obciążenia.
Przy  nieznacznym  obciążeniu  silnik  rozwija  zbyt  dużą  prędkość  obrotową,  która  może  być
przyczyną  awarii  silnika.  Dlatego  też  silniki  te  wymagają  stosowania  sprzęgieł  lub  przekładni
uniemożliwiających  bieg  jałowy,  czyli  pracę  bez  obciążenia.  Przy  silnikach  szeregowych  nie
może być stosowany napęd pasowy. W miarę wzrostu obciążenia silnika zwiększa się moment
obrotowy  i  maleje  prędkość,  którą  reguluje  się  za  pomocą  regulatorów  opornikowych.  Przy
tego rodzaju regulacji występują jednak straty energii elektrycznej.

W silnikach bocznikowo-szeregowych uzwojenie wzbudzenia składa się z dwóch części.

Jedna jest podłączona równolegle do obwodu wirnika, a druga szeregowo z obwodem wirnika.
Dzięki  takiemu  sposobowi  połączeń  silnik  bocznikowo-szeregowy  przy  wzbudzeniu  bo-
cznikowym  może  mieć  stałą  liczbę  obrotów  niezależną  od  obciążenia,  a  jeżeli  uzwojenie
wzbudzenia  podłączymy  szeregowo,  przy  wzroście  obciążenia  liczba  obrotów  się  zmniejsza.
Maszyny  elektryczne  prądu  stałego  są  coraz  rzadziej  stosowane.  Prądnice  prądu  stałego  są
jeszcze  stosowane  w  instalacjach  elektrycznych  starszych  typów  samochodów  i  ciągników
oraz  w  spawarkach  elektrycznych.  Silniki  prądu  stałego  są  często  stosowane  w  trakcji
elektrycznej  (tramwaje,  elektrowozy)  oraz  w  wózkach  akumulatorowych.  W  pojazdach
mechanicznych silniki prądu stałego spełniają rolę rozruszników silnika spalinowego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 53. Stojan [1, s. 92] Rys. 54. Schemat budowy silnika szeregowego [1, s. 89]

Silniki prądu przemiennego, prąd przemienny o przebiegu sinusoidalnym doprowadzany

jest do stojana silnika. Wytwarza on wirujące pole magnetyczne. Analogiczny efekt wirującego
pola  magnetycznego  może  wywołać  wprowadzony  w  ruch  obrotowy  magnes  trwały  lub
elektromagnes.  Stalowa  kulka  znajdująca  się  na  wewnętrznej  powierzchni  stojana  pod
wpływem  wirującego  pola  magnetycznego  będzie poruszała się ruchem kołowym. Najczęściej
stojan  ma  uzwojenie  trójfazowe.  Uzwojenie  stojana  wykonuje  się  z  miedzianego  drutu  w
odpowiedniej izolacji.

Stojan (rys. 53) jest zmontowany z blach o grubości 0,35–0,5 mm izolowanych względem

siebie.  Rdzeń  stojana  ma  na  wewnętrznej  powierzchni  żłobki,  w  które  układa  się  zwoje
uzwojenia. Liczba  żłobków  jest zawsze podzielna przez 3, a ich liczba przypadająca na każdą
fazę  jest  jednakowa.  Osie  uzwojeń  fazowych  są  przesunięte  względem  siebie  o  kąt  120°.  Do
tabliczki  zaciskowej  doprowadza  się  sześć  końcówek  uzwojenia,  które  łączymy w trójkąt  lub
gwiazdę.  Układ  przewodów  na  tabliczce  zaciskowej  przedstawiono  na  rysunku  54.  W  czasie
przepływu  prądu  przez  trójfazowe  uzwojenie  stojana  powstaje  wirujące  pole  magnetyczne,
które  dzięki  indukcji  elektromagnetycznej  wywołuje  siły  elektromotoryczne  w  obwodzie
wirnika. Siły te powodują powstanie momentu obrotowego.

Stosowane są dwa rodzaje konstrukcji wirników (rys. 55) w silnikach indukcyjnych,

a mianowicie:

–

o uzwojeniu zwartym,

–

o uzwojeniu fazowym.
Silniki zwarte mają wirnik w kształcie klatki. Wirnik taki składa się z dwóch pierścieni

oraz kilkunastu lub kilkudziesięciu prętów. Pierścienie są przy spawane lub przylutowane do
końców prętów. Ostatnio są stosowane zwarte wirniki aluminiowe odlewane i tworzące jedną
całość.

Silniki zwarte w momencie rozruchu pobierają prąd o natężeniu dochodzącym do

ośmiokrotnej wartości prądu znamionowego. Dlatego silniki zwarte są uruchamiane
urządzeniami pomocniczymi, które umożliwiają zmniejszenie poboru prądu w czasie rozruchu.
Najczęściej są stosowane przełączniki gwiazda-trójkąt, autotransformatory oraz układy
tyrystorowe. Silniki zwarte nie powinny być włączane do sieci pod obciążeniem.

Silniki wyposażone w wirniki o uzwojeniu trójfazowym nazywane są silnikami

pierścieniowymi.  Uzwojenie  fazowe  wirnika  pierścieniowego  jest  połączone  w  gwiazdę.
Oznacza to, że trzy końcówki początków uzwojeń fazowych połączone są ze sobą, a pozostałe
trzy  końcówki  łączy  się  z  trzema  pierścieniami  ślizgowymi.  Pierścienie  są  odizolowane  od
siebie i od wału wirnika, na którym są osadzone. Z pierścieniami stykają się szczotki osadzone
w  specjalnych  trzymadłach.  wirnika.  Przy  rozruchu  silników  z  uzwojeniem  fazowym  są

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

również stosowane przełączniki gwiazda – trójkąt, autotransformatory rozruchowe oraz
układy tyrystorowe.

W urządzeniach gospodarstwa domowego stosowane są silniki jednofazowe.

Rys. 55. Wirniki indukcyjnych silników asynchronicznych:

a – zwarty klatkowy, b – zwarty z łopatkami wentylacyjnymi, c – pierścieniowy o uzwojeniu fazowym: 1 -pręty,

2 -pierścienie, 3 – rdzeń, 4 – łopatki wentylacyjne, 5 – pierścienie ślizgowe, 6 – uzwojenie fazowe [1, s. 93]

Instalacja elektryczna to część sieci niskiego napięcia stanowiąca układ przewodów

w budynku wraz ze sprzętem elektroinstalacyjnym, mający początek na zaciskach wyjściowych
wewnętrznej  linii  zasilającej  w  złączu  i  koniec  w  gniazdkach  wtyczkowych,  wypustach
oświetleniowych  i  zainstalowanych  na  stałe  odbiornikach  energii  elektrycznej.  Służy  do
dostarczania  energii  elektrycznej  lub  sygnałów  elektrycznych  do  odbiorników.  Potocznie,
instalacje elektryczną rozumie się często tylko jako ułożone na stałe przewody elektryczne.

W każdej instalacji powinny występować następujący przewody:

–

fazowy, czyli ten który jest pod napięciem, o kolorze brązowym lub czarnym, na
schematach miejsce podłączenia jest oznaczone (+), a przewody mają symbol L (L1, L2,
L3) lub R,S,T,

–

zerowy (neutralny, gwiazdowy), czyli ten który nie jest pod napięciem, istnieje po to, aby
obwód był zamknięty, o kolorze niebieskim, na schematach miejsce podłączenia jest
oznaczone (-), a przewód ma symbol N lub 0,

–

uziemiający (podłączony do ziemi) na schematach miejsce podłączenia jest oznaczone (0),
o kolorze żółto zielonym, przewód ma symbol E,
Instalacja elektryczna w budynku mieszkalnym składa się z układu zasilania niskiego

napięcia, obejmującego:

−

przyłącze i złącze kablowe,

−

tablicę rozdzielczą,

−

piony i linie zasilające,

−

instalację odbiorczą,

−

odpowiednią liczbę obwodów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Silniki spalinowe

Zasada działania silnika dwusuwowego niskoprężnego. Rozwiązaniem silnika spalinowego

jest  silnik  dwusuwowy.  Silniki  tego  rodzaju  montowane  są  dziś  w  wielu  motocyklach  oraz
większości  spalinowych  pił  i  kosiarek  do  trawy.  Do  niedawna  jeszcze  używano  go  do
napędzania  małych  samochodów.  Cykl  pracy  takiego  silnika  składa  się                          z  dwóch
etapów,  zwanych  suwami.  Z  początku  tłok  porusza  się  w  górę  cylindra  sprężając  znajdująca
się  nad  nim  mieszankę  paliwowo-powietrzną.  Jednocześnie  do  powiększającej  się  przestrzeni
pod  tłokiem  jest  zasysana  poprzez  odsłonięty  kanał  wlotowy  nowa  porcja  mieszanki.  Jest  to
tak  zwany  suw  sprężania.  W  następującym  po  nim  suwie  pracy  sprężona  mieszanka  jest
zapalana  od  iskry  elektrycznej  przeskakującej  między  elektrodami  świecy  zapłonowej.
Następuje gwałtowne spalanie i ekspandujące gazy popychają tłok ku dołowi. Tłok poruszając
się  ku  dołowi  przepycha  znajdującą  się  pod  nim  świeżą  porcję  mieszanki  do  kanału
przepływowego,  łączącego  przestrzeń  pod i  nad tłokiem.  W  pewnym momencie tłok odsłania
otwór  w  ścianie  cylindra,  którym  mieszanka  z  kanału  przepływowego  dostaje  się  nad  tłok
wypychając  stamtąd  jednocześnie  spaliny  przez  odsłonięty  właśnie  otwór  wydechowy.  Cała
procedura  powtarza  się,  gdy  tłok  znowu  rozpoczyna  wędrówkę  ku  górze.  W  swym  górnym
położeniu tłok zasłania otwór wydechowy tak, by rozprężające się gazy spalinowe nie uciekały
nim  lecz  popychały  tłok  w  dół.  Jednocześnie  odsłonięty  jest  kanał  wlotowy  prowadzący  do
przestrzeni  pod  tłokiem,  gdzie  zasysana  jest  świeża  mieszanka.  W  dolnym  położeniu  tłoka
sytuacja  jest  odwrotna.  Ruch  tłoka  steruje  też  otwieraniem  się  kanału  przepływowego.  Tłok
poprzez  korbowód  obraca  wałem  korbowym.  Na  korbowodzie  osadzone  jest  ciężkie  koło
zamachowe, które magazynuje energię uwolnioną w suwie pracy, tak, by wykorzystać jej część
do  sprężenia  mieszanki.  Jego  obecność  powoduje  też,  że  wał  korbowy  nie  zwalnia  i
przyspiesza swych obrotów podczas poszczególnych faz ruchu tłoka.

Zasada działania silnika czterosuwowego niskoprężnego (rys. 56)

Ssanie. Zawór ssący jest otwarty, tłok przesuwa się w stronę dolnego martwego punktu

(DMP), wytwarzając we wnętrzu cylindra podciśnienie. Dzięki temu z kanału dolotowego,
znajdującego się za zamykającym go zaworem ssącym, wciągnięta zostaje z gaźnika (lub
układu wtryskowego i kanałów powietrznych) mieszanka paliwowo-powietrzna. Trafia ona do
wnętrza cylindra, pomiędzy denko tłoka a głowicę cylindra. Kiedy tylko tłok przekroczy DMP,
zawór ssący zostaje zamknięty.

Sprężanie. Tłok przemieszcza się w górę cylindra, ściskając (czyli sprężając) mieszankę

paliwowo-powietrzną.  Sprężanie  następuje  pod  ogromnym  ciśnieniem,  do  (zwykle)  mniej
więcej  jednej  dziesiątej  początkowej  objętości  mieszanki.  Ale  zanim  osiągnie  ona  ową
minimalną  objętość  (na  1–2  milimetry  –  lub  inaczej  na  ok.  5  stopni  obrotu  wału  korbowego
przedtem,  zanim  tłok  osiągnie  górny  martwy  punkt,  GMP)  następuje  zapłon.  Celem  jest
doprowadzenie do spalenia całej mieszanki w tej chwili, gdy tłok już przekroczył GMP i może
zostać odepchnięty przez rozprężające się gazy spalinowe, rozpoczynając suw pracy.

Praca. Tłok zostaje odepchnięty – z niewyobrażalną wręcz siłą, jako że we wnętrzu

komory  spalania  po  zapłonie  powstaje ciśnienie o  wartości  do  100  barów,  co  odpowiada  sile
nacisku  na  tłok  około  5  ton.  I  takie  siły  muszą  być  przeniesione  z  denka  tłoka  poprzez
korbowód  na  wał  korbowy.  Z  tego  jednego  suwu  pracy  silnik  musi  uzyskać  wystarczający
impet obracający wałem korbowym, by przeprowadzić pozostałe trzy suwy. Łatwo więc pojąć,
dlaczego silniki pracują tym równiej, im więcej mają cylindrów.

Wydech. Jeszcze zanim tłok osiągnie DMP, otwarty zostaje zawór wydechowy i wciąż

jeszcze nie do końca rozprężone gazy spalinowe mogą opuścić cylinder, kierując się w stronę
układu wydechowego. Przemieszczający się w górę tłok wypycha z cylindra resztę gazów,
a po przekroczeniu rozpoczyna cykl od początku.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 56.

Zasada działania silnika czterosuwowego niskoprężnego [9. www]

Zasada działania silnika czterosuwowego wysokoprężnego (rys. 57)

Każdy pełny ruch tłoka wzdłuż cylindra nazywamy suwem. W silniku czterosuwowym

mieszanka  eksploduje  raz  na  cztery  suwy  tłoka.  Najpierw  tłok  wędruje  w  dół  cylindra,
zasysając powietrze poprzez otwarty zawór wlotowy umieszczony w głowicy. Pod koniec tego
suwu  zawór  wlotowy  się  zamyka.  Teraz  tłok  wędruje  ku  górze,  sprężając  i  podgrzewając
powietrze.  Gdy  tłok  znajduje  się  tuż  przed  krańcowym  punktem  swego  ruchu  ku  górze,  do
cylindra  zostaje  wtryśnięte  paliwo.  Wysoka  temperatura  powietrza  powoduje  zapłon  paliwa,
a powstałe  gazy, rozprężając się, pchają tłok w dół. Ten suw nazywa się suwem pracy i tylko
w  czasie  jego  trwania  silnik  wytwarza  energię  mechaniczną.  W  czwartym  suwie  otwiera  się
umieszczony  w  głowicy zawór wylotowy, przez który poruszający się ku górze tłok wypycha
gazy  spalinowe  na  zewnątrz.  Zawór  ten  następnie  zamyka  się  i  cały  cykl  czterech  suwów
powtarza  się.  Prędkość  obrotową  silnika  reguluje  się  zmieniając  ilość  paliwa  wtryskiwanego
jednorazowo  do  cylindra.  Zwykle  prędkość  ta  wynosi  kilka  tysięcy  obrotów  na  minutę,  więc
tłok porusza się wzdłuż cylindra kilkadziesiąt razy w ciągu sekundy.

W silniku Diesla wytwarza się znaczne ilości energii, która rozgrzewa cylindry i tłoki.

Gdyby pozwolono na nieograniczony wzrost temperatury wewnątrz silnika, to spadłaby
znacznie jego efektywność. Przy tym cieplne rozszerzanie się części uniemożliwiłoby ich
swobodny ruch, co skończyłoby się zatarciem i zniszczeniem silnika wskutek przegrzania. Aby
do tego nie dopuścić, silniki wyposażane są w układ chłodzenia.

Silniki chłodzone powietrzem posiadają bogate użebrowanie, zwiększające znacznie

powierzchnię wymiany ciepła. Dodatkowo powietrze chłodzące tłoczy się napędzaną od silnika
dmuchawą, by wymusić i przyspieszyć jego przepływ.

Silniki chłodzone cieczą wyposaża się w specjalne kanały, przez które pompuje się ciecz

chłodzącą.  Pochłania  ona  ciepło,  po  czym musi  być ponownie schłodzona. Dokonuje się tego
w  chłodnicy.  Aby  nie  dopuścić  do  nadmiernego  wzrostu  temperatury  cieczy  chłodzącej,
naprzeciw  chłodnicy  montuje  się  sterowany  termostatem  wentylator,  tłoczący  na  nią  zimne
powietrze.

Czterosuwowy silnik Diesla. W suwie ssania tłok porusza się w dół, zasysając do cylindra

powietrze  przez  zawór  wlotowy.  W  suwie  sprężania  tłok  porusza  się  ku  górze  przy
zamkniętych  zaworach,  przez  co  wzrasta  ciśnienie  i  temperatura  powietrza  w  cylindrze.  Pod
koniec tego suwu  następuje wtrysk paliwa. W suwie pracy eksplodująca mieszanka przesuwa
tłok ku dołowi. Tłok wędruje następnie ku górze podczas suwu wydechu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wirnik,  poruszający  się  wciąż  w  tym  samym  kierunku.  Niestety  okazało  się,  że  poważnym
niedomaganiem  tego  typu  silnika  jest  zużywanie  się  krawędzi  wirnika  prowadzące  do
nieszczelności  i  przepływu  gazów  pomiędzy  poszczególnymi  częściami  komory  spalania.
Silniki  Wankla  zużywają  więcej  paliwa  od  porównywalnych  czterosuwowych  silników
tłokowych.  Jednakże  może  w  przyszłości  uda  się  rozwiązać  trudności  konstrukcyjne
i w efekcie na bazie silnika Wankla otrzymamy wydajniejszy silnik benzynowy.

Układy silników spalinowych:
Układ korbowo-tłokowy (rys. 59) służy do przekształcania posuwisto-zwrotnego ruchu

tłoka w obrotowy ruch wału korbowego. W skład tego układu wchodzą:

–

cylinder z głowicą,

–

tłok,

–

sworzeń tłokowy,

–

korbowód,

–

wał korbowy.

Rys. 59. Układ korbowo-tłokowy silnika:

1 – cylinder, 2 – tłok, 3 – pierścienie tłokowe, 4 – sworzeń, 5 – korbowód, 6-wał korbowy, 7 – koło

zamachowe, 8 – koła zębata rozrządu, 9 – wał rozrządu z krzywkami [1, s. 6]

Tłok porusza się w cylindrze, który tworzy tuleja wmontowana w blok cylindrowy silnika

(rys.  60).  W  zależności  od  sposobu  omywania  tuleje  dzielą  się  na  mokre  i  suche.  Cylindry
silnika  wykonane  są  bezpośrednio  w  bloku.  Cylindry  (rys.  61)  są  montowane  w  bloku
cylindrowym.  Blok  ze  skrzynią  korbową  i  głowicą  tworzy  kadłub  silnika.  Jeżeli  silnik  jest
chłodzony powietrzem, to tuleje cylindrów są użebrowane.

Rys. 60. Cylindry silników chłodzone powietrzem z tuleją cylindra:

a – żeliwną z ożebrowaniem żeliwnym, b – żeliwną z aluminiowym użebrowaniem [1, s. 7]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 61. Kadłub silnika z głowicą i miską olejową:

1 – kadłub, 2 – głowica, 3 – uszczelka, 4 –misa olejowa [1, s. 7]

Na bocznej powierzchni tłoka wykonane są gniazda w postaci rowków na pierścienie

tłokowe uszczelniające lub smarujące (rys. 62), zwane zgarniającymi. Sworzeń tłokowy łączy
tłok z korbowodem. Przesunięcie sworznia wzdłuż osi uniemożliwiają sprężyste pierścienie
umieszczone w rowkach tłoka.

Rys. 62. Pierścienie tłokowe: 1 – pierścienie uszczelniające,

2 – pierścienie zgarniające, 3 – tłok, 4 – tuleja cylindrowa [1, s. 7]

Rys. 63. Korbowód: 1 – główka, 2 – trzon, 3 – łeb [1, s. 8]

Korbowód (rys. 63) łączy tłok z wałem korbowym. Składa się on z główki, trzonu i łba

obejmującego czop wału korbowego. W główkę wtłoczona jest, jako łożysko sworznia
tłokowego, tuleja z brązu. Łeb korbowodu, zwany stopą, jest dzielony, jeżeli są zastosowane

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

panewki  wylane  stopem  łożyskowym,  natomiast w silnikach  wyposażonych  w  łożyska toczne
łeb jest nie dzielony, a wał korbowy jest łączony z kilku części. Przekrój trzonu korbowodu ma
postać  dwuteownika.  Zasadniczymi  elementami  wału  korbowego  są  czopy  główne  i  czopy
korbowodowe.  Czopy  są  połączone  ze  sobą  za  pomocą  ramion.  Czopy  główne  są
ułożyskowane  w  skrzyni  korbowej  silnika,  a  czopy  korbowodowe  połączone  są  obrotowo
z łbem korbowodu. W wałach korbowych są wydrążone kanały umożliwiające doprowadzenie
oleju  do  czopów.  Na  końcu  wału  jest  przeważnie  montowane  koło  zamachowe.  Na  drugim
końcu wału montuje się koło rozrządu.

Układ korbowo-tłokowy charakteryzują następujące wielkości:

–

skok,

–

objętość skokowa,

–

objętość komory sprężania,

–

stopień sprężania.
Skokiem nazywamy odległość między zwrotnymi położeniami tłoka w cylindrze. Objętość

skokowa Vs jest iloczynem powierzchni przekroju cylindra i skoku. Najmniejszą objętość
przestrzeni roboczej cylindra (przy końcu suwu sprężania), nazywamy objętością komory
sprężania V

Stosunek objętości całkowitej przestrzeni roboczej V

do objętości komory

sprężania V

nazywamy stopniem sprężania e

–

niskoprężne – e < 12 silniki z zapłonem iskrowym,

–

wysokoprężne – e > 12 silniki z zapłonem samoczynnym.
Układ rozrządu (rys. 64) steruje wlotem mieszanki paliwowej do komory spalania oraz

wylotem spalin. Układ rozrządu silników czterosuwowych składa się z:

–

zaworów ssących,

–

zaworów wydechowych,

–

sprężyn zaworów,

–

popychaczy,

–

wału bądź wałów rozrządu,

–

przekładni rozrządu.
Układ rozrządu w silnikach czterosuwowych może być:

–

górnozaworowy,

–

dolnozaworowy.
Schematy dwóch układów przedstawiono na rysunku. W układach górnozaworowych

komory  sprężania  mają  kształt  kulisty.  Taki  kształt  komory  sprężania  umożliwia  szybsze
i pełne spalanie mieszanki, lepszy rozkład ciśnienia roboczego (spalin) na denko tłoka podczas
suwu  pracy.  W układzie dolnozaworowym komora sprężania ma kształt wydłużony. Utrudnia
to  proces  spalania  i  rozkład  ciśnienia  spalin  w  procesie  suwu  pracy  jest  mniej  korzystny.
Obecnie w silnikach spalinowych są stosowane głównie układy górnozaworowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 64. Układy rozrządu silnika: a – górnozaworowy, b – dolnozaworowy [1, s. 9]

W lekkich silnikach dwusuwowych, stosowanych w motocyklach i pilarkach, układ

rozrządu  stanowią  odpowiednio  usytuowane  otwory  (wlotowy,  przelotowy  i  wylotowy).
Ssanie  mieszanki  paliwowej  z  gaźnika,  przetłaczanie  jej  przez  otwór  przelotowy  do  cylindra
i przepłukiwanie  cylindra  odbywa  się  dzięki  podciśnieniu  i  nadciśnieniu  wytwarzanemu
w skrzyni korbowej.

Układ zasilania w silnikach niskoprężnych składa się ze:

–

zbiornika na paliwo,

–

przewodów paliwowych,

–

filtru powietrza,

–

pompy paliwowej,

–

gaźnika lub wtryskiwaczy,

–

przepływomierza powietrza,

–

silniczka krokowego,

–

sondy lambda,

–

procesora, który decyduje o składzie mieszanki paliwowo powietrznej.
Powietrze zasysane do cylindra przechodzi przez filtr. Ilość pyłu zawarta w 1m³

zasysanego powietrza waha się w granicach 0,001–0,250g. Silnik zużywa 11–17m³ powietrza
na 1kg zużytego paliwa. Gdyby nie było filtru, to silnik o mocy około 50KW w ciągu 8h pracy
zassałby w średnich warunkach zapylenia do 200g pyłu.

W silnikach znajdują zastosowanie filtry:

–

suche,

–

bezwładnościowe,

–

kombinowane.
Wkład filtrujący może być wykonany z siatek, tkaniny, włosia lub włókna. Filtry należy

systematycznie oczyszczać z pyłu i okresowo wymieniać.

Pompa paliwowa przetłacza paliwo ze zbiornika do gaźnika lub do wtryskiwaczy. Pompy

stosowane to przeponowe, wirowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Elementem układu zasilania może być gaźnik (rys. 65). W zależności od sposobu

utrzymywania poziomu paliwa gaźniki dzielą się na:

Pływakowe,

mogą

pracować

tylko

pozycji

horyzontalnej.

Komora mieszania składa się z:

–

gardzieli,

–

przepustnicy mieszanki,

–

rozpylacza.

Rys. 65. Gaźnik pływakowy:

1 –

zawór iglicowy, 2 – pływak, 3 – rurka rozpylacza

głównego (dysza), 4 – gardziel, 5 – przepustnica

mieszanki [1, s. 11]

Przekrój poprzeczny gardzieli jest mniejszy od przekroju poprzecznego rury ssącej i dzięki

temu strumień powietrza przepływa przez gardziel z dużą prędkością. Wzrost prędkości
strumienia, czyli wzrost jego energii kinetycznej, powoduje spadek energii potencjalnej
strumienia, czyli spadek ciśnienia.

Dzięki różnicy ciśnień w komorze pływakowej i gardzieli z dyszy rozpylacza wypływa

paliwo.  Dysza  jest  to  kalibrowany  otwór,  od  którego  wielkości  zależy,  ile  paliwa  będzie
wypływać  z  rozpylacza  w  jednostce  czasu.  Gaźnik  elementarny  nie  nadaje  się  do  silników
pracujących  przy  zmiennym  obciążeniu,  gdyż  przy  małych  obciążeniach  daje  zbyt  ubogą
mieszankę, tzn. o dużym nadmiarze po wietrzą, a przy dużych obciążeniach zbyt bogatą.

Gaźniki membranowe (rys. 66), umożliwiają pracę silnika w różnych pozycjach,

stosowane są w pilarkach spalinowych.

Rys. 66. Schemat gaźnika membranowego: 1 – przepona pompki membranowej, 2 – zawór ssący, 3 – zawór

tłoczący,  4  –  kanał  łączący  gaźnik  ze  skrzynią  korbową,  5  –  kanał  łączący  gaźnik  ze  zbiornikiem
paliwowym,  6  -filtr  siatkowy,  7  –  membrana  gaźnika  regulująca  położenie  iglicy  zaworu,
8  –  dźwigienka  iglicy,  9  –  iglica,  10  –  rozpylacz  główny,  11  –  rozpylacze  biegu  jałowego,
12  –  przepustnica  mieszanki  paliwowej,  13  –  przepustnica  powietrza regulująca prędkość powietrza
w gardzieli  gaźnika,  14  –  śruba  regulująca  dopływ  paliwa  do  rozpylacza  głównego,  15  –  śruba
regulująca  dopływ  paliwa  do  rozpylacza  biegu  jałowego,  16  –  kanalik  łączący  przestrzeń  pod
membraną gaźnika z atmosferą [1, s. 14]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W silnikach samochodowych stosowane są wtryskiwacze. Wtryskowy układ zasilania

silników  z  zapłonem  iskrowym  polega  na  dostarczeniu  paliwa  w  sposób  ciągły  lub  okresowy
do  kanału  dolotowego,  w  którym  miesza  się  paliwo  ze  strumieniem  powietrza.  Mieszanka
paliwowo-powietrzna  przedostaje  się  przez  zawór  do  przestrzeni  roboczej  cylindra.  Do
sterowania  dawkowaniem  stosuje  się  najczęściej  układy  elektroniczne  między  innymi  czujnik
zwany sondą Lambda, sonda znajduje się w kolektorze wylotowym i analizuje skład spalin. Na
tej podstawie komputer ustala dawkę paliwa potrzebną w danej chwili.
Układ zasilania silników wysokoprężnych

W silnikach wysokoprężnych układ zasilania składa się ze:

–

zbiornika paliwa,

–

przewodów paliwowych niskiego ciśnienia,

–

pompy paliwowej zasilającej niskiego ciśnienia,

–

filtru bądź filtrów paliwowych,

–

pompy wtryskowej,

–

przewodów wysokiego ciśnienia,

–

wtryskiwaczy,

–

przewodów odpływowych.

Zbiornik na paliwo musi być szczelnie zamknięty, aby uniemożliwić przenikanie pyłu

z otoczenia do paliwa. Pompy zasilające w silnikach wysokoprężnych mogą być membranowe
lub tłokowe. Filtr paliwa w układzie zasilania musi wychwytywać najdrobniejsze
zanieczyszczenia mechaniczne rzędu kilku mikronów.

Najczęściej silniki te mają dwa lub trzy filtry, przez które kolejno przepływa paliwo.

Wkłady każdego kolejnego filtru mają coraz mniejsze otwory.

Głównym elementem układu zasilania (rys. 67) jest pompa wtryskowa (rys. 68).

Najczęściej zastosowanie znajduje pompa typu tłokowego, której każdy cylinder tłoczy paliwo
do odpowiedniego cylindra silnika. Tłoki pompy ze względu na nieduże rozmiary nazywane są
tłoczkami. Wszystkie tłoczki są poruszane przez wał krzywkowy pompy, który jest najczęściej
napędzany  przez  przekładnię  zębatą  od  wału  korbowego  silnika.  W  górnej  części  cylinderka
pompy znajdują się dwa otwory, z których jeden jest zasilający, a drugi przelewowy. W denku
cylinderka  jest  zainstalowany  zawór  odcinający,  zamknięty  stale  sprężyną.  Pod  wpływem
ciśnienia  panującego  w  komorze  tłocznej  następuje  otwarcie  zaworu  i  paliwo  przedostaje  się
do przewodów wysokiego ciśnienia.

Rys. 68. Czterosekcyjna pompa wtryskowa
(tłoczkowa z regulatorem obrotów): 1 – regulator odśrodkowy,
2 – zawór odcinający, 3 – cylinderek z tłoczkiem, 4 – tuleja
regulacyjna z wieńcem zębatym,
5 – wałek krzywkowy [1, s. 24]

Rys. 67. Schemat układu paliwowego silnika wysokoprężnego: 1 – zbiornik paliwa, 2 – osadnik, 3 – pompa

zasilająca, (tłoczkowa), 4 – pompa wtryskowa, 5 – pompka ręczna, 6 – przewody wysokiego
ciśnienia, 7 – filtr wstępnego oczyszczania, 8 – filtr dokładnego oczyszczania, 9 – wtryskiwacz,
10 – regulator obrotów, 11 – odprowadzenie nadmiaru paliwa (przelew) [1, s. 23]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Układ zapłonowy (rys. 69 i 70). odpowiada za wytworzeniu w odpowiednim momencie

iskry zapłonowej na świecy zapłonowej. Iskra jest wytworzona przez prąd o dużym napięciu
który tworzy zwarcie między elektrodami świecy zapłonowej, będąc inicjatorem wybuchu
mieszanki paliwowo-powietrznej.

Rys. 69. Iskrownikowy układ zapłonowy Rys. 70. Iskrownikowy układ zapłonowy

z wirującym uzwojeniem [1, s. 15] z wirującym magnesem [1, s. 15]

Bateryjny układ zapłonowy (rys. 71).
Akumulator magazynuje energię elektryczną w postaci energii chemicznej. Pobierając

z akumulatora energię, rozładowujemy go. Pojemność akumulatora określana jest iloczynem
natężenia prądu wyładowania i czasu trwania wyładowania. Jednostką pojemności akumulatora
jest amperogodzina (Ah). W pojazdach akumulator jest stale doładowywany przez prądnicę lub
alternator.

Obwód niskiego napięcia składa się ze: źródła energii elektrycznej, przewodów,

przerywacza i równolegle cło niego podłączonego kondensatora oraz z pierwotnego uzwojenia
cewki zapłonowej.

Obwód wysokiego napięcia składa się z wtórnego uzwojenia cewki, rozdzielacza,

przewodów oraz świec zapłonowych.

Ważnym elementem układu zapłonowego jest świeca, która wytwarza iskrę elektryczną.

Rys. 71. [1, s. 16]
Akumulatorowy

układ

zapłonowy

silnika czterocylindrowego:
1 – akumulator,
2 – wyłącznik zapłonu,
3 – uzwojenie pierwotne,
4 – uzwojenie wtórne,
5 – kondensator,
6 – przerywacz,
7 -cewka zapłonowa,
8 – rozdzielacz,
9 – świece zapłonowe

Układ smarowania (rys. 72) ma za zadanie doprowadzanie oleju do trących się części

silnika. W silnikach czterosuwowych olej przeznaczony do smarowania znajduje się w skrzyni
korbowej. W zależności od sposobu doprowadzania oleju do łożysk głównych i korbowych
układy smarowania dzieli się na:

a) rozbryzgowe, b) ciśnieniowe, c) mieszane.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Typowy układ smarowania składa się z:

―  miski olejowej,
―  filtru siatkowego,
―  pompy olejowej,
―  przewodów rozdzielczych,
―  filtrów (wstępnego oczyszczania

i dokładnego oczyszczania),

― przewodów doprowadzających

olej do miejsc smarowania.

Rys. 72. Schemat smarowania silnika : 1 – filtr siatkowy wstępnego oczyszczania, 2 – pompa, 3 -filtr

wstępnego oczyszczania, 4 – filtr dokładnego oczyszczania, 5 – czujnik wskaźnika ciśnienia oleju, 6 – wlew

oleju, 7 – wskaźnik poziomu oleju, 8 – zawór przelewowy [1, s. 17]

Układ chłodzenia (rys. 73) W silnikach spalinowych są stosowane

dwa rodzaje układów chłodzenia:

–

wodny,

–

powietrzny.
Układ powietrzny sprowadza się do odpowiedniego użebrowania

zewnętrznych  ścianek  cylindra  oraz  doprowadzenia  strumienia
chłodnego  powietrza.  W  silnikach  chłodzonych  cieczą  zewnętrzne
ścianki cylindra są omywane cieczą. Warunki chłodzenia zmieniają się
w  zależności  od  prędkości  przepływu  cieczy  i  intensywności
chłodzenia.

W silnikach pojazdów stosowany jest wymuszony układ

chłodzenia  obiegowego.  W  układzie  tym  pompa  wymusza  obieg
cieczy  w  momencie  odpowiedniego  nagrzania  silnika.  Ciecz  płynie
cienkimi  rurkami  w  chłodnicy,  a  między  rurkami  przepływa
powietrze. W celu zwiększenia przepływu powietrza przez chłodnicę,
montuje  się  wentylator.  Aby  silnik  efektywniej  pracował  musi
osiągnąć optymalną temperaturę około 80ºC, cel ten ułatwia osiągnąć
termostat  dzielący  układ  na  obieg  mały  i  duży.  Duży  obieg  odmyka
się gdy mały osiągnie temperaturę 80ºC.

Rys. 73. Zasada działania termostatu:

a – obieg przy zamkniętym termostacie, b – obieg przy otwartym termostacie; 1 – otwarty zawór termostatu,

2 – zamknięty zawór termostatu, 3 – pompa wodna [1, s. 20]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.1. Pytania sprawdzające

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

1.  Jak nazywamy maszynę, która stłacza powietrze powyżej 0,2MPa?
2.  Jak działa sprężarka tłokowa?
3.  Gdzie ma zastosowanie sprężone powietrze?
4.  Jak działa chłodziarka?
5.  Jakie wyróżniamy rodzaje pomp?
6.  Jakie znasz elementy hydrauliki siłowej?
7.  Czym różni się hydrauliczny silnik zębaty od hydraulicznej pompy zębatej?
8.  Jakie parametry charakteryzują pompę?
9.  Czym różni się siłownik hydrauliczny od silnika hydraulicznego?
10.  Co to jest prądnica?
11.  Co to jest silnik elektryczny?
12.  Jak oznaczamy kable w instalacji elektrycznej?
13.  Jak działa silnik spalinowy dwusuwowy?
14.  Jak działa silnik spalinowy czterosuwowy niskoprężny i wysokoprężny?
15.  Jaką funkcję w silniku pełni układ zapłonowy?
16.  Jaką funkcję w silniku pełni układ zasilania?
17.  Jaką funkcję w silniku pełni układ korbowo-tłokowy?
18.  Jaką funkcję w silniku pełni układ rozrządu?
19.  Jaką funkcję w silniku pełni układ chłodzenia?
20.  Jaką funkcję w silniku pełni układ smarowania?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wybierz spośród zaprezentowanych przez nauczyciela pomp wariant najlepiej nadający się

do hydrauliki siłowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać uważnie rozdział materiał nauczania, urządzenia hydrauliczne
2)  wyróżnić cechy pompy siłowej,
3)  spośród przygotowanych modeli wybrać odpowiednią pompę,
4)  omówić zasadę działania wybranej pompy.

Wyposażenie stanowiska:

−

przekroje pomp,

−

poradnik dla ucznia.

Ćwiczenie 2

Na podstawie sprężarki tłokowej i osiowej przedstaw zasadę działania sprężarek. Podaj

zastosowanie, wady i zalety poszczególnych sprężarek.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeczytać uważnie rozdział materiał nauczania, urządzenia pneumatyczne,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2)  wymienić elementy budowy poszczególnych sprężarek,
3)  podać wady i zalety rozwiązań technologicznych,
4)  omówić zasadę działania sprężarki tłokowej i osiowej,
5)  podać analogię w budowie odnośnie znanych pomp.

Wyposażenie stanowiska:

−

poradnik ucznia,

−

model pompy tłokowej i osiowej.

Ćwiczenie 3

Podłącz prawidłowo silnik prądu stałego jednofazowego do włącznika bezpiecznika. Na

osprzęcie masz oznaczenia. Silnik ma trzy gniazda o oznaczeniu L, N, 0. Jaki kolor przewodu
podłączysz do poszczególnego gniazda? W jakim miejscu umieścisz włącznik a w jakim
bezpiecznik? Jaki należy zastosować przewód (Ile żył? Jaki przekrój drutu? Jaka izolacja?).

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać uważnie rozdział materiał nauczania, urządzenia elektryczne,
2)  ustalić oznaczenie gniazd silnika,
3)  ustalić oznaczenie kabli,
4)  odpowiedzieć na pytanie dotyczące doboru przewodu,
5)  prawidłowo podłączyć kable w gniazdach.

Wyposażenie stanowiska:

−

poradnik ucznia,

−

silnik elektryczny prądu stałego,

−

zestaw przewód elektrycznych

−

włącznik i bezpiecznik.

Ćwiczenie 4

Przedstaw funkcję termostatu w układzie chłodzenia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać uważnie rozdział materiał nauczania układ chłodzenia,
2)  narysować schemat układu chłodzenia,
3)  na czerwono oznaczyć mały obieg,
4)  na niebiesko oznaczyć duży obieg,
5)  wyjaśnić rolę termostatu w układzie chłodzenia.

Wyposażenie stanowiska:

−

poradnik ucznia,

−

arkusz papieru A4,

−

niebieski, czerwony i czarny flamaster,

−

model silnika spalinowego z chłodzeniem cieczą,

−

model termostatu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 5

Przedstaw budowę i funkcję pompy wtryskowej w układzie zasilania silników Diesla.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przeczytać uważnie rozdział materiał nauczania: silniki spalinowe i układ zasilania,
2)  narysować schemat układu zasilania,
3)  na czerwono oznaczyć część układu zasilania gdzie występuje duże ciśnienie,
4)  na niebiesko oznaczyć część układu zasilania gdzie występuje małe ciśnienie,
5)  wyjaśnić rolę wtryskiwacza w układzie zasilania.

Wyposażenie stanowiska:

−

poradnik ucznia,

−

arkusz papieru A4,

−

niebieski, czerwony i czarny flamaster,

−

film dydaktyczny z zasadą działania silników spalinowych,

−

model pompy wtryskowej,

−

model wtryskiwacza.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować pojęcia wentylator, dmuchawa, sprężarka?



2) rozróżnić elementy sprężarki?



3) wyjaśnić zasadę działania chłodziarki?



4) rozróżnić rodzaje pomp?



5) wyjaśnić czym różni się siłownik od silnika hydraulicznego?



6) zdefiniować różnicę w budowie siłownika hydraulicznego i silnika

hydraulicznego?



7) wyjaśnić zasadę działania prądnicy?



8) wyjaśnić zasadę działania silnika elektrycznego?



9) rozróżnić oznaczenia przewodów elektrycznych?



10) określić zadania układu rozrządu?



11) określić zadania układu chłodzenia?



12) określić zadania układu smarowania?



13) określić zadania układu zasilania?



14) określić zadania układu zapłonowego?



15) określić zadania układu korbowo-tłokowego?



„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  25  zadań.  Do  każdego  zadania  dołączone  są  4  możliwości  odpowiedzi.

Tylko jedna jest prawidłowa

5. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce

znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

6. Zadania wymagają stosunkowo prostych obliczeń, które powinieneś wykonać przed

wskazaniem poprawnego wyniku.

7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie

na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

9. Na rozwiązanie testu masz 45 minut.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Kwadrat o boku 210 mm należy rysować na arkuszu

a)  A2.
b)  A3.
c)  A4.
d)  A5.

2. Przekrój zaznaczamy linią

a)  punktową cienką.
b)  ciągłą cienką.
c)  ciągłą grubą.
d)  łamaną.

3. Rysunek techniczny maszynowy jest wymiarowany w

a)  metrach.
b)  calach.
c)  centymetrach
d)  milimetrach.

4. Do obróbki plastycznej najbardziej nadaje się

a)  miedź.
b)  mosiądz.
c)  stal.
d)  żeliwo.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. Stopem żelaza z węglem o zawartości węgla do 2% jest

a)  brąz.
b)  mosiądz.
c)  żeliwo.
d)  stal

6. Patyna jest tlenkiem zabezpieczającym przed korozją

a)  stal.
b)  miedz.
c)  cynk.
d)  ołów.

7. Tłoki silników spalinowych są produkowane techniką

a)  plastycznej obróbki metalu.
b)  odlewniczej obróbki metalu.
c)  mechanicznej obróbki metalu.
d)  cieplnej obróbki metalu.

8. Poprzez zabieg odpuszczania polepszamy

a)  twardość.
b)  udarność.
c)  odporność na ścieranie.
d)  odporność na korozję.

9. Nawęglanie jest to operacja związana z obróbką

a)  mechaniczną.
b)  plastyczną.
c)  cieplną.
d)  cieplno-chemiczną.

10. Poprzez galwanizację zwiększamy odporność przedmiotów na

a)  korozję.
b)  ścieranie.
c)  wysoką temperaturę.
d)  odkształcanie.

11. Elektrochemiczna ochrona przed korozją polega na

a)  malowaniu farbą przeciw korozji.
b)  podłączeniu do chronionego przedmiotu katody.
c)  podłączenia do chronionego bieguna anody.
d)  cyjanowaniu.

12. Przed połączeniem metodą skurczowo rozprężną

a)  ogrzewamy wał i oziębiamy piastę.
b)  oziębiamy wał i ogrzewamy piastę.
c)  oziębiamy piastę i. ogrzewamy wał.
d)  oziębiamy wał i oziębiamy piastę.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13. Elementem przekazującym moment obrotowy między wałami jest

a)  łożysko.
b)  oś.
c)  panewka.
d)  sprzęgło.

14. Elementem maszyny zwalniającym lub zatrzymującym części będące w ruchu jest

a)  sprzęgło.
b)  łożysko.
c)  hamulec.
d)  wał.

15. Maszyną stłaczającą gaz do ciśnienia powyżej 0,2 MPa jest

a)  wentylator.
b)  dmuchawa.
c)  sprężarka.
d)  silnik pneumatyczny.

16. Siłownik hydrauliczny jest napędzany przez

a)  silnik spalinowy.
b)  silnik elektryczny.
c)  sprężarkę.
d)  pompę.

17. Twornik jest elementem

a)  silnika elektrycznego.
b)  silnika spalinowego.
c)  prądnicy,
d)  sprężarki.

18. Silnik prądu stałego są stosowane w

a)  wiertarkach.
b)  prostownikach.
c)  rozrusznikach samochodowych.
d)  transformatorach.

19. Zaletą silnika dwusuwowego jest

a)  czystość spalin.
b)  duża moc przy małej pojemności.
c)  małe zużycie oleju silnikowego.
d)  małe zużycie paliwa.

20. Silnik Diesla

a)  jest zasilany mieszanką paliwowo-olejowo-powietrzną.
b)  ma stopień sprężania powyżej 12.
c)  ma bateryjny układ zapłonowy.
d)  ma iskrownikowy układ zapłonowy

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

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

Rozpoznawanie materiałów i elementów konstrukcyjnych maszyn i urządzeń

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1. Botwin J, Botwin M. Maszynoznawstwo leśne dla techników leśnych cz. II.: Fundacja

Rozwój SGGW Warszawa 1998

2. Botwin M. Kunceba P. Maszynoznawstwo leśne dla klas I techników leśnych PWRiL

Warszawa 1983

3. Etzold H.R Sam naprawiam samochód opel Astra. Wydawnictw komunikacji i łączności

Warszawa 2004

4. Górecki A.: Technologia ogólna, podstawy technologii mechanicznych. WSiP, Warszawa

1991

5. Hatt H. F. Z.: Rysunek techniczny Oficyna Edytorska. Wydawnictwo Świat, Warszawa

1996

6.  Kurdziel R. Elektrotechnika dla ZSZ część I WSiP, Warszawa 1983
7.  Kurdziel R. Elektrotechnika dla ZSZ część II WSiP, Warszawa 1993
8.  Dobrzański T. Rysunek techniczny maszynowy, WNT Warszawa 1994
9.  Wikipedia Wolna Encyklopedia – zasoby Internetu (pl.wikipedia.org).
10.  Botwin  M,  Botwin  J.  Maszynoznawstwo  leśne  dla  klas  III  i  IV  techników  leśnych.:

PWRiL Warszawa 1990