1.PROJEKTOWANIE: a)obmyślanie*nowych wytworów i
układów*wytworów lub układów powstających w wyniku przekształceń
już istniejących.
-obejmuje projektowanie wytworów materialnych takich jak: przedmioty
codziennego użytku, układy niematerialne jak np. systemy organizacji,
finansowania.
-projektuje się zakłady przemysłowe, układy transportowe, szkoły,
szpitale, osiedla, kombinaty, sieci transportowe,itp.
Projekt jest abstraktem; rejestruje się go w postaci dokumentacji
projektowej.
b)konstruowanie jest rodzajem projektowania i określa ono
projektowanie maszyn i ich elementów. Jest to proces tworzenia
konstrukcji.
Konstrukcja-układ rozkładów stanów i struktur wytworu(abstrakcyjny
obraz maszyny)
Maszyna-układ materialny, złożony z połączonych ze sobą ciał
wykonujących określony ruch, służący do wykonania pracy związanej z
procesem wytwórczym lub przetwarzaniem energii.
Jako maszynę nośną traktować zespół maszyn lub wymienny osprzęt.
Ogólne zasady konstrukcji:
1)konstrukcja powinna spełniać wszystkie podstawowe warunki
wynikające ze szczegółowych zasad w stopniu równym lub wyższym od
założonego
2)konstrukcja powinna być optymalna (polioptymalna) w danych
warunkach ze względu na przyjęte kryterium optymalizacji.
Szczegółowe zasady konstrukcji:
-funkcjonalność-poprawne spełnianie funkcji przez projektowaną
maszynę.
-niezawodność-zdolność maszyny do wypełniania zadanych funkcji i
utrzymania wskaźników eksploatacyjnych w zadanych przedziałach,
-trwałość-pozostawanie w stanie zdolności do poprawnej pracy ( z
przerwami na obsługę techniczną i remont) aż do granicznego stanu
określanego w dokumentacji technicznej,
-sprawność η=Eu/Ew; zwiększenie sprawności przez zmniejszenie
oporów.( Ew-energia włożona, Eu-energia uzyskana)
-lekkość-przez właściwe: wykorzystanie materiału, ukształtowanie
elementów, dobór wymiarów, użycie materiałów o wyższej
wytrzymałości,-
-taniość i dostępność materiałów,
-właściwy układ przenoszenia obciążeń-przez podział obciążenia na
większą liczbę elementów, dążenie do równomierności rozkładu
naprężeń,
-technologiczność-zastosowanie najkorzystniejszej metody
technologicznej – zależnie od produkcji jednostkowej lub seryjnej, czy
kształtu elementu,
-łatwość eksploatacji- maszyna powinna być najprostsza w obsłudze o
dużej naprawialności; może usprawnić i przyspieszyć wykonanie napraw,
łatwy dostęp do punktów smarowania, regulacji lub wymiaru elementów,
itp.
-ergonomiczność-maszyna dostosowana do potrzeb i możliwości
obsługującego człowieka, ma nie stwarzać zagrożenia dla otoczenia,
-ochrona środowiska,
-zgodność z obowiązującymi normami i przepisami: *normalizacja-celem
jest ograniczenie zbędnej różnorodności produkowanych przedmiotów,
porządkowanie i ujednolicanie oznaczeń technicznych i słownictwa
materiałów oraz gotowych wyrobów,
*zenifikacja(?)-stosowanie tych samych części i zespołów w różnych
maszynach
-szczególne zasady-np. estetyka, odporność na korozję, odporność na
wysokie lub niskie temperatury.
2.TOLERANCJA, PASOWANIA I CHROPOWATOŚĆ
wymiar nominalny – N [mm], wymiar dolny – A [mm] (minimalny),
wymiar górny (maksymalny) – B [mm], górna odchyłka wymiarowa –
es, ES, G=B-N, dolna odchyłka wymiarowa – ei, EI, F=A-N.
Tolerancja wymiaru: T=B-A=G-F
Układ tolerancji-obejmuje 19 klas, dokładność:01,0,1,2,…,17
-01,…7-wyrób narzędzi mierniczych
-5….12 – w pasowaniach części maszyn
-12,…17 – dla wielkich luzów, powierzchni swobodnych i surowych części
maszyn.
Luz: luz maksymalny: Lmax=Bo-Aw=Go-Fw, luz minimalny: Lmin=Ao-
Bw=Fo-Gw, wcisk (gdy L<0) Wmax=-Lmin, Wmin=-Lmax
Pasowanie-charakter współpracy wałka i otworu, określane poprzez
podawanie luzu
-luźne(ruchowe): Lmax>Lmin>0
-mieszane Lmax>0>Lmin
-ciasne(wtłaczane) 0>Lmax>Lmin
Zasada pasowania stałego otworu: EI=Fo=0
h: A/H; Js/N; P/Z
Zasada pasowania stałego wałka: es=Gw=0
h: A/H; Js/N; P/Z
Tolerancja T>0, wypadkowy wymiar Twyp=ΣTi>0, np. c-wypadkowy
Tc=Ta+Tb+Td,
Geometria powierzchni obrabianej – chropowatość
-średnia arytmetyczna odchylenia profilu od lini średniej
L
a
dx
x
y
L
R
0
)
(
1
|)
|
...
|
|
|
(|
1
2
1
n
a
y
y
y
n
R
-wysokość nierówności (wg 10 pkt. profilu) Rz=1/5(ΣHi-Σhi) lub
Rz=1/5((R1+R3+R5+R7+R9)-(R2+R4+R6+R8+R10))
-maksymalna wysokość nierówności Rmax
3.MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE:
a)stal węglowa:*konstrukcyjna zwykłej jakości:^ogólnego
przeznaczenia-St0S,St2S,^o szczególnym przeznaczeniu (łańcuchy, nity,
rury, kotły parowe) St2N, St36K.*konstrukcyjna wyższej jakości
ogólnego przeznaczenia: St:08,10,15,20,15G,20G*konstrukcyjna
wyższej i najwyższej jakości o szczególnym przeznaczeniu – łańcuchy,
blachy karoseryjne*konstrukcyjna o szczególnych
własnościach^magnetyczna miękka^automatowa*narzędziowe^płytko
hartująca się^głęboko hartująca się
b)stal stopowa:*konstrukcyjna ogólnego przeznaczenia^do ulepszania
cieplnego 30G2, 35SG^do nawęglania 15H, 20HG^do azotowania
38J*konstrukcyjna o szczególnym przeznaczeniu^sprężynowa
50HG,50S2^na łożyska toczne^do budowy sprzętu specjalnie
obciążonego^do pracy w podwyższonych temperaturach*konstrukcyjna
o szczególnych własnościach^o podwyższonej wytrzymałości^odporna
na korozje^żaroodporna i żarowytrzymała^o szczególnych własnościach
magnetycznych^o szczególnych własnościach
fizycznych*narzędziowa^do pracy na zimno^do pracy na
gorąco^szybkotnąca
c)staliwo węglowe – L400, L450, L500
d)staliwo stopowe – L35G, L30GS, L35HM
e)żeliwo ciągliwe,
f)żeliwo szare – Zl150l, Zl200,
g)stopy metali nieżelaznych,
h)tworzywo polimerowe: termo-, Duroplasty,
i)spieki ceramiczno – metalowe
j)materiały kompozytowe
h)drewno
kompozyt=osnowa+wzmocnienie
Stale oznaczane według ich składu chemicznego:
a)stale niestopowe – C, np. C35E4,
b)stale niskostopowe, np. 23Mn6,
c)stale stopowe oznaczamy X, np. X5GNi,
d)stale szybkotnące – HS
H-gwint metryczny
WYTRZYMAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWA:
Obciążenia: zależność od czasu:*statyczne-wytrzymałość
materiałów*okresowe-wytrzymałość materiałów*przypadkowo.
Rodzaje obciążeń
-rozciągające σr=Pr/F<kr
-ściskające σc=PC/F<kc
-zginające σ g.=Mg/Wx<kg
-skręcające łs=MS/Wo<ks
-ścinanie łt=Pt/F<kr
-złożone σz<k
Wytrzymałość statyczna(rodzaj obciążenia)
-Re(granica plastyczności)
-Rm(wytrzymałość)
Naprężenia dopuszczalne=wytrzymałość/współczynnik bezpieczeństwa
Cykle obciążeń:*jednostronny*obustronny(symetryczny)-cykl
wahadłowy
Oznaczenie wytrzymałośći zmęczeniowej:
Zrodzaj obciążenia/rodzaj cyklu, rodzaj obciążenia-
g(zginanie),r(rozciaganie), s(skręcanie), t(ścinanie), c(ściskanie), rodzaj
cuklu-o(obustronny),j(jednostronny)
Np. Zgo, Zrj.
Wykres Wóhlera:
-wytrzymałość zmęczeniową wyznacza się na podstawie badań
wzorcowych, obciążonych naprężeniami, o różnych wartościach aż do ich
zniszczenia:
*przy liczbie cykli N,
*do czasu przekroczenia umownej liczby cykli Na
Puknty pomiarowe nanosimy na wykres Kohlera
Granicę zmęczeniową lub wytrzymałością zmęczeniową Zg nazywamy
takie największe naprężenie sigma max dla danego cyklu naprężeń przy
którym element nie dozna zniszczeniu po osiągnięciu granicznej
umownej liczby cykli naprężeń Ng
Graniczna liczba cykli Ng:
-stale konstrukcyjne i stopy żelaza 10 do 7
-stopy metali niezależnych 10 do 8
-aluminium 10do7-10do8
-kompozyty 10do6-10do7
Wykresy zmęczeniowe-pozwalają na określenie dla konkretnego cyklu
obciążenia wartości wytrzymałości zmęczeniowej z.
Współczynnik stałości obciążenia: K=sigmam.sigmaa=ctgomega
Współczynnik asymetrii cyklu- R=σmin/ σmax
Czynnik wpływające na zmianę wytrzymałości zmęczeniowej-
koncentracja naprężeń
-karby
-otwory
-stopniowanie wałków
Spiętnianie naprężeń:
Współczynnik kształtu αk=sigmamax/sigma, sigmamax-związane z
istnieniem zmian kształtu przedmiotu, sigma-dla najbardziej osłabionego
przekroju
sigma=P/F(r), promień dla karbu = promień konstrukcyjny + promień
minimalny
Oddziaływanie dwóch karbów=współczynnik kształtu,np. dla wałka
stopniowego*współczynnik kształtu np. dla rowka wpustowego lub tulei
osadzonej z wciskiem
Współczynnik działania karbu Beta=wytrzymałość próbki
gładkiej/wytrzymałość próbki z karbem
Współczynnik wrażliwości materiału na działanie karbu eta
Współczynnik spiętrzenia naprężeń beta
p
k
p
k
]
1
)
1
(
[
alfa k – współczynnik kształtu
eta- współczynnik wrażliwości materiału na działanie karbu
beta p-współczynnik stanu powierzchni- wpływ rodzaju obróbki
powierzchni przedmiotu
beta k – współczynnik działania karbu
