tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,

tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,

Tskola,Tehnicka skola Novi Beograd

 

Tskola,Tehnicka skola Novi Beograd

 


Tskola,Tehnicka skola Novi Beograd

Пријава на систем




Подсетник за пријаву Заборављена пријава?
Најновији часопис Фокус бр.3
Банер
Банер
Банер
Банер
Банер
Банер
Банер
  • Obuka
  • Obuka
  • Obuka
Банер

Анкета

Похађате ли обуку за одрасле?
 

Блогови професора Техничке школе

Ознаке

Банер

Блог техничке школе


мар 02
2013

KONSTRUISANJE PREDAVANJA

Постављено од: Dragan Dimitrov у Разно

Dragan Dimitrov

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНСТРУИСАЊЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Припремио наставник:

Драган Димитров

 

 

САДРЖАЈ

1.   УВОД.. 4

1.1. ЗАДАТАК КОНСТРУКТОРА... 4

1.2. ЦИЉ И САДРЖАЈ ПРОЦЕСА КОНСТРУИСАЊА... 4

2.   ЗАХТЕВИ И ОГРАНИЧЕЊА У КОНСТРУИСАЊУ... 5

2.1. НАМЕНА И ФУНКЦИЈА КОНСТРУКЦИЈЕ.. 5

2.2. ОБЛИК И ВЕЛИЧИНА ЕЛЕМЕНАТА... 6

2.3. ПОУЗДАНОСТ МАШИНСКИХ СИСТЕМА... 8

2.4. НАЧИН ИЗРАДЕ ЕЛЕМЕНАТА; МОНТАЖА; ТРАНСПОРТ.. 10

3.   СТАНДАРДИЗАЦИЈА У ПРОЦЕСУ КОНСТРУИСАЊА... 12

3.1. ЗНАЧАЈ И ЦИЉЕВИ СТАНДАРДИЗАЦИЈЕ.. 12

3.2. СТАНДАРДНИ БРОЈЕВИ... 13

3.3. УНИФИКАЦИЈА И ТИПИЗАЦИЈА... 14

4.   ТОЛЕРАНЦИЈЕ У КОНСТРУИСАЊУ... 15

4.1. ИЗБОР ТОЛЕРАНЦИЈА И НАЛЕГАЊА... 15

4.2. ТОЛЕРАНЦИЈЕ СЛОБОДНИХ МЕРА... 17

4.3. КОНСТРУИСАЊЕ И КОНТРОЛА КВАЛИТЕТА ИЗРАДЕ.. 18

4.4. ХРАПАВОСТ ПОВРШИНА И ТОЛЕРАНЦИЈЕ ОБЛИКА И ПОЛОЖАЈА... 19

4.5. ТОЛЕРАНЦИЈЕ У КОНСТРУИСАЊУ –утврђивање. 21

5.   ПРИМЕНА СТАТИСТИКЕ У ПРОЦЕСУ КОНСТРУИСАЊА... 21

5.1. ОСНОВНЕ СТАТИСТИЧКЕ ВЕЛИЧИНЕ.. 22

6.   ДЕФИНИСАЊЕ ОБЛИКА ЕЛЕМЕНАТА МАШИНСКОГ СИСТЕМА... 30

6.1. ЧВРСТОЋА МАШИНСКИХ ДЕЛОВА... 30

6.2. КРУТОСТ МАШИНСКИХ ДЕЛОВА... 30

6.3. КОНСТРУИСАЊЕ И ИЗРАДА ЕЛЕМЕНАТА; КОНСТРУИСАЊЕ ЛИВЕНИХ ДЕЛОВА... 31

6.4. КОНСТРУИСАЊЕ КОВАНИХ, ЗАВАРЕНИХ И ДЕЛОВА ДОБИЈЕНИХ СКИДАЊЕМ ЧЕСТИЦА; 34

6.5. ЛАКЕ КОНСТРУКЦИЈЕ.. 36

6.6. AНАЛИЗА УТИЦАЈА НА МАСУ ЕЛЕМЕНАТА... 37

6.7. ТОЛЕРАНЦИЈЕ У КОНСТРУИСАЊУ; ПРИМЕНА СТАТИСТИКЕ У ПРОЦЕСУ КОНСТРУИСАЊЕ; ДЕФИНИСАЊЕ ОБЛИКА МАШИНСКОГ СИСТЕМА - утврђивање. 38

6.8. ИЗБОР МАТЕРИЈАЛА; ПРОСТОРНИ ОБЛИК И НАПОНСКО СТАЊЕ.. 39

6.9. УТИЦАЈ БРОЈА ОБРТАЈА НА ТЕЖИНУ ДЕЛОВА... 41

6.10. ДЕФИНИСАЊЕ НАЧИНА СПАЈАЊА-ВЕЗИВАЊЕ ЕЛЕМЕНАТА МАШИНСКОГ СИТЕМА... 43

6.11. ОБЛИКОВАЊЕ ЗАВАРЕНИХ И СТЕЗНИХ СПОЈЕВА... 43

6.12. ОБЛИКОВАЊЕ СТЕЗНИХ СПОЈЕВА... 44

6.13. НАЧИН ФОРМИРАЊА СПОЈА... 48

6.14. ДЕФИНИСАЊЕ ОБЛИКА ЕЛЕМЕНАТА СА АСПЕКТА МОНТАЖЕ И ЗАМЕНЉИВОСТИ... 52

6.15. ДЕФИНИСАЊЕ ОБЛИКА ЕЛЕМЕНАТА МАШИНСКОГ СИСТЕМА- утврђивање. 54

7.   АНАЛИЗА НАПОНА И ДЕФОРМАЦИЈА МАШИНСКОГ СИСТЕМА... 55

7.1. ГРАНИЧНИ И КРИТИЧНИ НАПОНИ ДИНАМИЧКИ НАПРЕГНУТИХ ДЕЛОВА... 57

7.2. ДЕФОРМАЦИЈЕ МАШИНСКИХ ДЕЛОВА... 59

7.3. ПРОВЕРА КРУТОСТИ И СТАБИЛНОСТИ ВРАТИЛА... 60

7.4. РАДНИ И КРИТИЧНИ НАПОНИ НА ДОДИРНИМ ПОВРШИНАМА... 62

7.5. АНАЛИЗА НАПОНА И ДЕФОРМАЦИЈА МАШИНСКОГ СИСТЕМА- утврђивање. 64

8.    ЕКОНОМСКИ, ЕКОЛОШКИ И ЕРГОНОМСКИ АСПЕКТИ У КОНСРУИСАЊУ... 65

8.1. ФАКТОРИ КОЈИ УТИЧУ НА ЕКОНОМИЧНОСТ МАШИНСКОГ СИСТЕМА... 65

8.2. ДЕЈСТВО ВИБРАЦИЈА И ШУМА НА МАШИНСКИ СИСТЕМ... 66

8.3. ГЕНЕРИСАЊЕ БУКЕ У МАШИНСКИМ СИСТЕМИМА... 68

9.    ИНДУСТРИЈСКИ ДИЗАЈН И ЕСТЕТИКА У ПРОЦЕСУ КОНСТРУИСАЊА... 69

9.1. ЗНАЧАЈ И ДОМЕН ПРИМЕНЕ.. 69

9.2. АНАЛИЗА НАПОНА; ЕКОНОМСКИ, ЕРГОНОМСКИ И ЕКОЛОШКИ АСПЕКТ У КОНСТРУИСАЊУ; ДЕЈСТВО ВИБРАЦИЈА И ШУМА; ДИЗАЈН И МАРКЕТИНГ- утврђивање. 71

10. МЕСТО И УЛОГА ОПТИМИЗАЦИЈЕ У КОНСТРУИСАЊУ... 71

10.1. ЗНАЧАЈ И ДОМЕН ПРИМЕНЕ.. 71

11. ПРИМЕНА КОМПЈУТЕРА У КОНСТРУИСАЊУ... 72

11.1. МОДЕЛИРАЊЕ И ОДЛУЧИВАЊЕ У ПРОЦЕСУ КОНСТРУИСАЊА... 72

11.2. ПРИМЕНА КОМПЈУТЕРА У КОНСТРУИСАЊУ... 74

12. ТЕХНИЧКА ДОКУМЕНТАЦИЈА... 77

13. ПРАЋЕЊЕ ПОНАШАЊА МАШИНСКОГ СИСТЕМА У ЕКСПЛОАТАЦИЈИ... 81

14. ПРИМЕР – ПРАЋЕЊЕ МАШИНСКОГ СИСТЕМА У КСПЛОАТАЦИЈИ... 83

15. КОНЦЕПЦИОНА АНАЛИЗА МАШИНСКОГ СИСТЕМА... 85

15.1. АНАЛИЗА УСЛОВА РАДА, ЗАХТЕВА И ЖЕЉЕНИХ СВОЈСТАВА МАШИНСКИГ СИСТЕМА... 87

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.    УВОД

1.1.      ЗАДАТАК КОНСТРУКТОРА

            Уводни део:

          Конструисање је прва и најважнија фаза  у реализацији неког производа. Обухвата процес утврђивања плана за физичку реализацију машина, опреме и система уз осмишљавање принципа рада, обликовање  и израду техничке документације производа.

          Средишњи део:

          Конструкционо решење мора да оптимално задовољи захтеве тржишта: производност, економичност, чврстоћу, крутост, тежину, рентабилност, поузданост, степен аутоматизације и стандардизације, лако управљање, опслуживање... 

            Зато конструктор при решавању задатка мора да узме у обзир све захтеве које поставља наручилац конструкције и које конструкција мора да задовољи. Такође мора имати у виду и услове који потичу из намене конструкције.

            Најчешће, конструкција се своди на усавршавање већ постојеће конструкције да би се њене функције прилагодиле измењеним или новим захтевима.Такво усавршавање зове се реконструкција.

            Први корак конструисања је стварање основне концепције конструкције.То се постиже креативним размишљањем о намени и условима које конструкција треба да испуни.  

Закључни део:

          1.Шта је конструисање?

            2.Које захтеве тржишта мора да задовољи конструкционо решење?

            3.Шта је реконструкција?

            4.Који је први корак конструисања?

1.2.       ЦИЉ И САДРЖАЈ ПРОЦЕСА КОНСТРУИСАЊА

            Уводни део:

            Циљ конструисања је да се постигне оптимално решење које ће испунити све захтеве за функцију конструкције, производњу, максимално искоришћење и рециклажу-али и минималне трошкове прераде или дораде и употребе делова. Оптимално решење подразумева и минимално време за израду машинских делова и уградњу у машински систем.

            Средишњи део:

            Сложени процес конструисања може се раставити на следеће фазе:

1.    Прецизно постављање задатка

У овој фази анализира се задатак са циљем добијања спецификације (листе захтева )

kоју машински систем мора да испуни.

2.   Конципирање идејног решења

Ова фаза подразумева парцијалне и елементарне функције: трансформацију енергије

снага, обртни момент силе...) материјала и информација.

3.   Развој концепта машинског система(његово принципско решење)

Први део развоја овог концепта је дефинисање полазних димензија и облика делова (прорачун) и захтева креативност.

Други део фазе развоја концепта подразумева израду склопног цртежа са саставницом и оптимизацију облиka делова, дефинисање квалитета, толеранције, класе храпавости површина, толеранцију облика и положаја.

4.   Израда документације

Ова фаза подразумева израду цртежа делова који се раде, комплетира се техничка документација и проверава тачност података на цртежима. При утврђивању основне концепције, проблем се решава у неколико варијанти, па се усваја коначна концепција.

Комбиновањем појединих принципских решења добија се већи број варијантних решења, чијим процењивањем ( са аспекта техничког и економског критеријума ) долази до избора оптималне варијанте.

Системи у машинству

Системи у машинству представљају скупове елемената и релација између њих  и њихових карактеристика, повезаних међусобно у једну целину тако да систем може да функционише.

На слици 1 - дат је:  Кибернетски модел претварања улазних величина у излазне величине у процесу рада система.

 

Системи у машинству су:  енергетски,  технолошки и транспортни системи( радни системи који претварају улазне у излазне величине у складу са потребама које врше одређени рад).

У лазне величине су : материјал, енергија и информација, а излазне : производи различите врсте (снага, обртни момент, радионички цртежи, информација, количина топлоте, машине и др.).

            Претварање улазних величина у излазне , врши се у процесу рада система ( представљено као на слици ), а начин претварања је условљен пројектованим поступком рада тј. концепцијом машине.

            Функција циљева система у машинству представља меру усаглашености између захтева  основних потреба производа с једне стране и захтева доносиоца одлука, услова околине и параметара процеса рада са друге стране. Функција циља различитих система у машинству може бити дата као потреба остваривања :

  • максималног учинка
  • максималне економичности

Закључни део:

1. Објаснити појмове конструисање и пројектовање?

2. Који је циљ процеса конструисања?

3. На које фазе се може раставити сложени процес конструисања?

2.    ЗАХТЕВИ И ОГРАНИЧЕЊА У КОНСТРУИСАЊУ

2.1.       НАМЕНА И ФУНКЦИЈА КОНСТРУКЦИЈЕ

            Уводни део:

Захтеви и ограничења конструисања односе се на: намену, функцију, облик, избор материјала, примену стандарда, поузданост, начин израде, монтаже, транспорт, руковање, одржавање, економске и еколошке услове. 

            Средишњи део:

Намена конструкције се не односи само на конструкцију као целину, већ на сваки њен део и посебно на њене склопове.

Конструктор бира и проверава велики број стандардних делова и склопова за своју конструкцију

            - Конструкција мора да функционише потпуно сигурно и свим елементима мора се посветити потпуна пажња.

            - Разлике у решењима су веће ако је постављен већи број захтева. Али, на различитим машинама једнаке намене има заједничких и стандардних елемената (завртњи, лежаји, уређаји...).

            - Методе проверавања карактеристика машинских конструкција (атест) морају бити прилагођене одговарајућим прописима да би биле одобрене за функцију и употребу.

Савремене машинске конструкције све више се одликују аутоматизацијом. У њих се уграђују разни: мерни, контролни и други инструменти а производни процеси се програмирају и воде надређеним компјутером. Сваки машински део има одређену улогу и треба да буде пажљиво проучен (последице неисправности сваког елемента нису једнаке). Елементи машина могу постати неупотребљиви због пластичних деформација, статичког или динамичког лома, похабаности, спољних оптерећења и слично.

Закључни део:                              

1. Који се захтеви при конструисању постављају у погледу намене и функције? 

2. Шта су атести? 

3. Да ли су последице неисправности сваког појединачног елемента једнаке? 

2.2.       ОБЛИК И ВЕЛИЧИНА ЕЛЕМЕНАТА

            Уводни део:

Облик и величина елемената бира се или конструише тако да напрезање материјала у сваком пресеку буде што уједначеније и што ближе допуштеној величини (σ=const ;τ=const ) .

            Средишњи део:

Конструктор треба да тежи да смањи масу елемената и целе конструкције. То постиже статичким и динамичким прорачунима и избором одговарајућег материјала и облика .

 

 На слици  су приказани облици попречног пресека носача изложених савијању. За једнак момент савијања у попречном пресеку носача и за једнако дозвољено напрезање приближан однос тежина је                     

G1: G2 :G3 : G= 1 : 2 : 3 : 4

            Стандарди

            Стандарди су обавезни за конструкторе, јер скраћују време конструисања и цену коштања.

            Избор материјала

            Цена материјала је битна због могућности замене другим материјалима итд. Битна су механичка, физичка, хемијска и технолошка својства за избор материјала.

Челици

            Челици су најподеснији за израду већине елемената конструкције. Имају добра механичка својства, велику статичку и динамичку чврстоћу (при свим напрезањима), високу границу пропорционалности, еластичности и течења, већу тврдоћу и површинску чврстоћу и отпорност на ударна оптерећења.

            Подаци о механичким карактеристикама одабраних машинских материјала су дати  табеларно.

            Код избора челика треба се опредељивати према њиховим карактеристикама.

За конструкције спојене закивцима или завртњима, и за мање статички оптерећене заварене конструкције,као и за мање одговорне отковке, користе се: Č.0270,  Č.0370 и Č.0460 .

            За одговорне отковке и друге елементе у машиноградњи (осовине, вратила, вретена, ручице, клинове, зупчанике, пужеве исл.) користе се следећи челици: Č.0545,  Č.0645 и Č.0745 .

            Ови челици не препоручују се за јача наизменична оптерећења.

Челици за побољшање

            За веће отковке, делове возила и бицикле, осовине, бандаже, клипњаче, и сл. Користе се : Č.1330,  Č.1530 и Č.1730 .

            За делове возила,моторе и машине и уопште за динамички оптерећене делове пречника до 100 мм, користе се Č.3130 и Č.4130.

За отковке пречника до 500mm, за статички и динамички високо оптерећене делове мотора, возила и машина, користе се Č.4732 и Č.5431.

Челици за цементацију

            За израду малих машинских делова- шиваћих и писаћих машина, клинова, завртњева и сличног, користи се Č.1120.

            За ручице, сворњаке и осовинице, зглобове, чауре, полуге и сл. Употребљава се Č.1220 .

            За мале зупчанике, осовине, вратила у мењачима, делове разводника и погона, ланце, делове од којих се захтева повећана жилавост и чврстоћа језгра, за делове динамички оптерећене затезањем, притиском и савијањем, примењује се Č.4320.

            За завртње, радилице, зупчанике механичких преносника и друге делове изложене хабању, за делове изложене ударним оптерећењима, чије језгро и цементирана кора треба да су жилави, примењује се Č.4721.

            За високо оптерећене зупчанике и венце зупчаника, осовине, полуге погонских механизама и друге машинске делове са наизменичним и ударним оптерећењима, примењује се Č.5421.

Сиви и Нодуларни лив

            За делове великих димензија и сложеног облика( постоље машина, кућице и поклопци лежишта и редуктора и слично) користи се сиви лив.

            SL000 користи се за споредне делове, јер је негарантоване чистоће.

            За мање оптерећене делове –постоља, мењачке кутије, канализациони и санитарни лив, користи се SL100.

            За мало оптерећене цилиндре, клипове, водоводне цеви и арматуре, употребљава се SL150.            За добоше кочница и делове са појачаним хабањем, цилиндре, делове пумпи и редуктора, делове машина за електроиндустрију и арматуре, примењује се SL200.

            За цеви и арматуре под притиском, за блокове мотора, цилиндре дизел-локомотива, примењује се SL250, лив велике чврстоће.

            За нарочито оптерећене одливке употребљавају се SL300 и SL350.

            Треба водити рачуна да сиви лив слабо подноси затезање и савијање, а добро- притисак.    Одлике нодуларног лива су: веома добра затезна чврстоћа и релативно издужење, повећана отпорност на смицање и удар. Најчешће се користе следеће врсте нодуларног лива:

            NL370-17- има гарантовану затезну чврстоћу Rm = 370 N/mm2 ;

            NL400-12- Rm =400 N/mm2 ; NL500-7, Rm =500 N/mm2 ;

            NL600-3,- Rm =600 N/mm2 ; NL700 -2, Rm =700 N/mm2 ;

            NL800-2,- Rm =800 N/mm2 .

Осим наведених, примењују се и темперовани лив, легирана ливена гвожђа и други материјали на бази гвожђа.

Бакар и легуре бакра

            Када се од елемената конструкција захтева велика отпорност према корозији или добра топлотна и електрична проводљивост, користе се бакар и његове легуре.

            Они се лију, кују, извлаче и ваљају у хладном или топлом стању и лако су обрадиви резањем.

            За израду ливова, трака, цеви и жице користи се топионички бакар ,а у електротехници се користи електротехнички бакар .

            Знатно већу употребу у машинству имају бакарне легуре за ливење и легуре за гњечење, бронза и месинг.

            Месинг Р.Сu64Zn примењује се за арматуре, оклопе, окове итд.

            Месинг Р. Сu62 Zn, Т. Сu60 Zn и Р. Сu58 ZnМn2- Č.45 примењује се за одливке изложене високом притиску воде и гаса .

            Калајна бронза Р. СuSn12 примењује се за делове изложене високом притиску и трењу, за аксијална лежишта, вођице, звона и сл.

            Калајна бронза Р. СuSn14 употребљава се за јако оптерећена клизна лежишта, венце пужастих зупчаника, делове арматуре за високе притиске и сл.

            Алуминијумска бронза Р. СuАl10Fe служи за делове изложене корозији и делове од којих се захтева велика чврстоћа и отпорност према киселинама.

            Црвени лив Р. СuSn10 Zn4 је за јако напрегнуте лежишне постељице, пужасте точкове, арматуре и сл .

            Калајно – оловна бронза Р. СuSn10Рb5 је за клизна лежишта и арматуре отпорне на сумпорну и сону киселину.      

            Алуминијум и легуре алуминијума

Поред велике применене у машинству, алуминијум и његове легуре највише се примењују у ваздухопловству, електротехници и грађевинарству.

AlSi12 (P.AlSi12, K.AlSi12, T.AlSi12) има примену за средње оптерећене танкозидне одливке  и има добру хемијску отпорност. Ознаке :Р –легуре за ливење у песку , К – легуре за ливење у кокили и Т- легура за ливење под притиском.

            Пластичне масе      

            Материјали добијени на бази природних, синтетичких или модификованих полимера који постају пластични (омекшавају )на одговарајућим температурама су пластичне масе.Имају велику примену у изради цеви, елемената за спајање и заптивање и др.

            Гума

            Вулканизацијом природног (или синтетичког ) каучука настаје гума, која се може поделити на :

  • гума за опште намене (пнеуматици, транспортне траке, каиши итд)
  • гума која је отпорна на дејство разних агресивних средина  и
  • гума отпорна на дејство топлоте итд.

Произвођачи пластичних маса и гумених делова дају каталоге производа са препорукама за избор одговарајућег производа.

 

Закључни део:

            1. Зашто су стандарди обавезни за конструкторе?

            2. Шта је меродавно за избор материјала?

            3. Шта су челици?

            4. Које су карактеристике сивог лива? А нодуларног ?

            5. Када се користе бакар и његове легуре?

            6. Где се највише користе алуминијум и његове легуре?

            7. Шта су пластичне масе?

            8. Како настаје гума? 

2.3.       ПОУЗДАНОСТ МАШИНСКИХ СИСТЕМА

Уводни део:

У процесу рада, због дејства различитих утицаја, успостављају се два основна стања у машинском систему: стање система у раду и стање система у отказу.

Отказ неког од елемената изазива отказ система, или захтева увођење паралелних веза, што умањује укупне излазне величине система .

Средишњи део:

Са слике се види да се на крају одређеног периода (месечно, годишње...) може одредити време система у раду или време система у отказу .

 

Поузданост система је вероватноћа да ће систем успешно вршити своју функцију у предвиђеном времену и датим условима.

Поузданост система зависи од начина повезивања и креће се у границама : 0≤ R ≤1

 

Редна веза - отказ било ког редно везаног елемента изазива и отказ система .

 

Паралелна веза – систем ради без отказа, ако је бар један од m паралелно везаних елемената изазива и отказ система. слика-1.  

 

                                        слика-1                                 слика-2

Редно – паралелна веза - редно везује компоненте, (свака од њих ствара више паралелних елемената ), приказана је на слици-2.

Паралелно – редна веза – систем се састоји од више паралелних грана (свака грана садржи више редно везаних елемената).

 

Ако савесно приступа конструисању, конструктор настоји да изабере поуздан материјал, начин израде и геометрију, да би постигао поуздану конструкцију. Велики број података мора проверити у току израде производа.

Закључни део:

1. Како се обезбеђује потребна поузданост машинских система ?

2. Шта је поузданост система?

3. Објасни разлику између : редно и паралелно везаних елемената система?

2.4.       НАЧИН ИЗРАДЕ ЕЛЕМЕНАТА; МОНТАЖА; ТРАНСПОРТ

Уводни део:

Обновити:
1. Обраде: ливење, деформисање у хладном и топлом стању, механичке обраде скидањем струготине, заваривање, лемљење и лепљење.

Средишњи део:  

            Зависно од сложености облика елемената, материјала и броја комада које треба израдити, бира се и поступак за израду облика: ливење, обликовање деформисањем, обраде резањем, заваривање, лемљење и лепљење. У појединачној производњи врше се заваривање, ковање и механичка обрада.

У серијској (масовној) производњи раде се: ливење, пресовање, ваљање, просецање, механичке обраде на CNC машинама (за делове сложеног облика).

Када се усвоји облик елемента, обратити пажњу да он треба да буде што једноставнији, да буде што мање отпадака при његовој изради, да  се склапа без накнадног подешавања, да не захтева специјалне машине алатке, да се контрола мера врши уобичајеним приборима, да се прописују најгрубље толеранције (које задовољавају функцију) и да се што више ослања на званичне стандарде.

            ЛИВЕЊЕ  се унапређује применом рачунара (CAD/CAM), коришћењем: индукционих пећи за топљење, система за ливење под притиском, импулсне технике за сабијање калупа, и др. Захваљујући томе добијају се одливци све тањих зидова, тачнијих мера и облика и уједначеног квалитета. Знатно су побољшане механичке особине одливака (око 60%), тачност мера и облика пет пута. Очекује се: све већа производња одливака од легура алуминијума и нодуларног лива (смањење производње одливака од сивог и челичног лива), појава нових материјала још бољих особина.

            ОБРАДА МЕТАЛА ДЕФОРМАЦИЈОМ

Обраде: ваљањем, ковањем, пресовањем, провлачењем, истискивањем,  служе за добијање полупроизвода или производа. У пракси се све више анализира моделни процес обраде метала деформацијом, експериментима настају поуздани подаци а савременим методама пројектовања процеса и алата тежи се обради метала без директног учешћа човековог рада. У пројектовању технолошких процеса најважније су симулација (врши се техником нумеричког или физичког моделирања, зависно од расположиве опреме и могућности коришћења  софтвера  у анализи) и анализа процеса са циљем избора оптималне технолошке варијанте пројектног решења.У процесу моделирања параметри система могу варирати све док се не добије оптимално решење процеса. Најкомплетнија анализа постиже се сагледавањем утицаја свих релевантних параметара процеса( нпр. процес ковања на слици).

            ОБРАДА РЕЗАЊЕМ

Увођење аутомата, специјалних машина и трансфер линија , са развојем електронике и рачунара решава се производност . Основа за флексибилну аутоматизацију је примена микропроцесора и вођење процеса обраде рачунаром.

            РАЗВОЈ ТЕХНОЛОГИЈЕ ЗАВАРИВАЊА

Смањење масе или утрошка енергије добијањем конструкција лакших од ливених и закованих конструкција - условили су нагли развој великог броја поступака заваривања, што омогућава све већу аутоматизацију, механизацију и роботизацију заваривања (роботи већ сада врше: обраду скидањем честица, монтажу, заваривање и завршну обраду).

            ПОВРШИНСКА ЗАШТИТА МЕТАЛА

Обухвата термохемијске методе и методе заштите материјала (превлакама на деловима производа или на финалним производима).

Површинска заштита, повећава трајност и поузданост производа и проширује могућност њихове употребе. Даљи развој има за циљ елиминисање или умањење штетних последица примене технологија површинске заштите метала и других материјала увођењем "чистијих" технологија.

            ОСИГУРАЊЕ КВАЛИТЕТА ИНДУСТРИЈСКИХ ПРОИЗВОДА

Све више расту захтеви у погледу квалитета и производности са смањењем трошкова производње, што је условљено увођењем нових технологија. Бољи квалитет производње обезбеђује: елиминацију шкарта и дораде, унапређивање разменљивости и заменљивости делова, коришћењем машина високе прецизности - унапређује се контрола квалитета, повећава сигурност, поузданост, радни век саставних делова и др.  Схватајући значај квалитета и његове контроле - осигурање квалитета производа остварује се кроз цео производни процес: маркетинг, планирање, развој, дизајнирање и припрема производње, производња и монтажа.

            МОНТАЖА    
Монтажа обухвата поступке састављања, руковања, контроле и испитивања, подешавања, и др. делатности. Састављањем појединачних делова, склопова и машинских  група формирају се сложеније групе или производи.

            ТРАНСПОРТ

Облик, величина и тежина машинске конструкције морају бити у складу са могућностима њеног транспорта до одредишта. У случајевима када облик машине, величина или тежина превазилази габарите транспортног средства - конструкција мора бити тако пројектована  да се лако може раставити на склопове.

            РУКОВАЊЕ, ОДРЖАВАЊЕ И БЕЗБЕДНОСТ У РАДУ

Руковање машинама треба да је што једноставније, безбедно, са што мање покрета - без замора. Ручице и полуге треба  да су на дохват руку или ногу, одговарајућег облика и кретања. Разни инструменти треба да буду постављени у најбољем видном пољу, груписани. Машина мора бити сервисирана, јер безбедност људи не сме бити угрожена ломом неког машинског дела или демонтажом склопа. Безбедност у раду се постиже одговарајућим заштитним мерама.             ЕКОНОМСКИ УСЛОВИ

Отворено тржиште захтева од конструктора да приликом конструисања претходно проучи: економичност и могућност пласмана кроз упоређивање своје конструкције са сличним. Жељено побољшање квалитета и снижење цене постиже се применом стандардних елемената и полуфабриката, избором најекономичнијег материјала. Такође мора се планирати што мањи трошак погонске енергије и мазива, планирати сервисирање и набавка резервних делова.                        ЕКОЛОШКИ УСЛОВИ

Приликом конструисања еколошки параметри упоређују се и усклађују са"базним узорком" или еталоном. Он је реално достигнуће вредности показатеља квалитета усвојених за упоређивање. Циљ је да се постигну што оптималније или више вредности у односу на еталон.

            ЕРГОНОМСКИ УСЛОВИ

Однос човек - машина - околина изучава ергономија. Ова наука установљава услове оптималног функционисања поменутог односа. Основну групу ергономских показатеља квалитета произвида чине:

  • здравствено- хигијенски,
  • физиолошки и
  • психолошки показатељи.

Закључни  део:

Обновити:НАЧИН ИЗРАДЕ ЕЛЕМЕНАТА .

3.    СТАНДАРДИЗАЦИЈА У ПРОЦЕСУ КОНСТРУИСАЊА

3.1.       ЗНАЧАЈ И ЦИЉЕВИ СТАНДАРДИЗАЦИЈЕ

Уводни део:

  1. О чему треба водити рачуна при конструисању с обзиром на захтеве руковања, одржавања и безбедности у раду ?
  2. Навести битне утицаје на економичност пројектовања конструкције.
  3. Навести неке еколошке и ергономске услове које конструкција мора да задовољи.

Средишњи део:

ОПШТИ ЦИЉЕВИ СТАНДАРДИЗАЦИЈЕ

Стандардизација је процес стварања примене правила за систематски приступ одређеној људској делатности. Општи циљеви стандардизације су:

  • унапређивање опште економичности људских напора, материјала, енергије, конструкције, технологије итд. у процесу производње.
  • заштита интереса потрошача одговарајућим квалитетом робе и услуга;
  • безбедност здравља и
  • боље споразумевање свих заинтересованих у процесу рада.

ЗАХТЕВИ СТАНДАРДИЗАЦИЈЕ

  • упрошћавање је смањење варијаната асортимана производа (заменљивост делова, склопова и машинских група)
  • размена информација (потреба која омогућава увид у достигнућа других из одређене области људске делатности
  • употреба симбола и скраћеница (означавање материјала, толеранција, квалитета, навоја, лежаја, профила итд.)
  • увођење међународног система мера ( SI )
  • децимална класификација (DK ) - међународно усвојен систем класификације појмова (целокупна област људског знања ). Нпр: техника је обухваћена са DK 62:


                                                                                          - DK 620 - Испитивање материјала
                                                                                          - DK 621 - Машинство
                                            Машинство је обухваћено са D 621 :
                                                                                         - DK 621,4 - Топлотне машине
                                                                                         - DK 621,6 - Вентилатори, пумпе,                                                                                          - DK 621,7- Обрада метала. Поступци,
                                                                                         - DK 621,8 - Машински елементи. Дизалице.
                                                                                         - DK 621,9 - Машине алатке. Алат.


Заштита интереса потрошача подразумева испуњење свих циљева стандардизације којима се регулишу односи између произвођача, производних предузећа и потрошача.

Прописи и стандарди из области сигурносних уређаја морају се примењивати по прописима којима се регулише обавезност употребе - прецизно наглашене, односно - кроз препоруке за употребу које  - не обавезују.

НИВО, АСПЕКТ, ПРЕДМЕТ И ВРСТЕ СТАНДАРДА

Према нивоу стандарди могу бити:  међународни (ISO), регионални (EEZ, CEN, итд.), национални (JUS, DIN, GOST...) и интерни.

Међународни стандарди настали су споразумно, на основу сарадње свих индустријских земаља. Регионални стандарди настају између групе држава које заједнички производе и пласирају своје производе. Национални стандарди настали су као потреба  предузећа да заједнички производе и пласирају своје производе у оквиру државних граница и шире. Интерне стандарде издаје предузеће. Достигнути степен развоја технике и технологије захтева развој нових предмета и аспеката стандардизације. Предмет стандардизације су: машинство, електротехника, грађевинарство, транспорт, пољопривреда, водопривреда, прехрамбена индустрија, шумарство, текстилна индустрија, информатика, као и образовање, здравство, чак и наука. У развоју стандардизације појавили су се многобројни облици и типови стандарда који се могу разврстати по критеријумима: карактер обрађене материје, степен у коме је материја обрађена и разлог доношења стандарда. Према карактеру материје коју стандарди обрађују, могу бити општег или посебног карактера. Стандарди општег карактера садрже општа решења којима се решавају одређени проблеми у техници и технологији(стандарди бројева, толеранције, квалитети обрађене површине, методе прорачунавања итд.

Закључни део:

1. Који су општи циљеви стандардизације?

2. Који је циљ и задатак интерних стандарда?

3. Зашто су изведени стандардни бројеви?

4. Шта подразумевамо под унификацијом елемената?

3.2.       СТАНДАРДНИ БРОЈЕВИ

Уводни део:

Стандардни бројеви омогућавају стандардизовање величина увек по истом систему. Тиме се постижу јефтинија производња и контрола, замена делова и одржавање машина. Стандардне дужинске мере,  по правилу треба примењивати у свим случајевима када се мера утврђује прорачуном или слободним избором.

Средишњи део:

Примена стандардних бројева није обавезна ако се мера јавља као збир или разлика стандардних мера. Стандардни бројеви су заокружене вредности чланова основних геометријских редова за децимални интервал од 1 до 10: R5,  R10, R20 и  R40, који су дати табеларно. Стандардни бројеви за интервале изван овог добијају се множењем или дељењем табличних вредности бројем 10, 100 итд.

Стандардне дужинске мере представљају стандардне бројеве основних редова, с тим што се приоритет даје реду   R5, затим се примењују редови R10, R20, R40.

Избор реда стандардних бројева при стварању низа величина утиче на економичност производње и експлоатације. Зато се приликом стварања низа величина треба држати прописаних правила.

Стандардни бројеви примењују се:

  • за називне величине и мере, нпр. за пречнике и друге дужинске мере, за снаге мотора, за носивост дизалице и транспортних средстава идр.
  • за склопне и положајне мере машина  и делова машина, као и за прикључне мере.           

Стандарди за заобљења

На прелазу са мањег на већи пречник цилиндричних делова, односно са мање на већу ширину пљоснатих делова, треба предвидети одговарајуће заобљење (r),  слика-1:

 

слика-1

Бројне стандардне  вредности заобљења усвајају се из табеле :

(0,2)       (0,3)      (0,4)     (0,5 )      (0,6)        (0,8)       1         (1,2)        1,6          (2)           2,5

(3)4                      5 6          8           10           12         16        (18)         20         (22)           25

            Стандарди за конусе и нагибе:

            У машинству се често примењују конусне површине и површине са нагибом (слика- 2).

 

(слика- 2)

 Конуси и нагиби морају одговарати стандардним вредностима датим у табели:

1:1,207         (1:1,5)            1:1,866      (1:3)           1:3,429        3,5:12             (1:4,072)

1:5          (1:6)         1:10                (1:15)        (1:16)         1:20              1:30                 1:50

Закључни део:

НАПОМЕНА:

  1. Првенствено бирати вредности које нису у загради;
  2. Већи пречник конуса (d2), тј. већу висину дела (h2 ) треба усагласити са стандардним бројевима;
  3. При изради конусних површина угао подешавања алата је α/2.

3.3.       УНИФИКАЦИЈА И ТИПИЗАЦИЈА

            Унификација елемената представља процес припремања, избора и утврђивања конструктивних решења, облика, мера и других величина, елемената  који се могу примењивати у већини машинских система.Таквим избором елемената постиже се економичнија производња, уштеда у процесу: конструисања, израде, монтаже и експлоатације машинских система. 

            Типизација је виши степен унификације и представља стварање низова истоврсних извршилаца функција система и њихових елемената различитих величина (носивости, снаге, капацитета и др.). Води се рачуна да број чланова низа истоврсних производа буде што мањи а да рационално покрије целокупно подручје променљивости производа. Она је вид стандардизације, којим се повећава продуктивност, економичност, рентабилност, а типизацијом се олакшава експлоатација машина, њихово сервисирање и снабдевање резервним деловима. 

            Типизиран је

  • велики број машинских елемената: лежишта и лежаја, спојница и др.
  • делова машинских елемената: завртњи, навртке, заковице, жлебни спојеви, осовинице, ремени и ременице, облици зубаца зупчаника и др.
  • код завртња и навртки типизирани су: облици и величина навоја,
  • код зупчаника: модули зубаца итд.
  • електромотори са низом типизираних конструкцијских решења различите       величине, снаге и угаоне брзине.
  • низови пумпи, вентилатора, компресора, мотора са унутрашњим сагоревањем итд.

            За типизацију машине треба одредити њене главне и основне параметре. Главни параметар је експлоатациони показатељ машине и он зависи од врсте машине.  Нпр, главни параметар: 

  • погонских машина је снага,
  • дизалица и лифтова – носивост,
  • алатних машина – габаритне мере обратка,
  • мерних инструмената – границе мерења итд.

            Треба извршити оптималан избор параметара с обзиром на захтеве потрошача (што већи избор) и захтеве економичности (што мањи број чланова у низу). 

            У општем машинству за стварање низова користи се принцип сличности, најчешће се примењује тзв. Кошијев критеријум сличности, заснован на механичкој (приближна једнакост напонских  стања  која морају бити мања од дозвољених напона, у одговарајућим критичним пресецима машинских делова, код свих чланова низа) и физичкој сличности (сличност облика и материјала) свих чланова низа. При чему се остварује сразмерност димензија.   Један од значајних облика стандардизације јесте принцип модуларне градње, који се састоји у градњи машина и машинских система од унифицираних и типизираних модула. Ти модули су машинске групе, подгрупе, склопови или делови, могу се међусобно комбиновати што омогућава стварање већег броја варијанти конструкције одређене намене. На следећој слици су шематски приказане различите комбинације стандардних склопова за једностепене, двостепене и тростепене редукторе( стандардни склопови су преносници са цилиндричним, конусним и планетним зупчаницима).

Пример типизације обода спојнице, приказан је на слици. Главни параметар обода спојнице је спољни пречник  D. Ако је предвиђена фамилија обода пречника D=(100÷400) mm, у таблици су дате основне димензије обода спојнице- за матични члан.

3.4. ЗАХТЕВИ И ОГРАНИЧЕЊА У КОНСТРУИСАЊУ – утврђивање

  1. На шта се односе захтеви и ограничења у конструисању?
  2. Зашто је избор најповољнијег материјала за елементе машинских конструкција важан
  3. и одговоран задатак?
  4. Шта је меродавно за избор материјала?
  5. Објасни: физичка, хемијска и технолошка својства.
  6. Шта су челици (механичке карактеристике – кроз ознаке челика и коришћење табеле).
  7. Подела челика.
  8. Сиви и нодуларни лив.
  9. Бакар и легуре бакра.
  10. Алуминијум и легуре алуминијума.
  11. Пластичне масе, гума.

10.  Објасни стање система у раду и стање система у отказу.

11.  Шта је поузданост система?

12.  Редне, паралелне и комбиноване везе елемената у машинском систему.

13.  Начини израде елемената.

14.  Економски, еколошки и ергономски услови.

15.  Који су општи циљеви стандардизације?

16.  Како се одређују величине за конус и нагиб машинских делова?

17.  Који су општи циљеви стандардизације?

4.    ТОЛЕРАНЦИЈЕ У КОНСТРУИСАЊУ

4.1.       ИЗБОР ТОЛЕРАНЦИЈА И НАЛЕГАЊА

Дужинске мере могу бити слободне и толерисане. Тежи се да буде што више слободних мера јер се оне не толеришу, па су трошкови производње мањи. Мере треба толерисати у следећим случајевима:

  • када мера треба да обезбеди исправно функционисање дела,
  • када мера обезбеђује жељено налегање,
  • када делови морају бити заменљиви,
  • ако се делови производе на различитим местима и           
  • када у производњи алат условљава да нека мера буде са одређеним телеранцијама.

            Подразумева се да и одступања од слободних мера морају бити у одређеним границама.

            При прописивању толеранција треба водити рачуна о следећем:

  • да толеранција буде велика колико то дозвољава функција дела,  тј. функција мере, да би трошкови производње били што мањи,
  • ако је могуће – обезбедити да налегање буде из првог степена приоритета.

            Опште смернице за избор квалитета су:

  • IT квалитети 1, 2, 3, 4 – за прецизни мерни прибор,
  • IT квалитети 5, 6, 7 – за мерни прибор радионичке контроле и најфинијих налегања, 
  • IT квалитети 8, 9, 10 и 11 – за просечна, грубља налегања,
  • IT квалитети 12 до 18 – за делове који не образују налегање, за коване, ливене и грубо обрађене полуфабрикате.

            Што су толеранције строжије, цена производа је већа, јер финији квалитети изискују прецизније поступке обраде у завршној радној операцији, повећава се и проценат шкарта.

            Ради смањења трошкова обраде у серијској производњи, могу се за делове који образују налегања прописати и грубљи квалитети толеранције. Избором и класирањем израђених делова, према стварној мери, постиже се да зазори, тј. преклопи остану у потребним границама. 

            Толеранцијска поља осовина и рупа деле се на одређени број група (1 до N) једнаких сужених толеранција, а међусобно се склапају тако да се смањи толеранција зазора, тј. преклопа. 

            Избор налегања

            Свако налегање осовине и рупе по правилу треба да је у систему једнаке рупе или у систему једнаке осовине. ISO-JUS препоручује за налегања примену само одређених толеранцијских поља и квалитета толеранција.

            Чврста налегања треба да обезбеде најмањи преклоп (Pd) који омогућава потребну носивост, а највећи преклоп (Pg)  не сме да пређе вредност при којој долази до пластичне деформације додирне површине. Сматра се да при формирању чврстог налегања може доћи до пластичне деформације до 10 %  површине, а да то не утиче на носивост склопа. На наредној слици дато је више примера примене налегања.

 

Утицај температуре на толеранције и налегања

            Према ISO стандарду, нормална основна температура на којој израђени делови и мерила морају имати прописане мере је основна температура 293 К или 20 0 С.

Већина машинских делова ради на температури различитој од основне, а стварне мере делова  мењају се у функцији од промене темперетуре. Ако су делови који образују налегање од истог материјала – промена температуре неће утицати на величину налегања. Ако су ти делови од различитих материјала, са различитим коефицијентима топлотних ширења, имају различите и радне температуре, па ће и величине налегања на радној темпераутури  бити различите у односу на исте величине на основној температури. У оваквим случајевима треба предвидети такво налегање да би се добили жељени зазори или преклопи. Промена пречника (или било које дужинске мере) износи:

 

Питања: 

1. Када мере треба толерисати?

2. Како се врши избор налегања?

3. Како температура утиче на толеранције и налегања? 

4.2.       ТОЛЕРАНЦИЈЕ СЛОБОДНИХ МЕРА

Уводни део:

Обновити толеранције и налегања.Величине одступања димензија многих машинских делова које нису толерисане на цртежу прописује се у виду одступања слободних мера.

Средишњи део:

Табела- 1, дате вредности дозвољених одступања слободних мера за називне мере до 2000 mm. 

Табела-1.ТОЛЕРАНЦИЈЕ СЛОБОДНИХ ДУЖИНСКИХ МЕРА 

 

 

Табела- 2.  дато је дозвољено одступање углова.

Табела 2.    ТОЛЕРАНЦИЈЕ СЛОБОДНИХ МЕРА  ЗА УГЛОВЕ УПИСАНЕ У ЦРТЕЖ 

 

 

 

 

 УТИЦАЈ ИЗРАДЕ НА СТВАРНЕ МЕРЕ, СТВАРНЕ ЗАЗОРE И СТВАРНЕ ПРЕКЛОПЕ

            Стварна  мера се утврђује мерењем. Према томе, она садржи и грешку при мерења. Како се у току израде услови обраде мењају,јасно је да се и стварне мере мењају. При томе је битно да се стварна мера налази између горње и доње граничне мере да би мера била добра. Ако је број истих делова довољно велики, статистички је утврђено да је процентуално већи број мера у близини средње мере тј. у близини средине толеранцијског поља, а број мера које се приближавају горњој и доњој граничној мери смањује се доста нагло-приближно по Гаусовој кривој вероватноће (слика). 

            Треба имати у виду да радник за машином настоји да унутрашње мере буду ближе доњој, а спољашње горњој граничној мери како би шкарт био што мањи. Ово се односи на мере великог броја делова и на мере са уским толеранцијама, а да се при томе обрада изводи на конвенционалним машинама алаткама. Како се зазори, тј. преклопи остварују комбинацијама различитих основних мера, осовина и рупа, добија се највећи број налегања у близини средњег зазора (преклопа). Средњу вредност зазора( преклопа) треба узимати као основу за прорачун и анализу налегања, нарочито ако се пре склапања делови класирају.

Закључни део:

Поновити лекцију са посебним освртом на приказане табеле и Гаусову криву вероватноће.

4.3.       КОНСТРУИСАЊЕ И КОНТРОЛА КВАЛИТЕТА ИЗРАДЕ

Уводни део:

Контрола квалитета израде врши се на свим мерама за које су прописане толеранције дужинских мера, облика и положаја, као и класе површинске храпавости. Најчешће се врши контрола: дужине, углова, облика, међусобних положаја површина и геометријских оса (радног предмета), тврдоћа, чврстоћа, површинска храпавост, порозност, хемијски састав, ако се врши стопостотна контрола квалитета.

            При избору мера које се уносе у техничко цртање и начину уношења( редно, паралелно или комбиновано) треба водити рачуна о : функцији дела, начину израде, монтаже, контроли, мерења итд.

Средишњи део:

Детаљни цртеж дела садржи:

            1. Функционалне мере–морају обезбедити беспрекорно функционисање дела у кинематској шеми машине, а као мере су важне за чврстоћу и крутост дела;

            2. Монтажне мере–одлучујуће за склапање дела;

            3. Технолошке мере– погодне за ослањање, стезање и базирање дела на машини ;

            4. Слободне мере- остале мере на посматраном делу.

Зависно од броја делова које треба израдити и од толеранција слободних мера прописују се толеранције за наведене мере. За контролу одступања мера, облика и узајамног положаја површина делова користе се гранична мерила или специјални прибори. Гранична мерила могу бити за навоје, дужинске мере и др. Морају имати прецизно израђене паралелне мерне површине, да би се лако састављале  у блокове, чије су мере једнаке збиру мера плочица које га сачињавају. За осовине се користе рачве, а за мерење отвора  користе се чепови. На слици су приказана гранична мерила  за Φ20 f 7 и Φ20 F8.                             

 

                         РАЧВА                                                              ЧЕП

 

Рачва и чеп  су мерила која се раде са толеранцијама, знатно мањим од толеранција мера делова. Зависност тих квалитета дата је табеларно. На наредној слици дате су толеранције граничних мерила: 

А) за унутрашње мере      

Б)  за спољашње мере

                                                  А )                                    Б )

Радне површине мерила на страни означеној  са „иде“ временом се хабају. Зато ову промену мера треба узети у обзир преко толеранције истрошености  (на слици).                                

Закључни део:

1. Објаснити: функционалне, монтажне, технолошке и слободне мере  

2. Шта су гранична мерила?

3. Објаснити промену мерила на страни „ иде“.

4.4.       ХРАПАВОСТ ПОВРШИНА И ТОЛЕРАНЦИЈЕ ОБЛИКА И ПОЛОЖАЈА

Уводни део:

Шта је храпавост?

Површине делова после обраде нису глатке, већ остају храпаве са наизменичним удубљењима и испупчењима . Висине тих неравнина на површинама делова са прописаним толеранцијама, морају лежати у подручју толеранцијског поља.

Површине металних производа су у погледу површинске храпавости разврстане у 12 класа ( као показатељи квалитета обраде) према граничној вредности средњег одступања профила – даје се табеларно.

Веза између квалитета толеранција и најгрубљих класа површинске храпавости дата је табеларно.

 

Контрола квалитета обрађених површина

Познате су нам две основне методе оцене и мерењаповршинске храпавости: КВАЛИТАТИВНА И КВАНТИТАТИВНА метода.

1. Квалитативна метода оцена се заснива на поређењу обрађених површина са еталоном : визуелно, додиром или уз помоћ пројектора

- Визуелне методе су могуће за одређивање грубље храпавости површина ако је  Ra ≥ 1, 25 μm

Ra - средње аритметичко одступање профила од средње линије

- Квалитет фино обрађених површина може се утврдити микроскопом

- Еталони који се примењују за оцену површинске храпавости морају бити од истог материјала као и контролисани делови, обрађени на исти начин и истог облика површина као делови који се контролишу.

2. Квантитативна метода оцене храпавости површине заснива се на мерењу мерењу микрогеометрије( наизменична удубљења и испупчења површина) специјалним приборима : микроскопом, микроинтерферометром, компараторима за мерење храпавости итд.

При коришћењу мерних инструмената за проверу храпавости површина, прате се препоруке произвођача мерних инструмената.

Облик и мере узорака за упоредну контролу и услове k валитета храпавости површина прописује JUS.M.A1.040.

ТОЛЕРАНЦИЈЕ ОБЛИКА И ПОЛОЖАЈА

Толеранције облика ограничавају одступања једног геометријског елемента од његовог геометријског облика. Оне одређују зону толеранције у којој посматрани елемент мора лежати и у којој сме имати произвољан облик

Толеранције положаја су толеранције правца места или тачности обртања. Оне ограничавају дозвољена одступања од геометријски тачног положаја( идеалног) двају или више елемената у односу једних према другима. Један од тих елемената је обично утврђен као референтни елемент( полазна база ).

Ако су за делове прописане само толеранције дужинских мера, оне ограничавају и толеранције облика и положаја.

У табели је приказан преглед врста толеранција облика и положаја, њихов симбол, толеранцијска зона и примери примене са објашњењем.

КОНТРОЛА ОБЛИКА ДЕЛОВА И ПОЛОЖАЈА

На сликама су приказана мерења:

-Неправолинијности (Δ) слика 1 – мери се компараторима

 

слика 1

-Нецилиндричности( слика-2) ,

овалности и вишеугаоног одступања (Δ)( слика-3)

-Мерење одступања профила уздужног пресека :.

 

-Мерење неуправности приказује :

а- мерење неуправности равни

б- мерење неуправности осе цилиндричне површине в.г.

в- мерење неуправности оса цилиндричних површина г- чеоно бацање

б.в.

- Мерење несаосности (слика горе)приказује:

а – несаосност у односу на базну осу

б – несаосност двеју цилиндричних површина у односу на заједничку осу

в- радијално бацање .

Пнеуматским приборима могуће је бесконтактно мерење.

У аутоматизованим процесима мерење грешака облика уз амплитудне претвараче

( омогућавају контролу амплитуде осциловања која се мења у складу са променом димензија ).

 

Закључни део:

Објаснити како се контролишу израђени делови (на сликама)?

4.5.       ТОЛЕРАНЦИЈЕ У КОНСТРУИСАЊУ –утврђивање

1. У којим случајевима се мере толеришу?

2. Како температура утиче на толеранције и налегања?

3. Како се врши избор налегања ?

4. Како се врши контрола израђених делова?

5. Објаснити квалитативну и квантитативну методу

6. Шта су толеранције облика?

7. Шта су толеранције положаја?

8. Шта је рачва, а шта чеп?

9. Шта је храпавост, класе храпавости ?

10. Толеранције граничних мерила ?

5.    ПРИМЕНА СТАТИСТИКЕ У ПРОЦЕСУ КОНСТРУИСАЊА

РЕЗИМЕ:

Пошто се статистички искази ослањају на законе случаја и рачун вероватноће, важе само у оквиру извесне исказане поузданости. Код уобичајених техничких проблема рачуна се у општим случајевима са 95% исказане поузданости.

Уводни део:

Једна од особина свих чинилаца који одређују ефективност машинских система представља њихов случајни карактер и то се односи на све основне компоненте ефикасности: поузданост, готовост и погодност одржавања.

Због случајног карактера ефективности њено изучавање је засновано на методама теорије вероватноће и статистичким методама.

Ове случајне величине, без обзира на та да ли се покоравају дискретном (прекидном) или континуалном (непрекидном) закону промене, карактеришу одређени основни статистички показатељи. Под овим појмом се подразумевају вредности случајно промењљиве које показују спектар њених могућих промена, односно основне особине закона њене расподеле. Овакви показатељи су средња вредност, мода и медијална расподела, мере расипања око средње вредности, границе поверења и ранг појединих вредности.

Пошто се статистички искази ослањају на законе случаја и рачун вероватноће, важе само у оквиру извесне исказане поузданости. Код уобичајених техничких проблема рачуна се у општим случајевима са 95% исказане поузданости.

Средишњи део:

5.1.       ОСНОВНЕ СТАТИСТИЧКЕ ВЕЛИЧИНЕ

Средња вредност популације (m), односно независно промењљиве t чија је густина расподеле (слика) дата функцијом  f(t) одређена је изразом:

а. За непрекидне токове

 

б. За прекидне токове

где је:

            ti - средња вредност прекидне случајне величине

p(ti) - вероватнођа реализације величине ti.

Ако се ради о ограниченом броју узорака као делу целе популације, средњу вредност посматране случајно промењљиве представља аритметичка средина.

 

где је:

            n – укупан број података.

Овако одређена средња вредност је ближа средњој вредности целе популације, ако је број посматраних података већи.

Медијана

Медијана означава вредност независно промењљиве, чија је кумулативна вероватноћа реализације 0,5, што значи да је једнака вероватноћи да ће било који резултат бити мањи или већи од 0,5 (или 50%). За континуалне токове медијана или t50, одређена је изразом:

 

МЕДИЈАНА

Значи, као горња граница интервала која одређује кумулативну вероватноћу од 0,5. Код узорака за које поседујемо само низ резултата, тј. за низ конкретних вредности посматране величине t, медијану представља вредност која се налази у средини свих резултата сложених по растућем реду.

Мода

Мода је вредност случајне величине која одговара највећој вероватноћи њене реализације, без обзира на то да ли се мења континуално или дискретно.

За континуално расподељену случајну величину t, чија је густина f(t), вредност моде (модула) одређена је изразом:

МОДА

Као што се види из слике, мода одговара екстрему функције густине расподеле.

МЕРА РАСИПАЊА ОКО СРЕДЊЕ ВРЕДНОСТИ

За одређену популацију случајних величина поред средње вредности могуће је одредити и меру расипања независно промењљиве t око осе средње вредности. Овај показатељ је од посебног значаја за стохастичке процесе.

Мера расипања осе средње вредности изражава се у облику:

, за континуалне законе расподеле,

за дискретне случајно промењљиве расподеле.

 

Мера расипања се често изражава у облику тзв. Стандардне девијације ,а користи се за информације из једног ограниченог скупа података за који није познат закон расподеле.

 

Процењена стандардна девијација (S), тада се израчунава преко израза:

 

На слици је приказана стандардна девијација нормалног закона расподеле.

 

 

 

ГРАНИЦЕ ПОВЕРЕЊА

Одступање израчунате средње вредности од стварне средње вредности одговарајуће расподеле оцењује се на основу утврђивања граница, односно интервала поверења. Интервал поверења представља дијапазон у коме се са одређеном задатом вероватноћом налази стварна средња вредност, која одговара свим могућим реализацијама посматране случајне величине добијене кео резултат мерења. Исти смисао имају и границе поверења код утврђивања закона расподеле. Шематски приказ граница и интервала поверења средње вредности дат је на слици .

Са слике се види да границе поверења представљају вредности C2α, које одговарају вероватноћи реализације у процентима, односно кумулативној вероватноћи α. Интервал поверења има облик:

Вредности граница поверења могу се одредити на основу димензија узорака и величине стандардне девијације, односно одговарајуће процењене вредности. Величина C2α за одређену вероватноћу α, израчунава се из табеларних података за одговарајући закон расподеле (види пример).

ХИСТОГРАМ И ПОЛИГОН

            Одређивањем основних статистичких величина добијају се информације о значајним показатељима посматраних узорака, али они ипак нису довољни за доношење закључака о популацији као целини. Зато је потребан виши ниво обраде статистичких величина које ће омогућити ближе упознавање стварног закона расподеле посматране случајно промењљиве величине. Прво приближавање овом циљу представља израчунавање релативних и кумулативних учесталости (фреквенције) и њихово гранично приказивање у облику хистограма и полигона.

 

ХИСТОГРАМ                                                                           ПОЛИГОН

 

За овакву обраду сви резултати мерења треба да се групишу у одређене класе, тј. интервале промене посматране величине, па се релативне учестаности одређују изразом:

у %

где је:

            ni - број резултата мерења у свакој појединачној класи,

            n – укупан број резултата мерења.

На основу релативних учестаности одређује се њихова кумулативна вредност fq:

 у  %

Што се графички приказује у виду степенастог дијаграма или полигона.

На основу граничних приказа релативних и кумулативних учестаности може се или грубо или приближно просуђивати о карактеру закона расподеле посматране случајне величине. Осим тога, могу се оцењивати медијана и мода (расподеле), као и расипање око средње вредности.

Све ове оцене ипак нису довољна основа за објективно одлучивање. Зато је потребно ићи на више нивое обраде, односно тачније процењивање стварних закона расподеле.

Рангирање

Ако информације потичу од релативно малог броја узорака (мање од 50), хистограм је нетипичног карактера. Тада се користи метода рангирања, заснована на додељивању одговарајућег ранга сваком резултату понаособ, па се формирају кумулативне учестаности овако рангираних резултата.

Најзначајнија метода рангирања је одређивање тзв. Медијалног ранга (MR) користећи емпиријски образац:

 

где је:

             jредни број резултата мерења,

            n – укупан број резултата, односно број елемената у узорку који се посматра.

На исти начин могу се утврдити и други рангови појединих резултата. Најчешће се иде на рангове од 5% и 95%. Ти рангови означавају део популације која одговара датој кумулативној учестаности. Овако израчунате вредности рангова значајности, а посебно медијалног ранга, могу се приказати графички, аналогно степенастом дијаграму или полигону кумулативних фреквенција. Тако се добија знатно реалнија слика правог стања ствари, нарочито код релативно малог броја узорака.

Теоријске расподеле вероватноће

Емпиријске расподеле поузданости могу се интерпретирати и теоријским расподелама вероватноће. По дефиницији, поузданост је једнака вероватноћи рада без отказа, односно:

 

 где је:

            ¦ (t)густина интервала времена рада до појаве отказа.

Непоузданост је: F(t)=1-R(t)=

а интензитет отказа: ¦(t)/R(t),

 

 

ТЕОРИЈСКА РАСПОДЕЛА ВЕРОВАТНОЋЕ

Највеђу примену имају експоненцијална, нормална и Вејбулова расподела (слика) . Вејбулова расподела је параметарског типа, што јој даје велику флексибилност.

На слици су приказане основне карактеристике најчешће коришћених теоријских расподела, као и одговарајући аналитички изрази. У свим овим изразима t је случајно промењљива, односно време рада до појаве отказа.

Могућности интерпретације емпиријске расподеле поузданости неком теоријском расподелом најлакше могу да се провере помоћу вероватносних папира. Ти папири се конструишу за сваку теоријску расподелу. Уколико се подаци о кумулативним учестаностима отказа, унети у одређени вероватносни папир, налазе приближно на првој линији, нема разлога да се хипотеза о ваљаности тог теоријског закона не прихвати. Осим тога, подаци унети у вароватносни папир дају могућност да се одреде и сви параметри теоријског закона за тај случај.

Вејбулова расподела има два облика двопараметарски и тропараметарски.

Статистичка функција поузданости за двопараметарски облик је: R(t)=

где је:

            β - параметар облика

            μ- параметар размере

            γ - параметар положаја.

Вредност параметара облика непосредно одређује облик функције густине. За β=1 Вејбулова двопараметарска расподела се у потпуности поклапа с експоненцијалним законом, односно:

R(t)= exp=exp ,

што даје:,

где је:

            η = m средња вредност расподеле.

За друге вредности параметра облика карактер Вејбулове расподеле се значајно мења. За β<1 расипање случајно промењљиве још је веће него код експоненцијалног закона, а за β≈(2.5 до 3.5) Вејбулов закон се приближава нормалној расподели.

Параметар размере Вејбулове расподеле представља величину сразмерну средњој вредности расподеле Γ (). Вредности гама-функције Γ () за различите вредности параметара облика β дате су у прилогу.

Параметар положаја Вејбулове расподеле користи се за случајне промењљиве величине које не могу бити мање од неке минималне вредности. Овај параметар, у ствари, помера почетну тачку мерења на ту минималну вредност случајне промењљиве.

Вероватносни папир Вејбулове расподеле конструише се на следећи начин:

  • двоструким логаритмовањем двопараметарског облика Вејбуловог закона добија се:

                         lnln =ln(t) - ln

Увођењем замена

                                                ; ; β=a; b = −βlnη

                                                 

Добија се Y=ax+b, односно једначина праве линије.

Према томе, у координатном систему на чију је апсцису нанета случајна промењљива t, а на осу означену словом алгоритама случајно промењљиве, односно x=lnt, а на ординату величина F(t), односно на осу означену словом В величина Y, Вејбулова расподела је представљена правом линијом. Параметар облика представља нагиб ове праве (тангенте угла који права заклапа са x осом), док се параметар размера очитава у пресеку праве са линијом која одговара кумулативној учестаности случајне промењљиве од 63,2%.

Рад са вероватносним папиром Вејбулове расподеле објашњен је на примеру података датих у табели из које су кумулативне учестаности појаве отказа унете у вероватносни папир на слици.

Табела :

 

 

ВЕЈБУЛОВА РАСПОДЕЛА – ВЕРОВАТНОСНИ ПАПИР ТЕСТ КОЛМОГОНОВ СМИРНОВЕ

 

Интервал мерне величине

Релативна учестаност %

Кумулативна учестаност %

0 – 2

4,5

4,5

2 – 4

14,5

19

4 – 6

20

39

6 – 8

21

60

8 – 10

18

78

10 – 12

8

86

Преко 12

14

100

 

Види се да све тачке одговарају правој линији. То даје основ за став да се поузданост посматраних елемената може интерпретираи овим законом расподеле. Значајност одступања појединих тачака од праве линије, што се практично увек догађа, треба проверити статистичким тестовима.

На примеру датом на слици за интерпретацију расподеле могу да се користе скале означене са А и В. Најпрактичније је да се из пресека обе нулте осе на скалама А и В (тачка С) повуче права паралелна усвојеној теоријској расподели, тј. правој која је повучена кроз унете тачке. Од пресека ове помоћне праве са вертикалом која одговара подељку (-1) на скали А, повлачи се хоризонтала, те се на скали В непосредно очитава величина параметара облика β, што је на слици назначено стрелицама.

Параметар размере непосредно одговара пресеку усвојене теоријске расподеле са хоризонталом која одговара кумулативној учестаности од 63,2%. Што се очитава на апсциси времена t. Са параметрима β и η, одређеним као на слици, функција поузданости за дати параметар може се изразити у облику:

,

Док је на основу података из табеле за средњу вредност расподеле:

Г=0,887·8,5=7,539

 

ТЕСТ КОЛМОГОНОВ - СМИРНОВЕ

 

Статистички тестови

Статистички тестови се користе за проверу да ли права повучена кроз тачке које одговарају експерименту, тј. емпиријској расподели у вероватносном папиру заиста одговара тој расподели.

 

Табела недостаје

 

Постоји више оваквих тестова, као што су Колгoмонов-Смирнове, d – тест, λ, Хенријева права и други, и њихова примена у статистици је шира. За анализе података о поузданости најчешће се користи тест Колгомонов-Смирнове. Степен сагласности се оцењује на бази одступања појединих тачака од претпостављене теоријске расподеле (праве линије), упоређивањем ових одступања са тзв. Критичним вредностима “d” . Критичне вредности “d” теста Колмогонов-Смирнове, дају се, како је дато у табели (извод), за различите податке n и различите степене значајности.

Пример примене теста Колмогонов-Смирнове дат је на слици, а односи се на скуп од 40 елемената, испитиваних до појаве отказа. За степен значајности 0.2 критична вредност “d” равна је 0.17. Наношењем ове вредности (у процентима) с обе стране претпостављене теоријске расподеле (праве линије) добијају се две граничне криве. Ако било која тачка емпиријске расподеле пада ван подручја омеђеног граничним кривима, хипоtезу о важности претпостављене теоријске расподеле треба одбацити са степеном значајности 0.20. У обрнутом случају нема разлога да се хипотеза одбаци (с истим степеном значајности). Са смањенем степена значајности смањује се и ризик да се усвојена хипотеза одбаци иако је фактички тачна, али се повећава ризик да се она прихвати иако није фактички тачна. То објашњава појам ''степена значајности'' који се користи у овом тексту и другим статистичким тестовима.

ПРИМЕРИ ПРИМЕНЕ СТАТИСТИКЕ У КОНСТРУИСАЊУ

Приликом прорачуна неког машинског дела усваја се степен сигурности већи од један, тако да се може стећи утисак да је меродава чврстоћа за оптерећење које делује већа од потребне. Међутим, то није тачно. Чак и када би очекивано оптерећење посматраног дела, као и својства материјала од кога је израђен, били тачно познати, ни тада не би могли усвојити степен сигурности тачно 1, због тога што оптерећење и својства материјала у себи крију известан степен неодређености.

Ово ћемо показати на примеру погонског вратила лифта. Максимално оптерећење лифта усваја се према максимално дозвољеном броју путника, а то је према конструктору – број путника помножен са њиховом средњом тежином. Тежине путника су различите. Ако меримо велики број особа, можемо нацртати учестаност p(G) са тежином која се редосладно не разликује за више од 5 кг, како је приказано на слици..

 

ХИСТОГРАМ УЧЕСТАНОСТИ ТЕЖИНА

Овакав хистограм представља расподелу тежина особа неке одређене средине, односно скупине људи. Ако би се узело целокупно становништво Србије, тако да разлика између класе не буде 5 кг, него само 100 грама, добила би се континуална расподела оптерећења (слика) тј. крива вероватноће расподеле оптерећења ( тежине)

 

 

 

КРИВА ВЕРОВАТНОЋЕ РАСПОДЕЛЕ ОПТЕРЕЋЕЊА

Познато је да оваква крива расподеле има особину да је површина коју она затвара с апсцисом једнака јединици, јер је вредност збира свих тежина које припадају свим класама особа (онако како смо их разврстали) једнака укупној тежини свих особа (без обзира на њихово разврставање по класама тежине).

Средња вредност тежине особе која се дефинише за прорачун износи:

,

где је:

            Gi – тежина i –те особе,

            nукупан број особа.

Из статистике је познато да је вероватноћа да ће тежина особа (на основу криве расподеле на слици ) бити у интервалу између тежина G1 и G2 одређене интегралом.

 

 

КРИВА РАСПОДЕЛЕ ОПТЕРЕЋЕЊА

На пример, ако је између тежина G1=60kg и G2=70kg, вредност интервала је 0,3, што значи да 30% особа од целокупног узорка име тежину између 60 и 70 килограма

На исти начин се расипају и својства материјала погонског вратила лифта.

Затезна чврстоћа материјала има такође стандардну девијацију Sα која обично не прелази вредности 8% од средње вредности декларисане чврстоће материјала.

Ако сада нацртамо криву расподеле оптеређења (G) и, рецимо, динамичке издржљивости материјала (σD) истог облика и на истом дијаграму (слика), при степену сигурности веђем од један биће . Међутим, подручје које је шрафирано и у коме је означава подручје у коме се може очекивати лом.

Однос  представља степен сигурности који садржи степен неодређености очекиваног оптерећења и динамичке издржљивости материјала, па уколико је вредност N већа, утолико је мања вероватноћа да ће доћи до лома вратила. Ако овај степен неодређености хоћемо да и бројно изразимо, онда је, на основу статистичких метода,

Према томе, ако су статистичке величине, средња вредност и стандардна девијација оптерећења и динамичке издржљивости познате, тада је позната и статистичка величина разлике . Уколико σD и G имају нормалну расподелу, и D ће имати нормалну расподелу (слика). G D D − =σ НОРМАЛНА РАСПОДЕЛА

Са слике се види да ће лом настати када је D<0 (шрафирана област).

 и

6.    ДЕФИНИСАЊЕ ОБЛИКА ЕЛЕМЕНАТА МАШИНСКОГ СИСТЕМА

Уводни део:

Функција се може остварити на више начина које прати низ фаза у процесу оптимизације конструкционог решења. На функционалност машинске конструкције утичу: намена, избор материјала и енергије, задати облик и начин израде, толеранција, чврстоћа, крутост, трење и хабање, руковање, одржавање, економичност и др. Ради сигурног и безбедног рада машинског система, потребно је у систем уградити низ контролних инструмената и аутомата.

Средишњи део:

При разматрању радних способности машинских делова, морају се имати у виду два стања машинског дела: радно стање (одговара предвиђеним радним условима) и критично стање (одговара границама на којима настају критичне појаве које онеспособљавају машински део за исправно функционисање и безбедан рад). Радне карактеристике никада не смеју достићи критичне.

6.1.       ЧВРСТОЋА МАШИНСКИХ ДЕЛОВА

То је способност машинских делова да се супротставе оптеређењу, а да при том не настану пластичне деформације или разарање (пукотине, прскотине, трајне промене облика или димензија машинских делова насталих у раду под утицајем оптерећења. Најоптималнији критеријуми чврстоће машинских делова дефинисан је степеном сигурности.

S = критично оптерећење ∕ радно оптерећење  >1

У шеми оптерећења машински део се представља упрошћено и своди на неки од основних статичких или кинематичких елемената( проста греда, греда са препустима, конзола и сл.). Сва активна оптерећења која делују на машинске делове изазивају одговарајуће реакције које се одређују на основу статичких услова равнотеже. Већина оштећења машинских делова настаје због великог оптерећења, па је потребно при обликовању неког машинског дела анализирати и његово напонско стање:

  • аналитички (применом познатих закона из отпорности материјала)
  • експериментално (коришћењем методе развијене за експерименталну анализу)
  • напонског стања машинских делова) и
  • анализа напонског стања применом рачунара.

6.2.       КРУТОСТ МАШИНСКИХ ДЕЛОВА

Способност машинских делова да се супротставе промени геометрије под дејством радног оптерећења, назива се крутост делова. У прорачуну крутости треба разликовати:

  • површинску крутост (деформације површинских слојева), може се повећати финијом механичком и термохемијском обрадом, смањењем броја делова у склопу.
  • запреминску крутост може се повећати смањењем кракова сила и распона између ослонаца, увођењем допунских ослонаца, избором најпогоднијег облика и димензија машинских делова и сл.

Крутост затегнутог штапа дужине l и попречног пресека А је:     K =   , где су:

К- крутост

Е- модул еластичности

ЗАГРЕВАЊЕ 

Један од критеријума радне способности машинских делова је загревање делова у току рада. Прекорачење одређених температура може изазвати велике дилатације и деформације, промену карактеристика материјала (чврстоћа, еластичност). Услови загревања често ограничавају радну способност, одређују облике и димензије делова а утичу и на избор материјала, уља за подмазивање и друго.

 

ЗАКЉУЧНИ ДЕО:

1. Шта утиче на функционалност машинске конструкције?

2. Зашто радне карактеристике не смеју достићи критичне?

3. Како се може изразити степен сигурности?

4. Шта је крутост машинског дела и како се може изразити?

5. Шта може изазвати прекорачење одређених температура (загревањем машинских делова)?

6.3.       КОНСТРУИСАЊЕ И ИЗРАДА ЕЛЕМЕНАТА; КОНСТРУИСАЊЕ ЛИВЕНИХ ДЕЛОВА

Уводни део:

  • Методе израде делова без скидања честица су: ливење, ковање, пресовање, извлачење и заваривање.
  • Методе израде делова скидањем честица су: стругање, глодање, рендисање, бушење, провлачење, брушење и др.
  • За завршну обраду користе се и неконвенционални поступци обраде( електроерозивни, електрохемијски, ултразвучни, ласерски и др.).Која ће се метода употребити зависи од више фактора.

Конструисање ливених делова

                Алати за ливење су скупи, па се ливењем израђују: делови сложеног облика, великих димензијаи мање чврстоће у односу на челик. Делови већих димензија израђују сепојединачно ливењем у песку. Делови мањих димензија израђују се од сивоглива, нодуларног или челичног лива (лију се у кокилама) а делови одлаких и обојених метала у алатима под притиском. Ливење се врши у великим серијама зато што је то веома скуп и сложен процес. При конструисању одливака треба водити рачунао карактеристикама калупа, материјала и језгра. Степен скупљања јеразличит за различите материјале. Последице услед скупљања материјалапри хлађењу могу бити усахлине, прскотине и деформације облика.

 

H (mm)

До 25

25...50

50...100

100...200

200...500

Преко 500

Нагиб

1:10

1:!2

1:15

1:20

1:30

1:50

α

5,5°

4,5°

 

 

                 одливци:а)лоше конструисани                      б)добро конструисани   

                                                                     слика-1 /табела-1 /

            Вађење одливака из калупа олакшано је предвиђеним нагибима (слика-1), величине нагиба, дате су у табели-1.слика- 2, приказуједа јепожељнода је већи део одливка у доњој половини калупа.табела-2, даје препоручене вредности прелаза (радијуса), спојева зидова одливака и др.

 

                                                        Табела- 2

  • При ливењу треба избегавати употребу језгра.
  • Код делова који имају венац (ременице, зупчаници, ободи спојница, замајци, фрикциони точкови и сл.) венац и главчину треба извести са што мањом масом, а ребро извести под нагибом.
  • Није добро да површине за обраду леже укосо, јер је обрада тада много тежа, већ треба да леже у истој равни и нормалне једна на другу.(слика-3).

 

 

 

Слика-3                                                слика-4                                                    слика-5

  • Слика-4, места за рукавце (задебљаном делу треба дати довољан нагиб, нпр. 300).  За израду калупа модел треба урадити са једном глатком површином (јевтиније је).
  • Слика-5, ако се после ливења планира бушење рупе-предвидети потребан испуст или дебљи зид, да би се чеоним глодалом добила нормална површина
  • Слика-6, међусобна блиска испупчења треба спојити( повољн.ија обрада , а модел јевтинији)
  • Слика-7, испусте с обе стране зида треба заменити једним испустом и једним упустом.

            Основни услов за добијање исправних одливака је што равномернија дебљина зидова одливака (скупљање одливака је при хлађењу равномерније) као и што једноставније конструкционо решење (јевтинија производња).                 

 

 

                                             Слика-6                                                              слика-7

 

При конструисању ливених делова води се рачуна о додацима за обраду (зависно од величине одливака и класе тачности). Код ливења у песку обично се предвиђају три класе:

            Класа-I, која се користи у серијској производњи, при машинском калуповању са металним моделима;

            Класа- II, у серијској производњи при машинском калуповању са дрвеним моделима; и

            Класа - III, при ручном калуповању са дрвеним моделима и у појединачној производњи;

  • Ако се од одливка захтева већа јачина и жилавост користи се челични лив.
  • Темперовани сиви лив- за мање делове (окове, ланце, кључеве, мале точкове и сл.).
  • Црни темпер лив- за делове са променљивом дебљином (ободе, кочионе добоше, мењачке кутије, кућице редуктора и сл.)
  • Алуминијумске и бакарне легуре за ливење (понекад ичелични лив) лију се у кокилама и под притиском (ливење великог броја истих комада танких зидова – до 3mm).

 

ЗАКЉУЧНИ ДЕО:

  1. Које су методе израде делова?
  2. Које се методе користе за завршну обраду?
  3. Које грешке при хлађењу дела могу настати?
  4. Објаснити слике и табеле. 

6.4.       КОНСТРУИСАЊЕ КОВАНИХ, ЗАВАРЕНИХ И ДЕЛОВА ДОБИЈЕНИХ СКИДАЊЕМ ЧЕСТИЦА;

КОНСТРУИСАЊЕ   КОВАНИХ  ДЕЛОВА

Ковање је још скупља метода од ливења, па се примењује када се захтева велика чврстоћа и жилавост. Сви полазни облици ковања су стандардизовани, а неки од њих су ваљани и вучени профили различитих облика попречних пресека. Ковање се може вршити на деловима у хладном или топлом стању, као и у калупу или у виду слободног ковања.  Ручно ковање је најскупље и примењује се  за делове једноставног облика и малих серија. Слободним ковањем је веома тешко постићи пресек цилиндричних и призматичних површина па се прибегава ковању  у калупима. Ако су делови сложеног облика треба пре ковања проверити да ли се може извршити нека друга обрада која би заменила постојећу.

За делове који се кују у калупима треба одредити удубљења у телу откивка који се могу добити само у правцу удара пресе. За конусне површине треба обезбедити довољан нагиб ради течења материјала. Типични делови који се кују у калупима су стандардни машински делови од којих се захтева велика чврстоћа.

Слика-1, лакше је извршити подебљање на крају а теже унутар дела (слика -6.11). Степенасти прелази су јевтинији од конусних (слика -6.12-а), (слика -6.12-б)- равне површине су јевтиније од косих, (слика -6.12-в) ребра се не могу израђивати слободним ковањем, (слика -6.12-г) задебљање није могуће извршити са унутрашњим површинама.

  1. Ако су делови сложеног облика, заменити ковање- заваривањем или закивањем, слика-85.или механичком обрадом и пресованим склопом-слика-86.
  2. За делове који се кују у калупима-  удубљења у телу откивка могу се добити само у правцу удара пресе- слика-86, а слика-6.15- калуп треба урадити да шупљине имају мању дубину, а већу ширину.

            Типични делови који се кују у калупу су: коленаста вратила, зупчаници, клипњаче, котрљајућа тела, прстенови, колути лежаја, вратила изједна са зупчаницима и други делови од којих се захтева велика чврстоћа. При изради кованих делова, посебно се води рачуна о површинама на којима треба извршити обраду скидањем струготине.

ДЕЛОВИ КОЈИ СЕ ОБРАЂУЈУ РЕЗАЊЕМ

            Површине делова који су претходно обрађени ливењем или ковањем, а њих треба обрадити скидањем струготине, морају имати одговарајуће додатке за обраду, води се рачуна о стезању делова и прилазу алата да буде што више :

  • Површина у истом нивоу
  • Површина које су управне или паралелне са површином притезања.
  • Степен тачности обраде неке површине треба да буде усаглашен са захтевом функције дела.
  • Непокретне додирне површине обрађивати стругањем, рендисањем и глодањем
  • Како би се обезбедило правилно налегање.
  • Релативно покретне додирне површине обрађују се брушењем (смањује се отпор трења).
  • Заптивне додирне површине које клизе једна по другој, морају бити фино обрађене  (брушењем, полирањем, хоновањем)- обезбеђују заптивање.
  • Слободне површине се понекад обрађују, ради повећања динамичке издржљивости, смањења корозије, естетског изгледа и др.
  • При прелазу са једне површине на другу, одвајају се благо заобљеним жлебом (слика6.17).
  • На сликама- 6.18-6.21,  дати су примери делова на којима се врши механичка обрада.

            Ако су машински делови веће дужине (вратила, осовине, вретена и сл.), обавезна је израда средишњих гнезда ради правилног центрирања при обради на стругу- слика- 6.

слика- 6

                                    Облик- А- средишње гнездо α=600 ( за масе делова до 100кг)

                                    Облик- Б- средишње гнездо α=900 ( за масе делова веће од 100кг)

Величина а- се одсеца по завршетку свих предвиђених обрада резањем.

КОНСТРУИСАЊЕ ЗАВАРЕНИХ ДЕЛОВА

Заваривање је један од најважнијих поступака спајања материјала (јевтиније од осталих метода у погледу трошења материјала и прибора, али је и најпоузданија метода спајања). Добро обликовани заварени делови могу бити лакши чак 50% од ливењем добијених делова, мањи је утрошак материјала за моделе и алате. У поређењу са закивањем,  заваривање има много више предности: простија је технологија припреме, брже је и економичније, а заварене конструкције су чак 15% лакше од закованих, лакше је отклањање грешака завара. Недостатак је што овај процес, као и сам квалитет завара, зависи од заваривача и од материјала, већа је осетљивост завара на променљива оптерећења. Како квалитет вара утиче на чврстоћу споја, завари су класификовани према квалитету израде.

  N- нормално заваривање (за умерена статичка оптерећења)

  F- фино заваривање (за јача статичка и умерена динамичка оптерећења) 

  S- специјално заваривање (за јача статичка и динамичка оптерећења)

            Челици се добро заварују ако у себи садрже мање од  0,3% угљеника. Легирајући елементи: силицијум, манган, сумпор и фосфор, при заваривању делују неповољно на својства завара, док са бакром и никлом, хромом, молибденом и ванадијумом то није случај. Бакар, алуминијум као и њихове легуре се добро заварују. Заваривање се најчешће врши врућим гасом, грејним телима и топлотним импулсима. 

            На слици- 7. је приказан исправан положај шава у односу на оптерећење.

 

                     слика- 7                                                        слика- 8

            На  слици- 8 дат је пример како се избегава завар код судова под притиском.

            На слици- 9, дат је пример а- лоше и б- добро конструисаних заварених делова.

 

6.5.       ЛАКЕ КОНСТРУКЦИЈЕ

Уводни део: 

Општа разматрања

            Под појмом лаке конструкције подразумева се мала маса конструкције у односу на њене функционалне карактеристике. Лаке конструкције, најчешће се користе у ваздухопловству као и у изради возила, али су доста скупе, због материјала кога често и нема на тржишту. Смањење масе постиже се променом облика и димензија конструкције, а треба водити рачуна о напонским стањима у њој. 

Средишњи део:

Номинална маса елемената

Маса греде непроменљивог пресека може се израчунати једначином :

Gn=A· l · ρ (kg)

A- mm2-површина попречног пресека греде

L-m -дужина греде

ρ- kg/dm 3 - густина материјала

Оваква маса назива се номинална маса, а она се разликује од стварне масе јер елемент машине има непроменљив попречни пресек. Номинална маса се може још добити множењем фактора општих услова фактора профила и фактора материјала.

У разматрању смањење масе задржаћемо се на утицају номиналне масе.

Номинална маса изражава се као:

 

где је:

-фактор општих услова, који зависи од оптерећења, система ослањања, распона и деформација,

-фактор профила, који зависи од геометријског облика пресека елемената,

-фактор материјала, којим су обухваћене неке физичке и механичке особине материјала.

При прорачуну елемената зависно од намене постављена су три критеријума:

  • критеријум А – када су за прорачун меродавни напони;                           
  • критеријум Б – када је за прорачун меродавна  деформација;
  • критеријум Ц-  када је за прорачун меродаван деформацијски рад.

Фактори  КА разликују се међусобно, зависе од усвојених критеријума и врсте напрезања.

 

6.6.       AНАЛИЗА УТИЦАЈА НА МАСУ ЕЛЕМЕНАТА

            Смањење силе, а тиме и масе може се постићи на више начина: смањењем масе елемената, смањењем масе покретних делова или смањењем отпора трења, али и повећањем угаоне брзине јер се тиме смањује радијална и аксијална сила. Дужина дела, такође утиче на тежину па је могуће остављање већег броја ослонаца применом елемената мање запремине. Захваљујући овоме смањује се маса елемента што омогућава лакшу  примену дела.

Избор профила

При избору профила треба водити рачуна нарочито о цени погодности за израду и обраду склапања са другим профилима и др.

 

 

Избор профила је уско повезан са врстом напрезања. Приликом затезања облик профила не утиче на масу. Фактор профила биће утолико мањи што је отпорни момент пресека већи, а маса ће бити мања што је површина пресека мања. Кружни пресеци су погодни за елементе који ротирају у сваком положају имају једнак фактор профила. Мостовне и челичне конструкције као и сложене конструкције се претежно израђују од дебелих лимова. Приликом увијања су највише напрегнута спољашња влакна пресека. Зато су лакши они профили чија највећа маса пресека више удаљена од неутралне осе (шупљи профили као нпр. кружни прстен). Код шупљих квадратних пресека, однос са пуним квадратним пресеком је још повољнији тако да су ови пресеци погодни за непокретне елементе. Фактор профила при извијању, једнак је фактору облика при савијању. Уметањем ребара- скраћује се дужина извијања као и маса профила.

Закључни део:

Поновити све о лаким конструкцијама.

6.7.       ТОЛЕРАНЦИЈЕ У КОНСТРУИСАЊУ; ПРИМЕНА СТАТИСТИКЕ У ПРОЦЕСУ КОНСТРУИСАЊЕ; ДЕФИНИСАЊЕ ОБЛИКА МАШИНСКОГ СИСТЕМА - утврђивање

  1. Када мере треба толерисати?
  2. Шта одлучујуће утиче на избор налегања?
  3. Када температура утиче на величину налегања?
  4. Како се утврђује стварна мера?
  5. Шта је рачва, а шта чеп?
  6. Које се мере разликују на детаљном цртежу ?
  7. Квалитативна метода
  8. Квантитативна метода
  9. Шта ограничава толеранције облика?
  10. Шта су толеранције положаја?
  11. Како се уносе толеранције дужинских мера?
  12. Како се контролишу израђени машински делови?
  13. Како се дефинише медијана?
  14. Шта дефинише интервал поверења?
  15. Када се нарочито користи метода рангирања?
  16. Који основни фактори утичу на избор врсте обраде?
  17. Како се дефинише критеријум чврстоће машинских делова?
  18. Објаснити запреминску и површинску крутост делова?

6.8.       ИЗБОР МАТЕРИЈАЛА; ПРОСТОРНИ ОБЛИК И НАПОНСКО СТАЊЕ

Резиме:

Разлике у масама су велике (зависно од просторног облика и облика попречног пресека). Постоји могућност да се при смањеној маси елемената повећа носивост или крутост.

Уводни део:

Физичке и механичке особине материјала су обухваћене факторима материјала (KА3;КВ3;КС3) – табела -1

 

 

Средишњи део

Затезање

Ако се за поједине врсте материјала усвоје границе течења (ReH) као меродавне карактеристике материјала, односно где је Rm – зетезна чврстоћа материјала, добијају се резултати приказани у дијаграму.

Уочава се да легирани челици, дрво и легуре алуминијума имају приближне факторе КА3 (елементи од тих материјала су лакши од елемената израђених од других врста материјала).

У погледу деформације (критеријум В), дрво, P.CuSn12 и Sl200 су неповољнији од осталих материјала.

Деформацијски рад (критеријум С) у дијаграму, показује да су веома повољни: легирани челици, буково дрво и AlCuMg2.

Савијање

Поредак фактора К3 приказан је по величини за елементе изложене савијању.

Зависно од врсте материјала.

За критеријум А, најлакши су елементи од челика, високе границе течења, од легура алуминијума и дрвета, а најтежи од бронзе, сивог лива, челика и челичног лива.

По критеријуму В најповољнији су дрво и легура алуминијума. Челици су једнако повољни (треба бирати челике мање чврстоће јер су јевтинији), бронза и сиви лив су

најповољнији.

Критеријум С – најповољнији су челици са високом границом течења, AlCu5Mg2 и буково дрво.

Сва разматрања у вези са савијањем важе и за извијање, јер су фактори материјала истоветни. За увијање је слично с тим што је уместо нормалног напона (σ ) меродаван (τ ), а уместо модула еластичности (Е) меродаван је модул клизања (G). Закључујемо да за ''лаке конструкције'' треба бирати материјале високе границе течења и легуре алуминијума за гњечење, зависно и од осталих својстава материјала.

ПРОСТОРНИ ОБЛИК И НАПОНСКО СТАЊЕ

Избором погодног просторног облика може се утицати на масу елемената. На слици-1 приказани су носачи (једнострано укљештене греде и греде на два ослонца). Ако су максимални моменти једнаки, попречни пресек на целој дужини греде исти- слика-1 (а), материјал тог носача није максимално искоришћен на целој дужини, већ само у зони највећег савијања. У решењу (б) одузет је материјал на оптерећеним местима, па се на појединим местима приближава идеалном облику- код кога је σ =const.

 

 

 

Слика-1

У табели- 2, дат је преглед маса једнострано укљештених носача различитих просторних облика и попречних пресека изложених савијању за податке: F=1000N, L=1000mm и напон укљештења σS=10N/mm2. Разлике у масама, у зависности од просторног облика и облика попречног пресека су велике, али се истовремено може утицати на повећање крутости или носивости при савијању или при увијању, применом решеткастих конструкција са штаповима, (слика-1).

На слици 6.31 под б и в, приказано је повећање крутости носача изложеног савијању у односу на решење дато на слици под а.

 

 

Слика- 1

На слици -1 -шематске конструкције од лимова –а- најмања носивост, ж- највећа носивост,

у односу на решења под-а. На наредној слици-2 на примерима под б и в –повећана чврстоћа и крутост вратила (смањењем крака –L) , у односу на решења под-а.

 

Слика- 2

Постоје и друге могућности да се при смањеној тежини елемената повећају носивост или крутост при савијању или при увијању применом жлебних, профилних спојева и спојева помоћу затезних елемената, применом елемената изложених претходном напону и другим начинима.

Закључни део:

Обновити лекцију.

6.9.       УТИЦАЈ БРОЈА ОБРТАЈА НА ТЕЖИНУ ДЕЛОВА

Уводни део:

1. Како се може утицати на масу елемената?

2. Какве су разлике у масама , зависно од просторног облика и облика попречног пресека?

Средишњи део:

Обртни момент на вратилу, приказаном на слици, може се израчунати по изразу :  

 

 

Т=

где је : Р- снага, = , угаона брзина ,   n – минутни број обртаја

За исту снагу момент увијања ће бити утолико мањи, уколико је угаона брзина већа. На тај начин ће меродавни отпорни момент пресека бити , где је  у N/mm2 дозвољени напон увијања. Ефекат је већи када осим увијања има и савијања као код вратила на следећој слици.

 

            Mоменти савијања потичу од сила које се јављају при преношењу обртног кретања, а оне су мање, ако су обртни моменти који се преносе мањи. Тако да је обимна сила Ft = 2T/ d t , где је d t- меродавни пречник, на коме замишљамо да делује обимна сила (нпр. код цилиндричних зупчаника са правим зупцима: d t = m z , где је m - модул зупчаника , z - број зубаца ).

Радијална сила зависи од обимне силе (код цилиндричних зупчаника (Fr ≈0,36 Ft ), зато ће и моменти савијања бити мањи што је угаона брзина већа, а растојање између појединих елемената на вратилу мање (силе су веће , ако су пречници d t мањи).

За зупчанике је карактеристично да смањење модула и смањење броја зубаца може и треба да иде само до одређене границе, испод које настају негативни ефекти.

Повећање броја обртаја (брзоходности машине) има границе које су у функцији специфичности конструкције.

Код мотора SUS, повећањем угаоне брзине коленастог вратила повећавају се и инерцијалне силе у елементима клипног механизма, погоршавају услови сагоревања, повећавају оптерећеност лежишта, утрошак мазива итд. Зато се код клипних мотора SUS горња граница броја обртаја стабилизовала на n ≈5000 mm -1 код дизел- мотора и n ≈8000 mm -1 код ото-мотора.

Критични број обртаја, се израчунава помоћу формуле:

,

где је:

k – фактор начина улежиштења

            (k = 1 - за осовине и вратила која се слободно окрећу у лежиштима, слика под а)

            (k = 1,3 – за осовине обострано уклештене, слика под б)

            (k = 0,9 – за конзолно уклештење осовине или вратила ослоњених као на слици под в)

c, N/m – крутост система који осцилује,

m, kg – маса система који осцилује,

g, m/s2 - убрзање Земљине теже g = 9,81 m/s2

fG – највећи угиб изазван тежинама маса машинских делова смештених на осовини или вратилу.

Торзиона критична брзина обртања може се израчунати помоћу формуле :

,

где је:

c , Nm/rad - крутост вратила ,

J , kgm2 - момент инерције вратила, укључујући масе делова смештених на вратилу

Закључни део:

1. Како избор материјала утиче на масу делова изложених затезању, савијању и увијању ?

2. Како угаона брзина утиче на тежину ротационих делова?

6.10.   ДЕФИНИСАЊЕ НАЧИНА СПАЈАЊА-ВЕЗИВАЊЕ ЕЛЕМЕНАТА МАШИНСКОГ СИТЕМА

Уводни део:

Спој (веза) машинских елемената у неком машинском систему може бити нераздвојив или раздвојив.

Средишњи део:

Нераздвојиви спојеви

То су чврсти, непокретни спојеви машинских делова који се једном спојени не могу без разарања раздвојити, обухватају: заковане, лемљене и лепљене спојеве. И спојеви цилиндричних елемената са јаким преклопом могу се сврстати у нераздвојиве спојеве,  јер приликом растављања спојених делова настаје пластична деформација површинских спојева материјала у степену који чини делове неупотребљиве за поновно спајање.

Раздвојиви спојеви

То су чврсти спојеви машинских делова који се по потреби могу раздвојити и поново спојити без оштећења делова споја. За спајање делова у раздвојиву везу користе се навојни парови, профилисане везе, клинови и чивије. Раздвојиви спојеви могу бити непокретни и покретни. Делови непокретних спојева се не померају у раду, док делови покретних спојева то могу. Навојни парови, жљебни делови и клинови могу остварити непокретну или покретну везу.

Опруге служе за еластичну везу машинских делова, на посебан начин обезбеђују покретну везу.

Закивање се примењује у посебним случајевима, нпр. у ваздухопловству за спајање лимова и профила од легура лаких метала, и то првенствено због њихове мале дебљине и веће чврстоће и сигурности.

Лемљење и лепљење се такође ређе користе за спајање машинских делова у општим машинским конструкцијама, а чешће у посебним.

Закључни део:

Обновити све о раздвојивим и нераздвојивим спојевима.

6.11.   ОБЛИКОВАЊЕ ЗАВАРЕНИХ И СТЕЗНИХ СПОЈЕВА

Уводни део:

Обновити начин спајања елемената машинског система

Средишњи део:

Oбликовање заварених спојева:

Сучеони спојеви имају предност (већу издржљивост) у односу на преклопне и Т-спојеве.

Из табеле се види колико облик шава и споја, као и начин завршене обраде шава утичу на његову издржљивост зависно од врсте напрезања.

 

 

На следећој слици приказана је расподела напона у сучеоном завареном споју

 

 

неуварен корен шава уварен корен шава уварен корен и завршно обрађен шав

Са слике се види да су напони σZ1 и σZ2 највећи код неувареног корена шава, а најмањи код увареног корена и завршно обрађеног шава.

6.12.   ОБЛИКОВАЊЕ СТЕЗНИХ СПОЈЕВА

Уздужним клиновима са нагибом (tg =1:100) могу се спајати вратила са каишницима, ременицама, замајцима и ободима спојница, а у принципу, и са свим другим елементима за пренос обртног кретања. Због забијања клина настају одређене деформације вратила и главчине другог елемента, што има за последицу појаву ексцентричности главчине у односу на вратило

 

                    (слика-1)                                                                          слика-2

 

Да би ова ексцентричност била што мања, између вратила и главчине треба прописати налегање

слика-1 Н7 ⁄ к6 или Н7 ⁄ m6.

Налегање између клина и жлебова у вратилу и главчини треба да је h9 ⁄ D10.

Од нормалне силе Fn ≈ 4,76Fa где је Fa аксијална сила, којом се набија клин нагиба на спољашњој страни tg=1:100, при коефицијенту трења μ=0,1 потиче напонско стање у споју.

За преношење великих обртних момената код променљивог смера обртања напонско стање у споју постиже се помоћу тангентних клинова (слика-2). Нагиб клинова који се постављају у паровима под углом од 120°(180°) треба да је 1:60 до 1:100. Један пар клинова преноси обртни момент у једном, а други у другом смеру обртања.

Мера клина и жлеба за клин у вратилу и главчини треба обликовати према JUS.M.C2.020 како би се обезбедили исправно налегање и потребна издржљивост пресека вратила с обзиром на концентрацију напона која је у односу на друге стезне спојеве највећа. Због ове околности и наведених недостатака стезни спојеви остварени клином са нагибом користе се ређе, и то кад су обртни моменти велики а угаона брзина вратила мала.

Стезни спојеви остварени попречним притезањем завртњева (слика-3) користе се за преношење релативно малих обртних момената уздужних сила и спрегова. Стезни спој приказан на слици (слика-3-а) је са дводелном главчином, а на слици (слика-3-б) са разрезаном главчином на спољашњем делу.

 

Слика-3

Притисак на додирним површинама дводелне главчине(слика-3-а) износи:

, N ⁄ mm²,

где је:

            Fp, N-притезна сила од једног неподешеног завртња,

            i, број завртња;

            d, mm-пречник вратила или елемента који прихвата спрег или уздужну силу;

          l, mm-корисна дужина главчине;

Укупна притезна сила Fp · i мора бити толика да момент трења Тμ буде већи од највећег радног момента или спрега, тј.

Тμmax .

Ако се главчина притеже помоћу i завртња, потребно је да притезна сила у сваком завртњу износи

Fp = Tmax ⁄ μ0 i d , N,

где је:

            μ0-почетни коефицијент трења.

Код дводелних главчина јављају се у току рада и центрифугалне силе које растерећују завртње од Fp на Fp, односно смањују површински притисак на додирним површинама на p.

Услед овог растерећења завртња смањује се и сила трења од на Fμ. Овако умањена сила трења треба са потребном сигурношћу да пренесе обимну силу Ft,тј.

S= Ft >1, 2 до 1, 8.

Додирни притисак разрезаних главчина (слика-3-б) може се израчунати само приближно, и то због еластичних деформација главчине, а из израза:

p=Fn ⁄ d · l ≈ Fp · i · l2 ⁄ d · l · l1 , N,

где је:

            i - број завртња.

Неподешени завртњи димензионишу се према уздужној сили Fp. Мере l1 и l2 узимају се са цртежа. Да при притезању не би дошло до великих деформација између вратила и главчине, треба прописати налегање Н7 ⁄ ј7, Н8 ⁄ ј7 или Н8 ⁄ к7.

 

ЗАКЉУЧНИ ДЕО:

  1. Предности сучеоних спојева у односу на преклопне.
  2. Како шав утиче на издржљивост споја, зависно од врсте напрезања?
  3. Шта се спаја уздужним клиновима са нагибом?
  4. Када се користе тангентни клинови?
  5. Од чега зависи притисак на додирним површинама дводелне главчине?
  6. Чему је једнак додирни притисак разрезаних главчина?

 

Стезни спојеви остварени помоћу конусних површина и навоја

 

Уводни део: У стезне спојеве се убрајају чврсти спојеви који омогућавају преношење аксијалних сила и обртних момената отпором трења. Стезни спој може се постићи клином са нагибом, навојним спојем, еластичним елементима или чврстим налегањем.

Средишњи део:

Конусне површине добро центрирају главчине и омогућују лаку монтажу и демонтажу, под условом да је угао конуса α ≥ 2 , где је -угао трења.

Обично се узима α = 12° до 14° како би се избегла самокочивост споја и омогућила што већа нормална сила и додирни притисак у споју.

Ако се веза остварује уздужном силом, обично се користе навојни спојеви (слика-4).

 

Навој вратила мањих пречника израђује се на завршетку вратила (слика-4-а), а навој већих пречника вратила урезује се (слика-4-б), а спој се притеже завртњем. Код решења на слици (слика-4-в) између главчине и навртке постављене су тањирасте опруге које ограничавају преношење обртног момента после евентуалног проклизавања на додирним површинама, до кога може доћи због преоптерећења.

Ако је потребно да се спој осигура од угаоног померања, уграђује се сегментни клин(слика-4-г) који у овом случају не преноси оптерећења.

Код стезних склопова остварених помоћу конусних површина налегање се доста равномерно остварује на целој површини. Додирни притисак (p) остварује се помоћу аксијалне притезне силе Fp. Момент трења (Тμ)- може се приближно одредити помоћу једначине:

Тμ ≈ 0,5π ∙ l ∙ p ∙ d²m ∙ μ0,

где је:

            dm=0,5(d1 + d2)-средњи пречник конуса,

            μ0- коефицијент почетног клизања,

            l-корисна дужина додира конуса.

Највећи обртни момент који спој може да пренесе је Тmax.

Стварни притисак на додирним површинама износи:

p= ,

 

Дозвољени површински притисак је:

            pd= (50-90) N ⁄ mm² за Č ⁄ Č и Č ⁄ ČL,

            pd= (30-50) N ⁄ mm² за Č ⁄ SL

Притезна сила треба да износи:

 

где је:

            S = 1,8-2 – степен сигурности

Сила управна на додирну површину:

,

Притезне везе конусних површина могу се остварити и помоћу расечених притезних чаура, односно седла (слика-5).

 

слика-5

Конусни опружно-затезни прстенови (слика-6) постављају се слободно у простор између глатких цилиндричних вратила и главчина елемента за пренос обртног кретања, а притискују се аксијално, обично помоћу навојног споја. Под дејством аксијалне силе настаје еластична деформација прстенова при чему се пречник спољашњег прстена повећава, а пречник унутрашњег прстена смањује. Одлике опружно-затезних прстенова су:

                                                           а)                                            б)

слика-6

  • не слабе пресек вратила и главчине
  • обезбеђују добро центрирање делова на вратилу
  • не захтевају допунско фиксирање делова на вратилу
  • постижу херметичност споја и смањују опасност од корозије

Елементи у опружно –затезном споју морају бити прецизно обрађени и исправно притегнути да би пренели предвиђени обртни момент. Опружно- затезни прстенови уграђују се с извесним почетним зазором у односу на вратило, односно отвор(слика-6-а). Са порастом аксијалне силе расте и притисак. Код уздужно постављених комплета опружно- затезних прстенова и при притезању са једне стране радијални притисак појединих прстенова опада зависно од његовог удаљења од места деловања сила (слика-6-б). Неисплативо је уграђивати више од четири пара прстенова у комплету.

Стезни спојеви остварени преклопом елемената

Код ових спојева пре склапања елемената пречник отвора спољашњег елемента мањи је од пречника отвора унутрашњег елемента. Склапањем настаје притисак на додирним површинама па се оптерећење и обртни момент преносе отпором против клизања спојених делова (Слика 7).

 

                                                      слика-7                                             слика-8

Стезни спојеви остварени чврстим налегањем могу пренети велика променљива и ударна оптерећења, најчешће се спајају делови који ротирају. Недостатак ових спојева је отежано склапање и расклапање. Притисак у споју изазива затезање спољашњег и притисак унутрашњег дела (слика 8). Највећа вредност напона у спољашњем делу је на унутрашњој површини пречника, а најмања на додирној површини.

ЗАКЉУЧНИ ДЕО:

1. Када се користе навојни спојеви?

2. Чему је једнак момент трења?

3. Од чега зависе стварни притисак на додирним површинама и дозвољени површински притисак ?

6.13.   НАЧИН ФОРМИРАЊА СПОЈА

Уводни део:

Обновити- начин спајања елемената машинског система

Средишњи део:

  1. Када се користе навојни спојеви?
  2. Чему је једнак момент трења?
  3. Од чега зависе стварни притисак на додирним површинама и дозвољени површински притисак ?
  4. Објаснити слике 5,6,7 8.

 

Ако се спој формира применом аксијалне силе, потребна сила пресе одређује се на основу горњег граничног притиска pg и износи:

Fp=μp ∙pg·d·π·l

где је:

            μp-коефицијент трења пре него што су неравнине на додирним површинама услед пресовања смакнуте.

Сила пресовања се повећава са повећањем дужине l споја (слика-1,а). Почетна сила потребна за раздвајање делова Fs већа је од Fk јер је статички коефицијент трења μs већи од коефицијента приањања μk(слика-1,б ).

 

                                                  а) слика-1                          б) слика-2

 

 

Спој се може формирати и радијалним пресовањем тако што се спољашњи део загреје толико да пречник отвора повећа до величине која омогућује несметано склапање. Хлађењем спољашњи део стеже унутрашњи те се на додирној површини јавља притисак p.

Исти ефекат може се постићи хлађењем унутрашњег дела или истовременим загревањем спољашњег и хлађењем унутрашњег дела. Температура загревања спољашњег дела износи:

,

где је:

            to у К-температура околине

            Z - зазор пресовања који се може усвојити Z=ag за толеранцијско поље f,

            Pg-највећи очекивани преклоп у споју,

            αs у К-коефицијент линеарног ширења материјала,

Спољашњи делови се загревају у уљу или у гасним и електричним пећима највише до 600 К. Унутрашњи делови хладе се у течном гасу или течном ваздуху. Притисак на додирним површинама споја изазива велике напоне у спојеним деловима који могу изазвати пластичне деформације (најосетљивији су крајеви споја). Да би се повећала издржљивост споја на његовим крајевима, смањује се крутост једног дела конструкционим решењима ( слика- 2.1).

 

 

 

(слика- 2.1)

Посебним обрадама (цементирањем, нитрирањем...) повећава се чврстоћа споја. Напони у деловима споја не смеју да прекораче границу течења Re. Овај услов се проверава израчунавањем степена сигурности против пластичних деформација:

,

-највећа вредност напонаодређена према највећем преклопу

Степен сигурности против пластичних деформација треба да износи S=1,5…2,5.

 

СПОЈЕВИ ЗА ПРЕНОШЕЊЕ АКСИЈАЛНИХ СИЛА

Аксијална сила може се пренети са вратила на главчину и обратно поноћу наслона, завртња, чивија, посебних прстенова, навртки и сл. На слици- 3 приказано је више конструкционих решења која се користе за преношење аксијалне силе помоћу завртња или навртке. На слици 3-а завртањ се налази у главчини и делимично улази у вратило. Уместо у главчину завртањ се може увртети у посебан прстен, слика- 3,б. Завртањ се може осигурати од обртања еластичним прстеновима слика- 3,г.

 

слика-3

Посебни прстенови могу се користити и за преношење аксијалне силе чивијом али само ако се спој формира на месту осовине или вратила на коме су друга оптрећења минимална или равна нули.

На слици -4 приказано је како се преносе аксијалне силе и то:а-помоћу плоче и једног заврња, б-помоћу плоче и два завртња и в- помоћу посебне завртке. Навојни спојеви су осигурани од одвртања слика-4, на следећи начин а-чивијом, б-савијеним крајевима лима, б- савијеним озубљеним прстеном.

 

слика- 4

Мања аксијална сила на ослонац се често преноси уградњом прстенастих ускочника. Они се једноставно намештају и нису скупи. Постављање ускочника треба избегавати на јаче оптерећеним деловима вратила због концетрације напона на месту жлеба. Облици ускочника и ознаке мера ускочника и жлебова на вратилу или осовини и главчини приказа ни су на слици- 5, а вредности мера дају се табеларно.

 

слика-5

 

ЗАКЉУЧНИ ДЕО:

- Обновити начин формирања споја.

6.14.   ДЕФИНИСАЊЕ ОБЛИКА ЕЛЕМЕНАТА СА АСПЕКТА МОНТАЖЕ И ЗАМЕНЉИВОСТИ

РЕЗИМЕ: Облик елемената мора испунити услов да се монтажа и демонтажа елемената може извршити брзо и лако

Уводни део:

Облик елемената мора испунити услов да се монтажа и демонтажа елемената може извршити брзо и лако. Уколико се ради о великим серијама, овај фактор је још и значајнији. Веома важно је постићи потпуно налегање склапаних делова. Склоп на слици-1, не испуњава наведени услов, јер су за налегање предвиђене две паралелне равни 1 и 2.

За правилно налегање само на једној додирној површини- примењују се налегања као на слици-2 и 3.

 

слика-1

(неисправно конструисани делови)

 

                    слика-2                                                            слика-3

(исправни облици )

За склапање је потребно да облик конструкције омогући приступачност како за елементе везе, тако и за приборе помоћу којих се остварује та веза.

 

Решење на слици-4, под а) је неприступачно, а под б) и в) су приступачна за исправну монтажу завртњева.

 

 

                                                    слика-4                                                             слика-5

Ради лакше монтаже цилиндричних делова, као и ради спречавања оштећења додирних површина, треба оборити ивице отвора и на челу осовине(слика-5).

Да би осовиница, чивија, или неки други цилиндрични или конусни део могао да дође до дна рупе, треба предвидети одушак за ваздух (слика-6).

Увртање завртња кроз дубљи отвор може се олакшати конусом на завршетку или оборити ивица унутрашњег навоја (слика-7).

 

                         слика-6                                  слика-7                                       слика-8

Да би се омогућило правилно налегање рукавца и лежишта, лежаја, заобљење рукавца мора бити са мањим радијусом од радијуса заобљења лежаја или лежишта(слика-8).

Навоји не могу послужити за центрирање, чак и ако су најфиније обрађени и задовољавају прописане толеранције навоја. Центрирање се може постићи само ако је предвиђена и цилиндрична површина (слика-9). На слици-10, приказано је како се може постићи коаксијалност цеви које се спајају прирубницама (удубљење у једној, а испупчење у другој прирубници).

 

слика-9                                                                                                    слика-10

 

Монтажа и демонтажа лежајева

Лежајеви се најчешће уграђују на осовине и вратила са преклопом, али у појединим случајевима се предвиђа и преклоп између лежајева и кућишта.

При уградњи лежајева на хладно, посебна се пажња обраћа на то да сила спајања делују на прстен са преклопом. Оштећења се могу догодити када се силе спајања преносе преко котрљајућих тела (слика-10).

 

слика-10

 

 

слика-11

 

Адекватним поступком монтаже и помоћу одговарајућих алата може се остварити ефективно деловање силе спајања на прстен тела (слика-11)..

Код лежајева са унутрашњим прстеном потребан преклоп се остварује аксијалним померањем лежаја у односу на конусни рукавац. Посебну пажњу треба обратити да то померање не буде веће од потребног, јер се смањује унутрашњи зазор у лежају. Недовољан зазор нарушава услове рада, па је због тога непожељан.

Уградња бачвастих и подесивих лежаја захтева мерење преосталог унутрашњег зазора или аксијалног померања унутрашњег прстена у односу на конусни рукавац. Минимални дозвољени зазор прописује се од стране произвођача лежајева.

Убризгавањем уља одређене вискозности и под одређеним притиском, површине се раздвајају.Уља се доводе између површина одређеним каналима.

ЗАКЉУЧНИ ДЕО:

1. Како се све може постићи стезни спој?

2. Правилну монтажу и демонтажу лежаја објасните користећи слике .

6.15.   ДЕФИНИСАЊЕ ОБЛИКА ЕЛЕМЕНАТА МАШИНСКОГ СИСТЕМА- утврђивање

  1. Како се дефинише критеријум чврстоће машинских делова?
  2. Објасните запреминску и површинску крутост делова.
  3. Који основни фактори утичу за избор врсте обраде?
  4. У чему је предност заваривања у односу на друге поступке конструисања?
  5. Како врста напрезања утиче на избор облика профила?
  6. Како избор материјала утиче на масу делова изложених затезању,савијању и увијању?
  7. Како се све може постићи затезни спој?
  8. Које су одлике опружно-затезних прстенова?
  9. Који се гранични услови поставњају приликом избора и провере чврстог налегања?      

33. УТВРЂИВАЊЕ

ПИТАЊА И ЗАДАЦИ :

  1. Који су општи циљеви стандардизације?
  2. Који су основни циљеви југословенских стандарда?
  3. У којим случајевима примена стандардних бројева није обавезна?
  4. Како се одређују величине за конус и нагиб машинских делова?
  5. Шта подразумевамо под унификацијом елемената?
  6. У којим случајевима мере треба толерисати?
  7. Како се врши избор налегања?
  8. Како температура утиче на толеранције и налегања?
  9. Како се дефинише медијана?

10.  Како се дефинише критеријум чврстоће машинских делова?

11.  Објасните запреминску и површинску крутост делова?

12.  Који основни фактори утичу за избор врсте обраде?

13.  У чему је предност заваривања у односу на друге поступке конструисања?

14.  Анализирајте критеријуме А, В и С за поједина напрезања, користећи податке из табеле

15.  Како врста напрезања утиче на избор облика профила?

16.  Како избор материјала утиче на масу делова изложених савијању, затезању и увијању?

17.  Како угаона брзина утиче на тежину ротационих делова?

18.  Које су одлике опружно-затезних прстенова?

7.    АНАЛИЗА НАПОНА И ДЕФОРМАЦИЈА МАШИНСКОГ СИСТЕМА

Радна, гранична, оптерећења елемената машинских система

Елементи машинских система су у току рада изложени дејству сила и спрегова, топлоти, хемијским утицајима, зрачењу и другим утицајима. Показатељи изазваних стања су напони, деформације и њихове учестаности, вибрације, температура, хемијске и структурне промене састава материјала и др. Стање изазвано оптерећењима у којем машински део не може исправно да обавља своју функцију представља критично стање. Стање непосредно пре настанка критичног стања у којем машински део још може да обавља своју функцију представља гранично стање. Од свих стања машинских делова најзначајнија су напонска стања која првенствено одређују основне мере машинских делова.

Величина и расподела радних напона у машинским деловима

За рационално конструисање и оцену сигурности и поузданости машинских елемената против појаве критичних напона, неопходно је познавати величину и расподелу на критичним местима делова, начина промене напона у току рада и број циклуса промене напона у предвиђеном радном веку.

Номинални и стварни напон

Величине и расподеле напона у машинским деловима зависе од величине и врсте оптерећења, односно врсте и величине напрезања, као и од облика машинског дела. У деловима са променљивим пресецима напона су неравномерно распоређени, а највећи напони су знатно већи од номиналних. Концентрација напона највећа је при затезању, а најмања при увијању (слика-1).

 

слика-1

Однос највећих напона у неком пресеку представља геометријски фактор концентрације напона: , или ,

- највећи напони у неком пресеку

- номинални напони

Фактор концентрације напона повећава се са порастом интезитета промене пресека, односно са порастом дубине жлеба при истом полупречнику заобљења или са смањењем пречника заобљења при истој дубини жлебова. С обзиром на то да процес разарања садржи и фазу пластичности у којој се напони равномерније распоређују, крајњи ефекат промене пресека делова мање је неповољан него у области еластичности. Показатељ овог утицаја је ефективни фактор концентрације напона:

 

где је:

            =(1,4 ...0,8)10-3 Rm – фактор осетљивости челика на концентрацију напона

            Rm, N/mm2 – затезна чврстоћа

Сложена напрезања

Истовременим деловањем више врста оптерећења на машинске делове настају сложена напонска стања. Напон, чије би дејство на критично стање одговарало збиру дејстава појединачних напона представља еквивалентни напон.

или

 [σ] , [ τ ] –критични напони при чистом савијању и увијању

Врсте и начин промене радних напона

Критична напонска стања у знатној мери зависе и од интезитета и броја промена напона. Машински делови у којима су напони у току радног века приближно непроменљиви представљају статички напрегнуте делове. Највећи број машинских делова изложен је у току радног века променљивим напонима. Они припадају групи динамички напрегнутих делова. Устаљене промене напона могу бити једноциклусне и вишециклусне.

 

 

Једноциклусне промене напона

вишециклусне промене напона

ЗАКЉУЧНИ ДЕО:

1. Разлика између граничног и критичног стања.

2. Када је концентрација напона највећа а када најмања (слика-1)?

3. Објаснити једноциклусне и вишециклусне промене напона (слика-2) ?

7.1.       ГРАНИЧНИ И КРИТИЧНИ НАПОНИ ДИНАМИЧКИ НАПРЕГНУТИХ ДЕЛОВА

Уводни део:

Средишњи део:

 

 

Критични напони динамички напрегнутих делова, односно динамичке издржљивости деле се према начину промене напона. Ако су промене напона једноциклусне, са константном амплитудом, издржљивост је основна и представља највећи напон у циклусу промене напона. Ако су промене више циклусне, тј. са различитом величином амплитуда, издржљивост је радна и представља највећи напон у блоку промене напона.

Основне (радне) издржљивости добијају се експерименталним испитивањима низа истоврсних епрувета или машинских делова. Смањењем величине напона броја циклуса промене напона до разарања се повећава све до неког напона при којем један део епрувете остаје неразорен. Од свих издржљивости најзначајнија је гранична издржљивост која представља највећи напон који епрувета или машински део може да издржи. Интезитет промене напона у машинским деловима изразито утиче на замор материјала и његову издржљивост. 

 

 

Највећи замор изазива симетрично наизменична промена напона код које је интезитет промене напона највећи. Зависност величине трајне издржљивости од интезитета промене напона може се погодно приказати односом средњег напона и издржљивости у облику Смитовог дијаграма.

 

            Утицаји на издржљивост машинских делова

            Издржљивост машинских делова може се добити непосредним испитивањем или корекцијом величина добијених испитивањем или корекцијом величина добијених испитивањем стандардних епрувета при одговарајућем напрезању.

Утицај величине попречног пресека на издржљивост машинских делова узима се у обзир помоћу фактора ζ1 .

Утицај храпавости површина на изджљивост машинских делова узима се у обзир помоћу фактора ζ2 .

Утицај отврднутих површинских слојева на издржљивост машинских делова узима се у обзир помоћу фактора ζ3.

Утицај корозије на издржљивост машинских делова је изразито неповољан и узима се у обзир помоћу фактора ζ4.

Утицај температуре се непосредно одражава на својства, затезну чврстоћу, издржљивост и др. карактеристике материјала. Представа о утицају температуре може се добити на основу величине показатеља ζ5 који представља однос критичног напона и на повишеној или сниженој температури и конвенционалној температури од 20° С.

Издржљивост машинских делова  за радне услове је:

,

-издржљивост епрувете,

-утицаји на издржљивост машинских делова,

-ефективни фактор концентрације напона,

36. ОДРЕЂИВАЊЕ СТЕПЕНА СИГУРНОСТИ НА ОСНОВУ КРИТИЧНИХ И РАДНИХ НАПОНА

Меродавна величина радних напона , односно  добија се најчешће према номиналном оптерећењу увећаном фактором неравномерности (удара) КА, чије се просечне вредности усвајају приближно за поједине сличне машинске системе.

Помоћу овако одређених величина радних напона и одређених величина критичних напона за радне услове машинских делова одређује се одговарајући степен сигурности:

S=             односно:                  S=

Овако израчунати степен сигурности требало би да се крећу у границама од  1,25 до  2.

За статички напрегнуте делове степен сигурности се одређује према напону течења RеH односно Rp, а ређе према затезној чврстоћи Rm или некој другој статичкој чврстоћи:

,  или

Овако израчунати степен сигурности требало би да се крећу између 1,5 и 3, а у посебним случајевима и више.

Степен сигурности при сложеном напрезању

Уколико се у пресеку истовремено јавља више нормалних напона, на пример, напон затезања  и напон савијања , прво се одреде парцијални степени сигурности за свако напрезање, тј.  и , па се затим одређују укупни степени сигурности:

,

Ако је пресек истовремено изложен нормалном и тангенцијалном напону, прво се израчунавају парцијални степени сигурности и , па се затим одређује укупан степен сигурности:

 

7.2.       ДЕФОРМАЦИЈЕ МАШИНСКИХ ДЕЛОВА

Када се конструишу делови и склопови машинских система, осим основног захтева да радни напони не пређу критичне напоне при којим настају разарања низа делова и склопова, поставља се и захтев да имају одређену крутост, односно еластичност. 

Однос оптерећења и деформација или померања представља крутост.Бројчано изражена крутост је оптерећење које изазива деформацију једнаку јединици. 

Пример елемената који треба да имају одређену крутост јесу вратила.С обзиром на то да су вратила јако напрегнути делови и да њихови угиби, нагиби или углови увијања могу бити врло велики , сви делови на вратилима заузимају положаје који одговарају овим деформацијама.

Савијање или увијање вратила на местима чврстих веза изазива такође неравномерну расподелу притиска између главчине и вратила и између њих и делова којима се везују. 

Велика еластичност захтева се и од еластичних елемената, нпр. Опруга. 

Главна превила за конструисање делова одређене крутости или еластичности заснивају се на односима деформација и напона, на геометрији делова и на својствима материјала, односно њихових модула еластичности и клизања. 

Значајно повећање крутости може се добити избором облика пресека који имају велике моменте инерције. 

Делови чији су основни облици плоче које имају мале дебљине у односу на друге мере имају мале моменте инерције пресека, а с тим и мале крутости при савијању. 

Затворени пресеци првенствено са већим површинама на већем удаљењу од пола имају знатно веће моменте инерције него неки други. 

7.3.       ПРОВЕРА КРУТОСТИ И СТАБИЛНОСТИ ВРАТИЛА

Еластичне деформације изазивају поремећај положаја обртних делова који заузимају положај који одговара угибу (f) и нагибу (α) осовине или вратила и углу увијања (φ) вратила, што може довести до одступања већих од дозвољених. То има нежељене последице, на пример, неисправно спрезање зубаца зупчаника или повећано загревање лежишта због повећаних ивичних напона и слично.

У критичним случајевима треба, према томе, израчунати угиб и нагиб осовине или вратила и установити јесу ли у дозвољеним границама. Тако је препоручљиво да угиб (f) испод активних сила треба да је f<=0.00035 L, где је L- распон између отпора ослонца, односно растојање од активне силе на препусту до ближег отпора ослонца. 

Угао нагиба је tgαA,B <= 0.001...0.002, при чему се мање вредности односе на релативно дугачка клизна лежишта, а веће вредности се дозвољавају за релативно краћа клизна лежишта (l/d<= 0.8) и круте лежаје.

Угиб и нагиб осовине или вратила константног пресека изложеног савијању (слика 1), одеђују се на основу метода чији су обрасци дати у табели (слика 1). Занемарујући утицај стезних спојева, помоћу ових образаца одређују се угиби и нагиби посебно за сваку силу спрег, као и за сваку раван понаособ. Добијене величине у једној равни сабирају се алгебарски а затим геометријски са одговарајућим величинама у другој равни.

На исти начин може се поједноставити прорачун и за приближно одређивање деформација осовина и вратила са променљивим пресецима, односно са чврстим спојевима за меродаван средњи пречник.

Деформације осовина и вратила променљивог попречног пресека могу се одредити и графоаналитичком методом, илустровано сликом 2, са бројчаним подацима.

 

 

Отпори ослонаца су: FA=3.482 kN и FB=4.518 kN.

Максимални момент савијања је :

Mmax = M2 = FA · (l1+0,5·l2)=3,482 (165+75)=835,7kNmm=83,57kNcm.

Моменти савијања M1 и M2, моменти инерције I  површина лево и десно од пресека 1, 2, 3, као и односи M/I у појединим пресецима дати су табеларно.

Односи M/I у појединим критичним пресецима различити су лево и десно од пресека 1, 2 и 3 јер су различити моменти инерције (слика-2.б). По одређивању тежишта Si површине које карактеришу односе Mi/Ii а израчунавају се аналитички (нпр. A1=I1∙a/2, табела уз слику-2) цртају се план векторских површина Ai у одређеној размери и верижни полигон помоћу кога се одређују угиби и нагиби:

                                                                     ,

У примеру датом на слици -2 највећи угиб је:

 

Нагиб у ослонцима А и В износе:

,

 

Деформације осовина и вратила променљивог попречног пресека могу се одредити и графоаналитичком методом.

Одређивање угаоне деформације вратила 

Момент увијања Т изазива угао увијања вратила: ОВАЈ ДЕО ДОПУНИТИ

7.4.       РАДНИ И КРИТИЧНИ НАПОНИ НА ДОДИРНИМ ПОВРШИНАМА

Уводни део:

- Шта су критични напони ?

- Шта изазивају критични напони?

Средишњи део:

Радни напони на додирним површинама елемената изражавају се површинским притиском (p)

p=F/A

            1. Додирне површине су глатке и равне:

 

                       А)                                                                        Б)

p- површински притисак

F- сила на додиру

A- додирна површина

А) –равномерна расподела притиска на додирној површини; Б) –неравномерна расподела притиска на додирној површини

            2. Расподела притиска на половини додирна цилиндричних површина F=p/A код:

а) чврстих налегања, (d>D) притисак је равномерно распоређен,

б) лабавих налегања, ( d<D) притисак је неравномеран,

приказана је на следећој слици:

 

 

Критична стања на површинама машинских делова зависе од величине њихове релативне покретљивости. Делови могу бити непокретни, могу да се клизају или котрљају.

При додиру непокретних делова, притисак се може повисити док на месту додира не дође до гњечења материјала (пластичне деформације).

 

где је:

ReH- напон на граници течења

p – највећи површински притисак

Код делова који се котрљају површински слој је изложен замарању (временом долази до трошења материјала површинским замарањем).

Преднапрегнути спојеви

Код стезних и других спојева, где долази до трења, критично стање настаје проклизавањем спојених делова.

Критична сила или критични обртни момент при којима настаје клизање, утврђују се експериментално.

При највећем отпору клизања вероватноћа проклизавања тежи нули и то је гранични отпор клузања. Ако су највеће радне силе мање од граничне силе, постоји сигурност против проклизавања и поузданост (R → 1). За степенасти облик релетивне учестаности радне силе и вероватноће проклизавања, функција непоузданости је:

,

Преклапање расподела радног и критичног напона илустровано је сликом-3:

 

 

 

слика-3

Закључни део:

- Обновити радне и критичне напоне на додирним површинама

7.5.       АНАЛИЗА НАПОНА И ДЕФОРМАЦИЈА МАШИНСКОГ СИСТЕМА- утврђивање

  1. Како се одређује стварни напон у неком карактеристичном пресеку машинског дела?
  2. Како се израчунава сложено напрезање?
  3. Када настају сложена напонска стања?
  4. Од чега зависе критична напонска стања( нацртај и објасни).
  5. Разлике између једноциклусних и вишециклусних промена напона
  6. Какве промене машинских делова изазивају критични напони?
  7. Објаснити разлике између дијаграма истезања (слика лекција 35.) за развлачљиве и меке челике.
  8. Критични напони код сложено напрегнутих делова (слика  лекција 35.)

7.19. ЗНАЧАЈ ЕКСПЕРИМЕНТА У ПРОЦЕСУ КОНСТРУИСАЊА

Уводни део:

У проучавању законитости појава и процеса у природи и техничким системима експеримент се користи као једна од основних метода.

Планирање експеримената узроковано је појавом сложених објеката истраживања.

Средишњи део:

Нека појава, процес или стање могу се прoучити помоћу аналитичке или експерименталне методе. У истраживањима се најчешће користе обе методе.

У истраживањима се креће од експерименталног плана. Он се дефинише скупом свих експерименталних или мерних тачака које се могу изразити план-матрицом:

x11 x21 x31 … xk1

x12 x22 x32 … xk2

x12 x23 x33 … xk3

… … … … …

x1N x2N x3N … xкN

Под претпоставком да је за сваки фактор k узет исти број третмана или нивоа промене N.

Област или простор Рх планирања експеримента одређује могуће вредности фактора (варијабила) хij:

I=1,2,3…,k, j=1,2,3,…N.

У области планирања експеримента Рх налазе се све тачке експерименталног плана.

Применом савремене теорије експерименталних истраживања могу се на успешан начин решити разноврсни задаци, као:

  • математичко моделирање појава,
  • проучавање природе унутрашњих појава и процеса и
  • оптизимирање и оптимално управљање процесима у техничким системима.

У основи савремене матоде експерименталних испитивања за решавање задатака користи се кибернетички принцип тзв. црне кутије. Овај принцип представља једноставан модел реалног система, чија је унутрашња структура непозната или делимично позната .

Једино су познати улази:

  • вектор контролисаних или управљајућих фактора,
  • вектор неконтролисаних фактора који обухвата и поремећајне факторе, као и излаз
  • вектор карактеристика процеса који се добија мерењем резултата процеса.

Вишефакторски оптимални планови омогућују да се истраже и идентификују појаве и механизми процеса, постави математички модел процеса, тј. успостави веза између улаза ( x, z) и излаза (y) и оптимизира ток процеса. При томе су развијени поуздани критеријуми и математичко-статистички алгоритми за оцену

 

8.    ЕКОНОМСКИ, ЕКОЛОШКИ И ЕРГОНОМСКИ АСПЕКТИ У КОНСРУИСАЊУ

8.1.       ФАКТОРИ КОЈИ УТИЧУ НА ЕКОНОМИЧНОСТ МАШИНСКОГ СИСТЕМА

Максималну економичност дефинишу два основна показатеља: трошкови рада и чист доходак, који се остварује радом машинског система. Поред економичности, главни критеријум техноекономске оптимизације су: продуктивност, рентабилност и квалитет.

Економичност(Е) исказује економски смисао и циљ производње, а дефинише се односом произведене вредности () и минимално утрошених вредности () у процесу стварања произведене вредности, тј :

Принцип економичности могуће је применити на било који процес: пројектовање, конструисање, технологија, производња...

Продуктивност рада (Р) дефинише се односом збира употребљених вредности у одређеном времену и суме једног елемента или више њих у истом временском интервалу.

Продуктивност се може дефинисати и као тенденција да се произведе одређена друштвено потребна количина производа( Σ Q ) при минималноим трошковима људског рада ( ΣL ) .

Р = Σ Q / Σ L

Рентабилност (R) одређује коначан ефекат процеса рада производног система. Дефинише се као тенденција да се оствари максимални доходак (D),тј. да се реализује што већа новостворена вредност минимално ангажованим средствима (Σ А) у процесу репродукције,

R = D / Σ А

Квалитет постаје један од најважнијих фактора конкурентске способности индустријских производа. Нова производна филозофија захтева повећање квалитета производа и истовремено снижење трошкова производње, тако да су производи све квалитетнији, а јефтинији. Осигурање квалитета производа остварује се у свим фазама производног процеса, најважније су:

  • истраживање тржишта и продаје (маркетинг),
  • пројектовање, конструисање и израда технолошке документације,
  • производња ( израда делова , монтажа и др.)
  • употреба и одржавање машинског система.

Ефективност система дефинише се као вероватноћа да ће систем успешно ступити у дејство и затим радити без отказа, успешно се прилагођавајући условима околине у предвиђеном времену рада и под одређеним радним условима.

Поузданост представља вероватноћу да ће систем радити без отказа у предвиђеном времену, под одређеним радним условима околине (слика-1). -поузданост система у времену рада (t),-густина интервала времена рада до појаве отказа, -интензитет отказа,

 

 

 

Расположивост представља вероватноћу да ће систем у тренутку употребе бити у стању да ступи у дејство, тј. да ће прописно да ради.

Готовост је карактеристика ефективности система, која одређује и његову расположивост. Може се израчунати као :

G (tu) = Tur /(Tur +Tuo )

( tu ) – време за које се дефинише готовост

Turукупно време које систем проведе у раду

Tuoукупно време које систем проведе у отказу

Закључни део:

  1. Шта је: економичност, продуктивност рада, рентабилност?
  2. Објаснити појам квалитета.  
  3. Шта су: ефективност система, поузданост, расположивост и готовост?

8.2.       ДЕЈСТВО ВИБРАЦИЈА И ШУМА НА МАШИНСКИ СИСТЕМ

Уводни део:

Један од основних показатеља динамичког понашања машинског система представљају вибрације и шум машинског система и његових саставних делова.

Средишњи део:

Вибрације изнад одређеног интензитета неповољно утичу на исправно функционисање, радни век и издржљивост машинског система и његових елемената. Осим тога, бука и вибрације утичу неповољно на радну способност људи, јер изазивају замор, а могу проузроковати и оштећења појединих људских органа (главобоље, оштећење слуха). Неповољно дејство вибрација огледа се и у погоршавању квалитета израде, а доприноси и повећаном трошењу алата или повећаном хабању клизних и котрљајних парова.

 

 

 

ОБЛИЦИ ВИБРАЦИЈА 

 Разликујемо: слободне, принудне и самопобудне вибрације.

                                       

                                                a)

            Слободне вибрације - настају по престанку деловања поремећајне силе. Када не би било пригушења , маса би вршила хармонијско кретање бесконачно дуго.

            Принудне вибрације – настају услед деловања поремећајних сила на масу динамичког система. Ове силе настају током рада система због неуравнотежености обртних маса или циклусно променљивих оптерећења.

            Самопобудне вибрације - настају ако поремећајна сила зависи, не само од времена, већ и од услова у којима се остварује функција машинског система. На примеру алатних машина: принудне вибрације се јављају као последица динамичке силе резања. Ако се прекорачи нека дубина резања, амплитуда вибрација се нагло повећава, тј. настају самопобудне вибрације са фреквенцијом блиском сопственој фреквенцији.

ПРИГУШИВАЊЕ

            Основни захтев је да машински систем (или његови саставни делови) не ради у резонантном подручју, односно да је учестаност побудних сила мања или већа од резонантне, тј. сопствене фреквенције. То се постиже променом учестаности побудних сила, изменом кинематских и динамичких односа у систему или променом сопствене учестаности усвајањем друге крутости или масе одговарајућих делова система. Смањење величине побудне силе представља другу могућност смањења амплитуда вибрација елемената система. То се постиже већом тачношћу израде, уравнотежавањем обртних маса (одступањем корака зубаца спрегнутих зупчаника), хидростатичким подмазивањем клизних парова  и др. Повећање пригушења представља значајну могућност и меру да се вибрације пригуше или локализују, тј. да се не пренесу на остале делове система. На пример, седиште возача које има пнеуматски јастук, умањује интензитет побуђених вибрација током кретања возила на тело возача. Исту функцију имају и амортизери возила. Пригушење се може остварити трењем које настаје при клизању  (фрикционе спојнице).  Гумени елементи имају добру моћ пригушења вибрација али се због мале чврстоће примењују за мања оптерећења.На слици је приказано конструкционо решење склопа за амортизовање удара, које се састоји од завојних притисних опруга (слика-а) и амортизера са уљем (слика-б).  

 

8.3.       ГЕНЕРИСАЊЕ БУКЕ У МАШИНСКИМ СИСТЕМИМА

У машинским системима остварује се трансформација механичке енергије, ради вршења корисног рада. Део те енергије помоћу елестичних деформација и таласног кретања преноси се на делове система (један део побуђује вибрације, а други, мањи део, преноси се до спољних површина и трепери стварајући звучне таласе). Звучна енергија је малог интензитета, али је веома непријатна и штетна за околину.

Проблематиком простирања звука и буке бави се акустика. Познавање механизма настајања буке у конкретним системима омогућава одговарајућа конструкциона решења за снижавање нивоа емитоване буке на извору. Звучни таласи које емитују машински системи сложени су од великог броја појединачних таласа, па спадају под општу дефиницију шума. Због непријатности и високог интезитета тај акустички шум зове се бука.

 Процес трансформације механичке и друге енергије у мешинским системима, остварује се интензивним кретањем машинских делова, који се сударају, клизају, котрљају (део енергије се губи у виду вибрација тог система).

Примери настанка вибрација машинских делова:

                      а-  судар у зглобној вези                                                  б- судар зубаца зупчаника

 
в- судари у механизму за отварање вентила мотора

        г- еластична деформација котрљајуће стазе лежаја итд.

 

У процесима прераде материјала судари могу бити високог интензитета (дробилице, млинови за млевење руде, пресе и чекићи – примери су машина које генеришу јаке ударе).  Део енергије таласног кретања преноси се на унутрашњост машинског дела.

У сложеном спектру звучних вибрација, свакој амплитуди одговара фреквенција (при којој амплитуда настаје). Поред основне фреквенције, постоје и виши и нижи хармоници (сложени амплитудно-фреквентни спектар се разлаже на просте осцилације), а инструментима се одређује одговарајућа фреквенција за сваку амплитуду – то је фреквентна анализа буке и вибрације, помоћу које се може открити узрок вибрација.

Точкови транспортних средстава генеришу поремећаје чији је резултат бука. Котрљајући лежаји у машинским системима доводе до макроеластичних и микроеластичних деформација, стварајући поремећајну енергију у еластичној средини додирних делова. Та енергија се ослобађа у виду примарних звучних таласа или побуђује структуру машинских делова.

Генерисање буке јавља се и у струјним процесима: струјање у цевима, истицање флуида, опструјавање лопатица, профила, препрека и сл. При струјању флуида јављају се микровртлози и макровртлози, због тога део кинетичке енергије флуида прелази у притисну енергију,  изазивајући локалну експлозију и стварајући мехурић у који нагло продире флуид. Нагло ширење и скупљање флуида у испражњени простор – генеришу локалне звучне таласе који се чују као шум течности или шиштање гаса.

Сагоревање у СУС моторима, котловима и др. такође је генератор поремећаја којим се тиоплотна енергија трансформише у звучну, ако се упоредо са повишењем притиска у затворени простор доведе и топлота. Притисак у комори за сагоревање гасних турбина мења се променом протока гасова.

Математучким моделирањем и подешавањем тренутка паљења СУС мотора, енергија примарних звучних таласа може се смањити.

Процес сагоревања гасних турбина регулише се регулацијом ваздуха, тако се може смањити и енергија примарних звучних таласа.

Питања:

  1. Који су основни облици вибрација?
  2. Објаснити генерисање буке у машинским системима.

9.    ИНДУСТРИЈСКИ ДИЗАЈН И ЕСТЕТИКА У ПРОЦЕСУ КОНСТРУИСАЊА

9.1.       ЗНАЧАЈ И ДОМЕН ПРИМЕНЕ

Уводни део: 

Феномен дизајна

Човекова креативна делатност коју развија да би боље организовао и обликовао физички и духовни свет, назива се дизајном. Дизајн се примењује на обликовање свих употребних предмета или објеката, од оног тренутка када су први пут и настали, без обзира од кога су материјала и коју намену имају. Савременим дизајном сматра се обликовање предмета, производа и амбијента у оном тренутку када настају, односно када се, упоредо са настајањем, дизајнирају.

Средишњи део:

Процес дизајнирања састоји се из неколико фаза.

            Прва је – појава потребе за одређеним дизајном, односно, одређеним производом који је потребно дизајнирати. Намена и функција тог производа – део су идеје и процеса конструисања. У оквиру прве фазе врши се и истраживање тржишта.

            Друга фаза је техничка и односи се на материјално-производну област, којом се производу обезбеђује исправно функционисање. Дизајнирање као процес – састоји се и од ергономске и естетске компоненте. 

Ергономска компонента подразумева избор најбољих решења психофизичког односа између производа и корисника.

Естетска компонента тиче се форме производа. При дефинисању естетске компоненте постављају се одређени предуслови, али њима се не лимитира нити ограничава креативност.

То се као квалитет посебно уочава код производа исте намене – али различитог степена креативности који је примењен у креирању тих производа.

Естетска компонента посебно је значајна и уочљива у дизајну текстила, као и код свих производа из домена декоративног дизајна. Насупрот овој врсти дизајна, код производње комбајна, на пример, или других радних машина, декоративност није на првом месту. У овој групи – много је значајнија функционална и ергономска компонента, што не значи да у њиховом креирању треба запоставити естетску компоненту. Дизајн зато и јесте интердисциплинаран процес. Код дизајнирања занатске производње (столари, ткаље, мајстори...) – уобичајено је да мајстор сам дизајнира свој производ. Али, код дизајнирања у индустријској производњи – неопходан је заједнички рад мултидисциплинарних тимова. У ту сврху формирају се тимови дизајнера, у чијем су саставу профили разних специјалности: за истраживање тржишта, технолози, конструктори, економисти, индустријски социолози итд. 

Кључна личност у таквим тимовима је – конструктор-дизајнер. Он је у процес конструисања укључен од почетка до краја и, по правилу, доноси коначне одлуке, консултујући остале чланове тима дизајнера. Током таквих, стваралачких процеса, врло често настају и потпуно оригинални производи који се први пут појављују на тржишту, што и јесте циљ сваке производње која треба да постане економски исплатива. Оригиналност неког производа установљава се, пре свега, по његовом дизајну, примени, иновативности... 

Дизајн и маркетинг

            Ма колико неки производ био иновативан, изузетног дизајна и ексклузиван на тржишту, то неће гарантовати његов успех на тржишту. Да би успео, мора га пратити одговарајућа маркетиншка кампања. Маркетинг је, након свеобухватног процеса дизајнирања, други изузетно важан процес за успех неког производа на тржишту. У индустријским предузећима стога се формирају посебне службе маркетинга. Њихов задатак је да, најпре, обезбеде поуздане информације о стању на тржишту, које су битне у фази пре одлучивања о освајању новог производа. Потребно је установити – шта је то што недостаје тржишту. Током ове фазе неопходан је заједнички рад тимова за дизајн и маркетинг, јер, на пример, маркетинг установљава да ли ће се неки производ боље продавати снижењем цене или побољшањем квалитета, или подизањем цене и квалитета...

            Након завршетка тог заједничког посла дизајнера и стручњака за маркетинг – посао око продаје и рекламе одређеног производа преузима служба маркетинга, онај њен део који је задужен да информација о новом, готовом производу, доспе до циљне групе потрошача.  

Рачунар као средство визуелне презентације у индустријском дизајну

            Рад на дизајну и маркетингу вишеструко је олакшан и данас је незамислив без примене рачунара. И његовом применом – у процесу дизајнирања најпре се креће од – цртежа, односно визуелне презентације идеје дизајнера. У дизајнирању новог производа – најчешће се креће од цртежа. Тако је, на пример, у аутомобилској индустрији где тимови стручњака као иницијалну идеју и пројектни задатак добију само цртеж аутомобила који тек треба производити. Ти цртежи могу бити пиктурални (каросерија аутомобила, нпр.) и технички, са већ формираним или задатим техничким подацима. Најчешће се користе комбиновано. Такви цртежи имали су примену и пре рачунара, а тада су рађени ручно. Тада је до посебног изражаја долазила креативност дизајнера, често на граници уметничке, а појавом рачунара – креативност није изгубила. У многим сегментима је појачана, с тим да квалитет цртежа урађених на рачунару не зависи само од креативности дизајнера, него и од перформанси рачунара који се користи. Недостижна предност рачунара у односу на класичну технику цртања је – могућност 3D презентације, која код класичних цртежа не постоји.

            Рачунарски CAD-систем користи специфичне програме, као што су IDEAS, MICROCADAM Helix, Pro-ENGENEER и сл. – уз одговарајући рачунар и пратећу опрему.

Уз овакве програме могу се конструисати флексибилни модели, чија се флексибилност огледа у могућности да се целокупни процес развоја и испитивања модела лако и брзо мења, проверава и презентује у било ком тренутку. Уз овакве програме могућ је и практично неограничен број интервенција које не захтевају враћање на почетак и поновни рад. Овакви модели се могу веома брзо и једноставно електронским путем размењивати или транспортовати.

Применом рачунара веома лако се прелази на презентацију из 3D у 2D и обрнуто.

 

 

Али, за формирање свих делова пројектне документације није довољно само познавање рада на рачунару, већ и испуњење других услова које рачунар не може понудити као решење. То су, на пример, избор угла гледања и колорита, врсте осветљења, композиција приказа, изглед пројектне документације идр. 

 Закључни део:

  1. Које су основне компоненте дизајна?
  2. Шта је основни задатак дизајнера?
  3. Зашто се формирају милтидисциплинарни тимови дизајнера?
  4. Која је улога маркетинга у фази дизајнирања новог производа?
  5. Начини дизајнирања пре примене рачунарске технологије.
  6. Значај увођења рачунара у дизајнирање.
  7. Који су основни дизајнерски, односно конструкторски рачунарски програми?

9.2.       АНАЛИЗА НАПОНА; ЕКОНОМСКИ, ЕРГОНОМСКИ И ЕКОЛОШКИ АСПЕКТ У КОНСТРУИСАЊУ; ДЕЈСТВО ВИБРАЦИЈА И ШУМА; ДИЗАЈН И МАРКЕТИНГ- утврђивање

10.           МЕСТО И УЛОГА ОПТИМИЗАЦИЈЕ У КОНСТРУИСАЊУ

10.1.   ЗНАЧАЈ И ДОМЕН ПРИМЕНЕ

Уводни део: 

Конципирање идејног решења и избор материјала

            За конципирање идејног решења конструкције потребно је формирати варијанте глобалног распореда делова и компонената ради остваривања задате функције. Предуслов за успех су – темељна знања о извршиоцима елеменатрних функција и функција машинског ситема у који се уграђује одговарајућа конструкција.

            Машински систем се пројектује тимски, по специјалностима. Циљ је да се идеје постепено трансформишу у структуру, тј. у скуп функционално повезаних делова и компонената. Заједнички циљ свих учесника у пројекту је да се дође до скупа могућих решења из кога се бира оптимално решење.

  1. При конципирању идејног решења треба се руководити следећим принципима:
  2. Анализирати сличне, већ изведене конструкције и машинске ситеме
  3. Користити аналогије и теорију сличности
  4. Користити методику проналажења нових идеја
  5. Користити интуицију.

Средишњи део:

Оптимизација конструкције

            Општи захтеви конструкције решавају се приликом пројектовања , а то су:

функција, ефикасност, поузданост, технологичност, економичност, естетски захтеви конструкције, као и низ ограничења која такође морају бити задовољена. Решавање овако постављеног пројекта у општем случају могуће је оформити у облику већег броја варијантних решења.

            Оптимално пројектно решење представља комбинацију елемената конструкције која је најбоља са пројектантове тачке гледишта.

            Глобални оптимум подразумева хипотетичко решење које се добија без узимања у обзир било каквих ограничења..

Закључни део:

  1. Оптимизација конструкције.
  2. Конципирање идејног решења и избор материјала.
  3. Оптимизација конструкције.

11.           ПРИМЕНА КОМПЈУТЕРА У КОНСТРУИСАЊУ

11.1.   МОДЕЛИРАЊЕ И ОДЛУЧИВАЊЕ У ПРОЦЕСУ КОНСТРУИСАЊА

РЕЗИМЕ:

Значајно подручје моделирања у процесу конструисања је моделирање облика делова и склопова

Уводни део:

Процес конструисања се одвија симултаном реализацијом конструкционих операција и операција одлучивања.

Конструкционе опарације се односе на утврђивање принципа рада, прорачун напона и диманзија, развој облика и др.

Операције одлучивања односе се на избор параметара и других полазних величина.

Средишњи део:

На слици је наведен пример везе између конструкционих операција у развоју зупчаног преносника.

 

 

Значајно подручје моделирања у процесу конструисања је моделирање облика делова и склопова на наредној слици. Приказ са ове слике полази од одговарајућег софтвера што омогућава формирање базних облика на основу којих се уз коришћење одговарајуће процедуре могу формирати облици делова.

 

Доношење одлуке о моделирању усмерено је на избор прихватљиве варијанте за конкретне услове из скупа унапред постављених комбинација. Други начин моделирања у процесу конструисања представља коришћење логичке процедуре по којој се постепеним испитивањем сваког од ограничења долази до одлуке.

Интегрални приступ

Машински ситем је на високом степену савршености када се постигне висока усклађеност развоја конструкције, технологије и експлоатације.

Ако се машински систем конструише применом компјутерских система(CAD), ако се технологија развија такође помоћу компјутерских система (САМ) и услови у експлоатацији прате на исти начин, поставља се питање да ли је могуће остварити истовремени, односно симултани развој сва три наведена сегмента.. Идеја о оваквом приступу постаје све реалнија са развојем метода, хардвера и софтвера у сва три наведена подручја..

На наредној слици приказано је како се доноси одлука о моделирању приликом развоја конструкције и технологије зупчаника и истовремено предвиђају стања у експлоатацији и места, где је потребно да се оствари комуникација. Донете одлуке остварују ефекте на сва три подручја.

 

 

Развој моделирања и симулација омогућавају да се реални услови представе у апстрактном свету симулација. Правци развоја процеса конструисања усмерени су ка повећању креативности, примени конкурентног инжењрства, моделирању, примени експертних система при одлучивању, развоју нових метода конструисања, развоју софтвера.

Закључни део:

Прокоментарисати :

  1. пример везе (на првој слици) између конструкционих операција и операција одлучивања.
  2. моделирање облика делова и склопова, на другој слици и
  3. како се доноси одлука о моделирању при развоју конструкције и технологије зупчаника (трећа слика)?

11.2.   ПРИМЕНА КОМПЈУТЕРА У КОНСТРУИСАЊУ

Уводни део:

Од пројектаната и конструктора, осим иновативности и сталног прилагођавања конструкција новим захтевима, очекује се и битно скраћење рокова за израду нових пројеката. Скраћење рокова, међутим, не подразумева и слабији квалитет, напротив.

Нове идеје, краћи рокови и већи квалитет неопходан су одговор на захтеве интензивног технолошког развоја и захтеве тржишта.

Средишњи део:

Од пројектаната и конструктора, осим иновативности и сталног прилагођавања конструкција новим захтевима, очекује се и битно скраћење рокова за израду нових пројеката. Скраћење рокова, међутим, не подразумева и слабији квалитет, напротив.

Нове идеје, краћи рокови и већи квалитет неопходан су одговор на захтеве интензивног технолошког развоја и захтеве тржишта.

Савремена методологија конструисања захтева испуњење следећих циљева:

  • повећање квалитета пројектних решења,
  • краће време пројектовања,
  • смањење трошкова пројектовања,
  • генерисање више решења,
  • графичку презентацију тока и резултата пројектовања,
  • побољшање тока и поузданости информација,
  • повећање продуктивности и квалитета рада пројектаната и
  • растерећење пројектанта од рутинских послова.

 За остварење набројаних циљева, концепција програмске подршке заснива се на:

  • Модуларној структури
  • Нумеричкој и графичкој обради података
  • Интерактивном раду.

Додатна графичка обрада података потребна је само у неким модулима пакета, да би се омогућили визуелни прегледи тока пројектовања.

Нумеричка обрада података подразумева различите врсте прорачуна.

Интерактивни рад подразумева комуникацију пројектанта и програмског пакета.

Овакав начин рада допушта једноставно мењање пројектиних података и параметара, што омогуђава упореду израду алтернативних решења.

Једна концепција програмске подршке за пројектовање производних система (ППС) приказана је на слици 11.1. На слици 11.2 приказан је концепт компјутерски интегрисаног технолошког система (CIM Computer Integrated Manufacturing).

11.3. ПРИМЕРИ ПРИМЕНЕ КОМПЈУТЕРА У КОНСТРУИСАЊУ

Израда и тестирање прототипа. –Како се моделирање производа ближи завршници, израђује се један или више узорака производа. Сама реализација узорака(прототипа) може битиу облику комплексног 3D модела или урађеног RAPAID PROTOTYPING модела на бази 3D CAD модела. Најповољније и најбрже се добија 3D CAD.Сврха тестирања прототипа јесте демонстрација чињеница да производ испуњава или чак превазилази своје захтеве дизајна. Приликом израде и тестирања прототипова  конструктори и производни стручњаци раде заједно како би се осигурало да се сви делови произведу алатима и опремом са којом располаже предузеће, као и да производ може лако да се склапа (раставља).

            Пре производња. – после верификације дизајна почиње припрема за фабрикацију и склапање производа. У овој фази постоји велики број активности од којих наводимо само неке: израда алата, одабир машина и режима обраде, израда нумеричких програма машине, симулација тестирања пробних комада. Производни стручњаци планирају производне кораке и кораке монтаже, као и ток контроле квалитета материјала који улазе у производни процес.

            Производња. – Сама производња припермљена кроз претходне фазе пазвоја и анализе новог производа обезбеђује готове производе према дефинисаним захтевима и спецификацијама.За решавање задатака потребне су информације о стању на тржишту, конкуренцији, постојећим патентима, могућностима предузећа и друго. Остале фазе остварења пројекта захтевају од корисника CAD система специфична знања и способности. Из наведених разлога корисник  CAD система мора перментално да долази до потребних информација,  првенствено преко базе података у глобалној информационој мрежи – Интернету

            Oбликовање вратила редуктора – на слици 1 приказана је шема програмског система за симултано конструсање зупчастих преносника снаге који има пет главних програмских модула.             Програмски модул 1 обухвата прорачун и конструкцију цилиндричних, конуских и пужних парова по ISO, DIN, AGMA стандардима.

 

 

 

 

 

            Програмски модул 2 омогућава избор и пророверу  котрљајућих лежаја и прорачун клизних лежишта.

            Програмски модул 3 омогућава избор и проверу везе вратила и главчине.

            Програмски модул 4 служи за прорачун вратила по критеријумима чврстоће, крутости и динамичке стабилности.Први корак у конструисању вратила су конципирање вратила и анализа оптерећења. У зависности од одабраног конструкционог решења преносника из базе података, дефинисано је који се елементи налазе на вратилу, као и смер бочне линије зупчаника на вратилу, растојање између елемената, активне силе итд. На основу ових података вратила се димензионишу. Затим се бирају и проверавају лежајеви или прорачунавају лежишта, после чега се коригује пречник вратила. Затим се користи модул за избор и проверу веза вратила – главчине. После провере степена сигурности вратила израђује се радионички цртеж вратила. Иза сваког од ових модула стоји расположиви софтверски пакет који има специфичну намену. Тако је обезбеђена  интеграција модула конструктора.

            Анализом конструкционих облика ових преносника уочавају се 4 облика њихових вратила, што поједностављује обликовање вратила.За обликовање вратила преносника под бројем 3 може се користити програмски пакет који је варијантно орјентисан и који садржи модуле за цртање вратила, клинова, прстенасте ускочнике, базу стандардних котрљајућих лежаја и друго.Овакав један систем предсавља хидростатички погон за кретање терета масе m (радног оптерећења). Хидраулички цилиндар помера радно оптерећење док не постигне задати положај који се стално мери и упоређује се са задатом вредношћу.

            Погон сервоцилиндра треба верно да трансформише управљачки сигнал у померање радног оптерећења, и то брзо али и добро пригушено. Понашање система као цилелине зависи од динамичких особина његових елемената. Да би се индетификовали поједини делови електрохидрауличног сервоситема, он је разложен на више међусобно повезаних функционалних целина; електронски појачицач, I степен серворазводника, II степен серворазводника, сервоцилиндар и мерни орган за положај.Ради симулације динамичког понашања хидрауличких сервоситема развијени програмски пакет. У такав програмски пакет уграђене су програмске анализе и синтезе система аутоматског управљања у просторно стања. Пакет се састоји из више мањих модула који сваки за себе чине посебну целину, тако да је могуће вршити или само одређене алализе или комплетну анализу. Да би се верификовали резултати симулације обавњају се одређена мерања на електрохидрауличким сервоситемима и упоређују са резултатима симулација.

            На основу анализе резултата добијених симулацијом закључује се може ли метода симулације бити довољно поуздана да би била меродавна за анализу стања електрохидрауличког сервоситема.

Експертни систем            

            Применом CAD/CAM система унапређују се процеси конструисања и производњи.Њиховом примена отвара пројектантима и конструкторима нове могућности, које служе као алат у разним подручјима, или су део CAD/CAM система који омогућује подизање конструкторских активности на виши ниво аутоматизације.Експертни системи су, за сада, углавном предмет истраживања и развоја, а мањи број је практично примењен. Данас постоје експертни системи за поједине области.Експертни системи су рачунарски програми које опонашају експерти. По правилу, састоје се од следећих компонената:

алгоритма расуђивања, које омогућује доношење нових закључака и одлука;

  • базе знања, која садржи специфична знања из одређеног подручје;
  • модула за објашњавање, који помоћу алгоритма расуђивања и базе знања може објаснити зашто је систему потребна нека информација или на који се начин дошло до неког закључка;
  • записа постигнутих решења, који памти све чињенице и закључке до којих је систем дошао током рада;
  • модула за комуникацију са корисником; 

            Највећи успех експертни системи постижу у оним подручјима машинства где експертно знање помаже кориснику у процесу развоја производа. Експертни системи су предмет интезвних страживања и развоја. Истраживања имају за циљ развој интелигентног CIM система на бази аналогије са живим бићима, полазећи од следећих биолошких функција:

  • неуронске мреже (нервни систем),
  • fuzzy елемента (чула) и
  • интелигентног модула (органа). 

            Интелигентни CIM систем требало би да има следеће карактеристике:

  • CIM структура биће састављена од флексибилних модула софтвера и хардвера и комбиновала би се према захтевима,
  • Комуникационе структура ће из линеарне прећи у раванску и просторну,
  • Паралелно процесирање ће заменити редно,
  • Симулантне операције ће заменити секвенцијални рад,
  • Комуникациона мрежа ће радити као генератор захтева, а не као преносилац информација и др.

Тако ће све функције једног предузећа бити повезана у јединствену интегралну целину.

ПИТАЊА И ЗАДАЦИ

  1. На челу се заснива концепција програмске подршке пројектовању и конструисању?
  2. У које сврхе се користе формирани рачунарски модели у CAD систему?
  3. У  чему се састоји примена CAD пакета у појединим фазама развоја конструкције?

12.           ТЕХНИЧКА ДОКУМЕНТАЦИЈА

Уводни део: Редослед активности у стварању производа обухвата: поруџбину, пројекат, конструкцију, технолошку разраду, производњу.

Средишњи део: Анализе показују да се и до 75% уговореног времена у оквиру рока испоруке новог производа утроши на израду техничке документације. Увођењем савремених метода рада, коришћењем рачунара у свим фазама израде: прорачун, конструисање, технолошка израда и израда техничке документације, скраћује се време потребно за израду документације и значајно унапређује рад уз постизање већег квалитета.

 

            У процесу производње машинског система прву фазу чини израда пројекта. Пројекат треба да садржи све елементе потребне за производњу, коришћење и одржавање машинског система: анализу постављеног задатка и процеса који треба да се обављају у систему ради остваривања утврђеног задатка, услове коришћења и одржавања система и услове производње. Анализе морају бити поткрепљене потребним показатељима остваривања процеса, утврђеним на основу прорачуна, а провереним испитивањима целог система или његових елемената. 

Саставни део пројекта чине графички прикази решења обухватајући шеме и цртеже:

  • машинског система,
  • машина,
  • машинских група,
  • склопова и детаљних цртежа основних делова које треба израдити са свим подацима потребним за производњу,
  • контролу и
  • уградњу.

            Пројекат мора да садржи и упутство за коришћење, проверу рада и управљање машинским системом и његовим саставним деловима.

Основна техничка и радна документација иста је за сваки производ, а њена структура (приказана на слици) обухвата:

 

 

 

1. Примарну документацију чине:

  • прорачуни везани за пројекат
  • цртежи и саставнице
  • технолошки поступак
  • контролно-испитни прописи и
  • радна документација (радна листа, пропратна карта, налози складишту, пропратнице, обрачунски лист и лист контроле).

 2. Секундарна документација

  • норматив материјала
  • норматив рада
  • цртежи алата и прибора.

 3. Терцијарна документација пружа подлоге за рад на технологији.

            Примарна документација директно утиче на рокове испоруке производа – временом које је потребно да се она изради, а убрзање се постиже применом рачунара у њеној изради. Скраћење времена циклуса производње (TR) важан је задатак који се успешно решава у оквиру CIM стратегије предузећа. Лакша и бржа конструкција алата и прибора омогућава се коришћењем рачунара у разради података за поруџбину материјала и стандардних компонената. Терцијална документација не утиче директно на рокове израде производа, али омогућује брже и боље обављање процеса израде примарне и секундарне документације. Њу чине:

  • каталози материјала стандардних делова
  • технолошка класификација (радних места по радионицама)
  • спецификације алата и прибора, стандардног резног и мерног алатата и инструмената, машина са њиховим карактеристикама, подлога за нормирање рада, стандарда и прописа, прегледа стручне литературе и елебората итд.

На слици је приказано груписање делова према намени за једну врсту производа (електромотора) чије постојање у бази података омогућава постизање оптималних резултата у конструисању, технолошкој разради и производњи.

 

            Стандардизација алата и прибора заузима важно место у техничкој документацији. Да би се могла извршити стандардизација алата која је база за коришћење рачунара, потребно је:

  • стандардизовати алате у оквиру појединачних операција на основу стандардног цртежа дела и технолошког процеса и
  • израдити каталог алата и прибора.

            С обзиром на то да се сви основни подаци који дефинишу производ налазе на цртежу и у саставници, информациони систем треба поставити тако да се већ у конструкцији применом рачунара креирају саставница и тахнички подаци производа.

Задатак технологије је, у таквом случају, да дефинише технолошке законитости, испрограмира их и угради у базу података рачунара.

Технолошки поступак, у виду документа, дефинише распоред технолошких операција за сваки део.

            Регистарски број додељује се сваком цртежу и саставници у складу са већ устаљеном праксом уведеном у појединим привредним објектима. 

Када је цртеж завршен и заведен, тј. када му је додељен број, одлаже се и чува. Такав цртеж (оригинал) по правилу представља тајну предузећа и доступан је само ограниченом броју особа.

Цртежи се класично израђују и чувају на паус папиру. После паус папира појавио се микрофилм. Савремени начин чувања документације је на оптичком диску, који има велики капацитет а релативно је јефтин. Таква документација је урађена на рачунару и да би она била разменљива, излазни документ мора бити записан у облику који ће онај коме шаљемо документацију моћи да прочита. За овакве записе користе се стандардни фајлови, на пример IGES, VDA, SET и слично. Може се такође и слати слика само је потребно да знамо који формат он може да прочита. Ако је цртеж израђен помоћу рачунарске опреме а део се израђује на машинама алаткама, онда он директно шаље у облику електронског записа у меморију машине. На слици је приказано  како се креће документација DNC-израде.

 

Закључни део:

  1. Који је редослед активности при ставарњу производа?
  2. Које све елементе потребне за производњу треба да садржи пројекат?
  3. Коју техничку документацију називамо примарном, секундарном и терцијарном?
  4. У чему је предност креирања техничке документације на рачунару?
  5. На који начин се чува техничка документација?
  6. Како се може размењивати техничка документација израђена на рачунару? 

13.           ПРАЋЕЊЕ ПОНАШАЊА МАШИНСКОГ СИСТЕМА У ЕКСПЛОАТАЦИЈИ

Уводни део:

Развој производа, производња и одржавање машинског система представљају међусобно повезане фазе укупног животног циклуса система. Квалитетан процес одржавања остварује се само ако се још у фази развоја – машински ситем оспособи за одржавање. Понашање машинског система у аксплоатацији зависи не само од пројектног решења, него и од квалитета одржавања.

Средишњи део:

Задатак конструктора је и да прати своју конструкцију у експлоатацији.

Планирање одржавања машинског система почиње у првој фази развоја, па конструктор мора имати следеће информације:

  • на ком месту ће се одржавати (на лицу места, у специјализованој радионици или комбиновано),
  • која је служба одговорна за одржавање,
  • који се основни елементи подршке одржавању подразумевају на сваком нивоу (радионица,  алати,  опрема за тестирање и дијагностику, резервни делови...)
  • каква је подршка потребна да би се остварили минимални захтеви за расположивост система (нпр. – опрема за одржавање, минимални прекид рада за одржавање, време оправке исл.).
  • Успешну текућу оперативност отежавају бројни проблеми који се уочавају приликом одржавања машинског система. То су:
  • неквалитетно постављање функције одржавања због недостатака у пројектовању система (неприступачност специфичних места која захтевају одржавање, отежана дијагностика исл.),
  • недостатак резервних делова или адекватних техничких података.

Овакви проблеми настају током конструисања, због неузимања у обзир потребних карактеристика логистичке подршке.

Одржавање је сложен функционални систем. Према жељеном циљу, постоје превентивно и корективно одржавање.

            Превентивно се састоји од активности ради спречавања настајања стања ''у отказу''.

Корективно одржавање се примењује после настанка поремећаја у систему, да би се из стања ''отказа'' вратио у стање ''у раду''.

Из тога произилази да постоји планирано и непланирано одржавање.

Према изворима финансирања – постоје текуће (чишћење, подмазивање, контролни прегледи, отклањање слабих места...) и инвестиционо (велике оправке које се финансирају из амортизационих средстава) одржавање.

Трошење и обнављање саставних делова машинског система

            Саставни делови машинског система троше се хабањем, корозијом и замором материјала.

Адхезионо трошење је основни вид механичког трошења. Оно је последица контакта површина преко врхова неравнина у процесу реалног кретања и остваривања великих пририсака. Интензивно је у почетку рада машинских делова, као и у периоду покретања или заустављања.

Да би се овај процес трошења смањио, најзначајнији утицај врши се током конструисања или избора као готове робе. Врста материјала, стање површина у додиру, термичка обрада, начин подмазивања и интензитет сила су фактори који највише утичу на интензитет адхезионог трошења материјала.

            Корозија (површинска и дубинска) је разарање материјала хемијском или електрохемијском реакцијом са околином.

Површинска се лако уочава и постоје различите могућности заштите од ње, а дубинска је опаснија јер настаје у пукотинама и почетним напрслинама које се, поспешене корозијом, брзо шире и тако убрзавају лом.

Замор материјала настаје услед промене величине и смера напрезања.            Статистички – око 90% ломова су – ломови услед замора, и то:

  • због грешака у материјалу - ≈ 4%
  • због неприлагођености конструкционог решења -  ≈ 11%
  • - због грешака при изради -         ≈ 48% и
  • због неодговарајућих услова рада - ≈ 37%.

Лом најчешће настаје услед грешака код заваривања, монтаже, пуштања машина у рад или термичких напрезања и дубинске корозије.

За разлику од ломова који настају приликом статичких оптерећења, ломови услед замора обично настају без претходне деформације материјала, све док се површина пресека не смањи толико да напони достигну критичне.

Стање и тенденција развоја одржавања

Машински системи се развијају у следећим глобалним правцима:

  1. Аутоматизација
  2. Информатизација и
  3. стандардизација саставних делова система.

Основне карактеристике развоја су:

  1. Сложеност система,
  2. Примена модула при пројектовању и
  3. Захтеви за високом погодношћу одржавања.

Увођење NC и CNC технологија захтева нова знања за одржавање из области електронике.

Поред CAD, CAM, CAP и других компјутерских технологија, постоје и одговарајзће рачунарске технологије за одржавање и праћење рада машинских система (CAMT – Computer Aided Maintenance).

Управљање системом превентивног одржавања

            Системима се управља да би се постигао одређени циљ система, а на основу пријема, преноса, обраде и коришћења информација. Тај циљ је регулисање процеса који омогућава функционисање машинског система. Његова уређеност се повећава уз меродавне информације.

Задатак управљања системом превентивног одржавања јесте постизање оптималног техничког стања и експлоатационе поузданости.

            Пројектом информационог система потребно је обухватити податке, носиоце информација који одређују стање техничког система, и формирати базе података, обраду података и информације, поступке анализе добијених информација и одлучивања.

Како се ове информације користе за оперативно управљање ефективношћу процеса техничке експлоатације система, оне ће бити употребљиве тек ако њихов доток буде благовремен. К  онтинуалним дотоком информација омогућује се њихово коришћење за прогнозирање показатеља поузданости машинског система. Исти подаци користе се и у разради техничких захтева за нову генерацију машинских система.

Носиоци података и информација

То су подлоге које у себи садрже разултате мерења релевантних информација о стању система.Број носилаца података и информација треба да буде што мањи, али довољан за укупно сагледавање стања система.

Основни носиоци података и информација су:

  • структурна карта система (са прегледом саставних делова чије се одржавање прати, као и карактеристични подаци о њима),
  • карта понашања машинског система (са подацима ''о отказу''),
  • преглед показатеља поузданости система (по статистичким показатељима),
  • временска слика стања (са подацима о машинском систему ''у раду'' и ''у отказу'' током 24 ч.).

Набројане информације, истовремено, служе и за прогнозу поузданости, надзор и одређивање трошкова одржавања. За делове са промењљивим интензитетом отказа корисно је одредити и статистичке расподеле.

Основна документација у систему одржавања је база информационог система и управљачке функције одржавања и састоји се од:

  • склопних цртежа машинског система, цртежа склопова, радионичких цртежа, шема инсталација и др;
  • технолошке документације (обухвата технолошки поступак одржавања, карта подмазивања и др.);
  • планске документације (радни налози, упутства за одржавање, картон резервних делова и др.).

За рационално спровођење одржавања потребна су и друга документа. Један од таквих докумената је упутство за руковање и одржавање у коме се описује и начин монтаже – демонтаже саставних делова машинског система.

            На основу развијене технологије система превентивног одржавања и створеног информационог система могуће је урадити дијаграм тока информација у систему одржавања. На слици 13.1 дат је дијаграм тока информација система превентивног одржавања.

14.           ПРИМЕР – ПРАЋЕЊЕ МАШИНСКОГ СИСТЕМА У КСПЛОАТАЦИЈИ

Уводни део:

На слици  1 je  приказан  уздужни пресек дуваљке намењене за транспорт сумпорних гасова у технолошком процесу производње сумпорне киселине.

 

                            1.                                                              2.

Радно коло дуваљке (1) причвршћено је за носећу плочу (2) заварену за вратило (3) које се ослања на клизна лежишта.

Средишњи део:

            Погон се остварује електромотором преко мултипликатора (5); дуваљка ради са бројем обртаја ротора = 4000min-1 који је спојницама (6 и 7) повезан са дуваљком и електромотором.

У наредним разматрањима указаћемо на узроке поремећаја уравнотежености обртних маса дуваљке, праћење рада система у експлоатацији и начина отклањања неуравнотежености обртних маса дуваљке.

            Вибрације су основни показатељ стања система. На ниво вибрација дуваљке, поред неуравнотежености обртних маса утичу и динамичке појаве које настају у лежиштима, затим аеродинамичке појаве, као и преношење вибрација од погонског електромотора, спојнице и осталих спољних побуђивача. Нарочито је неповољно ако се појави резонанција између појединих хармоника побуђених на неким од наведених делова дуваљке.

Главни узрочници повећаног нивоа вибрација дуваљке у погонским условима јесу: корозија материјала, стварање налепака на разним деловима дуваљке, као и промене у лежиштима.

Утицај корозије

Током транспорта сумпорних гасова ствара се сумпорна киселина различите концентрације, изазивајући корозију материјала. Деловањем корозије површински делови метала се нагризају. Тај процес може бити толико интензиван да у крајњем може потпуно оштетити лопатице. Истовремено, поједини делови ротора биће различито нагрижени. Тако се ремети почетна уравнотеженост обртних маса и тај поремећај биће утолико израженији уколико је процес корозије интензивнији.

Утицај налепака

Упркос филитрирању, гасови садрже честице олова, гвожђа и других нечистоћа које изазивају стварање налепака у простору између спиралног кућишта и радног кола, на завртњима између радног кола и носеће плоче, као и на вратилу дуваљке.На периодичним прегледима стања радних делова дуваљке уочавају се наравномерно формирани налепци, што за последицу, између осталог, има поремећај уравнотежености мотора.

Утицај улежиштења

Клизна лежишта су погоднија од котрљајућих због смањења шума и вибрација, што је још израженије код вратила са већим бројем обртаја. На појаву вибрација у оваквим лежиштима утиче велики број фактора: радијални зазор у лежишту, тачност израде и квалитет површине рукавца и лежишне чауре, тачност монтаже и слично.

            Ако су код новоизграђених дуваљки задовољени хидродинамички услови подмазивања у лежиштима, после одређеног периода ти услови бивају поремећени. Услед поремећаја уравнотежености ротора дуваљке знатно расту допунске динамичке силе које делују на вратило дуваљке и преносе се на лежишта. Зато у појединим временским периодима величина укупне силе која се преноси на лежишну чауру неће бити уравнотежена са хидродинамичком силом образованог уљног филма.Услед тога рукавац почиње додатно да осцилује те ће у појединим временским тренуцима бити разорен уљни филм и рукавац ће додирнути лежишну чауру. То изазива појачано хабање лежишне чауре и утиче, поред осталог, на појачане вибрације. Тај процес се наставља и појачава уколико се благовремено не интервенише све док се лежишна чаура потпуно не оштети.

 Контрола вибрација

            Утицај радних услова и времена експлоатације на повећање нивоа вибрација дуваљке највише се испољава преко промене уравнотежености обртних маса. То се потврђује и експериментално, мерењем вибрација на лежишту дуваљке. Обављено је вибромотором који омогућава анализу вибрација према препорукама VDI-2056.

Измерено је да доминантна амплитуда вибрација одговара фреквенцији радног броја обртаја ротора и да износи 18 μm. Ако се узме да се приликом повременог уравнотежења ротора постиже уравнотеженост која одговара еквивалентној амплитуди која не прелази вредност од    6 μm, то се зависно од интензитета стварања налепака и корозије ова почетна неуравнотеженост може повећати и неколико пута.

М         оже се закључити да је ради повећања ефикасности службе одржавања неопходно непрекидно контролисати ниво вибрација, односно – уводи се непрекидно контролисање нивоа вибрација. За одређивање граничног нивоа вибрација, када је потребно искључити дуваљку из погона и упозорити одржавање, користе се препоруке VDI-2056. Према њима се усваја решење да се светлосно сигналирање укључује када се достигне амплитуда вибрација 20 μ m. Ниво вибрација од 30 μ m сигнализира се звучно и дуваљка се аутоматски искључује из погона.

На слици 2 шематски је приказано решење заштите дуваљки од превисоког нивоа вибрација (две дуваљке су у погону, а једна је резервна).

            Давач вибрација (1) причвршћује се за кућиште лежишта сваке од контролисаних дуваљки. Мерни сигнал се доводи од давача до ормара (2) у коме су смештене напојне и електронске јединице. За електронску јединице прикључене су: светслосни сигнализатори (3), звучни сигнализатори са граничним прекидачем (4) и троканални писач (5). Електронска јединица омогућује избор контролних сигнала при којима се укључују контролни прекидачи за светлосну и звучну сигнализацију, односно искључује погон. Троканални писач стално региструје промену нивоа вибрација.

 Закључни део:

  1. Које су информације потребне конструктору за одржавање машинског система?
  2. Шта подразумеваја превентивно, а шта корективно одржавање?
  3. Шта утиче на трошење саставних делова машинског система?
  4. Због чега долази до замора материјала делова?
  5. Шта се подразумева под информационим системом превентивног одржавања?
  6. Која се основна документација користи у систему одржавања?
  7. Праћење понашања машинског система у експлоатацији на примеру дуваљке

15.           КОНЦЕПЦИОНА АНАЛИЗА МАШИНСКОГ СИСТЕМА

Уводни део:

14.1. ОСНОВНИ ПРИНЦИПИ

Конципирање идејног решења машинске конструкције подразумева утврђивање глобалног размештаја склопова, делова и компонената ради остваривања задате функције. У том циљу разрађују се принципске блок-шеме на којима се делови и склопови приказују упрошћено. Циљ је да се идеја постепено трансформише у структуру, тј. скуп функционално повезаних склопова делова и компонената. При томе важно је доћи до скупа могућих решења од којих треба одабрати оптимално (слика ). 

 

 

 

            У методама за проналажење решења која се морају заснивати на научним основама синтетизовано је неколико основних принципа на којима се заснива трансформација идеје у конструкционо решење. Неки од тих принципа су:

  • анализа природних решења,
  • анализа познатих решења,
  • аналогија и теорија сличности, 
  • интуиција и 
  • методе проналажења нових решења.

Средишњи део:

Природни процеси  могу инспирисати конструктора да дође до одређених решења (шкољке, саће, облик риба, птица и сл.). Биомеханика на научној основи истражује везу између биолошких и техничких система.

Анализом познатих техничких система добијају се драгоцени подаци  и сазнања који могу бити у функцији изналажења жељеног решења.

Анализа познатих решења може допринети да ново решење надмаши ниво сличних по неком показатељу или по више показатеља, као што су: економичност, поузданост, габаритне мере и тежина, квалитет дизајна и др.

            Овом анализом постижу се видљиви подаци и решења интеграцијама из генерације у генерацију производа, али се нужно, после одређеног временског периода,  морају тражити нова принципска решења у складу са достигнутим степеном развоја науке и технологије.Тако је развој електронике снажно утицао на развој свих области машинства. Развој електронике и на њеној основи информатичких технологија, омогућио је конструисање нумерички управљаних машина, робота и флексибилних производних система. У сва саобраћајна средства и енергетска постројења уграђује се све више електронских компонената.

Применом теорије сличности развијају се редови (низови) конструкционих решења са различитим нумеричким вредностима радних карактеристика. Понашање конструкционих карактеристика малих габаритних мера пресликава се на веће и обрнуто.

            У систему потпуне геометријске сличности све геометријске мере чланова низа мењају се у једнакој размери у све три димензије, а у систему делимичне геометријске сличности та размера није у све три димензије једнака.

            Систем потпуне геометријске сличности одликује са складношћу у пропорцијама и он се готово увек може применити на основне  елементе машина, али не и на склопове машинских елемената и целе машине. На склопове и машине када су разлози оправдани, примењује се систем делимичне геометријске сличности.

Интуиција у комбинацији са изнетим анализама постојећих решења и аналогијом са њима може бити у функцији изналажења оптималног решења. Прави ефекти могу се очекивати ако се интуиција комбинује са методичним проналажењем решења.

            Пожељно је почети од апстрактног размишљања, при чему се систем  дефинише апстрактним структурама функција које треба да доведу до решења која не морају бити слична постојећем, бар не у делу процеса конструисања. Апстрактно размишљање води ка развоју структуре конструкције без конкретног решење њене реализације. То омогућује већу општост и ширину посматрања. Тражи се најпре скуп могућих решења, а затим одабира оно оптимално.

Закључни део:

ПОНОВИТИ: На којим принципима се заснива трансформација идеје у конструкционо решење?

15.1.   АНАЛИЗА УСЛОВА РАДА, ЗАХТЕВА И ЖЕЉЕНИХ СВОЈСТАВА МАШИНСКИГ СИСТЕМА

Уводни део:

Услови рада саставних делова конструкције у највећој мери зависе од врсте машинског система и окружења у коме он функционише.

Тако су, на пример, делови у топлотним машинским системима изложени високим температурама, друмска моторна возила конструишу се у зависности од врсте пута (теренска возила), рад машина и машинских система условљен је окружењем (температура, влажност ваздуха, корозија, прашина и др.).

Средишњи део:

            Топлотни машински системи су они у којима се претварање једног вида енергије у други остварује термодинамичким процесом који ослобађа велику количину топлотне енергије.

Најзначајнији мећу њима су системи у којима се током сагоревања остварују физичко-хемијски, односно термо-динамички процеси у којима се добија енергија жељеног вида, односно непосредно или посредно одрађена врста рада.

            Код мотора са унутрашњим сагоревањем хемијска енергија горива непосредно се претвара у механичку, док се код котлова енергија горива посредно користи у виду енергије врелих гасова преко размењивача топлоте или се врела вода и врела пара користе у технолошке сврхе.

У клипним моторима сагоревање се остварује у цилиндрима, те су топлотно најоптерећенији цилиндар, поклопац (глава мотора) и клип са клипним прстеновима (слика ). 

    
Табела 1.

 

            У гасним турбинама осим коморе за сагоревање високим температурама су изложени и лопатице, кућиште турбине и други делови, као и код парних турбина. У топлотним системима са посредним коришћењем топлотне енергије највишим температурама изложени су разноврсни размењивачи топлоте који се претежно састоје од низа цеви.

Делови топлотних машинских система изложени су не само механичким оптерећењима, силама и спреговима већ и изразитим топлотним и знатним структурним оптерећењима. Стања изазвана овим оптерећењима представљају радна стања и она

морају бити мања од критичних.

            Механичка оптерећења настају услед притиска радног флуида на зидове елемената, као што су цилиндри, цеви, коморе за сагоревања и др. и изазивају у њима напонска стања на основу којих се одређују мере делова, дебљине зидова цеви, цилиндара и комора за сагоревање. Услед динамичког дејства флуида површински слојеви изложени су разарању и трошењу. Ако флуид садржи чврсте честице, као код сагоревања угља у лежишту котла, оне услед кинетичке енергије нападају површинске слојеве изазивајући њихово постепено разарање, односно трошење.

            Иако флуид не садржи чврсте честице, при великим брзинама струјања, услед динамичког дејства флуида настају ерозивна поврпшинска разарања метала (лопатице гасних и парних турбина, на седиштима вентила и у самим цевима).

Приликом промењљивог топлотног оптерећења, на пример током пуштања топлотног система у рад или ако је топлотни процес у току рада промењљив, сви делови мењају мере, шире се или скупљају. Ако им слободно ширење или скупљање нису конструкционо решени, на пример на местима ослонаца или ако цеви нису савитљиве, настају велики допунски напони у деловима који могу изазвати трајне деформације и разарања.

            Уколико је ситем добро конструкционо решен, најзначајније дејство топлотних оптерећења огледа се у додатном оптерећењу конструкције у променама механичких својстава материјала, која опадају са повишењем температуре. У табели 1. дате су вредности затезне чврстоће Rm, напона течења Rpo,2, временска затезна чврстоћа σh коју епрувета може да издржи 100.000 часова и напон пузања σr . Ови напони опадају са повишењем температуре а код челика нарочито изнад 400оС. Услед тога радни напони морају бити мањи.

За температуре изнад 400оС треба користити легиране челике који су повољнији од угљеничних.

            Граница пузања σ представља напон при коме се достиже критична величина пузања (појава трајних пластичних деформација) после одређеног времена рада ако су температура и напон изнад одрећене границе.

Гранична температура изнад које се појављује пузање креће се код челика између 300 и 400оС. Мање вредности односе се на угљеничне, а веће на на легиране челике.

            На структурна оптерећења делова утиче и корозија, као и таложења на површини делова.  

Затезна чврстоћа Rm , Напон течења Rpo,2 Временска затезна чврстоћа σh 100 000 Граница пузања σr све у N/mm2.  

Корозија представља површинско разарање металних делова услед хемијског или електрохемијског деловања одређених флуида под одрећеним условима. Када су изложени високим температурама, корозија настаје првенствено услед оксидациоје површинских слојева и хемијских реакција других елемената (сумпор и натријум).

Посебан вид структурног оптерећења представљају таложења чврстих честица на површине делова. Те наслаге мењају мере и облике делова, повећавају дебљине зидова цеви и судова и смањују интензитет пролаза топлоте кроз зидове.

            При прорачуну и конструисању делова изложeних високим температурама – основни захтеви се односе првенствено на то да машинском ситему треба обезбедити да радна стања изазвана наведеним оптерећењима не пређу критична. Од свих критичних стања најзначајнија су она у којима се разарају делови. Зато се при прорачуну дебљина зидова цеви и цилиндричних судова танких зидова који раде под притиском одређује према највећим напонима у правцу тангенте на кружни пресек (слика ).

 

Према JUS E2.253 дебљина зидова судова под притиском одрећује се на основу једначине

 

 

tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,

tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,tskola,tehnicka skola,tehnicka,tehnička škola novi beograd,