Technik.technologii.drewna 311[32] o1.05_u

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Marian Nowotnik
Rozróżnianie typowych części i zespołów maszyn
311[32].O1.06
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006

1
Recenzenci:
dr inż. Waldemar Szymański
mgr inż. Łukasz Styczyński
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Joanna Nowotnik
Konsultacja:
mgr inż. Teresa Jaszczyk
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[32].01.06
Rozróżnianie typowych części i zespołów maszyn zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu technik technologii drewna.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006

2
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie 4
2. Wymagania wstępne 6
3. Cele kształcenia 7
4. Materiał nauczania 8
4.1. Podstawowe pojęcia mechaniki technicznej 8
4.1.1. Materiał nauczania 8
4.1.2. Pytania sprawdzające 11
4.1.3. Ćwiczenia 11
4.1.4. Sprawdzian postępów 13
4.2. Parametry techniczne maszyn, tarcie i jego oddziaływanie 14
4.3. Definicja maszyn, podział, klasyfikacja, normalizacja i unifikacja części
maszyn i zespołów 20
4.4. Dobór materiału na części maszyn 24
4.4.2 Pytania sprawdzające 26
4.5. Połączenia rozłączne i nierozłączne 28
4.6. Osie, wały, czopy i łożyska 38
4.7. Teoria smarowania, układy i systemy smarowania, korozja - zapobieganie 43
4.8. Ogólna charakterystyka napędów i zespołów 47

3
4.9. Rodzaje mechanizmów i ich zastosowanie 56
4.10. Klasyfikacja, budowa i zasada działania pomp 61
4.11. Klasyfikacja, budowa i zasada działania silników 64
4.12. Klasyfikacja sprężarek, wentylatorów, zasada działania, układy
sprężonego powietrza 69
4.13. Układy zasilania, chłodzenia 74
4.14. Klasyfikacja, budowa, zastosowanie dźwignic i przenośników 80
4.15. Przepisy dozoru technicznego dotyczące obsługi dźwignic i
przenośników
85
4.16. Znaczenie mechanizacji transportu w zakładach przemysłu drzewnego 88
4 .16.1. Materiał nauczania 88
5. Sprawdzian osiągnięć 91
6. Literatura 97

4
1. WPROWADZENIE
Poradnik ten będzie Tobie pomocny w nabywaniu umiejętności z zakresu rozróżniania
typowych części maszyn i ich zespołów, wykonywania drobnych napraw, doboru części
zamiennych do maszyn i urządzeń stosowanych w przemyśle drzewnym, dokonywania
wyboru maszyn i urządzeń pod względem wydajności, mocy, przeznaczenia
z uwzględnieniem innych parametrów technicznych oraz stosowania właściwych metod
konserwacji, zabezpieczania przed zużyciem i korozją.
Jednostka modułowa: Rozróżnianie typowych części i zespołów maszyn jest jednostką
dotycząca procesu technologicznego przerobu drewna stosowanego w przemyśle drzewnym.
W poradniku zamieszczono:
1. Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności, które powinieneś posiadać
aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej.
2. Cele kształcenia tej jednostki modułowej, które określają umiejętności jakie opanujesz
w wyniku procesu kształcenia.
3. Materiał nauczania, który zawiera informacje niezbędne do realizacji zaplanowanych
szczegółowych celów kształcenia, umożliwia samodzielne przygotowanie się do
wykonywania ćwiczeń i zaliczania sprawdzianów.
Wykorzystaj do poszerzania wiedzy z zakresu programu wskazaną literaturę, fachowe
czasopisma, internet oraz inne źródła informacji.
Obejmuje on również:
– pytania sprawdzające wiedzę niezbędną do wykonania ćwiczeń.
– ćwiczenia z opisem sposobu ich wykonania oraz wyposażenia stanowiska pracy,
– sprawdzian postępów, który umożliwi sprawdzenie Twojej wiedzy po wykonaniu
ćwiczenia.
4. Sprawdzian osiągnięć w postaci zestawu pytań sprawdzających zawierający opanowanie
umiejętności z zakresu całej jednostki. Zaliczenie sprawdzianu jest dowodem
umiejętności określonych w tej jednostce modułowej.
Bezpieczeństwo i higiena pracy
W czasie ćwiczeń musisz przestrzegać regulaminów i instrukcji obowiązujących
w pracowniach i na określonych stanowiskach pracy, przepisów bezpieczeństwa i higieny
pracy, przeciwpożarowych oraz innych zarządzeń i wskazówek prowadzących zajęcia.

5
Schemat układu jednostek modułowych
311[32].O1.09
Promowanie i sprzedaż
wyrobów drzewnych
311[32].O1.05
Wykonywanie,
odczytywanie i
interpretowanie szkiców
schematów i rysunków
311[32].O1.07
Wykorzystywanie
metrologii technicznej
Moduł 311[32].O1
Podstawy procesów
technologicznych
311[32].O1.01
Przestrzeganie przepisów
bezpieczeństwa, higieny
pracy, ochrony
przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska
311[32].O1.06
Rozpoznawanie typowych
części i zespołów maszyn
311[32].O1.02
Korzystanie z przepisów
kodeksu pracy
311[32].O1.03
Rozpoznawanie metali i
ich stopów
311[32].O1.04
Rozpoznawanie
składowanie i
zabezpieczanie drewna
311[32].O1.08
Wykorzystywanie techniki
komputerowej i dokumentacji
techniczno - technologicznej
311[32].O1.09
Promowanie i sprzedaż
wyrobów drzewnych
311[32].O1.05
Wykonywanie,
odczytywanie i
interpretowanie szkiców
schematów i rysunków
311[32].O1.07
Wykorzystywanie
metrologii technicznej
Moduł 311[32].O1
Podstawy procesów
technologicznych
311[32].O1.01
Przestrzeganie przepisów
bezpieczeństwa, higieny
pracy, ochrony
przeciwpożarowej oraz
ochrony środowiska
311[32].O1.06
Rozpoznawanie typowych
części i zespołów maszyn
311[32].O1.02
Korzystanie z przepisów
kodeksu pracy
311[32].O1.03
Rozpoznawanie metali
i ich stopów
311[32].O1.04
Rozpoznawanie
składowanie
i zabezpieczanie drewna
311[32].O1.08
Wykorzystywanie techniki
komputerowej i dokumentacji
techniczno-technologicznej

6
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
− rozpoznawać metale żelazne i ich stopy,
− rozpoznawać metale nieżelazne i ich stopy.
− wykonywać szkice, rysunki i schematy elementów części maszyn,
− posługiwać się schematami, szkicami i rysunkami,
− posługiwać się dokumentacją techniczną,
− organizować stanowisko pracy zgodnie z zasadami bhp, ochrony przeciwpożarowej
i ochrony środowiska,
− korzystać z przepisów kodeksu pracy.

7
3. CELE KSZTAŁCENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
− zdefiniować podstawowe pojęcia mechaniki technicznej,
− rozpoznać typowe części maszyn i mechanizmy maszyn,
− opisać połączenia części maszyn,
− dokonać obliczeń wytrzymałości połączeń części maszyn,
− rozpoznać silniki, przedstawić ich budowę, określić parametry techniczne
i przeznaczenie,
− zidentyfikować sprężarki i wentylatory, określić ich przeznaczenie i wydajność,
− rozpoznać dźwignice i przenośniki oraz określić ich przeznaczenie,
− rozpoznać pompy, określić ich przeznaczenie,
− dokonać obliczeń wydajności maszyn i urządzeń na podstawie danych technicznych,
− określić i zastosować zasady konserwacji maszyn i urządzeń

8
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1. Podstawowe pojęcia mechaniki technicznej.
4.1.1. Materiał nauczania
Podział wielkości mechanicznych
W mechanice mamy do czynienia z wielkościami fizycznymi jak: czas, siła, praca,
przyśpieszenie. Wielkości te można podzielić na dwie grupy:
– wielkości skalarne, nieukierunkowane zwane skalarami,
– wielkości wektorowe, ukierunkowane zwane wektorami.
Skalarem nazywamy wielkość mechaniczną o pewnej wartości liczbowej jak: czas, masa,
praca, moc, temperatura.
Wektorem nazywamy wielkość mechaniczną, którą można przedstawić za pomocą odcinka
usytuowanego w przestrzeni mającego określony kierunek i zwrot.
Rys. 1. Wektor a. Prosta I [7, s.17]
Na rysunku 1 pokazany jest wektor a. Prosta l na której leży wektor nazywamy linią
działania, punkt A początek wektora, punkt B koniec wektora. Zwrot wektora zaznaczamy
grotem. Jeżeli punkt B pokrywa się z punktem A czyli A=B, to wektor taki nazywamy
zerowym.
Wielkości wektorowe to: siła, prędkość, przyśpieszenie.
Wektor ma trzy zasadnicze cechy: wartość (moduł), kierunek i zwrot.
− wartość to długość odcinka AB, określona liczbą nieujemną,
− kierunek wektora to linia jego działania l,
− zwrot zaznaczamy grotem.
Podział sił, własności
Siła to oddziaływanie mechaniczne jednego ciała na drugie, może być bezpośrednie przy
zetknięciu się ciał, lub pośrednie na odległość. Drabina oparta o podłogę i ścianę to
oddziaływanie bezpośrednie w miejscu gdzie drabina styka się z podłogą i ścianą.
Oddziaływanie pośrednie to np. ciężar ciała, czyli siła z jaką Ziemia przyciąga dane ciało.
Siła ma następujące cechy: wartość, kierunek czyli linię działania, zwrot działania, punkt
zaczepienia
Rys.2. Ciało o ciężarze G, podparte w trzech miejscach A,B,C i obciążone siłami F1, F2, F3, F4 [7. s.26]

9
Rysunek 2 przedstawia ciało o ciężarze, G
r
podparte w trzech miejscach podporami A,B,C
i obciążone siłami F1, F2, F3. W miejscach podparcia wystąpiły siły R
r
1, R
r
2, R
r
3. Wszystkie
siły zaznaczone na rysunkach F
r
1, F
r
2, F
r
3, G
r
, R
r
1, R
r
2, R
r
3, nazywamy siłami
zewnętrznymi. Siły zewnętrzne dzielimy na czynne F1, F2, F3, G, które dążą do wywołania
ruchu lub do jego zmiany, oraz siły bierne, które przeciwdziałają ruchowi i występują
w miejscu podparcia R1, R2, R3.
Siły bierne w mechanice nazywane są reakcjami, stąd przyjęło się oznaczenie R. Siły te
występują w miejscach podparcia.
Schematyczny podział sił
Jednostką siły jest niuton [N]
Jest to siła, która masie jednego kilograma nadaje przyspieszenie 1m/s2
Przyspieszenie ziemskie jest stałe g = 9,81 m/s
czyli G = m· g [N]
Więzy, reakcje więzów
Ciało, które może dowolnie zmieniać swoje położenie w przestrzeni nazywamy ciałem
swobodnym. Ciało nieswobodne ma ograniczone ruchy czynnikami zewnętrznymi np. koło
zamachowe silnika maszyny parowej może wykonywać tylko ruch obrotowy. Czynniki
ograniczające swobodę nazywamy więzami. Dla obracającego się wału maszynowego
więzami będą łożyska. Ciało swobodne ma sześć stopni swobody w układzie przestrzennym
osi x, y, z ciało może się przesuwać wzdłuż tych osi i obracać wokół osi. Wprowadzając
więzy odbieramy ciału pewną liczbę stopni swobody. Każde ciało działa na więzy
ograniczające jego swobodę pewnymi siłami np. wałek naciska z pewnymi siłami na łożysko.
Zgodnie z zasadą działania i przeciwdziałania ( zasada dynamiki) więzy oddziaływują na
ciało z siłą równą naciskowi na więzy, lecz zwróconą przeciwnie. Siły jakimi więzy
oddziaływują na ciało nieswobodne nazywamy reakcjami więzów.
Przykładowe więzy to:
– podpory ruchowe (łożyska)
– więzy wiotkie (sznury, liny)
– podpory stałe (przeguby)
Płaski układ sił zbieżnych
Siłami zbieżnymi nazywamy siły, których linie działania przecinają się w jednym
punkcie. Dowolny układ sił składający się z kilku sił możemy zastąpić układem prostym,
składającym się z mniejszej liczby sił, którego skutek działania będzie taki sam. Układ sił
można zastąpić jedną siłą wypadkową. Postępowanie takie związane jest ze składaniem sił.
Siły zbieżne można składać metodą równoległoboku i wieloboku.
Rys. 3. Ciało sztywne obciążone trzema siłami F
r
1, F
r
2, F
r
3 zbieżnymi w jednym punkcie O.

10
Na rysunku 3 ciało sztywne obciążone jest trzema siłami F1, F2, F3 zbieżnymi w jednym
punkcie O. Siły F1 i F2 traktujemy jako dwa boki równoległoboku. Wypadkową sił F1 i F2
przedstawia przekątna równoległoboku zbudowanego na tych siłach składowych oznaczona
przez R1,2. Nasz układ pierwotnie złożony z trzech sił zastąpiliśmy dwiema siłami F3 i R1,2,
które znowu za pomocą równoległoboku możemy zastąpić jedną siłą R. Siła ta jest
wypadkową całego układu złożonego z tych sił. Przy większej liczbie sił praktyczniej jest
stosować metodę wieloboku rys. 4. Polega ona na geometrycznym dodawaniu wektorów
(przenosimy siły geometrycznie)
Rys.4. Układ sił zbieżnych [7, s.35]
Moment siły względem punktu
Dana jest siła F działająca wzdłuż prostej l oraz dowolny punkt O
Rys. 5. Moment sił [7. s.51]
Momentem siły względem punktu nazywamy wektor mający następujące cechy:
– wartość liczbową równą iloczynowi F i długości jej ramienia r
Mo = F· r
- kierunek prostopadły do płaszczyzny wyznaczonej przez linię działania siły i biegun.
Z określenia momentu siły wynikają dwa ważne wnioski.
– moment siły nie zmienia się, gdy silę przesuwamy wzdłuż linii jej działania
– moment siły względem wszystkich punktów leżących na linii działania danej siły jest
równy zeru. (ramię siły jest równe zeru)
Jednostką momentu jest niutonometr [Nm]
Wektor momentu MO może być ujemny lub dodatni.
Rys. 6. Rodzaje momentów [7, s.51]

11
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co nazywamy skalarem? Wymień kilka skalarowych wielkości mechanicznych.
2. Co nazywamy wektorem? Wymień kilka wektorowych wielkości mechanicznych.
3. Jakie cechy ma wektor?
4. Co to jest wielobok wektorów?
5. Podaj definicję siły?
6. Jakie cechy określają wektor siły?
7. Co to są siły zewnętrzne?
8. Jakie siły należą do sił zewnętrznych?
9. Co to jest siła wewnętrzna?
10. Co nazywamy układem sił?
11. Jakie znasz układy sił?
12. Co to jest ciało swobodne i ciało nieswobodne?
13. Co to jest reakcja więzów?
14. Jak możemy z ciała nieswobodnego uczynić ciało swobodne?
15. Jakie jest pojęcie siły wypadkowej ?
16. Jakie znasz wykreślne sposoby składania sił zbieżnych ?
17. Co to jest moment siły względem punktu ?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Narysuj wektor siły o wartości F = 500 N, kierunku poziomym i zwrocie w prawo.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) przygotować przyrządy do rysowania
2) zapoznać się z literaturą i techniką rysowania wektorów
3) przyjąć podziałkę (np. 1 cm odpowiada 100 N) lub według własnego uznania
4) wykonać rysunek zgodnie z przyjętymi założeniami
5) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia
Wyposażenie stanowiska pracy
– ołówek, długopis, linijka, papier A4
– literatura
Ćwiczenie 2
Na rys 7 przedstawiono belkę o ciężarze G podpartą łożyskiem stałym i ruchomym. Jakie
siły należy przyłożyć do belki, żeby uwolnić ją od więzów. Narysuj kierunek tych sił.
Rys. 7. Belka na podporach [7, s.33]

12
1) przygotować przyrządy do rysowania,
2) zapoznać się z literaturą i zasadami uwalniania ciała od więzów,
3) narysować rysunek i wskazać działanie sił,
4) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– ołówek, długopis, linijka, papierA4,
– literatura.
Ćwiczenie 3
Na pionowy słup działają dwie siły pochodzące od nacisku zastrzałów nachylonych pod
kątem 45o
do pionu. Obie siły są jednostkowe i wynoszą F1 = F2 =2000 N. Wykreślnie znjdź
siłę R, jaką słup naciska na Ziemię.
Rys. 8. Działanie sił zbieżnych [7, s.45]
1) zapoznać się z zasadami szukania sił wypadkowych i stosowną literaturą,
2) przygotować przyrządy,
3) przyjąć podziałkę np. (1cm odpowiada sile 1000N) lub według własnej koncepcji,
4) narysować w przyjętej podziałce równoległobok,
5) zmierzyć długość przekątnej i odczytać wartość wypadkowej,
6) dokonać oceny poprawności wykonania ćwiczenia
Wyposażenie stanowiska pracy.
– ołówek, długopis, linijka, papier A4,
– literatura.

13
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wyjaśnić różnicę między skalarem a wektorem ? ¨ ¨
2) określić cechy wektora ? ¨ ¨
3) scharakteryzować wielobok wektorów ? ¨ ¨
4) podać definicję siły ? ¨ ¨
5) określić siły zewnętrzne i wewnętrzne ? ¨ ¨
6) scharakteryzować układy sił ? ¨ ¨
7) wyjaśnić pojęcie siły wypadkowej ? ¨ ¨
8) określić ciała swobodne i nieswobodne? ¨ ¨
9) określić reakcje więzów ? ¨ ¨
10) przedstawić wykreślne sposoby składania sił zbieżnych ? ¨ ¨
11) określić moment siły ? ¨ ¨

14
4.2. Parametry techniczne maszyn, tarcie i jego oddziaływanie
Praca, jednostki pracy
Praca jest wielkością mechaniczną ściśle związaną z siłą i przemieszczaniem punktu
zaczepienia siły. Najlepiej pojęcie pracy i jej definicję przedstawia rysunek 9 wózek ciągnięty
stałą siłą F.
Rys. 9. Działanie siły [7, s. 393]
Siła F tworzy z kierunkiem ruchu wózka kat α. Punkty A i B oznaczają początkowe
i końcowe położenie wózka na jego torze, a odległość AB = s drogę jaką przebył wózek na
skutek działania siły ciągnącej. Praca mechaniczna jest równa iloczynowi wartości siły
działającej wzdłuż kierunku ruchu i drogi jaką przebył punkt zaczepienia tej siły.
Praca jest skalarem, oznaczamy ja literą W.
W = Ft · s ale Ft = F · cos α.
W = F · s · cos α
Kierunek działania siły może tworzyć z kierunkiem drogi rożne kąty:
α = 0
a więc cos α = cos 0˚ = 1
Praca wyraża się wzorem:
W = F · s · cos α = F · s · cos 0˚
Czyli W = F · s jeżeli siła działa wzdłuż kierunku ruchu, to praca jest równa iloczynowi
wartości siły i przesunięcia jej punktu zaczepienia. Przykładem może być praca robotnika
ciągnącego wózek wzdłuż toru.
Siła prostopadła do kierunku ruchu.
α = 90˚
a wiec cos α = cos 90˚ = 0
Praca będzie równa
W = Fּ sּ cos α = Fּ sּ cos 90˚
czyli W = 0
Praca siły prostopadłej do drogi równa się zero.
Siła działa przeciw ruchowi
α = 180o
a więc cos α = cos180˚ = -1
Praca wyrazi się wzorem
W = F ּsּ cos α = Fּsּ cos180˚
W = -Fּ s

15
Praca siły działającej w stronę przeciwną ruchowi jest ujemna. Praca robotnika
wstrzymującego jadący wózek jest ujemna.
Po rozważeniu przypadków szczególnych możemy powiedzieć:
Praca może być wyrażona liczbą dodatnią, gdy kąt α jest ostry, ujemną gdy kąt α jest
rozwarty lub może być równa zero, gdy kąt α = 90˚
Pracę wykonuje jedynie składowa siły styczna do toru, czyli ta składowa, wzdłuż której
istnieje przemieszczenie.
W układzie SI jednostką pracy jest praca siły 1 niutona na przesunięciu 1 metra
Jednostkę tą nazywamy dżulem (J)
1J = 1N ּ m
Bardzo często w życiu codziennym obserwujemy w maszynach i urządzeniach pracę
wykonaną przez sprężyste elementy jak: sprężyny, resory. W wyniku odkształcania
wywołanego obciążeniem sprężyna gromadzi energię umożliwiającą wykonywanie
określonej pracy. Wartość pracy określa zakreślone pole na rysunku 10. Sprężyna przy
obciążaniu magazynuje energię, natomiast przy odciążeniu oddaje ją.
Rys. 10. Wykres zależności siły sprężystości od odkształcenia [7, s.400]
Fs – siła sprężystości
Δl – wydłużenie lub skrócenie sprężyny.
Pracę sił sprężystości obliczamy ze wzoru
W = ½ Fs ּ Δl
pamiętając o jednostkach pracy.
Moc, jednostki mocy.
Przydatność maszyny oceniamy poprzez wykonaną pracę w jednostce czasu, np.: w ciągu
sekundy. Wyniki takiej sekundowej pracy możemy przyjmować za podstawę do oceny
efektów mechanicznych maszyny, urządzenia. Wielkość pracy wykonana w tym czasie
rzutuje na wydajność maszyny. Aby określić to dokładnie wprowadzono pojęcie mocy
maszyny, silnika.
Mocą nazywamy iloraz pracy i czasu, w którym ta praca została wykonana.
Moc jest skalarem, oznacza się ją liczbą P lub N. Wzór na obliczanie mocy ma postać.
P =
t
W
Moc możemy obliczyć podstawiając różne wzory pracy, np.: iloraz s/t to prędkość ruchu v
podstawiając to do definicji mocy otrzymamy wzór:
P = F ּ v
Moc w ruchu obrotowym przy uwzględnieniu momentu obrotowego M i prędkości kątowej
w ma postać
P = M ּ ω
Jednostką mocy w układzie SI jest wat, czyli praca 1 dżula wykonana w ciągu 1 sekundy.
1W = 1 dżul/s
Jeżeli moment M podawany jest w Nm, a obroty w obr/min, to aby otrzymać moc w kW
należy wykonać przekształcenie

16
P = M ּ ω = M
100030⋅
nπ
z tego moment obrotowy
M=
π
100030⋅
·
n
P
M=9554,14 ·
n
P
Bardzo często chcemy znać moc użyteczną danego urządzenia. Moc użyteczna jest to praca
użyteczna wykonana w czasie.
Pu =
t
Wu
Sprawność
Praca jest wykonywana najczęściej za pomocą maszyn roboczych, które muszą być
wprowadzane w ruch aby posiadały zdolność wykonywania pracy. Najczęściej wykorzystuje
się do tego celu silniki, które dostarczają maszynie roboczej pewną energię i utrzymują ja
w ruchu.
Taką pracę nazywamy włożoną W. Maszyna wprawiona w ruch wykonuje pracę
użyteczną Wu i pracę traconą Ws. Praca użyteczna jest mniejsza od pracy włożonej. Część
pracy włożonej tracona jest z powodu oporów tarcia (ruchu).
W = Wu +Ws
Sprawnością maszyny nazywamy stosunek pracy użytecznej do pracy włożonej
η =
W
Wu
Bardzo często sprawność podajemy w procentach
η =
W
Wu
ּ 100%
Maszyn idealnych w praktyce nie spotykamy, dlatego sprawność maszyn rzeczywistych jest
zawsze mniejsza od jedności.
Zużycie wskutek tarcia.
W urządzeniach mechanicznych tarcie występuje we wszystkich zespołach
i mechanizmach ruchomych. Powoduje ono ścieranie materiału ze współpracujących
powierzchni, co prowadzi do zmiany wymiarów części. W wyniku procesu tarcia następuje:
– ubytek materiału z powierzchni tarcia
– zmiana właściwości warstwy wierzchniej elementów trących się, przeważnie obniża się
odporność na zużycie,
– pogorszenie jakości powierzchni tarcia, zwiększenie chropowatości, powstanie rys,
pęknięć powierzchniowych i jam po wyrwanych cząstkach materiału.
Nie można uniknąć występowania tarcia , natomiast można je ograniczyć przez przejście
od tarcia intensywnego do łagodnego poprzez smarowanie czyli oddzielenia
współpracujących części warstwą cieczy, co będzie omawiane w dalszej części przewodnika.
Tarcie współpracujących ciał zamienia się na znacznie słabsze wewnętrzne tarcie w cieczy,
o wielkości decyduje lepkość cieczy. Uwzględniając wpływ cieczy na tarcie w technice
wyróżnia się następujące jego rodzaje:
– tarcie suche, np.: metal o metal

17
– tarcie płynne zachodzące wówczas, gdy współpracujące ciała są rozdzielone warstwą
cieczy grubszą od nierówności powierzchni
– tarcie półpłynne zachodzące wówczas gdy między współpracującymi powierzchniami
występują obszary tarcia suchego (na styku wierzchołków nierówności).
Bardzo często spotyka się tarcie zwane półsuchym, zachodzące wówczas, gdy na obu
powierzchniach współpracujących występują cienkie warstwy cieczy do 0,5 mikrona
grubości. Procesy niszczenia są najbardziej intensywne podczas tarcia suchego. Występuje
ono w formie mechanicznej poprzez ścinanie nierówności powierzchni, wydzielanie ciepła co
powoduje nadtapianie powierzchni i odhartowywanie miejscowe. Dlatego jedynym
z najprostszych sposobów walki z tarciem i jego nieodwracalnymi skutkami jest smarowanie.
Tarcie ma ujemny wpływ na trwałość i niezawodność maszyn i urządzeń. Im większa
intensywność tarcia w poszczególnych elementach maszyny, tym większe
prawdopodobieństwo wystąpienia nieoczekiwanego uszkodzenia wskutek zatarcia. Wszystkie
rodzaje zużycia części maszyn przy występującym tarciu dzieli się na dwie zasadnicze grupy
– quasistatyczna,
– dynamiczna.
Niezależnie od rodzaju i intensywności zużycia, wszystkie części współpracujące zużywają
się według pewnych prawideł wspólnych jakościowo dla rodzaju tarcia. We wszystkich
przypadkach dla części tocznych i ślizgowych można wyróżnić okresy zużycia różniące się
od siebie:
– długością trwania,
– intensywnością ubytku materiału w czasie pracy,
– elementarnymi procesami niszczenia.
W przypadku zużycia części w warunkach występowania tarcia można wyróżnić trzy
typowe okresy :
I – okres docierania
II – okres normalnego zużycia
III – okres awaryjnego zużycia
Długość i intensywność okresów zużycia zależą od:
– cech konstrukcyjnych części maszynowych, kształtu powierzchni, obciążenia, rodzaju
smarowania, rodzaju materiału,
– cech produkcyjnych jak jakości obróbki, jakości montażu,
cech eksploatacyjnych, konserwacji, prawidłowego użytkowania, obsługi między naprawami.
Odpowiadając na pytania sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jaka jest definicja pracy?
2. Jaka jest definicja mocy, jak obliczamy moc?
3. Co to jest sprawność?
4. Jakie zjawiska są przyczyną zużycia części maszyn?
5. Dlaczego tarcie ma decydujący wpływ na procesy zużycia mechanizmów maszyn
i urządzeń?
6. Nauczyciel stwierdził: „Przy tarciu suchym straty na pokonanie tarcia i efekty niszczenia
są wielokrotnie większe niż przy jakimkolwiek innym tarciu ze smarowaniem”. Czy miał
rację? Dlaczego?
7. Jaka jest różnica między okresem docierania a okresem zużycia normalnego ?
8. Jaki jest wpływ procesu docierania na trwałość maszyny ?
9. Nauczyciel powiedział: „Przegrzanie mechanizmów i zespołów powoduje
intensywniejsze tarcie, a w skrajnych wypadkach zatarcie”. Czy miał rację? Dlaczego?

18
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Oblicz pracę odkształcenia sprężyny, jeżeli przy ściśnięciu długość jej zmniejszyła się
o Δl = 42 mm, przy czym siła ściskająca wzrastała liniowo od 0 do Fs = 2000N. Obliczenia,
przedstawić w formie wykresu.
1) odszukać w literaturze informacje na temat pracy jaką wykonują sprężyste elementy
maszyn,
2) dobrać właściwy wzór,
3) podstawić dane do ćwiczenia,
4) dokonać obliczeń, przedstawić wykres,
5) obliczenie przedstawić na wykresie,
– długopis, ołówek, linijka, papier A4
– literatura.
Ćwiczenie 2
Żuraw budowlany podnosi ciało o masie m = 4000 kg w ciągu minuty na wysokość 5m.
Silnik napędzający żuraw ma moc 3500W. Oblicz sprawność żurawia.
1) odszukać w literaturze informacje na ten temat,
2) zastanowić się nad mocą użyteczną żurawia,
3) wyjaśnić różnicę między mocą włożoną, a użytkową,
4) dobrać właściwe wzory do obliczeń,
5) określić procentową sprawność urządzenia,
6) przedstawić wykonanie ćwiczenia w formie opisowej,
7) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia.
– długopis, ołówek, papier A4
– literatura.
Ćwiczenie 3
Scharakteryzuj rodzaje tarcia.
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś
1) zapoznać się z dostępną literaturą na ten temat,
2) omówić rodzaje tarcia,
3) uwzględnić wpływ cieczy na tarcie,
4) określić wpływ tarcia na eksploatację maszyn,
5) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia

19
– literatura.
4.2.4 Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) podać definicję pracy mechanicznej? ¨ ¨
2) przedstawić wzór na pracę? ¨ ¨
3) scharakteryzować pracę włożoną i użyteczną? ¨ ¨
4) podać definicję mocy? ¨ ¨
5) przedstawić wzór na moc? ¨ ¨
6) wyjaśnić różnicę pomiędzy mocą użyteczną, a włożoną? ¨ ¨
7) zdefiniować sprawność? ¨ ¨
8) określić wartości sprawności?
9) rozróżnić rodzaje tarcia występującego podczas eksploatacji maszyn
i urządzeń mechanicznych? ¨ ¨
10) wskazać mechanizmy powodujące zużycie elementów maszyn? ¨ ¨
11) scharakteryzować typowe okresy zużycia części maszyn w toku
pracy maszyny? ¨ ¨
12) określić obniżenie sprawności mechanicznej maszyny i jej
wpływ na otoczenie? ¨ ¨
13) wyjaśnić wpływ procesu docierania na trwałość maszyny? ¨ ¨

20
4.3. Definicja maszyny, podział, klasyfikacja, normalizacja
i unifikacja części maszyn i zespołów
Definicja maszyny
Maszyną nazywamy urządzenie zbudowane przez człowieka do wykonywania zjawisk
przyrodniczych w celu ułatwienia pracy fizycznej i umysłowej oraz zwiększenia jej
wydajności przez całkowite lub częściowe zastąpienie pracy fizycznej, wysiłku umysłowego
i funkcji fizjologicznych człowieka.
Podział i klasyfikacja maszyn
Maszyny możemy ogólnie podzielić na:
– Maszyny energetyczne, które służą do przetwarzania jednego rodzaju energii w inny np.:
silniki, prądnice elektryczne, pompy.
– Maszyny transportowe np.: samochody, lokomotywy, dźwignice
– Maszyny technologiczne, które służą do wykonywania operacji związanych ze zmianą
kształtu obrabianych elementów oraz ze zmianą fizycznych właściwości i stanów
obrabianych elementów i materiałów np. tokarki, szlifierki, frezarki.
– Maszyny kontrolne i sterujące np.: urządzenia do kontrolowania i sortowania
wytwarzanych elementów.
– Maszyny logiczne np.: maszyny matematyczne
– Maszyny manipulacyjne przeznaczone do częściowego lub całkowitego zastępowania
funkcji energetycznych, fizjologicznych i intelektualnych człowieka. Są to maszyny
nowej generacji przeważnie dla przemysłu nuklearnego i oceanograficznego.
Podstawową czynnością wykonywaną przez maszyny manipulacyjne jest manipulacja,
czyli tok czynności w przemysłowym procesie produkcji, polegających na uchwyceniu
określonego obiektu, zmieniania jego położenia, transportowania, pozycjonowania lub
orientacji tego obiektu względem przyjętej bazy, przygotowaniu obiektu do
wykonywania na nim lub za jego pomocą operacji technologicznych. Obecnie mają
zastosowanie roboty przemysłowe, które są automatycznie sterowane, programowane
przeznaczone do różnych zadań. Maszyny manipulacyjne i roboty największe
zastosowanie mają w przemyśle motoryzacyjnym. Stosuje się je wszędzie tam, gdzie
życie lub zdrowie ludzkie może być zagrożone. Robotyzacja pozwala na odciążenie
człowieka od wykonywania prac uciążliwych, monotonnych, a jednocześnie
wymagających dużej precyzji.
Podział części maszyn
Wszystkie maszyny i urządzenia zbudowane są z elementów konstrukcyjnych
z odpowiednim rozwiązaniem technologicznym. Znajomość zasad budowy i działania
elementów konstrukcyjnych jest potrzebna nie tylko do projektowania urządzeń, ale również
do ich prawidłowej obsługi i naprawy.
Większość powszechnie stosowanych części maszyn można podzielić na trzy zasadnicze
grupy:
– części połączeń (rozłączonych i nierozłącznych),
– łożyskowane (osie, wały i łożyska),
– części napędów (przekładnie zębate, ciągnione, cierne oraz mechanizmy śrubowe,
dźwigniowe, krzywkowe, sprzęgła, hamulce).

21
Cechy użytkowe części maszyn
Konstruowanie części maszyn wymaga spełnienia różnorodnych wymagań technicznych,
konstrukcyjnych określane jako cechy użytkowe części maszyn. Podstawowe cechy
użytkowe, które powinny być uwzględnione w procesie konstruowania części maszyn są
podane w tabeli 1.
Tabela 1. Cechy użytkowe części maszyn
Cechy Znaczenie użytkowe.
Wytrzymałość Wytrzymałość mechaniczna, sztywność i trwałość konstrukcji
Materiałowe Właściwości wytrzymałościowe łatwa obrabialność, odporność na korozję i inne
czynności zewnętrzne, odporność na zmiany temperatury w czasie pracy, łatwość nabycia,
stosowanie wąskiego asortymentu materiałów.
Technologiczne Łatwość wykonywania, możliwość stosowania prostych procesów technologicznych
o małej pracochłonności.
Montażowe Łatwość montażu i demontażu, napraw, wymiany uszkodzonych elementów, zamienność
części.
Eksploatacyjne Niezawodność i bezpieczeństwo działania, łatwość obsługi, cicha praca, warunki
ergonomiczne.
Ekonomiczne Niski koszt materiału, produkcji i eksploatacji.
Estetyczne Prostota i estetyka kształtu, dostosowanie wykończenia powierzchni do warunków
użytkowania
Inne Mały ciężar i wymiary, łatwość i bezpieczeństwo transportu.
Uwzględniając cechy użytkowe części maszyn podczas projektowania wpływa to
bezpośrednio na dobór procesów technologicznych, przebieg i koszty produkcji i eksploatacji
wytwarzanych maszyn. Normalizacja części maszyn ułatwia proces konstruowania ma
doniosłe znaczenie w produkcji przemysłowej.
Normalizacja części maszyn
Przez pojęcie normalizacji rozumie się opracowanie i wprowadzenie jednolitych zasad
wytwarzania, produkowania części maszyn opartych na normach. Normalizacja w technice
ma na celu uporządkowanie, uproszczenie i ujednolicenie:
– oznaczeń technicznych, rysunków i słownictwa.
– podstawowych wielkości stosowanych w budowie maszyn – wymiarów, tolerancji
i pasowań, oznaczeń,
– materiałów i ich gatunków,
– gotowych wyrobów i łączników,
– metod badawczych,
– warunków odbioru technicznego, konserwacji, transportu i magazynowania.
Stosowanie elementów znormalizowanych powoduje obniżenie kosztów wytwarzania,
eksploatacji maszyn i urządzeń ponieważ:
– elementy znormalizowane mogą być produkowane masowo wysoko wydajnymi
metodami,
– jest możliwe wprowadzenie zamienności części w szerokim zakresie, w procesach
montażowych i naprawczych,
– zostaje ułatwiona praca biur konstrukcyjnych, które nie projektują części normalnych,
a jedynie dobierają podając symbole w dokumentacji technicznej,
– zmniejsza się czas wykonywania dokumentacji i jej zawartość.
Wprowadzając w szerokim zakresie części znormalizowane zyskujemy dość znacznie na
obniżeniu kosztów produkcji. W tym zakresie są opracowane dokumenty techniczno -
prawne zwane normami określające właściwości materiałów, cechy wyrobów, parametry
techniczne. W zakresie normalizacji jest zorganizowana współpraca międzynarodowa,
opracowane projekty norm stają się międzynarodowymi. Normy są odpowiednio
posegregowane, ponumerowane, stale doskonalone, uzupełniane i aktualizowane. Przy
korzystaniu z norm należy sprawdzić ich aktualność.

22
Unifikacja i typizacja części maszyn.
Unifikacja jest wyrazem postępu w zakresie cywilizacji i polega na ujednoliceniu
elementów i zespołów stosowanych w podobnych rozwiązaniach konstrukcyjnych maszyn co
daje, możliwość ograniczenia liczby wyprodukowanych elementów i zespołów zwiększając
zakres zamienności. Można to zilustrować następująco: projektując nową maszynę
wykorzystano około 10% części stosowanych przed projektem. Projektując konstrukcję
kolejnych wersji można stopniowo dojść do 80% części powtarzalnych stosowanych we
wszystkich typach maszyn. Tak robią to firmy samochodowe, gdzie opracowanie
konstrukcyjne nowego pojazdu trwa bardzo krótko. Zwiększenie powtarzalności rozwiązań
konstrukcyjnych części maszyn dyktują względy ekonomiczne i wolny rynek.
Typizacja ma na celu działalność normalizacyjną, polegająca na ograniczeniu liczby
podstawowych wyrobów o zbliżonych własnościach i parametrach. Takim przykładem może
być wprowadzenie wymiarów normalnych uprzywilejowanych, co ogranicza liczby
stosowanych narzędzi i sprawdzianów.
Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonywania ćwiczeń.
1. Co to jest maszyna?
2. Jakie rozróżniasz maszyny, ich podział?
3. Określ zadania maszyn manipulacyjnych?
4. Jaki znasz podział części maszyn?
5. Wymień cechy użytkowe części maszyn?
6. Jakie są zadania normalizacji części maszyn?
7. Co to jest unifikacja i typizacja części maszyn?
4.3.3. Ćwiczenia.
Ćwiczenie 1
Dokonaj podziału maszyn
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś,
2) zastanowić się jak dokonać podziału maszy,
3) wyjaśnić różnicę pomiędzy poszczególnymi maszynami,
4) dokonać podziału i klasyfikacji maszyn,
Wyposażenie stanowiska pracy
– długopis, ołówek, papier A4,
– literatura.
Ćwiczenie 2
Dokonaj podziału części maszyn.

23
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś
2) scharakteryzować połączenia,
3) przedstawić powyższe w formie opisowej,
– katalogi części maszyn,
– literatura.
Ćwiczenie 3
Określ główne zadanie normalizacji, typizacji i unifikacji części maszyn.
Sposób wykonywania ćwiczenia
1) zapoznać się z literaturą na ten temat,
2) określić zadania normalizacji,
3) sformułować – typizację i unifikację,
Wyposażenie stanowiska:
– literatura.
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) podać definicję maszyny? ¨ ¨
2)określić rolę maszyny w życiu człowieka? ¨ ¨
3) dokonać podziału maszyn? ¨ ¨
4)podać przykłady maszyn, które mają zastosowanie w obróbce drewna? ¨ ¨
5) dokonać podziału części maszyn? ¨ ¨
6) określić cechy użytkowe części maszyn? ¨ ¨
7) określić zadania normalizacji? ¨ ¨
8) określić związek unifikacji z zamiennością części? ¨ ¨
9) podać przykłady typizacji części maszyn? ¨ ¨

24
4.4. Dobór materiału na części maszyn
Zasady doboru materiałów
Dobór odpowiedniego materiału na części maszyn jest podstawowym etapem procesu
konstrukcyjnego. Aby dobrać najbardziej odpowiedni materiał należy porównać warunki
pracy projektowanego elementu z własnościami różnych materiałów i wybrać materiał
najkorzystniejszy. Materiały na ogół nie spełniają wszystkich wymogów, bo materiał
o korzystnych własnościach wytrzymałościowych może być niekorzystny ze względów
technologicznych lub ekonomicznych. Konstruktor powinien uwzględnić wytrzymałość
zmęczeniowo – kształtową, naprężenia dopuszczalne i szereg innych czynników
decydujących o wytrzymałości materiału, a mianowicie:
– czynniki konstrukcyjne (kształt, wymiary, rodzaj materiału),
– czynniki technologiczne (rodzaj obróbki, stan warstwy powierzchniowej, ulepszanie
powierzchni, różne zabiegi technologiczne),
– czynniki eksploatacyjne (częstotliwość zmian obciążeń, zmienność temperatury części
w czasie pracy, zakres i przebieg pracy),
– czynniki ergonomiczne (bezpieczeństwo, łatwość obsługi, dostosowanie do wymagań
fizjologicznych obsługujących maszynę).
W celu spełnienia wymagań określających warunki pracy części maszyn należy stosować
materiały aby zapewnić lekką konstrukcję, w pełni wykorzystać ich własności i zastosować
minimalny koszt wytwarzania procesów technologicznych. Przy projektowaniu kształtu
części maszyn należy kierować się założeniami technologicznymi z uwzględnieniem cech
użytkowych maszyny, urządzenia. Kształtowanie części maszyn nie powinno wymagać zbyt
skomplikowanych i drogich metod obróbki. Obecnie na części maszyn stosuje się materiały
metalowe, stopy metali nieżelaznych i tworzywa sztuczne.
Najbardziej rozpowszechnionym materiałem są stale konstrukcyjne węglowe zwykłej jakości,
wyższej jakości i stale stopowe, żeliwa, tworzywa sztuczne.
Kształtowanie części maszyn
Wytwarzanie części ze stali następuje poprzez tłoczenie przedmiotów wykonanych
z cienkich blach lub drutu. Do podstawowych procesów tłoczenia zalicza się: wykrawanie,
gięcie, ciągnienie. Części tłoczone wykonuje się na specjalnych tłocznikach, ich kształt
zależy od technologii wykonania. Blachy stalowe powinny posiadać dużą tłoczność , aby nie
było pęknięć.
Rys. 11. Przykłady części tłoczonych [4, s.35]

25
Projektując części maszyn, które będą podlegały obróbce skrawaniem należy dążyć do
najtańszych metod obróbki poprzez przestrzeganie następujących zasad:
– stosowanie półfabrykatów o kształtach możliwie zbliżonych do kształtu gotowego
wyrobu,
– unikania kształtów wymagających długiego czasu obróbki i marnotrawstwa materiału,
– umożliwienie obróbki kilku powierzchni z jednego zamocowania i jednym narzędziem,
– unikanie wierceń w ściankach ukośnych.
Rys. 12 Przykłady części obrabianych skrawaniem. [4, s.37]
Kształtowanie przez odkuwanie stosuje się w produkcji seryjnej. Odkuwki o kształtach
skomplikowanych wymagają specjalnych matryc, proces kształtowania jest drogi. Kształt
odkuwki powinien zapewniać łatwość wyjmowania z matryc, zapewniając identyczny kształt
wykonanych części. Na odkuwki stosuje się przeważnie stal.
Rys. 13 Przykłady odkuwek [4, s.35]
Konstrukcje spawane stosuje się przeważnie w produkcji jednostkowej i małoseryjnej.
Spawanie umożliwia wykonywanie przedmiotów o skomplikowanych kształtach, których
wytworzenie metodą odlewania lub kucia jest nieopłacalne. Przy projektowaniu spawanych
części maszyn należy dążyć do wykorzystania blach, prętów, rur i kształtowników. Części
należy tak projektować, aby uniknąć długich spoin ze względu na naprężenia spawalnicze.

26
Popularnym materiałem używanym do produkcji części maszyn jest żeliwo. Przy
ustaleniu kształtu części odlewanych należy przestrzegać zasad, aby uniknąć wad
odlewniczych jak: pęknięć, pęcherzy, naprężeń wewnętrznych. Przy poprawnym
kształtowaniu odlewu należy stosować odpowiednie grubości ścianek, unikać nagłych zmian
grubości, zapewnić łatwość wyjmowania materiału z formy, dążyć do projektowania
odlewów bezrdzeniowych. Żeliwo jest materiałem o dobrych właściwościach odlewczych,
odpornym na ścieranie, tłumi drgania, ale ma stosunkowo niską wytrzymałością na
rozciąganie i zginanie. Staliwo czyli stal laną stosuje się na odlewy o skomplikowanych
kształtach gdzie wymagana jest duża wytrzymałość.
Spośród stopów metali nieżelaznych stosuje się najczęściej: stopy miedzi i aluminium.
Stopy miedzi charakteryzują się odpornością na korozję, ścieranie, dobrymi właściwościami
wytrzymałościowymi, można je odlewać, przerabiać plastycznie, skrawać. Stopy miedzi są
stosowane na łożyska ślizgowe, armaturę hydrauliczną i gazową. Stopy aluminium stosowane
na elementy maszyn, gdzie wymagane jest zmniejszenie ciężaru na odlewy
o skomplikowanych kształtach, elementy konstrukcji lotniczych, pojazdów mechanicznych.
Rozwój produkcji tworzyw sztucznych, uzyskiwanie tworzyw o dobrych własnościach
wytrzymałościowych spowodował, że są stosowane coraz częściej na części maszyn.
Z tworzyw wykonuje się w zasadzie mniej odpowiedzialne części, bez obróbki na
gotowo, prasując pod odpowiednim ciśnieniem i w odpowiedniej temperaturze. Stosuje się
tworzywa termoutwardzalne i termoplastyczne, stosowane przeważnie na tulejki łożyskowe,
koła zębate, uchwyty narzędzi.
1. Jakie czynniki decydują o wyborze materiału na części maszyn?
2. Jakie znasz materiały stosowane na elementy maszyn?
3. Jakie elementy maszyn wykonuje się metodą tłoczenia?
4. Jakie znasz przykłady części obrabianych metodą skrawania?
5. Jakie tworzywa sztuczne mają zastosowanie w produkcji części maszyn?
6. Jaka jest różnica pomiędzy odlewem, a odkuwką.
7. Jakie znasz właściwości stopów metali nieżelaznych?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Określ wymagania jakościowe poznanych materiałów przeznaczonych na części maszyn.
1) odszukać informacje w literaturze na temat wymagań jakościowych materiałów, których
używa się na elementy maszyn,
2) określić rodzaje materiałów,
3) scharakteryzować poszczególne materiały,
4) określić technologie wykonania części ze wskazanych materiałów,
5) powyższe przedstawić w formie opisowej,

27
– długopis, papier A4
– katalogi stopów żelaza i metali kolorowych
– literatura.
Czy potrafisz
Tak Nie
1) określić zasady doboru materiałów na części? ¨ ¨
2) wymienić podstawowe materiały używane na elementy maszyn? ¨ ¨
3) scharakteryzować przeznaczenie poszczególnych materiałów? ¨ ¨
4) wyjaśnić technologię wykonania części z dobranych materiałów? ¨ ¨
5) wyjaśnić różnicę między odlewem a odkuwką? ¨ ¨
6) określić własności stopów metali nieżelaznych? ¨ ¨

28
4.5. Połączenia rozłączne i nierozłączne
Charakterystyka połączeń nierozłącznych
Nitowanie jest procesem technologicznym, w którego wyniku uzyskuje się połączenie
nierozłączne, pośrednie. Łączenie następuje za pomocą pojedynczego nita lub kilku.
W łączonych elementach wierci się otwory lub przebija, wkłada się nity i przy pomocy
odpowiednich narzędzi najczęściej młotka, wspornika i zakuwnika wykonuje się zakuwkę.
W zależności od średnicy nitów zamykanie nitów odbywa się na zimno lub na gorąco. Na
gorąco nity muszą być podgrzane do temperatury powyżej 700˚C, średnica trzonu nita d ≥ 10
mm, natomiast na zimno nity o średnicy d ≤ 8mm. Przyjmuje się średnicę otworu pod nit na
gorąco d0= d + 1mm, przy nitowaniu na zimno d0 = d + (0,1 ÷ 0.2) mm. Nitowanie jest
procesem technologicznym pracochłonnym, obecnie zastępowane jest innymi technologiami.
Rys. 14. Wykonanie połączenia nitowego: a) zamykanie nitu, b) połączenie nitowe.
1- części łączone, 2 – nit, 3 – wspornik, 4 – zakuwnik. [4, s.43]
Rodzaje połączeń nitowych.
W zależności od zastosowania połączenia rozróżniamy połączenia: mocne przy
obciążeniach dużymi siłami, szczelne stosowane w zbiornikach niskociśnieniowych, mocno –
szczelne zbiorniki wysokociśnieniowe, nieznacznie obciążone stosowane w drobnych
konstrukcjach.
Rodzaje i wymiary nitów
Rozróżnia się nity pełne i drążone, zalecane średnice nitów czyli znormalizowane
wynoszą 2; 2,5; 3; 4;5;6;8;10;12;16;20;24;30;36.
Długość nitów ustala się na podstawie zależności
L = L1 + L0
W której: L1 – łączna grubość łączonych części
L0 – naddatek na utworzenie zakuwki orientacyjnie przyjmuje się (1,3 ÷ 1,8)d
Dobór materiału na nity. Do łączenia elementów metalowych powinno się stosować nity
z tego samego lub zbliżonego gatunku metalu co części łączone. Do łączenia elementów
stalowych stosuje się nity ze stali St2N, St3N, poza tymi nitami stosuje się nity specjalne.
Charakterystyka i zastosowanie połączeń spawanych.
Połączenia spawane należą do połączeń nierozłącznych, bezpośrednich, powstają
w wyniku nadtopienia brzegów łączonych części i wprowadzenia spoiwa w miejsce łączenia.
Materiały po ostygnięciu tworzą spoinę wiążącą części w jedna całość. Spoiwem jest drut
spawalniczy lub elektrody. Prawidłowe wykonanie spoiny polega na tym aby w wyniku

29
kohezji (spójności międzycząsteczkowej) nastąpiło zmieszanie stopionych materiałów na
głębokość 1,5 ÷ 3mm.
Do spawania potrzebne jest źródło ciepła o dużym natężeniu umożliwiające uzyskanie
wysokiej temperatury niezbędnej do szybkiego stopienia metalu.
W zależności od źródła ciepła rozróżniamy spawanie
– gazowe, stosowane do łączenia cienkich blach
– łukowe w tej metodzie źródłem ciepła jest łuk elektryczny ok. 4000˚C powstający
między elektrodą i łączonym elementem.
Nowsze metody spawania to; spawanie atomowe, plazmowe, elektronowe, laserowe.
Spawane konstrukcje maszyn są najbardziej popularne wśród połączeń nierozłącznych, są
tanie proste i oszczędne w porównaniu do innych rozwiązań konstrukcyjnych. Połączenia
spawane są wykonywane o dużych gabarytach, niemożliwe to jest przez odlewanie lub kucie.
Konstrukcje spawane wypierają nitowe, a nawet odlewane korpusy obrabiarek.
Rys. 15. Rodzaje szwów i połączeń spawanych: a,b,c) połączenia czołowe, d – h) połączenia pachwinowe;
rodzaje szwów:1 – poprzeczny, 2 – skośny 3 – wzdłużny, 4 – przerywany, 5 – częściowo przestawny [4, s.63]
Technologiczność konstrukcji elementów spawanych
Projektowanie elementów spawanych wymaga uwzględnienia wielu różnych czynników
decydujących o prawidłowości konstrukcji, a mianowicie:
– dobór odpowiednich materiałów
– odpowiednie ukształtowanie i rozmieszczenie spoin, zapobiegające odkształcaniu
i naprężeniom spawalniczym.
– ustalenie takich kształtów konstrukcji aby w miarę możliwości stosować gotowe pręty
i kształtowniki bez dodatkowej obróbki:
Spawalność metali i ich stopów
Spawalnością nazywa się zespół cech materiałowych dzięki którym można uzyskać
spoiny o dobrych właściwościach. Obecnie spawa się wszystkie metale i ich stopy, niektóre
spawa się trudno.
Odkształcenia i wady spawalnicze.
Odkształcenia spawalnicze wywołują skurcze spoin podczas stygnięcia elementów
odkształcają się poprzez wyginanie i skręcenie, a nawet mogą powstać pęknięcia spoin.
Są one wynikiem naprężeń spawalniczych na skutek różnego rozkładu temperatury.
Aby uniknąć odkształceń i naprężeń spawalniczych należy:
– w miarę możliwości stosować połączenia czołowe,
– stosować symetryczne rozmieszczenie spoin,
– unikać krzyżowania spoin,

30
– unikać zbyt długich ciągłych szwów,
– ograniczyć liczbę i wymiary spoin do niezbędnego minimum wg obliczeń
wytrzymałościowych,
– nie umieszczać spoin w pobliżu miejsc, gdzie występują spiętrzenia naprężeń (otwory,
zmienne przekroje).
Charakterystyka połączeń zgrzewanych
Zgrzewanie metali polega na powstaniu na powierzchni styku łączonych elementów
wspólnych ziaren, które są wynikiem dyfuzji i rekrystalizacji.
Proces zgrzewania zależy głównie od ciśnienia, temperatury i czasu trwania procesu
(powierzchnie styku przechodzą w stan plastyczny i następnie są dociskane).
Rozróżniamy zgrzewanie:
– gazowe,
– elektryczne (iskrowe, oporowe),
– termitowe (spawanie mieszaniny tlenków metali i sproszkowanego aluminium),
– tarciowe (ciepło wytwarza się przez tarcie powierzchni styku i docisku).
Rodzaje połączeń zgrzewanych (czołowe, punktowe, liniowe, garbowe).
Rys.16. Przykłady zastosowania zgrzein. Zgrzewanie czołowe a) - noże tokarskie, b) – wiertło do wykonywania
głębokich otworów. Zgrzewanie punktowe c,d,e) – łączenie cienkich blach, f,g,h) – łączenie blach z grubymi
elementami. [4, s.63]
Połączenia lutowane
Lutowanie polega na łączeniu metali, pozostających w stanie stałym, za pomocą
roztopionego spoiwa zwanego lutem. Luty mają niższą temperaturę topnienia niż łączone
elementy. Rozróżnia się luty miękkie o temperaturze topnienia 300˚C i luty twarde powyżej
550˚C. Roztopiony lut łączy się z materiałem łączonym dzięki zjawisku kohezji (spójności
międzycząsteczkowej) i nieznacznemu dyfundowaniu (przenikaniu) w głąb materiału
rodzimego. Powierzchnie łączone należy dobrze oczyścić i odtłuścić. Przy lutowaniu stosuje
się topniki kalafonię przy lutowaniu miękkim i boraks przy lutowaniu twardym powyżej
500˚C. Lutowanie miękkie wykonuje się lutownicami, palnikami, gazowymi lub przez

31
zanurzenie części w roztopionym lucie. Przy lutowaniu twardym łączone elementy można
podgrzać palnikami gazowymi, prądem elektrycznym lub piecach.
Zastosowanie połączeń lutowych.
Za pomocą lutowania można łączyć prawie wszystkie metale w różnych kombinacjach,
elementy metalowe z ceramicznymi. Lutowanie miękkie przeważnie stosuje się
w elektromechanice, lutowanie twarde do łączenia blach, mechanizmów, elementów narzędzi
skrawających. Proces lutowania jest stosunkowo łatwy nie wymaga specjalnego szkolenia.
Rodzaje lutów.
Luty dzielą się na miękkie, stopy cyny, antymonu i ołowiu o temperaturze 180 ÷ 300˚C, luty
twarde stopy miedzi z cynkiem o temperaturze topnienia 500 ÷ 875˚C. Luty srebrne stopy
srebra, miedzi i cynku stosowane przy wyrobach precyzyjnych.
Połączenia klejowe
Klejenie jest nowoczesną metodą łączenia elementów maszyn.
Proces klejenia metali polega na:
– oczyszczeniu powierzchni metodami chemicznymi lub mechanicznymi,
– dokładnym nałożeniu warstwy kleju grubości około 0,1 mm na powierzchnie klejone,
– utwardzeniu skleiny w odpowiedniej temperaturze i przy zachowaniu właściwego
nacisku.
Sposób przygotowania powierzchni do klejenia zależy od rodzaju materiału, natomiast
przebieg procesu klejenia od rodzaju kleju.
Klejenie umożliwia łączenie prawie wszystkich materiałów, metali z metalami i niemetalami,
drewnem, gumą, tworzywami sztucznymi, szkłem. W niektórych przypadkach klejenie jest
praktycznie jedynym sposobem połączenia np. łączenie bardzo cienkich elementów, lub przy
łączeniu elementów o bardzo dużej różnicy grubości.
Zalety połączeń klejonych:
– wykorzystanie pełnej wytrzymałości materiałów łączonych, ponieważ warstwa kleju nie
wywołuje naprężeń i nie osłabia części łączonych,
– uzyskanie zestawu elementów o nienaruszonej powierzchni,
– równomierne rozłożenie naprężeń na całej powierzchni złącza,
– odporność połączeń na korozję, zdolność tłumienia drgań.
Ponadto klej może uszczelnić złącze, odgrywając rolę uszczelki.
Wady połączeń klejowych:
– możliwość rozwarstwienia połączenia pod wpływem obciążeń,
– mała odporność klejów na zmiany temperatury,
– większość klejów ma długi czas utwardzania,
– spadek wytrzymałości połączenia z upływem czasu, klej się starzeje
Do ważniejszych rodzajów klejów stosowanych w budowie maszyn zaliczamy kleje
fenolowe, epoksydowe, butapren, winylowe.
Przy wyborze klejenia, jako metody łączenia należy konkretnie przeanalizować jej zalety
i wady, a następnie opracować właściwą technologię klejenia w zależności od warunków
pracy połączenia.
Połączenie wciskowe
Połączenie wciskowe powstaje w wyniku montażu o większym wymiarze zewnętrznym
czopa wałka z częścią obejmującą oprawą o mniejszym wymiarze wewnętrznym.
Charakteryzuje się to odpowiednim wciskiem, czyli dodatnią różnicą wymiarów średnicy
wałka i otworu w oprawie przed ich połączeniem. Przy montażu połączenia w obu częściach
powstają odkształcenia sprężyste wywołujące docisk na powierzchni styku, dzięki temu
możliwe jest przenoszenie obciążeń przez to połączenie.
Połączenia wciskowe należą do połączeń spoczynkowych bezpośrednich lub pośrednich

32
W = dz – Dw
W- wcisk, dz – średnica wałka, Dw - średnica otworu
Zalety połączeń wciskowych:
– dokładna współosiowość łączonych elementów,
– proste i tanie wykonanie, sam proces łączenia,
– duża obciążalność połączeń,
– brak dodatkowych elementów w połączeniach bezpośrednich.
Wady połączeń wciskowych:
– znaczne naprężenia montażowe, grożące zniszczeniem części, zwłaszcza materiałów
kruchych,
– trudność uzyskania żądanego wcisku,
– konieczność stosowania dodatkowych zabezpieczeń przy występowaniu obciążeń
o nieustalonej wielkości.
Rys. 17. Połączenie wciskowe a) bezpośrednie, b) pośrednie [4, s.80]
Charakterystyka połączeń rozłącznych (kształtowych)
W połączeniach kształtowych łączenie elementów, ustalanie wzajemnego ich położenia
uzyskuje się przez odpowiednie ukształtowanie ich powierzchni w połączeniach
bezpośrednich lub zastosowanie łączników w połączeniach pośrednich.
Rozróżnia się połączenia kształtowe: wpustowe, wielowpustowe, kołkowe, sworzniowe,
klinowe itp.
Rys.18. Połączenia kształtowe: a) wpustowe, b) wielowypustowe, c) kołkowe, d) sworzniowe [4, s.89]

33
Zadaniem połączeń kształtowych jest przenoszenie obciążeń (siły wzdłużnej, momentu
skręcającego) działających na łącznik. Łączniki mogą spełniać dodatkowe zadanie,
w zależności od rodzaju połączenia, np. kasować luzy, współosiować części pracujące,
przesuwać elementy względem siebie, zapewniają powtarzalność położenia łączonych
elementów przy wielokrotnym montażu i demontażu. Przy pracy połączeń wpustowych
(przesuwanie momentu obrotowego) występują naciski na boczne powierzchnie wpustów
i osadza się je ciasno, natomiast w położeniach przesuwnych zapewnia się swobodne
przesuwanie kół wzdłuż wału. W połączeniach wpustowych z reguły stosuje się jeden wpust.
Połączenia wielowypustowe należą do najczęściej stosowanych w budowie maszyn,
umożliwiają uzyskanie bardzo dokładnego osiowania, stosowanie większych obciążeń,
zmniejszania oporów tarcia przy przesuwaniu elementów pracujących. Połączenia
sworzniowe i kołkowe stosuje się w połączeniach części maszyn gdzie wymagane jest
ustalenia jednej części względem drugiej, takie zadania mają połączenia kołkowe. Połączenia
sworzniowe są stosowane w połączeniach ruchowych przede wszystkim wahliwych,
przegubowych, np. do łączenia tłoków z korbowodami w silnikach, pompach, ogniw
w łańcuchach sworzniowych Sworznie mogą być pasowane ciasno w obu częściach
łączonych lub w jednej ciasno a w drugiej luźno. Połączenia klinowe należą do połączeń
pośrednich rozłączonych, łącznikiem jest klin. Dzielą się na poprzeczne, w których oś klina
jest prostopadła do osi części łączonych oraz wzdłużne o osiach równoległych. Aby klin nie
wypadł w czasie pracy musi być spełniony warunek samohamowności. Klin musi posiadać
odpowiednie pochylenie. Kliny, kołki i sworznie na ogół dobiera się z tabel przy zachowaniu
warunków wytrzymałościowych.
Charakterystyka i kwalifikacja połączeń gwintowych
Połączenia gwintowe są połączeniami kształtowymi rozłącznymi, elementem połączenia
jest łącznik przeważnie śruba z nakrętką. Mogą występować jako pośrednie i bezpośrednie
jako mechanizmy śrubowe (śruby pociągowe).
Rys. 19. Połączenia gwintowe: a) b) pośrednie, c) bezpośrednie , d)schemat mechanizmu śrubowego [4, s.110]
W połączeniach pośrednich części maszyn łączy się za pomocą łącznika, w połączeniach
bezposrednich gwint jest wykonany na łączonych elementach. Gwinty są stosowane
w mechanizmach śrubowych, które służą do zamiany ruchu obrotowego na postępowo –
zwrotny do celów napędowych, przesuwu stołu lub suportu w obrabiarkach do metali
i drewna.
Podstawowe parametry gwintu, linia śrubowa
Podstawowym pojęciem jest linia śrubowa. Powstawanie linii śrubowej można sobie
wyobrazić jako nawijanie na walec linii prostej, stanowiącej przeciwprostokątną trójkąta.

34
Rys.20. Powstawanie linii śrubowej [4, s.110]
Określając A1, A2, jako podziałkę danej linii śrubowej P oraz kąt γ jako wznios linii
śrubowej, otrzymuje się zależność.
tgγ =
d
P
⋅π
Rozróżnia się linię śrubową prawą i lewą. Gwint powstaje przez wycięcie bruzd
(rowków) o określonym kształcie wzdłuż linii śrubowej. Występy i bruzdy obserwowane
w płaszczyźnie przechodzącej przez oś gwintu tworzą zarys gwintu. W zależności od zarysu
rozróżnia się gwinty: trójkątne, trapezowe, prostokątne i okrągłe.
Do gwintów powszechnie stosowanych należą gwinty trójkątne: metryczne i rurowe,
walcowe oraz trapezowe symetryczne i niesymetryczne. Podział na lewe i prawe wynika
z definicji linii śrubowej. Powszechnie stosuje się gwinty prawe, niekiedy zachodzi
konieczność zastosowania w elemencie jednego i drugiego gwintu np. nakrętki rzymskie. Do
znormalizowanych łączników gwintowych należą śruby, wkręty i nakrętki, odpowiednio
oznaczone, np.
M 12 x 1,25 x 70. (St 3) gwint metryczny M 12, skok 1,25, długość śruby 70mm. materiał
stal.
Uzupełnieniem łączników są podkładki; które są znormalizowane i używane
w zależności od przeznaczenia np. podkładki sprężyste stosuje się w celu zabezpieczenia
przed samoodkręcaniem się nakrętek. Przyczyną zniszczenia połączenia gwintowego może
być nadmierne obciążenie lub wadliwe wykonanie gwintu, a w mechanizmach śrubowych
gwint ulega zużyciu wskutek ścierania. Należy dobierać łączniki gwintowe, które gwarantują
odpowiednią wytrzymałość, a w niektórych mechanizmach połączenie śrubowe musi być
samohamowne np. podnośniki śrubowe oraz musi być spełniony warunek bezpieczeństwa.
Zasadniczym elementem mechanizmu śrubowego jest zespół śruba – nakrętka, służący do
zamiany ruchu obrotowego na postępowy lub postępowo-zwrotny. W mechanizmach tych
dobiera się odpowiedni gwint, materiał ma śrubę i nakrętkę, wymiary z warunków
konstrukcyjnych i wytrzymałościowych.

35
1. Jakie połączenia uzyskuje się poprzez proces nitowania?
2. Jak wykonasz połączenie nitowe?
3. Jakie rozróżniasz rodzaje nitowane?
4. Jakie znasz rodzaje nitów?
5. Jakie znasz rodzaje spawania w zależności od źródła ciepła?
6. Jak wykonasz spawanie?
7. Co nazywamy spawalnością metali i ich stopów?
8. Jakie warunki należy uwzględnić przy projektowaniu konstrukcji spawanych?
9. Jakie znasz rodzaje lutów?
10. Jakie znasz zalety i wady procesu klejenia?
11. Wymień rodzaje połączeń nierozłącznych stosowanych w budowie maszyn, (które są
najczęściej stosowane i dlaczego)?
12. Określ zadania połączeń kształtowych?
13. Jakie znasz przeznaczenie połączeń gwintowych w budowie maszyn?
14. Określ zasadę powstawania linii śrubowej?
15. Jakie rozróżniasz zarysy gwintów?
16. Jakie znasz łączniki gwintowe?
17. Jakie znasz przyczyny zniszczenia połączenia gwintowego?
18. Czym charakteryzuje się gwint samohamowny?
19. W których elementach części maszyn mają zastosowanie mechanizmy śrubowe?
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Podaj przykłady zastosowania połączeń klejowych.
1) odszukać informacje w literaturze na ten temat,
2) scharakteryzować proces klejenia,
3) określić technologię wykonania połączenia klejowego na przykładach,
4) określić zalety połączeń klejowych,
5) określić wady połączeń klejowych,
6) dokonać to w formie opisowej,
– katalogi części maszyn klejonych,
– literatura.
Ćwiczenie 2.
Dokonać charakterystyki przeznaczenia połączeń wielowypustowych i wpustowych.

36
1) odszukać informacje na ten temat w literaturze,
2) scharakteryzować połączenia wielowypustowe,
3) scharakteryzować połączenia wpustowe,
4) określić różnicę pomiędzy połączeniami wielowypustowymi, a wpustowymi,
5) określić charakter i zadania tych połączeń,
6) przedstawić przykłady zastosowania połączeń w maszynach i urządzeniach,
7) przedstawić powyższe w formie pisemnej,
– katalog połączeń wpustowych i wielowypustowych,
– literatura.
Ćwiczenie 3.
Scharakteryzuj podstawowe pojęcia związane z powstawaniem linii śrubowej (przedstaw
to w formie rysunkowej i opisowej).
1) odszukać informacje w literaturze na ten temat,
2) przedstawić rysunek powstania linii śrubowej,
3) opisać zakres powstania linii śrubowej,
4) wyjaśnić zależność ze wzoru,
tg γ =
d
P
⋅π
5) określić rodzaje linii śrubowych z podanych definicji,
6) opisać technikę powstania zarysu gwintu,
– ołówek, długopis, linijka, papierA4,
– wzorce gwintów,
– literatura.

37
4.5.4. Sprawdzian postępów.
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić technologię powstania połączenia nitowego ? ¨ ¨
2) określić rodzaje nitów ich zastosowanie ? ¨ ¨
3) wymień elementy maszyn wykonane technologią nitowania ? ¨ ¨
4) scharakteryzować rodzaje spawania ? ¨ ¨
5) wymienić źródła ciepła używane w procesie spawania ? ¨ ¨
6) zdefiniować spawalność metali i ich stopów ? ¨ ¨
7) wymienić wady i zalety połączeń spawanych ? ¨ ¨
8) wskazać zakres stosowania techniki zgrzewania w elementach maszyn? ¨ ¨
9) scharakteryzować proces zgrzewania ? ¨ ¨
10) scharakteryzować technologię i zastosowanie lutowania? ¨ ¨
11) wymienić podstawowe zalety i wady połączeń klejowych ? ¨ ¨
12) określić rodzaje klejów stosowanych do klejenia metali ? ¨ ¨
13) wyjaśnić proces powstania połączeń wpustowych, rodzaje wpustów ? ¨ ¨
14) wymienić rodzaje połączeń wielowpustowych, zadania ? ¨ ¨
15) określić zadania połączeń kształtowych ? ¨ ¨
16) przedstawić charakterystykę i klasyfikację połączeń gwintowych ? ¨ ¨
17) określić zadania mechanizmów śrubowych ich zastosowanie ? ¨ ¨
18) rozróżnić zarysy gwintów ? ¨ ¨
19) wymienić rodzaje łączników gwintowych ? ¨ ¨
20) określić zasadę powstania linii śrubowej ? ¨ ¨
21) scharakteryzować gwint samohamowny ? ¨ ¨

38
4.6. Osie, wały, czopy i łożyska.
Charakterystyka osi i wałów.
Osią lub wałem nazywa się element maszyny podparty w łożyskach, podtrzymujący
osadzone na nich części, które wykonują przeważnie ruch obrotowy. Głównym zadaniem
wału jest przenoszenie momentu obrotowego, a więc wykonuje zawsze ruch obrotowy.
Narażony jest na zginanie i skręcanie. Odstępstwem od tego jest wał napędowy Cardana,
który narażony jest tylko na skręcenie. Ze względu na to, że oś nie przenosi momentu
obrotowego narażona jest na zginanie. Osie i wały sztywne są to pręty przeważnie o przekroju
okrągłym, osie z reguły proste, natomiast wały mogą być proste lub wykorbione.
W niektórych urządzeniach stosuje się wały giętkie. Ponadto rozróżnia się wały dwu
i wielopodporowe w zależności od liczby łożysk, bardzo rzadko stosowane są
jednopodporowe. W zależności od pełnionych funkcji wały mogą być pełne i drążone,
średnice zmieniające się schodkowo narastająco od środka wału, przeważnie gdy korpus
maszyny jest dzielony.
Rys 21. Rodzaje osi i wałów; a) wał gładki, b),c) wały schodkowe, d)wał wykorbiony c) oś nieruchoma [4, s. 187]
Czopami nazywamy odcinki osi lub wału, których powierzchnie stykają się ze
współpracującymi elementami; łożyskami, kołami i przesuwanymi częściami w zależności od
rodzaju obrabiarki, urządzenia. Rozróżnia się czopy ruchowe i spoczynkowe wzdłużne
i poprzeczne.
Czopy ruchowe, współpracują z panewkami łożysk ślizgowych, z kołami przesuwanymi
lub obracającymi się wraz z nimi. Kształty czopów ustala się w zależności od działających
reakcji i wymagań konstrukcyjno- technologicznych .
Czopy wymagają dokładnej obróbki, średnice należy dobierać według obowiązujących
norm.
Dobór materiałów na wały i osie zależy od ich przeznaczenia, wymaganej sztywności
i wytrzymałości. Najczęściej osie i wały wykonuje się ze stali węglowej (St 4- St 6) i ze stali
do ulepszenia cieplnego w przypadkach, gdy bardziej istotna jest twardość powierzchni niż
wytrzymałość rdzenia wału. Odlewanie wałów ze stali lub żeliwa stosuje się przeważnie dla
wałów wykorbionych.
Obciążenia osi i wałów
Obliczenia wytrzymałościowe osi i wałów mają na celu wyznaczenie wszystkich sił
i momentów działających na oś lub wał.

39
Przeważnie rozróżnia się obciążenia:
– zmienne co do wartości i kierunku naprężenia,
– obciążenia sił zmieniające swoje położenie (siły odśrodkowe),
– obciążenia stałe, statyczne (naprężenia stałe).
W praktyce stosuje się wstępne obliczenia wałów, uwzględniając wartość siły
obwodowej F wyznaczonej ze wzoru na moment obrotowy
M= F ·
z
d
Moment obrotowy oblicza się z zależności
M =
ω
P
P – moc w [W], ω – w [radianach/s]
Moment wyrażony jest w [Nm]
Moc P podstawiamy w kW, ω =
60
2 n⋅π
n – obr./min
M =
14,32
100060
⋅
⋅
·
n
P
= ≈9550
n
P
Łożyska
W celu zapewnienia prawidłowej pracy części maszyn poruszających się ruchem
obrotowym i zachowanie stałego położenia ich względem korpusu maszyny stosuje się
łożyska. Łożyska powinny spełniać określone zadania – zapewnić ruch obrotowy wału i stałe
jego położenie, przenosić obciążenia, charakteryzować się małymi oporami ruchu, stabilną
pracą, niezawodnością działania, odpornością na zużycie czyli trwałością, oraz zapewnić
wymogi konstrukcyjno technologiczne.
Łożyska dzieli się na ślizgowe i toczne. W łożyskach ślizgowych czop wału ślizga się
(obraca) w panewce. W łożyskach tocznych między współpracującymi powierzchniami czopa
i łożyska występują elementy toczne (kulki, wałeczki, igiełki). Jedne i drugie łożyska
posiadają zalety i wady.
Łożyska ślizgowe na ogół stosuje się:
– przy przenoszeniu bardzo dużych obciążeń,
– gdy zachodzi konieczność zastosowania łożysk o dużych średnicach powyżej 1metra,
– przy obciążeniach udarowych, gdy konieczne jest tłumienie drgań wału,
– przy dużych prędkościach obrotowych i możliwości uzyskania tarcia płynnego
(smarowania),
– gdy wymagana jest cienkobieżność łożyska, stosowania panwi dzielonych,
– przy drobnych konstrukcjach o małych obciążeniach (urządzenia precyzyjne).

40
Rys. 22. Schematy łożysk ślizgowych: a) poprzecznego, b)wzdłużnego [4, s.209]
Wybór rodzaju łożysk może być uzależniony od innych czynników: warunków pracy,
konstrukcji wału, sposobu smarowania i możliwości doprowadzenia smaru do łożyska, od
względów technologicznych związanych z naprawą i wymianą łożysk.
Charakterystyka łożysk ślizgowych w zależności od obciążeń:
– poprzeczne przejmujące obciążenia prostopadłe do osi obrotu wału,
– wzdłużne obciążone siłami działającymi z kierunkiem osi obrotu wału,
– poprzeczno – wzdłużne
W zależności od sposobu podawania smaru rozróżnia się łożyska hydrostatyczne
i hydrodynamiczne. (co będzie omówione w następnej jednostce modułowej).
Materiały na panwie
Praca łożyska ślizgowego zależy od własności materiałów czopa i panewki. Przeważnie
czopy wałów wykonane są ze stali, to dla nich najkorzystniejszym materiałem będą materiały
łożyskowe, stopy. Od materiałów łożyskowych wymaga się wysokiej wytrzymałości
mechanicznej na obciążenia statyczne i dynamiczne, odporność na zatarcie, odporności
cieplnej, dobrego przewodzenia ciepła, dobrej odkształcalności, dobrej obrabialności i niskiej
ceny. W praktyce pomimo , że istnieje bardzo wiele materiałów łożyskowych żaden z nich nie
spełnia wszystkich wymagań. Przy doborze materiałów łożyskowych należy kierować się
tymi cechami, które są najbardziej istotne dla pracy określonego łożyska.
Najczęściej stosowane stopy łożyskowe:
– stopy cynowe o składzie: 89%Sn,8% Sb,3%Cu,
– stopy ołowiowe o składzie:16% Sb,2%Cu,16%Su,reszta Pb.
Do materiałów często stosowanych należą brązy odlewnicze cynowe i ołowiowe o dużej
twardości i wytrzymałości. Do celów specjalnych stosuje się panewki wielowarstwowe, np.
stalowe pokryte warstwą srebra, ołowiu lub panewki z materiałów porowatych nasycone
odpowiednim smarem (tuleje samosmarowe).Podstawową częścią łożysk ślizgowych jest
korpus, w którym osadzona jest panewka wymienna. Tuleje łożyskowe powinny być
zabezpieczone przed obrotem i przesunięciem.
Łożyska toczne
Praca łożyska tocznego charakteryzuje się tym, że elementy toczne obracają się między
pierścieniami, występuje tarcie toczne.
Łożyska toczne są najczęściej stosowane:
– gdy zależy nam na uzyskaniu małych oporów w czasie pracy, zwłaszcza podczas
rozruchu,
– przy zmiennych prędkościach obrotowych wału,

41
– przy częstym zatrzymywaniu i uruchamianiu maszyny,
– gdy wymagana jest duża niezawodność pracy i duża trwałość łożyska,
– gdy ze względu na wymiary korpusu maszyny konieczne jest stosowanie łożysk o małych
wymiarach wzdłużnych. W zależności od kształtu elementów tocznych rozróżnia się
łożyska kulkowe i wałkowe, które w zależności od kształtu mogą być stożkowe
i baryłkowe.
Rys. 40. Główne rodzaje łożysk tocznych łożyska toczne a) zwykłe, b)wahliwe, c)skośne jednorzędowe,
d) skośne dwurzędowe, łożyska walcowe, e)bez prowadzenia na pierścieniu zewnętrznym f)z jednostronnym
prowadzeniem, g)igiełkowe, h)stożkowe i)baryłkowe poprzeczne, kulkowe wzdłużne jednokierunkowe,
k)kulkowe wzdłużne dwukierunkowe l)baryłkowe wzdłużne.
Prawidłowy montaż jest warunkiem prawidłowej pracy łożyska. Przed przystąpieniem
do zakładania łożysk należy oczyścić wszystkie elementy, lekko naoliwić powierzchnie
montażu wału i oprawy, aby siły użyte do zakładania, zdejmowania łożyska nie działały na
elementy toczne. Łożyska toczne wymagają niewielkich ilości smaru, są uszczelniane przed
wyciekiem smaru i przenikaniem z zewnątrz pyłu i wilgoci.
1. Jaka jest różnica między osią a wałem?
2. Jakie rozróżniamy osie?
3. Jakie rozróżniamy wały?
4. Z jakich materiałów wykonuje się wały?
5. Jakie obciążenia przenoszą wały?
6. Jak obliczyć moment obrotowy jaki przenosi wał?
7. Jaki cel spełniają łożyska?
8. Czy znasz podział łożysk i ich charakterystykę?
9. Jakie są zalety i wady łożysk?
10. Jakie materiały stosujemy na panwie?
11. Jak dzielimy łożyska toczne w zależności od kształtu elementów tocznych?

42
4.6.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj charakterystyki i podziału osi i wałów.
1) odszukać informacje w literaturze na temat charakterystyki osi i wałów,
2) podać zasadniczą różnice pomiędzy osią, a wałem,
3) określić główne zadania wałów i osi,
– katalogi wałów i osi,
– literatura.
Ćwiczenie 2
Dokonaj podziału łożysk w zależności od materiału i technologii wykonania.
1) odszukać w literaturze informacje na temat podziału łożysk,
2) scharakteryzować materiały stosowane na łożyska przy uwzględnieniu ich cech,
3) dokonać podziału łożysk w zależności od warunków pracy i technologii wykonania,
4) uwzględnić czynniki decydujące o wyborze łożyska,
6) dokonać oceny poprawności wykonanego ćwiczenia
Wyposażenie stanowiska pracy.
– katalog łożysk,
– przykłady łożysk,
– literatura.
4.6.4 .Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wyjaśnić różnicę między osią a wałem ? ¨ ¨
2) scharakteryzować osie i wały ? ¨ ¨
3) przedstawić podział i rodzaje czopów ? ¨ ¨
4) nazwać materiały z jakich wykonywane są wały ? ¨ ¨
5) określić obciążenia jakie przenoszą wały ? ¨ ¨
6) określić warunki wytrzymałościowe wałów ? ¨ ¨
7) przedstawić główny podział łożysk w zależności od elementów tocznych ? ¨ ¨
8) wymienić wady i zalety łożysk tocznych i ślizgowych ? ¨ ¨
9) wymienić materiały z jakich wykonuje się panwie ? ¨ ¨

43
4.7. Teoria smarowania, układy i systemy smarowania, korozja -
zapobieganie
Względy ekonomiczne wymagają prowadzenia racjonalnej gospodarki olejami
i smarami. Należy stosować normy zużycia tych materiałów, określić dla typowych urządzeń
i maszyn warunki eksploatacji, utrzymywać maszyny w należytym stanie technicznym,
przeprowadzać w określonym czasie czynności obsługowo- naprawcze. Magazynowanie
olejów i smarów powinno odbywać się w warunkach zapewniających bezpieczeństwo
przeciwpożarowe i ochronę środowiska. Na zużycie olejów mają wpływ: stan techniczny
maszyny, urządzenia, warunki eksploatacji. Zły stan techniczny urządzenia zwiększa opory
ruchu, a więc większe tarcie i zużycie oleju. W celu zmniejszenia oporów ruchu pomiędzy
powierzchniami współpracującymi powinna być wytworzona warstwa smaru, oleju czy gazu.
W zależności od podawania oleju rozróżnia się smarowanie hydrostatyczne w którym
warstwa oleju podawana jest pod ciśnieniem, aerodynamicznie na skutek ruchu obrotowego
powierzchni ślizgowych przenoszony jest dalej smar. Podstawowym zadaniem smarów
i olejów jest zmniejszenie tarcia, a tym samym zmniejszenie ich zużycia, odgrywają też rolę
czynnika chłodzącego.
Podstawowe cechy smarów są określone przez:
– lepkość dynamiczną i kinetyczną( charakteryzującą opór smaru, gęstość płynu),
– smarność, zdolność przylegania do powierzchni,
– temperaturę krzepnięcia, zapłonu,
– odporność na starzenie, decydująca o częstości wymiany oleju.
Rozróżnia się smary stałe, plastyczne i ciekłe, ze względu na pochodzenie, roślinne,
zwierzęce i mineralne. Zależnie od rodzaju i ilości smaru doprowadzanego do maszyny
stosuje się różne sposoby smarowania i różne urządzenia. Ze względu na sposób smarowania
rozróżnia się smarowanie przelotowe – smar spływa do zbiornika zużytego smaru,
smarowanie obiegowe – smar znajduje się cały czas w obiegu, smarowanie zanurzeniowe –
elementy obracające trą się, są stale zalane smarem .Typowym przykładem zastosowania
smarowania obiegowego jest smarowanie płynne łożysk ślizgowych wału korbowego
w pojazdach samochodowych. Dobór urządzeń smarowniczych uzależniony jest od
stosowanego rodzaju smaru, budowy urządzenia, dokładności powierzchni trących się.
Rys. 24. Smarownice: a) kapturowa, b)dociskowa sprężynowa, c) knotowa, d) igłowa z regulacją wypływu
[4, s.213]

44
Do smarów plastycznych stosuje się zbiorniki, z których smar wypływa na powierzchnie
czopa po przekroczeniu temperatury kroplenia (a, b).Do smarowania przelotowego smarem
ciekłym stosuje się smarownice knotowe lub igłowe z regulacją wpływu (c, d).
Smarowanie obiegowe pod ciśnieniem jest wyposażone w stały zbiornik oleju, pompę
przeważnie zębata podającą olej na elementy współpracujące, filtry które zatrzymują
zanieczyszczenia, wskaźniki ciśnienia oleju. Wszystkie części współpracujące ze sobą
zużywają się, powoduje to powstawanie luzów między nimi. Regulacja tych luzów jest
możliwa, dopóki zużycie nie przekroczy określonych granic konstrukcyjnych. Konstruktor
powinien przyjąć taką zasadę, aby część droższa i trudniejsza do naprawy zużywała się
wolniej, natomiast szybciej część tańsza i łatwiejsza do wymiany.
Korozja i jej wpływ na trwałość maszyn
Korozją nazywamy proces niszczenia materiałów przeważnie metali i ich stopów
w wyniku chemicznego lub elektrochemicznego oddziaływania środowiska, którym
najczęściej jest atmosfera, woda i ziemia. Korozja zaczyna się zawsze na powierzchni
i postępuje w głąb materiału przenikając do warstw wewnętrznych. Zależnie od objawów
i skutków rozróżnia się korozję miejscową występującą w pewnych miejscach w postaci plam
i wżerów, równomierną na całej powierzchni, korozję międzykrystaliczną pojawiającą się na
granicy ziaren wnikając w głąb metalu. Zależnie od czynników wpływających na proces
niszczenia rozróżnia się korozję chemiczną i elektrochemiczną. Inne postacie korozji to
korozja-erozja, połączenie korozji i ścierania wywołanego burzliwym przepływem gazów, par
i cieczy, korozja naprężeniowa wywołana połączonym działaniem na metal statycznych
naprężeń rozciągających i środowiska korozyjnego, korozja zmęczeniowa określana jako
zmniejszenie wytrzymałości zmęczeniowej materiału pod wpływem karbu wywołanego
korozją międzykrystaliczną. Niemałe znaczenie ma zużycie na skutek kawitacji. Kawitacja
jest wynikiem tworzenia się pęcherzy porawych w tych obszarach płynącej cieczy, w których
ciśnienie spada poniżej prężności jej pary nasyconej w danej temperaturze. Pęcherze są
unoszone przez strumień cieczy do obszarów o wyższym ciśnieniu, gdzie następuje
gwałtowne skraplanie pary któremu towarzyszą implozje i uderzenia hydrauliczne.
W obszarze tym mamy do czynienia z pulsacją ciśnienia o dużej częstotliwości. Ciecz
jest przemiennie wsysana w pory ścian, następnie wytłaczana z nich. Materiał ścian podlega
dużym uderzeniom, drganiom i rozsadzaniu porów, zjawiskom tym towarzyszy obfita piana,
szumy, trzaski i głośne hałasy. Efektem tych działań jest korozja kawitacyjna, niebezpieczna
bo zachodzi wewnątrz.
Wpływ warunków atmosferycznych na zjawisko korozji
Korozja atmosferyczna występuje na skutek współdziałania zjawisk tworzenia
i niszczenia warstewki tlenków. Tworzenie się tej warstewki jest związane z utleniającym
działaniem powietrza na metal. Ma ona własności ochronne i dlatego np. w suchym powietrzu
żelazo nie rdzewieje. Intensywność korozji zależy od własności metalu własności
powierzchni ochronnej i przewodnictwa cieczy stykającej się z metalem.
Deszcz, oprócz tego że dostarcza wilgoci, spłukuje część warstewki ochronnej.
Korozję przyspieszają rozpuszczone w wilgoci gazy z atmosfery, drobne cząstki kurzu
występujące w postaci zawiesiny. Największy wpływ na korozję mają tlen, azot, dwutlenek
węgla, sól, amoniak, dwutlenek siarki i kwas solny.
Korozja przebiega z różną intensywnością w różnych środowiskach – inaczej w dużych
ośrodkach przemysłowych, inaczej nad morzem czy terenach wiejskich.
Inny jest przebieg korozji w różnych porach roku.
Korozja chemiczna jest to proces niszczenia metali na skutek bezpośredniego działania
gazów lub cieczy nie przewodzących elektryczności. Ciecz lub gaz powoduje powstawanie
związku chemicznego danego metalu z działającym na niego czynnikiem(tlenki siarki, azotki,

45
węgliki). Warstwa ta byłaby ochroną przed dalszą korozją, gdyby nie zjawisko dyfuzji –
przenikanie cząstek do dalszych warstw materiału.
Korozja elektromechaniczna jest to proces niszczenia metali na skutek przepływu
prądu elektrycznego z jednej części materiału do drugiej za pośrednictwem elektrolitu.
Elektrolitem jest najczęściej woda zawierająca rozpuszczone gazy, sole, kwasy pobrane ze
środowiska. Metal i elektrolit tworzą ogniwa galwaniczne, metal jest anodą, zanieczyszczenia
katodą, między elektrolitami przepływa prąd, powodując przechodzenie metalu w stan
jonowy. Niektóre materiały są odporne na korozję, utlenia się tylko cienka powierzchnia,
dalej nie ulega korozji. Taki stan odporności nazywa się pasywnością – metal pasywny np.
zwykła stal węglowa jest aktywna, staje się pasywna gdy wprowadzimy do niej pierwiastki
chromu, niklu, molibdenu. Korozja powoduje duże straty materialne. Znaczna część, około
kilkunastu procent rocznej produkcji stali ulega zniszczeniu poprzez korozję. Walka z korozją
jest istotnym problemem technicznym i ekonomicznym.
Sposoby ochrony przed korozją
Intensywność korodowania część maszyn można zmniejszyć stosując:
– właściwą konstrukcję,
– materiały odporne na korozję,
– pokrycia ochronne.
Do błędów konstrukcyjnych, które przyspieszają korozję można zaliczyć stykanie się
części wykonanych z różnych metali (wywołują korozję elektromechaniczną), ale stosując
przekładki z tworzyw można tego uniknąć. Konstrukcje posiadające złe metody łączenia
elementów, gdzie gromadzi się woda, nie można dokładnie pokryć pewnych elementów to
ułatwia działania korozyjne. Odporność metali na korozję uzyskuje się przez dodanie
odpowiednich składników stopowych (chrom, nikiel, krzem, miedz, aluminium). Są to
materiały drogie zwiększające koszty produkcji, ale w niektórych konstrukcjach uzasadnione
ekonomicznie, ponieważ znacznie wydłużają okres eksploatacji.
Do powłok ochronnych, które zabezpieczają elementy metalowe przed korozją zaliczmy:
– cynowanie, cynkowanie, niklowanie, chromowanie są to powłoki wytwarzane poprzez
zanurzenie elementów stalowych lub pokrywanie galwaniczne;
– oksydowanie, fosfatyzowanie są to pokrycia chemiczne.
– malowanie, lakierowanie, powłoki wykonane z użyciem farb.
Niektóre elementy konstrukcji pokrywa się związkami bitumicznymi przez
natryskiwanie. Do czasowej ochrony, konserwacji elementów magazynowanych,
transportowanych, stosuje się łatwo usuwalne powłoki ze smarów i olejów. Stosowane są
również materiały błonotwórcze.
1. Jakie zadania spełnia smarowanie?
2. Jakie cechy powinny posiadać oleje i smary?
3. Jakie rozróżnia się smary?
4. Jakie znasz sposoby smarowania?
5. Co to jest korozja?
6. Jakie rozróżniasz rodzaje korozji?
7. Jakie znasz sposoby ochrony przed korozją?

46
4.7.3.Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Określ wymagania stawiane olejom i smarom.
1) odszukać w literaturze informacje na temat wymagań stawianych olejom i smarom,
2) określić cechy jakie powinny spełniać oleje i smary,
3) scharakteryzować poszczególne rodzaje olejów i smarów,
4) uwzględnić czynniki które decydują o sposobie smarowania,
5) powyższe przedstawić w formie pisemnej,
– katalog smarów i olejów, materiały reklamowe,
– literatura.
Ćwiczenie 2
Scharakteryzuj sposoby ochrony przed korozją.
1) odszukać informacje w literaturze dotyczące powłok ochronnych i sposobów ochrony,
2) przedstawić sposoby ochrony przed korozją,
3) scharakteryzować poszczególne rodzaje ochrony,
4) dokonać podziału na sposoby skuteczne i mniej skuteczne,
5) wyjaśnić skutki ekonomiczne walki z korozją,
6) powyższe przedstawić w formie opisowej,
– katalogi materiałów zabezpieczających przed korozją,
– materiały reklamowe,
– literatura.
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić zadania i rolę smarowania? ¨ ¨
2) wymienić cechy jakie powinny posiadać oleje i smary? ¨ ¨
3) scharakteryzować sposoby i układy smarowania? ¨ ¨
4) dokonać wyboru urządzeń smarowniczych? ¨ ¨
5) dokonać wyboru smaru do określonego urządzenia? ¨ ¨
6) posłużyć się katalogami w zakresie doboru smaru i oleju ? ¨ ¨
7) wyjaśnić proces korozji? ¨ ¨
8) dokonać podziału środowiska z uwzględnieniem przebiegu korozji? ¨ ¨
9) scharakteryzować rodzaje korozji? ¨ ¨
10) wskazać sposoby ochrony przed korozją? ¨ ¨

47
4.8. Ogólna charakterystyka napędów i zespołów
Wiadomości wstępne
Napędami nazywamy urządzenia pośredniczące w przekazywaniu energii mechanicznej
od silnika do maszyny roboczej. Rozróżnia się napędy mechaniczne, elektryczne,
hydrauliczne i pneumatyczne.
Źródłem energii są najczęściej silniki elektryczne i spalinowe. Zadaniem każdej maszyny
roboczej jest realizowanie określonych ruchów roboczych; obrotowych, postępowo –
zwrotnych. Napęd powinien być dostosowany do rodzaju silnika i maszyny. Najczęściej
stosowane i rozpowszechniane są napędy mechaniczne, najbardziej popularnym ruchem jest
ruch obrotowy. Przekładnia mechaniczna służy do przekazywania ruchu obrotowego z wału
czynnego napędzającego na wał bierny napędzany, czyli przeniesienie energii poprzez wały,
zmiany wartości momentu obrotowego, prędkości i sił.
Potrzebą stosowania napędów (przekładni) można uzasadnić następująco:
– w większości maszyn roboczych są potrzebne duże momenty obrotowe co przy określonej
mocy wymaga stosowania małych prędkości obrotowych, silniki są na ogół
wysokoobrotowe,
– stosowanie silników o małej prędkości obrotowej jest nieekonomiczne są większe, cięższe
i droższe.
– zakres regulacji prędkości obrotowych potrzebnych w maszynach jest niemożliwy do
osiągnięcia przez zmianę prędkości obrotowej silnika.
– ponadto jest wiele czynników, które nie pozwalają na bezpośrednie połączenie silnika
z maszyną jak; względy konstrukcyjne, bezpieczeństwo pracy, gabaryty silnika, wygoda
obsługi.
Najprostsza przekładnia mechaniczna składa się z dwóch kół współpracujących ze sobą
bezpośrednio lub rozsuniętych i opasanych cięgnem.
Rys 25. Rodzaje przekładni mechanicznych: a) cierne, b) pasowe, c) łańcuchowe, d-g) przekładnie zębate,
d)walcowa, e)stożkowa, f)planetarna g)ślimakowa [4, s.239]

48
Cechy użytkowe przekładni mechanicznych
Ruch obrotowy kół przekładni można scharakteryzować poprzez prędkość: kątową ω,
obrotową n lub obwodową v danego koła. Między tymi prędkościami są zależności:
Uwaga! Indeks 1- odnosi się do elementu czynnego – napędzającego, 2- do elementu
biernego – napędzanego.
ω1=
30
1nπ
ω2=
30
2nπ
ω1, ω2 – prędkości kątowe w rad/s
n1, n2 – prędkości obrotowe w obr./min
v1=
60
11 nD ⋅π
v2=
60
22 nD ⋅π
v1,v2 –prędkości liniowe wyrażone w m/s.
D1,2 – średnice kół w [m]
Podstawową cechą każdej przekładni jest przełożenie(i)
i =
2
1
v
v
=
2
1
n
n
Wartość przełożenia decyduje o podziale przekładni na:
– reduktory (przekładnie zwalniające, i > 1, w którym prędkość kątowa koła biernego jest
mniejsza od prędkości kątowej koła czynnego.)
– multipikatory (przekładnie przyśpieszające i < 1 w których prędkość kątowa koła
biernego jest większa od prędkości kątowej koła czynnego).
Reduktory są najczęściej stosowane.
Stosowanie przełożeń różnych od jedności wymaga dobrania odpowiednich wymiarów
kół. Aby ustalić wymiary należy rozpatrywać współpracę dwóch kół ciernych bez poślizgu.
Prędkości obwodowe obu kół v1, v2 będą jednakowe. W przekładniach zębatych wartość
przełożenia może być wyrażona stosunkiem średnic podziałowych kół lub stosunkiem liczby
zębów (z)
i =
1
2
D
D
=
1
2
d
d
=
1
2
z
z
Moment obrotowy jest kolejną wielkością charakteryzującą przekładnie mechaniczne
M=
ω
P
M- [Nm], P – [W], ω - [rad/s]

49
M= 9550
n
P
P – [kW], n – obr./min
Moc i sprawność. (P,η)
W czasie przenoszenia mocy z wału czynnego na bierny powstają straty energii,
spowodowane tarciem, poślizgiem, a więc moc P2 na wale biernym jest mniejsza od mocy P1
na wale czynnym.
Sprawnością nazywamy stosunek mocy P2 do mocy P1.
η=
1
2
P
P
Sprawność pojedynczych przekładni mechanicznych jest wysoka η = 0,95: 0,99.
Sprawność całkowita przekładni wielostopniowych jest równa iloczynowi sprawności
poszczególnych przekładni.
ηo = η1 · η2 · η3 ······ ηn
Rodzaje przekładni zębatych
Przekładnią zębatą nazywa się mechanizm utworzony z dwóch kół, przenoszący ruch
poprzez zazębienie się ich zębów.
Podobnie jak koła rozróżnia się przekładnie:
– walcowe o zazębieniu zewnętrznym,
– zębatkowe,
– walcowe o zazębieniu wewnętrznym,
– stożkowe,
– śrubowe,
– ślimakowe.
Zastosowanie zalety i wady przekładni zębatych.
Przekładanie zębate są najczęściej stosowane w przekładniach mechanicznych
przenoszących bardzo dużą moc, ruch obrotowy o małych mocach w mechanizmach
precyzyjnych, w układach automatyki jako przekaźniki.
Zalety:
– stałość przełożenia,
– wysoka sprawność,
– zwartość konstrukcji
– małe naciski na wały i łożyska,
– niezawodność działania.
Wady:
– wyższy koszt wykonania ze względu na dokładność wykonania,
– hałaśliwość,
– konieczność smarowania,
– mniejsza odporność na przeciążenia dynamiczne.
Zużycie i uszkodzenia zębów
Zniszczenie przekładni może nastąpić z wielu powodów; przeciążenia, niewłaściwej
obsługi, braku przeglądów i dokonywania drobnych napraw, wybranie niewłaściwej
technologii wykonania.
Podstawowe zużycia i uszkodzenia zębów to:
– zużycie ścierne występujące pod wpływem ciał obcych dostających się między zęby,

Technik.technologii.drewna 311[32] o1.05_u

Technik.technologii.drewna 311[32] o1.05_u

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (16)

Similar to Technik.technologii.drewna 311[32] o1.05_u

Similar to Technik.technologii.drewna 311[32] o1.05_u (20)

More from Emotka

More from Emotka (20)

Technik.technologii.drewna 311[32] o1.05_u