1 Blok I: PODSTAWY TECHNIKILekcja 5: Części maszyn (1 godz.) Połączenia części maszyn 2. Charakterystyka osi i wałów. 3. Charakterystyka łożysk. 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgieł. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

2 Części maszyn podzielić możemy na trzy grupy:części połączeń; łożyskowanie (osie, wały, łożyska); części napędów (przekładnie zębate, cięgnowe, cierne oraz mechanizmy śrubowe);

3 Połączenia części maszyn

4 1. Połączenia części maszyn.Połączeniem – nazywamy fragment konstrukcji w którym części łączone są powiązane za pomocą łączników tworząc połączenie pośrednie. Stosowane też są połączenia bezpośrednie (bez łączników) kształtowe lub wciskowe. Połączenia ruchowe spoczynkowe nierozłączne rozłączne

5 Połączenia nitowe – nierozłączne pośrednie.Wykonanie połączenia nitowego: zamykanie nitu, połączenie nitowe 1 – części łączone, 2 – nit, 3 – wspornik, 4 - zakuwnik 1. Połączenia części maszyn.

6 Rodzaje szwów nitowychPołączenia nitowe: a) zakładkowe – szew jednorzędowy, b), c) zakładkowe – szew wielorzędowy, d) nakładkowe jednostronne – szew jednorzędowy, e) nakładkowe dwustronne – szew dwurzędowy 1. Połączenia części maszyn.

7 1. Połączenia części maszyn.Sposoby nitowania: Nitowanie na zimno i gorąco Nitowanie na gorąco: Średnica trzonu nitu d  10 [mm] Temperatura podgrzania nitu - 700C – nitowanie maszynowe. C – nitowanie ręczne. Proces kończymy przy temperaturze 500C. Nitowanie na zimno Średnica trzonu nitu d  8 [mm]

8 1. Połączenia części maszyn.W technice rolniczej połączenia nitowe stosuje się powszechnie przy łączeniu nożyków do listwy nożowej, chociaż do tego celu sporadycznie wykorzystuje się również połączenia śrubowe. W gospodarstwie rolnym połączenia nitowe są stosowane do mocowania blach w konstrukcjach budowlanych. Przykład połączenia nitowanego nożyka i stalki w nożycowym zespole tnącym

9 1. Połączenia części maszyn.Połączenia spawane – nierozłączne pośrednie lub bezpośrednie Połączenia spawane powstają w wyniku nadtopienia brzegów topionych części i wprowadzenia stopionego materiału dodatkowego (spoiwa) w miejscu łączenia - pośrednie, lub bez wprowadzenia - bezpośrednie; materiały te po ostygnięciu tworzą spoinę – wiążącą część w jedną całość. Zalety połączeń spawanych: pozwalają na dowolne ustawienie łączonych ścianek, nie wprowadzając elementów pomocniczych; nie osłabiają przekrojów otworami na nity; nie wymagają dodatkowych zabiegów w celu uzyskania szczelności łączenia; wymagają mniej robocizny, mniejszego wyposażenia, mniejsza powierzchnia warsztatu. Wady: wysoka temperatura wywołująca naprężenia, zmiany strukturalne i paczenie.

10 1. Połączenia części maszyn.W zależności od źródła ciepła rozróżniamy spawanie: Gazowe uzyskiwana temperatura C, płomień tworzy się podczas spalania mieszaniny acetylenu i tlenu, w stosunku 1  1,2, grubość materiałów spawanych bez dodatkowego metalu g = 1,5  2 mm, możliwość spawania metali różniących się składem chemicznym. Łukowe Łuk powstaje przez zetknięcie biegunów na skutek wielkich oporów omowych występujących w miejscu styku dwóch biegunów. Miejsca te silnie się nagrzewają. temperatura na biegunach zależy od rodzaju prądu (np. prąd zmienny  6000C), stosowane ze względu na szybkie nagrzewanie się części, obejmuje mniejszą powierzchnię niż przy gazowym.

11 1. Połączenia części maszyn.Stanowisko do spawania gazowego 1 - butla z gazem palnym (acetylenem), 2 - butla z tlenem sprężonym, 3 - zawór butli acetylenowej, 4 - reduktor butli acetylenowej, 5 - zawór butli tlenowej, 6 - reduktor butli tlenowej, 7 - przewód gumowy tlenu, 8 - przewód gumowy acetylenu, 9 - palnik, 10 - stół spawalniczy

12 1. Połączenia części maszyn.Stanowisko do spawania łukowego 1 - źródło prądu, 3 - wyłącznik, 4 - bezpieczniki, 5, 6 - przewody, 7 - uchwyt elektrody, 8 - stół, 9 - zaczep, 10 - przedmiot spawany, 11 - elektroda, podstawa stołu, 13 - osłona spawalnicza

13 a) czołowe, b) pachwinowe, c) otworowe, d) grzbietoweRodzaje spoin a) czołowe, b) pachwinowe, c) otworowe, d) grzbietowe

14 1. Połączenia części maszyn.Połączenia zgrzewane – nierozłączne bezpośrednie Zgrzewanie – jest to spajanie materiału przez docisk z podgrzaniem miejsca łączonego lub bez podgrzania (dyfuzja i rekrystalizacja sąsiadujących ziaren metalu) W zależności od źródła ciepła wyróżnia się: zgrzewanie gazowe; zgrzewanie elektryczne; a) oporowe, b) iskrowe; zgrzewanie termitowe; zgrzewanie tarciowe.

15 1. Połączenia części maszyn.Zgrzewanie liniowe: 1,2 - elektrody krążkowe, P - siła dociskająca krążek Zgrzewanie punktowe: 1 - elektrody zgrzewarki punktowej, 2 - zgrzewane części, 3 - zgrzeina, 4 - przewody elektryczne

16 1. Połączenia części maszyn.Połączenia lutowane - nierozłączne pośrednie Połączenia lutowane są ze względu na mały opór elektryczny często stosowane w elektronice, gdyż podczas spawania drobne elementy mogą się nadmiernie przegrzać, przepalić lub odkształcić. Do połączeń elementów elektronicznych stosuje się luty miękkie. Przy przenoszeniu większych obciążeń przez połączenie lutowane stosuje się luty twarde, które mogą być wykorzystane do łączenia przewodów elektrycznych uszczelniania rur, robót blacharskich, powlekania końcówek elektrycznych itp. Najczęściej połączenia lutowane wykonuje się jako doczołowe, na zakładkę i na ukos Połączenia lutowane należy tak kształtować, aby nie przenosiły obciążeń rozrywających lecz ścinające.

17 1. Połączenia części maszyn.Połączenia klejone - nierozłączne pośrednie Połączenia klejone stosuje się głównie do łączenia elementów wykonanych z różnych tworzyw, np. z drewna i szkła, jak również do łączenia elementów wykonanych z tworzyw z elementami metalowymi lub samych tworzyw. Połączenia klejone znajdują zastosowanie również w pracach naprawczych części pojazdów i maszyn rolniczych. Zaletami połączeń klejowych są: odporność na korozję, zdolność tłumienia drgań, właściwości izolacyjne, możliwość klejenia metali z niemetalami. Trwałość złącza klejonego zależy od rodzaju kleju i jego wytrzymałości, wielkości sklejonej powierzchni, kierunku działania obciążenia, elastyczności łączonych elementów, przygotowania powierzchni i sposobu uzyskiwania złącza, np. nacisk przy utwardzaniu.

18 1. Połączenia części maszyn.Połączenia gwintowe - rozłączne pośrednie lub bezpośrednie, kształtowe Zasadniczym elementem połączenia gwintowego jest łącznik, składający się ze śruby i nakrętki. Skręcenie ze sobą śruby i nakrętki tworzy połączenie gwintowe. Połączenia gwintowe dzieli się na: pośrednie – części maszyn łączy się za pomocą łącznika, rolę nakrętki może również spełniać gwintowany otwór w jednej z części; bezpośrednie – gwint jest wykonany na łączonych częściach. Gwint – powstaje przez wycięcie bruzd o określonym kształcie wzdłuż linii śrubowej. Powstałe występy oraz bruzdy, obserwowane w płaszczyźnie przechodzącej przez oś gwintu tworzą zarys gwintu. Zarys gwintu tworzy linia konturowa przekroju osiowego gwintu.

19 1. Połączenia części maszyn.Przykłady połączeń gwintowych a, b – połączenie pośrednie, c – połączenie bezpośrednie, d – schemat mechanizmu śrubowego

20 1. Połączenia części maszyn.Zarysy gwintu trójkątny, trapezowy symetryczny, trapezowy niesymetryczny, prostokątny, okrągły

21 1. Połączenia części maszyn.Wkręty – mają nacięty na łbie rowek (rowki) i są dokręcane wkrętakami.

22 1. Połączenia części maszyn.Rodzaje nakrętek a) sześciokątna, b) koronowa, c) kwadratowa, d) okrągła rowkowa, e) okrągła otworowa, f) skrzydełkowa, g) radełkowana

23 1. Połączenia części maszyn.Przykłady wkrętów i śrub

24 1. Połączenia części maszyn.Przykłady zabezpieczeń połączeń śrubowych a), b), c) odginane podkładki blaszane, d) podkładka sprężysta, e) przeciw nakrętka, f) nakrętka z przecięciem, g) wiązanie drutem, h) nakrętka z pierścieniem fibrowym lub z tworzywa sztucznego

25 1. Połączenia części maszyn.Połączenia klinowe - rozłączne pośrednie, kształtowe Połączenia klinowe – należą do połączeń w których łącznikiem jest klin. Powierzchnie robocze klina mogą być płaskie lub walcowe.

26 1. Połączenia części maszyn.Połączenia wpustowe i wielowypustowe - rozłączne pośrednie lub bezpośrednie kształtowe Połączenia wpustowe są połączeniami kształtowymi. Uzyskuje się je za pomocą elementów zwanych wpustami. Wpust, w przeciwieństwie do klina wzdłużnego, nie ma płaszczyzn zbieżnych. Wpusty są osadzone ciasno w rowkach wykonanych w wałkach. Niekiedy wpusty są przymocowane do wałków wkrętami. Połączenia wielowypustowe są bardziej wytrzymałe niż połączenia wpustowe. W połączeniach wielowypustowych wpust został zastąpiony wypustami wykonanymi wprost na czopie wału, które współpracują z odpowiednimi rowkami w piaście (np. koła zębatego). Połączenia wielowypustowe są szeroko stosowane w skrzyniach przekładniowych, przy połączeniach wału odbioru mocy ciągnika z wałem napędzanej maszyny itp.

27 Przykłady połączeń wpustowych i wielowypustowych1. Połączenia części maszyn. Przykłady połączeń wpustowych i wielowypustowych połączenie wpustowe z wpustem pryzmatycznym, połączenie wpustowe z wpustem czółenkowym, połączenie wielowypustowe, połączenie sworzniowe

28 1. Połączenia części maszyn.Połączenia sworzniowe, kołkowe i sprężyste - rozłączne pośrednie Elementem łącznikowym w połączeniu sworzniowym jest sworzeń, który przetyka się przez otwory przelotowe, np. w widełkach i uchu. Sworznie zabezpiecza się kołkiem, zawleczką z podkładką lub pierścieniem osadczym sprężynującym. Połączenia sworzniowe są szeroko stosowane w różnym sprzęcie rolniczym, a ich przykładem mogą być połączenia poszczególnych elementów w trzypunktowym układzie zawieszenia ciągnika. Zamiast połączeń sworzniowych, najczęściej pełniących rolę przegubów, niekiedy stosuje się połączenia kołkowe, które mają na celu zapewnienie dokładnego położenia względem siebie części łączonych. W tych połączeniach elementami łącznikowymi są kołki ustalające, które dzieli się na kołki cylindryczne, stożkowe, karbowane i sprężyste.

29 1. Połączenia części maszyn.Przykłady połączeń kołkowych a) z kołkiem walcowym gładkim, b) z kołkami karbowanymi

30 1. Połączenia części maszyn.W celu zapewnienia określonych cech konstrukcyjnych maszyny czy zespołów roboczych stosuje się połączenia sprężyste z wykorzystaniem sprężyn, wykonanych z materiałów o małej podatności na odkształcenia sprężyste, lub inne elementy podatne, wykonane z materiałów o dużej podatności, np. z gumy, tworzywa sztucznego. Rodzaje sprężyn: a) śrubowa, b) zespół sprężyn płaskich tworzących resor, c) zespół sprężyn talerzowych

31 1. Połączenia części maszyn.Podatne elementy gumowe Podatne elementy gumowe są stosowane na amortyzatory drgań (zawieszenie kosza sitowego w kombajnie zbożowym), zderzaki, uszczelki oraz sprzęgła podatne. Najczęściej w konstrukcjach maszyn rolniczych stosuje się znormalizowane łączniki metalowo-gumowe (np. do zawieszenia kabiny ciągnika). W maszynach rolniczych jako elementy sprężyste stosuje się również amortyzatory gazowo-hydrauliczne, np. do tłumienia drgań zespołu żniwnego zamocowanego na kombajnie.

32 Charakterystyka osi i wałów

33 2. Charakterystyka osi i wałów.Osie Osiami są części maszyn, na których obracają się inne elementy, np. koła jezdne, koła zębate itp. Osie nie przenoszą momentów obrotowych, nie podlegają też działaniu sił skręcających. Narażone są głównie na działanie sił zginających (poprzecznych). Osie mogą być nieruchome lub obrotowe. Wały. Wał jest to ruchoma część maszyny, na której osadzone są inne elementy wykonujące wraz z nim ruchy obrotowe lub wahadłowe. W odróżnieniu od osi, wały przenoszą momenty obrotowe i narażone są na działanie sił skręcających oraz zginających. Wały mogą być proste, np. wał odbioru mocy ciągnika, wał bębna młocarni, wał przekładni zębatej, lub wykorbione, np. wał korbowy silnika, wał wytrząsaczy młocarni. W zależności od roli, jaką spełniają w mechanizmie, wały dzieli się na napędzające i napędzane.

34 2. Charakterystyka osi i wałów.Osie i wały osadzone w łożyskach podtrzymują inne części maszyn, np. koła pasowe, tarcze sprzęgieł, koła jezdne itp. Czopy są to odcinki osi i wałów, na których osadzone są łożyska lub inne części nieruchome albo ruchome, np. koła. Kształt czopów może być walcowy, stożkowy lub kulisty. W zależności od rodzaju pasowania czopy dzieli się na ruchome i spoczynkowe. Rodzaje czopów: a - poprzeczny końcowy prosty, b - poprzeczny końcowy stożkowy, c - wzdłużny kołnierzowy, d - kulisty

35 2. Charakterystyka osi i wałów.Przykłady osi i wałów a) wał gładki pędniany, b, c) wały schodkowe, d) wał wykorbiony, e) oś nieruchoma

36 Charakterystyka łożysk

37 3. Charakterystyka łożyskŁożyska ślizgowe Aby zapewnić prawidłową pracę elementu, jakim jest wał, powinniśmy zachować stałe położenie osi jego obrotu względem nieruchomej podstawy. Zadanie to spełniają łożyska, a ustalenie położenia osi i wałów względem korpusów nazywamy łożyskowaniem. W łożyskach ślizgowych powierzchnia czopa wału ślizga się po powierzchni panewki, lub bezpośrednio po powierzchni otworu łożyska.

38 3. Charakterystyka łożyskZalety łożysk ślizgowych: małe wymiary poprzeczne; duża żywotność (przy zapewnieniu tarcia płynnego); cichobieżność i tłumienie drgań; wygodny montaż (szczególnie łożysk dzielonych); mały koszt. Wady łożysk ślizgowych: duży opór tarcia przy rozruchu; duża wrażliwość na warunki smarowania; duże wymiary wzdłużne; kłopotliwa naprawa, gdy nie ma panewek. Zależnie od kierunku obciążeń rozróżniamy: Łożyska ślizgowe poprzeczne; Łożyska ślizgowe wzdłużne; Łożyska ślizgowe poprzeczno-wzdłużne.

39 3. Charakterystyka łożyskA) łożysko poprzeczne, B) łożysko wzdłużne, C) łożysko poprzeczno wzdłużne

40 3. Charakterystyka łożyskŁożyska toczne Łożyska toczne, to takie, w których zachodzi tarcie toczne. Uzyskanie tego rodzaju tarcia stało się możliwe dzięki wprowadzeniu dodatkowego elementu tocznego między powierzchnię czopa a powierzchnię „panwi" łożyska tocznego, zwaną gniazdem. Łożyska toczne wykazują wiele zalet w porównaniu z łożyskami ślizgowymi i dlatego są częściej stosowane: mają mały współczynnik tarcia niezależny od prędkości obrotowej, wpływają na uzyskanie konstrukcji bardziej zwartych i lżejszych, zużywają małe ilości smaru oraz nie wymagają złożonych układów smarowania. nie muszą być docierane, pełna normalizacja i typizacja.

41 3. Charakterystyka łożyskWady łożysk tocznych: powodują powstawanie drgań oraz hałasu, źle znoszą bardzo duże prędkości obrotowe i impulsowe zmiany obciążeń przy małych prędkościach, mają gorsze parametry pracy od łożysk ślizgowych przy bardzo dużych obciążeniach wzdłużnych oraz dużych średnicach czopów silnie obciążonych dynamiczne.

42 3. Charakterystyka łożyskRodzaje łożysk tocznych a) łożysko poprzeczne, b) łożysko wzdłużne, c) łożysko skośne

43 3. Charakterystyka łożyskBudowa łożyska tocznego

44 3. Charakterystyka łożyskGłówne rodzaje łożysk tocznych kulkowe walcowe stożkowe baryłkowe igiełkowe

45 3. Charakterystyka łożyskGłówne rodzaje łożysk tocznych jednorzędowe dwurzędowe wielorzędowe

46 Charakterystyka przekładni i sprzęgieł

47 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełPrzekładnie mechaniczne Przekładnia mechaniczna – napęd mechaniczny przekazujący ruch obrotowy z wału czynnego na bierny. Zadaniem przekładni jest przeniesienie energii z wału czynnego na bierny oraz dokonanie zmiany wartości momentu obrotowego, prędkości i sił. Przekładnia pojedyncza – mechanizm utworzony z dwóch kół zębatych, przenoszących ruch dzięki zazębianiu się ich zębów. Najprostsze przekładnia mechaniczna składa się z dwóch kół współpracujących ze sobą bezpośrednio lub rozsuniętych i opętanych wspólnym cięgnem. Zależnie od sposobu przenoszenia ruchu obrotowego, przekładnie dzielimy na: cierne; cięgnowe; łańcuchowe; zębate.

48 Przekładnie mechaniczne4. Charakterystyka przekładni i sprzęgieł Przekładnie mechaniczne Bezpośrednie Zębate Cierne Pośrednie Łańcuchowe Pasowe

49 Przekładnie zębate pojedyncze4. Charakterystyka przekładni i sprzęgieł Przekładnie zębate pojedyncze koła walcowe o zębach prostych, koła stożkowe o zębach prostych, koła walcowe o zębach śrubowych (skośnych), koła stożkowe o zębach skośnych, koła walcowe o zębach łukowych, koła stożkowe o zębach łukowych

50 Przykłady przekładni zębatych4. Charakterystyka przekładni i sprzęgieł Przykłady przekładni zębatych Przekładnia obiegowa Przekładnia ślimakowa dwustopniowa Przekładnia obiegowa – zasada działania (Za:pl.wikipedia.org/wiki) Przekładnia falowa

51 Przykład przekładni ciernej4. Charakterystyka przekładni i sprzęgieł Przykład przekładni ciernej (Za:www.gim2so.edu.pl)

52 Przełożenie przekładni mechanicznej4. Charakterystyka przekładni i sprzęgieł Przełożenie przekładni mechanicznej Podstawową cechą charakteryzującą wszystkie przekładnie mechaniczne jest przełożenie i wyrażane stosunkiem prędkości obrotowej n1 do prędkości obrotowej n2, prędkości kątowej ω1 wału napędzającego do prędkości kątowej ω2 wału napędzanego lub liczby zębów z2 koła napędzanego do liczby zębów z1 koła napędzającego. Przekładnie o przełożeniu i > 1 noszą nazwę zwalniających lub reduktorów, a o przełożeniu i < 1 - przyspieszających lub multiplikatorów. W przekładni złożonej wielostopniowej, tj. przekładni składającej się z następujących po sobie przekładni pojedynczych, całkowite jej przełożenie jest równe iloczynowi przełożeń kolejnych przekładni prostych. Jeżeli przełożenie można zmieniać w sposób skokowy, to takie przekładnie nazywa się stopniowymi, a jeżeli w sposób ciągły - to bezstopniowymi.

53 Sprawność przekładni mechanicznej4. Charakterystyka przekładni i sprzęgieł Sprawność przekładni mechanicznej W każdej przekładni występują starty energii związane z tarciem, które powodują zmniejszenie mocy na wale napędzanym P2 w stosunku do wału napędzającego P1 a wzajemne relacje tych mocy określają sprawność przekładni mechanicznej η Gdzie: P1 - moc na wale napędzającym, W; P2 - moc na wale napędzanym, W; M1 - moment obrotowy na wale napędzającym, N•m; M2 - moment obrotowy na wale napędzanym, N•m; ω1 - prędkość kątowa wału napędzającego, m•s-1; ω2 - prędkość kątowa wału napędzanego, m•s-1; n1 - prędkość obrotowa wału napędzającego, obr.•min-1; n2 - prędkość obrotowa wału napędzanego, obr.•min-1. Sprawność przekładni wielostopniowej, podobnie jak przełożenie, jest równa iloczynowi sprawności przekładni prostych.

54 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełPrzykład przekładni łańcuchowej

55 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełPrzykład przekładni pasowej

56 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełPas zębaty Pas klinowy Przekroje pasów płaskich

57 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełSprzęgłem nazywamy zespół układu napędowego maszyn, przeznaczony do łączenia wałów i przekazywania momentu obrotowego z wału czynnego (napędzającego) na wał bierny (napędzany) bez zmiany kierunku ruchu obrotowego. W ogólnym przypadku można określić, że sprzęgło składa się z członu czynnego, członu biernego i łącznika. Przez pojęcie członu rozumie się zespół elementów sprzęgła osadzony na wale czynnym lub biernym, natomiast łącznikiem nazywa się części (kołki, śruby itd.) lub czynnik (np. ciecz), przekazujące moment obrotowy z członu czynnego na człon bierny. Łącznik określa zatem sposób przekazania momentu obrotowego i jednocześnie charakteryzuje dane sprzęgło.

58 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełPodział sprzęgieł według cech funkcjonalno - konstrukcyjnych

59 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełSprzęgła nierozłączne mechaniczne Sprzęgło sztywne Sprzęgło podatne Sprzęgło samonastawne

60 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełSprzęgła sterowane mechaniczne Sprzęgło przełączalne synchronicznie Sprzęgło przełączalne asynchronicznie (cierne)

61 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełSprzęgła samoczynne mechaniczne Sprzęgło odśrodkowe Sprzęgło jednokierunkowe Sprzęgło bezpieczeństwa

62 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełSprzęgła hydrodynamiczne 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgieł

63 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełZadania hamulców Hamulce są to urządzenia służące do zwalniania, zatrzymywania lub regulacji ruchu maszyn.

64 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgieł

65 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełSchematy hamulców Hamulec cięgnowy

66 Schematy hamulców 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełHamulec tarczowy stożkowy Hamulec tarczowy wielopłytkowy

67 Przykłady hamulców 4. Charakterystyka przekładni i sprzęgiełHamulec klockowy (szczękowy) Hamulec klockowy