Wykłady 2.docx

Podstawy Konstrukcji Maszyn

Wykłady

Prowadzący:                                                                                             

dr inż. Dariusz Torzyński

pokój 613 BM                           

Literatura:

·         Z. Osiński „Podstawy Konstrukcji Maszyn”

·         B. Baranowski „Podstawy Konstrukcji Napędów Maszyn” (na II kolokwium)

·         M. Dietrich „Podstawy Konstrukcji Maszyn”

Podstawą zaliczenia są dwa kolokwia, które odbędą się na 7- i 14-tych zajęciach.

Kolokwium I:

·         do połączeń spawanych,

·         pytania teoretyczne,

·         metody obliczeniowe (wyprowadzenia wzorów),

·         rysunki (np. śruba zgodnie z zasadami rysunku technicznego).

Wiedza konstrukcyjna jest potrzebna inżynierowi do:

·         poznania budowy maszyn,

·         oceny eksploatacji maszyn,

·         stawiania wymagań eksploatacyjnych względem maszyn.

Wiedza konstrukcyjna jest pomostem między przedmiotami ogólnotechnicznymi a specjalistycznymi, a w szczególności dotyczy:

·         zastosowania nauk podstawowych w budowie maszyn,

·         powiązania konstrukcji z technologią wytwarzania i materiałoznawstwem,

·         poznanie budowy elementów i zespołów maszyn,

·         opanowanie zasad konstrukcji i umiejętności konstruowania,

·         opanowania umiejętności i celowości korzystania z norm,

·         poszukiwania rozwiązań optymalnych.

Optymalizacja – metoda wyznaczania najlepszego (optymalnego) rozwiązania (poszukiwanie ekstremum funkcji) z punktu widzenia określonego kryterium (wskaźnika) jakości (np. kosztu, drogi, wydajności).

Celem prac inżynieryjnych jest optymalne zaspokajanie potrzeb.

Jednak pytaniu co zrobić, aby ja zaspokoić, czyli co projektować i co konstruować musi towarzyszyć pytanie jak to zrobić i dalej idąc czym to zrobić i z czego to zrobić.

Rozdzielenie stawianych pytań tworzy sztuczny podział na dziedziny wytwarzania i konstruowania.

Działalność projektowa realizowana bez takiego podziału nazywana jest projektowaniem integralnym i tworzy cały system realizowanych jednocześnie zagadnień twórczości technicznej.

Projektowanie – działalność człowieka związana z wieloma dziedzinami życia, zmierzająca do opracowania wytworów materialnych z różnych dziedzin (maszyn, mebli, przedmiotów codziennego użytku) jak i niematerialnych (sieci transportowych, systemów finansowych czy organizacji). Obejmuje działanie wynikające z określenia potrzeby i sposobu jej zaspokojenia, ustala strukturę układu oraz jego parametry wejścia i wyjścia.

Przykładowe parametry wejścia i wyjścia dla samochodu:

Projekt – abstrakcyjny obraz wytworu lub układu, który ma zostać wytworzony.

Konstruowanie – intelektualna, twórcza działalność człowieka w przedmiocie konstrukcji obiektów technicznych, polegająca na świadomym wyborze cech konstrukcyjnych.

Konstrukcja – abstrakcyjny obraz maszyny, jej cech i właściwości, powstały w umyśle konstruktora i powstały w formie zapisu konstrukcji – dokumentacji, to nie wytwór lecz utwór – zamysł dotyczy określonego urządzenia technicznego.

Konstrukcja jest w pełni określona zbiorem cech konstrukcyjnych – informacji koniecznych i dostatecznych do fizycznego wykonania i uruchomienia wytworu o określonej konstrukcji.

Struktura procesu projektowania:

I.        formułowanie problemu,

II.     analiza problemu,

III.   poszukiwanie rozwiązań (koncypowanie),

IV.  ocena i wybór rozwiązania (wraz z procesami poprawy – optymalizacją),

V.     decyzja,

VI.  realizacja.

Model procesu projektowo – konstrukcyjnego.

Podział zadań projektowych:

·         Klasyfikacja pierwszorzędna:

o        proste lub złożone,

o        klasyczne lub nowe,

o        zdefiniowane dobrze lub niewystarczająco,

o        dla znanego lub nieznanego producenta,

o        celem jest opracowanie nowej konstrukcji lub ulepszenie istniejącej,

o        opracowany wytwór służący jednemu znanemu odbiorcy lub wielu anonimowym użytkownikom,

o        projektowany obiekt będzie wytwarzany jednostkowo, seryjnie lub masowo.

·         Klasyfikacja drugorzędna zadań projektowych:

o        ze względu na branżę ((budowa maszyn, energetyka, elektronika),

o        ze względu na rodzaj projektowanego obiektu (fabryka, maszyna, przyrząd, proces technologiczny).

Rodzaje konstrukcji:

·         konstrukcja wariantowa (wielowariantowa) ~20%  - tworzenie wariantów i / lub wielkości w ramach systemów, funkcja i zasada rozwiązania są niezmienne, znane obciążenia, materiały, technologie,

·         konstrukcja dostosowana (zaadoptowana) ~55% - dostosowanie znanego systemu o niezmiennej zasadzie rozwiązania do nowo sformułowanego zadania, efektem są nowe zespoły lub elementy,

·         konstrukcja nowa ~25% - opracowanie nowej zasady rozwiązania technicznego przy pozostającym bez zmian lub nowo opracowanym sformułowaniu zadania,

·         innowacja – opracowanie wynalazku opartego na nowej kombinacji znanych efektów fizycznych.

Zmienne jakimi operuje projektant do opisu konstrukcji:

·         cechy konstrukcyjne – własności – zbiór zmiennych, których wartości w sposób jednoznaczny określają konstrukcję: cechy geometryczne, materiałowe, dynamiczne, obciążeniowe, pozwalają na fizyczna realizację,

·         właściwości konstrukcji – zbiór zmiennych określających interesujące nas relacje obiektu do jego otoczenia (wejścia i wyjścia np. energetyczne, masowe): moc, spawalność, sposób zmiany przełożenia, masa, wymiary montażowe i przyłączeniowe, koszt, trwałość, niezbędne do prawidłowego zainstalowania i eksploatacji obiektu

·         zmienne stanu – charakteryzują stany, procesy lub zjawiska zachodzące w obiekcie np. naprężenia, temperatura i inne zmienne używane np. w obliczeniach.

Cechy konstrukcji:

·         geometryczne – charakteryzują wytwór pod względem kształtu, postaci i wymiarów, oddają stan chropowatości powierzchni, pola tolerancji wykonania – stan zewnętrzny wytworu,

·         materiałowe (tworzywowe) – charakteryzują strukturę wewnętrzną: chemiczną (skład) oraz metalograficzną, dotycząca własności wytrzymałościowych, sprężystych, odporności na ścieranie i korozję, itp.,

·         dynamiczne – własności związane ze stanem obciążenia, jego rozkładem i przenoszeniem przez wytwór lub jego elementy.

Racje istnienia wytworu:

·         celowości technicznej – po co? – czy wytwór ma określony i uzasadniony cel techniczny,

·         celowości ekonomicznej – za co? – czy zastosowanie i eksploatowanie wytworu jest opłacalne,

·         celowości technologicznej – jak? – czy możliwe i celowe jest wytworzenie wytworu w produkcji.

Kryteria oceny konstrukcji.

Wyrażają wymagania stawiane konstrukcji i służą do oceny i porównań różnych rozwiązań.

Kryteria wynikają z wszelakich racji istnienia wytworów.

Podstawowa klasyfikacja kryteriów ze względu na sposób ich opisu:

·         ilościowe,

·         jakościowe.

Klasyfikacja kryteriów ze względu na dziedzinę ich pochodzenia:

Maszyna – układ powiązanych elementów, z których przynajmniej jeden jest ruchomy, wraz z odpowiednimi urządzeniami roboczymi, układami sterowania, zasilania, które połączono w celu realizacji określonej funkcji np. przetwarzania, obrabiania, przemieszczania lub pakowania.

Podział maszyn:

·         silniki (zamieniają energię na pracę mechaniczną),

·         maszyny robocze (dokonują zmiany stanu, kształtu lub położenia obiektu):

o        technologiczne (przetwarzają surowce w produkty),

o        transportowe (zmieniają położenie materiału lub przedmiotu),

...