Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
Transcript of Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
1/115
1
MASZYNOZNAWSTWO OGMASZYNOZNAWSTWO OG ÓÓ LNELNEI MASZYNY TECHNOLOGICZNEI MASZYNY TECHNOLOGICZNE
Katedra Budowy Maszyn Dr in . Janusz # LIWKA p.486
Katedra Budowy Maszyn, Politechnika l# ska w Gliwicach
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
2/115
2
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
Warunki zaliczenia:
& wyk ' adu (3 wyk ' ady po 1,5 h) – Katedra Budowy Maszyn& wyk ' adu – Instytut Materia ' ów In ynierskich i Biomedycznych
Ø Kolokwium zaliczeniowe na ostatnim wyk ' adzieØ Kolokwium zaliczeniowe z laboratoriówØ Obecno (ci na laboratoriach
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
3/115
3
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
Literatura do wyk &adu
[1] Cressy E.: A Hundred Years of Mechanical Ingineering. London, 1937.
[2] Encyclopedia Universalis - # wiat nauki wspó ' czesnej. PWN, Warszawa, 1996.[3] Encyklopedia Techniki Tom Budowa Maszyn WNT Warszawa, 1968.
[4] Internetowe materia ' y reklamowe firmy Viessmann[5] Paderewski K.: Vadenecum obrabiarek skrawaj *cych. WNT, Warszawa, 1979.[6] Orlik Z.: Maszynoznawstwo. WSiP, 1989.
[7] Lilley S.: Ludzie, maszyny i historia. PWN, Warszawa, 1958.
[8] Stryczek S.: Nap -d hydrostatyczny. Tom 1, WNT, Warszawa, 1990.[9] Wielka Encyklopedia Internetowa
[10] Wrotny L.T.: Podstawy budowy obrabiarek. WNT, Warszawa, 1973.
[11] Historia nauki i techniki. Encyklopedia edukacyjna. Bellona Warszawa, 2002.[12] Encyklopedia PWN, Warszawa, 2004.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
4/115
4
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
Wst - p
1. Definicje, podzia ' i podstawowe parametry maszyn
2. Rys historii rozwoju maszyn
3. Jak powstaje maszyna ?3.1. Projektowanie i konstruowanie3.2. Zasady konstrukcji3.3. Optymalizacja konstrukcji3.4. Zapis konstrukcji3.5. Typowy podzia & procesu procesu projektowo-konstrukcyjnego3.6. Technologiczno ')3.7. Typizacja, unifikacja, normalizacja
Plan wyk &adu:
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
5/115
5
8. Omówienie wybranych maszyn technologicznych8.1. Obrabiarki do obróbki skrawaniem
8.2. Maszyny do obróbki plastycznej metali8.3. Maszyny do przetwórstwa tworzyw sztucznych
9. Wybrane maszyny energetyczne9.1. Turbiny wodne9.2. Pompy9.3. Silniki spalinowe9.4. Si ' ownie
10. Omówienie wybranych maszyn transportowych10.1. D /wignice10.2. Przeno (niki10.3. Pojazdy samochodowe
11. Tendencje rozwojowe w budowie i eksploatacjimaszyn
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
4. Eksploatacja4.1. Obci * enia4.2. Rodzaje zu ycia4.3. Smarowanie4.4. Rodzaje uszkodze 0 elementów maszyn
5. Diagnostyka5.1. Metody diagnostyki5.2. Teoria trwa ' o (ci
6. Automatyzacja maszyn technologicznych6.1. Definicje podstawowe6.2. Automatyzacja produkcji
wielkoseryjnej i masowej6.3. Automatyzacja produkcji
(rednioseryjnej6.4. Sterowane numeryczne6.5. Automatyczny nadzór 6.6. Sterowanie adaptacyjne
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
6/115
6
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
„ Maszyna – urz *dzenie techniczne zawieraj *ce mechanizm [1] lub zespó ' mechanizmów we wspólnym kad ' ubie, s ' u *ce do przetwarzania energii lubwykonywania okre (lonej pracy.”
[1] M echanizm – uk ' ad powi * zanych ze sob * cz -(ci maszynowych mog *cych wykonywa 2 okre (loneruchy w wyniku pobrania energii mechanicznej. Ka dy mechanizm sk ' ada si - z cz ' onu nieruchomegotzw. ostoi, cz ' onu nap -dzaj*cego, któremu nadawany jest okre (lony ruch z zewn *trz, cz ' onunap -dzanego, który przekazuje ruch na zewn *trz i ewentualnie z '*cznika ( '*czników) przenosz *cegoruch z cz ' onu nap -dzaj*cego na nap -dzany. Przyk ' adami mechanizmów mog * by2: mechanizmkorbowy, mechanizm jarzmowy czy przek ' adnia z -bata.
„ Maszyn * nazywamy urz *dzenie (zbudowane przez cz ' owieka) dowykorzystywania zjawisk przyrodniczych w celu wykonywania pracy u ytecznejoraz zwi -kszania jej wydajno (ci przez zast * pienie pracy fizycznej, wysi ' kuumys ' owego i funkcji fizjologicznych cz ' owieka”
1.1. Definicje i podzia &maszyn
1. PODSTAWOWE DEFINICJE I PARAMETRY
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
7/115
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
8/115
8
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
9/115
9
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
Maszyny mo emy podzieli 2 na:maszyny energetyczne , s ' u *ce do przetwarzania jednego rodzaju energii w
inny (np. silniki, turbiny, pr *dnice),maszyny technologiczne , s u !$ ce do wykonywani a operacji zwi $zanych z
zmian $ kszta tu, w asno ' ci fizyko-chemicznych lub stanów obrabianychmateria ów lub przedmi otów (np. obrabiarki, maszyny hu tnicze, maszynyrolnicze),
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
10/115
10
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
11/115
11
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
Maszyny mo emy podzieli 2 na:maszyny energetyczne , s ' u *ce do przetwarzania jednego rodzaju energii w
inny (np. silniki, turbiny, pr *dnice),maszyny technologiczne , s ' u *ce do wykonywania operacji zwi * zanych z
zmian * kszta ' tu, w ' asno (ci fizyko-chemicznych lub stanów obrabianychmateria ' ów lub przedmiotów (np. obrabiarki, maszyny hutnicze, maszynyrolnicze),
maszyny transportowe , s u !$ce do przenoszenia ró ! nego rodzajuprzedmiotów i l udzi (np. d * wignice, samochody, lokomotywy).
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
12/115
12
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
13/115
13
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
Silniki , które to pobieraj * energi - z zewn-trznego /ród ' a (np. energi - chemiczn * paliw, energi - mechaniczn * wiatru itp.) i przetwarzaj * j* w energi - mechaniczn * potrzebn * do nap -du innych maszyn. W zale no (ci od tego czy silnik wykorzystujebezpo (rednio jedn * z postaci energii przyrody, czy te za po (rednictwem jakiej (
przetwornicy energii, rozró niamy silniki pierwotne (np. silniki wiatrowe, wodne) i silniki wtórne (np. silnik elektryczny),
Maszyny robocze , które pobieraj * energi - mechaniczna od silników w celu przetworzenia jej w prac - u yteczn * lub inn * posta 2 energii. W zale no (ci od celuwykonywanych czynno (ci maszyny robocze dzielimy na maszyny wytwórcze,
stosowane w ró nych ga '- ziach przemys ' u (obrabiarki, maszyny tkackie) orazmaszyny elektryczne, s ' u *ce przetwarzaniu jednej postaci energii w inn *(spr - arki, pr *dnice elektryczne).
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
14/115
14
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
W zwi* zku z tendencj * do rozszerzania poj -cia maszyny o urz *dzeniaelektroniczne niektórzy autorzy proponuj * nowy rozszerzony podzia ' maszyn na:
1) energetyczne,2) technologiczne,3) transportowe,4) kontrolne i steruj *ce,5) logiczne,
6) cybernetyczne.
Odr -bn* grup - nie zaliczan * do maszyn, cho 2 pod wieloma wzgl -dami zbli on* donich stanowi * aparaty . S * to urz *dzenia spe ' niaj *ce okre (lone zadania w wyniku
przebiegaj *cych w nich procesów fizycznych lub chemicznych (np. aparattelefoniczny). Od maszyn ró ni* si- tym, i nie przekszta ' caj * energii mechanicznej ico za tym idzie nie stawia si - im adnych wymogów co do sprawno (ci energetycznej.
Zazwyczaj dominuj *cym kryterium dzia ' ania aparatów jest dok ' adno (2dzia ' ania.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
15/115
15
Na zako 0czenie tego podrozdzia ' u, korzystaj *c z informacji podanych wcze (niej,rozwa my pewien przyk ' ad. Zastanówmy si - nad pytaniem: „Czy wiertarka r -czna znap -dem elektrycznym jest maszyn * , czy te nie ?”
?
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
16/115
16
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
Obrabiark * skrawaj *c* do metali nazywamy maszyn - technologiczn * przeznaczon *do zmiany kszta ' tów, wymiarów i chropowato (ci powierzchni przedmiotówmetalowych (lub innych) poprzez zdj -cie naddatku materia ' u w postaci wióra.
• powinna posiada 2 silnikowy nap -d ruchu g ' ównego,• powinna posiada 2 przymusowe prowadzenie ruchów posuwowych za pomoc *
prowadnic.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
17/115
17
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
1.2. Podstawowe parametry techniczne maszyn
M oc Praca W wykonana w jednostce czasu t jest miar * mocy maszyny.
dt dW
P =
Jednostk * mocy w uk ' adzie SI jest wat. Moc jest równa watowi, gdy praca wykonanaw czasie jednej sekundy równa jest jednemu d ulowi. W praktyce pos ' ugujemy si -
jednostkami wi -kszymi (10 wata – kilowat, lub 10 – megawat). Moc jest jednym znajistotniejszych parametrów maszyn (wiadcz *cym o mo liwo (ciacheksploatacyjnych. Moce miniaturowych maszyn nie przekraczaj * jednego wata, mocedu ych turbin gazowych mog * osi* ga 2 warto (ci tysi *ca megawatów.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
18/115
18
Sprawno '+ Przeznaczeniem maszyny jest wykonywanie pracy u ytecznej, jednak e w czasie ruchu
maszyny powstaj * straty zwi * zane z pokonywaniem oporów np. si ' tarcia. Straty tenazywamy prac * tracon *. Stosunek pracy u ytecznej do pracy w ' o onej nazywamywspó ' czynnikiem sprawno (ci (sprawno (ci* ) maszyny i oznaczamy liter * 4.
%100⋅=
W
U
W W
η
Oczywi (cie sprawno (2 mo emy definiowa 2 nie tylko poprzez prac - , ale równie przezmoc w ' o on* i moc u yteczn *.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
19/115
19
PERPETUUM MOBILE [ ' ac.], fiz. hipotetyczna maszyna, której dzia ' anieby' oby sprzeczne z podstawowymi prawami fizyki; perpetuum mobile I rodzaju
— maszyna, która wykonywa ' aby prac - bez pobierania energii z zewn *trz,a wi -c dzia ' anie jej by ' oby sprzeczne z zasad * zachowania energii; perpetuummobile II rodzaju — maszyna, która wykonywa ' aby prac - pobieraj *c ciep ' o
z otoczenia i w ca ' o (ci zamieniaj *c je na prac -; dzia ' anie jej przeczy ' oby II zasadzie termodynamiki; pierwsze próby budowy perpetuum mobile podejmowano w XIII w.; szczególnie wiele prac nad skonstruowaniem perpetuum mobile prowadzono w XVI i XVII w.
Projekty Perpetuum Mobile [12]
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
20/115
20
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
Zasada dzia ' ania pompy ciep ' a Pompy ciep ' a dzia ' aj* tak jak lodówki, lecz w przeciwie 0 stwiedo nich wykorzystuje si - tu nie zimn * , lecz gor *c* stron -obiegu termodynamicznego. Odpowiedni czynnik roboczy jest
spr - any i rozpr - any, przez co uzyskuje si - po *dany efektnagrzewania lub ch ' odzenia. Przyk ' adowo, dla wytworzeniaciep ' a u ytecznego odbiera si - na niskim poziomietemperaturowym ciep ' o z powietrza, wody gruntowej lub
gruntu, poprzez odparowanie czynnika roboczego (gazównieszkodliwych takich jak R 407 C) wrz *cego w niskiejtemperaturze. Tak wi -c pierwotnie ciek ' y czynnik roboczyopuszcza parownik (wymiennik ciep ' a ) w postaci gazu. Gazten zostaje spr - ony przez spr - ark - i pod ci (nieniem ulega
skropleniu w kondensatorze na wysokim poziomietemperatury, oddaj *c ciep ' o skraplania i ciep ' o spr - aniawodzie z instalacji grzewczej. Nast - pnie pozostaj *cy nadal
pod ci (nieniem czynnik roboczy ulega rozpr - eniu w zaworzerozpr - aj *cym, przechodz *c do cz -(ci niskoci (nieniowej ca ' yobieg rozpoczyna si - od pocz *tku. Efekt finalny: 3/4 energiicieplnej z otoczenia + 1/4 energii elektrycznej = 4/4 ciep ' au ytecznego.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
21/115
21
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
Char akterystyka maszyny Charakterystyk * maszyny nazywamy potocznie wykres przedstawiaj *cy zale no (2
pomi -dzy wielko (ciami charakteryzuj *cymi prace maszyny lub urz *dzenia wró nych warunkach pracy. Szczegó ' owa nazwa charakterystyki zwi * zana jest
zazwyczaj z nazw * maszyny np. charakterystyka pompy, charakterystyka turbinyitp. Poni ej pokazano przyk ' adow * charakterystyk - sprawno (ciow* (zale no (2
sprawno (ci ogólnej, mechanicznej i obj -to (ciowej od wzrostu ci (nienia) pompyhydraulicznej.
Przyk ' adowa charakterystyka pompy hydraulicznej [8]
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
22/115
22
1.3. Cechy u +ytkowe maszyn
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
• Przydatno (2 technologiczna (przeznaczenie) Na przydatno (2 obrabiarki do okre (lonych zada 0 technologicznych wp ' yw ma szereg czynników, z których najwa niejszymi s *: ogólny uk ' ad konstrukcyjny, g ' ówne wymiary geometryczne, moc nap -dowa, oprzyrz *dowanie, wydajno (2 idok ' adno (2 obróbki oraz stopie 0 automatyzacji. Ogólne przeznaczenie obrabiarkiokre (la jej nazwa, np. tokarka – do obróbki toczeniem, frezarka – do frezowania.
Pod wzgl -dem przeznaczenia produkcyjnego okre (laj *cego zakres zastosowaniaobrabiarki w przemy (le wyró niamy [10]:obrabiarki ogólnego przeznaczenia (do szerokiego zastosowania w ró nych
ga '- ziach przemys ' u),obrabiarki specjalizowane (przeznaczone do obróbki przedmiotów o identycznychlub podobnych zabiegach obróbkowych),obrabiarki specjalne (przeznaczone do obróbki jednego rodzaju przedmiotów).
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
23/115
23
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
• Uk ' ad konstrukcyjnyCzynnikami decyduj *cymi o uk ' adzie konstrukcyjnym obrabiarki s * liczba i rodzajruchów podstawowych oraz kierunki i drogi przemieszczania zespo ' ów roboczych.W zale no (ci od przeznaczenia produkcyjnego obrabiarka mo e by2 wyposa ona w
zespo ' y robocze jednowspó ' rz -dno (ciowe, dwuwspó ' rz -dno (ciowe (p ' askie) itrójwspó ' rz -dno (ciowe (przestrzenne). Kierunki ruchów prostoliniowych oraz osieobrotu zespo ' ów roboczych ustala si - na etapie projektowania obrabiarki,
przyjmuj *c najbardziej racjonalny technologicznie wariant konstrukcyjny.
Uk ' ady konstrukcyjne z zaznaczonymi kierunkami przemieszcze 0 liniowych i k *towych: a) tokarkik ' owej, b) frezarki wspornikowej pionowej, c)wytaczarko-frezarki z ' o em poprzecznym [5]
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
24/115
24
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
• Wymiary znamionoweWymiary geometryczne obrabiarki wi * * si- z wielko (ciami przedmiotówobrabianych. Ka da tego typu maszyna produkowana jest dla okre (lonego iograniczonego zakresu wymiarów przedmiotów. Wymiary te podawane s * wdanych technicznych obrabiarki jako wielko (ci znamionowe. Wielko (ci te s * natyle istotne, i znajduj * swoje odzwierciedlenie w oznaczeniu obrabiarki.
Przyk ' adowo liczba 32 w oznaczeniu tokarki TUB-32 oznacza, i maksymalna (rednica toczenia przedmiotu nad ' o em wynosi 320 mm. Innymi wymiarami znamionowymi mog * by2 np. rozstaw k ' ów tokarki czy maksymalna (rednicawiercenia dla wiertarki.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
25/115
25
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
• Oprzyrz *dowanieW sk ' ad oprzyrz *dowania obrabiarki wchodz * uchwyty i przyrz *dy umo liwiaj *cewykonanie typowych operacji obróbkowych (np. uchwyt tokarski trójszcz -kowy)
stanowi *ce wyposa enie normalne oraz dodatkowe urz *dzenia s ' u *cerozszerzeniu mo liwo (ci technologicznych nazywane wyposa eniem dodatkowym.
• Wydajno (2 Ze wzgl -du na ró norodne wymagania technologiczne oraz efekt obróbkiwydajno (ci obrabiarki nie da si - okre (li2 w sposób bezwzgl -dny. Do ocenywydajno (ci obrabiarki stosuje si - jeden z trzech wska /ników:
• wska /nik wydajno (ci obj -to (ciowej (obj -to (2 wiórów zeskrawanych w jednostceczasu),• wska /nik wydajno (ci powierzchniowej (pole powierzchni obrobionej w jednostceczasu),• wska /nik wydajno (ci jednostkowej (ilo (2 sztuk wykonanych w jednostce czasu).
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
26/115
26
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
• Dok ' adno (2Wynikow* dok ' adno (2 pracy obrabiarki okre (la si - na podstawie dok ' adno (ciwymiarowo-kszta ' towej obrobionych przedmiotów (dok ' adno (2 obróbki). Nawynikow* dok ' adno (2 obróbki (ze strony obrabiarki) wp ' yw maj * nast - puj*cedok ' adno (ci:
• dok ' adno (2 geometryczna (okre (la b '- dy wymiarowo-kszta ' towe i b '- dywzajemnego po ' o enia elementów i zespo ' ów obrabiarki),• dok ' adno (2 kinematyczna (okre (la dok ' adno (2 sprz - e0 kinematycznychwyst - puj *cych w przypadku zastosowania z ' o onych ruchów kszta ' towania),• dok ' adno (2 nastawcza (okre (la dok ' adno (2 mechanizmów s ' u *cych dowykonywania ruchów pozycjonowania).
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
27/115
27
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 1
• Stopie 0 automatyzacjiStopie 0 automatyzacji cyklu roboczego przy obróbce okre (lonego przedmiotuokre (la si - jako iloraz czasu czynno (ci wykonywanych automatycznie do '*cznegoczasu obróbki.
• Zakres automatyzacjiCharakteryzuje stopie 0 zbli enia do automatyzacji pe ' nej. Okre (la si - go jakoiloraz liczby czynno (ci zautomatyzowanych do ca ' kowitej liczby czynno (ciwykonywanych w danej operacji technologicznej.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
28/115
28
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
2. RYS HISTORII ROZWOJU MASZYN
„Narz -dzia proste, nagromadzenie narz -dzi, narz -dzia z ' o one, wprawianie w ruchnarz -dzi z ' o onych przez jeden motor r -czny, przez cz ' owieka, wprawianie tychnarz -dzi w ruch przez si ' y przyrody, maszyna, system maszyn posiadaj *cych jedenmotor, uk ' ad maszyn maj *cych jeden motor automatyczny – oto dzieje rozwojumaszyny”
Karol Marks „N -dza filozofii” 1949 r.
Wyraz „maszyna” pochodzi z narzecza doryckiego 1 („mechene”) , gdzieoznacza ' ( rodek pomocniczy, narz -dzie .
[1] Dorowie (gr. Dorieís) staro ytne plemiona greckie, które ok. 1200 r. p.n.e. przyw -drowa ' y na Peloponez,osiedli ' y si- tu, niszcz *c kultur - myke0 sk * , tworz *c pa 0 stwa-miasta (np. Spart - , Megar - , Argos, Korynt).
2.1. Wynalazczo ') na przestrzeni wieków
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
29/115
29
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Wzgl -dny wzrost wynalazczo (ci [7]
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
30/115
30
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Wytapianie miedzi z rud (ok. 4000 r.p.n.e)Odlewnictwo (ok. 3700 r.p.n.e)
Wóz ko' owy (ok. 3700 r.p.n.e) Kr * ek liniowy (ok. 700 r.p.n.e) M ' yn wodny (ok. 80 r.p.n.e)
M ' yn wiatrakowy (1105 r.n.e)Ster okr - towy (1250 r.n.e)
Tokarka (1350 r.n.e)Surówka elazna (1400 r.n.e)
Wytapianie elaza na koksie (1717 r.n.e) Maszyna parowa Watta (1781 r.n.e)
Udoskonalona tokarka Maudslaya (1794 r.n.e)Strugarka (1820 r.n.e)
Turbina wodna (1827 r.n.e)Tokarka rewolwerowa (1845 r.n.e)
Stal besemerowska (1856 r.n.e)Tokarka automatyczna (1870 r.n.e)Silnik gazowy Otto’a (1876 r.n.e)
Turbina parowa (1884 r.n.e)Stale narz -dziowe szybkotn *ce (1898 r.n.e)
Samolot (1903 r.n.e)Ta (mowa produkcja masowa (1913 r.n.e)
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
31/115
31
Oko ' o roku 3000 p.n.e. ( punkt A ) zacz -' y pojawia 2 si- pierwsze cywilizacje. Najbardziej donios ' ym odkryciem tego okresu w dziedzinie technik wytwarzania by ' owprowadzenie br * zu stopu miedzi z cyn *.
Po roku 3000 p.n.e. ( punkt B ) nast - puje gwa ' towny spadek wynalazczo (ci spowodowany najprawdopodobniej utrwaleniem si - kastowego charakteru spo ' ecze0 stw. Kasty rz *dz *ce maj *c do dyspozycji tani * si '- robocz * nie by ' y zainteresowane usprawnieniami, kasty ni sze nie by ' y zainteresowane ulepszeniemmetod produkcji, gdy i tak nadwy ka produkcji by ' aby im odebrana. Taki zastój
przerywany tylko nielicznymi odkryciami jak wynalezienie oko ' o roku 1800 p.n.e.ko' a ze szprychami, trwa ' a do lat 1000 p.n.e. ( punkt C ) i zosta ' przerwany przezodkrycie metod wytwarzania elaza (stali). Dost - pno (2 elaza jako materia ' ukonstrukcyjnego pozwoli ' a na wytwarzanie cz -(ci ró nych mechanizmów i maszynoraz u ycie lepszych narz -dzi do obróbki drewna i kamieni. 5 elazo zosta ' o nazwanemetalem demokratycznym, gdy oprócz niepodwa alnych zalet w porównaniu zbr * zem, elazo by ' o du o bardziej rozpowszechnione w przyrodzie, a przez to bardziejdost - pne. Ta 0 sze elazo pozwoli ' o wi-kszej liczbie ludzi otrzymywa 2 bardzo dobrenarz -dzia bez konieczno (ci k ' opotliwego transportu oraz bez wymiany handlowej.
Nowe tworzywo i jego dost - pno (2 gwa ' townie pobudzi ' o ró nego rodzajuwynalazczo (2. Z tych czasów pochodz * pierwsze wyczerpuj *ce dokumenty opisuj *ce
zagadnienia z zakresu mechaniki i techniki.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
32/115
32
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Transport w epoce br * zu [7]
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
33/115
33
Witruwiusz w swoim dziele „De Architectura” podaje opis m ' yna wodnego, wktórym ruch z ko ' a wodnego na ko ' o m ' y0 skie
przenoszony jest za pomoc * przek ' adni z -batej [1] . W staro ytnej Grecji powsta ' o wieleró nych mechanizmów m.in. d /wigniowe,krzy akowe, zapadkowe hydrauliczne i
pneumatyczne, których twórcami byli Archimedes, Ktesibios, Filon z Bizancjum i Heron z Aleksandrii. Filon opisa ' w 230 r. p.n.e.
przegub krzy owy, uchodz *cy powszechnie zawynalazek Geronima Cardana (powsta ' y w 1550r.n.e.).
[1] Powszechnie przek ' adnie z -bat * zacz - to stosowa 2 w budowie zegarów w XIV wieku w Mediolanie. Prace nad modyfikacj * zaz -bie0 zegarowych doprowadzi ' y do odkrycia zarysu ewolwentowego icykloidalnego z -bów.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
34/115
34
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Pierwsze zegary mechaniczne [11]
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
35/115
35
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Mechanika Aleksandryska [11]
Rozwój post - pu trwa ' a do szczytowegookresu kultury ate 0 skiej ( punkt D ).
Zaburzenia gospodarcze i wojny spowodowane podzia ' em (wiata greckiegona pa 0 stwa-miasta spowodowa ' o
zahamowanie post - pu technicznego ( punkt E ). Najwi -kszy od trzech tysi -cy lat wzrostaktywno (ci spo ' ecze0 stw ( punkt F )
spowodowany by ' podbojami AleksandraWielkiego.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
36/115
36
Aleksander Wielki rozdzieli ' w' adz - cywiln* i wojskow * w okr - gachadministracyjnych (satrapiach), natomiast administracja podatkowa pozosta ' a jednadla ca ' ego pa 0 stwa. Na podbitych przez siebie obszarach wprowadzi ' on jednolity
system monetarny (stopa ate 0 ska). Miejsce orientalnej gospodarki królewskiejopartej na tezauryzacji z ' ota zaj *' system otwarty na (wiat. Podstaw * wszelkichoperacji finansowych sta ' a si - moneta srebrna. Sprzyja ' o to powstaniu ogromnej
strefy gospodarczej. Greka sta ' a si - j- zykiem mi -dzynarodowym (koiné). Podejmowane by ' y ekspedycje w celu ekspansji gospodarczej jak np. poszukiwania przyczyn wylewów Nilu, czy wyprawa z delty Indusu do uj (cia Tygrysu i Eufratu. Powsta ' o wtedy oko ' o 70 miast, z których promieniowa ' a pó /niej kultura grecka [9].Stan ten trwa ' do upadku Imperium Rzymskiego. Od pocz *tków naszej ery do ko 0ca
pierwszego millenium nast * pi ' okres powszechnego stosowania maszyn w ca ' ej Europie. Trend ten nie znalaz ' odbicia we wzro (cie krzywej na wykresie ( punkty odG do H ), gdy mieli (my tu do czynienia bardziej ze stosowaniem dawniej odkrytych
praw i zjawisk (ko ' o wodne) ni z powstawaniem nowych maszyn i metod produkcji.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
37/115
37
Po roku 1000 naszej ery nast - puje sta ' y du y wzrost wynalazczo (ci trwaj *cy dodnia dzisiejszego. Na komentarz zas ' uguje spadek aktywno (ci wynalazczej w latach1300 do 1700 ( punkt J ). Lilley t ' umaczy ten spadek tym, i nowe maszyny iurz *dzenia powsta ' e w wiekach (rednich, mog ' y by2 w pe ' ni zastosowane w
przemy (le o nowej strukturze a wi -c w przemy (le kapitalistycznym. Ustrój feudalnyuniemo liwia ' rozwój kapitalizmu i tym samym hamowa ' wprowadzanie nowychmaszyn i urz *dze0. Brak mo liwo (ci pe ' nego stosowania nowych istniej *cych metodtechnicznych powstrzymywa ' powstawanie nowych wynalazków.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
38/115
38
Najwi -kszym geniuszem technicznym owych czasów by ' z pewno (ci* Leonardo daVinci [1 ] . Pozostawi ' on po sobie oko ' o 5000 stron notatek po (wieconych ró norodnym
zagadnieniom z dziedziny nauki i techniki. Trudno wymieni 2 wszystkie wynalazkiw' oskiego geniusza, do najistotniejszych z pewno (ci* nale *maszyny w ' ókiennicze,wiatrak wie yczkowy, ' o yska kulkowe. Leonardo da Vinci opiera ' swe konstrukcje naobliczeniach, do których dane czerpa ' z licznych do (wiadcze 0. Pisa ' w ten sposób:„Zanim zrobisz z danego wypadku regu '- , wypróbuj j * przez do (wiadczenie dwa lub potrzy razy i przekonaj si - , czy do (wiadczenie daje zawsze ten sam wynik”. Maj *c dar
genialnej intuicji Leonardo równocze (nie d * y' do zwi -kszenia zasobu uogólnionychwiadomo (ci zmniejszaj *cych niepewno (2 osi* gni -cia po *danego skutku. On to by '
pierwszym, który bada ' wp' yw poszczególnych zespo ' ów cech maszyn na ca ' o (2. Bada ' ró ne zjawiska, na przyk ' ad zjawisko tarcia, czy wytrzyma ' o (2 materia ' ówkonstrukcyjnych.
[1] Leonardo da Vinci (1452-1519), w ' oski malarz, rze /biarz, architekt, konstruktor, teoretyk sztuki, filozof,wszechstronny i najdoskonalszy przedstawiciel renesansu. Uwa any za jednego z najwi -kszych geniuszy w historiicywilizacji, który w sposób harmonijny '*czy' indywidualno (2 wielkiego artysty z olbrzymi * wiedz * uczonego.Wp' yn*' na ca ' e pokolenia twórców w ró nych dziedzinach sztuki i techniki.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
39/115
39
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
2.2. Rozwój maszyn technologicznych
Pierwsz * historycznie udokumentowan * obrabiark * by' a tokarka , która by ' a prawdopodobnie u ywana w Mykenach 1200 lat p.n.e .
Tokarek z pewno (ci* u ywali oko ' o 700 roku p.n.e . Etruskowie, a do Egiptudotar ' y one oko ' o 200 roku p.n.e .
W (redniowieczu wprowadzono obrabiarki nap -dzane si '* wody: tokarki, pi ' y,
wiertarki, m ' oty i inne. Dzi -ki zaprz - gni -ciu ko' a wodnego do nap -dzaniamaszyny, obrabiarki mog ' y by2 u ywane do coraz powa niejszych zada 0 , aobs ' uguj *cy je rzemie (lnik nie by ' rozpraszany podczas pracy konieczno (ci*wprawiania urz *dzenia w ruch.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
40/115
40
Leonardo da Vinci pozostawi ' po sobie mi -dzy innymi szkice drewnianej tokarki znap -dem r -cznym pochodz *cej z oko ' o 1485 roku pokazanej na rysunku lewym, oraz
pierwszej tokarki do gwintów nap -dzanej peda ' em no nym, w której gwint uzyskiwanyby' od wzornika (szablonu) widocznego z prawej strony na rysunku.
Tokarka Leonarda da Vinci (1485 r.) [5] Pierwsza tokarka do gwintów
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
41/115
41
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Tokarka do nacinania gwintów Bessona (1568) [7]
Obrabiarki nie uleg ' y powa niejszym przemianom a do pocz *tków rewolucji przemys ' owej ko 0ca 18 wieku .
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
42/115
42
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Pierwsza prymitywna maszyna parowa zosta ' a opatentowana w roku 1698 przez Savery’ego . W 1690 roku Papin buduje pierwsz * maszyn - parow *
zaopatrzona w t ' ok i cylinder. Kolejna konstrukcja Newcomena ( 1712 ) '*czy' aw sobie pomys ' y Savery’ego i Papina. W roku 1769 w pó ' nocnej Anglii pracowa ' o ju oko ' o sto maszyn Newcomena. W tym samym czasie Smeaton podj *' udan * prób - modernizacji maszyny parowej. W wyniku bada 0 okre (li' Smeaton najbardziej odpowiednie wymiary cylindra, wielko (ci skoku,
pr -dko (ci przesuwu t ' oka itp.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
43/115
43
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Zasada pracy oraz maszyna parowa Newcomena [11]
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
44/115
44
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
W 1763 roku w jednej z kopal 0 powierzono napraw - uszkodzonej maszyny parowej
Newcomena m ' odemu mechanikowi o nazwisku Watt . Przeanalizowa ' on dok ' adniekonstrukcj - maszyny zauwa aj*c wszystkie jej braki. Pierwszy model maszyny parowej swojego pomys ' u James Watt zbudowa ' w roku 1765 , lecz maszyn -nadaj *c* si- do u ytku opatentowa ' dopiero w roku 1769. Pierwsza maszyna Watta
zainstalowana zosta ' a w roku 1776 w hucie elaza Johna Wilkinsona s ' u *c do poruszania miechów t ' ocz *cych powietrze do wielkich pieców. Sam John Wilkinsonopracowa ' specjaln * wiertark - (wg innych /róde ' wytaczark - ) do wykonywania
cylindrów w maszynie Watta.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
45/115
45
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
46/115
46
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Najistotniejszym problemem in ynierów buduj *cych maszyny w pocz *tkach wieku18. by ' o uzyskanie odpowiedniej dok ' adno (ci. Przyk ' adowo w maszynach parowych
Newcomena wymiar 28” ( 711,2 mm ) by ' wykonywany z b '- dem &” ( 12,7 mm ). Dok ' adno (2 taka by ' a niewystarczaj *ca dla budowy maszyny parowej projektuWatta. Smeaton, in ynier odpowiedzialny za wykonanie maszyny Watta mia '
powiedzie 2 tak: ”nie istniej * ani takie narz -dzia, ani taki rzemie (lnik, który móg ' bywykona 2 tak skomplikowana maszyn - z wystarczaj *c* dok ' adno (ci*”.
Maszyna parowa wymusi ' a rozwój obrabiarek tak gwa ' townie, e ju w roku 1830dok ' adno (2wymiarów uzyskiwanych w warsztatach wzros ' a do 1/16”( oko ' o1,6 mm ).
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
47/115
47
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
„Rakieta” Stephenson’a [11]
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
48/115
48
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Znacz *co rol - w przekszta ' ceniu prymitywnychobrabiarek (szczególnie tokarek) w precyzyjnemaszyny odegra ' Henry Maudslaya . Tokarka wgkonstrukcji Maudslaya by ' a pierwsz * ca ' kowiciemetalow * obrabiark * z nowoczesnym suportemkrzy owym i precyzyjn * (rub * poci * gow*[1] .
Zastosowanie metalowej konstrukcji poprzez polepszenie sztywno (ci spowodowa ' o znacz *cywzrost dok ' adno (ci pracy takiej obrabiarki.
Jednym z pracowników Maudslaya by ' JosephWhitworth. Od 1833 roku Whitworth na w ' asnar -k - podj *' prace nad udoskonaleniem gwintów.
Efektem tych prac by ' o mi-dzy innymi powstaniew 1841 roku typoszeregu normalnych gwintówcalowych (do dzi ( zwanych czasami gwintamiWhitworth’a), który uznano za pierwszy przejaw
normalizacji w dziedzinie budowy maszyn.
[1] Dotychczas tokarki zaopatrzone by &y w wa &ek poci # gowy konstrukcji Fox’a (1810 r.)a toczenie gwintów odbywa &o si . od wzornika.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
49/115
49
Masowa produkcja muszkietów
wymusi ' a powstanie nowego typu szybkobie nej, precyzyjnej obrabiarki – frezarki. Pierwsz * frezark - skonstruowa ' w roku 1818 Whitney . Podczas produkcji muszkietówwykonywa ' a ona elementy dotychczasobrabiane r -cznie przez wysokowykwalifikowanych robotników.
Pomi -dzy rokiem 1835 a rokiem 1875 powstawa ' y kolejno tokarkarewolwerowa, frezarka uniwersalna(rys.), szlifierka do wa ' ków
zbudowana przez Nortona,wielowrzecionowy automat tokarski.
Pierwsza frezarka uniwersalna [7]
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
50/115
50
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
51/115
51
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Kolejnymi milowymi krokami na drodze rozwoju obrabiarek by ' o wynalezienie wroku 1898 przez Taylora i White’a stali narz -dziowej szybkotn *cej umo liwiaj *cej
skrawanie z szybko (ciami cztery do pi -2 razy wi -kszymi ni dotychczas, w roku1893 rozpocz -cie produkcji pierwszego syntetycznego materia ' u (ciernego – syntetycznego karborundu (sztucznego w - glika krzemu SiC) oraz w roku 1900otrzymanie kolejnego syntetycznego materia ' u (ciernego – elektrokorund u(trójtlenku aluminium Al2O3).
Na prze ' omie wieków 19 i 20 powstaj * pierwsze obrabiarki do kó ' z -batychwalcowych ( 1896 Fellows i 1897 Pfauter ) i sto kowych ( 1905 Bilgram i Gleason ).
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
52/115
52
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Zasadniczy wp ' yw na rozwój przemys ' u przed pierwsz * wojn* (wiatow * wywar ' Taylor ,który wraz z Hilberrtem, Barthem, Canttem w latach od 1880 do 1911 opracowa '
zasady naukowego kierowania prac * , norm technicznych, metod oblicze 0 w planowaniu i normalizowaniu, sposobu kontroli. Nast - pcy i realizatorzy zasadTaylora doszli do nowoczesnej organizacji produkcji przemys ' owej. Odpowiednie
zasady Taylora mo na wyrazi 2 w nast - puj *cych punktach:
1. Zast * pienie opartych na tradycji i rutynie sposobów pracy przez nowe sposobyopracowane na podstawie do (wiadcze 0 i specjalnych studiów ruchów potrzebnychdla wykonania okre (lonej pracy.
2. Doboru robotników najlepiej przystosowanych do danej pracy i tematycznenauczanie ich nowych zasad pracy.
3. Oddzielenie przygotowania pracy do jej wykonania, w celu zwolnienia robotnikówod wykazania jakiejkolwiek inicjatywy, przerzucaj *c t - czynno (2 wy'*cznie nakierownictwo. Wprowadzanie podzia ' u pracy zarówno w (ród wykonawców, jaki ikierownictwo, a w organizacji samego procesu produkcji – daleko id *cego
podzia ' u na operacje, zabiegi, chwyty itp.4. Wprowadzenie systemu p ' acy opartego na podziale zysków otrzymanych znadwy ek produkcji.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
53/115
53
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Pierwsza wojna (wiatowa (1914-1918) spowodowa ' a, poprzez olbrzymie zapotrzebowanie na precyzyjne elementy broni, gwa ' towny i nie maj *cych wdotychczasowej historii precedensu rozwój obrabiarek. Angielski historyk Cressy takopisuje to zjawisko:
”Setki zak ' adów przemys ' owych, w których stal szybkotn *ca znana by ' a tylko z nazwy zacz -' o stosowa 2 j* regularnie. Wiele obrabiarek automatycznych, szczególnie frezarek i szlifierek, zosta ' o wprowadzonych do produkcji w ma ' ych zacofanych warsztatachmechanicznych, w których zacz -to je wkrótce uwa a2 za niezb -dne i istotne wyposa enie
parku narz -dziowego. Stosowanie specjalnych uchwytów do przedmiotów onieregularnych kszta ' tach oraz precyzyjnych sprawdzianów przy produkcji cz -(ciwymiennych rozpowszechni ' o si- w niebywa ' ym zakresie pod naciskiem potrzebwojennych”[ 1].
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
54/115
54
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Okres po pierwszej wojnie (wiatowej nale a ' do gwa ' townie rozwijaj *cej si -automatyzacji produkcji masowej. Pierwsze próby z masow * produkcj * broni mia ' y
miejsce we Francji ju w latach od 1717 do 1785, nast - pnie w USA w roku 1800.W 1809 roku Eli Terry rozpocz *' masow * produkcj - drewnianych zegarków. Zastosowanie metod produkcji masowej spowodowa ' o, e cena zegarka spad ' a z 25do 5 dolarów. Oko ' o roku 1902 rozpocz -to masow * produkcj - samochodów (firmyOlds i Ford) z wykorzystaniem ta (mowego [1] (potokowego) systemu produkcji. Wroku 1934 firma Greenlee wykona ' a pierwsz * lini - z ' o on* z obrabiarek
zespo ' owych wyposa onych w przeno (nik r -czny, a w 193 5 pierwsz * automatyczn *lini - obrabiarkow * o trzech stanowiskach roboczych. Do 1939 roku zbudowano(g ' ównie w USA) liczne automatyczne linie obrabiarek zespo ' owych, g ' ównie dla
przemys ' u samochodowego.
[1] Produkcja ta ' mowa (potokowa, przep &ywowa, ci # g&a); jedna z form techniczno-organizacyjnych procesu produkcyjnego, oparta na zasadzie ci # g&ego przep &ywu cz .' ci sk &adowych wyrobu gotowegomi. dzy stanowiskami roboczymi, ustawionymi w linie produkcyjn # .
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
55/115
55
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
56/115
56
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
O dynamice rozwoju automatyzacji (wiadczy 2 mo e to, i wyposa enie doautomatycznej kontroli maszyn i procesów technologicznych w roku 1923 w USA
stanowi ' o 8 % ogólnej sprzeda y maszyn, a w roku 1939 ju 35 % .Sztandarowym przyk ' adem automatyzacji w owych czasach by ' a wytwórnia ram
samochodowych firmy A.O. Smith & Co (Milwaukee, USA), w której co osiem sekund z ta (my zje d a ' a gotowa rama ( 10 000 ram dziennie ) powsta ' a bezbezpo (redniego udzia ' u cz ' owieka. Za ' oga tego zak ' adu sk ' ada ' a si - ze 120 ludzi, wwi-kszo (ci kontrolerów i obs ' ugi technicznej. Wytwórnia ta produkowa ' a ramy donadwozi samochodowych dla ca ' ego przemys ' u motoryzacyjnego USA (75 % produkcji) z wyj *tkiem samochodów Forda, który posiada ' w' asn * wytwórnie.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
57/115
57
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
Okres powojenny w dziedzinie maszyn technologicznych to dalszy rozwójautomatyzacji. Za [10] mo emy wymieni 2 najwa niejsze osi * gni -cia i
udoskonalenia w dziedzinie budowy obrabiarek z tego okresu:
• uproszczenie obs ' ugi i automatyzacja,• rozwój obrabiarek kopiowych,• wprowadzenie automatycznej wymiany narz -dzia i przedmiotu obrabianego,• automatyzacja pomiarów po '*czona z kompensacj * zu ycia narz -dzia,• udoskonalenie metod obróbki wyka 0czaj *cej (tzw. superfinish),• wprowadzenie sterowa 0 programowych.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
58/115
58
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 2
W drugiej po ' owie 20 wieku pojawi ' a si - idea systemów produkcyjnych zintegrowanych [1] . W pocz *tkach lat 80. badania w zakresie takich systemów zak ' ada ' y ca ' o (ciowe przetwarzania danych i zarz *dzanie nimi z jednegokomputera o bardzo du ej mocy obliczeniowej [2]. Starania naukowców iin ynierów posz ' y w kierunku wyeliminowania cz ' owieka jako elementu
zak ' ócaj *cego proces produkcyjny. Pocz *wszy od lat 90. rozwój SPI przejawia si- bardziej w doskonaleniu organizacji ni ulepszaniu technologii.
[1] System produkcyjny zintegrowany (SPI) = produkcja komputerowo zintegrowana (ang.computer integrated manufacturing (CIM).
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
59/115
59
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
3. JAK POWSTAJE MASZYNA ?
6. utylizacja.
1. rozpoznanie uzasadnionej potrzeby,
2. projektowanie ,
3. konstruowanie ,
4. wykonanie,
5. eksploatacja,
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
60/115
60
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
W powszechnym tego s ' owa znaczeniu poprzez projektowanie rozumiemywyznaczanie zakresu i sposobów dzia ' ania nowego (rodka technicznego (tworzenienowego rozwi * zania technicznego) [10]. Jednak e w zale no (ci od sformu ' owania
potrzeby projektowania mo emy mówi 2 o dwóch innych jego znaczeniach:
- poprzez projektowanie rozumiemy wybieranie, w (ród wielu mo liwych rozwi * za0 , sposobu celowego zastosowania ju istniej *cego (rodka technicznego,
lub
- wyznaczanie zmienionego sposobu dzia ' ania istniej *cego (rodka technicznegonazywane potocznie modernizacj *.
3.1. Projektowanie
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
61/115
61
3.2. Konstruowanie
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
Konstrukcja - budowa (struktura) urz *dzenia technicznego, okre (lona przez zespó ' cechodpowiadaj *cych przeznaczeniu urz *dzenia.
Konstrukcja jest to uk ' ad struktur i stanów sztucznego uk ' adu materialnego, tj.konkretu uzyskanego dzi -ki celowym przekszta ' ceniom materii.
Konstrukcja jest to zespó ' cech (w ' asno (ci) wytworu wyznaczonych przezkonstruktora.
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
62/115
62
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
Aby zapis by ' skuteczny ze wzgl -du na cel, jakim jest przekazywanie informacji,musi odpowiada 2 pewnym warunkom, które mo na uj *2 w postaci podstawowych zasad sporz *dzenia zapisu konstrukcji; s * to:
• zasad jednoznaczno (ci,• zasada nie sprzeczno (ci,• zasada zupe ' no (ci.
3.3. Podstawowe zasady zapisu konstrukcji
Rodzaje zapisu konstrukcji:
• graficzny, czyli rysunkowy,• s' owny,• fotograficzno – rysunkowy,• alfanumeryczny (komputerowy).
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
63/115
63
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
64/115
64
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
3.4. Kryteria w procesie projektowo-konstrukcyjnym
Racja celowo (ci technicznej (po co ?)
Racja ekonomiczna (za co ?)
Racja mo liwo (ci wytwórczych (jak ?)
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
65/115
65
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
66/115
66
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
67/115
67
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
68/115
68
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
69/115
69
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
&
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
70/115
70
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
3.5. Zasady konstrukcji
— optymalnego stanu obci * enia,
— optymalnego tworzywa,
— optymalnej stateczno (ci (sztywno (ci),
— optymalnej sprawno (ci,
— optymalnych stosunków wielko (ci zwi* zanych
&
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
71/115
71
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
Zasady szczegó ' owe:
— polepszenie równomierno (ci rozk ' adu obci * e0 i napr - e0 , — zwi-kszenie liczby dróg przenoszenia obci * e0;
— zapewnienie korzystnego (ze wzgl -du na minimalizacj - odkszta ' ce0 inapr - e0 ) przebiegu tzw. obwodu si ' w uk ' adzie no (nym i poszczególnych zespo ' achobrabiarki;
— zapewnienie samoczynnego reagowania mechanizmów i elementówkonstrukcji na zmieniaj *ce si - warunki obci * enia (zasada samoadaptacji);
— wyrównowa enie si ' statycznych i dynamicznych w elementach i zespo ' achnap -dowych;
— zmniejszanie lub ' agodzenie obci * e0 uderzeniowych
ól h l k &d
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
72/115
72
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
M ól i h l i k &d 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
73/115
73
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
M t ól i t h l i k &d 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
74/115
74
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
M t gól i t h l gi k &d 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
75/115
75
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
Zasada optymalnego tworzywa
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
76/115
76
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
Zasada optymalnej stateczno ' ci
Uk ' ad materialny jest stateczny, je eli pod dzia ' aniem obci * e0 odkszta ' cenia jego elementów nie przekraczaj * warto (ci dopuszczalnych, a po ust * pieniu obci * e0wszystkie elementy przyjmuj * z powrotem pierwotn * posta 2 i po ' o enie .
Miar * stateczno (ci mog * by2 dopuszczalne napr - enia (warunek wytrzyma ' o (ci)lub odkszta ' cenia (warunek sztywno (ci). Wymienione dwa warunki na ogó ' nie s *
jednoznaczne. W ka dym jednak przypadku projektowania odpowiedzialnychelementów konstrukcji powinno si - d * y2 do tego, eby przy wyst * pieniudopuszczalnych napr - e0 odkszta ' cenia nie przekracza ' y warto (ci warunkuj *cych
prawid ' owe dzia ' anie maszyny. W konstrukcji obrabiarek decyduj *ce znaczenie makryterium sztywno (ci, poniewa dostatecznie du a sztywno (2 jest podstawowymwarunkiem zapewnienia wymaganej dok ' adno (ci obróbki.
Istot * , zasady optymalnej stateczno (ci jest dobór przez konstruktora takich
postaci i wymiarów elementów oraz takich uk ' adów tych elementów, aby jak najlepiejwykorzysta 2 , w ' asno (ci tworzywa (wytrzyma ' o (ciowe, spr - yste, t ' umi*ce) w celu zapewnienia skutecznego dzia ' ania maszyny.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
77/115
77
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
Zasada optymalnej sprawno ' ci
Ze wzgl -du na racje ekonomiczne nale y zawsze d * y2 do minimalizacji energii zu ywanej przez maszyn - do wykonywania pracy u ytecznej.
D* enie do uzyskania mo liwie najwi -kszej sprawno (ci uzasadniaj * równie wzgl -dytechniczne. Bezpo (rednim skutkiem strat energii mechanicznej jest wydzie 7lanieciep ' a, które przenika do elementów obrabiarki i powoduje odkszta ' cenia w uk ' adzie
N-PO, co w konsekwencji prowadzi do pogorszenia dok ' adno (ci obróbki. Nale yrównie podkre (li2 ujemny wp ' yw ma ' ej sprawno (ci na w ' a (ciwo (ci dynamiczneobrabiarki (drgania samowzbudne) i na zu ywanie si - elementów tr *cych.
Zmniejszenie strat energetycznych zale y nie tylko od rozwi * za0 konstrukcyjnych, alerównie — a nawet bardziej — od jako (ci wykonania i monta u.
Je (li konstruktor decyduje si - na zastosowanie mechanizmów o ma ' ej sprawno (ci (np. przek ' adni (limakowej, (rubowej samohamownej, d ' awików w uk ' adziehydraulicznym), to przewa nie w przypadkach uzasadnionych racjami technicznymi.Stosowanie mechanizmów o ma ' ej sprawno (ci daje si - uzasadni 2 , gdy doprowadzanamoc jest niewielka (np. w nap -dach posuwów), lub gdy mi -dzy okresami
zapotrzebowania mocy wyst - puj * znaczne przerwy (np. w mechanizmach ruchów przestawczych).
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
78/115
78
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
Zasada optymalnych stosunków wielko ' ci zwi $zanych Zwi* zanymi nazywamy takie wielko (ci okre (laj *ce cechy konstrukcji, których
dobór nie mo e by2 dokonany niezale nie od siebie. Wielko (ciami zwi * zanymi mog *by2: wymiary geometryczne (np. stosunek d/l (rednicy do d ' ugo (ci czopa w ' o ysku (lizgowym), w ' asno (ci stereomechaniczne tworzywa (wytrzyma ' o (2 i spr - ysto (2 ),dynamiczne parametry konstrukcji (rozk ' ad mas, stosunki sztywno (ci elementówtworz *cych uk ' ad), parametry kinematyczne (np. stosunki prze ' o e0 elementarnych w
przek ' adniach wielostopniowych, wska /niki techniczno-ekonomiczne i in.). Poniewa jest ma ' o prawdopodobne, eby dowolnie dobrane stosunki by ' y
najodpowiedniejsze, poszukiwanie takich najodpowiedniejszych ze wzgl -du naobra 7ne kryteria, czyli optymalnych stosunków, jest nieodzownym warunkiem
poprawnego konstruowania. Podczas ustalania optymalnych stosunków wielko (ci zwi* zanych konstruktor
wykorzystuje w ' asne i cudze do (wiadczenia, analizuje konstrukcje podobne sprawdzone w eksploatacji, korzysta ze wskazówek podawanych w podr -cznikach i poradnikach albo poszukuje optymalnych warto (ci metodami teoretycznymi.
Optymalna pod wzgl -dem stosunków wymiarowych konstrukcja sprawia ogólnewra enie uporz *dkowania, rytmu elementów powtarzalnych, harmonii, proporcji i swoistego pi -kna. Nie wida 2 w niej przypadkowo (ci, ale wnikliwe przemy (lenienajdrobniejszych szczegó ' ów.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
79/115
79
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
3.6. Optymalizacja konstrukcji
Metody optymalizacji:
- Heurystyczne
- Analityczne
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
80/115
80
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne wyk &ad 3
Model fizyczny
Model matematyczny
Warunki ograniczaj *ce
Funkcja kryterialna (funkcja celu)
Rozwi* zanie optymalne
Zdefiniowanie problemu
Etapy analitycznej optymalizacji konstrukcji
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
81/115
81
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne wyk &ad 3
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
82/115
82
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne wyk &ad 3
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
83/115
83
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne wyk ad 3
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
84/115
84
y g y y g y
0,5 < i
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
85/115
85
y g y y g y
3.7. Etapowy podzia ' procesu projektowo-konstrukcyjnego
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
86/115
86
y g y y g y
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
87/115
87
3.7.1. Za ' o enia konstrukcyjne Zgodnie z praktyk * stosowan * w polskim przemy (le za ' o enia konstrukcyjne powinny
obejmowa 2:
— analiz - zapotrzebowania przez przemys ' krajowy oraz ocen - mo liwo (cieksportowych;
— uzasadnienie za ' o onych parametrów technicznych oraz porównanie ich z parametrami podobnych wyrobów przoduj *cych firm zagranicznych, z uwzgl -dnieniem
tendencji rozwojowych;
— ustalenie typoszeregu oraz odmian technologicznych i kolejno (ci ich realizacji w produkcji;
— analiz - mo liwo (ci produkcyjnych, uzgodnion * z wytwórc * , uwzgl -dniaj *c*równie ewentualne jego potrzeby inwestycyjne;
— przewidywane badania modelowe konieczne do sprawdzenia koncepcjiwa niejszych nowych zespo ' ów i w - z ' ów konstrukcyjnych, przy czym jako zasad - : nale y
przyj *2 , e proces roboczy obrabiarki jest dobrze znany lub zosta ' zbadany przed przyst * pieniem do opracowania za ' o e0 przynajmniej w skali laboratoryjnej;
y g y y g y
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
88/115
88
— wst - pne rozeznanie patentowe w zakresie rozwi * za0 uk ' adu roboczego obrabiarki i g ' ównych zespo ' ów, zw ' aszcza w porównaniu z patentami zagranicznymi;
— opis koncepcji rozwi * zania konstrukcji, uzupe ' niony niezb -dnymi schematami(schemat kinematyczny, hydrauliczny, ideowy elektryczny i blokowy uk ' adu
sterowania), uproszczonymi rysunkami wa niejszych w - z ' ów konstrukcyjnych irysunkiem widoku obrabiarki (lub kolorowym rysunkiem z uwidocznieniem elementówobs ' ugi i sterowania);
— analiz - ekonomicznej efektywno (ci uruchomienia produkcji nowego wyrobu,obejmuj *c* równie wst - pn* kalkulacj - kosztu w ' asnego produkcji w skali
przemys ' owej i przewidywan * cen- zbytu;
— harmonogram realizacji etapów prac konstrukcyjnych i przygotowawczych, zmierzaj *cych do uruchomienia produkcji.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
89/115
89
3.7.2. Projekt wst - pny
Wed ' ug przyj -tych obecnie zwyczajów projekt wst - pny ma posta 2 rysunków zestawieniowych, wykonanych najcz -(ciej o ' ówkiem na kalce technicznej. Narysunkach tych, które maj * by2 podstaw * do sporz *dzenia rysunków wykonawczychcz -(ci, konstruktor podaje niezb -dne wymiary elementów, wymiary monta owe,
pasowania, nominalne wymiary cz -(ci znormalizowanych oraz sporz *dza wst - pnywykaz cz -(ci (najcz -(ciej w rozbiciu na cz -(ci konstruowane i znormalizowane).
Projekt wst - pny obejmuje równie u (ci (lon* analiz - ekonomiczn * wyrobu orazwykonany w skali l: l albo l: 10 model lub makiet - obrabiarki, sprawdzone podwzgl -dem ergonomicznym.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
90/115
90
Rysunek z ' o eniowy podzespo ' u wa ' ka nap -dowego pompy smarowej stanowi *cy podstaw - do sporz *dzenia rysunków wykonawczych cz -(ci; rysunek obejmuje dwa zunifikowane rozwi * zania ró ni*ce si - szeroko (ci* L korpusu skrzynki przek ' adniowej
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
91/115
91
3.7.3. Projekt wykonawczy Projekt wykonawczy obejmuje ca '* dokumentacj - konstrukcyjn * wyrobu, w sk ' ad którejwchodz *:
rysunki wykonawcze konstruowanych cz -(ci,
rysunki zestawieniowe poszczególnych zespo ' ów,
rysunek ogólny maszyny (widoki zewn -trzne),
rysunki zestawieniowe uzupe ' niaj *ce (uk ' adu smarowania, ch ' odzenia, po '*cze0 zespo ' ów hydraulicznych i in.),
schematy funkcjonalne (kinematyczny, hydrauliczny, pneumatyczny, elektryczny, uk ' adu sterowania) i monta owe (elektryczny i ewentualnie hydrauliczny),
wykazy zespo ' ów i cz -(ci konstruowanych, znormalizowanych
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
92/115
92
3.7.4. Wykonanie prototypu
Prototypem nazywamy pierwszy egzemplarz nowego zaprojektowanego wyrobu lubegzemplarz kontrolny wyrobu wykonany do oceny wprowadzonych zmiankonstrukcyjnych.
Prototyp wykonuje si - na podstawie dokumentacji konstrukcyjnej zawartej w projekciewykonawczym.
W zale no (ci od zakresu przewidywanych prób i bada 0 oraz czasu ich trwania prototypmo e by2: wykonany w jednym egzemplarzu lub w kilku egzemplarzach (seria prototypowa). Przed przekazaniem do prób i bada 0 prototyp powinien by 2 odebrany zgodnie z WOT" przez kontrol - techniczn * producenta w obecno (ci odpowiedzialnegokonstruktora wiod *cego.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
93/115
93
3.7.4. Badania prototypu
Próby i badania prototypu maj * na celu przede wszystkim do (wiadczalne sprawdzenie poprawno (ci konstrukcji, wykonania i dzia ' ania wyrobu. Próby iba 7dania prototypu pozwalaj * na wykrycie pope ' nionych b '- dów konstrukcyjnych,które mog * by2 poprawione przed przekazaniem dokumentacji do wykonania
se7ryjnego wyrobu. Dlatego badania prototypu mo na traktowa 2 jako przed ' u enie procesu konstruowania.
W trakcie badania prototypu ustala si - charakterystyki techniczne ieksploatacyjne wyrobu, a tak e porównuje badany wyrób z podobnymi wyrobamiwdrarzanymi w kraju i zagranic *. W przypadku serii prototypowej cz -(2wykonanych egzemplarzy poddaje si - próbom eksploatacji w zak ' adach
produkcyjnych.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
94/115
94
3.7.5. Dokumentacja techniczna dla serii próbnej
Dokumentacja techniczna dla serii próbnej (informacyjnej) stanowi pierwszy etap prac zmierzaj *cych do uruchomienia seryjnej produkcji wyrobu.
Dokumentacja techniczna dla serii próbnej obejmuje:
— zweryfikowan * dokumentacj - konstrukcyjn * , uwzgl -dniaj *c* wszystkie zmiany, poprawki i uzupe ' nienia wynikaj *ce z prób i bada 0 prototypu;
— dokumentacj - technologiczn * , stanowi *c* zbiór dokumentów okre (la 7 j*cych sposób wykonania wyrobu i potrzebne do tego celu (rodki (maszyny, urz *dze7nia, oprzyrz *dowanie);
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
95/115
95
3.7.5. Dokumentacja techniczna dla serii próbnej
Dokumentacja techniczna dla serii próbnej (informacyjnej) stanowi pierwszy etap prac zmierzaj *cych do uruchomienia seryjnej produkcji wyrobu.
Dokumentacja techniczna dla serii próbnej obejmuje:
— zweryfikowan * dokumentacj - konstrukcyjn * , uwzgl -dniaj *c* wszystkie zmiany, poprawki i uzupe ' nienia wynikaj *ce z prób i bada 0 prototypu;
— dokumentacj - technologiczn * , stanowi *c* zbiór dokumentów okre (la 7 j*cych sposób wykonania wyrobu i potrzebne do tego celu (rodki (maszyny, urz *dze7nia, oprzyrz *dowanie);
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
96/115
96
3.8. Ocena konstrukcji
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
97/115
97
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
98/115
98
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
99/115
99
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
100/115
100
3.9. Konstruowanie metodyczne
sporz *dzanie rysunków — 37,0%konstruowanie koncepcyjne — 17,5% zbieranie informacji i studia — 14,5%wprowadzanie zmian — 11 %kontrola i weryfikacja — 7,5%
sporz *dzanie wykazów cz -(ci — 4,7%obliczenia — 5,2%dobór cz -(ci katalogowychi normalnych — 2,6%
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
101/115
101
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
102/115
102
3.8. Technologiczno (2konstrukcji
Technologiczno (2 , inaczej technologiczna poprawno (2 , oznacza cechykonstrukcji sprzyjaj *ce jej zrealizowaniu w postaci wytworu w konkretnychwarunkach produkcji, przy jak najmniejszej pracoch ' onno (ci i kosztach w ' asnych.Ogólne zasady technologiczno (ci konstrukcji s * podane w podr -cznikach technologiibudowy maszyn [47].
Generaln * zasad * poprawnego technologicznie konstruowania jest udzielenie
odpowiedzi na pytania, które konstruktor stawia sam sobie, zanim podejmie decyzj -o ostatecznym kszta ' cie konstruowanej cz -(ci: jak to zrobi 2 za pomoc *dysponowanych (rodków produkcji, jak zrobi 2 w najkrótszym czasie i najtaniej?
Opracowanie konstrukcji technologicznie poprawnej wymaga od konstruktoraodpowiedniego zasobu wiedzy teoretycznej i praktycznej w zakresie procesówwytwarzania (obróbka mechaniczna, monta , eksploatacja maszyn). Konstruktor
powinien ustawicznie (ledzi2 post - p w dziedzinie technologii. Mo e on i powinien *da 2 od producenta wprowadzenia nowych metod wytwarzania, je eli w wyniku zastosowania tych metod uzyskuje si - polepszenie cech techniczno-u ytkowychobrabiarki.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
103/115
103
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
104/115
104
Do najwa niejszych bezwzgl -dnych wska /ników technologiczno (ci konstrukcjinale *:
— pracoch ' onno (2 wykonania , wyra ona w normowanych godzinach pracy, wrozbiciu na pracoch ' onno (2 obróbki skrawaniem, obróbki bezwiórowej(odlewanie, obróbka plastyczna), obróbki cieplnej, robót spawalniczych, monta ui operacji wyko 0czeniowych (czyszczenie, malowanie);
— materia ' och ' onno (2 , wyra aj*ca masy i koszty materia ' ów zu ytych nawykonanie obrabiarki, w rozbiciu na materia ' y eliwne (odlewy), stale zwyk ' ej
jako (ci, stale stopowe, stopy metali nie elaznych, tworzywa sztuczne, czyste metalei in.
Wzgl -dne wska /niki technologiczno (ci konstrukcji otrzymuje si - w wyniku podzielenia wska /ników bezwzgl -dnych przez odpowiedni * wielko (2odniesienia,
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
105/115
105
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
106/115
106
3.9. Typizacja, unifikacja i normalizacja
Typizacja konstrukcji polega na racjonalnym zmniejszeniu ró norodno (ci cz -(ci, podzespo ' ów i w - z ' ów konstrukcyjnych, a najszerzej wyrobów gotowych (finalnych),do liczby wystarczaj *cej w danych warunkach i w danym okresie czasu.
Najlepiej jest, je (li typizacja obejmuje konstrukcje, które w wyniku praktycznego sprawdzenia okaza ' y si- najbardziej celowe i sprawne.
Unifikacja polega na konstruowaniu technicznie i ekonomicznie uzasad 7nionych,optymalnie zró nicowanych zespo ' ów i cz -(ci w celu szerokiego i ró norodnego ichwykorzystania do budowy wyrobów z ' o onych ró nych typów lub odmian,ró ni*cych si - przeznaczeniem produkcyjnym, zakresem zastosowa 0 lubwielko (ci*.
W dziedzinie obrabiarek unifikacja rozwin -' a si - tak dalece, e sta ' a si - jedn * znajbardziej efektywnych wspó ' czesnych metod konstruowania.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
107/115
107
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
108/115
108
Normalizacja polega na sprowadzeniu ró norodno (ci w powtarzalnych postaciach do stanu optymalnego zró nicowania,
okre (lonego i ustalonego jednoznacznie w drukowanych dokumentach techniczno-prawnych zwanych normami .
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
109/115
109
Cele Normalizacji Dzia ' alno (2normalizacyjna generalnie s ' u y celom wynikaj *cym z samej definicjinormalizacji, czyli uzyskaniu optymalnego w danych okoliczno (ciach stopniauporz *dkowania w okre (lonym zakresie. Nie mniej mo na wyró ni2 cele szczegó ' owe,które ukierunkowuj * krajow * dzia ' alno (2normalizacyjn *:1. Racjonalizacja produkcji i us ' ug poprzez stosowanie uznanych regu ' technicznychlub rozwi * za0 organizacyjnych.2. Usuwanie barier technicznych w handlu i zapobieganie ich powstawaniu.3. Zapewnienie ochrony ycia, zdrowia, (rodowiska i interesu konsumentów oraz
bezpiecze 0 stwa pracy.4. Poprawa funkcjonalno (ci, kompatybilno (ci i zamienno (ci wyrobów, procesów ius ' ug oraz regulowania ich ró norodno (ci.5. Zapewnienie jako (ci i niezawodno (ci wyrobów, procesów i us ' ug.6. Dzia ' ania na rzecz uwzgl -dnienia interesów krajowych w normalizacji europejskieji mi-dzynarodowej.7. U ' atwianie porozumiewania si - przez okre (lanie terminów, definicji, oznacze 0 i
symboli do powszechnego stosowania.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
110/115
110
Korzy (ci ze stosowania norm
1. Normy sprzyjaj * komunikowaniu si - i likwidowaniu barier w handlu. Istnienie ró nych norm krajowych niew *tpliwie utrudnia swobodny przep ' yw dóbr ius ' ug.
2. Normy przyczyniaj * si- do zwi-kszenia bezpiecze 0 stwa pracy i u ytkowania. Za zdrowie spo ' eczne, bezpiecze 0 stwo i ochron - ( rodowiska odpowiedzialno (2
ponosz * organy w ' adzy. Upowszechniana jest wi -c polityka, aby w europejskim ikrajowym ustawodawstwie powo ' ywa2 si- na normy europejskie, jako wzorzec
zgodno (ci w obszarze regulowanym.
3. Normy s * uznawane za gwarancj - odpowiedniej jako (ci.W dyrektywach dotycz *cych zamówie 0 publicznych wymaga si - , aby w ofertach
powo ' ywano normy europejskie, o ile w danym obszarze takie istniej *. Jest toistotne, poniewa zamówienia publiczne stanowi * oko ' o 10% wszystkich
przedsi -wzi-2 w Europejskim Obszarze Gospodarczym (European Economic Area - EEA).
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
111/115
111
4. Normy przyczyniaj * si- obni enia kosztów ochrony zdrowia lub (rodowiska.W wielu dziedzinach tzw. normy zharmonizowane z dyrektywami nowego podej (cia
pozwalaj * producentowi zadeklarowa 2 zgodno (2 wyrobów z wymaganiami
przepisów technicznych bez konieczno (ci powo ' ywania strony trzeciej do wydania stosownego certyfikatu.
5. Normy u ' atwiaj * eksport. Dzi-ki normom europejskim dla producentów z obszaru UE otwiera si - rynek ponad360 milionów konsumentów, na którym koszty amortyzacji bada 0 rozwojowych iwprowadzania wyrobów na rynek s * znacznie mniejsze ni przy jednostkowym rynkukrajowym.
6. Normy sprzyjaj * swobodnemu przep ' ywowi towarów i wp ' ywaj* korzystnie na poziom ich cen. Dzi-ki normom europejskim wzrasta konkurencyjno (2 i wolno (2 wyboru konsumentaw stosunku do dóbr i us ' ug oferowanych na rynku.
7. Normy pozwalaj * na upowszechnianie post - pu technicznego. Dzi-ki zaufaniu do norm europejskich, definiuj *cych nowe materia ' y i technologie,mo liwy jest rozwój nowego przemys ' u w technologicznie zaawansowanychdziedzinach. Tym samym z jednej strony stwarzane s * nowe mo liwo (ci zatrudnienia,a z drugiej - produkowane nowoczesne wyroby.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
112/115
112
8. Normy sprzyjaj * utrwalaniu osi * gni -2 techniki.Szeroko zakrojona normalizacja europejska kreuj *c za pomoc * wymaga 0
zasadniczych jedynie podstawowe obszary wymaga 0 pod k *tem bezpiecze 0 stwa,bez konieczno (ci uzgadniania szczegó ' ów technicznych, pozwala na powstawanienowych us ' ug, jak na przyk ' ad w zakresie techniki informatycznej IT (InformationTechnology) czy w us ' ugach telekomunikacyjnych.
9. Normy u ' atwiaj * eksport globalny. Promuj *c normy europejskie na szczeblu mi -dzynarodowym z jednej strony i przyjmuj *c normalizacyjne osi * gni -cia mi -dzynarodowe z drugiej strony, zach -ca
si- i popiera rozwój normalizacji globalnej oraz powszechne otwarcie rynków dla producentów. Wszystkie europejskie wysi ' ki i dzia ' ania przyjmuj * jako priorytetrozwój normalizacji na szczeblu mi -dzynarodowym wsz -dzie tam, gdzie jest tomo liwe.
10. Normy u ' atwiaj * porozumiewanie si - i daj * gwarancj - porównywalnego standardu wyrobów i us ' ug.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
113/115
113
W normalizacji kr ajowej stosuj e si - nast - puj $ce zasady:
1) jawno (ci i powszechnej dost - pno (ci,
2) uwzgl -dniania interesu publicznego,
3) dobrowolno (ci uczestnictwa w procesie opracowywania i stosowania norm,
4) zapewnienia mo liwo (ci uczestnictwa wszystkich zainteresowanych w procesieopracowywania norm,
5) konsensu jako podstawy procesu uzgadniania tre (ci norm,
6) niezale no (ci od administracji publicznej oraz jakiejkolwiek grupy interesów,
7) jednolito (ci i spójno (ci postanowie 0 norm,
8) wykorzystywania sprawdzonych osi * gni -2 nauki i techniki,
9) zgodno (ci z zasadami normalizacji europejskiej i mi -dzynarodowej.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
114/115
114
Odpowiedzialno '+ karna
1. Kto oznacza wyroby znakiem zgodno (ci z Polsk * Norm * bez uzyskaniacertyfikatu zgodno (ci upowa niaj *cego do takiego oznaczenia podlega karze
grzywny.
2. Tej samej karze podlega, kto oznacza znakiem zgodno (ci z Polsk * Norm *wyroby nie spe ' niaj *ce odpowiednich wymaga 0 Polskiej Normy lub deklaruje
zgodno (2 z Polsk * Norm * wyrobów nie spe ' niaj *cych tych wymaga 0.
3. Post - powanie w sprawach nast - puje w trybie przepisów Kodeksu post - powania w sprawach o wykroczenia.
Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne –wyk &ad 3
-
8/15/2019 Maszynowznawstwo ogólne i maszyny technologiczne
115/115
Prace nad stworzeniem wspólnego, spójnego systemu europejskiego
D* *c do harmonizacji dzia ' a0 legislacyjnych, pa 0 stwa cz ' onkowskie UE podj -' y kroki w kierunku stworzenia wspólnego systemu normalizacyjnego,regulacyjnego i certyfikacyjnego. W 1983 roku przyj -' y Dyrektyw - 83/189/EWGustanawiaj *c* procedur - udzielania informacji w zakresie norm i przepisówtechnicznych. Dyrektywa zobowi * zuje pa 0 stwo Unii do notyfikowania projektównorm i regulacji technicznych w Komisji Europejskiej w celu:
· spe ' nienia zasady przejrzysto (ci trybu przyjmowanych norm i regu ' technicznych
· niedopuszczenia do utworzenia nowych przeszkód technicznych
· promocji normalizacji