1. Mašinski elementi, konstruisanje, standardni brojevi i tolerancije

  • View
    183

  • Download
    7

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Mašinski elementi, definicija i podela, standarti, podela, standardni brojevi, tolerancije, tolerancije mera.

Text of 1. Mašinski elementi, konstruisanje, standardni brojevi i tolerancije

  • Univerzitet u Niu, Mainski fakultet / Mainski elementi I / Predavanje 1 i 2

    1

    MAINSKI ELEMENTI I Definicija, podela i klasifikacija mainskih elemenata Tehnika i tehnologije imaju za cilj da oveku, odnosno oveanstvu, omogue to bolje ivljenje, kako materijalno tako i duhovno. Stoga je imperativ racionalno korienje prirodnih resursa - materija i energija - posredstvom maina, a na osnovu prirodnih zakona. Maina je, dakle, neizbeni pratilac savremenog oveka. ovek ju je i stvorio da mu slui i omogui lake i bolje ivljenje. Maina u osnovi jeste kombinacija posebno oblikovanih vrstih tela. Maina obavlja odreenu funkciju (optu funkciju) u procesu iskoriavanja i transformacije energije. Prema svojoj nameni razlikuju se dva osnovna tipa maina: pogonske i radne. Pogonske maine imaju zadatak da sve vidove energije transformiu u mehaniku energiju sposobnu za koristan rad. Tako se, npr., elektrina i nuklearna energija, toplotna energija pare ili gasa, mehanika energija vode i druge, transformiu i omoguavaju obavljanje odreenih funkcija (posredstvom motora sa unutranjim sagorevanjem, toplotne turbine, elektromotora, nuklearnog reaktora i drugih pogonskih maina). Radne maine imaju zadatak da obavljaju namenjenu korisnu funkciju za oveka (npr., pumpe, kompresori, ventilatori, maine alatke, dizalice, mealice, transportne i rudarske maine, liftovi i dr). Mehaniku energiju pogonske maine najee treba prilagoditi potrebama radne maine, u smislu brzine i sile, odnosno momenta. Zato se kao posrednik izmeu pogonske i radne maine koristi prenosnik snage. Pogonska i radna maina i prenosnik snage najee su sastavni deo sloene maine (npr., maina alatka, motorno vozilo, buldozer i dr). Mainsko postrojenje je skup skladno povezanih maina, aparata, ureaja, instalacija i instrumenata u jedinstvenu celinu sa unapred definisanom funkcijom. Ovde se ubrajaju i fabrike. Mainski deo je vrsto telo koje u okviru jedne maine obavlja tano odreenu funkciju. On bez razaranja ne moe da se razdvoji na prostije, sastavne delove. Primeri mainskih delova su: zavrtanj, navrtka, vratilo, osovina, zupanik, klin, opruga, dra, poluga i dr. Mainski podsklop je skup dvaju ili vie mainskih delova. Oni ine jednu celinu i, zajedno sa drugim delovima, ulaze u sastav odreene maine. Automobilski toak sa pneumatikom je primer mainskog podsklopa. Mainski sklop je skup vie mainskih delova ili podsklopova. Oni u okviru jedne maine obavljaju odreenu funkciju. Spojnica je primer mainskog sklopa. Svaka maina, sastavljena je od manjeg ili veeg broja delova, podsklopova ili sklopova. Oni zajedno ine jednu celinu. Imaju zajedniki zadatak da obave odreenu funkciju optu funkciju sistema. Opta funkcija sistema ostvaruje se usklaenim (sinhronizovanim) izvravanjem niza parcijalnih funkcija. Parcijalne funkcije ine skup elementarnih funkcija. Mainski elementi su delovi, podsklopovi ili sklopovi koji u sastavu odreene maine obavljaju elementarne funkcije. Oni dakle, mogu biti samo jedan deo (zavrtanj, vratilo, klin i dr.) ili skup delova (sklop) - kotrljajni leaj, spojnica, zupasti par i dr. Zavisno gde se primenjuju, mainski elementi se dele u dve grupe: opte i posebne (specijalne). Opti mainski elementi se upotrebljavaju kod velikog broja razliitih maina: zavrtnji (vijci) i navrtke, klinovi, opruge, zupasti parovi, klizni i kotrljajni leaji, vratila i osovine; zakovani, zavareni, zalemljeni i zalepljeni spojevi, cevovodi i dr. Posebni mainski elementi se upotrebljavaju samo kod pojedinih vrsta maina: klipovi, klipnjae, kolenasta i bregasta vratila, zamajci, ukrsne glave, lopatice turbina, uad, kuke, doboi i sl. U predmetu Mainski elementi se izuava opta grupa mainskih elemenata izvrioci elementarnih funkcija. Prouavaju se nain izbora standardizovanih mainskih elemenata i konstrukcija i proraun nestandardizovanih. Oni se izuavaju sa gledita funkcije i namene, odnosno primene. Analiziraju se oblici, konstrukciona reenja, nain izrade, standardi i materijali. Prorauni se zasnivaju na analizama radnih i kritinih stanja, odnosno proverama stepena sigurnosti, krutosti i drugih za funkciju vanih parametara.

  • Univerzitet u Niu, Mainski fakultet / Mainski elementi I / Predavanje 1 i 2

    2

    KONSTRUISANJE

    Definicija Konstruisanje je kreativni proces koji se odvija po uzastopnim etapama pri emu se polazi od

    ideje a na kraju se dobija konstrukciono tehnoloka dokumentacija za proizvodnju mainskog sistema. To je proces transformacije ideje u projekat kao osnove za proizvodnju. Cilj konstruisanja je da za tehnike probleme nalazi optimalna reenja, odnosno da ispuni sve zahteve vezane za proizvodnju, eksploataciju i reciklau, a da pri tome mainski sistem (proizvod, konstrukcija) bude konkurentan na tritu.

    Optimalna proizvodnja mainskog sistema obezbeena je ukoliko su svi njegovi delovi tako oblikovani, da sa minimalnom cenom i za minimalno vreme mogu biti izraeni i ugraeni. Za obezbeenje kvaliteta kod velikih serija neophodna je i odgovarajua kontrola mera i funkcionalnosti delova.

    Optimalno funkcionisanje mainskog sistema obezbeeno je ukoliko on uspeno ispunjava predvienu funkciju za zadate uslove eksploatacije, uz minimalni utroak energije i minimalna optereenja vezana za razne vrste otpora (vazduh, voda, otpori trenja, itd.).

    Po zavrenom radnom veku proizvod se izbacuje iz upotrebe. U tom smislu optimalna reciklaa sastoji se u minimalnim trokovima vezanim za preradu i ponovnu upotrebu sastavnih delova sistema.

    Proces razvoja novih proizvoda Nastajanje novih proizvoda ematski po fazama moe da se predstavi prema VDI 2222 (sl.1).

    Ovaj proces moe da se podeli u etiri faze planiranje-koncipiranje-nacrt-razrada. Da bi se dolo do optimalnog reenja, vrlo je vano da na samom poetku procesa razvoja i

    konstruisanja bude razjanjen i precizno postavljen konstrukcioni zadatak i po mogunosti sveobuhvatno analiziran. Kao rezultat ove faze dobija se lista zahteva koje mainski sistem treba da ispuni. Zahtevi mogu biti veoma razliiti, te ih po prioritetu treba razvrstati na zahteve koji moraju biti obavezno ispunjeni, zahteve koji minimalno moraju biti ispunjeni i na eljene zahteve. U tablici 11.1 prikazana je kontrolna lista koja moe da poslui za izradu liste zahteva. Tek posle provere mogunosti realizacije odnosno dobijanja radnog naloga (prva kljuna taka), sledi sam proces konstruisanja.

    Druga faza je koncipiranje idejnog reenja. Formiranjem strukture funkcija, denivelie se opta (globalna) funkcija na parcijalne i elementarne funkcije. Ove funkcije uglavnom se svode na transformaciju energije (sile, momenti, kretanje), prenoenje energije, itd. Za definisanje izvrilaca elementarnih funkcija polazi se od matematikog opisa navedene transformacije. Transformacija se moe ostvariti na osnovu mehanikog principa, hidraulikog principa, pneumatskog, elektrinog, magnetnog, termikog, hemijskog, itd. principa. Najee je u primeni mehaniki princip koji se bazira na osnovnim fizikim zakonima. Kombinacijom pojedinih principskih reenja dobija se vei broj koncepcionih varijanti. Ocenom ovih varijanti sa tehno-ekonomskog aspekta bira se optimalna varijanta (druga kljuna taka).

    Trea faza je faza nacrta odnosno razvoja konstrukcije u kojoj se definiu izvrioci principskih reenja. Ona obuhvata proraun, gde se najpre definiu polazne dimenzije a zatim i oblik dela. Bira se materijal i postupak izrade i utvruju osnovne dimenzije dela. U ovoj fazi pored kreativnosti neophodno je izvriti vei broj iteracionih koraka, ime se uvek ide ka viem nivou u pogledu definisanja konstrukcionog reenja. Ovo je jako komplikovana faza jer zahteva kombinaciju prorauna i definisanje oblika i esto vie puta ponavljanje istih koraka uz odgovarajue izmene. Kao rezultat ove faze dobija se preliminarni sklopni crte, to je trea kljuna taka procesa razvoja i konstruisanja mainskog sistema.

    etvrta faza je faza razrade odnosno konanog oblikovanja konstrukcije. To znai ne samo izradu sklopnog crtea na osnovu poetnih nacrta, ve i optimizaciju oblika delova, izradu sastavnice i uputstava kao i razradu podloga za izradu kao i samu izradu prototipa. Izlaz iz ove faze je konano odreivanje i preispitivanje cene proizvoda, odnosno konstrukcije, to je etvrta kljuna taka procesa razvoja i konstruisanja. Iza toga se ili ide u proizvodnju ili u ponovno preispitivanje konstrukcije.

  • Univerzitet u Niu, Mainski fakultet / Mainski elementi I / Predavanje 1 i 2

    3

    Mainski elementi kao izvrioci elementarnih funkcija razmatraju se u treoj i etvrtoj fazi procesa razvoja proizvoda. Ugradnjom standardnih optih mainskih elemenata dobija se racionalnija i pouzdanija konstrukcija, a u isto vreme pojednostavljuje proces konstruisanja. Ukoliko se pak u konstrukciju ugrauju izvrioci elementarnih funkcija, iji razvoj sledi u samoj fazi konstruisanja, dobija se skuplja konstrukcija a sam proces konstruisanja je sloeniji i dui.

    ()

    ( , , , , , , .)

    ( / )

    ( ) ( )

    , () - ( )

    (, , )

    Sl.1. Ciklus postupaka kod razvoja novog proizvoda

    STANDARDNI BROJEVI I TOLERANCIJE Standardizacija Ve na poetku razvoja mainske tehnike pojavila se potreba za donoenjem jedinstvenih

    propisa kojima bi se ograniio broj razliitih oblika i dimenzija pojedinih delova sa istom funkcijom, a isto tako utvrdio sastav, kvalitet i druge karakteristike mainskih materijala. Proces pripreme, donoenja, usvajanja i praktine primene ovih propisa naziva se standardizacija, a sami propisi nazivaju se standardi.

    Standardizacija u mainstvu omoguuje masovnu i ekonominu primenu velikog broja istih delova. Delovi se proizvode na razliitim mestima, a sklapaju opet na nekom treem mestu. Standardizacija olakava posao konstruktoru, jer esto svodi njegov posao na odabiranje najpogodnijeg dela. Standardizacija koristi i potroau jer olakava nabavku delov