Upload
lethuan
View
241
Download
7
Embed Size (px)
Citation preview
1
KATEDRA MECHANIKI MASZYN WŁÓKIENNICZYCH
POLITECHNIKA ŁÓDZKA http://www.bhp-k412.p.lodz.pl/
DEPARTMENT OF TEXTILE MACHINE MECHANICS
LODZ UNIVERSITY OF TECHNOLOGY http://bhp-k412.p.lodz.pl/k412/index.htm
http://twitter.com/occupationsafe
Maszynoznawstwo
Jerzy Zajączkowski
Machine Elements and Safety
Jerzy Zajaczkowski
http://bhp-k412.p.lodz.pl/projekt.htm
http://bhp-k412.p.lodz.pl/projects.htm
Zdjęcia i filmy są dostępne tutaj:
Images and films are available here: http://images.google.pl/
http://www.youtube.com/
Dictionaries:
http://translate.google.pl/ http://www2.getionary.pl/
http://www.tektron.ie/terminology.htm http://www.howjsay.com/
2011..2015
2
Słowa kluczowe: maszynoznawstwo, bezpieczeństwo maszyn
Keywords: machine elements, machine safety
Wydanie elektroniczne
Electronic edition
https://sites.google.com/site/occupationsafe/
http://www.bhp-k412.p.lodz.pl/machinedesign.pdf
http://www.bhp-k412.p.lodz.pl/machinedesign.docx
http://www.bhp-k412.p.lodz.pl/machinedesign.htm
Katedra Mechaniki Maszyn Włókienniczych
Politechnika Łódzka
Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, Tel./fax. (42) 631 33 84
DEPARTMENT OF TEXTILE MACHINE MECHANICS
LODZ UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
116 Zeromskiego Street, 90-924 Lodz, Poland
Część drugą stanowi podręcznik: MECHANIKA MASZYN - Komputerowe Modelowanie
Maszyn - Szkic wykładu i laboratorium komputerowego, prof. dr hab. inż. Jerzy
Zajączkowski
The second part is the textbook: MACHINE MECHANICS - Computer Modelling of
Machines - Outline of lecture and computer lab, by professor Jerzy Zajaczkowski
https://sites.google.com/site/occupationsafe/
http://www.bhp-k412.p.lodz.pl/mmpoleng.pdf
http://www.bhp-k412.p.lodz.pl/mmpoleng.docx
http://www.bhp-k412.p.lodz.pl/mmpoleng.htm
Prawa autorskie zastrzeżone. Kopiowanie, drukowanie i nieodpłatne rozpowszechnianie jest
dozwolone, pod warunkiem zamieszczenia nazwiska autora niniejszej publikacji.
©Copyright: Jerzy Zajączkowski
Łódź, 2011..2015
All rights reserved. Copying, printing and free distribution is permitted, provided that the
name of the author of this publication will be shown.
©Copyright: Jerzy Zajaczkowski
Lodz, 2011..2015
3
Słowo wstępne
Preface
Pracownik zajmujący się sprawami bezpieczeństwa musi posiadać elementarną wiedzę
techniczną, aby zrozumieć zagrożenia, jakie mają miejsce w przemyśle.
Employee involved in safety matters must have an elementary technical knowledge to
understand the hazards that are taking place in the industry.
Większość wypadków śmiertelnych ma miejsce w miejscu kontaktu człowieka z maszyną.
Most fatal accidents occur at the site of contact between man and machine.
Warunkiem wyeliminowania wypadków jest rozumienie działania maszyn oraz znajomość
zabezpieczeń.
The condition of eliminating accidents is an understanding the operation of machines and
knowledge of accident prevention devices.
Umiejętność zrealizowania praktycznego własnych pomysłów wymaga wykonania projektu
przy współpracy z właściwymi specjalistami.
The ability to implement one`s own ideas requires creation of the project in cooperation with
the relevant specialists.
Wszystkie maszyny składają się z takich samych części, jednak są pomiędzy nimi zasadnicze
różnice, ze względu na zadania, jakie wykonują.
All machines are composed of parts alike, but they are crucial differences between them, due
to the tasks they perform.
Charakterystyczne cechy odróżniające maszyny:
The characteristic features distinguishing the machine:
W przypadku dźwigów zewnętrzna siła obciążająca jest ściśle określona i jest to podnoszony
ciężar. Ze względu na jego znaczną wielkość, prędkości podnoszenia są małe.
In the case of a crane external loading force is strictly defined, and it is lifted weight. Due to
its large size, the lifting speed is small.
Od obrabiarek oczekujemy dużej dokładności.
From tool machines we expect high precision.
Od maszyn włókienniczych oczekujemy dużej wydajności. Z tego względu mamy do
czynienia z dużymi przyspieszeniami, a co za tym idzie dużymi siłami bezwładności,
szczególne, gdy występuje tam ruch zwrotny. Zewnętrzne siły są małe, bowiem ciężar
wyrobu włókienniczego nie jest duży. Duża dokładność elementów roboczych nie jest
konieczna.
From textile machinery, we expect high output. For this reason, we have to deal with large
accelerations, and hence large inertial forces, especially if there is a reciprocating motion.
4
External forces are small, because the weight of the textile product is not large. High accuracy
of work items is not necessary.
Maszyna składa się z silnika, przekładni, innych mechanizmów przekształcających ruch oraz
z elementów roboczych wykonujących pracę użyteczną.
The machine consists of a motor, gears and other mechanisms for converting the movement
and of the working elements performing useful work.
Napęd bezpośredni bez przekładni rzadko jest stosowany, bowiem wymagałby silnika
znacznych rozmiarów.
Gearless direct drive is rarely used, because the motor would be of considerable size.
Zwykle stosujemy małe silniki o dużych prędkościach obrotowych. Duże siły robocze
uzyskujemy przez zastosowanie przekładni, która zwiększa siłę, a zmniejsza prędkość,
zgodnie z zasadą, że w układzie bez strat praca wykonana równa się pracy otrzymanej.
We normally use small motors with high speeds. Large work force is obtained by the use of
gear that increases the force and reduces the speed, in accordance with the principle, that in
the system without loss of energy, the work supplied is equal to the work received.
Ze względu na to, że bezpośrednio za silnikiem siły są małe, pierwszą przekładnią jest zwykle
przekładnia pasowa. Jej zaletą jest elastyczność i cichobieżność. Następna jest przekładnia
zębata zwana reduktorem. Dostarcza ona duże momenty sił z małymi prędkościami
obrotowymi.
Due to the fact, that motor is immediately followed by small forces, the first transmission is
usually a belt one. Its advantage is the elasticity and low noise. Next is called gear reducer. It
provides a large torques with small speeds.
Własności wytrzymałościowe materiałów
Strength of materials
Zagrożenia można ograniczyć przez poprawną konstrukcję i obliczenia z uwzględnieniem
właściwości wytrzymałościowych materiałów, zmęczenia, zużycia, przeciążeń itd.
Hazards can be reduced by proper design and calculations, taking into account the strength
properties of materials, fatigue, wear, overloading, etc.
W ustalaniu technicznych przyczyn wypadku zasadniczą rolę odgrywają badania
doświadczalne własności materiałów.
In determining the technical causes of the accident, crucial role play the experimental studies
of materials properties.
Do najważniejszych z nich należą: badania wytrzymałości, twardości i badania mikroskopowe
struktury.
The most important of these include: testing the strength, hardness and microscopic
examination of the structure.
5
Naprężenia to wielkość siły działającej na jednostkę powierzchni =F/A.
Dla każdego materiału doświadczalnie określa się naprężenia, przy których następuje trwałe
odkształcenie (Re granica plastyczności), naprężenia, przy których następuje rozerwanie
próbki (Rm wytrzymałość na rozerwanie) oraz naprężenia, przy których następuje zniszczenie
próbki poddanej ściskaniu.
Stress is the amount of acting force per unit area =F/A.
For each material we experimentally determine: the stress at which permanent ductile
deformation occurs (Re yield stress), the stress at which a sample breaks (ultimate tensile
strength Rm) and the stress at which a destruction of the sample subjected to compression
takes place.
Elastic limit, yield stress, ultimate strength.
http://images.google.pl/
Przeprowadza się badania twardości powierzchni. Polegają one na wciskaniu w powierzchnię
z określoną siłą kulki (HB), stożka (HRC) lub ostrosłupa (HV) i pomiarze wielkości
powstałego odcisku. (Hardness: Brinell, Rockwell, Vickers)
Tests of surface hardness are carried out. The tests are performed by pressing into a surface a
rigid element, with a prescribed force and measuring a concave left in a surface. The ball
(HB), the cone (HRC) and pyramid (HV) are used for Brinell, Rockwell and Vickers
hardness, respectively. Using dimensions of the concave, the hardness is calculated according
scaling formulas.
Żeliwo i stal
Cast iron and steel
Żeliwo jest to stop żelaza z węglem, o zawartości węgla większej niż wynosi rozpuszczalność
węgla w żelazie ( > 2,11%). Jest stosowane na odlewy.
Cast iron is an alloy of iron with carbon; the carbon content is greater than the solubility of
carbon in the iron (> 2.11%). It is used for castings.
Stal jest to stop żelaza z węglem o zawartości węgla mniejszej niż wynosi rozpuszczalność
węgla w żelazie tzn. < 2%. Produkowane stale zawierają do około 0,8%. Powyżej 0,8%
wytrzymałość maleje, mimo że twardość nadal rośnie.
Steel is an alloy of iron with carbon content of less than the solubility of carbon in the iron of
<2%. Steels manufactured contain up to about 0.8%. Above 0.8%, the strength decreases,
although the hardness continues to grow.
Stal wytwarzana jest w hutach w postaci wyrobów walcowanych. Są to blachy, płyty, pręty,
rury oraz kształtowniki: kątowniki, teowniki, dwuteowniki, ceowniki.
Steel is produced in ironworks in the form of rolled products. These are sheets, plates, rods,
tubes and profile shapes: angles, tees, beams, channels.
Stale nierdzewne są stopami żelaza zawierającymi 10,5% lub więcej chromu.
6
Stainless steels are iron-base alloys containing 10.5% or more chromium.
Obróbka cieplna
Heat treatment
HEAT TREATMENT 4..6: http://www.technologystudent.com/index.htm
http://www.technologystudent.com/equip1/equipex1.htm
Hartowanie jest to zabieg cieplny mający na celu zmianę struktury krystalicznej stali. Polega
na nagrzaniu do temperatury, w której zachodzi przemiana struktury krystalicznej, wygrzaniu
w tej temperaturze, a następnie szybkim chłodzeniu.
Tempering is a heat treatment aimed at changing the crystalline structure of the steel. It
consists of heating to a temperature, at which the crystal structure transition occurs, keeping it
in this temperature for some time and then rapid cooling (quenching).
Hartowanie zwiększa twardość i wytrzymałość. Hartowność stali zależy od zawartości węgla.
Powinna ona być, co najmniej 0,4%. Stale niskowęglowe dla zwiększenia ich twardości
nawęgla się i hartuje powierzchniowo.
Tempering increases the hardness and strength. The hardenability of steel depends on the
carbon content. It should be at least 0.4%. Low carbon steels, to increase their hardness, are
carburized on surface and then hardened.
Stal ma budowę krystaliczną. Składa się z ziaren o różnej orientacji struktury.
Kryształ ma małą wytrzymałość na poślizg wzdłuż płaszczyzn, jakie tworzą atomy.
Odwrotnie jest przy próbie oderwania atomów od siebie w sieci krystalicznej, bowiem siły
wiążące atomy w sieci są duże.
Steel has a crystalline structure. It consists of grains having different orientation of structures.
Crystal has a small resistance to slippage along planes that are formed by atoms. The opposite
is true, if an attempt is made to tear apart the atoms in the crystal structure. This is because the
forces binding the atoms in the structure are high.
Wytrzymałość stali uzyskujemy utrudniając poślizg przez zwiększenie roli sił wiążących
atomy w sieci.
The material strength we increase, by making it difficult for a grain to slip and increasing the
role of the forces binding the atoms in the structure.
Im bardziej skomplikowana jest powierzchnia tworzona przez granice ziaren, tym większa
jest wytrzymałość. Jest to wynikiem wzajemnej niezgodności płaszczyzn poślizgu
poszczególnych ziaren.
The more complex is the surface formed by the grain boundaries, the higher is the strength.
This is a result of mutual incompatibility of slip planes of each grain.
7
Powyżej temperatury przemiany mamy kryształy zawierające atomy żelaza Fe w narożach
i w środku ścian bocznych (austenit), poniżej temperatury przemiany kryształ zawiera atomy
Fe w narożach i w środku sześcianu (ferryt).
Above a transition temperature, we have a crystals containing iron Fe atoms at the corners
and in the middle of the side walls (austenite), below the transition temperature, a crystal has
Fe atoms at the corners and in the centre of the cube (ferrite).
W przypadku kryształu austenitu w środku sześcianu nie ma Fe, a za to jest miejsce na
węgiel C.
In the case of the austenite crystal, in the centre of the cube there is not Fe, and there is a place
for carbon C.
W czasie przemiany kryształów austenitu (14 atomów Fe) w kryształy ferrytu (9 atomów Fe)
zmienia się ilość atomów tworzących kryształ, co oznacza całkowitą przebudowę sieci.
During the transformation of the austenite crystals (14 atoms Fe) into the ferrite crystals (9
atoms Fe), there take place a change of the number of atoms constituting the crystal, which
means a complete reconstruction of the structure.
Jeżeli chłodzenie jest szybkie, to nowo utworzone kryształy nie zdążą w pełni pozbyć się
z wnętrza uwięzionych tam atomów węgla C i ziarno może być postrzegane jako zbiór
drobniejszych ziaren. Tak powstała struktura nosi nazwę martenzytu. Jest to struktura
drobnoziarnista o dużej wytrzymałości. Hartowność zależy od zawartości procentowej węgla.
If cooling is rapid, a newly formed crystals do not manage to fully get rid of the inside trapped
atoms C and grain can be seen as a collection of smaller grains. The resulting structure is
called martensite. This is a fine-grained (small grain) structure having high strength. The
hardenability depends on the percentage of the atoms C.
Jeżeli przyczyną katastrofy był nieprawidłowy materiał, to mikroskopowe badania jego
struktury pozwalają na wykrycie tego faktu. Podobnie przydatne są badania wytrzymałości
i twardości.
If the cause of the crash was incorrect material, the microscopic study of its structure allows
the detection of this fact. Similarly, tests of the strength and hardness are useful.
Odpuszczanie i odprężanie polega na nagrzaniu poniżej temperatury przemiany krystalicznej i
powolnym chłodzeniu. Usuwa się w ten sposób naprężenia wewnętrzne.
Tempering and annealing involves heating below the crystal transition temperature and slow
cooling. Internal stresses are removed in this way.
Naprężenia hartownicze cieplne wynikają z różnej szybkości chłodzenia warstwy
powierzchniowej i rdzenia przedmiotu. Naprężenia strukturalne są wynikiem różnej gęstości
faz występujących w materiale podczas obróbki.
Quenching thermal stresses result from different cooling rate of the surface layer and the core
object. Structural stresses are the result of different densities of the phases present in the
material during processing.
8
Stale zwykłej jakości oznacza się wykorzystując granicę plastyczności Re:
Name of steels of ordinary quality determine the yield stress Re:
Name Re [MPa] Rm [MPa] HB C%
S185 185 315
S195 195 335 110 0,15
S215 215 375 120 0,22
S235 235 410 140 0,25
S275 275 490 160 0,35
S315 315 590 180 0,45
S345 345 690 200 0,55
Stale o podwyższonej jakości oznacza się wykorzystując zawartość węgla, np. stal o
zawartości węgla 0.35% oznacza się C35.
Znak stali
Temp. hart.
Re
[MPa]
Rm
[MPa]
HRC
C35 Stal walcowana 440 700
Odprężona 310 480
840°C Hartowana, chłodzona w wodzie
1845 53
880°C Hartowana, chłodzona w oleju 1690 50
C45 Stal walcowana 460 750
Odprężona 330 540
820°C Hartowana, chłodzona w wodzie
2270 58
860°C Hartowana, chłodzona w oleju 1980 55
C55 Stal walcowana 500 825
Odprężona 350 550
805°C Hartowana, chłodzona w wodzie
2510 61
845°C Hartowana, chłodzona w oleju 2120 57
C60 Stal walcowana 540 875
Odprężona 370 580
800°C Hartowana, chłodzona w wodzie
2670 63
840°C Hartowana, chłodzona w oleju 2430 60
C75 Stal walcowana 600 1000
Odprężona 370 570
785°C Hartowana, chłodzona w wodzie
3000 67
825°C Hartowana, chłodzona w oleju 2760 64
Domex Hardenable Steel -High Carbon Steel, Hot rolled sheet for quenching and tempering.
9
Names of steels of a high quality are determined by using the carbon content, such as steel
having carbon content is 0.35% is denoted as C35.
Name
temperature
of quenching
Re
[MPa]
Rm
[MPa]
HRC
C35 rolled steel 440 700
annealing 310 480
840°C Quenched, cooled in water
1845 53
880°C Quenched, cooled in oil 1690 50
C45 rolled steel 460 750
annealing 330 540
820°C Quenched, cooled in water
2270 58
860°C Quenched, cooled in oil 1980 55
C55 rolled steel 500 825
annealing 350 550
805°C Quenched, cooled in water
2510 61
845°C Quenched, cooled in oil 2120 57
C60 rolled steel 540 875
annealing 370 580
800°C Quenched, cooled in water
2670 63
840°C Quenched, cooled in oil 2430 60
C75 rolled steel 600 1000
annealing 370 570
785°C Quenched, cooled in water
3000 67
825°C Quenched, cooled in oil 2760 64
Domex Hardenable Steel -High Carbon Steel, Hot rolled sheet for quenching and tempering.
Temperatury podczas obróbki stali 45:
Temperatura hartowania 820 - 860 °C - woda lub olej
Temperatura normalizowania 840 - 870 °C - chłodzenie w spokojnym powietrzu
Temperatura kucia 1100 - 850 °C (austenit)
Temperatura odprężania 600 - 650 °C - chłodzenie w spokojnym powietrzu
Temperatura zmiękczania 650 - 700 °C - chłodzenie powolne
Temperatura odpuszczania 550 - 660 °C - powietrze
Zależnie od zawartości węgla czynnik chłodzący (decydujący o szybkości chłodzenia) musi
być tak dobrany, aby stal zahartowała się, ale nie następowało pęknięcie.
Temperatures of steel treatment C45:
Quenching temperature 820 - 860 ° C - water or oil
Normalizing temperature 840 - 870 ° C - cooling in still air
Forging temperature of 1100 - 850 ° C (austenite)
Annealing temperature of 600 - 650 ° C - cooling in still air
Softening temperature 650 - 700 ° C - slow cooling
The tempering temperature 550 - 660 ° C - air
Depending on carbon content, the cooling medium (determining the cooling rate) must be
chosen, so that the steel get quenched, but the crack does not occur.
10
http://www.multistal.com.pl/
http://www.bodex.pl/
http://pkm.edu.pl/index.php
http://pl.wikipedia.org/wiki/Stal
http://pl.wikipedia.org/wiki/Staliwo
Wytrzymałość w zależności od rodzaju obciążenia
Material strength depending on the load
Strength of materials
http://images.google.pl/
Rozciąganie, ściskanie i ścinanie
Tension, compression, shear
Naprężenia obliczamy dzieląc wielkość siły przez pole przekroju.
Stress is calculated by dividing the amount of force by the cross-sectional area.
Wytrzymałość sprawdzamy porównując naprężenia do naprężeń dopuszczalnych.
Material strength is checked by comparing stress to allowable stress.
Zginanie
Siły zewnętrzne obciążające belkę działają na ramieniu, którego długość jest rzędu długości
belki, siły wewnętrzne (naprężenia) działają na ramieniu, którego długość jest rzędu grubości
belki i z tego względu są znacznie większe. W uproszczeniu:
Bending
External forces loading the beam are acting on the arm of the length of the order of the length
of the beam, while the internal forces (stresses) are acting on the arm, whose length is of order
of the thickness of the beam and are therefore they are much greater. In simple terms:
2, r
ttT
rN
kkk
A
F
kA
F
11
d
lFN
NdFl
Siła rozciągająca górną płytę N jest znacznie większa od siły obciążającej F. Siła rozciągająca
N jest wprost proporcjonalna do długości belki l i odwrotnie do grubości belki d, a długość l
jest znacznie większa od wymiaru poprzecznego d.
The force N stretching the upper plate is significantly greater than the loading force F. The
tensile force N is directly proportional to the length of the beam l, and inversely proportional
to the thickness of the beam d, while the length l is much greater than the transverse
dimension d.
W obliczeniach posługujemy się dokładniejszymi wzorami. Dla belek obciążonych
momentem gnącym Mg o przekroju prostokątnym (wysokości h i szerokości b) oraz pręta o
przekroju okrągłym (o średnicy d) naprężenia w miejscu najbardziej oddalonym od osi
obojętnej ymax, przechodzącej przez środek ciężkości przekroju, obliczamy korzystając
z następujących wzorów
In the calculations we use the more accurate formulas. For the beam, loaded by bending
moment Mg, having rectangular cross-section (width b, height h) or circular cross-section
(diameter d), the highest stress is at the point furthest away from the neutral axis ymax, which is
passing through the centre of gravity of cross-section. Calculations are performed by using the
following formulas
64,
12,,
43
max
dI
bhI
y
IW
W
M g
Wyboczenie
Wyboczenie zachodzi w przypadku ściskaniu kolumn smukłych i polega na tym, że ulegają
one wygięciu w bok. Zachodzi to dla sił mniejszych niż siły niszczące przez ściskanie. Siła
Fkr, przy której zachodzi wyboczenie smukłej kolumny o długości wyboczeniowej L
Buckling
Buckling occurs in the case of slender column subject to the compression, when the column is
bent sideways. This occurs for forces smaller than the destructive compressive force. The
force Fkr at which buckling of slender column occurs for buckling length L
2
2
L
EIFkr
Siły i momenty skręcające
12
Twisting forces and torques
Siła działająca na połączenie koła z wałem FR jest znacznie większa od siły obciążającej
koło Fr.
The force acting on the wheel connection with shaft Fr is significantly greater than the force
acting on a wheel FR.
Naprężenia skręcające wał i kąt skręcenia wału obliczamy z zależności
Shaft torsional stress and the angle of shaft twist are calculated from the relationships
Naprężenia wewnętrzne
Szczególnie niebezpieczne są naprężenia wewnętrzne, bowiem mogą powodować nagłe
niespodziewane zniszczenie mimo braku obciążenia zewnętrznego.
Internal stress
Particularly dangerous are the internal stresses, because they can cause a sudden unexpected
destruction, despite the absence of external load.
Naprężenia wewnętrzne powstają ze względu na rozszerzalność cieplną metalu:
- w czasie krzepnięcia odlewów, kiedy to najpierw krzepnie powierzchnia, co
determinuje wymiary zewnętrzne, później krzepnie środek, który kurczy się i wtedy
jego wymiary kolidują z tymi wcześniej nadanymi przez skrzepniętą powierzchnię
r
RFF
rFRF
Rr
rR
32,
16/4
0
0
3
dI
GI
lM
kd
M
s
ss
13
- w czasie spawania, ze względu wysoką temperaturę spoiny i nienagrzanie dalszych
obszarów materiału spawanego oraz późniejsze kurczenie się spoiny wraz z jej
stygnięciem
Internal stresses arise due to the thermal expansion of the metal:
- at the time of casting, first solidified outer surface determines the dimensions of the
cast, later inner part solidifies and shrinks, what cause that the inner dimensions
collide with those previously granted by clotted outer surface
- during welding, due to the high temperature of a weld and the lower temperature of a
unheated further areas of the welded material and then subsequent shrinkage of the
weld upon cooling
Usuwa się je przez wyżarzanie.
They can be removed by annealing.
Naprężenia wewnętrzne mogą być skutkiem wadliwego montażu. W przypadku budynków
mogą być skutkiem osiadania gruntu i mogą powodować pękanie ścian.
The internal stress may be due to improper assembly. In the case of buildings they may result
from the ground subsidence, and can cause cracking of the walls
Jeżeli w konstrukcji są naprężenia wewnętrzne, to konstrukcja wydaje się być nieobciążona,
a tymczasem niewielkie dodatkowe obciążenie może spowodować pęknięcie.
If there are internal stresses in the structures, the design seems to be unloaded, and yet little
additional load may cause breakage.
Wytrzymałość zmęczeniowa
Material fatigue
http://images.google.pl/
Jeżeli siła obciążająca jest zmienna i wywołuje drgania elementu sprężystego, wtedy drobne
zmiany, jakie zachodzą w czasie każdego cyklu sumują się. Z tego względu pękniecie
następuje przy naprężeniach mniejszych od wytrzymałości statycznej. Przez wytrzymałość
zmęczeniową stali Zg0 rozumiemy graniczne naprężania, przy których nie nastąpi zniszczenie
materiału mimo obciążenia go ponad N=1 000 000 razy. Wynosi ona od 0.3 do 0.55 Rm.
If the loading force is varying and causes vibration of the elastic element, the small cracks that
occur during each cycle add up. For this reason, the fracture occurs at a stress lower than the
static strength. By the endurance limit (fatigue strength) of steel Zg0 we understand strain
limit, at which the material will not undergo destruction, in spite of the loading it above the N
= 1 000 000 times. It ranges from 0.3 to 0.55 UTS (ultimate tensile strength).
14
Własności zmęczeniowe stali C45 (MPa), N=107
Stan obróbki Zgo
MPa
Zrj
MPa
Zrc
MPa
Zso
MPa Zgo/Rm
hartowana 820 °C, woda,
odpuszczana 560 °C 300 360 270 150 0.46
Fatigue properties of steel C45 (MPa), N=107
Heat treatment Zgo
MPa
Zrj
MPa
Zrc
MPa
Zso
MPa Zgo/Rm
quenched 820 °C, water,
tempered 560 °C 300 360 270 150 0.46
Koło samochodu, który przebył drogę 100 tys. km wykonało 50 mln obrotów. Jeżeli droga
samochodu wynosi =100 000 km=100 000 000 m, a obwód koła=*d=3,14*0,6=1,88 m2 m
to ilość obrotów koła=100 000 000/2=50 000 000=50*106 .
Wheel of a car that travelled the road of 100 thousand kilometres rotated 50 million times. If
the way the car passed is 100 000 km = 100 000 000 m, and the circumference of a wheel =
* d = 3.14 * 0.6 = 1.88 m ~ 2 m, then the number of wheel rotations is = 100 000 000/2 = 50
000 000 = 50 * 106.
Aluminium nie ma granicznej wytrzymałości zmęczeniowej. Z tego względu element może
być poddany obciążeniom tylko określoną ilość razy. Po przekroczeniu tej ilości obciążeń
elementy aluminiowe muszą być wymienione.
Aluminium has no fatigue limit. Therefore, the element can be subjected to load only a
limited number of times. After the exceeding that number of loadings the aluminium parts
must be replaced.
Kompozyty poddane długotrwałym zmiennym obciążeniom zginającym ulegają stopniowo
narastającemu rozwarstwieniu i tracą własności wytrzymałościowe.
In case of composites, that are subjected to long-term variable bending loads, the layers are
gradually losing connection between them and as a consequence of the growing delamination
the composites are losing original mechanical properties.
Jeżeli kształt sprężyn (resorów) uległ trwałej zmianie, to powinny być one zastąpione
nowymi, a nie regenerowane. Zamiana kształtu może świadczyć o zmianach zmęczeniowych.
Wewnętrzne wady i pęknięcia można wykryć za pomocą defektoskopów ultradźwiękowych.
If the shape of the springs has a permanent change, they should be replaced and not
reconditioned. The permanent change may indicate a material fatigue.
Internal defects and cracks can be detected by ultrasonic defectoscope.
15
Ostre, niepłynne zmiany kształtu elementu i nieciągłości takie jak rowki, zmiany średnicy
i otwory powodują spiętrzenie naprężenia. Może to być zwiększenie 1,2 do 3 krotnego,
zależnie od ostrości karbu.
Changes of the element shape that are not smooth, changes in the diameter or discontinuities
such as grooves cause the stress concentrations. This may be an increase of 1.2 to 3 times,
depending on the severity of the notch.
Metody wytwarzania
Methods of manufacturing
Forging press, steel rolling machine, profile extrusion, iron casting, sand moulding
http://www.youtube.com/
Obróbka plastyczna metali kowalnych lub ciągliwych: kucie, walcowanie, ciągnienie na
trzpieniu, przepychanie, gięcie, wyoblanie, tłoczenie, przeciąganie.
Metalworking based on plasticity. Forming shapes out of malleable or ductile materials:
forging, rolling, deep drawing, extruding, bending, spinning, stamping, wire and tube
drawing.
Odlewanie z wykorzystaniem form piaskowych i gipsowych, modeli z wosku, form
ceramicznych.
Casting by using sand and gypsum moulds, wax models, ceramic moulds.
Wtryskarki
Injection moulding machine
Obróbka skrawaniem: toczenie, wiercenie, frezowanie, struganie, szlifowanie.
Machining: turning, drilling, milling, planning, sanding, grinding.
Wysoką dokładność wałków, dużych otworów i płaszczyzn uzyskujemy przez szlifowanie.
Wysoką dokładność otworów o małej średnicy otrzymujemy przez rozwiercanie.
High precision shafts, large holes and surfaces are obtained by grinding.
High precision small diameter holes are got by reaming.
Readings:
SMALL SCALE ALUMINIUM CASTING i PEWTER CASTING -1..10:
http://www.technologystudent.com/equip1/equipex1.htm
Machining, lathe, turning, milling machine, grinding machine, metal planer
16
http://www.youtube.com/
Machine Shop Trade Secrets: A Guide to Manufacturing Machine Shop Practices by James A.
A. Harvey
Harvey Metalworking - Doing it Better: Machining, Welding, Fabricating by Tom Lipton
Rysunek techniczny
Podstawowe umiejętności sporządzania i czytania rysunków technicznych. Rzutowanie
europejskie i amerykańskie. Rysowanie rzutów i przekrojów, wymiarowanie, oznaczanie
dokładności i chropowatości, sporządzanie rysunków części spawanych i rysunków
złożeniowych.
Podęczniki:
T. Dobrzański: Rysunek Techniczny Maszynowy- WNT
Zbiór Polskich Norm – Rysunek Techniczny Maszynowy, WN-Warszawa,
Katalogi i Normy Części Maszyn WN-Warszawa
http://czajek3.republika.pl/ http://www.uwm.edu.pl/edu/sobieski/pliki/dydaktyka/gigi/04_tolerowanie_i_chropowatosc.pdf
http://pl.wikipedia.org/wiki/Chropowato%C5%9B%C4%87_powierzchni
Technical drawing
Basic skills of preparing and reading technical drawings. First angle projection and third angle
projection. Drawing projections and sections, dimensioning, denoting accuracy and
roughness, preparation of drawings of welded parts and assembly drawings.
Textbooks:
Manual of Engineering Drawing – Google
Descriptive Geometry - Youtube
Dokładność wykonania części maszyn, pasowania.
The precision of machine parts, fit.
Dokładność wykonania określa się podając wymiar nominalny oraz dopuszczalny
maksymalny i minimalny, zwykle poprzez podanie odchyłek od wymiaru nominalnego.
Różnica pomiędzy maksymalnym i minimalnym wymiarem nazywa się tolerancją.
Stosuje się oznaczenia symboliczne.
Accuracy of dimensioning is determined by giving the nominal and allowable maximum and
minimum dimension, usually by specifying deviations from the nominal dimension.
The difference between the maximum and minimum dimension is called tolerance.
Usually symbolic notation is used.
Położenie pola tolerancji względem wymiaru nominalnego określa się literami.
17
Duże litery dotyczą otworu, małe dotyczą walka.
Litery H i h oznaczają, że pole tolerancji przylega do wymiaru nominalnego.
Location of tolerance field relative to the nominal dimension is defined by letters.
The capital letter refers to a hole, the lower case apply to a shaft.
The letters H and h indicate that the tolerance is adjacent to a nominal dimension.
Szerokość pola tolerancji określa klasa dokładności wyrażona liczbą.
Na podstawie oznaczenia symbolicznego wymiar rzeczywisty można wyrazić wielkością
liczbową korzystając z tablic.
Width of the tolerance field determines the accuracy and is defined by an accuracy class
expressed by a number.
On the basis of the symbolic designation, the actual dimension can be expressed by real
number using lists that can be found in standards.
Pasowania ruchowe: średnica wałka jest mniejsza od średnicy otworu.
Pasowania wtłaczane: średnica wałka jest większa od średnicy otworu.
Pasowania mieszane są pośrednie.
Clearance fits: diameter of the shaft is less than the diameter of the hole.
Interference fits: diameter of the shaft is greater than the diameter of the hole.
Transition fits: they are characterised by slight interference or clearance.
Dla ograniczenia ilości narzędzi najczęściej stosuje się zasadę stałego otworu, a tylko czasami
stałego wałka.
Przykład oznaczenia:
Stosowane pasowania kół zębatych na wale: od przylgowego H7/j6 do lekko wtłaczanego
H7/r6.
To reduce the amount of the cutting tools, most commonly used are fits based hole (hole
basis), and only sometimes based on shaft (shaft basis).
Example of designation
For gear mounted on shaft we use fits from transition fit H7/j6 to slightly press
(location/interference) fit H7/r6.
Połączenia klejone, lutowanie i spawanie
18
Glued joints, soldering and welding
Klejenie polega na łączeniu elementów za pomocą kleju, który przekształca się w ciało stałe
przez wyschnięcie lub przez reakcję chemiczną jego składników.
Stosujemy kleje jedno i dwuskładnikowe, elastyczne lub kruche po wyschnięciu.
Gluing involves connecting elements using an adhesive, which is converted to a solid by
drying, or by a chemical reaction of its components.
We use single and double-component adhesives, elastic or brittle when dry.
Lutowanie polega na łączeniu elementów za pomocą roztopionego metalu, ale bez
nadtopienia elementów łączonych.
Soldering and brazing consists of joining elements by molten metal, but without the melting
the joined workpieces.
Lutowanie miękkie przeprowadza się w temperaturze <400°C, najczęściej w temperaturze od
183 do 215°C uzyskanej za pomocą lutownicy. Jako lut stosujemy najczęściej stop cyny i
ołowiu.
Soldering is carried out at a temperature <400 ° C, usually at a temperature from 183 to 215°C
obtained by using a soldering tool. We use most frequently alloy of tin and lead as joining
material.
Lutowanie twarde przeprowadza się w temperaturze >450°C, najczęściej w temperaturze 870
do 980 °C uzyskanej za pomocą płomienia palnika. Lut to najczęściej mosiądz. Używamy:
skroplony gaz (propan, butan, propyn, propadien)+ tlen + palnik + iskrownik + drut
mosiężny. Stosuje się także lutowanie oporowe i indukcyjne.
Brazing is carried out at a temperature > 450 ° C, usually at a temperature of 870 to 980 ° C
obtained by the burner flame. Usually brass is used as joining material. The following things
are used: liquefied gases (propan, butan, propyn, propadien) + oxygen + torch + spark lighter
+ brass wire. Also used are resistance and induction brazing.
Spawanie polega na łączeniu elementów za pomocą roztopionego metalu z nadtopieniem
elementów łączonych, co stwarza mocniejsze połączenie.
Welding is based on both: melting steel wire and melting welded elements, what creates a
stronger connection.
W odróżnieniu od lutowania, ze spawaniem elementów stalowych wiąże się zagrożenie
nadmiernego stopienia się elementów łączonych oraz ze względu na szybkie utlenianie się
roztopionego metalu, powstawanie tlenków, które nie mają wytrzymałości.
19
In contrast to soldering, welding of steel involves a risk of excessive melting of the
workpieces and due to rapid oxidation of the molten metal, the formation of oxides which do
not have the strength.
http://www.technologystudent.com/equip1/equipex1.htm
Lutowanie - HEAT TREATMENT 1..3:
Literatura
http://www.technologystudent.com/equip1/equipex1.htm
Soldering and brazing - HEAT TREATMENT 1..3:
Textbook: The Art of Welding by Ryan Friendlinghaus and William L. Galvery
ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI z dnia 27 kwietnia 2000 r. w sprawie
bezpieczeństwa i higieny pracy przy pracach spawalniczych. (Dz. U. z dnia 19 maja 2000 r.)
Nity
Nity stosujemy tam, gdzie mamy trudności ze spawaniem, na przykład do łączenia blach
aluminiowych. Obliczamy nity na ścinanie, łączone blachy osłabione przez otwory obliczamy
na rozerwanie i ścinanie.
Rivets
Solid and blind rivet are used. Rivets are used where we have difficulties with welding, for
example, to connect the aluminium sheets. In order to choose rivet dimension, we calculate
the shear stress. Joined sheets are weakened by holes and we calculate the tensile stress and
shear stress.
Śruby i wkręty
Bolts and screws
http://images.google.pl/
Śruba jest równią pochyłą nawiniętą na walcu.
Stosujemy gwinty jedno- dwu- i trójzwojne.
Gwint może mieć przekrój trójkątny, prostokątny, trapezowy symetryczny
lub niesymetryczny.
Praca siły obracającej śrubę równa się sumie pracy siły podnoszącej ciężar i pracy sił tarcia.
The screw is inclined plane wound on the cylinder.
We use the threads of one-, two- and three-circumvolution.
20
The thread may have a triangular, rectangular, trapezoidal symmetrical or asymmetrical cross-
section.
The work of a force rotating a screw is the sum of the work of force of lifting the weight and
the friction work.
Śruba niesamohamowna ma gwint stromy. Można ją wprawić w ruch obrotowy działając na
nią siłą wzdłuż osi śruby. Śruba niesamohamowna nie będzie utrzymywała nacisku.
Not self-locking screw has a steep thread. It can be made to rotate by force acting on it along
the axis of the screw. Not self-locking screw cannot carry axial pressure.
W przypadku śrub samohamownych (self-locking) gwint nie jest stromy. Nie można wywołać
ruchu obrotowego śruby przez działanie na nią siłą wzdłuż osi śruby.
In the case of self-locking screws thread is not steep. No rotational movement can be induced
by the action force acting along the axis of the screw.
W przypadku podnośnika śruba musi być samohamowna, aby podnoszony ciężar nie opadł
pod działaniem siły ciężkości.
In the case of the screw lift, the screw has to be self-locking to prevent from falling lifted
weight under the influence of gravity.
Dla pras napędzanych silnikiem śruby nie są samohamowne. Jeżeli śruba jest samohamowna
to silnik ją zakręci, ale później nie będzie mógł jej odkręcić. Dokręcana jest, bowiem siłą
silnika powiększona o siłą bezwładności. Odkręcana będzie tylko siłą silnika, przy małym
momencie rozruchowym.
For motor-driven presses the screws are not self-locking. If the self-locking screw is tighten
by a motor, then the motor is not able to unscrew it. This is because it is tightened by the
motor force plus the force of inertia. Unscrewing will not be possible, because only force of
the motor at low starting torque is available.
Śruby pociągowe niesamohamowne mają większą sprawność, czyli mniejsze straty energii na
pokonanie sił tarcia.
Śruby złączne muszą być samohamowne.
Not self-locking screws are more efficient, because there is less loss of energy to overcome
the forces of friction.
Fasteners must be self-locking bolts.
Śruby luźne dociskają do siebie elementy łączone. Siły styczne do powierzchni styku
przenoszone są przez siły tarcia na tych powierzchniach. Siły tarcia są proporcjonalne do siły
nacisku śrub i współczynnika tarcia powierzchni. Śruby są rozciągane. Ustalenie wzajemnego
położenia powierzchni łączonych wymaga zastosowania dwóch kołków pasowanych (fitted
locating pin).
Loose (clearance) bolt has a diameter smaller then a diameter of a hole. They tighten the
elements being connected to each other. The forces tangential to the contact surfaces are
21
carried by the friction forces on these surfaces. The frictional force is proportional to the
preload of the bolts and to the surface friction coefficient. Bolts are stretched. The relative
position of the connected surfaces is maintained by the use of two locating fitted pins.
Rdzeń śruby obliczamy na rozciąganie, śrubę ściskaną na wyboczenie. Obliczamy wysokość
nakrętki tak, aby naprężenia na docisk na gwincie były mniejsze od dopuszczalnych. Jeżeli
materiał śruby i nakrętki jest ten sam to H=0.8d.
To determine the diameter of the core of loose bolts, we calculate tensile stress. The
compressed screw must be checked for buckling. We calculate the height of the nut, so that
the pressure stress on the thread is less than acceptable. If the material of nuts and bolts are
the same, then H = 0.8d.
Śruby pasowane (fit bolts, fitted bolts) mają trzpień wciśnięty do otworu i one przenoszą siły
styczne do powierzchni łączonych. Śruby z trzpieniem pasowanym ustalają wzajemne
położenie elementów łączonych i nie wymagają stosowania kołków ustalających. Trzpień
śruby obliczamy na ścinanie.
Fitted bolts have a pin inserted into the hole with forced (interference) fitting and they carry
themselves the force tangential to the connected surfaces. Screw fitted pins keep the mutual
position of the workpieces and do not require the use of locating pins. To determine the
diameter of a bolt we calculate the shear stress.
Śruby najczęściej mają łeb sześciokątny lub łeb z gniazdem sześciokątnym. Mogą być dzięki
temu mocno dokręcone kluczem. Wkręty mają we łbie gniazdo dla wkrętaka. Z tego względu
nie mogą być tak mocno dokręcone jak śruby.
Bolts have mostly hexagonal head or hexagon socket and due to this they can be tightened
firmly by wrench. The screws have slot or star in the head for a screwdriver and therefore,
they cannot be tightened as firmly as bolts.
Śruba zamkowa z łbem okrągłym, mającym kwadratową podstawkę, która jest umieszczana w
kwadratowym otworze, może być odkręcona tylko przez obracanie nakrętki. Są stosowane ze
względów bezpieczeństwa, gdyż nie można ich odkręcić z zewnątrz.
Round head bolt having square base section which is placed in square hole can be unscrewed
only by turning a nut. They are used for security reason, since they cannot be unscrewed from
outside.
Jeżeli dwa elementy są skręcone śrubą, to oddziałują one na siebie z siłą, z jaką jest śruba
zakręcona tzw. napięciem wstępnym śruby. Jeżeli obciążymy łeb śruby siłą osiową, to nie
przeniesie się ona na trzpień śruby, lecz przejmie wzajemne oddziaływanie elementów
łączonych, powodując spadek tego oddziaływania. Jeżeli siła będzie większa od napięcia
wstępnego śruby, to siła wzajemnego oddziaływanie elementów łączonych spadnie do zera,
a siła w całości będzie przeniesiona na rdzeń śruby.
If the two elements are screwed together with a bolt, they interact to each other with a force
with which the bolt is screwed, the so-called preload of bolt. If you load of the bolt head with
axial force, it does not increase the force acting on the core, but instead it will decrease the
interaction of elements. If the force is greater than the preload screw, the force of mutual
interaction of elements will fall to zero, and the force, as a whole will be transferred to the
core of the bolt.
22
Siła napięcia wstępnego śruby może być zadana przez zastosowanie klucza
dynamometrycznego, gdzie na skali ustawia się wartość siły, powyżej której zapadka
pośrednicząca odłącza trzonek od uchwytu.
The preload of the bolt can be set via the use of a torque wrench, wherein the scale set to the
value of the force, beyond which the intermediate pawl disengages the wrench from the bolt
head.
Zależność pomiędzy wydłużeniem śruby Ls i ściśnięciem elementów skręcanych Lp
znajdujemy z równości sił
The relationship between the elongation of the bolt Ls and compression of connected
elements Lp we find from the equality of forces
Podkładki chronią powierzchnię styku od przed uszkodzeniem, jakie może powstać w czasie
dokręcania nakrętki.
Washers protect the contact surface from damage caused by a turning nut.
Śruby muszą być zabezpieczone przed odkręcaniem. Stosuje się przeciwnakrętki, podkładki
sprężyste, podkładki odginane, podkładki odginane na nakrętce wewnątrz otworu posiadające
występ wprowadzany do rowka w śrubie, zawleczki przełożone przez otwór w śrubie
i nakrętce, drut przełożony przez otworki wykonane w łbach lub nakrętkach kilku śrub. Śruby
i nakrętki z ząbkowanym kołnierzem blokującym odkręcanie, mogą powodować uszkodzenie
powierzchni styku. Stosuje się też odkształcenie gwintu tuż za nakrętką za pomocą punktaka.
The bolts must be secured against unscrewing by themselves (loosening). We apply locknuts,
spring washers, bent washers, washers having protrusions for bending on the nut and having
in the hole a protrusion which is inserted into the slot in the screw, a cotter inserted through a
hole in the bolt and nut, wire inserted through the holes made in the heads of a screws or nuts.
Flange bolts and nuts having locking serrations cause damage of contact surfaces. Sometimes
we apply just deformation with a punch in a thread just after the nut.
Śruby nie są szczelne i jeżeli jest taka możliwość, to ciecze i gazy przeciekają po gwincie.
W takim wypadku konieczne jest uszczelnienie gwintu. Stosuje się taśmę z tworzywa
sztucznego nawiniętą na gwint, pakuły, kleje a rzadko cynę, która lutuje śrubę z elementem
łączonym po podgrzaniu palnikiem śruby do roztopienia cyny i w tym stanie dokręceniu
śruby. W niektórych przypadkach może wystarczyć uszczelka pod łbem śruby. Nakrętki tak
nie można uszczelnić. Skuteczne są uszczelki na powierzchniach stykających się, nie
dopuszczające płynu do śruby.
L
AEL
L
AELFF
L
EALF
EA
FLl
pp
pss
sps
,
,
23
The thread is not hermetic, and if there is such a possibility, the liquids and gases are leaking
through the thread. In this case, it is necessary to seal the thread. Apply the plastic tape on the
thread, tow, adhesives and rarely tin to solder the screw to the element being connected after
heating. In some cases, it may be sufficient to seal under the screw head. Nuts so you cannot
seal. Effective seals are those in contact surface, not allowing the fluid come to the thread.
Śruby i wkręty można zabezpieczać przed odkręcaniem i przeciekaniem za pomocą
specjalnych klejów - threadlockers.
Bolts and screws can be secured against loosening and leakage using special adhesives -
threadlockers.
Cybant, nagwintowany na obydwu końcach pręt i wygięty kształcie litery U, służy do
mocowania prętów i rur do ostoi.
U-bolt is used to attach rods and tubes to stand
Obliczenia:
http://pkm.edu.pl/index.php http://www.tribology-abc.com/calculators/c3_3.htm
Wypadki zdarzają się, jeżeli:
• śruba pasowana zostanie zastąpiona śrubą luźną
• nie są włożone kołki ustalające przed założeniem śrub luźnych
• nie zostaną założone zabezpieczenia przed odkręcaniem
• zostaną użyte śruby mające inną średnicę, inny skok lub ilość zwojów
• zostaną użyte śruby o niewłaściwej długości (za krótkie lub za długie)
• zostaną użyte śruby z niewłaściwego materiału - podróbki zamiast oryginalnych
• śruba ze stali wysokowęglowej zostanie zastąpiona śrubą ze stali niskowęglowej
• śruba ze stali hartowanej zostanie zastąpiona śrubą niehartowaną
• śruby są dokręcone z niewłaściwą siłą
Accidents happen if:
• fit the bolt will be replaced by a loose bolt
• no located pins are inserted before the loose bolts are screwed
• there are not established safeguards against unscrewing
• bolts having wrong diameter or pitch number or the number of threads circumvolution
are used.
• the bolts will have wrong length (too short or too long)
• bolts from the wrong material will be used - fakes instead of the original
• high carbon steel bolt will be replaced with low-carbon steel bolt
• quenched steel bolt will be replaced with not hardened bolt
• bolts are tightened with the wrong preload
24
Śruby na wirujących elementach nie powinny wystawać nad ich powierzchnię, bowiem mogą
pochwycić pracownika za odzież. Jeżeli wystają, to musi być uniemożliwiony kontakt
człowieka z nimi.
The screws on the rotating parts should not protrude above the surface, as they can grasp the employee's clothing. If they protrude, human contact with them must be prevented.
Śruby i wkręty ulegają korozji. Gdy je wymieniasz, nie kieruj się podobieństwem do tych
usuwanych, które mogą być wadliwe, ale dobierz je zgodnie z dokumentacją.
Bolts and screws undergo corrosion. When replacing them, do not follow the similarity to
those removed which may be flawed, but take according to the documentation.
Śruby wytwarza się metodą skrawania lub walcowania. Korzysta się z narzynek
i gwintowników.
Bolts are manufactured by cutting or rolling. Screw dies and screw taps are used.
Łożyska toczne
Rolling bearings
http://vento.com.pl/
http://www.skf.com/group/index.html
http://www.dnctbearing.com/
http://pkm.edu.pl/index.php
Łożyska kulkowe, wałeczkowe, igiełkowe, baryłkowe, kulkowe wahliwe, stożkowe, kulkowe
liniowe, śruby kulkowe, łożyska wzdłużne.
Ball bearings, roller bearings, needle roller, spherical barrel, self-aligning ball bearings, tapered roller,
linear bearings, ball screw, thrust bearings.
Łożyska, wały i korpusy muszą być tak skonstruowane i zmontowane, aby ich
wzajemne położenie było trwale ustalone. Realizujemy to za pomocą zmiany średnicy
walu, tulejek dystansowych, nakrętek z podkładkami zabezpieczającymi przed
odkręceniem, płytek przykręcanych do końca wału, pokrywek otworu oraz za pomocą
pierścieni osadczych.
Bearings, shafts and housings must be so designed and assembled, as to their mutual
position was firmly established. We accomplish this by changing the diameter of the
shaft, spacers, nuts with lock washers, plates screwed to the end of the shaft, the lid of
the opening and using the snap ring.
25
Pierścienie osadcze sprężynujące stosujemy na końcach wałów, natomiast unikamy
ich stosowania w części środkowej wału, ze względu na to, że powodują spiętrzenie
naprężeń.
Use the elastic retaining ring on the shaft end but avoid their use in the central portion
of the shaft, because they cause stress concentration.
Ze względu na niedokładność współosiowości otworów, w których osadzane są
łożyska, nie zaleca się konstruowania wałów na trzech podporach.
W przypadku osadzenia wału na dwóch łożyskach, problem niewspółosiowości
otworów można rozwiązać stosując łożyska wahliwe kulkowe lub baryłkowe.
Due to the inaccuracy of alignment of holes, in which bearings are located, it is not
recommended to support a shaft on three supports.
In the case of the shaft with two bearings, the problem of misalignment can be solved
using a self-aligning ball or barrel spherical bearings.
Łożyska toczne muszą być osadzone z odpowiednimi do ruchu i obciążeń
pasowaniami.
Jeżeli np. pierścień wewnętrzny nie jest wystarczająco ciasno osadzony na wale, (czyli
średnica wału jest zbyt mała) to zdarza się w praktyce, szczególnie, jeżeli smar nie jest
wymieniany i stwardnieje, że wał obraca się względem pierścienia wewnętrznego
i wyciera się. Jeżeli jest to wirnik silnika to po pewnym czasie przestaje się obracać
i uzwojenie silnika pali się.
Bearings must be assembled with the relevant to the motion and load fits.
For example, if the inner ring is not sufficiently tightly mounted on the shaft (that is
the shaft diameter is too small), it happens in practice, especially if the lubricant is not
replaced and gets harden, that the shaft rotates relative to the inner ring and gets wear
out by friction. If it is a rotor of a motor, after some time it stops rotating and the
motor winding burns.
Jeżeli średnica wału (w stosunku do średnicy pierścienia) jest zbyt duża, to pierścień
wewnętrzny ulega nadmiernemu rozciągnięciu, co powoduje ściskanie elementów
tocznych i szybkie zużycie łożyska.
If the diameter of the shaft is too large with respect to the diameter of the ring, the
inner ring is over-stretched, which causes compression of the rolling elements and the
rapid wear of the bearing.
W skrajnym przypadku zaciśnięcie łożyska, spowodowane niewłaściwymi
pasowaniami pierścienia wewnętrznego lub zewnętrznego, może skutkować takim
odkształceniem elementów tocznych, że nie będą się one toczyć, lecz ślizgać po
bieżni. Wynika to z znacznego wzrostu oporu toczenia. Zjawisko to może zachodzić
także z powodu nadmiernego obciążenia elementu tocznego siłami zewnętrznymi, co
może mieć miejsce w łożyskach w których odległość pomiędzy elementami tocznymi
jest zbyt duża.
In the extreme case of tightening of the bearings due to improper ring fits, as internal
or external, the deformation of the rolling elements may result, causing them not to
roll, but slide on the rig surface. This is due to a substantial increase in rolling
resistance. This phenomenon can also occur due to excessive load of the rolling
element by external forces, which may occur in bearings, where the distance between
the rolling elements is too large.
Może dochodzić nawet do sprężystego spłaszczenia elementów tocznych, które
ścierając się mogą utracić kształt okrągły, uzyskując trwałe spłaszczenie, co skutkuje
szybkim zużyciem łożyska.
26
It can go up to the elastic flattening of the rolling elements, which wear out by friction,
may lose their round shape, yielding flattening, resulting in rapid wear of the bearing.
Pierścień, który się obraca powinien być osadzony z pasowaniem ciasnym, a pierścień
nieruchomy z pasowaniem suwliwym. Przykładowo, jeżeli jest obciążenie miejscowe
pierścienia zewnętrznego (najczęściej wałek obraca się) to otwór może być wykonany
z pasowaniem H7, a wałek k5. Jeżeli jest obciążenie miejscowe pierścienia
wewnętrznego (na przykład koło jezdne na nieruchomej osi) to otwór może być
wykonany z pasowaniem M7, a wałek h6.
Ring, which rotates, should be embedded with an interference fit, while motionless
ring with sliding fit. For example, if there is a local load of the outer ring (in most
cases a shaft rotates) then a hole may have a tolerance H7, and the shaft k5. If the
inner ring is locally loaded (for example a wheel on a fixed axis), then a hole may
have a tolerance M7, and the shaft h6.
Jeżeli łożysko toczne znajduje się w odrębnej obudowie, to powinna mieć ona
pokrywki z pierścieniami uszczelniającymi wał, najczęściej filcowymi oraz powinna
być wypełniona smarem stałym wymienianym w określonych okresach. Stosuje się też
oprawy dzielone, tak skonstruowane, że zasłaniają łożysko i nie wymagają
dodatkowych pokrywek.
If the ball bearing is located in a separate enclosure support, then it is filled with
grease, replaced after certain periods, and is likely to have a lid (cap). If the enclosures
is composed of two parts: lower an upper part connected together, then it may cover
the bearing totally and does not require additional lids.
Rolą smaru jest mycie łożyska i usuwanie z powierzchni cząstek metalu przez
pochłanianie ich do objętości smaru. Jeżeli nie ma smaru, to cząstki wybite z
powierzchni tocznych przylegają do powierzchni tocznych zwiększając wymiary
elementów, co skutkuje zacieraniem się łożyska.
The role of the bearing lubricant is the washing and removal from the surface of the
metal the particles, by absorbing them into the volume of lubricant. If there is no
lubricant, then the particles may adhere to the surfaces of the roller and ring,
increasing their dimensions, what results in a locking of the bearing.
Łożyska w korpusach, w których znajdują się inne mechanizmy smarowane olejem,
powinny być smarowane tym samym olejem, powinny być osłonięte od zewnątrz
pokrywkami, a jeżeli wał wychodzi z korpusu, to pokrywka powinna mieć pierścień
uszczelniający gumowy. Rolą oleju jest mycie łożyska i usuwanie z powierzchni
cząstek metalu. Cząstki te pozostawiane są w filtrze oleju.
Bearings in housings, in which there are other mechanisms lubricated with oil, should
be lubricated with the same oil, should be sheltered from the outside with lids, and if
the shaft comes out of the body, the lid should have a rubber sealing ring. The role of
the oil is washing and removing metal particles from the surface. These particles are
left in the oil filter.
Pokrywki łożysk tocznych mają chronić pracowników przed uderzeniem kulkami lub
wałeczkami w wypadku, gdy koszyk utrzymujący elementy toczne pęknie.
Lids of bearings are designed to protect workers from being hit by balls or rollers in
case the basket retaining the rolling elements break.
W przypadku smarowania olejem stosujemy pierścienie uszczelniające gumowe.
Kierunek wargi pierścienia jest taki, aby ciśnienie dociskało ją do wału.
In the case of oil lubrication use rubber sealing rings. The direction of the lip of the
ring is such that the pressure would force it to the shaft.
27
Z otoczenia łożyska olej może być odrzucany siłą odśrodkową wirującej z wałem
płytki lub może być zwracany przez nagwintowaną końcówkę wału pracującą na
zasadzie przenośnika ślimakowego.
In the neighbourhood of a bearing, oil can be thrown out of the shaft by the centrifugal
force of the plate rotating with a shaft or it may be returned to the container by the
threaded end of the shaft working as a screw conveyor.
Łożyska smarowane smarem plastycznym uszczelniamy pierścieniem filcowym.
Grease lubricated bearings are sealed with the felt ring.
W celu zapobiegania wycieku płynu wzdłuż wałów napędowych pomp, mieszadeł i
mikserów stosuje się podwójne uszczelnienia mechaniczne. Każde z nich składa się z
dwóch pierścieni, jeden osadzony na wale i względem niego uszczelniony O-ringiem,
dociskany sprężyną do drugiego nieruchomego pierścienia, uszczelnionego O-ringiem
względem obudowy. Powierzchnie styku pierścieni muszą być płaskie, gładkie,
prostopadłe do osi wału, smarowane i chłodzone, a materiały pierścieni tak dobrane,
aby zmniejszyć zużycie powierzchni. Ze względu na różnicę ciśnień pomiędzy
wnętrzem i na zewnątrz, która może doprowadzić do wycieku, powierzchnie ślizgowe
są docierane.
In order to prevent fluids leaking along the drive shafts of pumps, agitators and mixers
double mechanical seals are used. Each of them is composed of two rings, one
mounted on a shaft and sealed with respect to it with the O-ring and pressed with a
spring against the other stationary ring, sealed with another O-ring with respect to
housing. The sliding faces of the rings must be flat, smooth and perpendicular to the
shaft axis. The surfaces are lubricated and cooled, and the materials of rings so chosen
as to reduce surface wear. Due to the pressure difference between the inside and
outside, what may result in leakage, the sliding surfaces are lapped.
Do zdejmowania łożysk tocznych z wałów stosujemy ściągacze śrubowe. Szczęki
ściągacza ciągną z pierścień wewnętrzny łożyska.
To remove the bearings from the shaft use screw pullers. Jaws of the puller pull the
inner ring of the bearing.
Luz w łożysku stożkowym podlega okresowej kontroli i regulacji. Łożysko nie może
być zaciśnięte, co powoduje naciski montażowe na elementy toczne i szybkie ich
zużycie. Wielkość luzu nie może być większa niż to jest konieczne ze względu na
rozszerzalność cieplną w czasie pracy. Na przykład, jeżeli w wyniku błędnej regulacji
łożysko przedniego koła samochodu zostało zaciśnięte, to będzie się grzało i opona
będzie gorąca, co można szybko ustalić.
The clearance in the taper (cone) bearing is subject to periodic inspection and
regulation. Bearing cannot be over tightened, causing the pressure on the rolling
elements and fast their damage. Clearance cannot be larger than it is necessary, due to
thermal expansion during operation. For example, if there is an incorrect adjustment
(clamped) of the front wheel bearing in a car, it will produce heat and warm a tire,
what can quickly be detected with a touch of a hand.
Obliczenia łożysk tocznych prowadzimy korzystając z katalogu producenta. Mamy
statystycznie ustaloną zależność pomiędzy ilością obrotów L i siłą F obciążająca łożysko
Calculating rolling bearings, we use the manufacturer's catalogue. There is statistically
determined relationship between the number of revolutions L and the force F loading bearing
28
k
F
F
L
L
2
1
1
2
k=3 dla kulkowych, k=3,33 dla rolkowych. Obciążenie poprzeczne przy którym nominalna
trwałość wynosi 1 000 000 obrotów nazywana jest nośnością dynamiczną i wartość ta
podawana jest w katalogu łożysk. Siły działające ukośnie oraz siły zmienne w czasie
zastępuje się siłami ekwiwalentnymi. Wzory znajdziemy w katalogu producenta.
k = 3 for ball bearings, k = 3.33 for the roller. Transverse load at which the nominal lifespan is
1 000 000 cycles is called dynamic load capacity and this value is given in the catalogue of
bearings. Forces acting diagonally and time-varying forces are replaced by equivalent forces.
Formulas can be found in the manufacturer's catalogue.
Należy sprawdzić czy podpory wału są zamocowane i nie mogą się przemieszczać.
Wał musi być zabezpieczony przed ruchem osiowym.
Make sure that the shaft supports are mounted firmly and cannot move.
The shaft must be prevented against axial movement.
Łożyska ślizgowe
Journal bearing
http://images.google.pl/
Łożysko ślizgowe składa się z panewki i wału. Wał wykonany jest ze stali. Ta część wału,
która znajduje się w panewce ma powierzchnię nawęglaną, hartowaną i szlifowaną. Panewka
wykonana jest ze stopów miedzi (brązy) lub cyny (biały metal). Ze względu na niską
wytrzymałość tych materiałów panewka musi mieć odpowiednią szerokość.
Journal bearing consists of a shaft and a bushing. The shaft is made of steel. This part of the
shaft, which is located in the bushing, has a surface carburized, quenched and grinded.
Bushing is made of copper alloy (bronze) or tin (white metal). Due to the low strength of
these materials, the bushing must be of adequate width.
Obracający się wał wciąga swoją powierzchnią olej „pod siebie”. Wytworzyć się tam może
tak duże ciśnienie, że wał nie dotyka panewki. W tym wypadku mówimy, że łożysko
pracujące na zasadzi klina smarnego.
The rotating shaft pulls under its surface oil. This produces high pressure, so that the shaft is
slightly lifted and does not touch the bushing. In this case we say the bearing works on the
principle lubricant wedge.
29
Z łożyskiem ślizgowym pracującym na zasadzie wyciskania oleju mamy do czynienia
w przypadku sił o zmiennym kierunku. Zanim wał dotrze do panewki wyciskając olej,
zaczyna przemieszczać się w przeciwną stronę.
With journal bearing operating on the principle of squeezing oil, we deal in the case of
reciprocating forces. Before shaft reaches the bushing, it squeezing out oil, then it starts
moving in the opposite direction.
Olej wypływa bokami i dlatego musi być ciągle dostarczany z odpowiednią
wydajnością i pod odpowiednim ciśnieniem, aby zapewnić wypełnienie przestrzeni
łożyskowej. Istotne znaczenie ma tu szerokość panewki.
Olej chłodzi łożyska.
Oil flows out on bushing sides and therefore it must be constantly supplied with
adequate capacity and under sufficient pressure, to ensure filling the bearing. Of key
importance is the width of the bushing.
The oil cools the bearings.
Olej spływa do misy olejowej, na dno korpusu lub do zbiornika, skąd jest pompowany
ponownie do łożysk.
Dla usunięcia z oleju cząstek metalu stosuje się filtry.
The oil flows down to the oil tray, or to the bottom of enclosure, or to separate tank,
from where it is pumped back to the bearing.
To remove the metal particles from the oil filter is used.
Cała instalacja olejowa musi być szczelna tak, aby olej nie wydostawał się na
zewnątrz.
W czasie pracy (z wyjątkiem rozruchu) nie powinno dochodzić do kontaktu
metalicznego czopa z panewką.
Complete installation of oil must be sealed, so that no oil flows out.
During operation (excluding start-up) there should be no metallic contact between the
shaft and the bushing.
Spadek ciśnienia może prowadzić do kontaktu metalicznego czopa i panewki, co
oznacza szybkie zniszczenie wału. Z tego względu musi być sygnalizacja informująca
o ciśnieniu oleju.
Oleje mogą zawierać dodatki EP/AW (extreme pressure / antiwear) zmniejszające
zużycie łożyska.
The pressure drop can lead to a metallic contact of journal and bushing, which leads to
fast destruction of the shaft. Therefore, the oil pressure must be constantly measured
and indicated
30
Oils contain EP / AW (extreme pressure / anti-war) additives to reduce bearing wear.
W czasie uruchamiania dochodzi do kontaktu metalicznego czopa i panewki.
W rezultacie tego z upływem czasu średnica wewnętrzna panewki powiększa się
powodując stopniowy spadek ciśnienia oleju. Po pewnym czasie ciśnienie dochodzi do
wartości, przy której mamy stały kontakt metaliczny czopa z panewką. Dalsze zużycie
panewek zachodzi szybko, prowadząc do uszkodzenia powierzchni czopów wału.
Dokonując pomiaru ciśnienia oleju można ocenić stopień zużycia panewek. Naprawa
we wczesnym okresie sprowadza się do wymiany panewek. W późnym okresie
konieczne jest szlifowanie czopów wału, co wymaga specjalnych obrabiarek i jest
możliwe tylko wtedy, gdy czopy były nawęglane i hartowane na wystarczająco dużą
głębokość. Stosujemy wtedy panewki o odpowiednio mniejszej średnicy wewnętrznej
stosownie do zmienionej średnicy wału.
• During start-up the shaft comes into contact with the bushings. As a result, over time
the inner diameter of the bushing is increased, causing a gradual decrease in oil
pressure. After some time the pressure reaches the value, at which the shaft has a
constant contact with the bushing. The further wear of the bearings occurs rapidly,
leading to damage to the surface of the shaft journals. By measuring the oil pressure,
one can assess the degree of bushing wear. A repair in the early stage requires the
exchange of bushing. In the late period it is necessary to grind the shaft journals,
which requires a special grinding machine and it is possible only when the journal
surface is hardened sufficiently deep. Then apply the bushing of relatively smaller
internal diameter according to the changed diameter of the shaft.
Prowadnice liniowe
W przypadku prowadnic ślizgowych hydrostatycznych film olejowy powstaje na skutek
podawania czynnika tworzącego warstwę pod ciśnieniem.
W przypadku prowadnic ślizgowych hydrodynamicznych film olejowy powstaje podczas
ruchu.
Obliczenia: http://pkm.edu.pl/index.php Linear guideway
In the case of hydrostatic slide ways oil film is formed as a result of administration of the oil
forming a layer under pressure.
In the case of hydrodynamic sliding guides hydrodynamic oil film is formed during the
movement.
Calculations: http://pkm.edu.pl/index.php
Sprężyny
Springs
Stosowane są sprężyny płaskie (np. resory), śrubowe naciskowe i naciągowe, sprężyny
spiralne.
31
There are used flat springs (multiple leaf springs in suspension of cars), helical compression
and tension, and spiral springs.
http://www.cartrade.com/blog/2014/auto-guides/car-suspension-ins-and-outs-13.html
Ugięcie sprężyny x śrubowej powstaje w rezultacie skręcania drutu i zależy od średnicy drutu
d, średnicy sprężyny D, ilości zwojów N i modułu sprężystości postaciowej G. Możemy
obliczyć sztywność sprężyny ks.
Deflection of helical spring x is generated by a torsion of the wire and depends on the wire
diameter d, the spring diameter D, the number of turns N and the shear modulus of elasticity
G. We may compute stiffness ks.
ND
Gd
x
Fk
Gd
NDFx
Dx
GI
lM
ss
s
s
3
4
4
3
0
8
8
2,
Częstość drgań własnych 0 układu złożonego ze sprężyny o sztywności k i przymocowanej
do niej masy m przymocowanej
Frequency of free vibration of a system composed of a spring of stiffness k and attached to it
mass m
.0m
k
Obliczenia wytrzymałościowe sprężyn śrubowych prowadzimy biorąc pod uwagę skręcanie i
ścinanie drutu oraz wytrzymałość zmęczeniową materiału
Calculations of helical springs are conducted by taking into account the torsion and shear
stresses and also fatigue strength of the wire material
.48
,32
,
2
1
,2
,
23max
0
4
00
0
0
max
d
F
d
DF
W
MdI
d
IW
DFM
A
F
W
M
ss
s
ssss
32
Masa m1 porusza się ruchem oscylacyjnym y względem masy m2.
Mass m1 moves relative to the oscillating mass m2.
Przemieszczenie sumy mas statyczne i graniczne dynamiczne powyżej rezonansu, gdy środek
ciężkości jest w przybliżeniu nieruchomy, wynoszą
The static and dynamic displacement of the sum of masses above the resonance, when the
center of gravity is almost motionless, is
.
,,
21
1
21
2111
21
22122112
21
221121
mm
ym
mm
xmxm
mm
xmmxmxmxxu
mm
xmxmx
k
gmgmu
cdyn
cstat
Jako obciążenie działające na sprężyny przyjmujemy siłę ciężkości powiększoną o reakcję
ugiętych na skutek drgań sprężyn. Siła F działająca sprężyny i częstość drgań własnych 0
As the load acting on the springs assume gravity plus reaction due to vibration of the springs.
Load acting F on the spring and natural frequency 0
.,21n
FFkugmmF sdyn
21
2
00 ,, mmmmkm
k
Przeprowadź obliczenia dla: m1=1 kg, m2=110 kg, y=0.01 m, d=0,008 m, D=0,05m, ilość
zwojów N=5,5, G=E/(2*(1+v)), E=2,1*1011
N/m2, v=0,3, ilość sprężyn n=16, =300 rad/s.
Po przeprowadzeniu obliczeń otrzymujemy 0=93 rad/s, max=19,7 MPa.
Perform calculations for: m1=1 kg, m2=110 kg, y=0.01 m, d=0.008 m, D=0.05 m, number of
turns N=5.5, G=E/(2*(1+v)), E=2.1*1011
N/m2, v =0.3, number of springs n=16,
=300 rad/s. After performing calculations we obtain 0=93 rad/s, max=19.7 MPa.
33
http://bhp-k412.p.lodz.pl/wibrizol.xls
http://www.springs.com.pl/kat_nacisk.php
Sprężyny poddane zmiennym obciążeniom ulegają zmęczeniu, co oznacza gromadzenie się
wewnętrznych pęknięć, czasami stopniową zmianę wymiarów i po pewnym czasie pęknięcie.
Sprężyn, których wymiary uległy zmianie nie naprawiamy, lecz wymieniamy.
Demontując maszynę, pamiętamy o tym, że sprężyny mogą mieć zakumulowaną energię
i mogą „wystrzelić”. Z tego względu muszą być najpierw odprężone lub stosuje się przyrząd
blokujący samoistne odprężenie.
Springs subjected to variable loads undergo fatigue, which means the accumulation of internal
cracks, sometimes gradual change in dimensions and after a while breaking. Springs whose
dimensions have changed should not be fixed, but replaced.
When disassembly machine, remember that spring may have accumulated energy and can
"shoot". Therefore, these must first be relieved or blocked.
Obliczenia: http://pkm.edu.pl/index.php
Sprzęgła
Couplings, clutches
http://images.google.pl/
http://www.haberkorn.pl/index/pl/artykuly/4 http://www.directindustry.com/prod/nexen-group-inc/linear-brake-for-guide-rail-13614-123922.html#prod_123922
Sprzęgła służą do połączenia dwóch wałów współosiowych w celu przekazywania momentu
siły.
Ze względu na to, że nie można zapewnić idealnej współosiowości wałów, stosuje się
sprzęgła podatne sprężyście lub luźne, na przykład zębate, a także przeguby na przykład
Cardana.
Couplings and clutches are used to connect two coaxial shafts for the transmission of torque.
Due to the fact that perfect concentricity of two shafts cannot be ensured, elastically flexible
coupling or the coupling having clearance are used, also gear coupling and joints, for example
universal U-joint.
Sprzęgła podatne zawierają sprężyny stalowe lub elementy kompozytowe.
Jeżeli silnik połączony jest z maszyną sprzęgłem sztywnym, to musi być on podparty
elastycznie, co ma umożliwić ruch wynikający z niewspółosiowości wałów. W innym
wypadku łożyska szybko się zużyją, a nawet może pęknąć wał wskutek zmęczenia.
34
Flexible couplings include steel springs or composites components (composite coupler,
composite disc couplings).
If the motor is connected to the machine with stiff coupling, it must be supported flexibly, so
as to allow movement due to the misalignment of the shafts. Otherwise, the bearings will
quickly wear out, and even shaft may break as a result of fatigue.
Stosujemy sprzęgła nierozłączne i rozłączne.
Sprzęgła podatne skrętnie umożliwiają poślizg w chwili rozruchu, a także w przypadku
zmienności obciążenia.
We use couplings and clutches.
Torsionally elastic couplings allow slippage at the time of start-up, and in the case of load
variations.
Sprzęgła rozłączne umożliwiają odłączenie elementów roboczych od napędu. Najczęściej są
to sprzęgła cierne. Elementy cierne sprzęgła dociskane są do siebie sprężyną, a rozłączane
siłownikiem.
Clutches allow disconnection of the working elements of the drive. Most are friction clutches.
Clutch friction elements are pressed against each other with spring and disengaged with the
actuator.
Sprzęgła elektromagnetyczne pozwalają na zdalne odłączenie elementów roboczych od
napędu, co pozwala na szybkie ich zatrzymanie.
Sprzęgło cierne samochodowe: http://auto.howstuffworks.com/clutch1.htm
Electromagnetic clutches allow for remote disconnection of the working elements from the
drive, allowing you to quickly stop them.
Clutch Friction Car: http://auto.howstuffworks.com/clutch1.htm
Nadmierna redukcja biegu w stosunku do aktualnej prędkości prowadzi do utraty własności
ciernych (wyślizgania) okładzin. Jest to spowodowane tym, że hamowanie odbywa się wtedy
na okładzinach sprzęgła. Takie zniszczenie sprzęgła objawia się tym, że począwszy od
pewnej prędkości zwiększanie gazu nie powoduje wzrostu prędkości pojazdu, mimo
wzrastającej prędkości silnika.
Excessive downshift, compared to the current speed, leads to losing frictional properties of a
lining. This is due to the fact that in this case inhibition is done on the linings of the clutch.
Such a failure of the coupling is revealed when increase of gas does not increase the speed of
the vehicle, while increasing engine speed.
Stosuje się też sprzęgła cierne stożkowe. Sprzęgło synchronizacyjne w skrzyni biegów to
stożek cierny w otworze stożkowym. Prędkość kół zębatych jest zrównywana przez złączenie
stożków.
35
Conical friction clutches are used. The clutch gearbox synchronization is the friction cone in
the hole taper. Gears speeds are equalled by concatenating cones.
W przypadku, gdy jedna z tarcz sprzęgła ciernego przymocowana jest do ostoi, to sprzęgło
pełni role hamulca.
In the case where one of the discs of the friction clutch is attached to the stand, the coupling
acts as a brake.
Innym rodzajem sprzęgła rozłącznego jest sprzęgło kłowe.
Another type of coupling is detachable claw clutch.
Sprzęgło odśrodkowe działa po przekroczeniu określonej prędkości, kiedy siła odśrodkowa
dociśnie szczęki cierne do bębna, wewnątrz którego one się znajdują.
Centrifugal clutch engages when the specified speed is achieved, when centrifugal force
presses the jaw to friction drum within which they are located.
Sprzęgło hydrauliczne umożliwia poślizg względny.
Hydraulic clutch allow for a relative slipping.
Sprzęgła bezpieczeństwa (torque limiters, safety coupling, safety clutch) ograniczają wielkość
przekazywanego momentu siły. Jeżeli obciążenia jest zbyt duże, to następuje rozłączenie lub
poślizg i nie dochodzi do przekazania napędu. Zwykle wielkość obciążenia granicznego
ustawiamy zmieniając śrubą napięcie wstępne sprężyny.
Safety clutch (torque limiters, safety coupling, safety clutch) limit the size of transmitted torque. If the
load is too large, it is disconnected, or slips, and there is no forward drive. Typically, the load limit set
by changing the bolt preload of the spring.
http://www.directindustry.com/prod/nexen-group-inc/brake-for-linear-guide-rail-13614-123922.html
Sprzęgła jednokierunkowe przekazują napęd tylko w jedną stronę. Są to zapadki zębate lub
cierne.
One direction clutch (freewheels) transmit drive only one way. These are the ratchet gear or
friction.
Połączenia wielowypustowe składają się z tulei z rowkami wzdłużnymi i wałka, na którego
powierzchni są wypusty wchodzące w rowki tulei. Wykonuje je się na prasach korzystając
z przeciągaczy. Mogą być pasowane na powierzchniach bocznych wypustów lub na średnicy.
W przypadku częstego ruchu osiowego stosuje się wielowypusty z kulkami, zamieniającymi
tarcie na toczenie. Rzadko stosuje się połączenia w kształcie wieloboku.
Spline consists of a sleeve with longitudinal grooves and a shaft with longitudinal protrusions.
They are manufactured on presses by using broaches. They may be fitted on the side surfaces
of protrusions or on their diameter. In the case of frequent axial movement the splines are
used with balls, changing friction on rolling. Connections having the shape of a polygon are
rarely used.
36
Wały, wielowypusty, sprzęgła, koła zamachowe, wirujące bębny i zbiorniki mogą okręcić
odzież wokół siebie i z tego względu muszą być odpowiednio osłonięte. Niedopuszczalne
jest, aby z nieosłoniętych części wirujących wystawały śruby, wpusty lub inne elementy,
które mogą pochwycić odzież. To samo dotyczy szprych kół wirujących i łopatek
wentylatora, które muszą być zakryte. Należy liczyć się z tym, ze osłony mogą być zdjęte, na
przykład w celu naprawy urządzenia i na powrót nie założone. Musi to podlegać kontroli.
Shafts, splines, clutch, flywheels, rotating drums and tanks may wind around worker clothes,
and therefore must be adequately shielded. It is unacceptable that bolts, grooves and other
items protrude, not shielded, on rotating parts that can catch clothing. The same applies to the
wheel spokes and the rotating fan blades which must be shielded. Must reckon with the fact,
that the cover can be removed, for example, to repairing the unit, and return is not established.
This needs to be checked.
Obliczenia: http://pkm.edu.pl/index.php
Hamulce
Brakes
http://images.google.pl/ http://auto.howstuffworks.com/auto-parts/brakes/brake-types/brake3.htm
http://auto.howstuffworks.com/auto-parts/brakes/brake-types/disc-brake1.htm
http://auto.howstuffworks.com/auto-parts/brakes/brake-types/drum-brake1.htm
http://auto.howstuffworks.com/auto-parts/brakes/brake-types/power-brake.htm
http://auto.howstuffworks.com/auto-parts/brakes/brake-types/anti-lock-brake1.htm
Stosowane są hamulce bębnowe, tarczowe, taśmowe, pneumatyczne, szynowe, bezstykowe
elektryczne prądami wirowymi.
There are used drum brakes, disc brakes, belts brakes, pneumatic brakes, rail brakes and
electrical non-contact brakes using eddy current.
Maszyny z napędem elektrycznym mogą mieć dodatkowo hamowanie polegające na
przełączeniu zasilania elektrycznego tak, aby silnik dawał moment przeciwny do
napędowego. W niektórych maszynach nie wolno tego stosować (na przykład w tokarkach,
frezarkach ze względu kierunkowe działanie noży).
Machines with electric drive can be further inhibited by involving the switching power
supply, so that the motor gave a moment opposite to the drive. In some machines this should
not be used, for example lathes and milling machines, due to the directional action of the
blades.
37
Hamulce samochodowe wykorzystują układy hydrauliczne, które zwiększają siłę działająca
na hamulce, kosztem drogi pedału hamulca. Siła zwiększana jest dodatkowo, gdy pracuje
silnik przez układ wspomagania.
Car brakes use hydraulic systems, which increase the force acting on the brakes, at the
expense of the brake pedal movement. When the engine is running, the force is multiplied by
the brake booster.
W samochodzie hamulce przednie i tylne mają oddzielne obwody hydrauliczne. Są one
połączone i w obydwu utrzymywane jest to samo ciśnienie. Jeżeli jest przeciek w jednym z
tych obwodów, to jest on odłączany. Drugi będzie działał i będą działały hamulce przednie
lub tylne. Skok pedału zwiększy się.
In a car, front and rear brakes have separate hydraulic circuits. They are connected one with
the other and in both the same pressure is maintained, if there is a leak in one of these circuits,
they are disconnected. The one that is not damaged will operate, but pedal stroke will
increase.
W niektórych maszynach (dźwignice, przyczepy ciężarówek) szczęki hamulcowe dociskane
są za pomocą sprężyn. Dzięki temu w przypadku zaniku zasilania hamulce działają,
powodując zatrzymanie ruchu.
In some machines (e.g. cranes, truck trailers) the brake shoes are pressed with springs. As a
result, in case of power failure, the brakes are working, causing the motion stop.
Hamulce stosowane w maszynach, inaczej niż hamulce samochodowe, mają najczęściej
szczęki na zewnątrz bębna i szczęki zaciskane są siłownikiem elektromagnetycznym.
The brakes used in machinery, other than automobile brake, brake shoes usually outside of the
drum and they are pressed with electromagnetic actuator.
Samochody ciężarowe mają hamulce pneumatyczne. Naciśnięcie pedału hamulca otwiera
zawór sterujący ciśnieniem dopływającego sprężonego powietrza ze zbiorników do
siłowników. W przypadku przyczepy hamulce uruchamiane są za pomocą sprężyn, a wzrost
ciśnienia w układzie hamulcowym przyczepy powoduje odhamowanie kół. Na takiej samej
zasadzie działa hamulec postojowy, dlatego nie jest możliwe uruchomienia samochodu przed
naładowaniem zbiorników ciśnieniowych.
Trucks have pneumatic brakes. Pressing the brake pedal opens the inlet valve from the tanks
to the actuators controlling the pressure of the compressed air. The trailer brakes are actuated
by springs and an increase in pressure in the brake system of the trailer causes disinhibition
wheels. On the same principle operates the parking brake and it is not possible to start the car
before charging pressure vessels.
Do hamowania wagonów stosuje się hamulce pneumatyczne wyposażone w zbiorniki
sprężonego powietrza. W przypadku zaniku elektryczności do sterowania zaworami
wykorzystuje się akumulatory.
Trains are equipped with brakes using compressed air from tanks. In case of loss of electricity
batteries are used for control valves.
38
Przełożenie przekładni
Ratio of power transmission devices
http://science.howstuffworks.com/gear-ratio3.htm
http://science.howstuffworks.com/gear-ratio4.htm
Celem przekładni jest zwiększenie sił przez zmniejszenie prędkości. Przekładnie
charakteryzuje przełożenie, które równa się ilorazowi prędkości obotowych , ilorazowi
momentów sił M, ilorazowi średnic D, a w przypadku kół zębatych ilorazowi ilości zębów z.
The aim of transmission is to increase the forces by reducing speed. Gear has a ratio which is
equal to the quotient of the rotational speeds , the quotient of the torques M, the quotient of
diameters D, and in the case of gears to the quotient of the number of teeth z.
60
2
1
2
1
2
2
1
1
2
2
1
2211
21
n
z
z
D
D
n
n
r
ri
rr
vv
W przypadku przekładni wielostopniowych przełożenie przekładni jest iloczynem przełożeń
na poszczególnych stopniach.
In the case of multi-stage gear, transmission ratio is the product of the ratios for the individual
steps.
Przekładnie cięgnowe
Belt and chain transmissions
http://adventure.howstuffworks.com/outdoor-activities/snow-sports/snowmobile2.htm
http://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Drive/Timing_belts.html
Przekładnie pasowe.
Stosuje się pasy (belts) bez końca o przekroju okrągłym, pasy płaskie (flat), klinowe (V-belt).
Długość pasa zmienia się ze zmiana temperatury otoczenia. Przekładnia pasowa musi mieć
napinacz pasa. Należy liczyć się z poślizgiem pasa względem kół. Naprężenia w pasie
obliczamy biorąc pod uwagę naciąg, zginanie i siłę odśrodkową. Projektując przekładnie
cięgnową, musimy pamiętać o tym, że odległość osi kół musi być odpowiednio dobrana do
długości pasów, dostępnych w handlu i do średnic kół pasowych.
Belt drives (belt transmission).
39
Used are: belts endlessly circular, flat belts, wedge belts (V-belt). The length of a belt changes
with the change in ambient temperature. Belt transmission must have a belt tensioner. You
must reckon with the belt slipping relative to the wheels. The stress in the belt is calculated
considering the tension, bending and centrifugal force. Designing belt transmission, we must
remember, that the distance of the axis of the wheels and the diameters of the pulleys must be
properly matched, to the lengths of commercially available belts.
Pasy zębate pozwalają na uniknięcie poślizgu. Wykonywane są z elastomerów (gumy,
neoprenu, polyurethanu, polychloroprenu), wzmocnione są stalowymi linkami, włóknami
szklanymi, aramidem lub kevlarem. Powierzchnia jest nylonowa.
Timing belts (synchronous) allow avoiding slipping. They are made of elastomers (rubber,
neoprene, polyurethane, polychloroprene), that are reinforced with steel cord, glass fibres,
aramid or Kevlar. The surface layer is made of nylon.
Pasy zębate podlegają rozciąganiu i zginaniu, a zęby są dociskane na powierzchniach styku
i podlegają ścinaniu.
Timing belts are subject to tension and bending, and the teeth are pressed against the contact
surfaces and are subject to shear.
Koła pasowe (pulley) wykonuje się ze stali, żeliwa, aluminium lub nylonu. Muszą być
wyważone i muszą pracować z prędkością, dla jakiej były zaprojektowane. Nie wolno
stosować kół uszkodzonych, mających pękniętą szprychę.
Pulleys are made of steel, cast iron, aluminium or nylon. Must be balanced and must operate
at a speed for which they were designed. Do not use damaged wheels, with a broken spoke.
Ze względu na to, że pas może pochwycić ubranie pracownika, przekładnie te muszą być
zabezpieczone w taki sposób, aby kontakt pracownika z nimi w czasie, gdy kola wirują był
niemożliwy. Osłony muszą zabezpieczać pracownika na wypadek, gdyby pas spadł z kół
napędowych.
Due to the fact that the belt can grasp employee's clothing, belt transmissions must be
shielded in such a way, that the worker contact with them is impossible, at the time when the
wheels are spinning. Guards must protect the employee in case the belt fell from the drive
wheels.
Nie musimy osłaniać indywidualnie pasów, jeżeli są w miejscu, które zawiera tylko układy
napędowe, jeśli to miejsce, jako całość jest zamknięte.
We do not have to shield individual belt transmissions, when they are in a location, which
contains only drive systems, if the place as a whole is closed.
ISO 5294:1989, ISO 5296-1:1989:
http://www.brecoflex.com/
http://www.brecoflex.com/download/E213.PDF
http://www.beltcorp.com/products.html
http://www.beltcorp.com/timing.html
40
http://www.komerc.pl/konstrukcja-i-eksploatacja-lancucha
Przekładnia łańcuchowa składa się z łańcucha, kół łańcuchowych i napinacza łańcucha. Z
upływem czasu łańcuch wydłuża się, ze względu na zużycie połączeń jego elementów.
Główne zagrożenia to złapanie za odzież lub pęknięcie łańcucha, który może uderzyć
pracownika.
Chain transmission consists of a chain, sprocket and the chain tensioner. Over time, the chain
gets extended, due to wear of its components. The main threats are grabbing for clothing or
breaking the chain, which may hit a worker.
Przekładnie łańcuchowe muszą być osłonięte. Osłony muszą chronić pracownika przed
uderzeniem w przypadku gdyby łańcuch pękł, jak również przed pochwyceniem pracownika
za ubranie. Wyjątek stanowią łańcuchy napędzane ręcznie.
Chain-drive must be covered with a shield. Guards must protect an employee from being hit
in the event that the chain get broken, and against catching the worker's clothing. Exceptions
are chains driven manually.
Przekładnie zębate
Gears
Gears: spur, helical and double helical, bevel, spiral bevel and hypoid, worm, epicyclical and
harmonic drive, internal gears, non-circular, rack and pinion, internal and external, skew
gears, gear and pinion.
http://images.google.pl/
http://www.haberkorn.pl/index/pl/artykuly/1
http://en.wikipedia.org/wiki/Gear
http://www.engineersedge.com/gear_menu.shtml
http://science.howstuffworks.com/gear-ratio3.htm
http://science.howstuffworks.com/gear-ratio4.htm
http://www.zakgear.com/
http://www.stepanlunin.com/
Stosujemy koła zębate walcowe i stożkowe o zębach prostych lub ukośnych, a także listwy
zębate dla ruchu zwrotnego.
Koła o zębach prostych charakteryzują się nagłym wejściem zębów w zazębienie.
Towarzyszy temu uderzenie ząba o ząb. Z tego powodu przekładnie o zębach prostych są
hałaśliwe.
41
We use the spur gears and bevel gears, having straight-cut teeth or helical, as well as racks for
reverse motion.
The straight teeth are characterized by a sudden entrance of teeth in engagement, what is
accompanied by impact of teeth with teeth. For this reason, spur gears are noisy.
Koła o zębach skośnych charakteryzują się tym, że zęby wchodzą w zazębienie stopniowo, a
w zazębieniu jest ich kilka równocześnie. Dzięki temu nie są tak hałaśliwe jak przekładnie o
zębach prostych. Wyłamać ząb ukośny jest też trudniej. Ukośne zazębienie powoduje
istnienie sił wzdłuż osi wału i wymaga stosowania łożysk, które takie siły przenoszą.
Helically-toothed wheels (helical gears) are characterized in it, that the teeth come into
engagement gradually, and there are several teeth engaged simultaneously. As a result, they
are not as noisy as gears with straight teeth. Break oblique tooth is difficult too. Oblique
forces that exist in tooth engagement, causes there are forces acting along shaft axis and this
requires the use of bearings that bear such forces.
Przekładnię wielostopniowe zamknięte w korpusie nazywane są reduktorami. Smarowanie
przekładni jest zanurzeniowe. Koła zębate rozpylają olej tworząc mgłę olejową. Oleje
zawierają dodatki zmniejszające zużycie przekładni (cynk, fosfor).
Multi-stage gears in cast iron enclosure (gear box) are referred to as speed reducers. Teeth are
lubricated by immersion in oil. Moving teeth create oil mist. Oils contain additives that reduce
teeth wear (zinc, phosphorus).
Przekładnia ślimakowa (worm gear speed reducer) składa się z mosiężnej ślimacznicy i
wykonanego ze stali hartowanej ślimaka. Ślimak to śruba o jednym lub dwóch zwojach, która
pełni rolę koła zębatego. Przekładnia ślimakowa ma zwykle duże przełożenia. Przykładowo,
jeżeli ślimak ma 1 ząb (zawinięty śrubowo), ślimacznica 50 zębów, to przekładnia ma
przełożenie 50.
The worm gear (worm gear speed reducer) consists of brass tooth wheel and the made of
hardened steel worm. Warm is a screw with one or two thread circumvolution, which acts as
the gear. Worm gear gives usually high transmission ratio. For example, if the warm has one
tooth (wrapped helically), the gear wheel has 50 teeth then the gear has a ratio of 50.
Przekładnia ślimakowa jest samohamowna. Możliwy jest napęd przekładni ślimakowej tylko
od strony ślimaka. Przekładnia powoduje duże straty mocy spowodowane tarciem, ma niską
sprawność i grzeje się.
Worm gear is a self-locking one. It is possible to drive the worm gear only by rotating the
warm, but not by direct rotation of a brass wheel. Worm gear cause power losses due to
friction, it has low efficiency and it heats up.
Przekładnie planetarne składają z jarzma z satelitami (tarcza z osadzonym na jej obwodzie
kołami zębatymi planetarnymi) oraz dwóch innych kół zębatych, współosiowych z jarzmem.
Jarzmo i obydwa koła są współosiowe, ale mogą obracać się niezależnie od siebie.
Planetary gearboxes (planetary gear) consists of a yoke with gears mounted on its perimeter,
called satellites and two other gears, coaxial with the yoke. The yoke, the sun gear, and the
other gear may rotate independently of each other.
42
Jarzmo obraca się, koła planetarne zazębiają się z pozostałymi kołami. Zwykle jedno z kół
jest unieruchomione. Jeżeli napędzane są obydwa to przekładnia staje się mechanizmem
różnicowym.
Przekładnie planetarne i mechanizmy różnicowe mogą mieć koła zębate walcowe lub
stożkowe.
The yoke rotates, the planetary gears mesh with the other wheels. Usually one of the wheels is
fixed. If both are driven, then the gear becomes differential mechanism.
Planetary gears and differentials may have spur (cylindrical) or bevel gears.
Ferguson Paradox (XVIIIw)
Trzy koła z prawej strony mają odpowiednio 99, 101 i 100 zębów. Jeżeli to ostatnie nie
obraca się wokół własnej osi to po pełnym obrocie koła 99 i 101 obrócą się o jeden ząb. Taka
sama odległość osi kół (mimo innej ilości zębów) możliwa jest dzięki korekcji linii zęba
(przesunięciu promieniowym). Przekładnia daje duże przełożenie n. p. 100. Szeregowo
połączona z przekładnią ślimakową o przełożeniu 50 pozwala na osiągnięcie przełożenia
5000. Znajduje zastosowanie w lotnictwie i w robotyce.
Three wheels on the right-hand side have 99, 101 and 100 teeth, respectively. If the one having 100 teeth is fixed and it does not rotate, then, when yoke rotates full rotation, the satellites having 99 and
101 teeth will rotate angle corresponding to one tooth. The same distance from the axis of all three
wheels (despite the different number of teeth) is achieved by correcting tooth line by radial displacement of cutting tool. This kind of gearbox may give large speed ratio e.g. 100. If connected in
series with worm gear with a gear ratio of 50, allows you to achieve ratios 5000. It is used in aviation
and robotics.
http://science.howstuffworks.com/gear-ratio3.htm http://science.howstuffworks.com/gear-ratio4.htm
http://www.zakgear.com/ http://www.stepanlunin.com/
Kształt zęba określony jest linią o nazwie ewolwenta. Jest to linia, jaką narysuje ołówek
przymocowany do końca nitki odwijanej ze szpulki.
The tooth profile is defined by a line called the involute (circle involute). It is a line that draws
a pencil, when attached to the end of the thread that is unwind from the spool.
43
z = ilość zębów, t = podziałka, d0 = średnica podziałowa, m = moduł, dw = średnica
wierzchołków zębów, h = wysokość zęba
z = number of teeth, t = pitch, d0 = pitch diameter, m = module, dw = outside diameter
(diameter of the tooth tips), h = height of the tooth
http://en.wikipedia.org/wiki/Gear
Zarys zębów można korygować przez niewielkie odsunięcie narzędzia nacinającego lub
dosunięcie od nacinanego koła. Wielkość korekcji określa współczynnik korekcji x, który
może być odpowiednio dodatni lub ujemny. Korekcja umożliwia zmianę odległości osi kół.
Ma wpływ na wytrzymałość zębów.
The outline of the teeth can be corrected by a small offset of cutting tool or approach toward
incised wheel. Offset amount determines the correction factor x, which may be positive or
negative, respectively. The correction makes possible slight change of the distance of wheels
centres. It affects the strength of the teeth.
Punkt styku zębów znajduje się na linii działania, która jest prostopadła do zarysu w miejscu
styku.
Zęby obliczamy na zginanie oraz na naciski. Statyczne naprężenia gnące znajdujemy z
zależności
The point of contact of teeth is on the line of action (pressure line), which is perpendicular to
the tooth contour at the point of contact.
Teeth are calculated accounting for bending and contact stresses. Static bending stress is
found from the relations
.6
,
,,2/
,
2LsW
W
M
HFMd
MF
PM
g
tgs
ts
mmh
mddmzd
tmdzt
w
25.1
2,
,
00
0
44
Oznaczenia: Ms moment napędowy, P moc, =2n/60 prędkość kątowa obliczanego koła, Ft
siła, d średnica, Mg moment gnący, H wysokość zęba, L długość zęba (szerokość koła
zębatego), s grubość zęba. Wykonując podstawienia, otrzymamy
Notation: Ms torque, P power, =2n/60 angular velocity of calculated wheel, Ft force, d
diameter, Mg bending moment, H the height of the tooth, the tooth length L (width of the
pinion), s the thickness of the tooth. After carrying out the substitution, we obtain
Lm
Fq
Lm
F
mL
F
mL
mF
tL
mF
tsmmH
ttttt
5.47
2
5.13
2
625.2
6
2/
25.2
2,25.1
222
Współczynnik q zależy od korekcji oraz ilości zębów i mieści się w przedziale wartości
2≤q≤5.5.
q factor depends on correction and on the number of teeth, and is in the range of 2 ≤ q ≤ 5.5.
All quantities in these formulas are expressed in the basic units of the SI (m, N, Pa).
Naciski pod działaniem siły statycznej obliczamy z wzoru Hertza.
The contact pressure resulting from static force is calculated from the Hertz formula
.2/,sin,/1,cos/
,11
1
2
2
2
1
2
1
21
drrKFF
EE
KK
L
Fp
tn
n
Oznaczenia: kąt (przyporu) pomiędzy siłą Ft styczną do koła i siłą Fn prostopadłą do
powierzchni zęba, promień krzywizny zęba, liczba Poissona, E moduł Younga.
Notations: pressure angle of action between the force tangent to the wheel Ft and the force
Fn perpendicular to the tooth surface, the tooth radius of curvaturePoisson's ratio,
E Young's modulus.
Warto zauważyć, że naciski na ząb są wprost proporcjonalne do pierwiastka z siły nacisku Fn
i odwrotnie proporcjonalne do pierwiastka z szerokości koła L.
45
It should be noted that the pressure on the tooth are directly proportional to the square root of
the force Fn and inversely proportional to the square root of the width of the wheels L.
Po wykonaniu podstawień dla stali mamy uproszczone wzory do obliczeń wstępnych modułu
i nacisków:
After the substitution for steel, we have simplified formulas for the calculation of the initial
module and contact pressures:
21
11676098
ddL
Fp t
Wszystkie wielkości są tu wrażone są w jednostkach podstawowych układu SI (m, N, Pa) .
Przykład
Obliczyć statyczne naprężenia gnące i naciski dla przekładni:
Calculate the bending stresses and pressures for gear:
Ft=10000N, d1=0.085m, d2=0.51m, L=0.05m, m=0.005m, =20/180,
1==0.3, E1=E2=210*109Pa.
Naprężenia gnące i naciski p:
Bending stresses and contact pressure p:
=5.47*10000/0.05/0.005=218.8*106Pa=218.8MPa,
1120MPa.Pa112018197751.0
1
085.0
1
05.0
10000676098
p
Google: Contact Stress: Permissible/Allowable
http://mechdesigner.support/index.htm?contact-fatigue-cams-cam-followers.htm Contact Stress Endurance Limit, Case Hardened Wrought Steels [58-64HRC]: 1300..1500 MPa.
Należy jeszcze uwzględnić zwiększone odkształcenia w chwili wejścia zębów w kontakt, co
skutkuje zwiększeniem naprężeń. W przypadku małej dokładności wykonania, skutkującej
niedopasowaniem wchodzących we współpracę zębów, naprężenia i naciski mogą być jeszcze
większe. Obliczenia uwzględniające powyższe czynniki przeprowadzamy korzystając ze
wzorów AGMA lub ISO. Naprężenia dopuszczalne na zginanie ustalamy uwzględniając
wytrzymałość zmęczeniową oraz spiętrzenie naprężeń u podstawy zęba.
It must also be taken of the increased strain upon the entry into contact of the teeth, resulting
in increased stresses. In the case of low accuracy of manufacturing which results in the
mismatch of teeth meshing, the stresses and contact pressures are even greater. The
calculations taking into account the above factors may be conducted using the formulas
AGMA or ISO. Allowable bending stress depends on endurance limit and stress
concentrations at the base of the tooth.
46
http://bhp-k412.p.lodz.pl/mmprog/gear.txt
Średnicę ds wału obliczamy biorąc pod uwagę moment gnący Mg i skręcający Ms. Oznaczmy
długość wału l, odległości koła od łożysk a i b, reakcje łożysk R
The diameter ds of the shaft is calculated taking into account the bending moment Mg and
twisting torque Ms. Length of the shaft l is the distance between the wheel bearings, a and b
denote distances of a wheel from bearings, R is reaction force
64,
3,
1,0
,32/
,
,,,,
422
3
3
2
max
2
max
sF
g
zs
g
s
z
g
zgsz
gBA
dI
EIl
bFay
k
Md
kd
M
W
MMMM
ball
FabM
l
aFR
l
bFR
Tutaj, F oznacza siłę poprzeczną działającą na wał, kg oznacza naprężenia dopuszczalne na
zginanie, naprężenia, E moduł Younga.
Here, F is the lateral force acting on the shaft; kg is permissible bending stress, stress, E
Young's modulus.
W przypadku długich wałów musimy sprawdzić ugięcie w miejscu osadzenia kół zębatych, a
także kąt ugięcia wału w miejscu osadzenia łożysk, jeżeli nie są to łożyska wahliwe.
In the case of long shafts, we need to check deflection fF in the place of attachment of gears,
as well as the angle of deflection of the shaft in places of bearings, if they are not self-
aligning bearings.
222222
6,
6,
3la
EJl
Fabl
EJl
Fb
EJ
bFaf baF
Wszystkie elementy muszą być zabezpieczone przed ruchem osiowym, a koła zębate przed
ruchem obrotowym względem wału.
All items must be prevented against unintended axial movement and wheels must be
prevented against rotational movement relative to the shaft.
Koło zębate mocowane jest do walu za pomocą wpustu, znajdującego się jednocześnie
w rowku w wale i w rowku w kole zębatym. Pasowanie wpustu N9/h9.
47
The gear wheel is fixed to the shaft with a key, located at the same time in a groove in the
shaft in and the groove of wheel. Key fit in the groove can be: N9/h9.
Siła działająca na wpust Fr
The force acting on the key Fr
22
srts
dF
dFM
Ze względu na to, że średnica wału ds jest zwykle znacznie mniejsza od średnicy koła
napędowego d, siła działająca na połączenie koła z wałem Fr jest znacznie większa od siły
obciążającej koło Ft.
Due to the fact that the shaft diameter ds is usually much smaller than the diameter d of the
drive wheel, the force acting on the connection of wheel to the shaft Fr is much higher than
the wheel load force Ft.
Naciski w rowku i na wpust obliczamy biorąc pod uwagę połowę wysokości wpustu
The pressure in the groove and acting on key is calculated taking into account half the height
of the key
cdd
d
r kkkA
F75,0,
Naprężenia ścinające wpust
Shear stress in key
2, r
tt
t
r kkk
A
F
Obliczenia: http://pkm.edu.pl/index.php
Calculations http://www.tribology-abc.com/calculators/key.htm
Jeżeli średnica wału jest mała w porównaniu do średnicy koła zębatego, to obliczona
wytrzymałościowo długość wpustu może być większa od szerokości uzębienia, co wymaga
szerszej piasty.
If the diameter of the shaft is small compared to the diameter of the gear, the calculated
endurance groove length may be greater than the length of the teeth, which requires a wider
hub.
48
Dla umożliwienia wprowadzenia koła na wał, zarówno otwór jak i wał mają wejście stożkowe
(fazę). Stosowane pasowania kół zębatych na wale: od przylgowego H7/j6 do lekko
wtłaczanego H7/r6.
To facilitate the putting of the wheel on the shaft, both, the hole in the wheel and the shaft end
have tapered input. There are applied gear fits on the shaft from a cling fit H7/j6 to slightly
press fit H7/r6.
Chropowatość wału dla połączeń wtłaczanych 1.25m. Chropowatość wału dla łożysk
ślizgowych i pierścieni uszczelniających gumowych, łożysk kulkowych <=0,32m.
W przypadku powierzchni, na których występuje poślizg chropowatość ma wpływ na zużycie.
W przypadku połączenia wciskanego „zgniecenie” chropowatości, jakie zachodzi w czasie
wciskania powoduje zmianę średnicy i przez to zmniejszenie wcisku i siły przenoszonej przez
to połączenie.
The roughness of the shaft for interference fits 1.25m. The roughness of the shaft for sliding
bearings and rubber sealing rings, and ball bearings <=0.32m. If on the surface the sliding
takes place, as it is in journal bearings, then surface roughness accelerate the wear. If the cases
of interference fits, roughness are partially cut during insertion, what reduces the interference
and therefore reduce the force transmitted over the link.
Łożyska toczne dobieramy tak, aby średnica wewnętrzna łożysk odpowiadała średnicy wału.
Średnica zewnętrzna ograniczona jest przez rozstaw osi kół zębatych. W przypadku kół
stożkowych i kół o zębach skośnych stosujemy łożyska stożkowe. Obliczenia prowadzimy
według katalogu łożysk tocznych biorąc pod uwagę reakcje łożysk oraz prędkość obrotową.
Pasowania łożysk tocznych: obciążenie miejscowe pierścienia zewnętrznego: otwór H7,
wałek k5, obciążenie miejscowe pierścienia wewnętrznego: otwór M7, wałek h6.
Bearings are selected so as to match the inner diameter of the bearing with the shaft diameter.
The outer diameter is limited by the distance of axis of shafts. In the case of bevel gears and
helical wheels the tapered roller bearings are used. Calculations of rolling bearing we conduct
according to the bearing catalogue, considering the reaction forces and speed.
Roller bearings fits: local load on outer ring: hole H7, shaft k5, local load of the inner ring:
hole M7, shaft h6.
Należy pamiętać, że w łożyskach wałeczkowych pierścień zewnętrzny nie jest zabezpieczony
przed przesuwaniem względem wewnętrznego, co powoduje, że konieczne jest jego ustalenie.
Łożyska stożkowe wymagają okresowej regulacji luzu.
Pierścienie osadcze rozprężne nie powinny być stosowane w środkowej części wału,
ponieważ rowki powodują spiętrzenie naprężeń. Dla osiowego ustalenia elementów na wale
stosujemy wtedy tuleje dystansowe.
Please note that the roller bearing outer ring is not prevented from moving relative to the
internal ring, which means that it is necessary to prevent it while designing.
Tapered roller bearings require periodic adjustment of clearance.
49
Spring locating rings should not be used in the middle of the shaft, because the grooves cause
stress concentrations. For fixing axial positions of elements on the shaft we use spacers.
http://www.g503.com/forums/viewtopic.php?t=54214
http://www.zeltech.pl/
http://www.befared.com.pl/
http://www.pkm.edu.pl/index.php/component/content/article/84-tolerancje/280-00010336
http://pkm.edu.pl/index.php
Przekładnie powinny być zamknięte w korpusie.
Stosujemy smarowanie rozbryzgowe olejem przekładniowym. Olej musi być
okresowo wymieniany.
Korpus powinien posiadać wlew i spust oleju oraz wskaźnik poziomu oleju.
Połączenie przekładni z silnikiem lub maszyną musi być wolne od skutków
niewspółosiowości wałów. Stosuje się sprzęgła elastyczne lub podparcie elastyczne
silnika.
Tylko przekładnie wolnobieżne lub służące do regulacji mogą nie spełniać tych
warunków.
• Gears shall be enclosed in the gear box, usually cast iron.
• We use the gear oil splash lubrication. The oil must be periodically replaced.
• The gearbox should have filler, oil drain and oil level indicator.
• The combination of a gear with a motor or a machine must be free from the effects of
misalignment of the shafts. Apply a flexible coupling or elastic motor support.
• Only low-speed gears and gears used for adjusting, may not meet these conditions.
Car gearbox:
http://auto.howstuffworks.com/automatic-transmission6.htm http://www.motortrend.com/roadtests/coupes/112_0403_2004_audi_tt_quattro_coupe/photo_01.html http://auto.howstuffworks.com/automatic-transmission.htm Car differential http://auto.howstuffworks.com/differential2.htm
Jeżeli samochód jedzie wzdłuż linii prostej to obie półosie maja tę samą prędkość, a satelita
nie obraca się wokół swojej osi.
Mechanizm różnicowy rozdziela napęd z jednego wału na dwa koła niezależnie. Dzięki temu,
jeżeli samochód jedzie po łuku, to koło na zewnętrznej może obracać się szybciej od koła na
wewnętrznej stronie samochodu. Gdyby tego mechanizmu nie było, to obydwa koła
poruszałyby z taką samą prędkością obrotową (jedno z tych kół szybciej, a drugie wolniej niż
wymaga tego toczenie bez poślizgu). Powstałe w ten sposób poślizgi powodowałyby
zdzieranie się opon.
50
If the vehicle travels along a straight line, then both the drive shafts (left and right) have the
same speed and the satellite does not rotate about its axis.
Differential distributes the drive from one shaft to the two wheels independently. This way, if
the car turns (goes around a curve), a wheel on the outside can rotate faster than the wheel on
the inside of the curve. If this mechanism were not so, it would move both wheels at the same
speed (one of the wheels faster and the other slower than it should be for turning without
slipping). The resulting slippage would cause wearing up of tires.
Mechanizm jest jednak źródłem kłopotu. Jeżeli samochód „zaryje” się w śniegu, piasku lub
błocie i nie chce ruszyć, to wtedy tylko jedno koło obraca się (z podwójną prędkością),
a drugie jest nieruchome. Zwykle to nieruchome koło jest przyczyna kłopotu. Przed nim jest
przeszkoda, której pokonanie przewyższa możliwą do rozwinięcia przez drugie koło siłę
tarcia.
The mechanism can be, however, a source of trouble. If the car is in the snow, sand or mud,
and does not want to move, then it is possible that one wheel rotating with double speed,
while the other remain stationary. Usually, it is the not rotating wheel that causes the trouble.
Before it there is a hurdle, which overcoming requires higher force, then it is accessible
friction force between the road and the other wheel and as the result it rotates slipping.
Napęd na cztery koła:
Four wheel drive
http://auto.howstuffworks.com/four-wheel-drive4.htm
W przypadku motoreduktorów mamy rozwiązany problem połączenia wału silnika z wałem
przekładni. Taki zespół ma mniejsze wymiary niż ekwiwalentny silnik.
Gear motors have solved the problem of the connection of the motor shaft with the
transmission shaft. It has smaller dimensions than the equivalent motor.
Silnik napędowy powinien być połączony z maszyną za pomocą przekładni pasowej lub
sprzęgłem elastycznym. W innym wypadku powinien być zamocowany do podłoża na
sprężystych podporach. Wynika to z faktu, że nie jest możliwe idealne ustawienie
współosiowe wałów silnika i maszyny.
The drive motor should be connected to the machine via a belt drive or a flexible coupling.
Otherwise, should be attached to the ground on the elastic supports. This is due to the fact that
it is not possible to perfect the alignment of the motor and the machine shaft.
Po przetarciu komutatora lub łożysk łatwopalnym płynem musimy poczekać aż do jego
całkowitego wyparowania. Iskra, jaka tam pojawi się po uruchomieniu silnika mogłaby
doprowadzić do wybuchu oparów i rozerwania obudowy.
After cleaning the commutator or bearings with flammable liquid, we have to wait until it
completely evaporates. The spark which there may appears after the motor starts could lead to
an explosion of vapour and bursting of the housing.
51
Przekładnie bezstopniowe
Variators
http://images.google.pl/
Bezstopniowe wariatory cierne to przekładnie o płynnej zmianie przełożenia. Przykładem
jest przekładnia złożona z dwóch stożków ustawionych tak, że podstawa jednego stożka jest
naprzeciwko wierzchołka drugiego stożka. Tworzące stożków są do siebie równoległe. Napęd
z jednego stożka przekazywany jest na drugi stożek przez element pośredniczący, stykający
się z obydwoma stożkami. Jego przesuw oznacza zmianę przełożenia.
Friction variators allows for smooth varying of speed. An example is a variator composed of
two cones arranged in such a manner, that the base of one cone is in front of apex of the
second cone. Side lines of both cones are parallel to each other. The drive from one cone to
the other is transmitted through the intermediate roll, which is in contact with both cones.
Axial movement of the roll change transmission rate.
Mechanizmy dźwigniowe i krzywkowe Dla nieskomplikowanych mechanizmów związki pomiędzy przemieszczeniami elementów można znaleźć w postaci analitycznej.
Podręcznik
Mechanika Maszyn. Komputerowe Modelowanie Maszyn. Szkic wykładu i laboratorium
komputerowego. Autor: Jerzy Zajączkowski
Rozdział: „Zastosowanie metod analitycznych do opisu prostych mechanizmów”
Linkage and cam mechanisms
http://images.google.pl/
For the simple mechanisms the relationships between the displacements of elements can be
found in an analytical form.
Textbook
Machine Mechanics. Computer Modelling of Machines. Outline of lecture and computer lab.
Author Jerzy Zajaczkowski.
Chapter: “The application of analytical methods for describing simple mechanisms”
Dla złożonych mechanizmów o ruchu zmiennym posługujemy się metodami
komputerowymi
Podręcznik: Mechanika Maszyn
For complex reciprocating mechanisms we use computer methods
Textbook: Machine Mechanics
Związek pomiędzy momentami sił i siłami działającymi na elementy mechanizmu oraz ich
przemieszczeniami znajdujemy korzystając z zasady prac wirtualnych uwzględniając siły
bezwładności.
52
The relationship between the forces and moments of forces acting on the elements of the
mechanism and their displacements, we find by using the principle of virtual work, taking into
account the inertia forces.
0dd i j
jx
i
xFMji
W obliczenia wstępnych często można przyjąć dla ruchu zwrotnego funkcję harmoniczną, a
prędkość wału jako stałą i równą prędkości znamionowej silnika. Mamy wówczas
In preliminary calculations one can often take as the reciprocating function, the harmonic
function, and the driving shaft speed take as a constant value, which is equal to the speed of
the motor. We then have
.2sin2
1cossin
d
d
d
d
d
d
,sind
d
d
d
,0dd,sin,
2
0
2
00
2
2
22
0
2
2
22
2
2
0
ΦΨBΦΦΨΨBΦ
Ψ
Φ
ΨB
Φ
ΨMM
ΦΨBΨ
Bt
BM
ΨMΦMΦΨΨtΦ
Tutaj B oznacza bezwładność, 0 oznacza amplitudę ruchu zmiennego, prędkość kątową
wału napędowego.
Here, B is the inertia, 0 is the amplitude of the reciprocating movement, angular velocity
of the drive shaft.
Analogicznie, dla ruchu posuwisto-zwrotnego, mamy
Similarly, for the reciprocating motion, we have
,2sin2
1
d
d 2
0
2 ΦXmΦ
XFM X
Tutaj m oznacza masę, X0 oznacza amplitudę ruchu zmiennego, prędkość kątową wału
napędowego.
Here, m is the inertia, X0 is the amplitude of the reciprocating movement, angular velocity
of the drive shaft.
Naciski na krzywkę obliczamy korzystając z wzoru Hertza.
Contact stress acting on cam can be calculated using Hertz`s formula.
53
Konstrukcja mechanizmów o ruchu zmiennym
Design of mechanisms having reciprocating motion
Mechanizmy dźwigniowe powinny być zamknięte w korpusie z olejem podobnie jak
reduktory i mechanizmy krzywkowe.
Linkages and cam mechanisms should be enclosed in housing with oil, similarly as speed
reducers and cam mechanisms.
Wały korbowe są wykonane, jako odkuwki (zwykle stal C45). Czopy łożyskowe są
nawęglane i hartowane. Stosuje się też staliwne odlewy. W przypadku produkcji jednostkowej
wykonuje się wały składane lub toczone z pręta. Obliczane są na zginanie i skręcanie.
Crankshafts are made as forgings (usually steel C45) or as a steel casting. Bearing journals are
carbonized on surface and hardened. For the small production they can be turned on lathe or
assembled from parts. They are calculated for bending and twisting.
Korbowód (łącznik), powinien być lekki, zwykle wykonywany jest jako odkuwka. Aby
możliwy był montaż, może być dzielony. Obliczany jest na wyboczenie, a części okrągłe na
zginanie.
Connecting rod should be light, usually manufactured as a forging. For assembly reasons it
can be composed of two parts. It is calculated for the buckling and round parts for bending
stress.
Mechanizmy, przenoszące duże obciążenia, mają zazwyczaj łożyska ślizgowe, smarowane
olejem pod ciśnieniem. Stopniowy spadek ciśnienia jest objawem zużycia panewek, nagły
spadek oznacza awarię. Spadek poniżej wartości dopuszczalnej oznacza konieczność
naprawy.
Mechanisms, carrying heavy loads, have usually journal bearings, lubricated with oil under
pressure. The gradual drop in pressure is a symptom of wearing of bushings, a sudden drop in
means a failure. Fall below the limit value means that repair is need.
Łożyska, szczególnie te, w których ruch jest wahliwy, powinny być ślizgowe, smarowane
pompą olejowa, utrzymującą ciśnienie oleju, zapobiegające kontaktowi metalicznemu wału
z panewka. Łożyska toczne, z wyjątkiem łożysk igiełkowych, nie nadają się ze względu na
mały kąt oscylacji i wynikające z tego obciążenie tylko kilku elementów tocznych.
Bearings, especially those in which the movement is swinging, should be journal bearings,
lubricated with oil pump, oil pressure continuing to prevent from metallic contact between the
shaft and the bushing. Rolling bearings, with the exception of needle roller bearings, are not
suitable due to the small angle of oscillation and the resulting work on only a few of the
rolling elements.
Dobrym przykładem jest mechanizm korbowy w silniku spalinowym.
A good example is a crank mechanism in combustion engine.
54
Panewka musi być zabezpieczona przed obrotem i wysunięciem. W odróżnieniu od czopów,
panewki wykonuje się z metali miękkich: stopów miedzi lub cyny. Dzięki temu zużycie
głównie ich dotyczy, a nie wału. Panewki są tanie w porównaniu do wału korbowego.
Bushing must be secured against rotation and slipping. In contrast to the journals, bushings
are made of soft metals: copper alloys or tin alloys. As a result, they mainly get worn, and not
the shaft. Bushings are cheap compared to the crankshaft.
Olej do czopów korbowych doprowadzany jest przez odpowiednie nawiercenia w wale
korbowym.
Najpierw w wale wykonuje się otwory przelotowe, później są one zaślepiane tak, aby olej
trafił na miejsce smarowane. Jeżeli kołki zaślepiające nie były dopasowane, to w nowych
maszynach mogą wypaść, co skutkuje spadkiem ciśnienia oleju i wymaga natychmiastowego
zatrzymania maszyny.
Oil is supplied to journals by the drilling in the crankshaft.
First, in the shaft, the holes are drilled, and then they are plugged in some places, so that the
oil will find its way only to the bushing. If plugs were not matched to the holes, then they may
fall out. There is a resulting low oil pressure and this requires immediate stop and repair.
Wały, korby, korbowody, wahacze i tłoki musza być osłonięte, jeżeli pracownik mógłby mieć
z nimi kontakt.
Shafts, crank, connecting rods, rocker arms and pistons must be shielded, if the employee
could have contact with them.
Powyższe uwagi nie dotyczą mechanizmów służących do regulacji lub przenoszących małe
obciążenia, jak na przykład maszyny szyjące.
The above considerations do not apply to small loads mechanisms and mechanisms used for
adjustments.
W mechanizmach krzywkowych sterujących, ze względu na małe siły, popychacz, aby nie
odrywał się od krzywki, dociskany jest do krzywki sprężyną.
The cam mechanism, that are used for controlling working machines (engine), due to the
small forces, the contact of the follower with the cam is assured by a spring, that prevent the
follower from bouncing motion.
W przypadku krzywek roboczych, ze względu na duże siły, stosuje się drugą krzywkę zamiast
sprężyny.
In the case of cams operating under load, due to the large forces, the second conjugate cam is
used for this purpose
Krzywka z rowkiem wymaga stosowania oddzielnych toczków dla obydwu ścianek rowka.
Każdy z toczków obraca się w przeciwnym kierunku.
55
The cam groove requires separate rollers for both groove walls. Each of the rollers rotates in
the opposite direction.
Jeżeli siły są znaczne, to pierścień toczka musi być odpowiednio gruby, aby nie uginał się i
nie blokował łożyska i tym samym swojego ruchu obrotowego.
If the forces are substantial, then the outer ring of the follower roller must be properly thick,
so as not get bend and therefore lock the bearing, preventing it from rotational movement.
Z tego samego względu stosujemy łożyska igiełkowe, gdzie odległość pomiędzy igiełkami
jest mniejsza niż pomiędzy kulkami czy wałeczkami.
For the same reason we use needle bearings, where the distance between the needles is less
than between the balls or rollers, what prevent the ring from bending.
Aby uniknąć problemów ze współosiowością krzywki i toczka, ten ostatni nie jest walcem,
lecz baryłką o dużym promieniu baryłkowatości, na przykład średnica toczka kilka
centymetrów, a promień baryłkowatości 2 m.
To avoid problems with the alignment of the cam and the follower roller, the latter is not the
cylindrical, but it is the barrel of large radius, for example the diameter roller has a few
centimetres, while the radius of the barrel is 2 m.
Krzywki przenoszące duże obciążenia powinny być zamknięte w korpusie, podobnie jak
reduktory i mechanizmy dźwigniowe.
Na miejsce styku powinien być natryskiwany olej, którego zadaniem jest chłodzenie i mycie.
Cam carrying heavy loads should be enclosed in the box, similar to gearbox.
The contact point should be constantly oiled, possibly sprayed with oil, whose task is cooling
and washing.
Wał wykonujący ruch obrotowo zwrotny powinien mieć łożyska ślizgowe smarowane olejem
pod ciśnieniem. Łożyska toczne, z wyjątkiem łożysk igiełkowych, nie nadają się ze względu
na mały kąt oscylacji.
The follower shaft rotating reciprocally should have journal bearings lubricated with oil under
pressure. Roller bearings, with the exception of needle roller bearings, are not suitable due to
the small angle of oscillation.
Osłoń krzywki, wahacze i tłoki, jeżeli pracownik mógłby mieć z nimi kontakt.
Shield cams, rocker arms and pistons, if the employee could have contact with them.
56
Bezpieczeństwo Pracy Operatorów Maszyn w Skrócie
Machine Safety in Brief
Przeciwwypadkowe zabezpieczenia maszyn
Accident prevention devices
Machine guards, machine shields, adjustable guards, self-adjusting guards, automatic guards,
interlocked guards, distance guards, barrier guards, interlocked gates, controlled safety
machine guards, safety mats, pressure sensitive edges, safety light curtains, safety laser
scanner
Maszyny i urządzenia muszą posiadać certyfikat stanowiący deklarację oceny zgodności z
przepisami w zakresie bhp.
Operator musi posiadać uprawnienia do wykonywania danej pracy.
Pracodawca musi sprawdzić czy operator posiada wymagane dokumenty i czy posiada
potrzebne kwalifikacje i umiejętności.
Machinery and equipment must be certified as constituting a declaration of conformity
assessment with the provisions on health and safety.
The operator must be qualified to perform the job.
The employer must verify that the operator has the required documents and whether he has
the necessary qualifications and skills.
Operator musi dokonać sprawdzenia sprzętu przed rozpoczęciem pacy, a po zakończeniu
musi pozostawić maszynę w stanie bezpiecznym.
Musi być dobrze zaznajomiony z instrukcja obsługi i zasadami bhp.
Musi informować o wszystkich potrzebnych naprawach.
The operator must make the equipment checked before the he starts his work, and after he has
finished, he must leave the machine in a safe state, say default state.
He must be well acquainted (versed) with the machine manual and safety rules.
He must inform about all the necessary repairs.
Uruchomienie niesprawnej maszyny musi być uniemożliwione.
Operator musi nosić odzież ochronna i odpowiednie do zagrożeń środki ochrony osobistej.
Pracodawca prowadzi nadzór nad przestrzeganiem zasad bhp.
Starting a defective machine must be prevented.
The operator must wear protective clothing and personal protection equipment, appropriate to
the hazards.
The employer shall supervise the observance of safety rules.
Maszyna musi być zabezpieczona przed włączeniem przez osoby nieupoważnione.
Maszyna musi być eksploatowana i serwisowana zgodnie z dokumentacją techniczną.
W przypadku serwisowania, możliwość uruchomienia musi być ograniczona techniczne tylko
do osoby serwisującej maszynę.
The machine must be secured against starting by unauthorized persons.
57
The machine must be operated and serviced in accordance with the technical documentation.
In the case of service, the ability to run must be limited to only the technical person servicing
machine.
Maszyna musi być zabezpieczona przed zagrożeniami wynikającymi z zaniku zasilania.
Przerwane czynności nie mogą być samoczynnie podjęte przez maszynę po przywróceniu
zasilania.
The machine must be protected against the dangers arising from power failure. Interrupted
work cannot be taken by the machine automatically when power is restored.
Maszyna musi posiadać zabezpieczenia chroniące pracownika przed zagrożeniami, jakie mają
miejsce w układzie napędowym, w miejscu obróbki, w miejscu podawania surowca, odbioru
produktu i w układach transportujących.
The machine must have safeguards to protect workers against hazards, which occur in the
drive, in the site of machining, in place of raw material feed, in place of receiving the product
and in the transport systems.
Stosujemy różnego typu osłony, urządzenia zabezpieczające, zabezpieczenie przez
zapewnienie odległości lub właściwe położenie, stosujemy ssawki odpylające i wyciągi oraz
izolacje cieplną elementów gorących.
We use various types of shields, safety devices, and safety by ensuring the proper distance or
location, use installations for taking away dust and gases, and thermal insulation of the hot
items.
Maszyny od obróbki drewna muszą posiadać zabezpieczenia przed odrzutem i przed
zetknięciem ręki z ostrzem narzędzia. Powinny mieć instalacje odpylające.
Some of the specific requirements for specific machines and equipment:
Machines for woodworking must have protection against kick-back, and contact of hand with
the blade. They should have dust removing installations.
Maszyny od obróbki metalu muszą być tak zabezpieczone, aby nie nastąpiło wyrwanie lub
rozerwanie materiału lub narzędzia. Muszą być zabezpieczenia chroniące pracownika przed
takim zagrożeniem, a także przed odpryskami. W przypadku szlifierki pracownik nie
powinien przebywać w płaszczyźnie wirującej ściernicy ze względu na możliwość jej
pęknięcia..
Machines for metalworking must be protected, so that there was no tearing out or rupture of
the material or tools. There must be safeguards to protect workers against such a threat, and
also against flying metal pieces and splashes of coolant. In the case of a grinding machine, the
operator should not be in the plane of the rotating of grinding wheel due to the possibility of
cracking of the wheel.
Maszyny samojezdne (pojazdy, traktory, koparki, spychacze, wózki widłowe) muszą mieć
zabezpieczenie przed przygnieceniem operatora w wypadku wywrócenia się. Kabina
operatora powinna być odporna na siły działające w przypadku wywrócenia się pojazdu
(koparka) lub spadnięcia ładunku na kabinę (wózek widłowy).
58
Traktory mają rurę wydechowa i tłumik skierowane do góry, tak aby spaliny nie zatruwały
pracownika i roślin.
Traktor nie ma resorów, gdyż prędkość ciągnika jest mała i wystarczają opony, które
pochłaniają wstrząsy. Gdyby były resory, to korpus miałby tendencję do drgań i
niekontrolowanego ruchu, co mógłby przyczynić się do wywrócenia traktora. Drgania
mogłyby powodować zmienną wysokość położenia podczas pracy, co miałyby wpływ na
zmienną głębokość orki.
Traktor ma dwa pedały z prawej strony służące do hamowania. Lewy pedał zatrzymuje lewe
tylne koło, a prawy pedał zatrzymuje prawe koło. Niezależność hamowania kół zwiększa
sterowność, gdy napęd jest tylko na tylne kola. Ma to znaczenie, gdy trzeba wykonać ostry
zakręt lub w błocie, gdy koło wiruje ze względu na utratę przyczepności (trakcji). Na szosie
obydwa pedały muszą być złączone, gdyż zahamowanie jednej strony mogłoby skutkować
zjechaniem do rowu i wywróceniem traktora.
Mobile machines such as trucks, tractors, excavators, bulldozers and forklifts must have
protection against crushing the operator in the event of a rollover. Cabins of mobile machines
should have fall over and rollover protecting structures (FOPS and ROPS).
Tractors have their exhaust system (silencer) fitted upwards in the front of the vehicle, so that the fumes do
not pollute the employee and plants.
Tractor has no springs, because the speed of the tractor is small enough and the tires absorb
shock. If there were springs, the body would have a tendency to vibration and uncontrolled
movement, which could contribute to overturning tractor. Vibrations could cause a variable
height during operation, which would have an impact on the variable depth of plowing.
Tractor has two pedals used for braking. Left pedal stops the left rear wheel and the right
pedal stops right wheel. Independence braking the wheels increases maneuverability when the
drive is only on the rear wheels. This is important when you need to make a sharp turn or in
the mud when the wheel spins due to loss of adhesion (traction). On the road both pedals must
be connected to each other, because the inhibition of one side could lead to running off into
the ditch and overturning tractor.
Maszyny samojezdne, takie jak wózki widłowe czy koparko-ładowarki, nie mogą jechać z
ładunkiem uniesionym do góry, gdyż w razie konieczności hamowania, pojawia się pozioma
siła bezwładności, dająca moment siły działający na ramieniu równym wysokości uniesionego
ładunku, co powoduje wywrócenia się pojazdu. Operator powinien być zapięty w pasy
bezpieczeństwa lub specjalną uprząż.
Mobile machinery, such as forklifts and backhoe loaders, cannot move with a load lifted up,
as if needing to stop, the horizontal inertia force multiplied by the load height gives a torque
causing the machine rollover. Operator should be fastened with safety belts or a special
harness.
59
Maszyny do obróbki żywności muszą być tak skonstruowane i tak eksploatowane, aby były
przestrzegane wymagania sanitarno-higieniczne. Stosujemy stale nierdzewne, gładkie
powierzchnie, zaokrąglone kształty elementów czyszczonych ułatwiające mycie i
nietoksyczne środki smarujące.
Machinery for food processing must be designed and operated, so that they complied with the
requirements of sanitary and hygienic. We use stainless steel, smooth surfaces, rounded
shapes of the cleaned parts to facilitate cleaning and non-toxic lubricants.
W przypadku maszyn narażających pracownika na drgania lub hałas muszą być przestrzegane
zasady ochrony zdrowia przed skutkami takich zagrożeń. Jest to zwykle osiągane poprzez
ograniczenie czasu narażenia pracownika na wibracje, przez zastosowanie rotacyjnego
systemu organizacji pracy.
Work of machine operator exposed to vibration or noise, must be complied with rules for the
protection of health against the consequences of such threats. It is usually achieved by
restricting the time of operator exposure to vibration through rotation of workers.
Maszyny do produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych muszą mieć zabezpieczenia
uniemożliwiające pochwycenia pracownika przez zamykającą się formę, zabezpieczenia
pracownika przed oparzeniami i zabezpieczenia przed trującymi gazami.
Machines for the manufacture of plastic products must be secured to prevent capture of
employee closing by the mould, worker protection against burns and protection against
poisonous gases.
Spawacz musi mieć niepalną odzież ochronną, środki ochrony oczu przed promieniowaniem,
musi być wykluczona możliwość zatrucia gazami, możliwość wzniecenia pożaru, możliwość
porażenia prądem.
Welder must use non-flammable protective clothing, eye protection against radiation. The
following must be ruled out: the possibility of gas poisoning, the possibility of fire hazard, the
possibility of electric shock.
Uruchomieniu maszyny towarzyszy sygnał dźwiękowy i świetlny. Jeżeli kilku pracowników
obsługuje maszynę, to pomiędzy sygnałem i ruchem musi być opóźnienie, pozwalające tym
pracownikom na awaryjne niedopuszczenie do rozruchu. i i pedały mają zabezpieczenia przed
niezamierzonym uruchomieniem.
Starting the machine should be accompanied by with a beep or light. If several employees
operate the machine, it is between the signal and the motion must be delay to allow the
workers to prevent start by an emergency switch if necessary. Switches and pedals should be
prevented against unintentional operation.
Uruchamianie z ograniczonym ruchem stosujemy na przykład do zapoczątkowania pobierania
taśmy, smarowania długiego łańcucha itp.
Limited inch switches are used for starting a machine with limited motion, for example to
initiate the tape download or to lubricate a long chain, etc.
60
Jeżeli użycie przycisku start nie uruchamia maszyny, to nie wolno go uporczywie
wielokrotnie naciskać, gdyś może to spowodować zespawanie styków i trudne do
przewidzenia skutki.
If pressing the start button does not start the machine, do not press it repeatedly, because this
may cause welding electrical contacts, what may result in unpredictable consequences.
Włączniki wymagające ciągłego nacisku umożliwiają szybkie zatrzymanie maszyny w
sytuacjach niebezpiecznych.
Switches requiring constant pressure are used for fast stopping of the machine in hazardous
situations.
Włączniki angażujące obie ręce uniemożliwiają pracownikowi sięgniecie ręką w
niebezpieczne miejsce.
The switches, engaging both hands, are preventing the operator from reaching hand in a
hazardous place.
Jeżeli czynności musi towarzyszyć pewne zagrożenie, to stosujemy elementy przypominające
(mechaniczne, świetlne, dźwiękowe) o powstającym zagrożeniu.
If action must be accompanied by an unavoidable certain hazard, then the warning devices are
used (mechanical, light, sound) acting with the emerging threat.
Wyłącznik awaryjny: powinien być widoczny, łatwo dostępny także, gdy maszyna jest długa.
Powinien mieć kształt umożliwiający uruchomienie dowolną częścią ciała. Ponowne
uruchomienie maszyny możliwe dopiero po anulowaniu jego działania.
Emergency stop: it should be visible, easily accessible, also if the machine is long. It should
have a shape enabling one to press it with any part of the body. Restarting the machine after
emergency stop has been applied is possible only after the cancellation of his actions.
Wyłączniki krańcowe zatrzymują mechanizmy, gdy jego elementy osiągną krańcowe
położenia.
Mechanizmy uruchamiające hamulce, gdy przekroczona będzie dopuszczalna prędkość.
Urządzenia uniemożliwiające podnoszenie ciężaru, jeżeli przekracza on wielkość udźwigu.
Zawory bezpieczeństwa, które otwierają się, gdy ciśnienie przekracza wartość dopuszczalną.
Limit switches stop the mechanisms when they reach the end positions.
Mechanisms actuating brake when the speed exceeds the speed limit.
Device that prevents lifting the weight that is above capacity of machine.
Safety valves get open when the pressure exceeds the limit value.
Przed rozpoczęciem serwisowania maszyna musi być odłączona trwale od źródła energii w
taki sposób, aby nikt oprócz osoby wykonującej serwisowanie, nie mógł jej włączyć.
Energia zakumulowana w maszynie musi być uwolniona (np. energia w sprężynach, w
sprężonym powietrzu, energia kinetyczna kół zamachowych, maszyna musi wystygnąć).
61
Before servicing the machine must be permanently disconnected from the power source in
such a way, that no one, except the person performing the service, could switch it on.
The energy accumulated in the machine must be released (e.g. energy in springs, compressed
air, flywheels kinetic energy, hot things must cool down).
W przypadku zaniku zasilania maszyna musi osiągnąć stan bezpieczeństwa: elementy
trzymane w uchwytach zasilanych energią (magnetycznych, hydraulicznych) muszą mieć
zabezpieczenie przed wyrzuceniem ich w obszar, w którym przebywać mogą ludzie, elementy
podnoszone muszą być zabezpieczone przed spadnięciem przez zastosowanie hamulców
zaciskanych sprężynami. Po włączeniu zasilania energią maszyna nie może samoczynnie
kontynuować przerwanej pracy.
In case of power interrupt the machine must reach a state of safety: items kept in brackets,
that are supplied with energy (magnetic, hydraulic) must be protected against being thrown
in the area, where people can stay, elements lifted must be protected from falling by the use of
the brakes clamped with springs. When the power supply is restored, the machine must not
automatically continue the interrupted work.
Osłony stałe zabezpieczające przed dostępem do miejsc niebezpiecznych, powinny być tak
zamocowane, aby ich zdjęcie wymagało posiadania specjalnego klucza lub powinny być
sprzężone z układem sterującym tak, aby po ich zdjęciu nie było możliwe uruchomienie
maszyny, a ich zdjęcie zatrzymywało maszynę.
Fixed guards, used to prevent access to dangerous parts, should be so attached, that removing
them should require a special key, or should be connected to the control system, so that if they
are removed, then starting the machine is not possible, and removing them cause machine to
stop.
Osłony i drzwi sprzężone są połączone z układem sterowania tak, aby nie można było ich
otworzyć, jeżeli jest zagrożenie takie jak ruch, temperatura, ciśnienie itp. Jeżeli są otwarte, to
nie jest możliwe uruchomienie maszyny, a ich zamknięcie nie może samoczynnie uruchamiać
maszyny. Należy sprawdzać czy nie są celowo zablokowane lub nie uległy zablokowaniu z
powodu zanieczyszczeń.
Interlocked covers and doors are connected to the control system, so that they cannot be
opened, if there is a hazard, such as motion, temperature, pressure, etc. If they are open, it is
not possible to run the machine. The interlocked switches must be prevented from being used
for starting machine. You should check if they are not deactivated by dust or purposely.
Jeżeli drzwi mają być hermetyczne, to czasami stosuje się jako uszczelki, gumowe rurki
pompowane powietrzem.
For hermetic sealing the rubber gaskets tube inflated with air are used sometimes.
Osłony regulowane pozwalają na takie ich ustawienie, aby zminimalizować dostęp do miejsc
niebezpiecznych, stosownie do wielkości materiału, ale muszą pozwolić na realizację zadań
produkcyjnych.
62
Adjustable guards allow such their setting, as to minimize the access to dangerous places,
according to the size of the work piece, but must allow for the conducting the production
tasks.
Osłony samonastawne poprzez kontakt z materiałem obrabianym same dostosowują się tak,
aby zakryć w maksymalnym stopniu narzędzie.
Automatic guards adjust themselves by contact with the work piece, so as to cover the sharp
tool as much as possible.
Osłony barierowe zamykają dostęp do miejsca niebezpiecznego, jeżeli jest zagrożenie i
umożliwiają dostęp, gdy nie ma zagrożenia.
Barrier shields close access to dangerous places, where there is the threat and they allow
access when there is no danger.
Osłony automatyczne zmuszają pracownika do opuszczenia miejsca niebezpiecznego (przez
powolne wypychanie) z chwilą, gdy powstaje zagrożenie.
Automatic shields compel the employee to leave the dangerous place (by slowly him pushing
out) as soon as there is a hazard.
Paski ograniczające zasięg ruchu rąk pracownika tak, aby nie mógł włożyć ręki w obszar
niebezpieczny i wymuszają w ten sposób używanie narzędzi.
Restraints - belts limiting the range of motion of hands of the employee, so that he could not
insert a hand into the dangerous place and thus necessitating the use of tools.
Paski wyciągające ręce pracownika z obszaru niebezpiecznego z chwilą, gdy powstaje tam
zagrożenie (odciągacze /wyciągacze).
Pullback/pull-outs belts or ropes connected to worker hands and pulling his hands out of the
area as soon as there hazard arises.
Kurtyny świetlne mogą być stosowane tylko wtedy, gdy po wykryciu zagrożenia maszyna
zatrzyma się zanim operator włoży rękę w obszar zagrożenia. Stosowane są na przykład w
prasach hydraulicznych, gdzie ruchy są powolne. W maszynach gdzie zespół narzędzia
połączony jest z układem napędowym za pomocą sprzęgła elektromagnetycznego
rozłącznego, co umożliwia natychmiastowe odłączenie go od układu napędowego i
zatrzymanie za pomocą hamulca, zanim zagrożenie będzie realne. W innym wypadku kurtyny
świetlne nie są wystarczającym zabezpieczeniem, ale mogą uruchamiać sygnały ostrzegawcze
przypominające o powstałym zagrożeniu.
Light curtains can be used only when a detected threat can stop the machine, before the
operator hand reaches the hazardous zone. They are used, for example in hydraulic presses,
where the movements are slow. In machines where the tool assembly is connected to the drive
system via an electromagnetic detachable clutch, which allows one to instantly disconnect the
tool from the drive system and instant stop it by using the brake, before the threat is real.
Otherwise, light curtains do not offer sufficient protection, but can be used as the warning
signals, recalling about the emerging threat.
63
Ogrodzenia świetlne, skanery i czujniki podłogowe mają wadę polegająca na tym, że choć
zapewniają bezpieczeństwo przez zatrzymanie maszyny, to jednak nie powstrzymują intruza
od wejścia w obszar niebezpieczny. W przypadku zatrzymania maszyny przez te
zabezpieczenia, operator musi od nowa rozpoczynać proces produkcyjny.
Light curtains, scanners and floor sensors have the disadvantage that although they ensure
safety by stopping the machine, they do not prevent an intruder from the entry into a
dangerous area. In case of stopping machine by those guards, the operator must again begin
the manufacturing process.
Kurtyny świetlne wykrywają tylko wtargnięcie w obszar niebezpieczny (przekroczenie linii w
której są ustawione), o ile maszyna jest włączona. Jeżeli człowiek wejdzie tam w czasie gdy
maszyna jest wyłączona, to jego obecność nie będzie wykryta. Skanery i czujniki podłogowe
mają tę przewagę, że wykrywają obecność człowieka w obszarze niebezpiecznym.
Light curtains only detect intrusion in a dangerous area (exceeding a line in which they are
set), if the machine is turned on. If a man comes there when the machine is switched off, its
presence will not be detected. Scanners and floor sensors have the advantage that they detect
human presence in hazardous areas.
Eliminowanie zagrożeń w miejscu podawania surowca i odbioru produktu:
W przypadku przenośników stosowanie osłon świetlnych tak ustawionych, aby
zatrzymywały maszynę w przypadku, gdy na przenośniku pojawi się przedmiot inny
oczekiwanego.
Stosowanie osłon barierowych otwierających się na czas wkładania i wyjmowania
materiału i zamykających się na czas wykonywania pracy
Stosowanie drzwi sprzężonych
W przypadku wsypów stosowanie siatek lub długich gardzieli uniemożliwiających
sięgnięcie ręka w miejsce niebezpieczne.
Stosowanie mechanicznych podajników i wyrzutników produktu. Stosowanie
manipulatorów.
Stosowanie manipulatorów, stosowanie urządzeń dźwigowych do podawania i odbioru
elementów o dużej masie
Eliminating hazards in the raw material feed and output the product:
The use of light curtains so arranged on a conveyor, as to distinguish workpiece from
undesirable one, that do not allow the realization of the process, if there is a risk
The application of the opening barrier covers allowing for the insertion and removal of
work piece and closed for the duration of the work
Use the interlocked doors
In the case hopper inlet, the use of grids or long throat chute to prevent reaching hand
in a hazardous place.
The use of automatic feeder and product ejectors. The use of manipulators.
The use of the lifting equipment for loading and unloading of heavy weight
components.
64
Zabezpieczenia przeciw odrzutowi pił tarczowych to kliny rozczepiające, jednokierunkowe
zębatki dociskane sprężyną do deski i rolki dociskowe. Zabezpieczenia przeciw odrzutowi
strugarek stanowią wałki podające i odbierające.
Protection against kickback saw blades are disconnecting wedges, one-way spring-loaded
rack for boards and rollers. Protection against kickback planers are feed and receiving rollers.
Układ oddechowy chronimy za pomocą urządzeń odpylających (zasysających pył) lub maską
wyposażoną w filtr powietrza.
Protect the respiratory system using dust suction devices or dust mask.
Stosujemy zapory chroniące operatora maszyny stacjonarnej przed najechaniem wózkiem.
For protecting operator of stationary machine against hitting by forklift or truck we use
barriers.
Osoby pracujące na wysokości korzystają z lin z pochłaniaczem energii. Czasami korzysta się
z siatek.
People working at a height use ropes with of energy absorbers. Sometimes nets are used.
Urządzenia wykorzystujące siłę bezwładności, która pojawia się, gdy ma miejsce nietypowe
dla normalnej pracy przyspieszenie: pasy bezpieczeństwa, hamulec piły łańcuchowej, klin
zakleszczający hamulec szynowy windy uruchomiany regulatorem odśrodkowym.
Devices that use the inertia force, which occurs when there is an unusual for normal operation
acceleration: safety belts, inertia brake of a chainsaw, wedge splint brake of an elevator
activated by centrifugal regulator.
Stosuje się chwytacz pękniętego łańcucha w pile łańcuchowej.
Catcher of a chain in a chainsaw in case it breaks is used.
Stosujemy urządzenia odróżniające produkt właściwy od innych niepożądanych elementów
i uruchamiające awaryjne zatrzymanie maszyny w razie ich wykrycia.
Devices which can distinguish right products from other undesirable elements and activating
the emergency stop of the machine in the event of detection.
Urządzenia aktywujące szybkie wycofanie elementów roboczych lub aktywujące szybkie
działanie zabezpieczeń.
Devices those are able to activate rapid withdrawal of working tools or other quick action of
safety measures.
Interfejs bezpieczeństwa odbiera sygnały z układu sterowania maszyny i ze wszystkich
detektorów zagrożenia. Jeżeli którykolwiek z czujników przesyła sygnał zagrożenia, to
interfejs przejmuje sterowanie maszyną i doprowadza ją do stanu bezpieczeństwa, to znaczy
bezpiecznie ją zatrzymuje.
65
Safety interface receives signals from the machine control system and from all the threat
detectors. If any of detectors send a signal of danger, then the interface takes control of the
machine and brings it to a state of safety, that is machine is safely stopped.
Stosujemy monitoring. Telewizja przemysłowa (kamery i rejestratory monitorujące pracę)
przez dokumentowanie przestrzegania zasad bhp wymusza prawidłowe zachowania
We use monitoring. Closed Circuit TeleVision CCTV (cameras and recorders monitoring
work) for documenting compliance with the principles of OSH enforces proper behavior
Zagrożenia i zabezpieczenia specyficzne dla niektórych maszyn
Hazards and protection specific to for some machines
Maszyny mobilne
Niektóre robocze maszyny mobilne, na przykład traktory, mają możliwość odrębnego
hamowania prawej i lewej strony, co w przypadku nie połączenia pedałów na szosie, może
kończyć się ukośnym zjechaniem do rowu i w konsekwencji wywróceniem się maszyny.
Główne zagrożenie to wywrócenie maszyny i przygniecenie operatora. Przyczyniają się do
tego nierówności terenu, a szczególnie niewidoczne zarośnięte rowy i doły. W przypadku
koparek istnieje możliwość osunięcia terenu do wykopanego przez nie dołu i wpadnięcia tam
maszyny. Drugim zagrożeniem wynikającym z nierówności terenu są drgania i wstrząsy.
Jeżeli maszyna przenosi ładunek, to operator powinien tę czynność wykonywać w najniższym
położeniu ładunku. Jeżeli ładunek jest uniesiony do góry na pewną wysokość, to
towarzysząca hamowaniu, przyspieszaniu i ruchowi na zakręcie pozioma siła bezwładności
działa na ramieniu równym tej wysokości, co daje moment obrotowy wywracający maszynę.
W czasie pracy dźwigu na ciężarówce muszą być wysunięte podpory.
Zabezpieczenia to pasy bezpieczeństwa zapobiegające wypadnięciu i przygnieceniu
operatora, kabiny odporne na działanie spodziewanych sił towarzyszących wywróceniu lub
spadnięciu na nie ciężaru, wibroizolacja stanowiąca sprężyste zwieszenie oraz tłumiki
wstrząsów. W celu ochrony zdrowia przed drganiami ograniczamy czas pracy na takich
maszynach do ilości bezpiecznej, stosując pracę rotacyjną.
66
Mobile machines
Some of the working mobile machines (tractors) have the ability to separate the braking right
and left wheels, what in case of not connected pedals on the main road may end with a
diagonal running off into the side ditch, and consequently overturning the machine. The main
hazard is the roll over and crushing machine operator. This is due to the terrain, especially to
the invisible overgrown ditches and pits. In the case of excavators, the slipping of a ground
may cause a machine to fall down into an excavation. The additional hazards resulting from
the uneven ground are vibration and shock. If the machine carries the load, the operator must
perform it in the lowest position of the load. If the load is lifted up to a certain height, the
acceleration accompanying starting, braking and turning movement creates horizontal inertia
force that acts on the arm equal to the weight height, which gives the torque overturning the
machine. The crane on the truck, while operating, must be supported on outriggers.
Safety is maintained due to (1) safety belts preventing the operator from falling out of
machine and being crushed, (2) the cabins resistant to the forces expected from machine
roll-over or objects falling on it, (3) vibration insulation constituting the elastic suspension
and the shock dampers. In order to protect health from vibration, we limit the operator
working time for such machines to the amount that is safe for operator by letting the work to
be continued by other operator, in other words by applying the rotary work.
Obrabiarki
Narzędzie oraz przedmiot obrabiany muszą być właściwie zamocowane.
Zanim narzędzie wejdzie w kontakt z obrabianym przedmiotem musi być osiągnięta właściwa
prędkość skrawania.
Machine tools
The tool and the workpiece must be properly fixed.
Before the cutting tool comes in contact with the workpiece there must be achieved right
cutting speed.
Maszyny do obróbki drewna
Główne zagrożenie to kontakt dłoni z elementami tnącymi, pył groźny dla płuc i oczu.
Stosujemy osłony zakrywające ostrza oraz układy odpylające, okulary ochronne.
W przypadku maszyn stacjonarnych elementy tnących mogą odrzucić przedmiot obrabiany w
kierunku pracownika. Aby temu zapobiec stosujemy wałki trzymające i prowadzące materiał
obrabiany, klin rozszczepiający rozcięte części deski i niedopuszczający do ich pochwycenia
przez piłę, zapadki zębate uniemożliwiające ruch powrotny w kierunku operatora.
67
W przypadku maszyn trzymanych w rękach, takich jak elektronarzędzia i narzędzia
pneumatyczne, zęby elementów tnących mogą odbić narzędzie w kierunku pracownika.
Dodatkowo dłonie operatora narażone są na zaburzenie krążenia krwi wywołane drganiami i
chorobę wynikającą z tego chorobę „białych palców”. W celu ochrony zdrowia przed
drganiami ograniczamy czas pracy takimi maszynami do wartości bezpiecznej.
Woodworking machines
The main hazard is hand contact with the cutting elements, dust dangerous to the lungs and
eyes. We use shields covering the blades, de-dusting installations and safety goggles. In the
case of stationary machines, cutting elements might kickback the workpiece in the direction
of the employee. We use rollers holding and guiding workpiece, the splitting wedge pushing
the cut parts off one of the other and thus preventing their capture by the saw, the tooth ratchet
to prevent the return movement of the workpiece in the direction of the operator. For
machines hold in hands such as electric power tools or pneumatic tools, the cutting teeth may
kickback the tool in the direction of the employee. In addition, due to vibratory pressure on
the operator's skin, his hands are exposed to the blood circulatory disorder, what may lead to
"white fingers" disease. In order to protect health from vibration, the work time should be
limited to a safe value.
Maszyny do obróbki metalu
Główne zagrożenia to kontakt dłoni z elementami tnącymi, wyrwanie materiału obrabianego
lub narzędzia z uchwytu, pęknięcie z którym możemy mieć do czynienia głównie
w przypadku ściernic, odpryski szczególnie groźne dla oczu. Zabezpieczenia to osłony
i okulary ochronne.
Tool machines for metal
The main hazards are hand contact with the cutting tools, plucking out the workpiece or the
tool out of the holder, cracking with which we have to deal mainly in the case of grinding,
chips especially dangerous for the eyes. Safety guards are protecting covers and goggles.
Maszyny do produkcji żywności
Części maszyn mające bezpośredni kontakt z żywnością muszą być łatwe do umycia
i dezynfekcji. Nie mogą korodować (np. ze stali nierdzewnej), muszą być nietoksyczne, nie
absorbować żywności, muszą być gładkie, kąty powinny być zaokrąglone, bez nieciągłości ,
aby żywność nie mogła pozostać w szczelinach. Stosowane środki smarujące muszą być
nietoksyczne, specjalne do maszyn produkujących żywność.
Machines for the production of food
Machine parts that come into direct contact with food must be easy to clean and disinfect.
They cannot corrode (stainless steel), must be non-toxic, do not absorb food, must be smooth
with rounded angles, without any discontinuity or sealed so that food could not remain in the
slots. Used lubricants must be non-toxic.
Reference
Aaron D. Deutschman, Walter J. Michels, Charles E. Wilson: Machine Design – Theory and
Practice. Macmillan Publishing Co. Inc. 1975
Dave Macdonald: Practical Machinery Safety, Elsevier
John Ridley, Dick Pearce: Safety with Machinery, Butterworth Heinemann, Elsevier imprint
68
Cherie Berry, Allen McNeely, Kevin Beauregard, Bobby R. Davis: A Guide to Machine
Safeguarding. Division of Occupational Safety and Health. N.C. Department of Labor
https://www.osha.gov/ http://www.cdc.gov/niosh/topics/machine/
http://www.enr.state.nc.us/safety/index.html
http://www.osh.net/
http://www.lni.wa.gov/ http://eur-lex.europa.eu/homepage.html