mašinski elementi - folije - maf.ues.rs.ba · pdf file• teorija - pismeno i...

MAŠINSKI ELEMENTI

- NASTAVNE PREZENTACIJE -

OSNOVE KONSTRUISANJA

MAŠINSKIH ELEMENATA

- OPŠTI DIO –

Prof. dr Biljana Marković dipl. ing.

PRAVILA SLUŠANJA I POLAGANJA ISPITA

• PRISUSTVO NA NASTAVI I VJEŽBAMA

• GRAFIČKE I AUDITORNE VJEŽBE - 4, uslov

• KOLOKVIJUMI - blagovremena informacija o datumu održavanja (website ili

oglasna ploča)

• ZADACI - pismeni dio, u ispitnom roku, prema terminima polaganja (website ili

oglasna ploča)

• TEORIJA - pismeno i usmeno, u ispitnom roku, prema dogovoru (website ili

oglasna ploča)

• SVAKI DIO SADRŽAJA PREDMETA MORA BITI ZADOVOLJEN U IZNOSU MIN

50%.

• LITERATURA:

1. MAŠINSKI ELEMENTI - PRAKTIKUM ZA VJEŽBE - udžbenik MF IS, B. Marković,

A.Košarac i grupa autora.

• Mašinski elementi - MF Niš, V. Miltenović, knjiga i priručnik,

• Mašinski elementi - dostupni udžbenici iz ME, izdavači: srodni fakulteti iz

okruženja (Bg, NS, Kg, Sa, Mo).

МАШИНСКИ ЕЛЕМЕНТИ представљају техничко–научну

дисциплину.

Изучавањем ове дисциплине стичу се теоријска и практична

знања за прорачун, избор и примjену машинских елемената у

сложеним структурама (машинама).

MAŠINSKI ELEMENTIProf. dr Biljana Marković dipl. ing.

OSNOVE MAŠINSKIH ELEMENATA

Mašinski elementi

• Mašinski sistemi – radni, energetski,

posebne namjene

• Mašinski dio – mašinski podsklop –

mašinski sklop

• Mašinska podgrupa – mašinska grupa

• Mašinski elementi – izvršioci elementarnih

funkcija mašinskih sistema



OSNOVE MAŠINSKIH ELEMENATAPodela mašinskih elemenata

Prema funkciji koju vrše, opšti mašinski

elementi se dijele na:

Elementi za vezu (mašinski spojevi), koji

obezbjeđuju vezu mašinskih elemenata u

sklopu.

Elementi za prenos snage, koji

omogućuju transformaciju mehaničke

energije.

Elementi za obrtno kretanje, koji

obezbeđuju uslove za ostvarivanje

obrtnog kretanja.


MAŠINSKI ELEMENTI-primjeri

завртњи

опруге

ременица



вратила


зупчаници

фрикциона

преса






лежај спојница

Konstruisanje je kreativni proces koji se odvija

po uzastopnim etapama, pri čemu se polazi od

ideje, a na kraju se dobija konstrukciono

tehnološka dokumentacija za proizvodnju

mašinskog sistema.

To je proces transformacije ideje u projekat, kao

osnove za proizvodnju.

Cilj konstruisanja je da za tehničke probleme

nalazi optimalna rešenja, odnosno da ispuni sve

zahtjeve vezane za proizvodnju, eksploataciju i

reciklažu, a da pri tome mašinski sistem

(proizvod, konstrukcija) bude konkurentan na

tržištu.

OSNOVE MAŠINSKIH ELEMENATAOpšte o konstruisanju


Optimalna proizvodnja mašinskog sistema

obezbјeđena je ukoliko su svi njegovi dijelovi

tako oblikovani, da sa minimalnom cijenom i

za minimalno vrijeme mogu biti izrađeni i

ugrađeni.

Za obezbjeđenje kvaliteta kod velikih serija

neophodna je i odgovarajuća kontrola mjera i

funkcionalnosti dijelova.

KONSTRUISANjE

Optimalna proizvodnjaMAŠINSKI ELEMENTI


Optimalno funkcionisanje mašinskog

sistema obezbjeđeno je ukoliko on uspješno

ispunjava predviđenu funkciju za zadate

uslove eksploatacije, uz minimalni utrošak

energije i minimalna opterećenja vezana za

razne vrste otpora (vazduh, voda, otpori

trenja, itd.)

Po završenom radnom vijeku proizvod se

izbacuje iz upotrebe. U tom smislu optimalna

reciklaža sastoji se u minimalnim troškovima

vezanim za preradu i ponovnu upotrebu

sastavnih dijelova sistema.

KONSTRUISANjE

.......MAŠINSKI ELEMENTI


Nastajanje novih proizvoda može da se

podeli u četiri faze:

• Planiranje

• Koncipiranje

• Nacrt

• Razrada.

Proces konstruisanja proizvoda, fazeMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.


Избор (планирање) задатка(анализа трендова, анализа тржишта, стање истраживања, анкетирање

купаца, студија патената, законска регулатива, итд.)

Разјашњење постављеног задатка

Израда листе захтева

Провера могућности

реализације

Развој принципског решења апстрактно представљање система и формирање структуре функција формирање принципских решења извршилаца парцијалних функција

(оријентациони претходни прорачун и/или испитивање) комбинација принципских решења за испуњење глобалне функције

(формирање концепцијских варијанти) разрада концепцијских варијанти (грубе скице или шеме) техничко економска оцена концепцијских варијанти

Избор концепцијске

варијанте

Развој конструкције одређивање оптерећења и услова рада, избор материјала и прорачун формирање варијантних облика делова и склопова израда склопног цртежа (нацрта) конструкције у размери техничко-економска анализа нацрта (уочавање слабих места) извођење одговарајућих корекција и побољшања избор оптималних облика

Прелиминарни

склопни цртеж

Коначно обликовање конструкције обликовање и оптимизација делова разрада подлога за израду (цртежи, саставнице, упутства) израда и испитивање прототипа

Преиспитивање

цене

Конципирање

Планирање

Нацрт

Разрада

Производња

Proces konstruisanja proizvoda

algoritamMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.


Planiranje

Da bi se došlo do optimalnog rešenja, vrlo je

važno da na samom početku procesa razvoja i

konstruisanja bude razjašnjen i precizno

postavljen konstrukcioni zadatak i po

mogućnosti sveobuhvatno analiziran.

Kao rezultat ove faze dobija se lista zahtjeva,

specifkacija, koje mašinski sistem treba da

ispuni.

Proces konstruisanja proizvoda, faza IMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.












варијанте






цене


Планирање

Нацрт

Разрада




Planiranje

Zahtjevi mogu biti veoma različiti, te ih po

prioritetu treba razvrstati na zahtjeve koji

obavezno moraju biti ispunjeni, zahtjeve koji

moraju biti minimalno ispunjeni i na željene

zahtjeve.

Tek posle provjere mogućnosti realizacije,

odnosno dobijanja radnog naloga (prva ključna

tačka), slijedi sam proces konstruisanja.



Koncipiranje

Druga faza je koncipiranje idejnog rješenja.

Formiranjem strukture funkcija, deniveliše se

opšta (globalna) funkcija na parcijalne i

elementarne funkcije.

Ove funkcije uglavnom se svode na

transformaciju energije (sile, momenti,

kretanje), prenošenje energije, itd.

Za definisanje izvršilaca elementarnih funkcija

polazi se od matematičkog opisa navedene

transformacije.

Proces konstruisanja proizvoda, faza IIMAŠINSKI ELEMENTI Dr Biljana Marković dipl. ing.

MAŠINSKI ELEMENTI Prof. dr Biljana Marković dipl. ing.











варијанте






цене


Планирање

Нацрт

Разрада


Proces konstruisanja proizvoda, faza IIMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.


Koncipiranje

Transformacija se može ostvariti na osnovu

mehaničkog principa, hidrauličkog principa,

pneumatskog, električnog, magnetnog,

termičkog, hemijskog, itd. principa.

Najčešće je u primjeni mehanički princip koji

se bazira na osnovnim fizičkim zakonima.

Kombinacijom pojedinih principskih rješenja

dobija se veći broj koncepcionih varijanti.

Ocjenom ovih varijanti sa tehno-ekonomskog

aspekta bira se optimalna varijanta (druga

ključna tačka).

Proces konstruisanja proizvoda, faza IIMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.


Oblikovanje

Treća faza je faza oblikovanja (nacrta) odnosno

razvoja konstrukcije, u kojoj se definišu

izvršioci principskih rješenja.

Ona obuhvata prethodni proračun, gjde se

najpre definišu polazne dimenzije, a zatim i

oblik dijela. Bira se materijal, postupak izrade i

utvrđuju osnovne dimenzije dijela.

U ovoj fazi, pored kreativnosti, neophodno je

izvršiti veći broj iteracionih koraka, čime se

uvijek ide ka višem nivou, u pogledu definisanja

konstrukcionog rješenja.

Proces konstruisanja proizvoda, faza IIIMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.












варијанте






цене


Планирање

Нацрт

Разрада

ПроизводњаProces konstruisanja proizvoda, faza IIIMAŠINSKI ELEMENTI

Dr Biljana Marković dipl. ing.


Nacrt

Ovo je jako komplikovana faza jer zahtijeva

kombinaciju proračuna i definisanje oblika, te

često ponavljanje istih koraka uz odgovarajuće

izmjene.

Kao rezultat ove faze dobija se preliminarni

sklopni crtež, što je treća ključna tačka procesa

razvoja i konstruisanja mašinskog sistema.

Proces konstruisanja proizvoda, faza IIIMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.


Razrada

Četvrta faza je faza razrade, odnosno konačnog

oblikovanja konstrukcije. To znači ne samo izradu

sklopnog crteža na osnovu početnih nacrta, već i

optimizaciju oblika dijelova, izradu sastavnice i

uputstava, razradu podloga za izradu kao i samu

izradu prototipa.

Izlaz iz ove faze je konačno određivanje i

preispitivanje cijene proizvoda, odnosno

konstrukcije, što je četvrta ključna tačka procesa

razvoja i konstruisanja. Iza toga se ili ide u

proizvodnju ili u ponovno preispitivanje

konstrukcije.

Proces konstruisanja proizvoda, faza IVMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.












варијанте






цене


Планирање

Нацрт

Разрада


Proces konstruisanja proizvoda, faza IVMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.


шта

направити

како то

други раде

могућа

концепцијска

решења

анализа

концепцијских

решења

геометријско

обликовање

кинематичка

анализа

симулације

ПРОГРАМбаза

знања

база

података

оптимизација

израда

конструкционе

документације

пројектовање

технологије

нелинеарно

програмирање

метод

коначних

елемената

анализа МКЕ

диференц.

једначине

рачунарска

графика

анализа

тржишта

претраживање

информација

вештачка

интелигенција

анализа

вредности

Aktivnosti u procesu konstruisanja mašinskog sistema

Primjena računara u konstruisanjuMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.


1 2



Crtež urađen u 2D (1) i geometrijski

model dela u 3D (2)

Karakteristični primeri (1) tipskog i (2) varijantnog crteža

izrađenog posredstvom računara



Naponi u zupcu zupčanika proračunati metodom

konačnih elemenata (MKE)



Ekspertski sistemi- veštačka inteligencija

• objašnjenje i opravdanje rešenja

• sličnost u postupcima odlučivanja

• nekompeletne i nesigurne ulazne

informacije - pomoć

• kategorizacija uticajnih faktora u

rešavanju problema

• komunikacija sa korisnikom

• sposobnost učenja



Обликовати значи установити облик, што је повезано са

свим фазама процеса конструисања и развоја.

Под обликом материјалног производа подразумијева се

свеукупност његових геометријских и описних обиљежја.

Облик елемента може се дефинисати преко величина

везаних за његов геометријски облик, величину

(макро-геометрија) и површину (микро-геометрија).

Производ као систем може, према томе, да се опише преко

облика свих његових елемената и њиховог међусобног

положаја.

OSNOVE MAŠINSKIH ELEMENATAOblikovanje

MAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.


Основне смјернице за обликовање:

1. Једнозначност,

2. Једноставност,

3. Сигурност

Једнозначност подразумијева да се

поуздано може предвидјети

дјеловање и понашање структуре

система.




Једноставност означава економично

конструкционо решење, реализовано са мањим

бројем дијелова и са једноставном системском

структуром.

При томе се поставља и питање да ли су све

тачке из листе захтјева заиста неопходне, јер

свака додатна функција поскупљује цијену

производа.




Сигурност означава да је потребно

обезбједити:

• носивост (сигурност дијелова),

• поузданост (сигурност

функционисања),

• безбједност (сигурност рада) и заштиту

околине (сигурност околине).




Opšti konstrukcioni zahteviFunkcionalnost Ekspoloatacija

Sigurnost Održavanje

Ekonomičnost Zaštita okoline

Energetska efikasnost Montaža

Transport

Izbor materijala

Postupak izrade

Obrada

Oblikovanje

Konstrukcioni zahteviMAŠINSKI ELEMENTIprof. dr Biljana Marković dipl. ing.

Proces pripreme, donošenja, usvajanja i praktične

primјene ovih propisa naziva se standardizacija, a

sami propisi nazivaju se standardi.

Standardizacija u mašinstvu omogućuje masovnu i

ekonomičnu primјenu velikog broja istih dijelova.

Dijelovi se proizvode na različitim mjestima, a

sklapaju opet na nekom trećem mjestu.

Standardizacija olakšava posao konstruktoru, jer

često svodi njegov posao na odabiranje

najpogodnijeg dijela.

Standardizacija koristi i potrošaču jer olakšava

nabavku dijelova tačno određenih dimenzija, oblika i

kvaliteta.


StandardizacijaMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.


U cilju da standardi imaju širu

međunarodnu osnovu osnovana je 1926.

godine međunarodna organizacija ISA

(International Federation of the National

Standardising Associations).

Oktobra 1946. promenjen je naziv ove

organizacije u ISO (International

Standardising Organisation) i pod tim

nazivom ova organizacija i dalje radi.




Pored međunarodne organizacije za

standardizaciju, postoji i evropski

komitet za standardizaciju - CEN (Comité

Européen de Normalisation) kao

institucija za standardizaciju evropske

ekonomske zajednice (EG).

Pri donošenju odluka u CEN težina glasa

svakog člana zavisi od stepena

razvijenosti privrede zemlje.




Standardni brojevi predstavljaju izbor brojeva

koji se koriste za mjerne veličine u mašinstvu.

Primjenom standardnih brojeva se pri tipizaciji

mašina i uređaja ograničava broj mogućih

izvođenja u pogledu veličine, snage, obrtnog

momenta, brojeva obrtaja, protoka, itd.

Na taj način ograničava se i broj mogućih alata

za proizvodnju sastavnih dijelova, što dovodi do

racionalnije proizvodnje.


Standardni brojeviMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.


Za standardne brojeve usvojene su zaokružene

vrijednosti članova geometrijskih redova:




Množenjem ovih vrijednosti sa 0,01; 0,1; 1; 10; 100; 1000;...

dobijaju se željene aplikativne vrijednosti;

OSNOVE PRORAČUNA NOSIVOSTI

Opterećenje mašinskih elemenata

Opterećenje mašinskih elemenata




Koeficijent asimetrije ciklusaMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.


Naprezanje - stanje koje nastaje u mašinskom delu

pod dejstvom opterećenja, а karakteriše se pojavom

napona i deformacija

Napon je mjera intenziteta unutrašnjih sila u nekoj

tački presjeka mašinskog dijela, kojima se materijal

suprotstavlja deformisanju.

1. Normalni napon σ

2. Tangentni napon τ

Unutrašnje sile nastaju između molekula, kao

reakcija na napadno opterećenje i obezbjeđuju

čvrstoću presjeka dijela.


Radni naponiMAŠINSKI ELEMENTIDr Biljana Marković dipl. ing.


•Deformacije su promjene oblika i

dimenzija mašinskog dijela, koje nastaju

pri naprezanju.

•Zavise od vrste naprezanja i mogu da

se izraze kao promjena presjeka, ugib,

nagib i kao složena deformacija.

•Razlikuju se elastične i plastične

deformacije.




Krutost se, u užem smislu, definiše

kao opterećenje svedeno na jedinicu

deformacije.

Deformacioni rad predstavlja rad

spoljašnjeg opterećenja potreban da

bi se izvršila odgovarajuća

deformacija.




Osnovne vrste naprezanja su:

• aksijalna naprezanja (zatezanje -

pritisak)

• savijanje

• uvijanje

• smicanje




OSNOVE MAŠINSKIH ELEMENATAKontaktna naprezanja

Radni napon predstavlja površinski pritisak na dodiru

mašinskih dijelova. Razlikuju se dva osnovna slučaja

dodira mašinskih dijelova:

• Dijelovi se u neopterećenom stanju dodiruju po

konačnim površinama;

• Dijelovi se u neopterećenom stanju dodiruju duž linije

ili u tački

Fa)

Fb)

F

v)

Dodirna površinska naprezanja




Fa)

Fb)

F

v)

A

Fpsr





l

d

F F

p

ld

Fpsr

Površinski pritisak rukavca vratila


Dodirna naprezanja istraživao je Herc

(Hertz). Proračun važi uz sledeće

pretpostavke:

• materijali delova su homogeni i izotropni;

• opterećenje u zoni dodira izaziva samo

elastične deformacije, koje slijede Hukov

zakon;

• sila opterećenja dijelova djeluje u pravcu

zajedničke normale;

• dodirna površina posle deformisanja je

konačna, ali ipak mala u poređenju sa

površinama dijelova koji se dodiruju.



F

1 O1

2

O2

1

2

psrpmax

2r0

a)

F

1O1

2

O2

2

1

2e

l

b)

2r0

n - Puasonov (Poisson) koeficijent;

21

212

EE

EEE

21

21

- ekvivalentni modul elastičnosti;

- ekvivalentni radijus krivine;3

0 1091E

F,r

n = 0,3

Površinski pritisak na dodiru dvije sfere

3 2

0 12

3

EFr

n



F

1 O1

2

O2

1

2

psrpmax

2r0

a)

F

1O1

2

O2

2

1

2e

l

b)

2r03

2

2

20

2590

EF,

r

F

A

Fpsr

2

2

38802

3

EF,pp srmax



F

1 O1

2

O2

1

2

psrpmax

2r0

a)

F

1O1

2

O2

2

1

2e

l

b)

2r0

lE

F,e

0432

21

212

EE

EEE

21

21

l

EF,

le

F

A

Fpsr

330

2 l

EF,pp srmax

4180

4

Površinski pritisak na dodiru dva cilindra


OSNOVE MAŠINSKIH ELEMENATAProračun nosivosti


mašinski elementi - folije - maf.ues.rs.ba · pdf file• teorija - pismeno i...

Documents