Konstruiranje multifunkcionalnog ormara

Boriranje

Motor- klip, klipnjača, koljenasto vratilo

Princip rada motora ili način paljenja radne smjese može biti iniciran stranom energijom- električnom iskrom, kod benziskih motora. Samozapaljenjem radne smjese od užarenog zraka- kod dizel motora.
Klip
Klip treba da prenosi sile nastale zbog tlaka izgorjelih plinova i inercije preko osovinice na klipnjaču.
Klip se sastoji od: kanala za prstene, plašta, otvora za osovinicu, uskočnika, čela, osovinice rebra, klipnjače.
Na klipu imamo dva kompresna i jedan uljni prsten.
Klipnjača
Klipnjača prenosi sile od klipa na koljenasto vratilo i obrnuto.
Klipnjača se sastoji od: tijela, manji ležaja, veći ležaja, tuljka manjeg ležaja, matica, otvora za podmazivanje, vijka, dvodjelne posteljice.
Koljenasto vratilo
Koljenasto vratilo prima sile tlaka plinova u radnom taktu i kao zakretni moment prenosi na transmisiju vozila i druge mehanizme i agregate.
Koljenasto vratilo se sastoji od: rukavac koljena, osloni rukavac, rame, zamašnjak, protuuteg, prednj kraj vratila, stražnji kraj vratila s prirubnicom.

Zavarivanje, lemljenje i metalurgija

Zavarivanje je spajanje dvaju ili više, istorodnih ili raznorodnih materijala, taljenjem ili pritiskom, sa ili bez dodavanja dodatnog materijala, na način da se dobije homogeni zavareni spoj.
Lemljenje je postupak kojim se metalni ili nemetalni dijelovi spajaju pomoću rastaljenog dodatnog materijala lema u nerazdvojnu cijelinu, pri lemljenju se osnovni materijal ne tali, jer ima više talište od dodatnog materijala.
Metalurgija obuhvaća znanost i vještinu izdvajanja metala iz njihovih ruda, te pripremu metala za korištenje.
Metalurgija zavarivanja obuhvaća procesnu i fizikalnu metalurgiju.
Procesna metalurgija obuhvaća izdvajanje metala, pročišćavanje, legiranje, toplinsku obradu, lijevanje i spajanje metala da bi se dobio poluproizvod ili proizvod.
Fizikalna metalurgija obuhvaća mehanička ispitivanja, metalografiju, kristalografiju, održavanje fizikalnih karakteristika.

Postupci praoblikovanja- kalandriranje i ekstrudiranje

Kalandriranje
Kalandriranje se sastoji od kontinuiranog provlačenja omekšane polimerne smjese kroz parove valjaka i njenog skručivanja u zadani oblik proizvoda.
Polimeri koji se kalandriraju: elastomeri, PVC
Način očvršćivanja proizvoda:
-geliranje+hlađenje
-hlađenje
-umreživanje
Proizvodi kalandriranja (kalandrati): folije, filmovi, polče.

Ekstrudiranje
Ekstrudiranje je najprošireniji postupak preradbe polimera.
Ekstrudiranje se sastoji od kontinuiranog potiskivanja polimerne taljevine kroz alat i njenog skrućivanja u zadani oblik proizvoda.
Ekstrudiraju se gotovo svi materijali: plastomeri, duromeri i elastomeri.

Postupci zaštite od trošenja radnih površina, te metode praćenja procesa trošenja

Mjera za zaštitu je oplemenjivanje površine.
Vrste oplemenjivanja: naštrcavanje, navarivanje, platiranje, oblaganje, elektrotaloženje, taloženje iz parne faze, kemijsko taloženje.
Dubine oplemenjivanja su max 1mm dok neki postupci oplemenjivanja se koriste i za obnavljanje istrošenih dijelova pa su debljine znatno veće.
Metode praćenja procesa trošenja:
Sila trenja- porast ili smanjenje sile trenja u ležajeva, zupčanika itd. mogu biti pokazatelji predstojećeg kvara
Stanje površine- promjena hrapavosti površine odnosno pojava rupica ili pukotina mogu biti pouzdani pokazatelji predstojećeg kvara
Temperatura- toplina nastala trenjem i trošenjem uzrokuje porast temperature što može prouzročiti naprezanja i deformacije
Buka i vibracije- promjene u jačini buke i vibracije nam ukazuju na trošenje
Svojstva maziva- ukoliko nedostaje maziva ili kemijska svojstva maziva neodgovaraju može doći do trošenja
Promjena geometrije- promjena geometrijskih veličina nam ukazuje da je došlo do trošenja

Vrste materijala za izradu kliznih ležajeva i njihove glavne prednosti

Lijevano željezo- velika opterećenja na habanje, osjetljivo na rubne pritiske
Bijela kovina- za veća opterećenja i zahtijeve za dobra klizna svojstva

Legura cinka- osijetljive na visoke temperature, temperatura u radu ne smije prekoračiti 80˚C

Olovna bronca- mali koeficijent pri suhom trenju, dobro vodi toplinu, za jako opterećenje ležajeva

Kositrena bronca- dobra mehanička i antifricijska svojstva, dobro se lijeva. Za udarno opterećenje i visoke temperature

Mekana guma- za podmazivanje vodom brodskih, te osovina vodenih turbina i pumpi

Politeraflouretilen- za višeslojne ležajeve s međuslojem od sinterirane bronce

PTFE s dodatkom olova- za višeslojne ležajeve s međuslojem od sinterirane bronce

 

Ispitivanje mehaničkih svojstava-ispitivanje umaranjem

Umaranje je pojava postupnog oštećivanja materijala uslijed dugotrajnog djelovanja periodičnih promjenjivih opterećenja (naprezanja) čija je posljedica lom.
Lomovi uslijed umaranja pojavljuju se iznenadno, te su zbog toga vrlo opasni za praksu jer mogu prouzročiti velike štete.
Čak  80-90% svih lomova kod strojnih dijelova imaju karakter loma od umaranja materijala.
U eksploataciji su promjenjivim opterećenjima izložene osovine, vratila, radilice, prijenosne poluge, vijci, kotrljajući ležajevi, zupčasti i lančani prijenosnici…

Na slici 1 je prikazan proces loma od umaranja, a može se svesti u tri faze:
a) žarište loma - nastaje obično zbog neke greške u materijalu
b) glatki postepeni lom - nastaje širenjem žarišta u koncentričnim kružnicama
c) nagli krhki lom - prepoznaje se po svježini prekinute strukture
Kada naprezanja postanu veća od maksimalne čvrstoće dolazi do trenutnog loma. 

 Slika 1 proces loma od umaranja 

Uzroci lomova mogu biti: konstrukcijski, eksploatacijski i tehnološki.

Ispitivanje dinamičke izdržljivosti R_d , odnosno umora materijala nije standardizirano, pa se radi na više načina, na posebnim strojevima za ispitivanje umaranjem - umaralicama. 

Strojevi za umaranje se dijele na:

• strojevi sa hidrauličkim pogonom
• strojevi sa mehaničkim pogonom

Strojevi s hidrauličkim pogonom nazivaju se hidraulički pulzatori, s opterećenjem otprilike od 200-1000 kN, 300-1200 o/min, frekvencije 5-20 Hz.
Za jedno ispitivanje na stroju je potrebno 7 do 10 ispitnih uzoraka (epruveta) od materijala koji želimo ispitati.
Svi ispitni uzorci moraju biti fino obrađeni (brušeni ili čak i polirani) jer i najmanje oštećenje može biti početno mjesto budućeg loma.

Treba voditi računa da epruvete budu jednake po dimenzijama, obliku i kvaliteti obrade, jer u protivnom nećemo dobiti odgovarajuće rezultate.

Wöhlerov pokus

Na prvu epruvetu djeluje se jačom udarnom silom, koja daje neku radnju W₁ i utvrdi n₁ udaraca kod kojih je nastao lom. Zatim se uzima druga epruveta i na nju se djeluje manjim udarcima koji daju i manji rad W₂, pa će epruveta pući nakon većeg broja udaraca n₂. Tako kod svake daljnje epruvete smanjujemo silu, pa se kod nekog broja n_x epruveta neće slomiti ni poslije velikog broja udaraca. Krivulja koja pokazuje ovisnost broja izdržanih ciklusa od promjenjivog naprezanja pri ispitivanju naziva se Wöhlerova krivulja.

Kod konstrukcije Wöhlerove krivulje naprezanje se ucrtava na ordinatu u linearnom mjerilu, a broj izdržanih ciklusa u logaritamskom mjerilu na apscisu. Spajanje pojedinih točaka daje krivulju:

 

   

 

Slika 2 Wöhlerova krivulja

Dinamička izdržljivost R_d (MPa),  je ono najveće promjenjivo (dinamičko) naprezanje koje materijal izdržava beskonačni broj ciklusa, bez pojave loma.

Granični broj ciklusa N_g je  vrijednost koju epruvete moraju izdržati da bi bile dinamički izdržljive, odnosno ne lomljive.

Ng = 10 x 10⁶ , za čelike.

Ng = 100 x 10⁶, za lake metale.

Ng = 0 , za polimerne materijale.

Čelici izloženi koroziji nemaju dinamičku izdržljivost, kao ni polimerni materijali.

Konstruktori koriste Wöhlerovu krivulju pri izboru najpogodnijih opterećenja koja izazivaju najmanje umora u materijalu.

Ispitivanja umaranjem se koriste za uspoređivanja u materijalu da bi se dobila orijentacija u pogledu umora pod jednakim uvjetima.