KONCEPCIONA ANALIZA

Osnovni principi

Analiza uslova rada, zahteva i željenih svojstava mašinskog sistema

Dekompozicija mašinskog sistema

Struktura funkcija mašinskog sistema – opšta i parcijalne funkcije

Varijantna rešenja i kriterijumi za izbor mašinskog sistema

Osnovni principi

• Koncipiranje idejnog rešenja mašinske konstrukcije podrazumeva utvrđivanje globalnog razmeštaja sklopova, delova i komponenata radi ostvarivanja zadate funkcije.

• Razrađuju se principske blok-šeme na kojima se sklopovi, delovi i komponente prikazuju uprošćeno.

• Cilj: transformisanje ideje u strukturu – skup funkcionalno povezanih sklopova i komponenata.

• Iz skupa rešenja treba odabrati optimalno.

• Osnovni principi:

Analiza prirodnih rešenja,

Analiza poznatih rešenja,

Analogija i teorija sličnosti,

Intuicija i

Metode pronalaženja novih rešenja.

• Primenom teorije sličnosti razvijaju se redovi (nizovi) konstrukcionih rešenja sa različitim numeričkim vrednostima radnih karakteristika.

• Potpuna geometrijska sličnost – sve geometrijske mere članova niza se menjaju u jednakoj razmeri u sve tri dimenzije. Skladnost u proporcijama, može se uvek primeniti na osnovne elemente mašina, a ne i na sklopove mašinskih elemenata i cele mašine.

• Sistem delimične geometrijske sličnosti – razmera nije ista u sve tri dimenzije.

Analiza uslova rada, zahteva i

željenih svojstava mašinskog

sistema • Uslovi rada zavise u najvećoj meri od vrste

mašinskog sistema i okruženja u kome funkcioniše.

• Primer: delovi u toplotnim mašinskim sistemima izloženi su visokim temperaturama, rad mašina i mašinskih sistema uslovljen je okruženjem (temperatura, vlažnost vazduha, korozija, prašina...)..

• Toplotni mašinski sistemi: mašinski sistemi u kojima se pretvaranje jednog vida energije u drugi ostvaruje termodinamičkim procesom.

• Mašinski sistemi u kojima se tokom sagorevanja ostvaruju fizičko-hemijski, odnosno termodinamički procesi u kojima se dobija energija željenog vida odnosno neposredno ili posredno određena vrsta rada.

• Motori SUS – hemijska energija goriva se neposredno pretvara u mehaničku;

• Kotlovi – energija goriva se posredno koristi u vidu energije vrelih gasova preko razmenjivača toplote.

Šema klipnog motora: 1 – cilindar,

2 – klip,

3 – klipnjača,

4 – kolenasto vratilo,

5 – glava cilindra,

6 – usisni ventil,

7 – izduvni ventil,

8 - kućište

• Delovi toplotnih mašinskih sistema izloženi su ne samo mehaničkim opterećenjima, silama i spregovima već i izrazitim toplotnim i strukturnim opterećenjima.

• Stanja izazvana ovim opterećenjima predstavljaju radna opterećenja i moraju biti manja od kritičnih.

• Mehanička opterećenja nastaju usled pritiska radnog fluida na zidove elemenata (cilindri, cevi, komore za sagorevanje...) i izazivaju u njima naponska stanja na osnovu kojih se određuju mere delova – debljine zidova cevi, cilindara i komora za sagorevanje.

• Usled dinamičkog dejstva fluida površinski slojevi su izloženi razaranju i trošenju.

• Promenljivo toplotno opterećenje – puštanje sistema u rad, promenljiv toplotni proces, delovi menjaju mere, šire se ili skupljaju.

• Tabela 14.1, str. 202, Konstruisanje – zatezna čvrstoća, napon tečenja, vremenska zatezna čvrstoća i napon puzanja. Ovi naponi opadaju sa povišenjem temperature, a kod čelika naročito iznad 4000C.

• Za temperature iznad 4000C treba koristiti legirane čelike koji su povoljniji od ugljeničnih.

• Granica puzanja r – napon pri kome se

dostiže kritična veličina puzanja (pojava

trajnih plastičnih deformacija delova) posle

određenog vremena rada ako su

temperatura i napon iznad određene

granice.

• Granična temperatura iznad koje se

pojavljuje puzanje kod čelika: 300 – 4000C.

• Korozija delova izloženih visokim

temperaturama nastaje usled oksidacije

površinskih slojeva i hemijskih reakcija

drugih elemenata (S i Na).

• Poseban vid strukturnog opterećenja –

taloženje čvrstih čestica (komponenata

gasova ili tečnosti) na površiname delova.

Naslage materijala nastale taloženjem

menjaju mere i oblike delova, povećavaju

debljine zidova cevi i sudova i smanjuju

intenzitet prolaza toplote kroz zidove tako

da remete toplotni proces.

• Osnovni zahtevi koji se postavljaju pri

proračunu i konstruisanju delova izloženih

visokim temperaturama – radna stanja

izazvana navedenim opterećenjima ne treba

da pređu kritična.

• Razaranja delova – najznačajnija od svih kritičnih stanja.

• Pri proračunu debljina zidova cevi i cilindričnih sudova tankih zidova koji rade pod pritiskom određuje se prema najvećim naponima u pravcu tangente na kružni presek.

Sud pod pritiskom i naponi u

cevi, odnosno sudu

12 M

D ps C

pS

SRPS E2.253

D (mm) – unutrašnji prečnik cevi

ili suda,

p (N/mm2) – najveći pritisak fluida

u sudu,

M – kritični napon za radne

uslove,

1 – koeficijent vrste i kvaliteta

zavarenog šava,

S – stepen sigurnosti,

C – dodatak debljini zida cevi ili

suda

M – zavisi od radnih uslova

(prvenstveno od T); Smin = 1.5;

1 = 0.6....1; I klasa – 0.95...1,

II klasa – 0.8...0.95,

III klasa – 0.7...0.8,

IV klasa – 0.6...0.7

C = 1...3mm