S V E U Č I L I Š T E U S P L I T U

FAKULTET ELEKTROTEHNIKE, STROJARSTVA I BRODOGRADNJE

Prof. dr. sc. Damir Jelaska

ELEMENTI STROJEVA

(skripta za studente Industrijskog inženjerstva)

U Splitu, 10. lipnja 2005.

Drage kolege i kolegice – studenti industrijskog inženjerstva,

Ovo nije skripta izvorno pisana za Vas, niti je sasvim prilagođena vama – zbog mog

kroničnog nedostatka vremena! Oprostite mi zbog toga! Buduće generacije će
valjda dočekati i „svoju“ skriptu, a ova je napisana zato da ipak imate nekakav

materijal uz pomoć kojeg možete spremati ispit!
Ova skripta je, dakle, nastala uglavnom tako, što sam iz budućeg udžbenika za
strojare „izrezao“ višak gradiva – pazeći da ne izrežem previše. Tako, u skripti ima

više gradiva nego što vam je predavano – ne zato da biste taj višak naučili, nego
zato da Vam pomogne lakše shvatiti ono što trebate naučiti! Pri tome, treba znati

skicirati samo ono što je crtano na predavanjima.
U uvodnom dijelu dodana su i važnija poglavlja iz tehničkih disciplina čija su

osnovna znanja uvjet da bi se moglo, ne naučiti, nego uopće slušati tj. pristupiti
učenju Elemenata. To su Tehničko crtanje, Mehanika i Nauka o čvrstoći. Ako ste
sigurni da vladate osnovama ovih disciplina, možete slobodno preskočiti prvih

četrdesetak stranica.
Gradivo iz Zupčanika nije sasvim usklađeno s predavanjima. Predlažem vam da se

za to područje, kao uostalom i za čitavo gradivo, ipak držite bilješki s predavanja,
a iz skripti možete pogledati ono što vam nije jasno. Ako ni to nije dovoljno,
osjećajte se pozvani doći na konsultacije kod mene ili kod mojih asistenata.

Damir Jelaska

Strojni dio –

je osnovni dio stroja, koji obavlja točnu određenu funkciju skupa s drugim

osnovnim dijelovima (vijak, matica, zakovica, cijev, vratilo, osovina, opruga, zupčanik, itd.).
Strojni dio nije moguće rastaviti na jednostavnije dijelove.

Sklop stroja –

je povezani skup više strojnih dijelova, koji obavljaju određenu funkciju u sastavu

stroja (ventil, željeznički kotač s bandažom, mehanizam za brisanje vjetrobranskog stakla kod
automobila itd.).

Grupa –

je povezani skup više strojnih sklopova i dijelova, koji obavljaju skupnu funkciju

(motor, zupčasti mjenjač, naprava za dizanje tereta kod dizalica itd.).

Element stroja –

je strojni dio ili sklop, koji kod različitih strojeva obavljaju određene

elementarne, osnovne funkcije. Element stroja može biti sam strojni dio (opruga, osovina, vratilo
itd.), ali isto tako i strojni sklop ili grupa (spojka, kočnica,

kotrljajući ležaj itd.).

Opći (univerzalni) element stroja –

strojni elementi, koji se upotrebljavaju kod različitih strojeva

(vijci, zakovice, pera, klinovi, vratila, osovine, opruge, zupčanici, ležišta itd.)

Posebni elementi strojeva –

elementi strojeva, koji se upotrebljavaju samo kod posebnih vrsta

strojeva  (elementi  motornih  vozila,  elementi  dizaličnih  mehanizama,  elementi  alatnih  strojeva,
elementi  motora  s  unutrašnjim  izgaranjem,  elementi  parnih  ili  plinskih  turbina,  elementi
hidrauličkih strojeva itd.).

Predmet  Elementi  strojeva  sadrži  proučavanje  općih  elemenata  strojeva  u  smislu  njihove
konstrukcije, oblika, dimenzija, izbora i proračunava ih obzirom na namjenu i funkciju. Pri tome
je  posebna  pažnja  namijenjena  utvrđivanju  općih  principa,  koji  vrijede  i  za  posebne  elemente
strojeva. Treba napomenuti da nazivi strojni dio i element stroja obuhvaćaju i dijelove naprava,
instalacija, instrumenata i metalnih konstrukcija.

EZA SA SRODNIM DISCIPLINAMA

Rad svakog stroja temelji se na prirodnim zakonima. Zato je za proučavanje strojeva i njihovih
dijelova nužno potrebno dobro poznavanje nekih osnovnih teorijskih disciplina, kao i načina
njihove praktične primjene. Najpotrebnija znanja za proučavanje elemenata strojeva navedena su
kako slijedi.

Tehnička mehanika

je osnovna tehnička znanost koja opisuje zakone mirovanja i gibanja pod

utjecajem sila. Statika proučava uvjete ravnoteže tijela pod utjecajem sila, Kinematika proučava
gibanje bez obzira na uzrok tog gibanja, a Dinamika se bavi ovisnošću gibanja tijela o silama
koje ga uzrokuju, uzimajući u obzir i njegovu masu.

Mehanika materijala

omogućava određivanje čvrstoće, krutosti i stabilnosti dijelova strojeva i

konstrukcija, te konstrukcijskih cjelina.

Matematika

je osnovni alat, čije je poznavanje nužno potrebno za proučavanje i korištenje znanja

iz Mehanike i Nauke o čvrstoći u sprezi s Elementima strojeva.

Poznavanje materijala

, njihovih karakteristika, način proizvodnje, sposobnosti prerade, fizičke i

toplinske obrade, te ispitivanja, je nužno potrebno zbog njihovog pravilnog izbora za različite
strojne dijelove, posebno obzirom na nosivost, težinu, mogućnost obrade i ekonomičnost.

Tehnologija obrade

je tehnička znanost koja proučava načine obrade materijala postupcima

lijevanja, rezanja, preoblikovanja i spajanja s namjenom kvalitetne i ekonomične izrade dijelova.

Tehničko crtanje

obuhvaća poznavanje osnova Nacrtne geometrije, ustaljenih pravila, propisa i

konvencija, koji predstavljaju nedvosmisleno sredstvo izražavanja i izmjene informacija kod svih
tehničkih problema, kako među konstruktorima, tako i između proizvođača i potrošača. Tehničko
crtanje je tehnički jezik u najširem smislu riječi.

ROJEKTIRANJE I KONSTRUIRANJE STROJEVA I STROJNIH

DIJELOVA

Pod pojmom projektiranje i konstruiranje podrazumijeva se u najširem smislu stvaralački rad
stručnjaka s namjenom određivanja oblika i dimenzija strojeva i njihovih dijelova.

Projektiranje

ima za cilj izradu idejnog projekta stroja kao cjeline i sadrži određivanje glavnih

karakteristika stroja, izbor glavnih sastavnih dijelova, njihovih osnovnih karakteristika i funkcija,
te rasporeda i međusobne ovisnosti. Projektiranje se dakle odnosi na određivanje i utvrđivanje
osnovnih početnih zahtjeva, potrebnih za konstrukcijsku razradu budućeg stroja.

Konstruiranje

ima za cilj određivanje i utvrđivanje oblika i dimenzija pojedinih dijelova stroja na

osnovi zahtjeva, određenih u fazi projektiranja.

1.3.1

Određivanje oblika i dimenzija strojnih dijelova

Oblici i dimenzije dijelova strojeva moraju zadovoljiti brojne zahtjeve. Najvažniji su sljedeći:

•

zahtjevi funkcionalnosti i namjene

•

zahtjevi radne sposobnosti

•

zahtjevi proizvodnosti

•

zahtjevi ekonomičnosti.

Svi navedeni zahtjevi su međusobno zavisni, često u suprotnosti, tako da ih nije moguće
istovremeno u potpunosti ispuniti. Zadaća konstruktora je, da s obzirom na dane zahtjeve i
mogućnosti, nađe najbolje rješenje, pri čemu prvenstveno treba poštivati zahtjeve, koji su za dani
primjer najvažniji.

Zahtjev funkcionalnosti

kao osnovni zahtjev, određuju oblike i dimenzije mnogih dijelova

strojeva i specifičan je za svaki stroj i za svaki njegov dio. Oblik strojnih dijelova je često vezan
za  način  njihovog  gibanja  (kružno  gibanje  –  cilindrični  oblik,  pravocrtno  gibanje  –  ravne
površine, pretvorba pravocrtnog gibanja u kružno – vijčani oblik itd.), dok su dimenzije vezane
za  pripadajuća  opterećenja.  Dijelovi  različitih  mehanizama  imaju  oblike  i  dimenzije,  koji  su
određeni  s  obzirom  na  željenu  kinematiku  gibanja  (krivuljni  mehanizmi,  ručni  mehanizmi,
zupčani  mehanizmi).  Oblici  različitih  opruga  su  prilagođeni  osnovnom  zahtjevu  namjene  (što
veće  elastično  deformiranje,  progresivna,  degresivna  ili  linearna  krutost).  Cijevi  i  cijevna
armatura moraju biti oblikovani tako da su hidraulički otpori najmanji. Aerodinamičnost strojnog
dijela nalaže oblik koji pruža najmanje otpore pri gibanju kroz zrak ili tekućinu. Pri oblikovanju
pojedinih  sklopova  treba  se  držati  standardnih  propisa,  npr.  standardni  razmak    tračnica  kod

1.4

TANDARDIZACIJA I STANDARDI

Na početku razvoja strojarske tehnike svaki je dio stroja bio konstruiran i proizveden pojedinačno
za potrebe samo tog stroja. Povećanjem broja različitih strojeva tokom decenija razvoja, dobilo je
smisla  dogovorno  smanjenje  raznolikosti  oblika  i  dimenzija  dijelova  strojeva  iste  namjene  i
funkcionalnosti  na  razumnu  mjeru.  Na  taj  način  poboljšana  je  i  olakšana  proizvodnja  i
eksploatacija  strojeva,  postignuta  je  znatna  ušteda  u  uloženoj  energiji,  vremenu  potrebnom  za
proizvodnju, te materijalu, uz povećanje pouzdanosti i sigurnosti.

Standardizacija

je prema tome proces prihvaćanja i poštivanja propisa s ciljem smišljene

organiziranosti u određenom području ljudske djelatnosti, te dostizanja najveće moguće
ekonomičnosti u ispunjavanju zahtjeva funkcionalnosti i sigurnosti. Standardizacija je zasnovana
na provjerenim rezultatima znanosti, tehnike i iskustva na jednoj strani, te sporazuma svih
zainteresiranih na drugoj strani.

Standard

je dokument, koji je rezultat rada na određenom području standardizacije, a predstavljen

je u obliku propisa koji su prihvaćeni sporazumno i potvrđeni od strane priznate institucije.
Standard nastaje konsenzusom i obuhvaća pravila, smjernice za projektni ili kontrolni proračun,
ili upotrebne karakteristike stroja, sklopa ili strojnog dijela, te je namijenjen za opću i višekratnu
upotrebu. Usmjeren je ka dosizanju optimalnog stupnja uređenosti na danom području. Standardi
su načelno neobavezni dokumenti, koje svatko dobrovoljno upotrebljava. Obvezatnost upotrebe
standarda proizlazi iz tehničkih propisa, ugovora, zakona ili drugih obvezujućih dokumenata.

Razlikuju se sljedeći standardi:

•

osnovni standard – obuhvaća široko područje i sadrži opće odredbe za određeno područje,

•

terminološki standard – obuhvaća izraze, koji se koriste u definicijama, objašnjenjima,
ilustracijama, primjerima itd.,

•

standard ispitivanja – obuhvaća metode ispitivanja, koje dopunjuju druge odredbe,
povezane s ispitivanjem, kao na primjer uzimanje uzoraka, upotreba statističkih metoda ili
raspored ispitivanja,

•

standard za proizvod – propisuje zahtjeve, koje mora ispunjavati proizvod ili skupina
proizvoda da bi se osigurala njegova (njihova) namjena,

•

procesni standard – propisuje zahtjeve, koje mora ispunjavati proces, da se osigura
njegova namjena,

•

standard za proračun – propisuje postupak proračuna koji se mora provesti da bi se
osigurala funkcionalnost i radna sposobnost strojnog dijela,

•

proizvodni standardi – propisuje zahtjeve, koje mora ispuniti proizvodnja, da se osigura
njena namjena.

Standardizacija  olakšava  rad  konstruktoru,  omogućava  mu  izbor  najprimjerenijeg
standardiziranog  dijela  i  postupka,  pa  mu  nije  potrebno  iznova  rješavati  iste  probleme.
Standardizacija  omogućava  velikoserijsku  i  ekonomičnu  proizvodnju  na  automatiziranim
obradnim strojevima u specijaliziranim tvornicama, što vodi do dijeljenja proizvodnje, i s time se
bitno utječe na uštedu vremena, materijala, potrebne zalihe i na sigurnost.

Postupak prihvaćanja standarda počinje s internom standardizacijom u tvornici, koji u suradnji sa
srodnim  tvornicama,  vodi  do  prihvaćanja  nacionalnog  standarda.  Globalizacijom  proizvodnje
pojavila  se  također  potreba  međunarodnog  standarda,  pa  je  po  završetku  drugog  svjetskog  rata
utemeljena  međunarodna  organizacija  za  standardizaciju  ISO  (International  Standardising
Organisation). U slučaju da o određenom međunarodnom standardu nema suglasnosti svih država