Razvoj oblika mašinskih proizvoda
1. OSNOVE KONSTRUISANJA MAŠINSKIH ELEMENATA
Mašinski sistem predstavlja materijalizovani proizvod ljudskog rada
koji samostalno vrši određenu funkciju. S’ tačke gledišta namene mašinski
sistemi se dele na radne (izvršne), energetske i sisteme posebne namene.
Radni sistemi vrše konkretan rad, dok se u energetskim sistemima vrši
transformacija energije iz jednog oblika u drugi. U mašinskim sistemima
posebne
namene
ostvaruju
se
posebne
funkcije.
Opšta (globalna) funkcija mašinskog sistema može se denivelisati na
parcijalne funkcije, a ove pak na elementarne funkcije. Počev od
elementarne, preko parcijalne do opšte, funkcije su hijerarhijski i
međusobno povezane, tako da čine strukturu funkcija.
Struktura funkcija predstavlja apstraktnu strukturu mašinskog
sistema, dok realnu (materijalnu) strukturu mašinskog sistema čine
mašinski delovi. Pod osnovnim mašinskim delom podrazumeva se deo koji se
ne može dalje rasklopiti. Više osnovnih mašinskih delova koji su međusobno
funkcionalno povezani čine mašinski podsklop, a više podsklopova i delova
čine mašinski sklop. Mašinski sklopovi, podsklopovi i delovi, međusobno
funkcionalno povezani čine mašinsku podgrupu ili grupu. Mašinu čine
funkcionalno povezane mašinske grupe, podgrupe, sklopovi, podsklopovi i
delovi.
Struktura funkcija ne poklapa se sa strukturom delova mašinskog
sistema. Izvršioci elementarnih funkcija mašinskih sistema su mašinski
elementi.
Mašinski element može biti dakle mašinski deo, mašinski podsklop,
sklop ili mašinska grupa ukoliko izvršava elementarnu funkciju. I osovina
i ležaj su mašinski elementi, jer izvršavaju elementarnu funkciju. Osovina
je međutim mašinski deo, a ležaj mašinski sklop.
Mašinski elementi se dele na opšte, koji se ugrađuju na svim vrstama mašina bez
ograničenja, i posebne, koji se ugrađuju na ograničenom broju mašina.
Prema funkciji koju vrše, opšti mašinski elementi dele se na:
2
Razvoj oblika mašinskih proizvoda
1.1. RAZVOJ I KONSTRUISANjE PROIZVODA
1.1.1. Definicija
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 zahteve vezane za
proizvodnju, eksploataciju i reciklažu, a da pri tome mašinski sistem (proizvod,
konstrukcija) bude konkurentan na tržištu.
1.1.2. Proces razvoja novih proizvoda
Životni ciklus svakog proizvoda sadrži četiri osnovne faze (sl.1.1):
- razvoj proizvoda; - izrada proizvoda; - eksploatacija proizvoda; -
recikliranje proizvoda. Prva faza – razvoj proizvoda je ustvari nastajanje novih
proizvoda i šematski po fazama može da se predstavi prema VDI 2222 (sl.11.2).
Ovaj proces može se podeliti u četiri
faze planiranje- koncipiranje-nacrt-
razrada.
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 zahteva koje mašinski sistem treba da ispuni. Zahtevi mogu biti veoma
različiti, te ih po prioritetu treba razvrstati na zahteve koji moraju biti obavezno
ispunjeni, zahteve koji minimalno moraju biti ispunjeni i na željene zahteve. U
tabeli 11.1 prikazana je kontrolna lista koja može da posluži za izradu liste zahteva.
Tek posle provere mogućnosti realizacije odnosno dobijanja radnog naloga (
prva
ključna tačka
), sledi sam proces konstruisanja.
4
Razvoj oblika mašinskih proizvoda
Tabela 11.1. Kontrolna lista za izradu specifikacija prema VDI – 2222
Osnovna karakteristika
Primer
Geometrija
Veličina,visina,širina,prečnik,proctor,broj,raspored…
Kinematika
Način kretnja,pravac kretanja,brzina,ubrzanje…
Sile
Pravac delovanje,veličina, učestalost,težina,opterećenje…
Energija
Snaga,stepen iskorišćenja, trenje, pritisak, temperature,
zagrevanje,hlađenje,priključak energije…
Materijal
Tok materijala, transport materijala, pomoćni material,
karakteristike ulaznih i izlaznih proizvoda…
Signal
Ulazne I izlazne merne veličine, oblik signala,
pokazivanje
Ergonomija
Odnos čovek-mašina, način opsluzivanja, preglednost,
radna sigurnost, zaštita okoline…
Izrada
Gabaritne mere izrade, zahtevi kvaliteta, predviđeni
postupak izrade, alati potrebni za izradu…
Kontrola
Mogućnost merenja i ispitivanja, standardi…
Montaža i transport
Temelji, posebna uputstva za montažu, mesto montaže,
ograničenja kod kranova i dizalica, transportni put,
pakovanje, uskladistenje…
Eksploatacija
Radni vek, radna sigurnost, dozvoljena buka, uticaj
okoline, zaštita od eksplozije…
Održavanje
Uslovi održavanje, inspekcija, rasklapanje, čišćenje…
Cena
Dozvoljeni troškovi izrade, cena alata, investicije i
amortizacija
Rokovi
Konačni rokovi razvoja, izrade, isporuke,…
Ostala pitanja
Uslovi isporuke, plaćanja, patentno pravo, predviđena
ispitivanja, penali, osiguranje transporta, obezbeđenje…
Druga faza je koncipiranje idejnog rešenja. 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. Transformacija se može ostvariti
na osnovu mehaničkog principa, hidrauličkog principa, pneumatskog, električnog,
magnetnog, termičkog, hemijskog, itd. principa. Najčešće je u primeni
5
Razvoj oblika mašinskih proizvoda
Treća faza je faza nacrta odnosno razvoja konstrukcije u kojoj se definišu izvršioci
principskih rešenja. Ona obuhvata proračun, gde se najpre definišu polazne
dimenzije a zatim i oblik dela. Bira se materijal i postupak izrade i utvrđuju
osnovne dimenzije dela. U ovoj fazi pored kreativnosti neophodno je izvršiti veći
broj iteracionih koraka, čime se uvek ide ka višem nivou u pogledu definisanja
konstrukcionog rešenja. Ovo je jako komplikovana faza jer zahteva kombinaciju
proračuna i definisanje oblika i često više puta ponavljanje istih koraka uz
odgovarajuće izmene. Kao rezultat ove faze dobija se preliminarni sklopni crtež,
što je
treća ključna tačka
procesa razvoja i konstruisanja mašinskog sistema.
Četvrta faza je faza razrade odnosno konačnog oblikovanja konstrukcije. To znači
ne samo izradu sklopnog crteža na osnovu početnih nacrta, već i optimizaciju
oblika delova, izradu sastavnice i uputstava kao i razradu podloga za izradu kao i
samu izradu prototipa. Izlaz iz ove faze je konačno određivanje i preispitivanje
cene proizvoda, odnosno konstrukcije, što je
četvrta ključna tačka
procesa
razvoja i konstruisanja. Iza toga se ili ide u proizvodnju ili u ponovno
preispitivanje konstrukcije.
Mašinski elementi kao izvršioci elementarnih funkcija razmatraju se u trećoj i
četvrtoj fazi procesa razvoja proizvoda. Ugradnjom standardnih opštih mašinskih
elemenata dobija se racionalnija i pouzdanija konstrukcija, a u isto vreme
pojednostavljuje proces konstruisanja. Ukoliko se pak u konstrukciju ugrađuju
izvršioci elementarnih funkcija, čiji razvoj sledi u samoj fazi konstruisanja, dobija
se skuplja konstrukcija a sam proces konstruisanja je složeniji i duži.
1.1.3. Opšti konstrukcioni zahtevi
U toku procesa razvoja i konstruisanja mašinskih sistema konstruktor mora da
uzme u obzir veći broj različitih konstrukcionih zahteva. To su ustvari zahtevi
vezani za osnovne karakteristike sistema i po prioritetima obuhvataju sledeće.
Funkcionalnost:
Osnovni zahtev vezan za tehničke sisteme (mašine, uređaje,
podsisteme, mašinske grupe) je ispunjenje zadate funkcije, ali uz zadate uslove i za
7
