šifra predmeta: 2203 Konstruisanje masina
Konstruisanje masina je predmet slicno koncipiran kao i Osnovi konstruisanja tako da obuhvati proces razvoja masinskog sistema od ideje do projekta, u celini. Obuhvata sintezu – stvaranje novog masinskog sistema kroz razvoj koncepcije (principa rada) i kroz razvoj oblika i dimenzija delova i sklopova. Analiza stanja u masinskim sistemima podrazumeva prikupljanje podataka o masinskim delovima i korekciju oblika i dimenzija kroz izucavanje raspodele napona, procesa zamaranja, izdrzljivosti masinskih delova (osnovne i radne), proracun i predvidjanje pouzdanosti, analizu vibracija i buke s ciljem da se ove pojave konstrukcijskim resenjima ublaze. Obuhvaceni su sadrzaji predmeta “Osnovi konstruisanja” i prosireni narocito u podrucju analize stanja. Posebno je znacajna primena metode konacnih elemenata, modeliranje oblika masinskih delova, ispitivanje verovatnoce razaranja, konstrukcijski aspekti vibracija i posebno buke koju generisu masinski sistemi.
1. PROGRAM IZVODjENjA NASTAVE
1.1. OPSTE
Predmet se predaje u V semestru 2+2 casa nedeljno i VI semestru 2+2 casa nedeljno
Ovaj predmet slusaju studanti III godine studija: Grupa za masinske konstrukcije i mehanizaciju, Grupa za motore, Gupa za zeleznicko masinstvo.
1.2 PROGRAM PREDAVANjA
1.2.1. V semestar (2 casa nedeljno)
Uvodna razmatranja
• Cilj i sadrzaj procesa konstruisanja. Osnovni pojmovi i termini. Razvoj sredstava i principa konstruisanja. Struktura procesa konstuisanja.
• Faze i operacije u procesu konstruisanja. Vrste masinskih konstrukcija i konstruisanja. Sistemi konstruisanja, ciljevi i pristupi u konstruisanju.
Definicija projektnog zadatka
• Tehnicki i ekonomski podsticaji za razvoj novih masinskih sistema. Razvoj potreba, proizvoda i tehnologija. Stvaranje novih ideja. Lista zahteva (funkcija, namena, rukovanje, izrada, montaza, odrzavanje, ekonomicnost i dr.).
Koncipiranje idejnog resenja
• Elementi teorije tehnickih sistema: apstrakcija tehnickih sistema, struktura funkcija, svojstva tehnickih sistema, pristupi u trazenju novih principa.
• Izvrsioci funkcija masinskih sistema (matrice izvrsilaca, morfoloske matrice, katalozi izvrsilaca, bazni principi).
• Formiranje koncepcijskih resenja. Izbor optimalne varijante. Vrednovanje i odlucivanje.
Razvoj oblika i dimenzija masinskih delova
• Medjusobna uslovljenost (korelacija) svojstava (funkcije, oblika, materijala i nacina izrade) masinskih delova. Procedura razvoja oblika masinskih delova. Kriterijumi za izbor dimenzija masinskih delova (funkcija delova, potrebna cvrstoca, potrebna krutost).
• Standardizacija, tipizacija, unifikacija i modularno konstruisanje.
• Odlucivanje u konstruisanju. Principi odlucivanja. Optimizacija dimenzija i mase masinskih delova. Masa kao funkcija cilja.
• Izbor uslova oslanjanja i vezivanja masinskih delova, oblika preseka, materijala, nacina izrade, granicnih uslova za izbor dimenzija. Racionalizacija mase. Lake konstrukcije.
• Tehnologicnost oblika i racionalnost iskoriscenja mase zavarenih masinskih delova. Zaostali naponi od zavarivanja – nastanak i otklanjanje.
• Tehnologicnost oblika livenih masinskih delova.
• Tehnologicnost oblika kovanih i rezanih masinskih delova. Tehnologicnost oblika sa aspekta pogodnosti za sklapanje.
• Modeliranje oblika masinskih delova. Osnovni principi modeliranja oblika. Ivicni modeli, granicni modeli, solid (puni) modeli (3D). Izrada crteza (2D).
1.2.2. VI semestar (2 casa nedeljno)
Analiza stanja u delovima i sklopovima masinskih sistema
• Radna opterecenja i naponi. Deterministicke i statisticke metode za odredjivanje radnih opterecenja. Merenje napona i opterecenja. Statisticka obrada. Spektri napona i radni rezimi.
• Zamor materijala masinskih delova. Vrste razaranja i lomova. Proces zamaranja. Hipoteze o akumulaciji ostecenja (zamora). Primena hipoteza o akumulaciji ostecenja za odredjivanje radne izdrzljivosti. Stepen sigurnosti za radnu izdrzljivost.
• Analiza raspodele napona i deformacija po zapremini masinskih delova. Aproksimativne metode – koncentracija napona, eksperimentalne metode, numericke metode. Osnove metode konacnih elemenata – MKE.
• Matrica krutosti. Postupak primene gotovih (komercijalnih) programa za MKE. Osnovne operacije u primeni MKE. Podrucja primene MKE.
• Analiza geometrije masinskih delova i sklopova. Odstupanja, uticaj odstupanja na rad masinskih sistema. Merni lanci, vrste mernih lanaca, podrucja primene.
Konstruisanje sa aspekta pouzdanosti
• Verovatnoca razaranja masinskih delova u oblasti vremenske izdrzljivosti i u oblasti trajne izdrzljivosti. Postupak ispitivanja izdrzljivosti i odredjivanja verovatnoce razaranja. Odredjivanje parametara Vejbulove raspodele.
• Verovatnoca razaranja za radnu izdrzljivost. Ispitivanje izdrzljivosti, odredjivanje verovatnoce razaranja. Zavisnost verovatnoce razaranja od rezima promene (spektra) radnog napona.
• Proracun pouzdanosti masinskih delova. Poredjenje razlicitih postupaka proracuna. Pouzdanost sistema. Ispitivanje pouzdanosti. Optimiranje masinskih delova i sistema s obzirom na zeljenu pouzdanost.
Konstruisanje sa aspekta smanjenja vibracija
• Pobuda vibracija u masinskim sistemima. Spoljna i unutrasnja pobuda. Furijeova analiza slozenih vremenskih funkcija. Spektri pobudnih sila.
• Osetljivost masinskih sistema na pobudu. Amplitudno-frekvencijska karakteristika. Mogucnosti varijacije karakteristike promenama parametara konstrukcije. Formiranje spektara vibracija u interakciji pobude i osetljivosti na pobudu. Varijacija i promene u spektrima vibracija.
• Konstrukcijska resenja za smanjenje vibracija. Izolacija vibracija. Faktor prigusenja (transmisije) energije vibracija. Oslanjanje masina i komponenata (fundiranje).
Konstruisanje sa aspekta smanjenja buke
• Proces nastajanja buke u masinskom sistemu. Absorpcija poremecajne energije. Prostiranje, prigusivanje i pojacavanje poremecajne energije talasnim kretanjima u masinskim delovima. Emisija zvucnih talasa u okolinu.
• Karakteristike oscilovanja masinskih delova. Modalna analiza primenom MKE, eksperimentalna modalna analiza.
• Izolacija buke masinskih sistema. Principi izolacije, materijali, konstrukcijska resenja. Konstrukcione metode za snizavanje nivoa emitovane buke.
1.3. PROGRAM I VRSTE VEZBI
1.3.1. V semestar (2 casa nedeljno)
• Auditorna vezba: Primer razrade strukture funkcija slavine.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer razrade strukture funkcija prenosnika snage.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer subjektivnog vrednovanja varijantnih resenja i izbor optimalne varijante.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer izbora dimenzija delova rucne prese.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer formiranja familije tipiziranih kucista zapornog ventila.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer analize racionalnog iskoriscenja mase masinskog dela.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer analize racionalnog iskoriscenja mase masinskog dela.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer analize sigurnosti i nosivosti (radne sposobnosti).
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer povecanja nosivosti masinskog dela termohemijskim i mehanickim obradama povrsinskog sloja.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer uporedjenja nosivosti za razlicite nacine izrade.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer proracuna dinam. izdrzljivosti zavarenog masinskog dela.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer analize racionalnog iskoriscenja nosivosti osnovnog materijala zavarenog masinskog dela povecanjem nosivosti sava.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer uporednog proracuna zavarenih masinskih delova razlicitih oblika savova, opterecenja i naprezanja.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer uporednog proracuna zavarenog, kovanog i livenog masinskog dela
Izrada tehnicke dokumentacije.
1.3.2. VI semestar (2 casa nedeljno)
• Auditorna vezba: Primer odredjivanja napona merenja pomocu mernih traka.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer odredjivanja ucestanosti pojave radnog napona i parametara Vejbulove raspodele.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer formiranja spektra izmerenog radnog napona.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer formiranja spektra napona procenom.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer primene hipoteze o akumulaciji ostecenja za izracunavanje broja promena napona promenljive amplitude do razaranja.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer odredjivanja radne izdrzljivosti i stepena sigurnosti primenom hipoteze o akumulaciji ostecenja.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer primene mernog lanca za odredjivanje odstupanja zavrsnog i kompenzacionog clana.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer primene mernog lanca u nadomestanju mera.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer odredjivanja parametara raspodele verovatnoce razaranja u oblasti vremenske i u oblasti trajne dinamicke izdrzljivosti.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer proracuna pouzdanosti za konstantnu i za promenljivu amplitudu radnog napona.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer odredjivanja nosivosti i dimenzija za datu pouzdanost.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer proracuna sopstvenih ucestanosti i ocene dinamickog stanja.
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Primer izracunavanja faktora transmisije energije vibracija i dinamickih sila
Izrada tehnicke dokumentacije.
• Auditorna vezba: Izrada ispitnih zadataka
Izrada tehnicke dokumentacije.
| Vrste vežbi | Broj studenata u grupi | Nedeljno časova po grupi |
| V sem VII sem | ||
| Auditorne vežbe | 60 | 1 1 |
| Izrada tehničke dokumentacije | 5 | 1 1 |
| Ukupno | 2 2 |
2. I S P I T
2.1. USLOVI ZA STICANjE PRAVA ZA POLAGANjE ISPITA
a) Redovno pohadjanje nastave (predavanja i vezbi) o cemu se vodi evidencija.
b) Uradjen, odbranjen i pozitivno ocenjen projektni zadatak (tehnicka dokumentacija).
c) Potpis u indeksu o urednom pohadjanju nastave i primljenim radovima.
d) Polozeni ispiti iz Otpornosti materijala i iz Masinskih elemenata.
2.2. NACIN POLAGANjA ISPITA
Ispit je pismeni i usmeni (P+U). Uslov za izlazak na usmeni deo ispita je pozitivno ocenjen pismeni deo ispita. Pismeni ispit se sastoji u izradi zadataka u trajanju od 3 sata.
3. LITERATURA
3.1. Osnovna literatura
Ognjanovic M.: METODIKA KONSTRUISANjA MASINA, - Masinski fakultet Beograd 1990.
3.2. Pomocna literatura
Savic Z., Ognjanovic M., Jankovic Mo.: OSNOVI KONSTRUISANjA – ZBIRKA ZADATAKA, - Naucna knjiga Beograd 1991.
Ognjanovic M.: MODELIRANjE MASINSKIH ELEMENATA, - Masinski fakultet Beograd 1992.
3.3. Dopunska literatura
Savic Z. i grupa autora: MASINSKO IN Z ENjERSKI PRIRUCNIK, -Zavod za udzbenike i nastavna sredstva Beograd 1991.
Plavsic N., Sijacki-Zeravcic V., Stamenic Z.: TABLICE MASINSKIH MATERIJALA, PROFILA, LIMOVA I ZICE - Masinski fakultet Beograd 2004, ISBN 86-7083-397-2.