95
5 1. PREDGOVOR Kada sam u početku rada na ovoj knjizi, još u razdoblju pripremanja razmišljao kako da na najsažetiji način pretpostavim poglavlja ove knjige, da bih pokušao prikazati smisao koji se može očekivati od knjige čiji je naslov "Dizajn strojarskih predmeta “, već sam tada došao do nekih dilema koje su se odnosile na to, da li da opisujem vrste konstrukcija i njihove funkcije ili da idem putem analitičkog i sintetičkog utvrđivanja matematičko-geometrijskog smisla koji nam treba u tvorbi konstrukcija. Znači, davati recepte ili upućivati na način razmišljanja kako treba zamisliti konstrukciju i što je ona u stanju biti. I tako se odlučih za ovo potonje za način mišljenja u konstruiranju i posljedično u primjeni konstrukcija, jer je prva uzrok a drugo je posljedica. I kao najprvo u tom pristupu sam odabrao dva pitanja, koja su naizgled jednostavna, ali za koja mislim da su početni ključ svemu onome o čemu će se ovdje raspravljati. Evo tih pitanja: - što je to sinteza? - i što je to sinteza mehanizama? Međutim, prije pokušaja da se odgavori na ova pitanja, mislim da treba reći razloge zašto su ta pitanja postavljena. Naime, poznato je da je temeljni zadatak što uvijek stoji pred dizajnerom kada konstruira, da zamisli način slaganja elemenata željenog stroja na taj način da što bolje ispuni potrebe žetjenog tehnološkog procesa. I kako se čini da je to sastavljanje ili sinteza mehanizma ili odgovarajuæeg stroja istodobno i glavni početni zadatak da se prema nekim poznatim ili pretpostavljenim uvjetima izaberu svi tehnički uvjeti za izradu željenog stroja. To će se ovdje smatrati konstruiranjem, a nekada i projektiranjem. I upravo u vezi s gornjim u teoriji se mehanizama i strojeva stalno razvijaju nove i nove metode sinteze, koje trebaju omogućavati konstrukterima, da brzo i racionalno projektira mehanizam ili stroj koji će udovljavati postavljenim zahtjevima. Kao suprotnost analizi mehanizama, gdje su putevi rješavanja zadataka više ili manje jasni i poznati, u području sinteze se u mnogim primjerima obično pojavljuje po nekoliko rješenja, tako da se za izbor onog najboljeg rješenja trebaju još izvršiti dopunske analize svih rješenja, koje nužno moraju biti oslobođene od intuitivnih odluka. Da je sinteza po svojem smislu važna vidi se i iz toga, da se primjerice jednu te istu putanju člana jednog mehanizma može izvesti na nekoliko različitih načina, a pogotovo i radi toga što često nije važno da putanja jedne točke na primjer ispunjava savršeno tražene uvjete. Sam je pojam "sinteza" riječ grčkog podrijetla (synthesis) a znači "sastavljanje". Kao metoda, smatra se, kao postupak izoliranog proučavanja predmeta ili uređaja u njegovoj cjelini, u jedinstvu i u uzajamnoj vezi njegovih dijelova. I kako smo već rekli, kao suprotnost tom pojmu imamo drugi pojam "analiza", koja je riječ takoðer grčkog podrijetla (analyo) i koja znači "rasčlanjivanje", a kao metoda se proučavanja jedinstva vrši putem rastavljanja predmeta ili uređaja na njegove najjednostavije sastavne dijelove. I sada kada u želji da odgovorimo na drugo prije postavljeno pitanje o tome što se podrazumijeva pod pojmom "sinteze mehanizama", prvo ćemo zapeti na pojmu mehanizam. Što je to mehanizam ? A što je to stroj ? Da li je to isto, slično ili sasvim različito? Ako

dizajn proizvoda

Embed Size (px)

DESCRIPTION

dizajn proizvoda skripta

Citation preview

Page 1: dizajn proizvoda

5

1. PREDGOVOR Kada sam u početku rada na ovoj knjizi, još u razdoblju pripremanja razmišljao kako da na najsažetiji način pretpostavim poglavlja ove knjige, da bih pokušao prikazati smisao koji se može očekivati od knjige čiji je naslov "Dizajn strojarskih predmeta “, već sam tada došao do nekih dilema koje su se odnosile na to, da li da opisujem vrste konstrukcija i njihove funkcije ili da idem putem analitičkog i sintetičkog utvrđivanja matematičko-geometrijskog smisla koji nam treba u tvorbi konstrukcija. Znači, davati recepte ili upućivati na način razmišljanja kako treba zamisliti konstrukciju i što je ona u stanju biti. I tako se odlučih za ovo potonje za način mišljenja u konstruiranju i posljedično u primjeni konstrukcija, jer je prva uzrok a drugo je posljedica. I kao najprvo u tom pristupu sam odabrao dva pitanja, koja su naizgled jednostavna, ali za koja mislim da su početni ključ svemu onome o čemu će se ovdje raspravljati. Evo tih pitanja:

- što je to sinteza? - i što je to sinteza mehanizama?

Međutim, prije pokušaja da se odgavori na ova pitanja, mislim da treba reći razloge zašto su ta pitanja postavljena. Naime, poznato je da je temeljni zadatak što uvijek stoji pred dizajnerom kada konstruira, da zamisli način slaganja elemenata željenog stroja na taj način da što bolje ispuni potrebe žetjenog tehnološkog procesa. I kako se čini da je to sastavljanje ili sinteza mehanizma ili odgovarajuæeg stroja istodobno i glavni početni zadatak da se prema nekim poznatim ili pretpostavljenim uvjetima izaberu svi tehnički uvjeti za izradu željenog stroja. To će se ovdje smatrati konstruiranjem, a nekada i projektiranjem. I upravo u vezi s gornjim u teoriji se mehanizama i strojeva stalno razvijaju nove i nove metode sinteze, koje trebaju omogućavati konstrukterima, da brzo i racionalno projektira mehanizam ili stroj koji će udovljavati postavljenim zahtjevima. Kao suprotnost analizi mehanizama, gdje su putevi rješavanja zadataka više ili manje jasni i poznati, u području sinteze se u mnogim primjerima obično pojavljuje po nekoliko rješenja, tako da se za izbor onog najboljeg rješenja trebaju još izvršiti dopunske analize svih rješenja, koje nužno moraju biti oslobođene od intuitivnih odluka. Da je sinteza po svojem smislu važna vidi se i iz toga, da se primjerice jednu te istu putanju člana jednog mehanizma može izvesti na nekoliko različitih načina, a pogotovo i radi toga što često nije važno da putanja jedne točke na primjer ispunjava savršeno tražene uvjete. Sam je pojam "sinteza" riječ grčkog podrijetla (synthesis) a znači "sastavljanje". Kao metoda, smatra se, kao postupak izoliranog proučavanja predmeta ili uređaja u njegovoj cjelini, u jedinstvu i u uzajamnoj vezi njegovih dijelova. I kako smo već rekli, kao suprotnost tom pojmu imamo drugi pojam "analiza", koja je riječ takoðer grčkog podrijetla (analyo) i koja znači "rasčlanjivanje", a kao metoda se proučavanja jedinstva vrši putem rastavljanja predmeta ili uređaja na njegove najjednostavije sastavne dijelove.

I sada kada u želji da odgovorimo na drugo prije postavljeno pitanje o tome što se podrazumijeva pod pojmom "sinteze mehanizama", prvo ćemo zapeti na pojmu mehanizam. Što je to mehanizam ? A što je to stroj ? Da li je to isto, slično ili sasvim različito? Ako

Page 2: dizajn proizvoda

6

pođemo od traženja značenja riječi "mehanizam", onda je očito da ona dolazi od, opet grčke riječi "mehane" što ima značenje stroja, naprave ili uređaja. Po tom bi izgledalo da je mehanizam zapravo stroj. Jedno općenito uvriježeno, ali nigdje deklerativno izrečeno mišljenje, smatra da je mehanizam mehanički sistem kojim se vrši pretvorba jednog obtika gibanja u drugo gibanje. Drugim riječima, pošto se ne govori o silama, mehanizam je kinematièka tvorba. S druge strane pod pojmom se stroja podrazumijeva mehanički sistem putem kojega se vrši pretvorba jednog oblika energije u drugi oblik, ili umjesto energije - " pretvorba mehaničkog rada".

Navedene definicije su bez sumnje i dobre, a isto tako i loše, jer su kao i brojne druge definicije mahanizama i strojeva koje primjerice navodi Releaux (26) i kojih ima oko dvadeset, očito nepotpune ili nekako nedoređene. Radi toga, a u težnji da se uspostavi što općenitija definicija,, uočavamo da je u željenom smislu posebno zanimljiva definicija stroja što je daje N. Wiener otac kibernetike (57). Ona glasi: "Stroj je lokalni antientropijski proces, koji se može pojaviti u različitim oblicima, i koji se ne može označiti niti samo kao biološki niti samo kao mehanički". Zanimljiva je i daljnja konstatacija Wienera, da je: "Težnja ka konzervativnosti sistema (stroja) jest uspjeh tehnologije proizvodnje". U spomenutoj definiciji sintagma : "u različitim oblicima " nudi mnoštvo različitih oblika i veza, a istodobno nameće i neke kriterije za stvaranjem što konzervativnijeg stroja ili mehanizma. I ako shvatimo, da je zadatak suvremene znanosti u jednom od svojih dijelova, u manipuliranju fizičke stvarnosti s namjerom dovodenja te stvarnosti u sklad s teorijskim opisivanjem, tada je očito da je riječ o tome, da se proučavane pojave pripreme, pročiste i izoliraju sve dotle dok ne postanu nalik na idealno stanje. Naravno, to je fizički neostvarivo, ali spoznajno dostupno, jer je to jedini način da se ostvari teorjska hipoteza prema kojoj je manipulacija usmjerena. Drugim riječima to znači, da je pokusni postupak umijeće što polazi od vještine. a ne od nekih općih pravila, što istodobno znači da izabrana pojava treba biti tako "izrežirana", da odgovor o tome da li se može dotična pojava dešifrirati prema specifičnom matematičkom sadržaju kojega izriče hipoteza, bude razumljiv i ponovljiv. U gornjem, samo po sebi ukazuje na nužnost matematizacije opisivanja funkcioniranja strojeva i mehanizama, što je i rezultiralo proučavanjima gibanja, brzina, ubrzanja, geometriju relativnih gibanja - što zapravo znači proučavanje gibanja na racionaliziranom stroju ili mehanizmu. Zanimljivo je primjetiti, da se jedna Einsteinova misao izvanredno nadovezuje na ovo. On kaže : " Nevjerojatno je to, da je matematika koja je u krajnjoj liniji jedna apstraktna znanost, u tolikoj mjeri u stanju da opisuje stvarne prirodne pojave." U tom se smislu dalje i Needham (43) pita: "U perspektivi moderne znanosti očito ne nalazimo ni traga pojmovima prinude i nužnosti prirodnih zakona. Sada se o tim pojavama misli kao o statističkim pravilnostima koje vrijede za određeno vrijeme i mjesto, kao o deskripciji, a ne projekciji .. .. ? " Ne dovodi li nas ovo napokon do nužnosti feromenologijskog pristupa u rješavanju zadataka, kada radi naše nemoći u znanju nismo u stanju da proniknemo u problem? I upravo se čini da su radi toga, od posebnog značenja u teoriji mehanizama i strojeva, pokusi zajedno s matematizacijom kao načinom kojega provjeravamo.

Eto, gore izrečene su misli, čini se osnova za izbor pristupa sažetog opisa strojarskih konstrukcija i njihova strojarskog konstruiranja, načina mišljenja i načina proizvodnje i uporabe.

Page 3: dizajn proizvoda

7

1. UVOD I PODJELA KONSTRUKCIJA Sigurnost je strojeva, a uz to i ljudi koji su uz njih i napokon užeg (pa i šireg) okoliša sadržana u svjesnom poduzimanju mjera sprečavanja bilo kakvih pojava, koje bi mogle naštetiti na bilo koji način. Spominjanjem ljudi, strojeva i okoliša izravno smo ih povezali u jednu cjelinu koja se u postojećem stanju suvremenog strojarstva i naziva

Sistemom - čovjek - stroj - okoliš. Iz gornjeg, bez puno nepotrebnog objašnjavanja, proistječe i uloga a i značaj sigurnosti kako u sistemu, tako i u cijelom strojarstvu (a naravno i šire). U obrnutom smislu, očito je da će pojam sigurnosti i u tvorbi strojeva biti od posebnog značaja . A tvorba je strojeva ovdje pretpostavljena glavnom zadaćom industrijskog dizajna. Reklo bi se, ništa novo. Međutim, u svijetu i u nas se je pojavila upravo ta struka industrijskih dizajnera, koja po svojem načinu djelovanja nije ono što podrazumijevamo pod zadacima strojarskog konstruktora ili projektanta. Ovakvo stanje ima nužne refleksije i na obrazovanje takvih ljudi, koji u riznicama svojih znanja moraju imati mnoštvo zajedničkog, ali ipak različitog, s konstruktorima. Prateći postojeću literaturu, ali i uspjehe obrazovanja industrijskih dizajnera uočeni su neki nedostaci koji su prvenstveno sadržani u činjenici nepostojanja jednog sažetog i preglednog skupa spoznaja o industrijskom dizajnu. Drugim riječima, u literaturi ne postoji nigdje otvoreno izrečena spoznaja o teoriji industrijskog dizajna. I upravo je to bilo i poticajem za istraživanja veza i odnošaja pojavnog u toj struci, kako bi se barem za početak postavila kakva takva početna teorija. Tražeći takve odnošaje utvrđeno je postojanje relativno velikog broja metoda dizajna (odnosno metoda konstruiranja), ali od kojih, osim jednog izuzetka (14), ne sadrži u sebi izričaj smisla teorije. Među najvažnije čimbenike koji ograničavaju trajnost i pouzdanost strojeva spadaju: lomovi dijelova, trošenje dodirnih ploština radi trenja, oštećenja dodirnih ploština uzrokovana dodirnim naprezanjima, očvrsnuće, korozija, plastične deformacije nastale radi lokalnih ili općih naprezanja kada ona premaše granicu popuštanja, puženje materijala u visokih temperatura itd. Čvrstoća u brojnim primjerima nije sigurnosna granica. U suvremenoj se općenamjenskoj uporabi zahtjevi koji se postavljaju na strojni dio zajedno uz postojeće metode proizvodnje, kao i uz trenutno stanje inženjerske teorije čvrstoće, veoma često ostaju neispunjeni. Problemi postaju tim složeniji što se radi o značajnije napregnutim strojevima, a pogotovo kada se pojavljuju i pitanja vezana s povišenim (ili ekstremno niskim) temperaturama. Čvrstoća materijala primjerice značajno opada s povećanjem radnih temperatura. Elementi strojeva, koji rade pod visokim temperaturama imaju ograničenu trajnost. Radni se vijek takvih dijelova može povećati metodama dizajna (za smanjenje naprezanja treba osigurati odgovarajuće hlađenje) ili s uporabom visokootpornih materijala, kao i s odgovarajućom toplinskom obradom. Uz ovo se može reći i to, da je i konstruiranje novih materijala, također jedan od izlaza. Međutim, ovo su istodobno i strogo čuvane tajne.

Page 4: dizajn proizvoda

8

Povijest o razviku strojeva i mehanizama je istodobna priča o razvitku

geometrije gibanja a sastoji se od navođenja različitih sastavnih dijelova. strojeva, mehanizama i matematike. Priča može započeti s opisivanjem dosta zbrkanog razvitka strojeva ili pak mehanizama koji su pomagali ljudima da savladaju teškoće što su ih imali radeći teške poslove održavanja vlastitih života iIi pak praveći oružja za medusobna ratovanja iIi različitih uređaja kojim su mjerili vrijeme, udaljenosti i slično. I zaista ako želimo govoriti o povijesti strojogradnje. onda se prvo trebamo odlučiti za granicu primitivnosti mehanizama u odnosu na naša današnja poimanja o strojevima i mehanizmima. Tako na primjer, prije nekih stotinjak i trideset godina, doslovno oko 1875. godine švicarski Njemac Franz Reuleaux (26) raspravlja o tridesetak različitih definicija strojeva, što su tada bile suvremene, uspoređujući ih s definicijama "temeljnih strojeva", što ih je postavio Hero iz Aleksandrije još u početku prvog stoljeća naše ere. Hero navodi postojanje pet "jednostavnih strojeva", koji služe prenošenju "određenih tereta s određenim silama", a to su: poluga, vitlo, klin, vijak i kolotur. Ovakova podjela, bez obzira što nas to može čuditi bijaše izuzetno dobra i takva se je zadržala sve do kraja 19. stoljeća, kada je Reuleaux u svojoj znamenitoj knjizi "Kinematika strojeva" dao svoju podjelu, koja uz neke dopune vrijedi još i danas, kako će se kasnije pokazati. Praveći razliku između opće povijesti i povijesti strojeva, gdje je u prvoj prikazivanje događaja obično kronološkim redom, a u potonjoj se napredak prikazuje preko postignutih dostignuća što su obično bila funkcijom uljudbenih napredaka pojedinih naroda u različitim dijelovima svijeta i u vrlo različita vremenska razdoblja.

Gornjem se treba dodati i to, da su u povijesnom smislu, izvori koji bi nam omogućili spoznaju o razvitku i primjeni mehanizama, često bili i ostali nepouzdani, i to naročito radi malog broja istraživanja u tom području. I upravo radi toga i jest proučavanje povijesti mehanizama i strojeva većinom vezano uz druge grane znanosti, kao npr. arheologiju, filologiju, etnologiju, antropologiju i slično. Osim toga, treba kao izvore o strojevima spomenuti i Bibliju, Odiseju kao i brojne druge izvore o tadašnjem tehnološkom i kulturološkom stupnju čovječanstva. Iz arheoloških je istraživanja Geiger (43) prve mehanizme stavio u prethistorijsko doba, tvrdeći da je rotacijsko gibanje bilo prvo što ga je čovjek izveo u mehaničkom smislu te riječi. U tom se smislu tumači i nastanak prvog čovjekovog "upaljača". Taj se je primitivni uređaj za paljenje vatre. koja se je koristila za različite religijske ceremonije, sastojao od jednog zašiljenog štapića kojeg je jedan čovjek vrtio trljanjem dlanova u udubini drvene pločice gdje se je nalazila vuna koju je drugi, pored toga što je pridržavao pločicu istodobno i potpuhivao sve dok se vuna nije upalila. Značajno se kasnije, a u želji da se olakša dizanje tereta, počinje koristiti poluga, a potom da bi se tereti mogli i prenositi počinje uporaba drvenih valjaka, koji se vremenom razvijaju u kotače. Istodobno se pojavljuju različiti oblici uređaja za navodnjavanje i to prvo u području rijeke Nila, a potom u Indiji, Tibetu i drugdje. U faraonsko su doba u različitim krajevima svijeta postojali doslovno strojevi za izradu glinenih posuda, dok Faraoni jedan za drugim gradeći sebi grobnice ostvaruju najgrandioznije projekte svih vremena - piramide, prenoseći izvanredno velike terete kamenih blokova, kojih bi prijevoz i danas predstavljao posebno težak prometni zadatak. U Homerovoj se Ilijadi spominju borna kola s bakrenim i željeznim kotačima, nalik suvremenim kotačima na dvokolicama. Poznato je i to, da je razvitak strojeva i mehanizama u Egiptu i u Grčkoj u razdoblju prije naše ere uglavnom bio vezan uz proizvodnju ratnih

Page 5: dizajn proizvoda

9

naprava. Primjerice. posebno su poznate ratne naprave što ih je konstruirao Arhimed za rat protiv Rimljana u Sirakuzi od 214. do 212. godine prije naše ere.

PolIie Marcus Vitruvius u svojoj knjizi pod naslovom "De Architectura" (1) u prvom stoljeću prije naše ere, negdje oko 28. godine, piše o astronomiji, urarstvu, o strojarstvu i vojnom inženjerstvu. Između ostaloga, Pollie definira stroj kao kombinaciju drvenih štapova što su međusobno pričvršćeni, čija je glavna namjena gibanje velikih tereta. Pored toga Vitruvius opisuje u svojoj knjizi i druge vrste strojeva, vodenica, kao i stroj za mjerenje prevaljenog puta u kolima.

U strojevima iz tog razdoblja, otpori su gibanju veliki, a često su to i glavni otpori, no ipak je u njima bila nadmašivana ljudska snaga mišića, pogotovo kada se je u daljim stupnjevima razvitka počela koristiti vučna snaga domaćih životinja. Zanimljivo je da je Rimskim zauzećem Egipta i Aleksandrije u doba Julija Cezara, Kleopatre i Krista razvitak znanosti gotovo da prestaje. U Rimskom se je Carstvu proizvelo malo novoga u smislu razvitka strojarstva, ali se zato bilježi znatan napredak u gradnji većih strojeva, koji su pored kvalitetnije izradbe bili s većim stupnjem djelovanja. Naročito razvitak tehnologije građenja puteva i cesta pripada Rimljanima, pri čemu je mehanizacija,.dakle opet strojevi, imala značajan udio. Raspadom Rimskog carstva Arapi preuzimaju razvitak i tehnologije i znanosti. štoviše, slobodno se može reći da Arapi nisu nastavili samo tradiciju Grčke i Aleksandrijske tehnike i znanosti s njezinim prenošenjem na Zapad, već su uveli i velik broj vlastitih inovacija, i to u relativno dugačkom vremenskom razdoblju od gotovo deset stoljeća (1, 2). Ova činjenica opovrgava čest tradicionalan način shvaćanja zapadnjačkih znanstvenika i povjesničara o tome da je Europska kultura izravan proizvod uljudbe starih Grka i Rimljana. Ovo se naročito opaža u dvanaestom stoljeću, kada su prevedena na Latinski jezik djela al-Farabija. alGazalija, al-Farghanija, Ibn Sinaa (Avicene) i Ibn Rušda (Averroesa), te tako postala poznata a i izuzetno poštovana.

Charles Singer (50) u Epilogu drugog dijela Povijeti tehnologije, raspravlja o gore spomenutom utjecaju Arapa, pa izravno piše : " Europa je štoviše, mali poluotok koji se širi s velike zemljine mase Afroazije. To je zaista njen geografski status, koji je do trinaestog stoljeća bio opæenito i njezin tehnološki status." Singer nastavlja: "Bliski je istok bio nadmoćan prema Zapadu....... Za sve grane tehnologije su najbolji proizvodi na Zapad dolazili s Bliskog istoka. Tehnološki je Zapad vrlo malo donio Istoku. Tehnološko je gibanje bilo u drugom smjeru." štoviše, prema Needhamovoj knjizi "Znanost i uljudba u Kini". slijedi da je: "Povijest mlinova započela s Islamskom kulturom u Iranu ." Needham navodi dalje (43), da su do XVI stoljeća bili poznati horizontalni mlinovi, koji su opisani vrlo opširno u knjizi "Machinae Nove" što je napisao biskup - inženjer Faustus Verantius (u nas poznat kao Faust Vrančić), koji su nesporno bili transmisija iz Iberijske kulture tog doba, dakle muslimanske Španjolske. Pojavom Renesanse u Europi u 15. stoljeću, pojavom Leonarda da Vincija, Galilieo Galilea, Newtona i drugih, mehanika je, a time i Teorija strojeva i mehanizama počela poprimati sasvim novi izgled i poimanja o gibanju i o uzrocima gibanja, koji su se suštinski razlikovali od onih načela koja su do tada vladala. U to doba teorija posta.je egzaktnijom, što posljedično dovodi do razvitka novih ideja vezanih za razvitak teorije mehanizama a time i strojeva. Primjera radi, spomenimo Leonardov mehanizam za crtanje elipse, koji po obliku svojega rješenja može i danas biti uzorom u suvremenoj nastavi Teorije mehanizama.

Page 6: dizajn proizvoda

10

Krajem su 18. stoljeæa Lagrange i Watt značajne osobe u razvitku Teorije mehanizama i strojeva. U I9. stoljeću pak Teorija strojeva i mehanizama poprima svoj znanstveni oblik, za koji se može slobodno reći, da ga mi i danas slijedimo. Naročite zasluge za klasifikaciju mehanizama pripadaju F. Reuleaxu, koji je objavio poznatu knjigu "Kinematika strojeva" 1875. godine za koju se može reći da je i danas zanimljiva. Radi cjelovotosti navode se ovdje i neka druga imena znanstvenika za koje se smatra da su svojim radom pridonijeli razvitku teorije mahanizama i strojeva, to su : L. Burmeister (1840 -1927.), S.Carnot ( 1753 -1832.), M. Chasles (1793 - 1880.), L. Poinsot ( 1777-1859.), P. Čebišev (1821-1894.) , W. Kennedy (1847 - 1928.), R. Willis (I800 - 1875.), I. Artobolevskij , L. Assur i brojni drugi.

Iz gornjeg proistječe i značaj kinematike i dinamike strojeva i mehanizama, bez

obzira na koji se dio strojarstva pri tome misli, i to zato što je svrha i analize i sinteze mehanizama i strojeva jedini ispravni put u proučavanju svojstava, prednosti i nedostataka različitih oblika mehanizama i strojeva koji se koriste u praktičnom životu.

Da bi smo shvatili okvire odnosno širinu područja koje obuhvaća teorija

mehanizama i strojeva, dati æe se ovdje pregled nekih glavnijih područja, uz obvezatnu napomenu da sve što postoji nije navedeno u slijedeæem popisu. Prema jednom tekstu što ga je prvi predsjednik IFToMM-a (Međunarodne Federacije za teoriju strojeva i mehanizama) gospodin Crossley podnio 1969. godine u područje zanimanja IFToMM-a su ulazili slijedeći dijelovi struke: 1 ) Mehanički sistemi

a) Sistem (uređenje) čovjek - stroj b) Automatizacija strojeva c) Vozila (cestovna, željeznička, zračna) d) Prostetički uređaji e) Roboti i manipulatori

2) Dinamika strojeva

a) Kinetostatika b) Dinamika rotacijskih strojeva c) Primjena teorije vibracija d) Nelinearni dinamički sistemi e) Vibroudarni sistemi

3) Mehanizmi čiji je pogon ostvariv s konstantnom brzinom

a) reduktori b ) kompresori c) raznovrsni pogonski agregati

4) Mehanizmi koji nemaju pogon sa konstantnom brzinom

a) krivuljni mehanizmi b) štapni mehanizmi i c ) ostale vrste mehanizama

5) Specijalne vrste strojeva

a) uređaji b) mehanizmi koji pripadaju uređajima.

Page 7: dizajn proizvoda

11

No kako se želi što cjelovitija slika raznolikosti. to je onda potrebno navesti i

glavne vrste strojeva i mehanizama koji se danas sreću, to su: Poljoprivredni strojevi različitih namjena. pisaći strojevi električki ( pa danas i elektronički), mehanički računski strojevi, strojevi za rukovanje papirom, tiskarski strojevi, sortirni strojevi. alatni strojevi, automati, dizala, lopate i uređaji za prebacivanje zemlje ili drugih rastresitih tereta, preše, strojevi za obradu materijala, precizni strojevi, fotografski uređaji, kamere, mehanički i optički instrumenti, ure, kronometri, roboti, modeli, igračke i slično.

3. NAZIVI I DEFINICIJE VEZANE UZ MEHANIZME

3.1 M E H A N I Z A M U opsežnoj literaturi o teoriji mehanizama postoji razlika između pojma mehanizam i stroja. Tako se negdje primjerice smatra da je mehanizam ustrojstvo međusobno povezanih članova što služe prenošenju gibanja, dok bi stroj prenosio mehanički rad. Iz ovakve definicije proistječe da su svi strojevi istodobno i mehanizmi. Da bi se putem mehanizma ostvarila gibanja koja su točno predviđena, njegovi članovi trebaju biti otporni na deformacije, pa se definicija mehanizama može proširiti tako, da se pod mehanizmom podrazumijeva sklop krutih ili čvrstih tijela čija je opća namjena pretvorba jednog gibanja u drugačiji oblik gibanja. Osnovni oblici mehanizama Prema svojem vanjskon izgledu po Reuleauxu mehanizmi se mogu podijeliti u šest glavnih oblika, i to:

1. Štapni mehanizmi; 2. Krivuljni mehanizmi;

3. Vijčani mehanizmi; 4. Zaporni mehanizmi; 5. Zupčanički mehanizmi i

6. Remenski mehanizmi. Ovoj se podjeli mogu još dodati i: 7. Hidraulički mehanizmi i 8. Elektromagnetni mehanizmi, jer oni u Reuleauxovo doba nisu još postojali. Na slijedećoj su slici shematizirano prikazani prvih šest tipova, koje smatramo temeljnim.

Page 8: dizajn proizvoda

12

Slika 3.1. Šest temeljnih oblika mehanizama prema Reuleauxu. a)štapni,

b)krivuljni, c) vijčani, d) zaporni, e) zupčanički i f) remenski. Gore navedena podjela nije jedina, pa se tako mogu mehanizmi podijeliti prema vrsti namjene, tako primjerice možemo imati: - Izravne prijenosnike i - Posredne prijenosnike. Pored toga se podjela mehanizama može temeljiti i na geometriji, pa se na taj način mehanizmi mogu podijeliti u: - Ravninske mehanizme i - Prostorne mehanizme. Nekoliko je primjera prostornih mehanizama prikazano na slici 3. 2.

Page 9: dizajn proizvoda

13

Slik

3.2 ANALIZ Prouča Prvi jei nedostataka.pristup, tj. sinunaprijed possvakako trebmehanizama, mehanizama, I anali

a 3. 2. Primjeri prostornih mehanizama. a) četverozglobni prostorni, b) središnja pokretaljka i c) stožasti zupčanici.

A I SINTEZA MEHANIZAMA

vanje se mehanizma može vršiti na dva načina, i to:

1. analizom mehanizama i 2. sintezom mehanizama.

pristup, tj. analiza ili proučavanje svojstava mehanizama, njihovih prednosti Ovaj je pristup proučavanja važniji za tehnologe, metalurge i slično. Drugi teza mehanizama ili način tvorbe novih mehanizama, koji bi udovoljavali tavljenim zahtjevima, pretežno je zadatak konstruktera i dizajnera. Uz ovo a spomenuti, da je sinteza mehanizma veoma važan dio studije rada jer je neobično važno njezino poznavanje za isakorištavanja i popravljanje kao i radi možebitnog otklanjanja nekih nedostataka mehanizama i slično.

za i sinteza mogu biti: - kinematičke, - dinamičke

Page 10: dizajn proizvoda

14

- tipske, - po broju članova, - dimenzijske, - algebarske, - približne, - harmonijske, - strukturalne itd.

3. 3 TEMELJNI ELEMENTI MEHANIZMA Iz definicije mahanizama proistječe određenost gibanja njegovih članova. U mehanici smo upoznali činjenicu, da se slobodno tijelo može samo po sebi gibati, a uslijed djelovanja sila, proizvoljnom putanjom. Radi toga je u svrhu određivanja željenog gibanja članova potrebno ograničiti slobodu njegovih gibanja, tj. sjediniti ih na nekakav način. Tako dolazi do tvorbe osnovne jedinice lanca - tj. kinematičkog para. Kinematički par Kinematički je par sklop dvaju međusobno povezanih članova mehanizma. U teorijskom pogledu razlikujemo dvije vrste kinematičkih parova, i to: - niže kinematičke parove i - više kinematičke parove. Razlika je između nižih i viših kinematičkih parova u načinu međusobnoh dodira članova. I to, ako je teorijski dodir među članovima po površini onda je riječ o nižim kinematičkim parovima. Ukoliko je dodir teorijski putem crte ili točke, onda kažemo da se radi o višem kinamatičkom paru. Nekoliko je primjera nižih kinematičkih parova prikazano na slici 3. 3, a viših kinematičkih parova na slici 3. 4. S

lika 3. 3. Tipični primjeri nižih kinematičkih parova

Page 11: dizajn proizvoda

15

Slika 3. 4. Tipični primjeri viših kinematičkih parova Osim gornje podjele kinematičkih parova na niže i više, oni se mogu još podijeliti i u - otvorene i - zatvorene, i napokon u - ravninske i - prostorne. Niži kinematički parovi Iz slike 3. 3 je vidljivo, da postoje tri temeljna tipa nižih kinematičkih parova, i to: 1 - translacijski kinematički par ( ili translacijski zglob ); 2 - rotacijski kinamatički par (ili rotoidni zglob ); 3 - vijčani kinematički par ( ili helikoidni zglob). Translacijski i rotacijski kinematički parovi vrše gibanje u ravnini, dok vijčani kinamatički par vrši prostorno gibanje. Za ostvarivanje dodira među članovima kinematičkih parova je potrebno da oni budu zatvoreni. Zatvaranje kinematičkih parova može biti kinematičko ili dinamičko. Kinematičko se zatvaranje obavlja putem oblika ili dizajna veze kinematièkog para, dok se dinamičko ostvarauje pomoću vanjskih sila (težina, opruge, centrifugalne sile i slično).

Page 12: dizajn proizvoda

16

Viši kinematički parovi Kao što je i prije rečeno značajka je viših kinematičkih parova, da im je teorijski dodir putem crte ili točke. Na slici su 3. 4 prikazani primjeri viših kinematičkih parova. Obzirom da je moguće ostvariti veoma velik broj različitih viših kinematièkih parova, nije ih moguće podijeliti u razrede kao što je tio bio primjer s nižim kinematičkim parovima. I kod viših kinamatičkih parova kao i kod nižih zatvaranje može biti kinematičko i dinamičko. Obrnutost ili reverzibilnost kinematičkih parova Ukoliko se gibanjem jednog člana kinematičkog para postiže isto apsolutno gibanje (po istoj putanji, s istim brzinama i ubrzanjima), koje bi se moglo postići i gibanjem drugog člana, tada kažemo da kinematički par ima svosjstvo obrnutosti ili reverzibilnosti gibanja. Slikovit primjer za obrnutost gibanja kinematičkog para jest vijak s navrtkom, jer se ostvaruje isto apsolutno gibanje bez obzira da li se pogon nalazi ili na navrtci ili na vijku. Uz ovo treba istaći, da niži kinematički parovi iamaju svojstvo obrnutosti, dok viši kinematièki parovi nemaju to svojtvo reverzibilnosti. Nepostojanje reverzibilnosti u viših kinematičkih parova proistječe iz različitosti dodirnih površina njihovih elemenata. Naime, površine elemenata para nisu geometrijski identične. Najboljim primjerom za spomenutu različitost može nam poslužiti proučavanje gibanja kotača na tračnici. Iz kinematike nam je poznato da izabrana toèka na obodu kotača opisuje krivulju, koja se naziva epicikloidom. U obrnutom primjeru gibanja, tj. kada bi kotač bio učvršćen, a tračnica da je pomična, tada bi odgovarajuća točka tračnice opisivala krivulju koja se naziva evolventom.

Epicikloida Evolventa

Slika 3.5. Gibanje kotača po tračnici i tračnice po kotaču

Page 13: dizajn proizvoda

17

3. 4 KINEMATIČKI LANAC Sustav od nekoliko međusobno povezanih kinamatičkih parova nazivamo kinematičkim lancem. Na slici 3. 6 su prikazani neki primjeri kinematičkih lanaca. I kinematički lanci mogu biti otvoreni i zatvoreni. Slik Ako kinje to tzv. krutčlanovima tog lanac s još jedpostaje mehantemeljni je obli Kinema kao i svaka dru Zatvorekinematičkog kinamatički lanAko je član u slici 3. 7 su pr

c)

a) b) d)

a 3. 6 Kinematički lanci. a), b) i c) zatvoreni, d) kruta figura

ematički lanac ima samo tri člana i tri zgloba ( primjer d) u slici 3. 6 ), onda a figura i u njoj ne postoji nikakvo međusobno relativno gibanje među zatvorenog kinematičkog lanca. Proširi li se ovakav zatvoreni kinematički nim članom i jednim zglobom, tada taj lanac postaje pokretljivim i tako izmom. Ovakav se kinematički lanac naziva zglobnim četverokutem i k mehanizma.

tički lanac može biti: - zatvoren ili otvoren. - jednostavan ili složen i - određen ili neodređen,

ga kombinacija između gore navedenih.lanaca.

n je kinamatički lanac takav, u kojega je svaki njegov član ujedno i član para. U protivnom, tj. ako nije, onda je lanac otvoren. Jednostavan je ac takav u kojega je svaki član u sastavu od najviše dva kinematièka para.

sastavu od više kinematièkih parova, tada je to složen kinematièki lanac. Na ikazani primjeri jednostavnog i složenih mehanizama.

S

lika 3. 7 Primjeri jednostavnih i složenih kinematičkih lanaca.

Page 14: dizajn proizvoda

18

Određeni je kinamatički lanac onaj, u kojega svi čalanovi mehanizma imaju određeno gibanje. Ukoliko nema određenog gibanja svih članova lanca, onda je taj lanac neodređen.

3. 5 O TRANSFORMACIJI ILI PRETVORBI MEHANIZAMA Mnogi se štapni mehanizmi mogu svesti na tzv. četverozglobni mehanizam ili zglobni četverokut, za koji smo rekli da je temeljni mehanizam. U zglobnog četverokuta ćemo članove označavati s malim latinskim slovima abecede, pri čemu pojedine oznake istodobno izražavaju i dužine članova. Članovi su zglobnog četverokuta međusobno povezani putem četiri rotoidna zgloba, a njih se označava ili brojevima ili velikim slovima abecede. Opći je oblik zglobnog četverokuta prikazan na slici 3. 8. Slika 3. 8 Opći oblik zglobnog četverokuta s opisom odgovarajućih naziva Učvrstimo li jedan član zglobnog četverokuta za podlogu, primjerice član d, tada se taj član naziva stalkom ili postoljem. Član ćemo a nazvati ručicom ili koljenom, dok ćemo član b nazivati ojnicom i napokon član c ćemo nazivati njihalicom. Pogonsko se gibanje ovdje označava punom strelicom, a radno ili gonjeno gibanje je označeno s praznom strelicom, kako je pokazano na slici 3. 8. Ako ručica a dobiva pogon, tada se naziva pogonskim članom, dok je u tom primjeru član c gonjeni član. Transformacija zglobnog četverokuta inverzijom Promjena oblika i načina rada mehanizma možemo najjednostavnije učiniti, ako u jednom odabranom mehanizmu mijenjamo funkciju njegovih članova.

Page 15: dizajn proizvoda

19

Ako primjerice pretpostavimo da je član d mehanizma najduži, te nadalje da je a < c, tada imamo zglobni četverokut u kojega je jedan član rotirajući a jedan je njihajući. Učvrstimo li na tom istom mehanizmu (slika 3. 8) član a, tada se u mehaničkom smislu pojavljuje sasvim drugačiji mehanizam. Na slici 3. 9 su prikazane sistematizirano sve kombinacije pretvorbe zglobnog četverokuta putem metode inverzije. Uočavamo, da će izbor modifikacije inverzijom zavisti od odnosa dužina članova mehanizma. Modifikacija s rotirajućom ručicom je definirana putem Grashof-ova uvjeta, koji glasi: a + b < c + d . Zbroj dužina najdužeg i najkraćeg štapa mora biti manji od zbroja dužina ostalih članova. Tako na primjer prema slici 11, za prikazani mehanizam da bi ručica a mogla rotirati mora biti udovoljen Grashofov uvjet

Slika 3. 9 Transformacija mehanizama inverzijom

Page 16: dizajn proizvoda

20

Ukoliko ovaj uvjet nije ispunjen, tada ručica a ne može rotirati, već samo oscilirati. Reagiranje mehanizma na promjenu dužine članova nazivamo kinematičkom osjetljivosću mehanizma. Transformacija zglobnog četverokuta ekspanzijom rotoida Značajke se gibanja mehanizma neće mijenjati ako primjerice upotrijebimo zglob (ili zglobove) s velikim čepom. Tako u primjeru pokazanom na slici 3. 10 čep je zgloba 2 prerastao, kako to kažemo svojom ekspanzijom veličinu štapa a, tako da se zglob sada pričvršćuje za sam čep. Rotacijom člana d mehanizma dolazi do gibanja čepa 1 zajedno sa čepom zgloba 2. Slika 3. 10. Kinematički ekvivalent nastao ekspanzijom rotoida U slici 3. 10 je pored mehanizma s ekspandiranim rotoidom prikazan i odgovarajući ekvivalent mehanizma koji ima iste kinematičke značajke ali sasvim drugačiji oblik. Ako nadalje nastavimo s ekspanzijom, ali tako da zakrivljena putanja transformiranog mehanizma postane pravocrtnom, tada ćemo imati tzv. kulisni mehanizam. Zaključujemo time, da mehanizmi izvana gledano mogu izgledati različito, a u biti im je jednaka ili slična temeljna shema.

4. STRUKTURNA SINTEZA ŠTAPNIH MEHANIZAMA

4.1 SIMBOLIČKO OPISIVANJE MEHANIZAMA

4.1.1 OPĆENITO U razvitku se je teorije mehanizama pojavila potreba za kinematičkom simbolikom. Reuleaux je prvi pokušao da uvede kinematièki simbolički jezik, što su kasnije usavršili Jahr i Franke.

Page 17: dizajn proizvoda

21

Frankeov se način temelji na teoriji strukture mehanizama a u svrhu sprezanja i pretvorbe gibanja i energije bilo koje vrste. Prema toj je teoriji rotoidni zglob temeljni sastavni dio svih mehanizama, pa se radi toga u proučavanju mehanizama polazi od pretpostavke, da su kinematički lanci izvedeni s rotoidima, a onda se po potrebi mogu mijenjati s translatoidima. Skladno s time posto je tzv. jednozglobni, dvozglobni, trozglobni i višezglobni kinematički lanci. Na slici 4.1 su prikazani temeljni kinematički lanci s odgovarajućim oznakama.

Slika 4.1 Prikaz temeljnih kinematičkih lanaca otvorenog tipa s odgovarajućim simboličkim oznakama.

4. 1. 2 SASTAVLJANJE ILI SINTEZA KINEMATIČKIH LANACA Složeni je kinematički lanac onaj lanac, koji ima više od četiri kinematička para. Očevidno je da se složeni kinematički lanci tvore sastavljanjem jednostavnih lanaca kakve smo proučavali u prethodnom poglavlju, te da se sastavljanjem lanaca mora voditi računa o određenosti gibanja lanca.

Slika 4. 2

Page 18: dizajn proizvoda

22

Prema Franke-u spajanjem dvaju zatvorenih četveročlanih kinematičkih lanaca, je moguće uz neke transformacije doći do nekoliko tipova proširenih složenih mehanizama. Na slikama 4.2, 4.3 i 4.4 su prikazane kombinacije koje nastaju sastavljanjem četveročlanih temeljnih mehanizama. U primjeru prikazanom na slici 4.2 je pokazano spajanje dva i dva priležeća člana. Znači, ako se povežu članovi de i cf, tada će prvo nastati jedna nepokretna struktura. Izbaci li se, nadalje, zglob 4, tada sustav postaje ponovno pokretan. U takvom se primjeru početni oblik pretvara u pokretni mehanizam što je prikazan na desnoj strani slike 4.2. Ovakvim je postupkom nastao serijski sastavljen mehanizam, koji je po svojoj strukturi šesteročlani sedmozglobni kinematièki lanac, koji ima dva trozgloba i jedan jednozglob, dok su p i q tzv. sprežni èlanovi. Strukturni je zapis takvog mehanizma T + T + J = T 2 J. Slika 4.3 Opći primjer serijski sastavljenog mehanizma Opći je slučaj serijski sastavljenog mehanizma prikazan na slici 4.3, a njegovo je proširenje prikazano na slici 4.4 . Usporedbeni je ostvarivi mehanizam tog tipa prikazan na slici 4.5 a predstavlja shemu mehanizma grabilice.

Page 19: dizajn proizvoda

23

Slika 4.4 Prošireni primjer serijskog mehanizma

Slika 4. 5 Shema mehanizma grabilici, koji po strukturnoj shemi

jest serijski spojeni mehanizam.

Page 20: dizajn proizvoda

24

Slijedeći je primjer sastavljanja mehanizama onaj što nastaje spajanjem dvaju priležećih s dva nasuprot ležeća člana dvaju temeljnih četverozglobnih mehanizama. Ovakav je primjer spajanja pokazan na slici 4.6.

Slika 4.6 Spajanjem članova dh te cf tvori se ponovno nepokretna struktura, koja postaje pomičnom ako se ukloni zglob 4. U tom primjeru imamo mehanizam prikazan na desnoj strani slike 4.6. Ovakvim se postupkom tvori tzv. račvasti složeni mehanizam, koji se također često sreće u praksi. Opći je slučaj račvastog mehanizma prikazan na sllici 4.7.

Slika 4.7. Opći primjer račvastog mehanizma.

Page 21: dizajn proizvoda

25

Sliak 4.9 Strukturna shema račvastog mehanizma, u kojeg je na

Desnoj strani prikazana u obliku tzv. tramvajske lire.

Slika. 4.8. Prošireni oblik račvastog mehanizma

Proširenje je račvastog mehanizma u složeniji oblik prikazano na slici 4.8, dok je primjer realnog račvastog mehanizma pokazan na slici 4.9. Treća je kombinacija sastavljanja mehanizama u primjeru kada se spajaju po dva nasuprot ležeća člana, kako je to pokazano na slici 4.10. Ovim se putem ostvaruje mehanizam u kojega su tri člana a, e i g, spojeni putem sprežnih članova p i q. Značajka je ovakve strukturne tvorbe, da je u primjeru kada je član e nepomičan i cijeli mehanizam nepomičan.

Page 22: dizajn proizvoda

26

Slika 4. 10 Međutim, ako su na obim stranama istovrsni sprežni članovi, tada nastaje mehanizam s određenim gibanjem, koje je pokazano na slijedećoj slici 4.11. U ovom primjeru mora biti zadovoljen uvjet, da svi postojeći zglobovi leže u uglovima paralelograma. Kao primjer složenog mehanizma je na slici 4.12 prikazan šesteročlani mehanizam blanjalice s odgovarajućom lančanom shemom i strukturnim ispisom.

Slika 4.11

Page 23: dizajn proizvoda

27

Slika 4.12

4. 1. 3 STRUKTURNA SINTEZA SLOŽENIH MEHANIZAMA Simboličko je prikazivanje mehanizama značajno u sintezi mehanizama, jer nam omogućava utvrđivanje različitih struktura mehanizama, koje nam mogu zadovoljavati postavljeni zadatak. Tako primjerice u namjeri da se pokaže sličnost stvarnog mehanizma s njegovom shemom, razmotren je na slici 4.12 brzopotezni mehanizam blanjalice, uz što je naznačena i njegova lančana shema i strukturni zapis. Kao korak dalje, pokazat ćemo nadalje sve strukturne oblike takvog mehanizma, uvjetujući da je pogonsko gibanje rotacija, a gibanje radnog člana da je translacijsko. Promotrimo prvo vezne članove! Zglobovi 1, 4 i 7 su zglobovi postolja, pa je prema tome jedan vezni član to postolje. Zglobovi 3, 4 i 5 leže na kulisi, pa je tako kulisa drugi sprežni član. Obadva su sprežna člana vezana zglobom 4. Zglobovi 1, 2, 3, 5, 6 i 7 zamjenjuju trozglobne lance, pa se strukturni ispis može napisati kao 2 T + J = J 1 2 3 + T 5 6 7 + J 4 = J J J J J J Jr r t r r t r

1 2 3 5 6 7 4+ +

Page 24: dizajn proizvoda

28

Iz ovog je uzraza očito o kakvom se mehanizmu radi u ovom primjeru prikazanom na slici 4. 13.

Slika 4.13

Nadalje je vidljivo i to, da će prema slici 4.14 trozglobni lanac T123 moći imati pet mogućih oblika. Slika 4.14 Mogući oblici trozglobnog lanca Uz prikazane mogućnosti oblika trozglobnog lanca na slici su 4.14 napisani i sažeti zapisi strukture, u kojima su značenja D k za dvozglob s kliznim članom sprezanja, a D v za dvozglob s valjnim članom sprezanja.

Page 25: dizajn proizvoda

29

Ako sada sumiramo sve mogunosti iz slika 4.13 i 4.14 , onda vidimo da je za zglob J 4 moguć samo jedan oblik, tada će ukupan broj mogućih kombinacija za tvorbu mehanizma biti 5 x 6 + 1 = 31 tj. 31 moguća strukturna oblika. Na ovaj je način pokazano na izabranom primjeru blanjalice da je moguće vršiti tvorbu različitih sprega, uz napomenu da je broj kombinacija ipak ograničen.

5. SINTEZA RAVNINSKIH MEHANIZAMA 5.1 O P Ć E N I T O Razlikujemo slijedeće oblike sinteze mehanizama: - geometrijsku sintezu, - kinematičku sintezu i - dinamičku sintezu. Kod geometrijske sinteze proučavamo položaje članova mehanizma, putanje nekih točaka ili dijelova tih putanja. Za primjer geometrijske sinteze razmotriti ćemo mehanizam portalne dizalice, koje je shema prikazana na slici 5.1.

Slika 5.1 Shema mehanizma portalne dizalice

Page 26: dizajn proizvoda

30

Ovaj se mehanizam portalne dizalice sastoji od četverozglobnog mehanizma ABCD. Zadatak je sinteze ovdje, da se utvrdi putanja točke E u E 0 pri rotaciji člana CD, koja bi trebala biti približno pravocrtnom. U kinematičke analize mogu biti primjerice propisane brzine i ubrzanja nekih točaka što posljedično može imati određene promjene u mehanizmu. U dinamičke sinteze mehanizma proučavaju se sile koje ostvaruje mehanizam, ako se giba zadanim zakonima gibanja. Iz izloženog je vidljivo, da je nakon utvrđivanja načelne strukturne sheme mehanzima slijedeći korak u definiranju oblika i dimenzija članova mehanizma, koji trebaju udovoljavati gibanjima što će ih vršiti članovi mehanizma. Ovaj je posljednji oblik sinteze naziva još i metričkom sintezom mehanizama, a možemo ga nazvati i pravim dizajnom konstrukcije koji uvažava napose sve moguće oblike mjera sigurnosti. Sa stajališta metode rješavanja zadataka sinteze mehanizma oni se mogu podijeliti u dvije skupine metoda, i to: a) točne metode i b) približne metode sinteze. Uz ovo treba istaći, da i u jednoj i u drugoj metodi postoje algebarske, geometrijske i sintetičke metode rješavanja, u kojih se se primjena tzv. kinematičke geometrije očituje kroz rješavanje zadataka putem metoda algebarske analize i teorije funkcija.

5.2 ALGEBARSKE METODE PRIBLIŽNE SINTEZE 5.2.1 Metoda Čebiševa Da se pokaže složenost ove metode, ovdje je ona prikazana u svom sažetom obliku, ali s odgovarajućim matematičkim aparatom. Istodbno se na taj način želi prikazati, kolika je potreba razina poznavanja matematike u rješavanju ovakovih zadataka. Pretpostavimo da je zadana kontinuirana funkcija putanje jedne točke mehanizma y = F ( x ), te da u većini izvedbenih primjera može biti točno ostvarena. Označimo nadalje funkciju putanje, koja se može izvesti mehanizmom s jednadžbom y = F M (x, r1, .... rn ), gdje su (x, r1, .... rn ) parametri kinematičke sheme mehanizma ( tj. duljine članova, i druge veličine što ulaze u kinematičku shemu). Zadatak koji sintezom treba izvršiti jest određivanje parametara ( tako da odstupanje funkcije ,.... )r rn1

Page 27: dizajn proizvoda

31

( )nM rrxFy ,...., 1= od funkcije gibanja y = F ( x ) bude što je moguæe manje. U jednostavnim je primjerima sinteze mehanizama ta razlika definirana sa ∆ = −F x F xM ( ) ( ). Ova se metoda zove metodom Čebiševa prema Čebiševu koji ju je prvi uveo u sintezu mehanizma. U matematičkom pogledu razlikujemo dva pristupa u sintezi mehanizama, èija razlika ovisi o tome da li je funkcija gibanja bila zadana eksplicitno ili implicitno, tj.: y = F ( x ) ili F (x,y ) = 0.

Kada se nadalje, govori o mogućim utjecajima na gornje jednadžbe tada treba prvo napomenuti, da se primjerice promjenom težina članova tvore mogućnosti znatnih izmjena oblika približnih funkcija. No očito je, da tada ovo donekle spada već i u dinamičku sintezu mehanizama. Zadatak se nadalje proučava primjerice, da se izabrana točka mehanizma npr. točka C, koja je prikazana na slici 5.2, treba gibati u naznačenim granicama. Iza toga slijedi pitanje mogućnosti sužavanja podruèja granica gibanja. Drugim riječima, proučava se analitička funkcija f ( x ) u nekom intervalu

. U neposrednoj blizini točke x = a takva se funkcija može prikazati odreskom Taylorova reda. Međutim, želimo li uzeti neki mali, ali fiksirani interval

, tada treba odresku Taylorova reda pretpostaviti drugi polinom, koji se određuje uvjetom da granica njegova odstupanja od f ( x ) u datoj širini bude manja od granice svih odstupanja drugih polinoma tog stupnja. Kod toga se granicom odstupanja funkcije od funkcije f ( x ) u intervalu I smatra veličina

[a R a R− +, ]

]

)

[a h a h− +,

(ϕ x ( )I f x xsup ( )− ϕ .

Page 28: dizajn proizvoda

32

Slika 5.2 Grafički prikaz približnog gibanja točke mehanizma u zadanim granicama Zadatak se dalje sastoji u tome, da treba odrediti promjene, koje se trebaju provesti u približnom izražavanju funkcije f ( x ) datom njenom razvijanju u red po stupnjevima x - a, ako treba učiniti najmanjim granicu greške među x = a - h i x = x + h, gdje je h neka mala veličina. Razvijeni red funkcije f ( x ) neka ima oblik , ( ) ( ) ( )f x k k x a k x a k x an

nn

n( ) ...... .....= + − + − + − +++

0 1 11

u koji ćemo staviti da je x a hz− = pa ćemo imati F z k k h k h z k h z k h zz n

n nn

n n( ) ..... ....= + + + + + +++ +

0 1 22 2

11 1

Ovaj se red nadalje treba zamijeniti u intervalu [ ]−1 1, slijedećim polinomom ( ) ( ) ( )k p k h p z k h p zn

nn

n0 0 1 1+ + + + + +......

gdje se pojavljuju kao odgovarajuće popravke. Ako se nadalje stavi da je p p pn0 1, , .... , P z p p z p zn

n( ) ....= + + +0 1 tada se zadatak svodi na određivanje tog polinoma iz uvjeta da bi bila minimalna vrijednost − ≤ ≤ +

+ ++

+ ++ + −1 1 11 1

22 2

z nn n

nn nk h z k h z P zmax ...... ( ) .

Page 29: dizajn proizvoda

33

U ovakvom obliku zadatak postaje nerješivim. Meðutim, Čebišev ga niti ne rješava, već postavlja zadatak o nalaženju polinoma P ( z ) s točnošću do zadane veličine h, čime se zadatak svodi na slijedeći red: k h z k h zn

n nn

n n+

+ ++

+ ++ +11 1

22 2 ......

koji se prekida u članu , pa se tako traži P ( z ) n-tog stupnja iz uvjeta da je k h zN

N N

− ≤ ≤+ +

+ ++ + −1 1 11 1

z NN N

nn nk h z k h z P zmax ..... ( )

minimalne vrijednosti. Čebišev je rješio ovaj zadatak za N = n + 1 i u tom je primjeru utvrdio da je { }P z k h z T zn

n nn( ) ( )= −+

+ ++1

1 11

gdje je

T z m arc z mm m( ) cos cos ( , ....)= =−1

21 21

ili

( ) ( )T z

z z z zm

m m

m( ) =+ − − − −2 21 1

2 ,

koji ima naziv Čebiševljeva polinoma s najmanjim odstupanjem od ništice. Istim postupkom Čebišev rješava i zadatak ako je N = n + z, a Štoviše Čebišev je pokazao i put rješavanja za bilo koji N, ako su

kn+ =1 0.

5.2.2 PARAMETARSKA METODA Za razliku od prethodne metode sinteze zadatak može imati i slijedeći oblik: Zadana je krivulja ( )f x y, ,α = 0, gdje je parametar. Mijenja li se taj parametar, slijedi skup krivulja, kako je prikazano na slici 5.3.

α

Page 30: dizajn proizvoda

34

y f(x, α + ∆α) f(x, α) x

Slika 5.3 Ako se dvije krivulje razlikuju u parametru za ∆α tada su one vrlo slične, pa su tada i koordinate točaka presjeka skupa krivulja definirane jednadžbama +

i f x y

f x y f x y

( , , )

( , , ) ( , , )

α

α α

=

+ −

0

∆α∆α

koje kada postaju jednadžbe tzv. karakteristične točke, koja odgovara izabranom značenju parametra

∆α → 0

f x y if x y

( , , )( , , )

.α∂ α

∂ α= =0 0

Znači, ako je relativno malen, tada je krivulja kojoj se približava stvarana putanja približno slična, što u zavisnosti od moguće veličine odstupanja zadovoljava ili ne zadovoljava.

∆α

5.3 PRIMJERI SINTEZE ŠTAPNIH MEHANIZAMA 5.3.1 Analitičko opisivanje gibanja mehanizama Zavisnosti s = f ( t ), v = f ( t ) i a = f ( t ) u načelu se mogu definirati za svaki mehanizam. Međutim, za veliku većinu mehanizama njihovo je analitičko opisivanje relativno složeno. Analitičko opisivanje mehanizama ima prednost u odnosu na grafičke postupke u tome što je točnije, jer su netočnosti grafičkih metoda često vezane s pogreškama koje nastaju crtanjem. Kao najjednostavniji primjer analitičkog opisivanja gibanja mehanizma razmotriti ćemo tzv. motorni mehanizam kakav je prikazana na slici 5.4.

Page 31: dizajn proizvoda

35

gd pa Odr s

ili

pa

Slika 5.4. Shema motornog mehanizma Iz slike slijedi da je

s = OB 0 - OK - KB je su

s - pređeni put klizača OB 0 = r + , l

OK = r cos ϕ , KB = . l cosβ

imamo da je s r r= + − −l lcos cosϕ β .

nos između kuteva ϕ može se izraziti preko zajedničke stranice trokuta AK = βiin sinϕ β= l , odnosno

si n sinβ ϕ=rl

cos sinβ ϕ= − ⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

12r

l

ćemo uvrštenjem ovog izraza u prethodni imati

Page 32: dizajn proizvoda

36

( )s r r= − + − − ⎛

⎝⎜⎞⎠⎟

⎣⎢⎢

⎦⎥⎥

1 1 12

cos sinϕ ϕll

Razvijemo li nadalje izraz pod korijenom u odgovarajući red biti će

1 1 12

18

212 2

4− ⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

⎣⎢⎢

⎦⎥⎥

= − ⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

− ⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

r r rl l l

sin sin sin ......ϕ ϕ ϕ ,

Ako se radi brze konvergencije reda ograničimo samo na prva dva člana i ako odnos r / l oznaèimo s onda jednadžba puta , koja ima značenje pređenog puta klizača glasi λ s r= − +⎛

⎝⎜⎞⎠⎟

1 12

2cos sinϕ λ ϕ .

U jednolikom gibanju pogonskog člana ( ručice mehanizma ) s kutnom brzinom ω ϕ= / t , brzina će klizača biti određena izrazom

v dsdt

r t= = +⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

ω ω λ ωsin sin12

2 t ,

a ubrzanje klizača

( )a dvdt

r t= = +ω ω λ2 2cos cos tω .

Slično ćemo imati i u drugom primjeru, gdje se pokazuje opisivanje gibanja tzv. kulisnog mehanizma, koji se primjerice pojavljuje kao mehanizam u blanjalicama. Na slici 5.5 je prikazana odgovarajuća shema jednog kulisnog mehanizma . Iz slike 5.5 je vidljivo da je dužina CB CB s e rB= = +cos cosϕ ψ . Ako je u niže prikazanom mehanizmu pogonski član AB, tada brzinu i ubrzanje klizača možemo izraèunati postupnim derviranjem gornje jednadžbe, pa je v

dsdt

e ddt

r ddt

B= = − −sin sinϕϕ

ψψ .

Kako je iz geometrije slike 5.5 e rsin sinϕ ψ= ili

Page 33: dizajn proizvoda

37

sin sinψ ϕ=er

,

to će uz er

= λ , vremenska derivacija biti uz

sin sinψ λ ϕ= biti d

dtddt

ψψ λ

ϕϕcos cos=

Slika 5.5 Shema mehanizma blanjalice Ako nadalje stavimo da je ω ϕ3 = d d/ t kutna brzina kulise, te uvrstimo da je ψ α ϕ= − , tada jednadžba za brzinu nakon nekih transformacija poprima oblik

( )v eB = −

−ω

αα ϕ3

sincos

,

dok će ubrzanje imati izraz

( ) ( ) ( )

a eB = −−

+−

+−

⎝⎜⎜

⎠⎟⎟

⎣⎢⎢

⎦⎥⎥

εα

α ϕω

αα ϕ

λϕ

ϕ α ϕ3 3

22

3sin

coscos

coscos

cos.

Page 34: dizajn proizvoda

38

Usporedimo li prvi primjer s drugim, opažamo da je izračunavanje u drugom primjeru složenije. 6. DINAMIKA ŠTAPNIH MEHANIZAMA 6.1. UVOD Temeljni je zadatak dinamike mehanizama proučavanje vanjskih i unutarnjih sila što se pojavljuju u mehanizmima za vrijeme njihova rada. Istodobno je predmetom dinamike mehanizama i proučavanje mehaničkog rada tih sila što se pojavljuju u njihovim funkcionalnostima. Već prije, u kinematici i dinamici smo ustanovili temeljne zadatke dinamike, pa ćemo ih ovdje primjeniti na isti način. Naime, zadatke smo dinamike podijelili u dvije skupine, i to : 1. Zadan je zakon gibanja, a treba odrediti uzročne sile i 2. Zadane su vanjske sile, a potrebno je odrediti gibanje. Obadva zadatka uzimaju u obzir postojanje inercijskih sila. Međutim ako se promatraju neki sporohodni strojevi ili pak članovi nekih mehanizama koji se gibaju jednoliko, tada se sile tromosti mogu neuvažiti. Takav najjednostavniji način proučavanja sila možemo smatrati statičkim. U statici mehanizama obično proučavamo uvjete ravnoteže vanjskih i reaktivnih sila, koji za ravnotežu ispunjavaju uvjete

v rR i M= =0 0.

Zadaci se statike mehanizama mogu podijeliti u tri razreda: 1. Utvrđivanje ravnotežnog stanja mehanizma, kada na njega djeluje zadan skup sila;

2. Određivanje uravnotežavajuæe sile (ili sprega sila) koja u zadanih hvatišta ili pravaca djelovanja uravnotežava zadanu skupinu sila.

3. Određivanje sila što djeluju na svaki član mehanizma kao i u svakom zglobu mehanizma.

Kod svih se zadataka statike mehanizma, problem se može svesti i na podjelu prema značajkama tijela, tj. na statiku krutih i statiku čvrstih tijela.

Ukoliko prouavamo nutarnje sile, deformacije ili naprezanja članova mehanizma, tada smatramo da su lanovi od realnog čvrstog materijala.

Page 35: dizajn proizvoda

39

U primjerima prelaska mehanizma iz stanja mirovanja u gibanje ili pak u prelasku iz jednolikog u ubrzano gibanje, tada se pojavljuju sile tromosti, pa onda u tim primjerima nam više ne vrijede statičke jednadžbe. Primjenom tzv. D'Alembertova načela, tj. dodavanjem inercijskih sila i spregova vanjskim silama što djeluju na mehanizam, svodi se zadatak dinamike ponovno na opći zadatak statike. Ovakav se pristup proučavanja mehanizama naziva kinetostatikom. 6.2 Podjela sila što djeluju u mehanizmima U radnom procesu strojeva i mehanizama na članove mehanizma djeluju zadane vanjske sile, kao što su primjerice: 1. Pogonske sile; 2. Sile tehnološkog otpora; 3. Težine članova mehanizma; 4. Sile mehanièkog otpora i 5. Sile tromosti. Nepoznate su sile reakcije veza što djeluju na elemente kinematièkih parova. Pogonska sila F je ona sila koja proizvodi pozitivan rad, i uzimamo je kao pojam općenito. To znaèi, da se istodobno misli i na silu ili pak na spreg ili moment sila. Primjerice u motora s unutarnjim izgaranjem, pogonska je sila rezultat djelovanja plinske smjese na klip motora, dok je to u elektromotora moment što djeluje na rotor nastao kao posljedica rotacijskog magnetskog polja. Sila tehnološkog otpora F je sila što djeluje na radni član mehanizma, koji je istodobno i razlogom radi kojega se mehanizam i proizvodi. Primjerice u preše je to sila prešanja na klip preše. Rad sile tehnološkog otpora se uzima kao negativan.

Q

Sile vlastite težine članova mehanizma se obično uzimaju da djeluju u središtima masa svakog člana. U mnogim primjerima, a posebno u brzohodnih mehanizama vlastite se težine članova ne mogu zanemariti. Radovi sila vlastitih težina za zatvoren ciklus rada mehanizma jest jednak ništici, jer se težišta gibaju po zatvorenim krivuljama, a smjer se sile ne mijenja. Ovdje treba napomenuti, da ove sile bez obzira na njihovu zatvorenost, uzrokuju odgovarajuæe sile trenja koje se ne mogu zanemariti a stvaraju negativan rad. Sile mehaničkog otpora se susreću veæinom u obliku sila otpora pri relativnom gibanja elemenata kinematičkih parova. To su već spomenuto trenje, zatim aerodinamički otpori, krutost elastičnih članova. Ove sile u pravilu vrše negativan rad. Sile se tromosti pojavljuju pri nejednolikom gibanju članova, a mogu se izračunavati iz poznavanja raspodjela masa i položaja središta masa ostalih èlanova.

Page 36: dizajn proizvoda

40

6.3 Određivanje sila tromosti Ako član mehanizma izvodi neko gibanje, onda se u primjerima promjena brzina pojavljuju sile tromosti. Redukcijom sila na središte masa imamo u općem slučaju da su te sile i spreg i F m atr S= M Jtr S= ε . Skladno s D'Alemebertovim načelom sile su tromosti i moment tromosti M suprotnog smjera ubrzanju težišta i kutnom ubrzanju

Ftr traS ε . Znači za izračunavanje je

inercijskih sila i momenata potrebno poznavanje ubrzanje središta masa kao i kutno ubrzanja, te masu m i njezinu raspodjelu koja se određuje putem dinamikih momenta tromosti J. 6.4 Dinamičke značajke pri rotaciji tijela oko nepomične osi Za određivanje je dinamičkih znaèajki koje se pojavljuju u vrijeme rotacije nekog općeg tijela oko nepomične osi razmotriti ćemo primjer pokazan na slici 6.1. Na toj je slici nacrtano tijelo općeg oblika što je učvršćeno u točki O za nepomičnu podlogu. Ako na tijelo djeluje kutna brzina ω i kutno ubrzanje ε , onda će uvjet ravnoteže biti slijedeći: Slika 6.1

odnosno M r dm r

M r dm

m

m

0

02

0

0

− =

− =

( )

.

ε

ε

Gornji integral jest dinamički moment tromosti s obzirom na točku O, pa se može pisati da je M J0 0= ε ,

Page 37: dizajn proizvoda

41

a to je tzv. dinamička jednadžba za gibanje tijele u primjeru rotacije tijela oko nepomične osi što je okomita na ravninu crteža a probodište joj je u točki O. Iz gornje je jednadžbe očito, da će potrebni moment vanjskih sila biti veći ukoliko su mase ili ubrzanje veći. Ova jednadžba vrijedi potpuno analogno, kao što je to i u translaciji (II Newtonov zakon) tijela koje se giba pravocrtno, samo što se ova odnosi na rotaciju. Slijedi da :

1.Poznavajući funkciju M = M ( t ) možemo odrediti funkciju , tj. zakon gibanja i kutnu brzinu ili

( )ϕ ϕ= t

2. Poznavajući zakon gibanja ( )ϕ ϕ= t moguće je odrediti vanjski moment M.

U općem primjeru, ako tijelo rotira oko nepomične osi koja se ne nalazi u središtu masa, tada ćemo imati stanje prikazano na slici 6.2.

Neka jesebi u točku Ksila F tr i odgo

sastavljeno od da će udaljenos

a osim toga će

Slika 6.2

sila tromosti u točki S jednaka F tr . Pomaknemo li tu silu paralelno samoj i tamo je istodobno odmah i odbijemo, tada će u točki K djelovati ista takva varajući spreg sila (Ftr - Ftr ) odnosno . Ubrzanje je središta masa a Mtr

'S

normalne i tangencijalne sastavnice ubrzanja, tj. od Iz slike slijedi t

a i aSn

St .

hMFtr

tr

tr= ,

biti i

h ktr = cosα ,

Page 38: dizajn proizvoda

42

pa je

M J Jar

Ja

rtr S SSt

SS

S

S= = =ε

αcos.

Imajući u vidu da je J m iS = 2

gdje je i polumjer tromosti, kao i to da je F m atr S= imamo da je

kaa r m

JS

S SScos

cosα

α=

i odavde

kJ

m rir

S

S s= =

2.

Ovaj posljednji izraz nam ukazuje na to, da je točka K hvatište reducirane sile F tr s reduciranom dužinom l red Sr k= + , odnosno

l red SS

r ir

= +2

.

S druge pak strane a iz kinematike znamo, da je vrijeme kružne frekvencije određeno kao

T Jm g rS

= 2π .

Ovdje je J moment tromosti tijela u odnosu na os rotacije, koji se određuje primjenom pravila o paralelnom pomaku osi ( Steinerova pravila) a iznosi J = J S + m r . S

2

Uvrštavanjem prethodnih izraza imamo

Page 39: dizajn proizvoda

43

Tr

g r gr i

r gS

SS

S

red=+

= +⎛

⎝⎜

⎠⎟ =2 2 1 2

2 2 2π

ρπ π

l .

Prema gornjem zamjena se sile tromosti i odgovarajućeg momenta vrši zamjenom s glavnom silom tromosti na slijedeći način: Ako tijelo rotira oko nepomične točke, koja se ne nalazi u središtu masa, te ako se smatra da je ukupna masa tijela skoncentrirana u središtu masa, tada nekom od metoda određujemo ubrzanje masišta, i u suprotnom smislu djelovanja određujemo silu , kao i moment M što će djelovati u suprotnom smislu od kutnog ubrzanja

Ftr1ε .

Dodamo li nadalje sile i - , koje su paralelne sa silom a na udaljenosti

h

Ftr1 Ftr1 Ftr1

tr koja je tako odabrana da spreg sila i - bude toliki da uravnoteži vanjski moment M. Ovakvim smo načinom zamjenili silu tromosti i moment samo s jednom silom.

Ftr1 Ftr1

S obzirom da nam za dalje potrebe treba poznavanje gornjeg postupka, ali proširenog na tijelo koje pored rotacije vrši još i ravninsku translaciju, tada se zadatak nešto mijenja. U tu ćemo svrhu prepostaviti da tijelo rotira oko točke A a istodobno točka A translatira po prikazanoj putanji.

Slika 6.3

Page 40: dizajn proizvoda

44

Smatramo, da su nam poznata ubrzanja od translacije ( sve toèke tijela imaju ista translacijska ubrzanja), kao da nam je poznato i relativno ubrzanje točke S u odnosu na točku A. Tada vrijedi

r r ra a aS A S= A+ pa će sila tromosti tada biti ( )F m a a m aS A SA1 = S+ =r r . Što se tiče određivanja položaja glavne sile tromosti tu se primjenjuje isti postupak kako je prikazan u primjeru rotacije oko nepomične osi. U točki S povlačimo paralelu s pravcem ubrzanja , a kroz točku K povlačimo paralelu s pravcem ubrzanja . U presjecištu ta dva pravca povući ćemo pravac paralelan s ubrzanjem Suprotnog smjera tako utvrđenog ubrzanja povalačimo silu . Udaljenost k određujemo iz izraza

aA aSAaS

FS

k iAS

Jm AS

S= =2

.

6.5 Kinetostatika mehanizama U jednu od glavnih zadaća dinamike mehanizma spada proučavanje sila što djeluju na kinematičke parove mehanizama, jer je poznavanje tih sila potreno radi proračunavanja čvrstoće, analize karaktera sila, trenja u ležajevima, uravnotežavanja itd. U sporohodnih je mehanizama moguće zanemariti sile tromosti, pa se proračun može obaviti na statički način. Međutim, u brzohodnih mehanizama i strojeva djelovanje sila tromosti to djelovanje sila tromosti može biti veoma značajno, npr. čak i nekoliko stotina puta mogu biti veće sile tromosti od vlastite težine promatranog člana mehanizma, pa ih u takvom primjeru ne možemo zanemariti. Ako dodamo svakom članu mehanizma na vanjske sile što djeluju na njega, još i sile tromosti, onda je u skladu s D'Alembertovim načelom, moguće promatrati i cijeli mehanizam i njegove članove zasebno kao statički zadatak. Na taj način nepoznate sile možemo odrediti metodama statike. Utvrđivanje se sila na ovaj način naziva kinetostatikom mehanizama. Ovdje se pod pojmom uravnotežavajuæih sila uobičajeno podrazumijevaju one uravnotežavajuće sile, koje zajedno s vanjskim silama zadovoljavaju uvjete ravnoteže u

Page 41: dizajn proizvoda

45

3 -

jednolikom gibanju pogonskog člana. Broj uravnotežavajuæih sila, koje se mogu dodati mehanizmu jednak je broju početnih članova mehanizma. Za zadani četverozglobni mehanizam, što je prikazan na slici 6.4, uz zadanu brzinu i ubrzanje člana OA, treba odrediti veličine i mjesta sila tromosti!

Slika 6.4 Kao prvi korak se određuju brzine i ubrzanja točaka A i B mehanizma, a potom brzine i ubrzanja masišta članova . Ovo je učinjeno grafičkim putem kako je prikazano na slici 6.5.

S S i S1 2 3,

Za zadani su mehanizam zadani slijedeći podaci: l - raspon između nepomičnih oslonaca mehanizma; α - kut što ga zatvara pogonski član s horizontalom; OA O B i AB, 1 - dužine štapova mehanizma; m m i m1 2, mase štapova mehanizma; ω ε, - kutna brzina i ubrzanje pogonskog člana Iz prikazanog su plana brzina i ubrzanja određena i ubrzanja masišta sva tri štapa. Pored toga su određena i relativna kuta ubrzanja, kako slijedi

ε ε . 2 31

= =aBA

ia

O BBAt

Bt

Page 42: dizajn proizvoda

46

1 1

Slika 6.5 Odgovarajuće sile i spregovi sila su , F m aS S1 1= M J1 1= ε , F m aS2 2 S2= , M J2 2 2= ε , , F m aS3 3= S3 3M J3 3= ε . Sada se ove veličine mogu ucrtati u nacrt položaja mehanizma, a onda se za svaki štap zasebno postave odgovarajuće statičke jednadžbe. Na slici su 6.6 prikazane ucrtane sile i spregovi tromosti.

Page 43: dizajn proizvoda

47

F

Slika 6.6 Kao nastavak ovakove analize, moguće je još uključiti i trenje koje se može javljati u zglobovima a kao posljedica pogonskih i dinamičkih opterećenja. Ovakav se postupak sastoji u utvrđivanju reakcija u zglobovima ne uzimajući u obzir prvi tren trenje. Nakon toga se određuje trenje na taj način da se računa sa M r F i Fti Ri Ti N= =µ µ0 0 . Smjerovi i smisao utvrđenih veličina su pri tome suprotni od utvrđenog smisla gibanja. Praksa je međutim pokazala, da je za neke položaje mehanizama utjecaj sila trenja može biti velik i za male koeficijente trenja. Pa tako, ako se za takve položaje izračunaju odgovarajuća ubrzanja i sile tromosti a da se pri tome zamenari trenje, mogu rezultati biti potpuno pogrešni, premašavajući stvarne vrijednosi i preko 50%. Ovo se posebno javlja u onih mehanizama koji nemaju stacionarno cikličko gibanje, ka što je to primjer s robotima. Za ovakove primjere proračunavanja mehanizama postoje dvije metode, i to: - metoda reduciranih koeficijenata i - metoda određivanja jednadžbe gibanja mehanizma. a) Metoda reduciranih koeficijenata Ova je metoda utemeljena na utvrđivanju koeficijenata koji se mogu utvrditi za članove mehanizma. Ako cijeli mehanizam promatramo kao jedan mehanički sustav, tada će kinetička energija mehanizma biti:

Page 44: dizajn proizvoda

48

E m v Jkin i i i ii

n

i

n= +

==∑∑

12

12

2 2

11ω .

gdje su m i - masa pojedinog člana mehanizma, J i - moment tromosti s obzirom na masište, v i - brzina masišta i-tog člana, ω - kutna brzina i-tog člana. i Izabere li se jedna točka mehanizma na koju će se izvršiti redukcija, tada je v brzina te točke. Nadalje, neka je brzina relativna brzina dviju odabranih točaka i-tog člana mehanizma, tada su redukcijski koeficijenti definirani kao

v ir

ξ ζω

ii

ii i irv

vi

vvv

= =l

= .

Tada će kinetička energija mehanizma biti

E v mJ

kin i ii

ni

ii

n= +

⎣⎢

⎦⎥

= =∑ ∑

22

1

2

12ξ ζ

l

a izraz u uglatoj zagradi ćemo nazvati reduciranom masom mehanizma. Crtanjem planova brzina i ubrzanja, za izabrane kuteve α i pogonskog člana mehanizma mogu se odrediti redukcijski faktori kao funkcije kuta α . Pomoću ovih veličina se može primjenom izraza za kinetičku energiju utvrditi i funkcija ( )m mred = α . Moguće je pokazati da je tangencijalna komponenta sile u točki redukcije

Fdm

dv m dv

dttred= +

12 2

2

α

ili F

dmd

a m atre

n t= +12 α

,

gdje su komponente ubrzanja točke redukcije. U gornjem izrazu veličine dm/dα

određujemo grafičkim ili numeričkim deviranjem funkcije

a i an t

( )m mred = α . Na slici su 6.7 prikazani izgledi funkcionalnih raspodjela redukcijskih koeficijenata nekog proizvoljnog

Page 45: dizajn proizvoda

49

mehanizma u zavisnosti od kuta α . kao i zavisnost promjena reducirane mase s obzirom na neku izabranu toèku. Na slici je također prikazana i zavisnost dm d/ α . Slika 6.7

Slika 6. 7

Page 46: dizajn proizvoda

50

b) Metoda utvrđivanja jednadžbi ravnoteže Ako mehanizam što je prikazan na slici 6.4 rastavimo na sastavne mu članove, tada imamo stanje djelovanja sila kako je prikazano na slici 6.8. Slika 6.8. Točku A i u ovom primjeru smatramo redukcijskom točkom. Za svaki se prikazani član može postaviti po tri jednadžbe ravnoteže, dakle njih devet. Svi promjenljivi parametri, koji ovise o položaju mehanizma (kutevi i dužine) određuju se crtanjem redoslijednih položaja mehanizma, te određivanjem odgovarajuæih brzina i ubrzanja. U početku gibanja sve su normalne sastavnice ubrzanja jednake ništicama, jer je i brzina u tom trenutku ništica. Rješavanjem sustava od 9 jednadžbi, utvrđujemo tangencijalno ubrzanje toèke A, koje se obično razlikuje od vrijednosti ako se zanemari trenje. Utvrđivanjem granica zahtijevane točnosti, postupak se računanja ponavlja do trenutka kada se vrijednosti približe zahtijevanoj točnosti ZAKLJUČAK Znači, da je trajnost strojeva zavisna o trošenju njegovih elemenata. Normalna je reakcija na ovo upravo u povećanju tvrdoće i čvrstoće protiv habanja i to kroz izbor odgovarajućeg materijala u tarnim parovima, a potom i u smanjenju specifičnog tlaka na

Page 47: dizajn proizvoda

51

takvim površinama, poboljšanjem površinske obrade i napokon u osiguranju ispravnog podmazivanja. Uz ovo, ako to dizajn omogućuje, da se ostvari pretvorba nižih u više kinematičke parove. Pouzdanost se stroja može teško formulirati kao jedinstven kriterij, jer ima previše činitelja koji utječu na nju. Međutim, ipak treba istaknuti da pouzdanost u prvom redu zavisi o čvrstoći i krutosti oblika promatranog dijela. Povećanje je čvrstoće obično praćeno i s povećanjem težine. A krutost se može povećavati ispravnim određivanjem oblika opterećenja iz čega proistječe i oblikovanje postolja itd. Navedeni je posao točno ono što čini dizajner.

Ovo sve što rečeno, rečeno je radi toga što postoji uvjerenje, da su pojmovi dizajner a pogotovo industrijski dizajner, veoma često neshvaćeni. Ponjaviše je to radi toga, što su mnoga tumačenja kako pozvanih tako i nepozvanih tumača, različita a često (da se baš ne kaže, gotovo uvijek) i potpuno pogrešna.

Pitanje o tome, da li je jasno što se pod pojmovima dizajner ili industrijski dizajner podrazumijeva još uvijek ostaje ? Da li znamo što dizajn obuhvaća? Da li je to neka nova ili stara struka? Što uopće znači riječ: dizajn?

Page 48: dizajn proizvoda

52

7. KONSTRUIRANJE i PROJEKTIRANJE ŠTO ZNAČI RIJEČ - DIZAJN?

Kao prvo pogledajmo etiologiju te riječi, tražeći odmah i njen smisao. Evo kako je to u riječnicima u nas, Francuza, Anglosaksonaca i Rusa:

dizajn, (engl. - design); dizajner, crtač, pronalazač, umjetnik koji se bavi oblikovanjem motiva za industrijske proizvode (npr. desene i šare u tekstilnoj industriji); )Klaić, 1962.

dessin v. desen (franc.) desen, ena, (franc.-dessin) crtež, šara, uzorak, “mustra”;

design (di’zain) . plan, skica; namjera; uzor, mustra; rđava namjera, smišljeno.v. crtati, planirati, namjeravati, namijeniti, kaniti, odrediti; designer s. crtač, koji pravi nacrte, spletkar (Gruić- Engl.- SH). U ruskom prijevodu Jonesove knjige (14) o dizajnu, prevoditelj je naveo da riječ “design” ima u engleskom jeziku širok spektar značenja , od zamisli, plana, cilja ili namjere (čak i rđave namjere) do projekta, crteža, skice, konstrukcije, a također i slike i uzora u kompoziciji;

Evo što o tome nalazimo u Oxford Advanced Learner’s dictionary (1993):

de-sign /di’zain/ n 1(a) /C/ - (for sth) drawing or outline from which sth may be made:designs for a dress, a garden, an aircraft. (b) /U/ art of making such drawings, etc: study textile design o industrial design. 2 /U/ general arrangemant or planning (of a building, book, machine, picture, etc): The building sets 2000 people, but it is of poor design. o A machine of faulty design will not sell well. 3 /C/ arrangement of lines, shapes or figures as decoration on a carpet, vase, etc; pattern: a bowl with a flower design. 4 /U,C/ purpose, intention: We don’t know if it was by accident or by design, ie deliberately. o His evil designs were frustrated. 5(idm) have designs on sb/sth intend to harm sb/sth for oneself: She has designs on his money. o He has designs on her, eg waants to seduce her.

design v 1(a) /I, Tn, Dn-n, Dn-pr/ - sth (for sb/sth) decide how sth will look, work, etc esp by making plans, drawings or models of it: Do the Italians really design better than we do? o design a car, a dress, a tool, an office. o They’ve designed us a superb studio.We design kitchens for a today’s cooks. (b) /Tn, Tn-pr / thinf of and plan ( a system, procedure, etc); devise: Can anyone design a better timetable? o We shall have to design a new curriculum for the third year. 2(idm) be designed for sb/sth; be designed as sth be designed to do sth be made or planned for a particular purpose or use: The glowes were designed for extremely cold climates. o This course is designed as an introduction to the subject. o The route was designed to relieve traffic congestion.

Page 49: dizajn proizvoda

53

Da bi se i dalje naglasile razlike navode se neke formulacije vezane uz pojam dizajna

što su nađene u literaturi a odnose se na proces projektiranja:

“........ nekih komponenata fizičke strukture.” (Alexander, 14);

“.... usmjerena djelatnost za rješavanje zadatka.”;

“........ donošenje rješenja u uvjetima neopredjeljenosti s teškim posljedicama u primjeru greške. (Azimov ,14 )

“........modeliranje pretpostavljenih djelovanja do njihovih ostvarenja, ponavljano toliko puta, sve dok se ne stvori uvjerenje o konačnom rezultatu.” (14);

“Ostvarivanje veoma složenog akta intuicije......” (Jones 14);

Iz gornjeg se vidi da je značenje riječi dizajn vezano uz mnoštvo pojmova i načina njezine primjene. Očito je, radi toga da se za ispravno razumijevanje riječi dizajn, koje mnogi misle da je jedino vezano uz oblikovanje, treba razumjeti i brojna druga značenja. Istodobno treba poznavati i značenja riječi na koje se to može odnositi.

U sličnoj se situaciji nalazimo kada pokušavamo provjeriti razumijevanje nekih drugih riječi, koje su na nekakav način vezene uz dizajan. Tako primjerice na postavljeno pitanje : “Što je po vašem mišljenju stroj ili strojarstvo?”

Pismeni odgovori na gornje pitanje, se je nalazilo u okviru nekih definicija, kao npr.: “Stroj je sistem ljudskog ovladavanja prirodom.” ili “Stroj je skup mehaničkih elemenata s kojim se vrši pretvorba energije u rad.” “Strojarstvo je znanstvena disciplina koja obuhvaća područja vezana uz proizvodnju putem strojeva.” itd.itd. Niti jedan od onih koji su odgovarali (a bili su strojarski inženjeri) nije bio zadovoljan sa svojim odgovorom, opravdavajući se da oni nikada nisu učili nešto o strojarstvu na taj način.

Iza toga ispitanici bili upitani , da li razlikuju konstruiranje od projektiranja? I odgovori na ovo pitanje su bili dosta šturi pa čak i proturječni.

ŠTO JE TO KONSTRUIRANJE, A ŠTO PROJEKTIRANJE ?

U svakodnevnom govoru se često ne prave razlike između ova dva pojma, i čini se dovoljnim da se zna da su oba pojma vezana uz zanimanje arhitekata i inženjera kada oni izrađuju crteže i nacrte za svoje klijente sa ciljem neke gradnje ili proizvodnje.

I zaista, kada želimo na primjer sagraditi jedan klima uređaj u nekom prostoru, onda

Page 50: dizajn proizvoda

54

kažemo da to projektiramo, a nacrti, proračuni i kojekvi drugi papiri uvezani u jednu zajedničku knjigu nizavaju se projektom. Ovaj se postupak, zavisno od razine razrade, može podijeliti u tri oblika, pa tako imamo tri različita i po značenju i po opsegu projekta.To su: idejni projekt (ili kako se često kaže, idejno rješenje), te glavni i napokon izvedbeni projekt. Treba naglasiti, da su glavni i izvedbeni projekti za ove vrste konstrukcija jedan te isti projekt.

Što sadrži npr. glavni projekt jednog klima uređaja? Prije svega neke formalne zakonom određene stranice o pravima i odgovornostima za projektiranje, uz koje se mora nalaziti i “projektni zadatak”. U spomenutom “projektnom zadatku” treba potanko pisati što sve treba obuhvatiti projekt, te za kakve uvjete klimatiziranja treba proračunati cijeli uređaj. Nadalje slijedi, tzv. “tehnički opis uređaja” koji opisuje izgled i rad cjelokupne instalacije. Iza toga, obično slijedi “proračun gubitaka i dotoka topline, zavisno od graničnih godišnjih doba za područje gdje se taj uređaj treba nalaziti.Iza toga slijedi proračun tzv. mreže cjevovda (kanala), otpora te proračuni klima komore i slično. Tekst projekta obično završava popisom potrebnog materijala i opreme, uključivo i opis radova koje treba učiniti kao i prijevoz robe. U ovom se popisu obično ( ili barem u jednom primjerku od njih pet ili šest) upisuju i cijene koštanja svake pojedine “pozicije” popisa, pa se taj dio radi toga naziva “troškovnikom”. Na kraju uz ovo još idu i nacrti, koji su u primjeru glavnog projekta klimatizacije obično arhitektonski nacrti zgrade (karakteristični presjeci i tlocrti), ogoljeni od detalja, i u mjerilu 1:50 u koje se nešto debljim crtama ucrtavaju elementi klima uređaja (klima komora, cjevovodi, izlazni otvori itd.). U nacrtima su posebno označene i veze između klima uređaja s ostalim uređajima, kao što su primjerice izvori energije, vode i električne struje. U nacrtima se katkada nalaze i potrebni detlji klima komora ili razvodnih kanala, kao i moguća shema regulacije uređaja. Iz gornjeg je očito, da je izrada ovakovih projekata rutinska inženjersko projektantska aktivnost, u kojoj je vrlo strogo (standardima) definiran proces mišljenja a potom i rada, s rekao bih malim mogunostima vlastite kreativnosti projektanta. Što se tiče opreme, koju projektnat mora temeljito poznavati, ali obično samo u smislu korištenja tu su različiti grijači, dogrijači, ventilatori, kompresori, izlazne rešetke anemostati itd. Projektant takve podatke nalazi u različitim prospektima proizvođača takve opreme. Drugim riječima, projektant slaže svoj uređaj od pretežno već gotove opreme, varirajući njihove dimenzije zavisno od proračuna uređaja. Nešto što gotovo uvijek podliježe volji projektanta jesu limeni kanali za zrak, koje on oblikuje na taj način da iskoristi na najumjereniji način prostor kuda oni trebaju proći. Zanimljivo je napomenuti, da je ovaj jedini kreativni posao često i razlogom nesuglasica s arhitektima, koji uvijek žele što manje kanale, a brzina strujanja obično teži ka većim kanalima.

Ako pogledamo u riječnik stranih riječi (Klaić), vidjeti ćemo da riječ projektirati znači i sačinjavanju plana ili nacrta, zatim se odnosi i na zasnivanje, planiranje smišljanje ili zamišljanje. I zaista navedeno se značenje dosta podudara s poslom koji je gore opisan kao projektiranje.

Osvrnimo se još s par kritičkih misli vezanih uz pojam “projektni zadatak”. Iz

vlastitog iskustva (preko 60 projekata) niti jedanput nisam od naručitelja dobio “projektni zadatak”, već sam ga kod potpunjavanja dokumentacije morao izraditi sam. Na ovakav način zadatak je poprimio formalno značenje, da bi se udovoljio Zakon, jer se ishođenje građevinskih dozvola i slično on mora nalaziti u dokumentaciji.

Page 51: dizajn proizvoda

55

Zašto naručitelj ne izdaje “projektni zadatak”?

Odgovor je, da on to obično ne zna, a ako ga želi imati mora nekome to platiti. Stvar

se završi na tome, da projektant to sam napiše i za to mu se posebno ne plaća. Na ovome se ruši dignitet svakog takvog projekta. Konstruiranje je jedan sasvim drugačiji posao, premda ima mnogo zajedničkog s

projektiranjem.

Konstruirati, struiram lat. (construare - sagraditi, sazdati, stvoriti) sastaviti, složiti, izumiti, urediti, projektirati, izmisliti, izrađivati plan nečega, praviti mehanizme, strojeve, građevine s izrađivanjem njihovih projekata i proračuna.

Poznato nam je da se navedeni smisao potpuno podudara s onim što se i smatra tim

pojmom.

Usporedimo li sada riječi projektiranje i konstruiranje i napokon i riječ dizajn, očito je da se u mnogome ovi izrazi isprepliću, i niti jednom od njih ne treba davati bilo kakvu prednost, premda u različitim prilikama svaka od tih riječi može imati svoje posebno i različito značenje.

Gregori ( 14 ) , daje riječima “tehničko konstruiranje” slijedeći smisao: “Tehničko je konstruiranje ostvarivanje znanstvenih načela, tehničkih informacija i

stručnih spoznaja potrebnih za određivanje mehaničke strukture stroja ili sistema, namijenjenog ispunjavanju prethodno zadanih funkcija s najboljom ekonomičnošću i djelotvornošću.

Riznik (14) pak smatra, da je konstruiranje “Kreativna djelatnost, koja oživljava nešto novo i korisno, čega prethodno nije bilo.”

Razlika je između gornjih ( a i brojnih drugih koje nisu navedene) definicija očita, iz čega se može zaključiti da postoji mnoštvo različitih procesa konstruiranja ili projektiranja.

Da bi se uočila međudjelovanja između procesa konstruiranja ili projektiranja zanimljivo je to prikazati grafičkim putem. Na shemi u slici 1 su prikazani svi opći utjecaji, koji međusobnim djelovanjem sadrže kao posljedicu, što na gore izrečene misli o projektiranju ili konstruiranju mogu utjecati.

Page 52: dizajn proizvoda

56

Zgrade Proizvodi Prodajno tržište Utemeljenja Procesi Gradovi Sredstva Proizvodnje

Postavljanje načela promjena u umjetnom okolišu

Zakonodavstvo

Promet Odmor životne Javno mijenje Sistem veza Razonoda usluge

Slika 7. 1.

Iz gornjeg slijedi, da je projektiranje i konstruiranje preraslo umijeće risanja, i to radi toga što su proizvođači sada u situaciji da grade svoju djelatnost na sasvim drugoj osnovi, koja proistječe iz središnjeg pitanja strojarstva (važi i za ostale djelatnosti) a posebno za tako zvani SISTEM LJUDI - STROJEVA – OKOLIŠA (4).

Sasvim je jasno da nisu navedeni svi mogući utjecaji, jer ih može biti i značajno više. Konzervativizam koji u nama postoji, pogotovo ako treba početi mijenjati pristupe i u radu i u visokoškolskom obrazovanju glede razvitka, sigurno da je značajna kočnica, u prihvaćanju drugačijih pristupa. Kao najilustrativniji primjer jeste pitanje: “Da li trebaju danas ostati u nastavnom planu tehničkih fakulteta predmeti, kao što su tehničko crtanje, nacrtna geometrija ili pak elementi strojeva?” Odgovori se, nas koji smo konzervativni, neargumentirano svode na neke pojmove prostornog zora i nužnosti poznavanja elemenata. Da li inženjeri zanaju prostoručno crtati? ŠTO TO ZNAČI INDUSTRIJSKI DIZAJN ?

Da bi razumjeli ovu riječ, prije svega treba znati što u dosadašnjoj praksi ima slogan »industrijski dizajn» i što sve obuhvaća.

Page 53: dizajn proizvoda

57

Industrijski dizajn, ili kako se također može reći “industrijska umjetnost” jest skup djelatnosti, koja se može podijeliti u slijedeće skupine: (1) Industrijski dizajn i (2) Komercijalna umjetnost. INDUSTRIJSKI DIZAJN

Industrijski dizajn uključuje u sebi industrijske proizvode, i to kako se kaže od igle do slona. Ovdje se misli na brodove, zrakoplove, automobile, ali isto tko i roba široke potrošnje kao što su stolne lampe, automatski strojevi, vage, roboti ili igračke. Radi svoje raznolikosti industrijski se dizajn može nadalje podijeliti u mnoštvo podskupina, pa ih je tako moguće podijeliti u slijedeće podskupine: (a) Dizajn kojega produkti imaju funkciju proizvedenog proizvoda, kao npr. radio ili televizor, kuhinjske potrepštine ili četkica za zube. (b) Proizvodi, koji imaju gotov oblik sa statičkom ili dinamičkom funkcijom, kao npr. motorno vozilo, usisavač, pisaći stroj ili računalo. (c) Proizvodi u kojih je primaran vanjski izgled i koji tako mogu biti okarakterizirani kao industrijski dekorativni predmeti, kao što su npr.stakleni kuhinjski predmeti (zdjele i sl.), tekstil ili zidne tapete TABLICA 1 (1) INDUSTRIJSKI DIZAJN Općenito Kupaonski namještaj Upaljači Vješalice za odijela Kuhala: plinska, uljna i električna Pribor za kuhanje Noževi Pokućstvo Električne peći Pegle Nalivpera Sprej za insekte Kuhinjska oprema Kovčezi Uredski namještaj Radio aparati Televizori Radijatori Grijači za vodu Četke

UKRASNI PREDMETI Tepisi Pokrivači Stakleno posuđe (tanjuri, zdjele itd.) Zavjese Tekstil za namještaj Linoleum Vaze Zidne tapete Rasvjetna tijela (2) KOMERCIJALNA UMJETNOST Dvodimenzijski komadi Omotači za knjige Katalozi Knjige

Page 54: dizajn proizvoda

58

Proizvodi sa statičkom ili dinamičkom namjenom Registarske kase Satovi Aparat za kavu Vrtni strojevi Strojevi za mljevenje Dječja kolica Šivaći strojevi Stroj za pranje rublja Kolica Usisavači Vage

Oznake Posteri Plakati Slike Tiskana ljepiva folija Trodimenzijski komadi Boce Vaze Spremnici Kutije

ESTETIČKA VRIJEDNOST OBJEKTA

Prije nego iznesu neke misli o estetici i estetičkoj vrijednosti predmeta, smatra se potrebnim spomenuti, nekoliko filozofskih ideja, koji se odnose na spoznaju. Posebna je pozornost bila usmjerena na Croceovu “Estetiku” (5) smatrajući njegovu knjigu dobro sistematiziranom, a i misaono relativno jednostavnom. Prema njemu, i to odmah na početku knjige, opisuju se dvije vrste spoznaje, i to: intuitivna ili logička spoznaja i spoznaja putem mašte ili putem intelekta. Ovdje se odmah (a i kasnije kada su viđena neka njegova tumačenja) javlja neslaganje s tim, barem ne u praktičkom smislu. Naime, premda se razlikuje intuitivna od intelektualne spoznaje, ipak se može misliti da je riječ o jednom te istom pojmu, do kojega se u uporabnom smislu dolazi na različite načine učenja svijeta (ne misleći pri tome na školovanje). Bolje rečeno, one se mogu razlikovati i razlikuju se u razdoblju sazrijevanja čovjeka, koje s različitim vremenskim razdobljima, na kraju postaju jedno te isto. Naravno, da se nekome može desiti, da to nikada i ne doživi. Spoznaja nastaje djelatnošću funkcije razuma. Razum ne tvori znanje iz sebe nego ga stvara “iz materijala” do kojeg dolazi transcendetalna estetika. Rodno je mjesto pojmova razum. Transcendentalna estetika pruža duhu mnoštvo raznovrsnog čulnog materijala, predodžbi, putem svojih oblika, prostora i vremena. Dakle, ako duh hoće da dođe do znanja, da nešto spozna, a on to hoće jer mu je biće spoznaja, onda on mora na nekakav način razvrstati tj. srediti čulni sadržaj spoznaje, predodžbe, kojima raspolaže. Ovu je djelatnost duha Kant nazivao razumom, a samo “sređivanje” naziva sintezom ili sastavljanjem. Pod sintezom on podrazumijeva akciju duha kojom se razne predodžbe dodaju jedna drugoj i kojim se njihova raznovrsnost shvaća u jednom saznanju. Znači, sastavljanjem razum ujedinjuje čulni sadržaj u jednu cjelinu. Rezultat su rada sastavljanja pojmovi, što se zbiva na način da se više predodžbi svodi pod jedan zajednički pojam. Odavle slijedi, da postoji onliko vrsti pojmova, koliko ima vrsti funkcija razuma, sudova ili sastavljanja, koje se još od Aristotelova doba nazivaju kategorijama. Čiste suštine svijesti jesu carstvo misli.

Amir Selimagic
Highlight
Amir Selimagic
Highlight
Page 55: dizajn proizvoda

59

Čovjek kao egzistencija za sebe pokazuje da se njegovo tijelo ne može shvatiti kao mehanički objekt, kao što se ne može reducirati niti kao fiziološko – biokemijsko - elektromagnetski sustav. Ljudsko je tijelo subjekt koji svjesno uviđa svoju situaciju i sebe u njoj. Ovdje treba dodati da je bolesnikovo tijelo samo fizionomika. Ono ne postoji istinski ljudski u svijetu, ono je samo svijet po sebi, pa u tom primjeru čovjek bolesnik ne stvara svoj prostor, već je određen tuđim. Odnos mišljenja i govora. Onaj koji govori ne prenosi svoju misao iz glave u glavu onog koji sluša, kao onaj što sluša samog sebe dok govori, jer ne iznosi misli izvan svojih riječi koje rabi, nego onaj koji govori govori riječi, a onaj koji sluša dobiva smisao od riječi preuzimajući tako dio misli onog koji govori. Ako uspoređujemo čovjeka s antropomorfnim robotom, onda ni za trenutak ne pomišljamo da su specifični fizikalni, kemijski ili duševni procesi života koji poznajemo isti kao i kod strojeva (robota) koji oponašaju život. Oni i jedni i drugi jesu lokalni antentropijski procesi, koji se vjerojatno mogu ispoljiti i u mnogim drugim oblicima, a koje ne možemo označiti niti kao biološke niti kao mehaničke. Prenošenje impulsa ide putem živčanih tkiva ili neurona, a ovaj proces jest pojava koja se u računarskom smislu može definirati izrazom “sve ili ništa”. Drugim riječima, ako nadražaj dosegne stupanj ili prag iza kojega može da putuje duž živčanog vlakna a da se ne izgubi na relativno kratkom putu, onda učin koji nadražaj proizvede u relativno udaljenoj točki živčanog vlakna praktično je nezavisna od njegove početne jakosti. Ovi impulsi putuju od vlakna do vlakna preko spojeva koje nazivamo sinapsama i u kojima jedno ulazno vlakno dolazi u doticaj s više izlaznih vlakanaca, a jedno izlazno s više ulaznih vlakanaca. Treba napomenuti da impuls što ga prenese jedno ulazno vlakno često nije dovoljan da u ovim sinapsama proizvede djelotvoran izlazni impuls. U općem primjeru, ako su impulsi koji stižu do izlaznog vlakna preko ulaznih sinaptičkih veza malobrojni, izlazno se vlakno neće odazvati. Prethodna riječ malobrojni, ne podrazumijeva da sva ulazna vlakna djeluju na isti način. Pored toga neka ulazna vlakna umjesto da proizvedu nadražaj u izlaznim vlaknima, s kojima su u doticaju, teže da ometu prijam novih nadražaja u ovim vlaknima. Očevidno je problem prenošenja impulsa preko skupa sinaptičkih veza zavisan od vrlo složenog spleta odziva, gdje se neke kombinacije ulaznih vlakana, djelujući u određenom oganičenom vremenu, omogućuju da se poruka prenosi dalje, dok se neke druge kombinacije onemogućuju.Štoviše, ove kombinacije nisu utvrđene jednom za uvijek, a niti su zavisne od ranije povijesti poruka što su bile primljene u taj sinaptički sloj. Naime, poznato je da se one mijenjau s temperaturom, a mogu se mijenjati radi mnogih drugih razloga. Očevidna je istina pripisivati sinaptičke procese kemijskim pojavama. U stvari, kod djelovanja živaca nemoguće je razdvojiti kemijske potencijale od električnih, pa radi toga tvrdnja da je neko svojstvo kemijske naravi nema skoro nikakvog smisla. No ipak, ne bi bila suprotnost općenito usvojenim idejama pretpostaviti da je barem jedan uzrok ili pratilac sinaptičke promjene neka kemijska promjena koja se manifestira lokalno, bez obzira kakvo je njeno stvarno podrijetlo. Vjerojatno je da je nazočnost takve promjene zavisna od p okretačkih signala koji se prenose živcima. Isto je tako zamislivo da ovakove promjene mogu zavisiti od kemijskih promjena, koje se najčešće prenose kroz krv, a ne posredovanjem živaca.

Amir Selimagic
Highlight
Amir Selimagic
Highlight
Amir Selimagic
Highlight
Amir Selimagic
Highlight
Page 56: dizajn proizvoda

60

Razumljivo je da se poruke “svima zainteresiranim” prenose putem živaca i da se lokalno pojavljuju u obliku kemijskog djelovanja koje prati sinaptičke promjene. Međutim, s inženjerskog motrišta, čini se da poruke “svima zainteresiranim” mogu djelotvornije prenositi putem krvi za razliku od prenošenja putem živaca. No ova pomisao nema nikakvih dokaza. Ako primjerice promatramo brzinu kojom uvjetni refleks reagira na nadražaj ne može se zaključiti da se proces uvjetovanja refleksa odvija približno istom brzinom. Stoga bi bilo logično pretpostaviti da poruku koju uzrokuje takvo uvjetovanje prenosi “spori” ali prodorni utjecaj krvnooptočnog sustava. Ovaj nepoznati utjecaj koji se prenosi krvnožilnim opticajem, čini sasvim vjerojatnim da krv u sebi nosi supstance koje mogu izravno ili posredno da izmjene djelovanje živaca i da ovu mogućnost nagoviještava djelovanje nekih hormona i produkata žlijezda s nutarnjim lučenjem. Primjerice ako razmatramo glad kao uvjetni refleks, bilo bi pretjerano taj uvjetni refleks povezivati s poticajnim djelovanjem živčanog sustava. Pogledajmo nakon ovog par misli o ljepoti!

Izvor sveukupnog života i zanimanja u umjetnosti jest želja da se pronađu nove stvari koje treba reći i k tome novi načini da se one kažu. Ako pođemo, uvjetno, od toga da se putem izraza «ljepota» podrazumijeva prethodno opisani sklop osjetilnih doživljaja koji će u nama izazvati osjećaj ugode, onda to zasigurno ima i svoj intenzitet. Ljepota se, kao i red, javlja na mnogim mjestima u svijetu, ali samo kao lokalna i privremena borba protiv bujice entropije koja raste. Nitko nema monopol nad ljepotom. Slično je i s pojmom “ružnog”.

Pretpostavljaći da postoji slaganje o tome, da postoje predmeti čija je ljepota trajna, kao i predmeti čija se ljepota mijenja! Iz ovoga možemo izvesti zaključak, da za ove posljednje objekte, njihova vremenska promjenljivost trajanja vrijednosti ljepote promatranog estetičkog predmeta upućuje nas na zaključak, da ljepotu možemo smatrati relativnom. Gledano sasvim granično, jednom će objekt imati neku estetičku vrijednost, a u drugoj krajnjosti može biti sasvim bezvrijedan.

Ako je estetička vrijednost, dakle, recimo ljepota relativan pojam, onda je svakako i prihvatljiva mogućnost kvantifikacije ljepote promatranog predmeta. Ovo se pitanje može izreći i tako, da se pitamo, da li je kriterij ljepote moguće brojčano definirati? Prije se je mislilo da će ovaj pokušaj biti unaprijed osuđen na propast. Međutim, ako se pođe od pretpostavke, da ako postoji ljepota (što je aksiomatički nesporno) koja se može uspoređivati (što se općenito i radi), mora postojati i kriterij tog uspoređivanja.

Harmonija. Naravno, ona može biti jedan od kriterija. Kriteriji, koji su nezavisni od ljudske subjektivnosti, jesu upravo harmonijski odnosi, i to kako oblika, tako i dimenzija i boja i pokreta i svega.

Prema tome, ako se slažemo, ljepota odnosno estetička vrijednost postoji nezavisno od promatrača, i ona može ostavljati svoj dojam na promatrača kroz njegovo iskustvo koje je u njegovom sjećanju i uspoređivanju. Drugim riječima, osjećaj se za ljepotu uči i svjesno i nesvjesno. Ovo sve vrijedi za obje krajnosti i ljepotu i ružnoću. To istodobno znači, da je pitanje uspoređivanja i pitanje kulturne razine promatrača.

Amir Selimagic
Highlight
Amir Selimagic
Highlight
Page 57: dizajn proizvoda

61

ŠTO JE TO HARMONIJA?

Ako smatramo harmoniju kombinacijom dijelova u lijepom i urednom odnosu sa cjelinom, ili pak sličnu skladnost u osjećanjima, tada je najočitije da ih prikazujemo brojevima, koji naravno trebaju imati nekakav smisao.

S obzirom, da brojne prirodne tvorevine, nadalje mnoštvo različitih građevina i umjetničkih djela sadrže u sebi odnose dužina koji imaju sasvim određenu zakonitost, moguće je reći da su u harmonijskom odnosu. Poznat je i veoma uporabljiv tzv. “zlatni rez”, kao i Platonove geometrijske forme. Ta geometrijska nastojanja su se često koristila u smislu kanona. Tako je u različitim povijesnim razdobljima čovjekovo tijelo rastavljano u višekratnike srednjeg prsta ruke, ili pak u dekadsku podjelu ili pak u tzv. “kanon osam visina glava”.

Uz sve ove pokušaje, veoma je zanimljiv Zederbaeurov (58) geometrijski pristup, koji je početkom stoljeća uveo pojam «Harmonijske kružnice».

Page 58: dizajn proizvoda

62

Page 59: dizajn proizvoda

63

8. RASČLANJIVANJE PROCESA DIZAJNA 8. 1 UVOD

Opstojanje velikog broja metoda dizajna očito rezultira raspadanjem tradicionalnih metoda dizajna. Iz toga proistječe sadašnji zadatak teoretičara, da to sve sjedine u jedan novi proces, koji nužno mora zadovoljavati u svakoj razini općenitosti a isto tako i u potankostima. Izmisliti jednu takovu cjelinu nije nimalo jednostavno.

Kada je gore spominjano raspadanje, onda očito neke stvari moraju isčeznuti. Obzirom, da se u značenju same riječi dizajn nalazi i pojam crtanja, prva je pomisao, da se upitamo, da li će crtež u mjerilu ostati kao osnovni instrument konstruiranja? Zasigurno ne može potpuno isčeznuti, ali će mu se značajno smanjiti uloga. Novi način dizajna, na razini sustava pretpostavlja radikalnu izmjenu ne samo nekih sastavnica, već i njihovih oblika izrade. Iz ovog jasno proistječe, da se i oblici misaonih djelatnosti moraju objektivizirati, da se u to uključi što veći broj zainteresiranih ljudi uključujući pored dizajnera i korisnike dizajna, kako bi mogli svi na nekakav način utjecati na sisteme dizajna u svim njegovim razinama.

Objektivizacija je mišljenja važna za automatizaciju procesa dizajna, tj. za ubrzavanje procesa proizovodnje upravljane računalima. Kako će se kasnije vidjeti nove metode dizajna obiluju grafičkim prikazima unutarnjih veza u sistemu. Ovdje treba naglasiti da se te unutarnje veze u sistemima smatraju suštinskim, daleko više i od mišljenja i crteža u mjerilu, a pogotovo kada se misli na ostvarivanje ideja na razini sistema. Ovim se vezama, koje nažalost često nisu ni vidljive a ni jasne, značajno proširuje tzv. “polje predočavanja”.

Da bi mogli praviti usporedbe između “starog” i “novog”, podsjetiti ćemo se na to, kako se rješavaju složeni zadaci u tradicionalnom konstruiranju.

U tradicionalnom je konstruiranju crtanje glavnim instrumentom posla, koje u odnosu na obrtničku proizvodnju, posjeduje djelotvorno “polje predodžbi” izvođenog objekta. U tom načinu konstruiranju postoji mogućnost promjene oblika proizvoda, dok u obrtničkom proizvođenju treba zamjeniti jedan ili nekoliko komada konstrukcije. Odatle slijedi, da je metodom crtanja učinak mogućih promjena brži i djelotvorniji, a time i vremenski i materijalno povoljniji. Ako primjerice konstrukter treba da izradi nacrt jednog sklopa od deset dijelova, s tim da svaki detalj može razraditi na deset načina, biti će tada opći broj varijanti 10 na 10 (deset milijardi). Vođen, obično iskustvom konstrukter može nacrtom u mjerilu značajno smanjiti gubitke u vremenu u izboru prihvatljive varijante iz mnoštva mogućih alternativa.To je znanje.

Zanimljivo se je uz ovaj primjer nasloniti djelomično na neka filozofijska razmišljanja vezana uz Huserlova proučavanja stava , koja su se odnosila na njegove ranije a potom kasnije ideje o feneomenologiji, koji je i on svodio na razinu metode putem koje on

Amir Selimagic
Highlight
Amir Selimagic
Highlight
Amir Selimagic
Highlight
Page 60: dizajn proizvoda

64

otvara jedan novi put. On je naime smatrao, da treba imati smisao prikazivanja onog što je shvatio i mislio. A oni ostali, koji žele to isto shvatiti moraju doći na taj smisao opažanja na isti način, bez obzira što je on prvi to vidio. Husrel je u početku mislio, da on kroz feneomenologiju utemeljuje jednu novu znanost. On je razlikovao prirodni stav od fenomenologijskog stava, koji je za njega bio izrazito filozofijski.

Teorija dizajna treba svakako biti utemeljena na analizi procesa mišljenja, pa time zahtijeva i dobro poznavanje tog procesa. Nažalost u postojećoj dostupnoj literaturi nismo pronašli niti jedan rad koji bi imao nekakve rezultate vezane uz proces mišljenja i dizajna. Radi toga se čini, da upravo taj proces mišljenja, spada u temeljna pitanja teorije dizajna. To je razlogom, slobode da s ovim pitanjima i na ovom mjestu posvetimo malo više pozornosti, nego što čini da treba.

Husrel odbacuje konstruktivizam, kojega je smisao u odbacivanju oponašanja prirode, tražeći obrazloženje sveukupnosti našeg prirodnog iskustva svijeta. I upravo iz ovog stajališta je proizašlo njegovo kasnije značenje ideje fenomenologije, u čemu je nesporno zadugo imao vodeću ulogu. Ostavljajući Husrela, kao filozofa mišljenja o mišljenju, postavljamo si pitanje:

“Kako shvatiti njegovu fenomenologiju?

Kao metodu ili filozofiju ?” Ovo postaje nejasnijim, ako se pod pojmom fenomenološke metode podrazumijeva i deskriptivna psihološka metoda; odakle je putem metode redukcije i sagledavanja suštine, ona postala i metodom transcendentalne redukcije i konstrukcije ( a to je mašta). O ovim Husrelovim stajalištima ćemo kasnije podrobnije raspravljati, kada ćemo se baviti s ocjenjivanjem ljepote. 8. 2 STUPNJEVI DIZAJNA

Misaoni se i organizacijski procesi u proizvodnim djelatnostima, koje obično nazivamo zajedničkim imenom dizajn, temelje se na različitim oblicima iskustva, koja možemo jednostavnije ili složenije svrstati u naizgled, (a i sadržajno) u skupine spoznaja koje očevidno imaju svaka za sebe posebne značajke. Ovo se pitanje dizajna, a u čemu se slažu brojni autori, jest shvaćanje da se dizajn sastoji od tri temeljna stupnja i to:

- stupnja analize - stupnja sinteze i - stupnja ocjene.

Drugačije rečeno, dizajn se može odrediti kao rasčlanjivanje zadatka na dijelove i nakon toga sastavljanje članova po novom smislu i napokon utvrđivanje posljedica praktičnog značenja tog novog ustrojstva. Valja naglasiti, da se većina teoretičara dizajna slažu u tome, da se ti stupnjevi zbivaju s višekratnim ponavljanjem, a neki od njih smatraju da se svaki naredni ciklus dizajna razlikuje od prethodnog s većim brojem pojedinosti a time i s manjom općenitošću. Tri navedena stupnja ne čine uvijek jednu univerzalnu vještinu djelovanja, jer se ona u svojem nastavku sastoji od niza još nižih stupnjeva.

Amir Selimagic
Highlight
Amir Selimagic
Highlight
Amir Selimagic
Highlight
Amir Selimagic
Highlight
Page 61: dizajn proizvoda

65

Uz ovo treba napomenuti da je potreban oprez u razgraničavanju stupnjeva višeg

reda, jer se može desiti da se nižerazredni stupnjevi pomješaju s višerazrednim, pa to onda može izazvati zbrku.

Tri se navedena stupnja nalaze u literaturi i pod slijedećim nazivima:

- divergencija - transformacija i - konvergencija.

Ovdje se koriste ovi izrazi, jer oni pokazuju izraženiju vezu s novim zadacima povezanim s dizajniranjem sistema, nego što to ima s tradicijskim metodama konstruiranja. Treba naglasiti, da ovi stupnjevi tvore temeljne pretpostavke za unošenje metodoloških izmjena u svim stupnjevima dizajna i radi toga ih je potrebno uključivati u jedinstven proces koji bi obuhvaćao sve razine sistema.

8. 3 OPIS SADRŽAJA STUPNJEVA DIZAJNA D I V E R G E N C I J A

Ovaj stupanj dizajna sadrži raširenje njegova stanja, kojega je glavni cilj osiguranje dovoljno širokog i plodotvornog prostora za određivanje rješenja. Zanimljivo je primjetiti da se najveći broj dosada razvijenih metoda procesa dizajna odnosi upravo na ovaj stupanj. Glavne značajke divergencijskog stupnja su slijedeće: - Ciljevi su nestabilni i neodređeni; - Ocjena i sve što se može odnositi na rješenje ostavlja se za kasnije; - Sve se uvažava i pamti, s čime se izbjegavaju proturječja; - Tehnički se zadaci, i oni se također odgađaju za završno razdoblje, no pri tome se smatra, da se zadaci mogu podvrgnuti promjenama i razvoju u “hodu” divergencijskog traženja; - Zadatak se dizajnera sastoji u proširenju i uvećanju vlastitih saznanja, kao i u oslobađanju od ranije izvedenih rješenja, te u izmjeni vlstite vještine djelovanja ( uz ovo se napominje, da je to veoma teško) i misaonog procesa (ovo je još teže), a sve se zamišlja da bude na temelju mnoštva podataka, koji se mogu odnositi i na sam zadatak. Teško je biti dizajner! -Jedan je od ciljeva istraživanja u ovom stupnju dizajniranja i utvrđivanje reagiranja naručioca, potrošaća, tržišta, proizvodnje itd., a sve radi određivanja pravaca i opsega stupnja. Za ovo treba reći, da pravac ovih istraživanja uvelike ovisi od nesuglasja i proturječja, koja se mogu pojaviti.

Page 62: dizajn proizvoda

66

Nadalje, divergencijsko se traženje može razmatrati i kao provjera stabilnosti svega

onoga što se odnosi na rješenje zadatka, kako bi se utvrdila hijerarhija socijalnih vrijednosti, sistema, izrade i detalja koji se mogu mijenjati, što se obično smatra čvrstim točkama granica. Treba naglasiti da se i stabilne i nestabilne točke podjednako susreću na svim razinama promatranog stupnja.

Rad u ovom stupnju dizajna uključuje pored logike i intuicijsko djelovanje što obično za posljedicu ima i više lutanja, nego razmišljanja u naslonajaču. Zanimljivo je napomenuti jednu karakterističnu pogrešku koja se u ovom stupnju dešava mladim i još neiskusnim dizajnerima.Oni se usmjeravaju prema spektakularnim razmišljanjima, misleći da su u stanju preskočiti prethodne jednostavne činjenice koje su potrebne za rješenje, a čijom bi im spoznajom bilo lakše da shvate što žele. Zanimljivo je i to, da se navikama radu u tom preddizajnerskom razdoblju bolje prilagođuju ljudi koji imaju iskustvo u novinarstvu, znanstveno-istraživačkom radu ili statističkoj analizi, nego ljudi sa specijaliziranim znanjima nižeg stupnja obrazovanja, kao što su inženjeri, umjetnici-konstrukteri (ovo se misli na neobrazovane dizajnere) i slični.

Gore spomenuta lutanja mogu za posljedice imati štete (katkada i velike štete). Da se izbjegnu štete, kao i gubici u vremenu i radu, treba što realnije procijeniti samostalnost mogućih početnika. Izgleda, da je najbolji indikator za to, da se prosude postavljanja nepravilnih pitanja koja dolaze od početnika. 8. 4 STANJE TRANSFORMACIJE

Ovo je stanje dizajna stanje utvrđivanja načela i načina razmatranja. To je stanje stvaranja i kreacije koje čini radost rada u dizajnu. Istodbno je to stanje najodgovornijeg razdoblja kada se mogu pojaviti i krupne greške, kada kroz neobuzdanost optimizma ili pak kroz uskogrudnost mišljenja dizajnera, kroz skupe i nedovoljno promišljene pokuse, dizajner može uzrokovati ozbiljne troškove. Ovo je također stanje, kada se procjenjuju vrijednosti rješenja koja se trebaju objediniti u konačnom rješenju. Iz ovih razmatranja treba proisteći opća shema koncepcije objekta koji se dizajnira, što je razlogom, da se rješenje treba preispitati kako s ekonomskog tako i s društvenog stajališta. Uz ovo treba reći, da je opća poteškoća kod ocjenjivanja upravo u tome, da se optimalno rješenje ne može nikada postići, nego je moguće samo provesti optimalno traženje. Također nije moguće ostvariti i potpuno uvjerenje što će se na kraju pojaviti kao "najbolje".

I ovo se stanje pojavljuje u mnoštvu razvijenih metoda dizajna, a posebno je istaknuto, kako će se kasnije i vidjeti u tzv. "metodi traženja ideja" i "metodi traženja strukture zadatka".

Suštinski je cilj ove metode, da se na rezultatima divergencijskog stanja prona|e povoljna shema neke koncepcije, koja je dovoljno točna da se nadoveže na nju, te da se usmjeri u jednom jedinom projektu prema konvergencijskom stanju. Tvorba je koncepcijske sheme kreacijski dio pretvorbe složene zadaće u što jasniji oblik rješenja s posebnim isticanjem onoga što treba prihvatiti ili odbaciti.

Amir Selimagic
Highlight
Page 63: dizajn proizvoda

67

Na ovoj se razini stanja učvršćuju ciljevi, tehnički zadaci i ograničenja, proučavaju se mogućnosti i po potrebi se vrše ocjenjivanja. Ovo posljednje radi toga što se u primjeru izbjegavanja konvergencijskog stanja ovdje vrši i ocjena. Svakako treba naglasiti, da se važnim uvjetima ovog stanja kao uspješnost transformacije javlja sloboda promjene podciljeva, ostvaruju se izbjegavanja ozbiljnih gubitaka, zatim se izravno procjenjuju mogućnosti promjene podcilja što je u stvari načelni prijelaz prema drugom projektu.

Ako za trenutak to usporedimo s konvencionalnim tradicijskim načinom, onda se uočava razlika koja se sastoji u tome, da se u tradicijskom načinu to dešavalo promjenom skice ili crteža, a ovdje budući da se radi o sistemu to se ne može tako ocijeniti, jer se transformacija vrši jezičnim i matematičkim putem. Radi toga ovdje ključnu ulogu ima , nazovimo to glavni dizajner, koji razumije prostor manevriranja s cijelim sistemom. Štoviše, ovakve se procjene i odluke najbolje ostvaruju razgovorima s ostalim timom dizajnera.

Slika 8. 1 . Grafička predodžba konvergencijskog procesa 8. 5 STANJE KONVERGENCIJE Posljednje od tri stanja, jest stanje konvergencije. Ovo se je stanje primjenom automatizacije dizajna jednostavno počelo djelomično ignorirati. No pošto sve nije u automatizaciji treba ga poznavati. Ovo stanje dolazi u trenutku kada je zadatak određen, kada su pronađene promjene i utemeljeni ciljevi. U ovom stanju dizajner treba korak po korak riješiti proturječja drugog stupnja i to sve dotle, dok iz mogućih raspoloživih rješenja ne ostane samo jedno - konačno rješenje.

Na ovo se stanje dizajna posebno vežu slijedeće funkcionalne dizajnerske metode o

kojima će kasnije biti riječi:

- Metoda gotove strategije - Metoda usporedbenog traženja i - Metoda nagomilavajuće strategije.

Značajke su spomenutih metoda, da su one logičkog tipa tzv. "providne kutije", koje su

Page 64: dizajn proizvoda

68

načelno automacijske. Ovdje treba upozoriti na to, da su smetnje u ovom stanju u tome što pri konvergenciji nekih od podzadaća nije moguće zadatak riješiti bez promjene ranije utvrđenih rješenja pa se pojavljuje cikličnost. Da se izbjegne ta petlja cikličnosti, treba ustanoviti poredak rješenja da ne dođe do cikličnosti, a on je nažalost u pravilu nelogičan. To je jedna od najtežih zadaća u ovom stupnju dizajna. Radi gornjega modeli u stanju konvergencije trebaju biti što manje apstraktni i što više dovedeni do svojih potankosti.

Ostvarivanje se stanja konvergencije može u pravilu rješavati s dvije dijametralno suprotne strategije. Jedna je od njih po značajkama eksterna a druga je interna, tj. u prvoj se pristupa ciljevima izvana prema unutra, a u drugoj iz unutra prema napolju. Kao najilustrativniji primjer su za to:

- Arhitekt određuje vanjski izgled zgrade , a odatle slijedi unutarnji izgled; - Graditelj tvornice - strojar određuje nutarnji izgled, a odatle proistječe vanjski

oblik.

Cilj je konvergencije skraćivanje polja mogućih varijanti izabranog projekta s minimalnim gubicima vremena i sredstava.

Konvergencijsko je stanje očit neprijatelj originalnosti radi svoje neelastičnosti i sklonosti podlijeganju drugih utjecaja. Ako se želi izreći sažeto, konvergencijsko je stanje pretvorba složenih zadataka u što jednostavnije. Kao ilustracija o tome što se radi u razdoblju ovoga stanja, najbolje nam može poslužiti grafička predodžba na slici 3. 8. 6 POJAM CRNE I OSTALIH KUTIJA

U dizajnerskoj se literaturi često javlja pojam kutija, a posebno “crne kutije”, pa je radi toga potrebno reći i riječ dvije o značenju tih pojmova.

Pojam se “crne kutije”, a iza toga i “bijele kutije” i napokon “prozračne kutije” javio već kod Jonesa ( 17 ), a poslije i kod Rodenackera i mnogih drugih, gdje ima gotovo magično značenje. Opisi su često dosta nejasni, i oslanjaju se na nekakvu nerazumljivu složenost ( a može biti i da su jednostavni?!) pa ih se teško razumije. Čini se, katkada, da su ovi pojmovi uvedeni radi prikrivanja našeg neznanja o nečemu. Primjerice Jones ( 17 ) govori o projektantu kao o “crnoj kutiji”, gdje zapravo želeći da kaže da svaki projektant ima

Page 65: dizajn proizvoda

69

Slika 8. 2 Shematizirani prikaz crne kutije

svoj način razmišljanja koji čak ni sam projektant ne umije opisati, stvara mogućnost ulaska različitih informacija u projektanta i napokon izlaska rješenja iz njega.

Prelaskom na shematizirani prikaz procesa mišljenja u dizajniranju, očito se pred nas prije početka rješavanja javlja spoznaja o početnim podacima i o onome što bi smo željeli na kraju polučiti. Stanje je tada slijedeće: znamo ulazne podatke i izlazne podatke, a ne znamo kako i na koji način ćemo ih razriješiti i ostvariti. Ovakva shema stanja je prikazana na slici 8. 2.

Slika 8. 3 . Shema dopunske funkcije crne kutije

Naše općenito neznanje kako i na koji način ćemo to riješiti jest tehnički zadatak, koji označavamo “crnom kutijom”.

Kasnije, kada proces djelovanja nad materijom rasčlanjujemo u korake koje ta

proizvodnja zahtijeva, pretvaramo crnu kutiju u nove sisteme kutija, primjerice u providnu kutiju, koji nam znače određene operacije.

U koncepciji “crne kutije” moguće je promatrati metodu Sinektike, kao predaju ulaznog signala u “crnu kutiju” po petlji obrnutog djelovanja u odnosu na njegov ponovni ulaz, kod čega se za pretvorbu izlaznog signala koriste odgovarajuće analogije kako je prikazano na slici 8. 3.

Page 66: dizajn proizvoda

70

U ovome je moguće pretpostaviti, da primjena analogije, u kojoj sudjeluju svi članovi sinektičke skupine, omogućuje u nekoj mjeri podjelu i transformaciju proturječja strukture ulaznih signala i to sve do tada, dok se u njima ne nađe takva struktura, koja nije proturječna i koja omogućuje nekonfliktno rješenje. Ovaj se postupak zasniva na biološkoj i anatomskoj analogiji, navodeći nas na pomisao da cilj tog dijela živčanog sustava koji upravlja primjerice gibanjem tijela, obično ne upravlja saznanjem. U takvom primjeru shema koja prikazuje takav način mišljenja je prikazana slici 8. 4.

CRNA KUTIJA

1 5 2 3 4 PROZRAČNA KUTIJA

Slika 8. 4 Crna kutija s prozračnom kutijom

Skraćeno rečeno, cilj je divergentnog traženja u prestrojavanju ili rušenju prve

varijante rješenja tehničkog zadatka ispoljavajući pri tome stanje dizajna, koje dopušta moguće izmjene na objektu. Istodobno, provoditi divergentno traženje, znači također i utrošak najkraćeg vremena za proučavanje novog pokusa uz minimalne troškove, koji je dovoljan da se djeluje protiv svih pogrešnih stavova, iz kojih su prije nas izlazili brojni projektanti, konstruktori i dizajneri a i njihovi potrošaći. 8. 7 OBLICI STRATEGIJA

U strukturalnom smislu razmišljnja u dizajnu, razlikujemo nekoliko oblika strategije. Prema literaturnim podacima ima ih pet a to su:

1. Linearni tip strategije u koje se ide iz etape u etapu serijskim putem, kako je prikazano na slici 8. 5:

Page 67: dizajn proizvoda

71

ETAPA 1 ETAPA 2 ETAPA 3 Slika 8. 5

Očito je da svako djelovanje etape zavisi od izlaznih rezultata prethodne etape, a ne zavisi od rezultata pojedinačnih djelovanja.

2. Ciklički tip strategije, jest onaj u kojega se za razliku od prethodnog tipa, u nekim djelovanjima pojavljuju zavisnosti posljedičnih djelovanja na prethodna rješenja. Shema je prikazana na slici 8. 6:

ETAPA 1 ETAPA 2 Dalje ili natrag ETAPA 3

Slika 8. 6

3. Razgranati tip strategije, koji u odnosu na dvije prethodne ima u paralelnom spoju podetape kako je prikazano na crtežu slike 8.7. ETAPA 2A ETAPA 4 ETAPA 1 ETAPA 2B ETAPA 3 4 ili 5 ETAPA 6 ETAPA 2C ETAPA 5 Slika 8. 7.

4. Adaptivna se strategija odlikuje time što od samog početka određuje samo prvo djelovanje, a kasniji izbor svakog djelovanja zavisi od prethodnih djelovanja. Po logici stvari se čini da je ovo najrazumnija strategija, ukoliko se sheme temelji na najpotpunijoj informaciji, kako je pokazano na slici 8. 8.

TEHNIČKI ZADATAK Riješiti što treba Riješiti što treba raditi u II etapi raditi u III etapi

Page 68: dizajn proizvoda

72

Riješiti što treba raditi u I etapi Ispuniti II etapu Ispuniti Zadovoljiti uvjete I etape Slika 8. 8

5. Poseban je oblik strategije traženja tzv. strategija prirasta, koja se temelji na tradicionalnom dizajniranju, gdje se na uobičajene metode dodaju nove spoznaje. Na slici 13 prikazana shema strategije prirasta. TEHNIČKI ZADATAK Ponovno ocjeniti Prilagoditi postojeće R E Z U L T A T postojeće rješenje rješenje s izmjenom Učiniti nekoliko jednostavnih izmjena Slika 8. 9. Shema strategije prirasta

Po izgledu ove strategije se vidi da je ona relativno primitivna, jer se teško oslobađa noviteta u dizajniranju.

6. Pored gornjih strategija postoje još neke od kojih bi samo spomenuli nazive dviju, i to: strategija slučajnog traženja i napokon strategija upravljanja strategijom.

Kako je iz dosadašnjih strategija prikazano, u pojedine se cjeline postavljaju

odgovarajuće etape, koje same po sebi sadrže odgovarajuće potrebe za razmišljanjima a time i znanjima, i koji se međusobno povezuju, pri čemu neke više ili manje zahtijevaju odgovarajuću memoriju i vještinu.

8. 9 KLASIFIKACIJA POSTOJEĆIH POZNATIJIH METODA DIZAJNA

Prema literturi, danas opstoji oko pedeset poznatijih metoda dizajna, za koje se može reći da se po nečemu razlikuju. Upravo ovakav broj metoda nas izazovno usmjerava na njihovu klasifikaciju, koja se prema svojim zanačajkama može provesti na više načina. Mi smo se naprosto odlučili za, po nama malo modificiranu, Jones-ovu

Page 69: dizajn proizvoda

73

klasifikaciju ( 17 ), premda i ona posjeduje neke nejasnoće. Prikazana se klasifikacija radi sažetosti u nekim mjestima svodi samo na naslove.

Metode su dizajna podijeljene ovdje u pet skupina. I Metode temeljen ne gotovoj strategiji 1. Metode tem eljene na gotovoj strategiji konvergirajućeg tipa

1. 1 Metoda utvrđivajućeg traženja. Ova se metoda temelji na primjeni Teorije rješenja. Cilj je metode u rješavanju dizajnerskih zadataka s posebnim uvažavanjem logičke pouzdanosti. 1. 2 Metoda vrijednosne analize. Ova se metoda temelji na ubrzanom traženju puteva sniženja cijene koštanja proizvoda u proizvodnom procesu dizajna.

1. 3 Metoda usklađivanja. Ova se metoda usmjerava na traženje veza uskladivosti među elementima sistema s vanjskim elementima i okolišem.

1. 4 Metoda “Sistem čovjek-stroj-okoliš”. Cilj je ove metode u iznalaženju veza između ljudskih i strojnih komponenata i njihovom slaganju s okolišem u kojem sistem djeluje.

1. 5 Metoda traženja granica. Ova se metoda često naziva i “Granična metoda”. Cilj je ove metode u iznalaženju granica unutar kojih leže prihvatljiva rješenja.

1. 6 Metoda kumulativne strategije. Cilje da se dizajn ostvari analizom i ocjenom, a ne da se dizajner postepeno uči radeći sve bolje i bolje projekte. Ova je metoda poznata i kao Peidge-ova metoda.

1. 7 Metoda strategije kolektivne razrade. Ova se metoda odnosi posebno na arhitekturu pod nazivom CASA - Collaborative Strategy for Adaptable Architecture. Cilj je ove metode da se svakome, tko je u bilo kakvoj vezi povezan s projektiranjem zgrade dade mogućnost da može utjecati na rješenje. Funkcionalizam.

1. 8 Hubkin proces konstruiranja putem sistema strojeva. Ova se metoda temelji na shvaćanju strojeva kao sveukupnog sustava na koji se vežu ljudi i okoliš.

II Metode temeljene na upravljanju strategijom

Page 70: dizajn proizvoda

74

2. 1 Metoda komutacije strategija. Cilj je ove metode da se spontanim mišljenjem utječe na organizirano mišljenje i obratno.

2. 2 Matchettova metoda projektiranja. Cilj je obrazovanje projektanata do razine shvaćanja i upravljanja valastitog načina projektiranja, s izraženim stajalištima prema projektnoj situaciji.

III Metode divergencijskog tipa

3. 1 Metoda divergencije, cilj joj je da se okarakteriziraju vanjski uvjeti, koji objektu mogu dati odgovore.

3. 2 Metoda traženja literature. Obrazovanje do razine shvaćanja, kroz odgovarajuće najnovije podatke iz literature za buduća rješenja. Ova se utvrđuju pravodobno i bez ikakvih gubitaka.

3. 3 Metoda utvrđivanja vizuelnih neskladnosti. Cilj je metode u određivanju pravaca u kojima treba tražiti idealizirana umjetničko-konstrukcijska rješenja.

3. 4 Metoda razgovora s korisnikom. Ova se metoda sastoji u sabiranju informacija koje su poznate samo korisnicima datog proizvoda ili sustava.

3. 5 Metoda anketnog saslušavanja. Ova metoda koja je slična prethodnoj ali se razlikuje u tome, da se informacije sabiru u velikim naseljenim grupacijama.

3. 6 Metoda istraživanja ponašanja korisnika.Ovoj je metodi cilj u utvrđivanju ponašanja korisnika prema novom proizvodu s pretskazivanjem njihovih graničnih značajki.

3. 7 Metoda sistemskih istraživanja. U ovoj se metodi vrši određivanje djelovanja i sposobnosti, kako bi se mogle izvršiti promjene u složenoj dizajnerskoj situaciji.

3. 8 Metoda izbora mjerne ljestvice. U ovoj se metodi vrše računanja i mjerenja, a zatim se utvrđuju nagomilane greške što se onda uspoređuje sa zadaćama projekta.

3. 9 Metoda sakupljanja i ograničavanja podataka. Cilj je ove metode u slaganju i predočavanju u vizuelnom obliku modela ponašanje čovjeka, od čega ovise kritična projektna rješenja.

IV Metode zajedničke divergencije i transformacije

Page 71: dizajn proizvoda

75

4. 1 Sintetička metoda. Cilj je ove metode, da se ostvari spontana djelatnost mozga i živčanog sustava u istraživanju i preformuliranju projektnog zadataka. Tu se koriste izravne analogije, simbolike i fantastične analogije.

4. 2 Metoda odbacivanja bezizlaznih situacija. Cilje je ove metode u traženju novih pravaca istraživanja, u onim primjerima, gdje je očevidno područje prethodnog traženja dalo negativne rezultate.

4. 3 Metoda morfologijskih tablica. Ova je metoda poznata i pod nazivom Zwickyeva metoda, a smisao joj je u traženju svih mogućih rješenja što proistječu iz skupine pretpostavljenih razreda proučavanog objekta. U tom se traženju proučavaju i razrađuju i poznate i nepoznate varijante, koje se inače u sputanoj analizi vjerojatno ne bi zapazile. Cilj je, dakle, ulaženje u područja što leže izvan uobičajenih granica.

V Skupina transformacijekih metoda 5. 1 Matrična metoda uzajamnog djelovanja. Metoda se sastoji u sustavnom traženju zajamnih djelovanja u okvirima zadanog zadatka. u

5. 2 Metoda mreže uzajamnog djelovanja. Ova se metoda sastoji u risanju mreže (rešetke, tablice) međusobnih veza iz kojih se onda vizuelno traže najpodobiji oblici tih veza. 5. 3 Analiza područja uzajamnih veza. Ova se metoda sastoji u prikazu i ocjeni svih nazočnih djelomičnih rješenja koja dolaze u obzir za sklapanje u cjelinu.

Page 72: dizajn proizvoda

76

Page 73: dizajn proizvoda

77

9. TEMELJI TEHNOLŠKI ISPRAVNOG OBLKOVANJA 9. 1 U V O D Za ispravno se oblikovanje kao osnova može uzeti tzv. «teorija oblika» ili kako se to još često naziva «Gestalttheroie» koja potječe iz kraja prošlog stoljeća i koja je kako izgleda jedna od prvih, koja se bavi proučavanjem odnošaja između podražaja i percepcije. Ona je, kako kažu, psihologija cjeline koja je uočljiva i naročito se dobro pamti. Teoretičari su oblika, od početka ovog stoljeća pa do danas, utemeljili pet osnovnih zakona, i to: 1. Zakona transpozicije, 2. Zakon lika i njegove pozadine, 3. Zakon percepcijskog grupiranja, 4. Zakon dobrog oblika i 5. Zakon hijerarhije. U okviru ovog poglavlja za nas je od posebnog značenja gore spomenuti četvrti zakon o dobrim oblicima. Uz njega se može dodati da je on istodobno bio i poticajem za tvorbu tzv. temeljnog dizajna. U ovom je temeljnom dizajnu jedan od najznačajnijih pristupa istraživanje oblika. Ovo istraživanje podrazumijeva istraživanja vezana za strukturu materijala i istraživanja njezinih mehaničkih svojstava i stanja, kao što su naprezanja, deformacije, opterećenja, pretvorba i promjena oblika. Nadalje, polazeći od motrišta da je industrijski dizajn sinteza oblika i funkcije na razini industrijskih predmeta, odbacujući istodobno shvaćanje da je estetika element koji se samo dodaje proizvodu; jednostavno se dolazi do toga da je u okviru industrijskog dizajna glavna težnja, pomak rješenja prema jednoznačnosti oblika kao stupnja jasnoće. Skladno s time kao prvi korak u oblikovanju se javlja postavljanje koncepcije zadatka, nakon čega slijedi projektiranje odnosno konstruktivno oblikovanje cjeline i dijelova. Ovaj je dio kao ideja opisan u poglavlju 8. Ovdje još treba samo dodati nešto o smjernicama za izbor materijala. Izbor je materijala u svakom konstruiranju tipičan tehničko gospodarski problem. Sadržaj je ovog dijela zadatka uvjetovan putem utjecajnih faktora na slijedeći način: 1. Zahtjevi što se odnose na uporabu konstrukcije; 2. Zahtjevi uvjetovani postupkom oblikovanja, 3. Zahtjevi koji se odnose na izradu i obradu i 4. Gospodarski zahtjevi. Mehaničke se veličine određuju odgovarajućim metodama mehanike, odakle izravno dolazimo do pronalaženja i izbora materijala. S druge pak strane izabrani materijali čine odlučujući utjecaj na - dimenzije predmeta; - vrstu i oblik tehnologije za ostvarivanje oblika; - obradivost i kakvoću površinske obrade; - Način povezivanja elemenata i napokon - razdoblje trajanja predmeta, uvjetovano trenjem, trošenjem i otporom na koroziju.

Amir Selimagic
Highlight
Page 74: dizajn proizvoda

78

Odabrani materijali, pored nabavnih troškova sadrže još troškove izrade i zaštite. često količina potrebnog materijala uz izbor najpovoljnijeg materijala, čine najznačajnije korake za postizavanje najboljeg tehničko gospodarstvenog učina u procesu konstruiranja i izrade. U želji da se postigne tehnološki ispravno konstrukcijsko oblikovanje strojnih dijelova, potrebno je znati mnoštvo pojmova i podataka. Počam od normi, tolerancija i značajki čvrstoće s kojom su oblikovano određeni brojni elementi vezani za tvorbu sklopova i dijelova pa i cijele konstrukcije, pa do mogućnosti možebitnih zamjena nekih dijelova u slučaju kvara ili nečeg sličnoga. Pitanje zamjene ili tzv. izmjenljivosti nekog dijela, pored pričuvnog smisla mora udovoljavati još i u smislu potrebnih mehaničkih značajki. Normizacija i tipizacija su djelatnosti čiji se cilj definira kao sustavno nastojanje za uklanjanje raznolikosti među pojedinim predmetima koji su inače predviđeni za istu svrhu. Tehnička je normizacija zbroj tehničkih, praktičnih i gospodarskih iskustava a rezultat je znanstvenih istraživanja, čiji cilj u traženju najboljeg tehničkog rješenja. Tehničku normizaciju u Hrvatskoj provodi odgovarajući Zavod za normizaciju, koji izdaje odgovarajuće Hrvatske norme (HN) i koje su u skladu s Međunarodnom organizacijom za standardizaciju (ISO). na području elemenata konstrukcija (ili strojeva) normizacija je tako razvijena, da su gotovo svi oblici elemenata strojeva normirani. One norme, koje još nisu utvrđene mogu se koristiti iz normi drugih zemalja. U nas je posebna veza ostvarena s Njemačkim industrijskim normama (DIN). Normizacija posebnog tipa su tzv. tolerancije. Područje u kojem se nalaze vrijednosti dopuštenih odstupanja mjera (protega) naziva se tolerancijskim područjem, a ovisno je prvenstveno od namjene promatranog sklopa, zatim od njegove funkcije, načinu izrade, broju komada koji se proizvode, potom o mogućnostima i točnosti alatnih strojeva, alata, pripremaka i naprava za stezanje. Međunarodna je organizacija za standardizaciju (ISO) izradila tzv. ISO sustav tolerancija, koji sadrži načela za određivanje dopuštenih odstupanja od propisanih dimenzija. Smatrajući vezu između dva elementa u međusobnom odnošaju dosjedom, koja osigurava stupanj međusobne prisnosti, može se definirati da postoje: Labavi, prijelazni i čvrsti dosjedi, što se određuje sa zračnošću. Nazivna je mjera dijela ona koja je označena na nacrtu kao dimenzija na tom mjestu. Uz ovu postoji još donja i gornja granična mjera, koje su najveće odnosno najmanje vrijednosti te mjere. Tolerancija jest opseg dopuštenih odstupanja. U primjeru konstrukcije vratila i njegova ležaja postoje različite normama propisane dimenzijske mogućnosti, koje nam omogućuju da ostvarimo nesmetano ulaganje vratila u željeni provrt na više načina- Kada je najveća zračnost među elementima kažemo da je riječ o labavom spoju, ako se pak pojavi najmanja razlika između vratila i stvarnog otvora tada se radi o tzv. preklopu. Ako veličina osovine premaši tzv. nultu crtu onda spoj postaje čvrstim. Tolerirana se mjera označava brojčanom oznakom nazivne mjere i slovom koje označuje položaj u polju tolerancije i napokon brojem koji označava kakvoću obrade. primjerice za vratilo 60 h6, a za provrt 60 H7. 9.2 TEHNOLOŠKE MOGUĆNOSTI OBLIKOVANJA Oblikovanje se predmeta, tj. elemenata strojeva može obavljati na više načina, i to:

Page 75: dizajn proizvoda

79

- lijevanjem, - zavarivanjem,

- kovanjem, - oblikovanjem lima,

- oblikovanje odvajanjem čestica. Izbor tehnološkog procesa zavisi o brojnim okolnostima vezanim uz deformacije i naprezanja i napokon namjenu. kako bi se sažeto prikazale mogućnosti oblikovanja ovdje će se skraćeno prikazati neke od značajki svakog gore spomenutog načina. 9.2.1 Oblikovanje lijevanjem Lijevanje jest u tehnološkom smislu najkraći put tvorbe od sirovine do gotovog izratka. S obzirom na njezine značajke, tehnologija lijevanjem ima najizrazitiju slobodu oblikovanja. Posebna je značajka lijevanih dijelova u odnošaju na pune materijale što njima treba najmanje dopunske obrade čime se značajno smanjuju troškovi proizvodnje. Materijali su za lijevanje slijedeći: sivi lijev, nodularni lijev, temperirani lijev, čelični lijev, obojeni metali, lake kovine i plastični materijali. Zajedno s tehnologijom konstrukter donosi odluku o izboru materijala za lijevanje. U ovome je odabiru, prvenstveno polazište u načinu opterećenja kojem će lijevani dio biti izložen u pogonu. Lijevanje se može vršiti na različite načine, i to: lijevanje u pijesku, kokilno lijevanje, centrifugalno lijevanje i tlačno lijevanje. lijevanjem se mogu izvoditi jednostavni i složeni oblici. Veličine odljevaka mogu biti od najmanjih (mase od nekoliko grama pa do 100 grama) pa do najvećijh (mase od 100 tona), tš je prvenstveno ovisno od veličine kupolne peći. Metoda tlačnog i kokilnog lijeva omogućuje visoku točnost mjera i nisku hrapavost površina. Odljevci se primjenjuju za različite strojne dijelove, počam od kućišta strojeva, postolja strojeva, raznovrsnih ručica ili kolotura itd. Odljevci se često koriste u spojevima s čeličnim dijelovima ili dijelovima od drugih materijala, Neki se od lijevanih dijelova mogu i zavarivati, pa se tako mogu izrađivati lijevani i čelični međusobno zavareni strojni dijelovi. Od nabrojenih se materijala najviše rabi sivi lijev. Postupak se lijevanja vrši na nekoliko načina. U onim primjerima, kada je broj odljevaka malen, kalupljenje se vrši ručno u pijesku pomoću drvenog modela. Za veće se proizvodnje kalupljenje vrši strojno. Na slici 9.1. je prikazan shematski postupak kalupljenja užnice u pijesku, gdje su naznačeni izgled modela, zatim odljevka i tzv. vanjskih jezgri i jezgre za provrt. Pored toga je prikazana dvostruka izvedba tzv. izgubljene glave ili ulaznog otvora za ulijevanje ljeva. Vezano uz kalup treba spomenuti da se modeli bilo drveni ili metalni moraju izrađivati tako, da se mogu skidati i vaditi iz pijeska.

Page 76: dizajn proizvoda

80

Slikapremadimen U koktopljiobičn Slikakalup

mode modevršitiodljevkoje s

9.1. Prikaz kalupljenja s jezgrama. Na desnoj strani su prikazana dva oblika izvedbe lo i dobro izvedene izgubljene glave (otvora za ulijevanje ljeva). U dobrom zioniranju usahline nastaju samo u izgubljenoj glavi.

Postupak lijevanja u kokili, a posebice tzv. tlačnog lijevanja je prikazan na slici 9.2. ilnog se lijevanja umjesto pješčanog kalupa rabi kokilni kalup, u kojega se s lakše

vim metalima može izraditi neograničen broj odljevaka. U ovakvom se postupku o koriste mjed, bronca, crveni lijev i aluminijske slitine.

9.2. Shema postupka tlačnog lijeva. prikazan je izgled izratka i izgled zatvorenog a s odgovarajućom sapnicom.

U tlačnog se lijeva materijal tlači u kokile od vatrostalnog materijala. U ovakvim su lima i jezgre također od metala.

Modeli i jezgre, bez obzira na način lijevanja, trebaju biti što jednostavniji. Složeni li poskupljuju proizvod. Formiranje kontura i veza između elemenata izratka treba se sa što jednostavnijim pravcima, lukovima i zaokruženjima. Za izradu dobrih aka, bez neželjenih šupljina i usahlina potrebno se je pridržavati određenih smjernica, e pretežno odnose na usklađivanje potrebnih dimenzija. Tako primjerice kao opća se

Page 77: dizajn proizvoda

81

primjedbe može naglasiti da pri oblikovanju odljevka treba izbjegavati nagomilavanje materijala. na slici 9.3. je prikazan jedan tipičan primjer izbjegavanja nagomilavanja materijala.

Slika 9.3. Izbjegavanje gom Posebna se pozornizlaska nemetalnih uključarazlogom da se trebaju izbprimjeri koji osiguravaju i Nadalje, potrebno strojna obrada bude olakšpojavljuju nagle promjenzaostala naprezanja, koja potrebno je izradom mode Sli

ilanja materijala s pravilnim oblikovanjem izratka.

ost pri oblikovanju treba usredotočiti na stvaranje mogućnosti ka, plinova i zraka iz kalupa a u procesu ulijevanja metala. Ovo je jegavati velike vodoravne površine. Na slici 9.4 su prikazani neki zlazak zraka.

je naglasiti i to, da se oblikovanje mora provoditi tako, da kasnija ana. Pored toga, potrebno je u oblikovanju voditi računa da se na e presjeka, jer se u procesu hlađenja tamo mogu pojaviti tzv. kasnije mogu uzrokovati lom na tom mjestu. Drugim riječima, la ostvariti jednake uvjete hlađenja modela.

, zraka i uključaka.

ka 9.4. Načini oblikovanja izratka u kojih je osiguran izlazak plinova

Page 78: dizajn proizvoda

82

9.2.2. Oblikovanje dijelova zavarivanjem Metoda zavarivanja kao vrsta oblikovanja jest metoda stalnog spajanja dvaju ili više dijelova metala u jednu cjelinu koristeći pri tome obično toplinu. Ovaj je oblik oblikovanja veoma raširen. Zavarivanje se koristi u proizvodnji mnogih proizvoda kao što su primjerice automobili, kućanski aparati, namještaj i slično. Graditelji koriste zavarivanje za građenje mostova, zgrada i sličnih konstrukcija. U proizvodnji se elektroničke opreme tzv. mikročipovi izrađuju primjenom sofisticirane metode mikrozavarivajućeg procesa. Međutim, za zavarivanje odmah treba napomenuti, da su zavarene konstrukcije bilo kao samostojeće čelične konstrukcije, tlačne posude i slično podvrgnute u sojem oblikovanju i proizvodnji određenim propisima i zakonima. Industrijski će dizajner malo kada moći izvesti zavarenu konstrukciju optimalno. Za to je potrebno opsežno znanje iz područja tehnologije zavarivanja i materijala. To je razlogom nužne suradnje dizajnera s inženjerom za zavarivanje, koji će u razdoblju konstruiranja, naravno ako je potrebno, predložiti potrebne izmjene za tehnološki pravilno oblikovanje. Postoji više od šezdeset različitih metoda tj. proces zavarivanja. Svaki od tih procesa potpada u jednu od glavnih skupina, i to: a) Zavarivanje rastaljivanjem metala, b) Spajanje u čvrstom stanju i c) Spajanje pomoću nekog sredstva. Za ovu posljednju skupinu, neki metalurzi smatraju da ona ne spaja u metodu zavarivanja. Zavarivanje rastaljivanjem jest najraširenija metoda zavarivanja. Ova metoda koristi toplinu za lokalno taljenje površine metala na mjestu koje treba međusobno spojiti. Kada se rub rastaljenog metala u procesu zavarivanja ohladi i kada očvrsne, kažemo da su ta dva dijela spojena zavarenim spojem, koji može biti toliko čvrst kao i bilo koji drugi dio spojenih metala. Većina se procesa metodom rastaljivanja metala koriste također i primjenom dodavanja metala za ispunu vara. Ovaj se materijal izrađuje u obliku štapa, koji je u primjeru elektrozavarivanja elektroda. Toplina procesa zavarivanja ujedno rastaljuje i taj dodatni materijal, pa se on tako miješa s temeljnim materijalom. Ovaj metal za ispunu dopunjava prostor zavarenog spoja i istodobno ga očvršćuje. Rub se ohlađenog i ujedno očvrsnutog materijala zajedno s temeljnim materijalom naziva zonom zavarenog spoja. U većini zavarenih spojeva ovog tipa zagrijani metali moraju biti zaštićeni od vodika, dušika i kisika koji se nalaze u atmosferi, jer ako metali koje zavarujemo upiju te plinove onda zavareni spoj može biti ili mekan ili pak krhak. Zaštita se područja zavrenog spoja može provesti na nekoliko načina. Jedan je oblik zaštite putem izravnog puhanja mlaza nekog neaktivnog plina, kao što je primjerice argon, ugljični dioksid ili pak helij. Druga je metoda namazivanja tankog sloja posebne vrste nemetalnog namaza na prostor zavarivanja. Treći je način zaštite površine zavarivanja, zavarivanje u vakuumu. Kako je već rečeno postoji više načina zavarivanja, pa ćemo ovdje sada istaknuti samo neke za koje se smatra da su najrašireniji.

Page 79: dizajn proizvoda

83

Elektrolučno zavarivanje je proces zavarivanja, koji za rastaljivanje metala koristi toplinu što nastaje u elektro luku. Zavarivač koristeći držač elektrode u kojem se nalazi štapić za ispunu (elektroda) i koji je spojen električnim vodom s generatorom koji proizvodi električnu struju, zatvara kruži strujni tok, jer je i metal koji se zavaruje, drugim vodom spojen na generator. Tako se tvori elektro luk između metala i zaštitno prekrivene elektrode pri čemu se stvara odgovarajuća toplina koja rastaljuje metal i elektrodu i namaz. U metodi ispod površinskog elektrolučnog zavarivanja električni je luk prekriven puderastim sloje,, koji se stvara stalnim nagomilavanjem pudera iz spremnika što je pričvršćen na alatu za zavarivanje. Električni se luk stvara između metala i potrošne žičane elektrode koja ujedno služi za ispunu spoja. Ova se žičana elektroda dopunjuje kontinuirano kroz alat za zavarivanje, a nalazi se namotana na odgovarajućem bubnju. U tzv. plazma postupku zavarivanja argon ili slični plinovi se električki zagrijavaju sve dok se na stvori jedan tip ioniziranog plina koji se naziva plazmom. Luk se plazme usmjeri prema metalu na mjestu gdje se žali zavar, a ispunski se materijal dodaje zasebno. Luk plazme istodobno zaštićuje površine metala koji se zavaruju. Luk plazme stvara veoma visoke temperature pa se radi toga ovaj postupak koristi za zavarivanje metala koji se teško zavaruju. Otporničko zavarivanje spaja metale pomoću topline proizvedena otporom električne struje. U ovom se postupku ne koriste nikakve ispune ili zaštitni namazi. Naprosto se metalni elementi stave jedan uz drugog na mjestu gdje se želi zavar, te se između predmeta još ostvari i odgovarajući tlak putem uređaja na kojem se nalaze odgovarajuće elektrode. Dok struja teče stvara se odgovarajući električni otpor i istodobno se pojavljuje odgovarajuća toplina. Rezultirajuća toplina rastapa materijal na mjestu gdje su metali spojeni. Ako su površine zavarivanja male, onda se taj postupak naziva i točkastim elektrootporničkim zavarivanjem. Plinsko zavarivanje koristi toplinu iz plinova koji izgaraju na mjestu gdje se želi ostvariti zavareni spoj. Najčešće se kao plin javlja acetilen koji se miješa putem odgovarajućeg «pištolja» s kisikom. Ako se u zavarenom spoju zahtijeva još i ispuna, tada zavarivač ubacuje na mjesto zavarivanja odgovarajući zavarivački štapić u rastaljene metale. U ovom se postupku može koristiti odgovarajući namaz kojim se mjesto zavarivanja premaže prije zavarivanja. Ostali procesi zavarivanja uključuju korištenje elektronskih zraka ili lasera da stvore energiju potrebnu za rastaljivanje spojenih metala. Ovi postupci zahtijevaju posebnu i dosta sofisticiranu specijaliziranu opremu. Tehnika zavarivanja Prema načinu kako se ostvaruju zavareni spojevi, tj. da se u nekom lokalnom mjestu dvaju ili više dijelova koji se međusobno spajaju koristi toplina za lokalno rastaljivanje metala, posljedično se javljaju i promjene u temperaturnom polju konstrukcije, koje nakon hlađenja mogu imati posljedične deformacije i zaostala naprezanja. I upravo je ova činjenica razlogom, da se o tim deformacijama i naprezanjima mora voditi posebna spoznaja o mogućim pojavama deformacija i naprezanja naglasi posebno značajnom i za ovu vrstu oblikovanja. Sveobuhvatni prikaz raznovrsnih mogućnosti bi zahtijevao nekoliko posebnih knjiga. Radi opsega koji ovdje teži s sažetosti, navest ćemo samo nekoliko primjera iz tehnike zavarivanja. Kada se konstrukcija sastavlja od različitih tzv. profilnih elemenata ili

Page 80: dizajn proizvoda

84

cijevi, tada se obično prije zavarivanja takvi dijelovi prethodno izrade i to obično tzv. hladnim oblikovanjem (npr. savijanjem). Na slici 9.5 je prikazan jedan primjer hladno oblikovanih elemenata koje treba spojiti u jedan dio

α

Slika 9.5 Udaljenost zavara od hladno oblikovanih dijelova U ovakvim primjerima posebnu pozornost treba usredotočiti na to, da se zavari nalaze na odgovarajućoj udaljenosti od onih mjesta konstrukcije, koji su u pripremnom dijelu doživjeli trajne plastične deformacije. Pravilo je u takvim primjerima, da se udaljenost zavara od hladno oblikovanih mjesta najmanje za dvostruku družinu dimenzije presjeka. U brojnim se primjerima zavarenih konstrukcija javljaju relativno velike ravne plohe limova ili cijevi. U takvim je primjerima i radi stabilnosti tih ploha a i radi nužnog povećanja krutosti potrebno postaviti odgovarajuća rebrasta ukrućenja. Na slici 9.6 su prikazani neki primjeri takvih ukrućujućih rebara i njihova izvedba.

Slika 9.6 Primjeri rebara za ukrućivanje

Page 81: dizajn proizvoda

85

Iz mnoštva primjera, navedeni su samo neki koji nam ukazuju na širinu pristupa u postupku zavarivanja. Iz ovih, a naravni i brojnih drugih moguće je utvrditi i nekoliko zaključaka, za koje posebno naglašavamo da to nisu svi mogući zaključci. Najbolja je zavarena konstrukcija ona na kojoj je najmanje zavara. Nadalje, u izboru vrste i oblik zavara, treba uvijek pokušati ostvariti povoljan tok sila i što kraća vremena izrade zavarene konstrukcije. Kad je spomenut tok sila, tu se je mislilo na deformacije i naprezanja u širem smislu. Tako na primjer uvijek treba izbjegavati vlačna opterećenja zavara dajući prednost smičnim opterećenjima, kako je pokazano na slici 9.7. Slika 9.7 Vlačno i smično opterećenja točke zavara od posebnog je značenja u zavarenih konstrukcija pravilno izabiranje materijala. U ovom smislu se uvijek preporučuje savjetovanje sa stručnjacima za zavarivanje. Izuzetno je važno u konstrukciji izbjegavati nagomilavanje zavara, koji se posebno često javljaju kao mogućnost u spajanju kosih priključaka. U takvom se primjeru preporučuje izbjegavanje na način prikazan na slici 9.8.

Slika 9.8 Nagomilavanje zavara i način izbjegavanja nagomilavanja

Page 82: dizajn proizvoda

86

Kao posebno važan podatak, treba spomenuti da je u oblikovanju zavarene konstrukcije uvijek misliti na osiguranje pristupačnosti mjesta na kojem će se postaviti zavar. Na slici 9.9 su prikazani primjeri nepristupačnih zavara koje treba izbjegavati. Slika 9.9 Nepristupačni zavari i primjer poboljšane konstrukcije Ako se u zavarenoj konstrukciji predviđa, da se neke od površina poslije toga obrađuju, onda je to svakako potrebno uzeti u obzir. Drugim riječima na radne se površine ne treba postavljati zavare. Pored toga, kako je pokazano na slici 9.10, ako se treba obrađivati neka površina, onda je treba konstruktivno tako postaviti, da se pri obradi ne dotiče zavar.

Slika 9.10 Zavar postavljen na obrađivanu površinu i izbjegavanje takvog rješenja.

Page 83: dizajn proizvoda

87

9.2.3 Oblikovanje dijelova kovanjem Oblikovanje konstrukcijskih dijelova kovanjem je postupak u kojega se obrađivani komad stavlja između nakovnja i čekića, pri čemu je obično temperatura predmeta koji se oblikuje iznad temperature rekristalizacije. Razlikujemo tri načina postupka obrade kovanjem, i to su: slobodno kovanje, kovanje u ukovnju i hladno tečenje (ekstruzija materijala). Odmah u početku treba naglasiti da su troškovi alata i strojeva za ovu vrstu tehnologije veoma skupi. Slobodno je kovanje postupak u kojega se obrađivani komad, koji se nalazi između čekića i nakovnja može slobodno gibati u stranu. U ostalim se oblicima materijal tlači u kalup ili se tlači pomoću kalupa. Slobodno se kovanje obavlja strojno, pomoću kovačkih čekića. Danas se slobodno kuju samo veliki izradci, primjerice pretkovanje koljenastih vratila, U području tehnologije plastične obrade materijala ubraja se pored slobodnog kovanja i kovanje u ukovnju i istiskivanje (ekstruzija) profila. U procesu kovanja, ako je izvođen u skladu s tokom strukture materijala, posljedično dolazi do poboljšanja strukture materijala i mehaničkih svojstava izratka. Što se pak tiče oblika otkovaka, oni se trebaju izrađivati tako da se izbjegavaju širi prijelazi kao i velike razlike površina presjeka a i složeni oblici. Razlog je tome da se manje površine veže haldne pa tkao dolazi do temperaturnih zaostalih naprezanja u materijalu, koje mogu rezultirati ili neželjenim deformacijama pa čak i pojavom pukotina ili lomom. U oblikovanju je potrebno obratiti pozornost i na neke posebnosti tehnologije kovanjem. Tako su na primjer na slici 9.11 prikazani primjeri nepodobnog oblika za kovanje, zatim podobnog i napokon oblika koji daje mogućnost pojeftinjenja izrade.

Slika 9.11. Oblikovanje slobodno kovane ručice; a) kovački nepodoban oblik; b) kovački podobniji oblik i c) oblik kojim se može postići pojeftinjenje izratka.

Page 84: dizajn proizvoda

88

Na slici 9.12. su prikazani primjeri ispravno i neispravno izabrani oblici oka na dvokrakoj ručici.

Kovanje u ukovnjima Ovaj se oblik kovanja primjenjuje samo u onim primjerima, kada se kuje velik broj komada i ako se otkovak može primijeniti kao gotov izradak i sa što je moguće manjom strojnom doradom. Ovaj se oblik kovanja primjenjuje za dijelove koji imaju u porabi izražen dinamički karakter. I u ovom se postupku moraju izbjegavati oštri bridovi, nagli prijelazi presjeke, nagomilavanje materijala i napokon složenost izratka. Gornji i donji dio ukovnja tvore tzv. razdjelnu rešku. Ova se podjela u konstruiranju treba postaviti tako da ju je nakon izrade moguće lagano skinuti. Slika 9.13 Izgled ojnice motora kovane u ukovnju. Sve površine moraju biti izvedene skošeno, kako bi se otkivci kasnije mogli lagano izvaditi iz ukovnja. Treba uvijek nastojati da se strukturni pravci približno podudaraju sa smjerom vlačnih naprezanja.

Page 85: dizajn proizvoda

89

Oblikovanje ekstruzijom Ekstruzija je tlačno oblikovanje u kojega se materijal isprešava u smjeru ili suprotno smjera gibanja žiga. Postupak se ekstruzije može vršiti na hladno (ispod) ili na toplo (iznad temperature rekristalizacije materijala). Da se stvori odgovarajuća predodžba o mogućnostima izrade dijelova kovanjem, ovdje je dat niz primjera izrađenih otkovaka.

Slika 9.14 Rotacioni otkovci za zupčanike, remenice, glavčina za kotače i prijenosne mehanizme Na prethodnoj su slici 9.14 prikazani neki tipični primjeri otkovaka kružnih oblika. Na slici 9.15 nešto složeniji kružni oblici, koji imaju nekružne nadgradnje na sebi.

Page 86: dizajn proizvoda

90

Slika 9.15. Otkovci klipova i ventila crpki, te elementi kućišta zapornih ventila. Otkovci za cijevne prirubnice, koljena i razvodne grane, te kućišta zapornih ili propusnih ventila spadaju u red onih elemenata koji se izrađuju prema odgovarajućim normama a pretežno se koriste za veće radne tlakove, pa je to razlogom da se izrađuju

Page 87: dizajn proizvoda

91

kovanjem, jer je u tom načinu oblikovanja uvažena i veća sigurnost primjene proizvoda. na slici su 9.16 prikazani neki primjeri spomenutih otkovaka. Slika 9.16. Otkovci za cjevne prirubnice, koljena i

kućišta zapornih i propusnih ventila. Posebnu skupinu otkovaka čine elementi za povezivanje, kao što su poluge, spone ili pak vratila ili osovine. U ovih se elemenata pored česte složenosti oblika postavljaju i relativno visoki dinamički zahtjevi. Na slici 9.17 su prikazani takvi elementi koji se koriste u automobilskoj ili traktorskoj proizvodnji. Slika 9.17 Otkovci za automobile ili traktore.

Page 88: dizajn proizvoda

92

Oblikovanje ekstruzijom Ekstruzija je tlačno oblikovanje u kojega se materijal isprešava u smjeru ili suprotno smjera gibanja žiga. Postupak se ekstruzije može vršiti na hladno (ispod) ili na toplo (iznad temperature rekristalizacije materijala). Valja naglasiti da se mehanička svojstva materijala u ekstruzijskom postupku mijenjaju radi odgovarajućeg očvršćavanja. Na taj način prekidna se čvrstoća povećava od 30 do 120%, a granica tečenja od 80 čak do 200%. I tvrdoća se značajno mijenja od 4 do 120%. Pored toga treba naglasiti da se mehanička svojstva toplom ekstruzijom tek neznatno mijenjaju. Ekstruzijom se obično proizvode manji dijelovi čija je proizvodnja brojna, te koji su rotacijsko simetričnog oblika. U oblikovanju izzradaka proizvedenih ekstruzijom potrebno je obratiti posebnu pozornost na: 1. U ekstruzijskih izradaka općenito treba izbjegavati kosine obrisa kako s nutarnje tako i s vanjske strane elementa. Iznimku u ovoj vrsti oblikovanja čine dugački dijelovi s nejednakim debljinama stijenki. Slika 9.18 Kosine na izratku nisu potrebne. 2. Dijelovi u kojih je materijal nesimetrično nagomilan ne mogu se izraditi ekstruzijom. U onim primjerima kada nam treba rotacijska asimetrija, dio se izradi prvo simetrično, a potom se strojno obradi.

Slika 9.19 Oblikovanje se vrši simetrično a potom se obradom dobiva asimetrija.

Page 89: dizajn proizvoda

93

3. Ekstruzijom se ne mogu ostvariti utori ni s vanjske ni s nutarnje strane. Takvi se utori mogu ostvariti naknadnom strojnom obradom. Slika 9.20. Oblikuje se bez utora.

Slika 9.21. Oblici ostvareni ekstruzijom.

Page 90: dizajn proizvoda

94

9.2.4. Oblikovanje dijelova od lima Izrada dijelova od lima ima početni materijal kao limene ploče ili limene trake od čelika ili od obojenih metala (aluminij, bakar i različite slitine). Prema debljini razlikujemo čelične limove srednje debljine do 4,75 mm i debele čelične limove debljine iznad 4,75 mm. U izradi dijelova od lima kao prvo dolazi u obzir tehnologije rezanja a potom oblikovanja. Tehnologije rezanja obuhvaća: Rezanje ili odrezivanje koje jest odvajanje duž crte koja nije zatvorena, dok se pod izrezivanjem smatra odvajanje duž zatvorene konture, kako je pokazano a slici 9.22 Traka Linija odvajanja Izradak Izrezivanje

Slika 9.22 Primjeri rezanja i izrezivanja lima.

Traka Linije odvajanja Izradak Od i j t d k

Izradak

Probijanje je lima odvajanje proizvoljnog nutarnje oblika, dok je probijanje s izvlačenjem postupak koji pred probijanja tvori i odgovarajući ovratnik za možebitno urezivanje navoja ili za ojačavanje provrta.

Kao i u drugim načinima oblikovanja, tako i u oblikovanju limenih ploča i traka opstoje odgovarajuća pravila.

Slika 9.23 Urezivanje, probijanje i probijanje s izvlačenjem

Page 91: dizajn proizvoda

95

- Oblik izratka treba biti što jednostavniji, jer to uvelike snižava cijenu koštanja izrade alata. Na slici 9.24 su prikazana dva primjera izratka i odnošaj njihovih troškova izrade. Slika 9.24 Jednostavnost oblika smanjuje troškove alata. - Potrebno je izbjegavati naknadnu obradu izratka. To znači da treba oblikovati tako, da limeni dio nakon prvog oblikovanja bude završen. - Uske se tolerancije dimenzija treba propisivati samo za ona mjesta gdje je to neizostavno. - Kada se radi o većim dimenzijama limenih dijelova tada se treba posebno voditi računa o tzv. normalnim dimenzijama limova, kako debljine tako i gabaritnih dimenzija. - Oblikovanje rezanjem treba tako prirediti da se, naročito ako se radi o većem broju komada, postigne što je moguće veća ušteda u materijalu. - U manjih dijelova koji se oblikuju može se izvršiti i tzv. predoblikovanje, kako je prikazano na slici 9.25, gdje su ukrućenja limova ostvarena užljebljenjem, dorubljivanjem i izbočenjem. Slika 9.25 Postupci predoblikovanja na manjem dijelu. - Posebno se pogodni rezultati u povećanju krutosti elementa ostvaruju s užljebljivanjem. Na slici 9.26 su prikazani utjecaji oblika ožljebljenja na povećanje specifične krutosti dva tipa žlijebova, izražene putem momenta otpora. Ovdje je riječ o limenom pojasu kojega je širina 62 mm a debljina je lima 1 mm, u koji su užlijebljena dva tipa žljebova i po obliku (I i II) i po visini h. Što se tiče veličine momenta otpora u oštrobridnog i zaobljenog presjeka on se razlikuje veoma malo, dok je razlika u težini izrade veoma velika.

Page 92: dizajn proizvoda

96

Slika: 9.26 Momenti otpora užlijebljenih profila.

Slika 9.27 Prikaz nepovoljno i povoljno razmještenih žljebova. 9.2.4 Oblikovanje savijanjem u ukovnju Oblikovanje savijanjem u ukovnju je poseban način oblikovanja. Prigodom deformacije dijela koji se oblikuje čestice se materijala nastoje proširiti na mjestu

Page 93: dizajn proizvoda

97

deformacije prema napolju, pa se na taj način, kako je pokazano na slici 9.28, širina b na gornjem pojasu proširuje u širinu b u dok se u donjem pojasu sužava na širinu b v. Radi velikih, dakle očitih deformacija na mjestu savijanja se mogu pojaviti inicijalne pukotine, koje mogu prouzrokovati kasnije lomove. Štoviše opasnost se od pukotina može povećati od oštrih zareza. Slika 9.28 Primjer jednostavnog ukovnja za savijanje; 1. gornji žig, 2. donji žig, 3. graničnik, 4. savijeni dio s prikazom deformacija pri savijanju. Savijanja koja se mogu ostvariti ovom metodom oblikovanja su ograničena polumjerima zakrivljenosti, zatim duljinom kraka koji se savija, a istodobno i radi povratne elastične deformacije je potrebno raučnati i s odstupanjima u kutu savijanja. Kod dijelova koji se savijaju su tolerancije održivih mjera jedna održive, a posebno ako se radi o dijelovima koje treba saviti više puta. 9.2.5 Oblikovanje dubokim izvlačenjem Ova je tehnologije oblikovanja prirezanog lima u lončaste i sandučaste oblike koje se izvodi pomoću prstena za izvlačenje i žiga upotrebom držača lima. Najpovoljniji je oblik ove metode ako se dio može izraditi jednim izvlačenjem. Svaki dodatni stupanj izvlačenja stvara pored novih troškova alata i troškove rada. Dubokim se izvlačenjem mogu proizvesti bilo kakvi presjeci.

Page 94: dizajn proizvoda

98

Slika 9.29. Načelo rad u metodi dubokog izvlačenja. Na slici 9.29 suprikazana dva tipična primjera dubokog izvlačenja, dok su u slici 9.30 date i neke smjernice za oblikovanje dubokim izvlačenjem. Za duboko izvlačenje se posebna pozornost treba usmjeriti na izbor materijala koji se koristi. Iskustvo nas uči da su za duboko izvlačenje najpodobniji slijedeći materijali: aluminij, lim za duboko izvlačenje, čisti bakar i mjed za tlačenje.

Materijal

Najveća debljina

mm

Polumjer izratka

mm

odmjere

mm

Aluminij

8,0

<600

0,4 do 0,8

Bakar, mjed, lim

5,0

600 do 1200

0,8 do 1,6

Nerđajući čelik

3,0

1200 do 3000

1,6 do 3,2

Page 95: dizajn proizvoda

99

Opis Polumjer r je u nepovoljnom primjeru premalen pa su zato potrebna dva izvlačenja Prijelaz prirubnica treba biti usklađen s polumjerima alata. U nepovoljnom primjeru je polumjer rb preoštar. U prvom izvlačenju je potrebno oblikovati rubni dio držača. Površinu držača u drugom oblikovanju treba oblikovati koso = 40 - 45o

Prednost treba dati uskom obodu, jer širok obod zahtijeva veći broj izvlačenja. Cilindrični je plašt jeftiniji od stožastog. Vanjsko zakrivljenje oboda je jeftinije od unutarnjeg.