UNIVERZITET U TUZLI – MAŠINSKI FAKULTET
SEMINARSKI RAD Tema:
Hidraulična presa
Predmet:
MEHATRONIČKI MODULI I
Ime i prezime: Broj indeksa: Odsjek: Datum:
Samel Salibašid III-164/08 Mehatronika 11.06.2013
SADRŽAJ 1. 2. 3. 4.
5.
6.
7.
8. 9.
UVOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Osnovna fizička svojstva fluida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Statika fluida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Presa i vrste presa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4.1. Vretenasta ručna presa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4.2. Tarna (frikcijska) presa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4.3. Vretenaste hidraulične prese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4.4. Vretenaste električne prese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.5. Mehaničke koljenaste prese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.6. Mehaničke ekscentar prese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Hidraulična presa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 5.1. Način rada prese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 5.2. Hidraulična presa sa klipovima u istoj horizontalnoj ravni. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Hidraulična presa za briketiranje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 6.1. Hidraulična presa za briketiranje obojenih metala HPBOM-200 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 6.2. Hidraulične prese za Briketiranje HJP – 80 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 6.3. Hidraulične prese za Briketiranje Tip HTP - 200 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Hidraulične mašine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 7.1. Radne hidraulične mašine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 7.2. Karakteristike radnih hidrauličnih mašina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 7.3. Motorne hidraulične mašine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Zaključak. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Literatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2
POPIS slika Slika 3.1. Određivanje hidrostatičkog pritiska Slika 4.1. Vretenaste ručne prese Slika 4.2. Tarna (frikcijska) presa Slika 4.3. Vretenasta hidraulična presa Slika 4.4. Vretenaste električne prese Slika 4.5. Princip rada koljenaste prese Slika 4.6. Princip rada mehaničke ekscentar prese Slika 4.7. Mehanička ekscentar presa Slika 5.1. Šema hidrauličke prese Slika 5.2. Hidraulična presa sa klipovima u istoj horizontalnoj ravni Slika 6.1. Presa za Briketiranje Slika 7.1. Principijelne skice tipova turbomašina Slika 7.2. Injektor
3
1. UVOD Savremena poljoprivredna tehnika ne može da se zamisli bez velikog broja različitih gasova i tečnosti koji se koriste u radu mašina ili uređaja (vazduh, voda, ulje za podmazivanje, hidraulično ulje, gorivo...) ili se pak pomodu mašina obavlja neka tehnološka operacija sa fluidima (voda, vazduh, zaštitna sredstva...). Zbog ove činjenice potrebno je poznavanje dijela fizike u kome se proučavaju tečnosti i gasovi. Tečnosti i gasovi se u fizici nazivaju jednim imenom – fluidi. Dio fizike u kome se proučavaju fluidi naziva se mehanika fluida. Mehanika fluida je jedna od najstarijih nauka naše civilizacije. Da bi se proučavanje mehanike fluida sistematizovalo i olakšalo definisani su različiti modeli materije (fluida), koji su služili naučnicima da objasne fizičke pojave. Ipak, najčešde se u klasičnoj mehanici fluida koristio model, po kome se smatra, da je fluid materija koja je neprekidna (kontinualna), pa je prema tome fluidni prostor potpuno ispunjen. Tako definisani model je doprinio objašnjenju velikog broja fizičkih pojava koje se odnose na tečnosti i gasove. Hidraulika je dio mehanike fluida koja se bavi nestišljivim fluidima. Šta to znači? Nestišljivi fluid je idealizovani fluid, koji ima takvu osobinu da mu se ne mijenja zapremina pod dejstvom spoljnih sila. Takvi fluidi u prirodi ne postoje. Međutim, najvedi broj slučajeva u praksi je takav da se zapremina fluida ne mijenja u značajnijoj mjeri. To se odnosi na skoro sve slučajeve tečnih fluida u mašinama i uređajima. Kada su gasovi u pitanju, takođe se u praksi najčešde javljaju slučajevi kada su promjene pritiska male, tako da se uz malu grešku može smatrati da se njihova zapremina, praktično, ne mijenja. Iako riječ ''hidraulika'' potiče iz grčkog jezika (hidro – voda), ovaj historijski naziv je ostao da važi bez obzira što se u savremenoj mehanici fluida odnosi i na tečnosti i na gasove. Treba istadi da savremene poljoprivredne mašne i uređaji skoro uvijek imaju u sebi ili oko sebe fluide koji su bitni za rad. Naprimjer, dizel motor je nezamisliv bez sljededih fluida: gorivo, ulje za podmazivanje, rashladna tečnost, vazduh, ulje u filteru za vazduh i produkti sagorijevanja. Veliki značaj fluida namede potrebu da inženjeri poljoprivrede poznaju osnovne zakonitosti hidraulike zbog boljeg razumijevanja rada poljoprivredne tehnike.
4
2. Osnovna fizička svojstva fluida Fluidi su materije koje karakteriše veliki broj različitih osobina. Ukratko de se objasniti neke od važnijih osobina. Gustina je osobina koja je bitna za sve materije, a samim tim i za fluide. Klasična fizika gustinu definiše na sljededi način: (1) gdje je: m (kg) masa fluida, a V (m3) njegova zapremina. Viskoznost je osobina koja je posljedica athezionih sila u fluidu. Prilikom kretanja čestica fluida jednih u odnosu na druge javljaju se sile koje se tome suprotstavljaju. Mjera tog suprotstavljanja (otpora) je viskoznost. Viskoznost je različita za pojedine fluide. Tečnosti imaju mnogo vedu viskoznost od gasova. Viskoznost je vrlo bitna osobina od koje zavisi kretanje fluida. Ako je viskoznost veda potrebno je uložiti više energije za kretanje. Viskoznost je veoma važna i kod maziva. Konstruktori mašina preporučuju ulja određene viskoznosti, što u eksploataciji treba da se poštuje, jer de u protivnom dodi do nepravilnog rada i havarije mašine. Stišljivost je osobina fluida koja pokazuje koliko se pod dejstvom spoljnih sila (pritiska) mijenja njegova zapremina. Stišljivost se izražava na sljededi način: (2) gdje je: ΔV (m3) – promjena zapremine fluida pod dejstvom promjene pritiska, Δp (Pa) – promjena pritiska fluida koja izaziva promjenu zapremine i Vo (m3) – početna zapremina fluida. Pored navedenih osobina postoji veliki broj drugih osobina koje su bitne za rad mašina, kao što su: temperaturno širenje, kapilarnost, napon pare, površinski napon itd.
5
3. Statika fluida Statika fluida je dio mehanike fluida u kojoj se proučavaju zakoni mirovanja fluida. Hidrostatika je dio hidraulike u kojoj se proučavaju zakoni mirovanja nestišljivih fluida. Hidrostatički problemi koji se najčešde rješavaju u poljoprivredi su povezani sa skladištenjem tečnosti u rezervoare, statičkim problemima u navodnjavanju i odvodnjavanju, hidrauličkim cilindrima, hidrauličkim presama, problematikom plovnih objekata itd. Zakon statike fluida primijenjen u gravitacionom polju zemlje izražava se na sljededi način: (3) gdje je: g (m/s2) – ubrzanje zemljine teže, ρ (kg/m3) – gustina fluida i h (m) – rastojanje posmatrane tačke od slobodne površine fluida (dubina). Ako je u pitanju tečnost jednačina (3) se koristi za izračunavanje hidrostatičkog pritiska u bilo kojoj tački u tečnosti. Za ilustraciju primjene jednačine statike fluida može se posmatrati slučaj prikazan na slici. Hidrostatički pritisak tečnosti u tački A (primjer) se izračunava po sljededoj jednačini: (4) a apslutni (ukupni) pritisak u tački A dobija se sabiranjem pritiska na slobodnoj površini tečnosti i hidrostatičkog pritiska: (5) Na sličan način može se odrediti pritisak u bilo kojoj tački unutar prostora tečnosti.
Slika 3.1. Određivanje hidrostatičkog pritiska
Jednačina statike fluida u gravitacionom polju zemlje (3) je osnova mnogih zakona statike fluida. Navode se sljededi: - Slobodna površina tečnosti je uvijek horizontalna, - U jedinstvenom fluidnom prostoru u istoj horizontalnoj ravni pritisci su jednaki, - Arhimedov zakon – sila potiska koja djeluje na potopljeno tijelo djeluje naviše i jednaka je proizvodu zapremine tijela, gustine fluida i ubrzanja zemljine teže. Arhimedov zakon je najstariji pisani zakon mehanike fluida (prije više od 2000 godina) koji i danas važi u izvornom obliku, - Paskalov zakon – promjena pritiska u jednoj tački fluidnog prostora izaziva istu promjenu pritiska u svim tačkama istog tog jedinstvenog fluidnog prostora.
6
4. Presa i vrste presa Presa je alatni stroj konstruiran za primjenu vrlo velike snage za oblikovanje ili rezanje materijala. Prese se izrađuju u rasponu od malih ručnih do velikih industrijskih postrojenja. Odlikuje ih mirniji rad od batova te sa zato mogu koristiti vedim silama. Prema načinu rada dijele se na: - Vretenaste - Vretenaste ručne prese - Vretenaste tarne (frikcijske) prese - Vretenaste hidraulične prese - Vretenaste električne prese -
Mehaničke - Koljenaste - Ekscentar
-
Hidrauličke
4.1. Vretenasta ručna presa Vretenasta ručna presa izrađuje se u portalnoj i konzolnoj izvedbi. Kolo prese se ručno zakrede i prenosi se okretni moment na navojno vreteno (D=78mm). Navojno vreteno je spojeno na gornju čeljust prese. Hod je 260 mm, površina pritiska 470*230 mm, dok je pritisak do 28 t. Izrazito veliki pritisak ručne prese ne zahtjeva jako temeljenje, nema prijenosa vibracija, jednostavne konstrukcije, jednostavna upotreba i održavanje.
Slika 4.1. Vretenaste ručne prese
4.2. Tarna (frikcijska) presa Najčešdi tip frikcijske – tarne prese ima dva vertikalna tarna diska (Tarenicu 1 i Tarenicu 2) i jedan horizontalni gonjeni tarni disk (Tarenicu 3). Tarenica 3 je na vertikalnom navojnom vretenu (viševojnom) sa trapeznim navojima. Na drugom kraju vretena je čeljust (bat) prese. Pogonske Tarenice 1 i 2 su na horizontalnom vretenu i dobivaju okretni moment od zamašnjaka spojenog remenim prigonom na remenicu elektromotora. Upravljački mehanizam omoguduje kontakt samo jedne od pogonskih tarenica s gonjenom i time određuje pravac rotacije vretena. U kombinaciji 7
Tarenica 1 i Tarenica 3 navojno vreteno se spušta i bat prese ima sve vedu brzinu. Najveda je u trenutku kontakta sa otpreskom. Bat tlači otpresak, ali se sila ne može povedavati, jer dolazi do proklizavanja između tarenica. Obrnuti slučaj je kontakt Tarenice 2 i Tarenice 3 kada se navojno vreteno podiže i odvaja bat od otpreska. Koriste se za presovanje u kalupima u toplom i hladnom stanju.
Slika 4.2. Tarna (frikcijska) presa
4.3. Vretenaste hidraulične prese Kod tarnih presa okretni moment tarenice zamašnjaka se dobiva tarnim prigonom sa pogonskom tarenicom koja je spojena remenom na elektromotor. Kod hidrauličkih vretenastih presa okretni moment zamašnjaka dobiva se iz rotacije hidromotora koji okrede zamašnjak tarenicom. Također postoje konstrukcije koje okredu zamašnjak pomodu zubne letve. Karakteristike vretenastih presa su jednostavnost konstrukcije, bez djelovanja na okolinu, lako se određuje ritam rada, bez specijalnih zahtjeva za temeljenjem, duga trajnost i lako održavanje osim hidraulike, pogodne za jednu centralnu gravuru, nisu pogodne za obradu malih predmeta u toplom stanju jer su prespore, jako troše tarne površine.
Slika 4.3. Vretenasta hidraulična presa
8
4.4. Vretenaste električne prese Električne vretenaste prese imaju elektromotorni pogon koji direktno tarenicom ili sredno remenom pogoni zamašnjak.
Slika 4.4. Vretenaste električne prese
4.5. Mehaničke koljenaste prese Mehanička koljenasta presa se danas u masovnoj proizvodnji sve češde upotrebljavanju umjesto batova. Rotacijsko gibanje se iz elektromotora, reduktora i spojke prenosi na koljenasto vratilo, koje ima jedno ili dva koljena. Na koljeno je spojena ojnica (klipnjača) koja se krede oscilacijski te pretvara rotaciju koljena u translaciju klizaca u vodilicama prese. Na klizaču je bat kojim se presa obradak. Princip rada koljenaste prese: 1 – elektromotor 2 – kontroler 3 – kondenzatori 5a – glavno vreteno elektromotora 5b – zupčani prijenos 5c – koljenasto vratilo 5d – spoj klipnjače i bata - kuglasti zglob 5e – podešavač klizača 6 – kočnica 7 – hidraulička zaštita od preopteredenja
Slika 4.5. Princip rada koljenaste prese
9
4.6. Mehaničke ekscentar prese Elektromotor okrece zamašnjak na kojem je ekscentar (dio koljena koljenastog vratila) koji se koristi za pretvaranje kružnog kretanja u pravolinijsko (preko ojnice koja obavlja oscilacijsko kretanje).
Slika 4.6. Princip rada mehaničke ekscentar prese
Koriste se za sve vrste obradaka (od najmanjih do najvedih) i obrade prešanjem u toplom i hladnom stanju, rade sa velikom tačnošdu i preciznošdu, relativno jednostavne konstrukcije i izvedbe, ali visoke produktivnosti i ekomoničnosti. Trajnost im je duga, jednostavne su za održavanje i lako se automatiziraju. Nedostatak im je visoka cijena i stručno posluživanje.
Slika 4.7. Mehanička ekscentar presa
5. Hidraulična presa Hidraulične prese su hidraulični mehanizmi koji se koriste za primjenu velike sile potiska ili pritiska. To je hidraulični mehanizam sa jednom polugom. Poznat je pod imenom Bramah, a dobile su ime po izumitelju Jusipu Branmahu. On je izmislio i donio patent u proizvodnju 1795. godine. Hidraulične prese namijenjene su za obradu materijala deformacijom, kao što su:
Probijanje Prosijecanje Dubuko izvlačenje Savijanje Kako i za potrebe različitih praškastih materijala, a uz poseban zahtjev i za presovanje eskplozivnih materijala
Prese su izgradjene u tri oblika: Stolne Jednostubne Četvorostubne Hidraulička presa ili hidraulički tijesak omoguduje da se primjenjena sila (F1) duž nekog puta pretvori u vedu silu (F2) duž manjeg puta i da se sila poveda onoliko puta koliko je površina gonjenog hidrauličkog cilindra (A2) veda od površine pogonskog hidrauličkog cilindra (A1): (6) Hidraulička presa radi na osnovu Pascalovog zakona. Pascalov zakon je temeljni zakon hidrostatike, koji kaže: u tekudini koja se nalazi u zatvorenoj posudi vanjski tlak širi se jednako na sve strane, tj. čestice tekudine prenose tlak u svim pravcima jednako. To znači da vrijedi: (7) (8) Hidrauličke prese se koriste za slobodno kovanje vedih i težih otkivaka, za kovanje u ukovnjima, za skidanje srha te za radove u limu. Iako prema vrsti kovanja postoje i konstruktivne raznolikosti među hidrauličkim presama zajedničke karakteristike su im male i jednolike brzine kretanja alata, miran rad, nešto niža produktivnost od batova te veda cijena. Prese se koriste kod velikih otkivaka da se izbjegnu veliki batovi koji negativno utječu na okolinu te na materijale lošije plastičnosti koji ne podnose udarce i nagle promjene oblika. Hidraulički motor je pretvarač mehaničke energije nekog pogonskog stroja (najčešde elektromotora) u energiju pritiska tekudine (ulja). Hidraulički motori se dijele prema konstrukciji i pritisku koji mogu ostvariti u hidrauličkom sistemu. Najčešde pumpe su: - Zupčaste sa vanjskim ozubljenjem - Lamelne pumpe - Vijčane pumpe - Klipne pumpe
11
Prednosti hidrauličkog prijenosa energije su: - u prijenosu velikih sila, dok je postrojenje malih dimenzija, - laka promjena smjera kretanja izvršnog člana (klipa ili hidromotora), - laka i kontinuirana promjena brzine pomodu prigušnica ili regulatora protoka, - lagan i brz prijelaz s malih na velike brzine (i obrnuto), - lagani prijelaz s rotacionog u translacijsko kretanje, - kontinuirana regulacija i lako ograničenje pritiska, - tihi rad i jednostavna konstrukcija, - u slučaju preopteredenja jednostavno isključivanje i zaustavljanje, - lagana automatizacija sustava. Zbog ovih prednosti hidraulike korištenje hidrauličkih presa je više nego opravdano.
5.1.
Način rada prese
Kod presa su opdenito potrebne velike sile pritiska, a shodno tome i pogonski hidraulički cilindri velikog promjera. Pri brzom kretanju takvih cilindara javljaju se veliki protoci. Ako se takvo kretanje ostvaruje snagom hidrauličke pumpe (C), potrebne su i pumpe velikog kapaciteta. Zato se brzi hod hidrauličke prese obavlja pomodu dodatnih manjih hidrauličkih cilindara brzog hoda (A), a za punjenje glavnog cilindra (B) se za to vrijeme koriste nepovratni ventili s hidrauličkim deblokiranjem (D), tzv. ventili za punjenje. Glavni cilindar puni se samo s jedne strane, dok je druga povezana s atmosferskim zrakom (jednoradni cilindar). Početno brzo kretanje prese prema dolje vrši se pomodu dva manja cilindra za brzi hod. Hidraulički fluid se pri tome dovodi u oba mala cilindra, dok fluid u glavni cilindar dotiče putem ventila za punjenje iz zasebnog spremnika za punjenje (E) smještenog iznad glavnog ventila. Kad alat prese nalegne na izradak, povedava se opteredenje prese (sila F), pa pritisak fluida u sustavu raste. Tada se otvara tlačni uključni ventil (G), pa sva tri cilindra dolaze pod puni pritisak. Daljnje kretanje prema dolje vrši se pomodu sva tri cilindra. Povratno kretanje prese obavlja se u potpunosti pomodu cilindara brzog hoda. Pod utjecajem pritiska fluida deblokira se ventil za punjenje (E), pa pri kretanju prema gore klip glavnog cilindra samo potiskuje radni fluid natrag u spremnik za punjenje, što za cilindre brzog hoda predstavlja dodatno opteredenje.
Slika 5.1. Šema hidrauličke prese
12
5.2.
Hidraulična presa sa klipovima u istoj horizontalnoj ravni
Hidraulična presa je jedan od jednostavnijih primjera korištenja jednačine statike fluida u tehničkim problemima. Hidraulična presa je mašina pomodu koje se može pomodu male (na primjer ručne sile) ostvariti veoma velika sila potrebna za presovanje, dizanje i sl. Hidraulička presa se sastoji od dva cilindra sa klipovima različitih prečnika, cjevovoda koji povezuje te cilindre. Malom silom F1 djeluje se na klip I. Površina čela klipa je A1. Posljedica dejstva sile na klip je pritisak p1, čija vrijednost se izračunava po sljededem izrazu:
U jednostavnijem slučaju, kakav je prikazan na slici, čelo klipa I i čelo klipa 2 su u istoj horizontalnoj ravni. S obzirom da su cilindri spojeni cjevovodom pritisci tečnosti na oba čela klipa, po jednačini statike fluida, su jednaki:
Slika 5.2. Hidraulična presa sa klipovima u istoj horizontalnoj ravni (1 - cilindar, 2 - cilindar, 3 - klip, 4 - klip 2, 5 – cjevovod, 6 – objekt koji se presuje, 7 – podloga)
Dejstvo pritiska tečnosti p2 na klip II izaziva silu F2, koja djeluje naviše na objekt koji se presuje. Ta sila je jednaka:
iz čega slijedi:
Ako se zamijene vrijednosti pritisaka u jednačinu dobija se:
iz čega slijedi:
Pomodu ovog izraza može se izračunati sila kojom se pritiskuje objekt. Vidi se da ta sila zavisi od veličina čeonih površina klipova i sile kojom se dejstvuje na klip I. Iz prethodnog proizilazi da se malim silama mogu izazvati veoma velike sile pritiska na objekt. Prethodni izrazi važe za slučaj da su klipovi u istoj horizontalnoj ravni. U slučaju da to nije tako potrebno je korigovati izraz p1=p2 za vrijednosti razlike hidrostatičkog pritiska koja zavisi od visinske razlike čeonih površina klipova. 13
6. Hidraulična presa za briketiranje Kao primjer korištenja hidrauličnih presa u ovom seminarskom radu navesti de se hidraulične prese za briketiranje, njihova namjena te različiti tipovi tih presa.
6.1. Hidraulična presa za briketiranje obojenih metala HPBOM-200 Hidraulična presa za briketiranje obojenih metala HPBOM-200 (bakra, aluminijuma i sl.) koristi se za sabijanje (presovanje) materijala radi lakše manipulacije u transportu do mjesta prerade i za racionalnije pretapanje materijala sa što manje gubitaka. Ovaj tip mašine je primjenljiv u svim pogonima prerade obojenih metala (osim bronze) čijom se primjenom smanjuje zapremina otpada prilikom skladištenja, a istovremeno omogudava primjena otpadnog materijala za proces reciklaže (pretapanje u pedima). Dimenzija komada u masi za presovanje treba da bude od dijelova milimetra do trakastih ili zrnastih komada od nekoliko centimetara. Za povezivanje čestica se ne koristi nikakvo vezivo.
Slika 6.1. Presa za Briketiranje
Mašina se sastoji od sljededih sklopova (elemenata):
Metalne nosede konstrukcije Hidrauličnog agregata sa motorom Hidrauličnog cilindra za doziranje Hidrauličnog cilindra za sabijanje Hidrauličnog cilindra za čeono zatvaranje Cz Doziranje kaseta sa nožem za odsijecanje spona Alata za sabijanje Kosa za prijem materijala Mješača sa motor-reduktorom Razvodnog kudišta sa rasklopnim elementima, senzorikom (induktivnim davačima za detekciju položaja i prisutnosti materijala, kontaktnog manometra) i automatikom za upravljanje .
14
Noseda varena konstrukcija se sastoji od čeličnih L profila i oslanja na pod sa četiri oslonca od profilisanog čelika koji se ne ankerišu. Ima miran rad bez udarnih dejstava i vibracija. Svi pokretni dijelovi prese su zaštideni mehaničkom zaštitom. Na konstrukciju je namontiran hidroagregat kao pogonski dio prese koji se sastoji od rezervoara, razvodnog bloka, elektromagnetnih ventila, trofaznog elektromotora i cjevovoda. Na mašini se nalaze tri hidraulična cilindra za ostvarivanje mehaničkih pomjeraja: cilindar za doziranje Cd ubrađuje materijal u alat za sabijanje zahvatom materijala iz dozirne kasete i odsijecanjem viška materijala nožem koji je namontiran na rub kasete i cilindar za sabijanje Cs sa multiplikatorom koji pritiska odnosno sabija materijal u alat i presuje na potreban pritisak koji određuje kontaktni manometar KM koji mjeri pritisak u polaznom cilindru za čeono zatvaranje alata. Cz služi za zatvaranje izlaza iz alata da bi se omogudilo adekvatno presovanje materijala. Dozirna kaseta prihvata materijal koji nanosi lopatica mješačima i odatle se dozirnim cilindrom ubacuje u alat za oblikovanje briketa. Višak materijala koji je zahvaden bočnim zatvaračem dozatora se odsijeca nožem i na taj način izbjegava mogude zaglavljivanje u prostoru ubacivanja materijala. Alat za sabijanje se sastoji od prijemne čahure i glavne čahure. Prijemna čahura omogudava da cilindar za doziranje ubaci materijal u prostor za sabijanje, a glavna čahura služi za davanje forme briketu kada se on sabije cilindrom za presovanje i multiplikatorom pritiska. Koš za prijem materijala obezbjeđuje privremeno skladištenje i kontinualnost rada bez obzira na diskontinualnu dopremu materijala. Mješač sa motor-reduktorom navlači materijal radijalnom polugom u dozirnu kasetu i na taj način prazni preostali materijal iz koša. Električni razvodnik sadrži zaštitnu i rasklopnu opremu, signalizaciju sa sinoptikom i mikrokontrolerski sistem za upravljanje. Na ulaz mikrokontrolera (klema CI) se povezuju komandni tasteri, senzori položaja, prisutnosti materijala i kontaktni manometar. Induktivni senzori položaja su obilježeni na sljedeci način: 51 52 53 54 55 56 57
- senzor početnog položaja sabijanja klipa za presovanje Cs - senzor krajnjeg položaja sabijanja klipa za presovanje Cs - senzor početnog položaja klipa za doziranje Cd - senzor krajnjeg položaja klipa za doziranje Cd - senzor početnog položaja klipa za čeono zatvaranje Cz - senzor dužine briketa - Kapacitivni senzor prisustva materijala u košu
Kontaktni manometar (KM) mjeri pritsak u sistemu i na osnovu tih parametara se određuje sila presovanja briketa. Izlazne kleme mikrokontrolera (klema CO) se vezuje na ulaznu klemu drajverske pločice (klema DI) koja preko energetskih elemenata (tranzistora i releja) aktivira izvršne uređaje na presi sa izlazne kleme drajverske ploče (klema DO). Izvršni uređaji su: elektromagnetni ventili i kontaktori.
15
Elektromagnetni ventili su obilježeni na sljededi način:
EM1 – ventil doziranja i napojni ventil za EM3, EM4 i EM5 EM2 – ventil za vradanje klipova za sabijanje, doziranje i čeoni zatvarač u početnu poziciju za briketiranje EM3 – ventil za sabijanje briketa (napaja se preko EM1) EM4 – ventil za sabijanje preko multiplikatora EM5 – ventil za otvaranje čeonog zatvarača (napaja se preko EM1)
Kontaktor K1 uključuje trofazni motor hidraulične pumpe, a K2 uključuje motor mješača. 6.2. Hidraulične prese za Briketiranje HJP – 80 Briketara je hidraulična presa namijenjena za sabijanje bio mase koja kasnije može da se upotrebi kao ogrev. Druga namjena je izrada podloga za naklijavanje sjemenki: rasada, cvijeda i povrtlarskih kultura. Prva verzija prese je manjeg kapaciteta i namijenjena je za izradu briketa za sopstvene potrebe i prodaju drugim licima. Briket se izrađuje kapacitetom od 50-70 kg/sat, sa prečnikom F= 70 mm. Upravljanje mašinom je bazirano na mikrokontroleru ATMEL, a prikaz operacija i dijagnostika se vrši na sinoptiku LE diodama i dvorednim LC displejem sa po 16 karaktera.
6.3. Hidraulične prese za Briketiranje Tip HTP - 200 Drugi tip prese je kapaciteta 180-200 kg/sat i namijenjena je za komercijalnu proizvodnju briketa. Briket je dimenzije F = 70mm. Specifičnost ovog modela je da se briket presuje na obje strane hidrauličnog klipa (nema povratnog praznog hoda u radu). Mašina ima dva sistema za doziranje pužnim dodavačem, i dok se na jednoj strani vrši presovanje, na drugoj strani cilindra se vrši doziranje materijala. Upravljanje mašinom je bazirano na mikrokontroleru ATMEL, a prikazana operacija i dijagnostika se vrši na sinoptiku LE diodama i dvorednim LC displejem sa po 16 karaktera.
16
7. Hidraulične mašine Mašine su naprave u kojima se obavlja transformacija energije. Hidraulične mašine su mašine u kojima se obavlja transformacija fluidne (strujne) energije u neki drugi oblik ili obrnuto. Hidraulične mašine se dijele na: -
radne hidraulične mašine i motorne hidraulične mašine.
Radne hidraulične mašine su one mašine kod kojih se neki drugi oblik energije transformiše u fluidnu energiju. Dakle, u radnim hidrauličnim mašinama se energija dovodi (predaje) fluidu. Opšte poznati primjer za ovu vrstu mašina je pumpa. Motorne hidraulične mašine su one mašine kod kojih se fluidna (strujna) energija transformiše u neki drugi oblik. Ove mašine rade tako što se na bazi iskorištenja energije fluida, obično, pokrede neki uređaj. Primjer za ovu vrstu mašina je hidraulični uređaj na traktoru (''hidraulik''). 7.1. Radne hidraulične mašine Radne hidraulične mašine su pumpe, ventilatori, kompresori i injektori. Ove mašine se veoma razlikuju po veličini, konstrukciji, principu rada itd. Uobičajeno je da se dijele po principu rada, i to na: 1. Hidraulične turbomašine, 2. Zapreminske hidraulične mašine i 3. Strujne hidraulične mašine. Hidraulične turbomašine se karakterišu obrtanjem radnog kola i kontinualnim (ravnomjernim) protokom fluida kroz nju. One se dijele na: -
Radijalne ili centrifugalne Aksijalne ili osne i Radiaksijalne ili dijagonalne.
Radijalne mašine karakteriše kretanje fluida od ose obrtanja ka periferiji radnog kola. U odnosu na ostale turbomašine u ovim mašinama predaje se veda količina energije jedinici mase fluida, ali se postižu manji protoci. Aksijalne mašine karakteriše prolaz fluida kroz radno kolo u pravcu koji je paralelan sa osom obrtanja. Ove mašine u odnosu na ostale turbomašine postižu vede protoke, ali je predata količina energije jedinici mase fluida manja.
Slika 7.1. Principijelne skice tipova turbomašina: a – radijalna, b – aksijalna i c – radiaksijalna (1 – kudište, 2 – radno kolo, 3 – pogonsko vratilo)
17
Radiaksijalne hidraulične mašine su po konstrukciji kombinacija radijalnih i aksijalnih mašina. Kod ovih mašina fluid se krede i u pravcu ose obrtanja i radijalno u odnosu na taj pravac. Prethodna poređenja turbomašina se odnose na mašine približno istih gabarita (osnovnih dimenzija) i snaga pogonskih motora. Zapreminske hidraulične mašine često se nazivaju klipnim mašinama. Osnovna karakteristika ovih mašina je diskontinualnost protoka. Fluid na mahove prolazi kroz mašinu. Fluid određene zapremine, što je posebna karakteristika svake mašine, periodično prolazi kroz kroz mašinu. Kod nekih tipova zapreminskih mašina diskontinualnost je izražena, dok je kod nekih tipova konstrukcionim rješenjem ublažena. Prema principu rada dijele se na: -
-
Linijska klipna mašina (pumpe, kompresori), Klipno obrtne pumpe - Aksijalno obrtna klipna pumpa, - Radijalno obrtna klipna pumpa, Membranska i klipnomembranska pumpa (primjer: pumpa niskog pritiska na SUS motoru), Zupčasta pumpa (primjer: pumpa za ulje za podmazivanje SUS motora), Vijčasta pumpa, Krilna pumpa itd.
Zapreminske mašine su nešto manje prisutne u praksi, ali veliki je broj slučajeva gdje su one u prednosti nad turbomašinama. Strujne hidraulične mašine su specifične po koncepciji i namjeni. One se karakterišu po tome što se za povedanje količine energije fluida koristi energija nekog drugog fluida. Ove mašine se zovu injektori.
Slika 7.2. Injektor
Injektor je hidraulična mašina koja, pored naznačenog, služi i za veoma dobro, brzo i efikasno miješanje dva različita fluida. 7.2. Karakteristike radnih hidrauličnih mašina Osobine radnih hidrauličnih mašina se iskazuju karakteristikama. Osnovne karakteristike ovih mašina su: - protok, - napor, - snaga za pogon mašine i - stepen iskorištenja (korisnog dejstva) mašine.
18
Protok kroz hidrauličnu mašinu se iskazuje isto kao protok kroz cjevovod. On se može iskazati na dva načina: - zapreminski protok Q (m3/s, m3/h, l/min...) i - maseni protok ̇ (kg/s, kg/h...) Napor mašine je količina energije koja se predaje jedinici količine fluida. Slično kao kod Bernulijeve jednačine ova veličina se iskazuje na različite načine: - napor H (m ili J/N) ili - jedinični rad mašine Y (J/kg) ili - totalni napor Δp (J/m3 ili Pa). Međusobna veza ovih veličina je:
Napor se može iskazati kao razlika energije fluida na izlazu iz mašine i energije na ulazu u mašinu.
Snaga za pogon mašine se određuje na osnovu prethodnih karakteristika:
gde je η (-) – stepen korisnog dejstva radne hidraulične mašine, čija vrijednost zavisi od tipa, konstrukcionih karakteristika i radne tačke mašine. 7.3. Motorne hidraulične mašine Motorne hidraulične mašine se nešto manje upotrebljavaju u poljoprivredi. U poljoprivrednoj tehnici zastupljene su sljedede motorne hidraulične mašine: 1.Hidrocilindri, 2.Pneumatski cilindri i 3.Hidromotori. Hidrocilindri su klipne mašine koje energiju tečnosti (najčešde hidraulično ulje) pretvaraju u mehaničku energiju pravolinijskog kretanja klipa. Primjenjuju se na traktoru (''hidraulik''), na raznim poljoprivrednim mašinama kao izvršni organi pogonjenih dijelova, na hidrauličnim istovarnim platformama (istovar zrnastih poljoprivrednih materijala iz traktorskih prikolica i kamiona), hidraulične dizalice u remontnim radionicama u poljoprivredi itd. Pneumatski cilindri su po konstrukciji slični hidrocilindrima, s tim što se kao fluid koristi vazduh. Primjenjuju se u pogonima dorade poljoprivrednih proizvoda kao izvršni organi automatskih regulacionih ili upravljačkih sistema. Hidromotori su mašine koje energiju fluida pretvaraju u mehaničku energiju obrtnog kretanja radnih organa nekih mašina. Ove mašine se primjenjuju na složenijim savremenim kombajnima raznih vrsta.
19
8. Zaključak
Hidraulična presa je jedan od jednostavnijih primjera korištenja jednačine statike fluida u tehničkim problemima. Hidraulična presa je mašina pomodu koje se može pomodu male sile ostvariti veoma velika sila potrebna za presovanje, dizanje i sl. Uzimajudi u obzir sve prednosti koje hidraulika ima, korištenje hidrauličnih presa je i više nego opravdano.
20
9. Literatura
[1] Bukurov, Ž.: Mehanika fluida, Fakultet tehničkih nauka, Novi Sad, 1987. [2] Voronjec, K, Obradovid, N.: Mehanika fluida, Građevinska knjiga, Beograd, 1979. *3+ Mirko Babid: Hidraulika, skripta [4] Ivo Slade: Alatni strojevi I, I. Tehnička škola TESLA, Zagreb
21
