SEMINARSKI RAD Tema: Hidraulicne prese
Student: Djordjevic Marko 05/13
Prof: Dr. Dragan Živkovid
Januar 2014
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. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 8 4.3. Vretenaste hidraulične prese. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 8 4.4. Vretenaste električne prese. . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 9 4.5. Mehaničke kolenaste prese. .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 9 4.6. Mehaničke ekscentar prese . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 11 Hidraulična presa .... . . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 12 5.1. Način rada prese. . . . ... . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 5.2. Hidraulična presa sa klipovima u istoj horizontalnoj ravni. . . . . .. . . . . . . .. . . . . . 14 Hidraulična presa za briketiranje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 6.1. Hidraulična presa za briketiranje obojenih metala HPBOM-200 . . . . . . . . . . . . . . 15 6.2. Hidraulične prese za Briketiranje HJP – 80 . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 6.3. Hidraulične prese za Briketiranje Tip HTP - 200 . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Hidraulične mašine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 7.1. Radne hidraulične mašine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 7.2. Karakteristike radnih hidrauličnih mašina . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 7.3. Motorne hidraulične mašine . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Zaključak. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . ... . . . .. . . . . . . . . . . . 23 Literatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .... . . .. . . . . . . . . . . 24
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 kolenaste prese Slika 4.6. Princip rada mehaničke ekscentar prese Slika 4.7. Mehanička ekscentar presa Slika 5.1. Šema hidraulične 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 dela fizike u kome se proučavaju tečnosti i gasovi. Tečnosti i gasovi se u fizici nazivaju jednim imenom – fluidi. Deo 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 doprineo objašnjenju velikog broja fizičkih pojava koje se odnose na tečnosti i gasove. Hidraulika je deo mehanike fluida koja se bavi nestišljivim fluidima. Šta to znači? Nestišljivi fluid je idealizovani fluid, koji ima takvu osobinu da mu se ne menja 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 promene pritiska male, tako da se uz malu grešku može smatrati da se njihova zapremina, praktično, ne menja. Iako reč''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 uvek imaju u sebi ili oko sebe fluide koji su bitni za rad. Na primer, dizel motor je nezamisliv bez slededih 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:
gde je: m (kg) masa fluida, a V (m3) njegova zapremina.
Viskoznost je osobina koja je posledica athezionih sila u fluidu. Prilikom kretanja čestica fluida jednih u odnosu na druge javljaju se sile koje se tome suprotstavljaju. Mera 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 kvara mašine. Stišljivost je osobina fluida koja pokazuje koliko se pod dejstvom spoljnih sila (pritiska) menja njegova zapremina. Stišljivost se izražava na slededi način:
gde je: ΔV (m3) – promena zapremine fluida pod dejstvom promene pritiska, Δp (Pa) – promena pritiska fluida koja izaziva promenu 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 deo 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, hidrauličnim cilindrima, hidrauličnim presama,problematikom plovnih objekata itd. Zakon statike fluida primenjen u gravitacionom polju zemlje izražava se na sljededi način: (3) gde 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 primene jednačine statike fluida može se posmatrati slučaj prikazan na slici. Hidrostatički pritisak tečnosti u tački A (primer) 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 slededi: - 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 telo deluje naviše i jednaka je proizvodu zapremine tela, 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, 6
-
Paskalov zakon – promjena pritiska u jednoj tački fluidnog prostora izaziva istu promjenu pritiska u svim tačkama istog tog jedinstvenog fluidnogprostora.
4. Presa i vrste presa Presa je alatni stroj konstruisan za primenu 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 dele se na: - Vretenaste - Vretenaste ručne prese - Vretenaste tarne (frikcijske) prese - Vretenaste hidraulične prese - Vretenaste električne prese - Mehaničke - Kolenaste - Ekscentar - Hidraulične 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 zahteva jako temeljenje, nema prijenosa vibracija, jednostavne konstrukcije, jednostavna upotreba i održavanje.
Slika 4.1. Vretenaste ručne prese
7
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 prese. Pogonske Tarenice 1 i 2 su na horizontalnom vretenu i dobijaju okretni moment od zamašnjaka spojenog remenim pogonom na remenicu elektromotora. Upravljački mehanizam omoguduje kontakt samo jedne od pogonskih tarenica s gonjenom i time određuje pravac rotacije vretena. U kombinaciji Tarenica 1 i Tarenica 3 navojno vreteno se spušta i bat prese ima sve vedu brzinu. Najveda je u trenutku kontakta sa otpreskom. Bat 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 hidrauličnih vretenastih presa okretni moment zamašnjaka dobija se iz rotacije hidromotora koji okrede zamašnjak tarenicom.Takođe postoje konstrukcije koje okredu zamašnjak pomodu zubne letve. Karakteristike vretenastih presa su jednostavnost konstrukcije, bez delovanja na okolinu, lako se određuje ritam rada, bez specijalnih zahteva 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.
8
Slika 4.3. Vretenasta hidraulična presa
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 kolenaste prese
Mehanička kolenasta presa se danas u masovnoj proizvodnji sve češde upotrebljavanju umesto batova. Rotacijsko gibanje se iz elektromotora, reduktora i spojke prenosi na kolenasto vratilo, koje ima jedno ili dva kolena. Na koleno je spojena klipnjača koja se krede oscilacijski te pretvara rotaciju kolena u translaciju klizaca u vodilicama prese. Na klizaču je bat kojim se presa obradak.
9
Princip rada kolenaste prese:
Slika 4.5. Princip rada kolenaste prese
1 – elektromotor 2 – kontroler 3 – kondenzatori 5a – glavno vreteno elektromotora 5b – zupčani prenos 5c – kolenasto vratilo 5d – spoj klipnjače i bata - kuglasti zglob 5e – podešavač klizača 6 – kočnica 7 – hidraulična zaštita od preopteredenja
10
4.6.
Mehaničke ekscentar prese
Elektromotor okrece zamajac na kojem je ekscentar (deo kolena kolenastog vratila) koji se koristi za pretvaranje kružnog kretanja u pravolinijsko (preko spojnice koja obavlja oscilacijsko kretanje).
Slika 4.6. Princip rada mehaničke ekscentar prese
Koriste se za sve vrste obradaka (od najmanjih do najvedih) i obrade 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 automatizuju. 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 primenu 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 doneo patent u proizvodnju 1795. godine. Hidraulične prese namenjene su za obradu materijala deformacijom, kao što su:
Probijanje Prosecanje Dubuko izvlačenje Savijanje Kako i za potrebe različitih praškastih materijala, a uz poseban zahtev i za presovanje eskplozivnih materijala
Prese su izgradjene u tri oblika: Stolne Jednostubne Četvorostubne Hidraulična presa ili hidraulični omoguduje da se primenjena sila (F1) duž nekog puta pretvori u vedu silu (F2) duž manjeg puta i da se sila poveda onoliko puta koliko je površina gonjenog hidrauličnog cilindra (A2) veda od površine pogonskog hidrauličnog cilindra (A1): (6)
Hidraulična presa radi na osnovu Pascalovog zakona. Pascalov zakon je temeljni zakon hidrostatike, koji kaže: u tečnosti koja se nalazi u zatvorenoj posudi spoljni pritisak širi se jednako na sve strane, tj. čestice tečnosti prenose pritisak u svim pravcima jednako. To znači da vredi: (7) (8)
Hidraulične prese se koriste za slobodno kovanje vedih i težih otkivaka, za kovanje u otkovcima, za skidanje te za radove u limu. Iako prema vrsti kovanja postoje i konstruktivne raznolikosti među hidrauličnim presama zajedničke karakteristike su im male i jednolike brzine kretanja alata, miran rad, nešto niža produktivnost od batova te veda cena. Prese se koriste kod velikih otkivaka da se izbegnu veliki batovi koji negativno utiču na okolinu te na materijale lošije plastičnosti koji ne podnose udarce i nagle promene oblika.
12
Hidraulični motor je pretvarač mehaničke energije nekog pogonskog stroja (najčešde elektromotora) u energiju pritiska tečnosti (ulja).Hidraulični motori se dele prema konstrukciji i pritisku koji mogu ostvariti u hidrauličnom sistemu. Najčešde pumpe su: - Zupčaste sa spoljnim ozubljenjem - Lamelne pumpe - Vijčane pumpe - Klipne pumpe
Prednosti hidrauličkog prijenosa energije su: - u prenosu velikih sila, dok je postrojenje malih dimenzija, - laka promena smera kretanja izvršnog člana (klipa ili hidromotora), - laka i kontinuirana promena brzine pomodu prigušnica ili regulatora protoka, - lagan i brz prelaz s malih na velike brzine (i obrnuto), - lagani prelaz s rotacionog u translacijsko kretanje, - kontinualna regulacija i lako ograničenje pritiska, - tihi rad i jednostavna konstrukcija, - u slučaju preopteredenja jednostavno isključivanje i zaustavljanje, - lagana automatizacija sastava. Zbog ovih prednosti hidraulike korištenje hidrauličnih presa je više nego opravdano.
5.1. Način rada prese Kod presa su potrebne velike sile pritiska, a shodno tome i pogonski hidraulični cilindri. Pri brzom kretanju takvih cilindara javljaju se veliki protoci. Ako se takvo kretanje ostvaruje snagom hidraulične pumpe (C), potrebne su i pumpe velikog kapaciteta. Zato se brzi hod hidraulične prese obavlja pomodu dodatnih manjih hidrauličnih cilindara brzog hoda (A), a za punjenje glavnog cilindra (B) se za to vreme koriste nepovratni ventili s hidrauličnim deblokiranjem (D), tzv. ventili za punjenje. Glavni cilindar puni se samo s jedne strane, dok je druga povezana s atmosferskim pritiskom. Početno brzo kretanje prese na dole vrši se pomodu dva manja cilindra za brzi hod. Hidraulični fluid se pri tome dovodi u oba mala cilindra, dok fluid u glavni cilindar dotiče putem ventila za punjenje iz zasebnog za punjenje (E) smeštenog iznad glavnog ventila. Kad alat prese nalegne na izradak, povedava se opteredenje prese (sila F), pa pritisak fluida u sastavu raste. Tada se otvara uključni ventil (G), pa sva tri cilindra dolaze pod puni pritisak. Daljnje kretanje na dole vrši se pomodu sva tri cilindra. Povratno kretanje prese obavlja se u potpunosti pomodu cilindara brzog hoda. Pod uticajem pritiska fluida deblokira se ventil za punjenje (E), pa pri kretanju na gore klip glavnog cilindra samo potiskuje radni fluid natrag u rezervoar za punjenje, što za cilindre brzog hoda predstavlja dodatno opteredenje.
13
Slika 5.1.Šema hidraulične prese
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 primer ručne sile) ostvariti veoma velika sila potrebna za presovanje, dizanje i sl. Hidraulična presa se sastoji od dva cilindra sa klipovima različitih prečnika, cevovoda koji povezuje te cilindre. Malom silom F1 deluje se na klip I. Površina čela klipa je A1. Posljedica dejstva sile na klip je pritisak p1, čija vrednost se izračunava po slededem izrazu:
U jednostavnijem slučaju, kakav je prikazan na slici, čelo klipa 1 i čelo klipa 2 su u istoj horizontalnoj ravni. S obzirom da su cilindri spojeni cevovodom 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 – cevovod,6 – objekt koji se presuje, 7 – podloga)
14
Dejstvo pritiska tečnosti p2 na klip II izaziva silu F2, koja deluje naviše na objekat koji se presuje. Ta sila je jednaka: iz čega sledi:
Ako se zamene vrednosti pritisaka u jednačinu dobija se:
iz čega sledi:
Pomodu ovog izraza može se izračunati sila kojom se pritiskuje objekat. 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 objekat. 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. 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 primenljiv u svim pogonima prerade obojenih metala (osim bronze) čijom se primenom smanjuje zapremina otpada prilikom skladištenja, a istovremeno omogudava primena 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
15
Mašina se sastoji od slededih 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 odsecanje spona Alata za sabijanje Kosa za prijem materijala Mešača sa motor-reduktorom Razvodnog kudišta sa rasklopnim elementima, senzorikom (induktivnim davačima za detekciju položaja i prisutnosti materijala, kontaktnog manometra) i automatikom za upravljanje .
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 deo prese koji se sastoji od rezervoara, razvodnog bloka, elektromagnetnih ventila, trofaznog elektromotora i cevovoda. Na mašini se nalaze tri hidraulična cilindra za ostvarivanje mehaničkih pomeraja: cilindar za doziranje Cd obrađuje materijal u alat za sabijanje zahvatom materijala iz dozirne kasete i odsecanjem 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 meri 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 mešačima i odatle se dozirnim cilindrom ubacuje u alat za oblikovanje briketa. Višak materijala koji je zahvaden bočnim zatvaračem dozera se odseca nožem i na taj način izbegava mogude zaglavljivanje u prostoru ubacivanja materijala. Alat za sabijanje se sastoji od primene čaure i glavne čaure. Primena čaura omogudava da cilindar za doziranje ubaci materijal u prostor za sabijanje, a glavna čaura 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. Mešač 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. 16
Induktivni senzori položaja su obleženi na sledeci način: 51 - senzor početnog položaja sabijanja klipa za presovanje Cs 52 - senzor krajnjeg položaja sabijanja klipa za presovanje Cs 53 - senzor početnog položaja klipa za doziranje Cd 54 - senzor krajnjeg položaja klipa za doziranje Cd 55 - senzor početnog položaja klipa za čeono zatvaranje Cz 56 - senzor dužine briketa 57 - Kapacitivni senzor prisustva materijala u košu Kontaktni manometar (KM) meri pritisak 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.
Elektromagnetni ventili su obeleženi 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 mešača.
17
6.2.
Hidraulične prese za Briketiranje HJP – 80
Briketara je hidraulična presa namenjena za sabijanje bio mase koja kasnije može da se upotrebi kao ogrev. Druga namena je izrada podloga za klijanje semenki: rasada, cveda i povrtlarskih kultura. Prva verzija prese je manjeg kapaciteta i namenjena 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 namenjena je za komercijalnu proizvodnju briketa. Briket je dimenzije F = 70mm. Specifičnost ovog modela je da se briket presuje na obe 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.
18
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 primer 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. Primer 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 (ravnomernim) protokom fluida kroz nju. One se dele na: -
radnog
kola
i
kontinualnim
Radijalne ili centrifugalne Aksijalne ili osne i Radioaksijalne 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.
19
Slika 7.1. Principijelne skice tipova turbomašina: a – radijalna, b – aksijalna i c – radiaksijalna (1 – kudište, 2 – radno kolo, 3 – pogonsko vratilo)
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 mašinu. Kod nekih tipova zapreminskih mašina diskontinualnost je izražena, dok je kod nekih tipova konstrukcionim rešenjem ublažena. Prema principu rada dele 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 mašinesu specifične po koncepciji i nameni. One se karakterišu po tome što se za povedanje količine energije fluida koristi energija nekog drugog fluida. Ove mašine se zovu injektori.
20
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. Protokkroz hidrauličnu mašinu se iskazuje isto kao protok kroz cevovod. On se može iskazati na dva načina: - zapreminski protok Q (m3/s, m3/h, l/min...) i - maseni protok ̇ (kg/s, kg/h...) Napormašine 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. Snagaza 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. 21
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 delova, 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. Primenjuju 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.
22
8. Zaključak
Hidraulična presa je jedan od jednostavnijih primera 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.
23
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
24
