of 135 /135
Uređaj za čišćenje snijega na pogon traktorom Horvat, Tena Master's thesis / Diplomski rad 2020 Degree Grantor / Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: University of Zagreb, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture / Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje Permanent link / Trajna poveznica: https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:235:032128 Rights / Prava: In copyright Download date / Datum preuzimanja: 2021-10-02 Repository / Repozitorij: Repository of Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture University of Zagreb

Uređaj za čišćenje snijega na pogon traktorom

  • Author
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Uređaj za čišćenje snijega na pogon traktorom

sklopHorvat, Tena
Degree Grantor / Ustanova koja je dodijelila akademski / struni stupanj: University of Zagreb, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture / Sveuilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje
Permanent link / Trajna poveznica: https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:235:032128
Rights / Prava: In copyright
Repository / Repozitorij:
Zagreb, 2020.
Izjavljujem da sam ovaj rad izradila samostalno koristei steena znanja tijekom
studija i navedenu literaturu.
Zahvaljujem svome mentoru, prof. dr. sc. Nevenu Pavkoviu, na savjetima i pomoi
tijekom izrade ovog rada.
Takoer zahvaljujem svojoj obitelji na pruenoj financijskoj i moralnoj podršci
tijekom studiranja.
Tena Horvat
SADRAJ
POPIS SLIKA.......................................................................................................................................................III
POPIS TABLICA..................................................................................................................................................VI
3. POSTOJEI UREAJI .......................................................................................................................... 4
3.1. VRSTE UREAJA ................................................................................................................................ 4 3.1.1. Runa elektrina lopata ............................................................................................................... 4 3.1.2. Elektromotorni bacai snijega ..................................................................................................... 4 3.1.3. Jednostupanjska i dvostupanjska motorna puhala i bacai snijega ............................................... 5 3.1.4. Ureaj za išenje kao prikljuak na drugo vozilo ....................................................................... 6
4. ANALIZA TRIŠTA I POSTOJEIH UREAJA ............................................................................... 8
4.1. BLACK MAX SKIDSTEER ................................................................................................................... 8 4.2. WOODMAXX SB ............................................................................................................................... 9 4.3. JOHN DEERE SB21 .......................................................................................................................... 10 4.4. YANMAR SB ................................................................................................................................... 11 4.5. LAND PRIDE SB .............................................................................................................................. 12
5. TRAKTOR ............................................................................................................................................. 14
5.1. POTEZNICA ..................................................................................................................................... 14
6. SNIJEG .................................................................................................................................................. 18
9.2.1. Koncept 1................................................................................................................................... 24 9.2.2. Koncept 2................................................................................................................................... 25 9.2.3. Koncept 3................................................................................................................................... 27
10. DETALJNA RAZRADA ODABRANOG KONCEPTA ...................................................................... 29
10.1. IMPELER ......................................................................................................................................... 29 10.1.1. Dimenzije impelera ............................................................................................................... 29 10.1.2. Snaga potrebna za okretanje impelera ................................................................................... 30 10.1.3. Visina i domet izbacivanja snijega ......................................................................................... 31
10.2. PU ................................................................................................................................................. 33 10.2.1. Sile koje djeluju na pu .......................................................................................................... 33 10.2.2. Moment i snaga potrebni za okretanje pua ........................................................................... 36
11. SNAGA POTREBNA ZA POKRETANJE UREAJA ....................................................................... 36
11.1. KORISNOST ..................................................................................................................................... 36
11.2. SNAGA ............................................................................................................................................ 36
14. REMENSKI PRIJENOS ....................................................................................................................... 42
14.1. DIMENZIONIRANJE POGONSKE REMENICE ......................................................................................... 42 14.2. OSNI RAZMAK ................................................................................................................................. 43 14.3. BROJ REMENA ................................................................................................................................. 44 14.4. SILE U REMENU ............................................................................................................................... 44 14.5. KONTROLA UESTALOSTI SAVIJANJA ............................................................................................... 46 14.6. ODABIR POGONSKE REMENICE I REMENA ......................................................................................... 47
15. PRORAUN VRATILA ....................................................................................................................... 48
16. LEAJEVI ............................................................................................................................................. 73
17. PRORAUN PERA ............................................................................................................................... 78
17.1. PRORAUN PERA POGONSKOG VRATILA ........................................................................................... 79 17.2. PRORAUN PERA GONJENOG VRATILA .............................................................................................. 79
18. PRORAUN KRITINOG ZAVARA ................................................................................................. 81
19. KONSTRUKCIJSKO RJEŠENJE........................................................................................................ 85
POPIS SLIKA
Slika 2. Jull/Leslie ...................................................................................................................... 2
Slika 4. Runa lopata .................................................................................................................. 4
Slika 5. Eektrini ista snijega .................................................................................................. 5
Slika 6. Jednofazna motorna freza ............................................................................................. 5
Slika 7. Dvostupanjska motorna freza ........................................................................................ 6
Slika 8. Traktorski prikljuak za išenje snijega ...................................................................... 7
Slika 9. Black max skidsteer ...................................................................................................... 8
Slika 10. Woodmaxx sb ........................................................................................................... 10
Slika 11. John deere sb2176 ..................................................................................................... 11
Slika 12. Yanmar ysb64s .......................................................................................................... 11
Slika 13. Land pride puhalica ................................................................................................... 12
Slika 14. Dimenzija t prednje poteznice ................................................................................... 14
Slika 15. Dimenzije prednje poteznice ..................................................................................... 15
Slika 16. Dimenzije prednje poteznice ..................................................................................... 16
Slika 17. Traktorski prikljuak spojen na izlazno vratilo pomou kardana ............................. 18
Slika 18. Prosjena gustoe snijega ovisna o visini ................................................................. 19
Slika 19. Koncept 1 .................................................................................................................. 24
Slika 20. Shema toka snage - koncept 1 ................................................................................... 25
Slika 21. Koncept 2 .................................................................................................................. 26
Slika 22. Shema toka snage - koncept 2 ................................................................................... 26
Slika 23. Koncept 3 .................................................................................................................. 27
Slika 24. Shema toka snage - koncept 3 ................................................................................... 28
Slika 25. Sile na snijeg - lopatica ............................................................................................. 31
Slika 26. Razliiti nagibi lijeba............................................................................................... 32
Slika 29. Trokut sila i brzina - pu ........................................................................................... 35
Slika 30. Proraunski presjek zavara (desno) i mjesto zavara (lijevo) ..................................... 37
Slika 31. Dimenzije prijenosnika ............................................................................................. 40
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 32. Tehnike karakteristike prijenosnika ........................................................................ 40
Slika 33. Dimenzije spojke ....................................................................................................... 41
Slika 34. Tehnike karakteristike spojke .................................................................................. 41
Slika 35. Smjernice za izbor profila uskih klinastih remena prema din 7753 .......................... 43
Slika 36. Sile u remenu kod okretanja (lijevo) i u stanju mirovanja (desno) ........................... 45
Slika 37. Dimenzije pogonske remenice .................................................................................. 47
Slika 38. Profil uskog klinastog remena ................................................................................... 48
Slika 39. Izometrija pogonskog vratila..................................................................................... 49
Slika 40. Optereenja pogonskog vratila u vertikalnoj ravnini ................................................ 49
Slika 41. Dijagram sile i momenta pogonskog vratila u vertikalnoj ravnini ............................ 50
Slika 42. Optereenja pogonskog vratila u horizontalnoj ravnini ............................................ 50
Slika 43. Dijagram sile i momenta pogonskog vratila u horizontalnoj ravnini ........................ 51
Slika 44. Dijagram momenta uvijanja pogonskog vratila ........................................................ 51
Slika 45. Dimenzije promjera pogonskog vratila ..................................................................... 54
Slika 46. Izometrija gonjenog vratila ....................................................................................... 60
Slika 47. Optereenja gonjenog vratila u vertikalnoj ravnini (1) ............................................. 61
Slika 48. Dijagram sile i momenta gonjenog vratila u vertikalnoj ravnini (1) ......................... 62
Slika 49. Optereenja gonjenog vratila u vertikalnoj ravnini (2) ............................................. 62
Slika 50. Dijagram sile i momenta gonjenog vratila u vertikalnoj ravnini (2) ......................... 63
Slika 51. Optereenja gonjenog vratila u horizontalnoj ravnini ............................................... 63
Slika 52. Dijagram sile i momenta gonjenog vratila u horizontalnoj ravnini .......................... 64
Slika 53. Dijagram momenta uvijanja gonjenog vratila ........................................................... 65
Slika 54. Dimenzije promjera gonjenog vratila........................................................................ 68
Slika 59. Leaj E i F gonjenog vratila ...................................................................................... 77
Slika 60. Leaj E i F gonjenog vratila ...................................................................................... 78
Slika 61. Mjesta kritinog zavara ............................................................................................. 81
Slika 62. Skica zavara i koordinate teišta ............................................................................... 82
Slika 63. Dimenzije profila i zavara ......................................................................................... 82
Slika 64. Traktorski prikljuak za išenje snijega .................................................................. 85
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 65. Kvadratni profil 30x30x3 .......................................................................................... 86
Slika 66. Kvadratni profil 50x50x3 .......................................................................................... 86
Slika 67. Kvadratni profil 70x70x3 .......................................................................................... 86
Slika 68. Pravokutni profil 200x50x4 ...................................................................................... 87
Slika 69. Nosiva konstrukcija ................................................................................................... 87
Slika 70. Traktorski prikljuak - gornja strana ......................................................................... 88
Slika 71. Remenski prijenos ..................................................................................................... 89
Slika 72. V-brtva ...................................................................................................................... 89
Slika 73. Onemoguen ulazak vode pomou brtve i poklopca ................................................ 90
Slika 74. lijeb za izbacivanje ................................................................................................. 90
Slika 75. Skije .......................................................................................................................... 91
Tena Horvat Diplomski rad
POPIS TABLICA
Tablica 2. Karakteristike woodmaxx sb serije prikljuaka ........................................................ 9
Tablica 3. Karakteristike john deere serije sb21 ...................................................................... 10
Tablica 4. Karakteristike yanmar prikljuaka .......................................................................... 12
Tablica 5. Karakteristike land pride puhalica ........................................................................... 13
Tablica 5. Dimenzije prednje poteznice ................................................................................... 15
Tablica 6. Dimenzije prednje poteznice ................................................................................... 16
Tablica 7. Kategorije poteznica ................................................................................................ 16
Tablica 8. Gustoa snijega........................................................................................................ 19
Tena Horvat Diplomski rad
POPIS TEHNIKE DOKUMENTACIJE
Vratilo impelera
Vratilo pogonsko
POPIS OZNAKA
dopuštena uestalost savijanja remena
teina ureaja
FOR1
Fpu
Fpu-a,uk
FR
Fsnijeg
Fu
g
Gpu
GR1
GR2
GS
h
irem
Ix
L10h_min
lt
Mf
Mred
msnijeg
mureaj
n
nimp
nmax
npu
ntraktor
pdop
Pimp
PN
Ppu
Pr
N
N
N
N
N
N
N/mm2
N
N
N
N
m
ukupna sila na pu
rezultantna sila remena
sila guranja sniejga
snaga impelera
PR1
qpu
qsnijeg
qsnijeg/okr
rimp
Spr
Timp
Tpu
TR1
TS
vg
Vimp
vimp
vpu
vrem
Vsnijeg/lop
vtraktor
vuk
W
yT
Z
α0
αz
βkf
βkt
ε
η
μk
ρsnijeg
σfDN
kW
kg/s
m3/s
m3/s
m
volumni protok snijega
polumjer impelera
σfDNdop
σred
σz,dop
τII
τtDI
τtDIdop
φ
φrem
N/mm2
N/mm2
N/mm2
N/mm2
N/mm2
N/mm2
SAETAK
U ovom radu obraen je problem išenja i ispuhivanja snijega pomou ureaja
(prikljuka) koji je pogonjen traktorom. Rad obuhvaa povijest i patente ureaja za išenje
snijega, analizu trišta i postojeih ureaja. Osim samih ureaja analizirani su i traktori, nain
povezivanja radnih prikljuaka na traktor te parametri traktorskog pogona. Na temelju analize
izraena je fuknkcijska dekompozicija i morfološka matrica prema emu su izraeni i
vrednovani koncepti.
Najpogodniji koncept je detaljno razraen, izraeni su potrebni prorauni i konstruiran
3D CAD model. Na temelju modela izraena je tehnika dokumentacija osnovnih sklopova i
dijelova ureaja. Rezultat rada je traktorski prikljuak za išenje snijega.
Tena Horvat Diplomski rad
SUMMARY
This paper deals with the problem of cleaning and blowing snow using a device
(attachment) driven by a tractor. The paper includes the history and patents of snow removal
devices, market analysis and existing devices. In addition to the devices themselves, tractors
were also analyzed, as well as the method of connecting the working attachments to the tractor
and the parameters of the tractor drive. Based on the analysis, a functional decomposition and
morphological matrix were made, according to which concepts were developed and evaluated.
The most suitable concept has been elaborated in detail, the necessary calculations have
been made and a 3D CAD model has been constructed. Based on the model, the technical
documentation of the basic assemblies and parts of the device was prepared. The result is a
tractor attachment for snow removal.
Tena Horvat Diplomski rad
1. UVOD
Ljudska filozofija o radu tijekom povijesti ostala je ista. Ve od davne prošlosti ljudi su
koristili razna pomagala, kao što su poluga i kolotura, za obavljanje rada. Danas se tei da se
rad obavi što efikasnije, uz što manje troškove u što kraem vremenu.
Što se tie išenja snijega, u poetku su se koristile lopate dok su se kasnije pojavili
prvi oblici ralica koje su vukli ljudi ili konji. Poveanjem broja ljudi rasli su i gradovi a samim
time i broj prometnica koje je u zimskim mjesecima bilo potrebno oistiti pa su spomenuti
naini išenja postali neefikasni stoga su se poeli razvijati i koristiti ureaji koji se prikljuuju
na vozila.
Danas postoji mnoštvo ureaja za išenje snijega, od onih samohodnih do prikljuaka
koji se povezuju na neko drugo vozilo (naješe traktor). Kada govorimo o prikljucima za
ošenje snijega koji su pogonjeni traktorom, išenje snijega sastoji se od rahljenja snijega i
otpuhivanja snijega u stranu. Takvi ureaji koriste se u podrujima sa znatnijom koliinom
padalina, odnosno snijega.
U ovom projektu analizirat e se razvoj išenja snijega kroz povijest, postojei ureaji
te e se izraditi funkcijska dekompozicija i morfološka matrica na osnovi koje e se izraditi
koncepti. Nakon koncipiranja, najbolje ocijenjeni koncept bit e detaljno razraen i proraunat.
Tena Horvat Diplomski rad
2. POVIJEST
Iako snijeg pada oduvijek, ureaji za išenje snijega zasigurno ne postoje dugo. Prva
potreba za ureajem za uklanjanje snijega javila se tek poetkom 1800-ih kada se prvi put
spominju snjeni plugovi, odnosno valjci koje su vukli konji ili volovi (slika 1.).
Slika 1. Prvi snjeni plugovi
Prvi „pravi“ snjeni plugovi, iji su se patenti javili sredinom 19. stoljea, realizirani su
nekoliko godina kasnije. Iako su bili zamišljeni kao samostalni, prvi plugovi, pod nazivom
Jull/Leslie, bili su prikljueni na prednji dio lokomotive, a sastojali su se od dvaju ventilatora
koji su bili zadueni za usitnjavanje i otpuhivanje snijega, što je prikazano na slici 2. Razvojem
prometnica, poveala se i potreba za išenjem snijega pa je tako 1913. izumljen prvi
motorizirani snjeni plug, a od 1920-ih koriste se plugovi kao prikljuci na vozilima (slika 3.).
Slika 2. Jull/Leslie
Slika 3. Snjeni plug montiran na automobil
Osim plugova, 1900-ih poinju se javljati i bacai te utovarivai snijega koji su snijeg
razbacivali po ulicama ili skladištili na kamionima. Spomenuti izumi evoluirali su u ureaje
kakvi se koriste danas.
Tena Horvat Diplomski rad
3. POSTOJEI UREAJI
Ureaje za išenje snijega moemo podijeliti ovisno o broju stupnjeva i konstrukciji.
Jednofazni ureaji koriste rotor za sakupljanje i izbacivanje snijega kroz lijeb, dok dvofazni
uz rotor ima i drugi mehanizam za uklanjanje snijega – pu. Pu vodi i usmjerava snijeg prema
rotoru nakon ega slijedi ispuhivanje snijega.
3.1. Vrste ureaja
3.1.1. Runa elektrina lopata
Ovi ureaji koriste se u podrujima sa slabim oborinama za išenje rahlog
snijega do 20 cm visine. To su ureaji male mase, jednostavni za rukovanje i praktini za
išenje prilaza ili manjih dvorišta. Osim onih koje se na izvor energije prikljuuju kablom,
danas postoje i lopate sa vlastitim izvorom energije (baterije).
Slika 4. Runa lopata
3.1.2. Elektromotorni bacai snijega
Elektromotorni bacai snijega su ureaji koji imaju jednu fazu, tj. koriste rotor
za sakupljanje i izbacivanje snijega kroz odvodni lijeb. U usporedbi s ureajima pogonjenima
na motor s unutrašnjim izgaranjem lakši su za rad i manevriranje no podruje primjene im je
manje. Pogodni su za kunu upotrebu za išenje dvorišta i prilaza s radnom visinom do 25 cm.
Tena Horvat Diplomski rad
3.1.3. Jednostupanjska i dvostupanjska motorna puhala i bacai snijega
Jednofazni i dvofazni motorni ureaji kao izvor energije koriste 2-taktni ili 4-
taktni motor s unutrašnjim izgaranjem. Sloenije su konstrukcije, zahtijevaju skuplje
odravanje i vee su mase no mogu se koristiti na veim površinama.
Jednofazni ureaji nainom rada slini su elektromotornim bacaima snijega. Prednost
im je što imaju šire radno podruje i iste snijeg do visine 30 cm.
Slika 6. Jednofazna motorna freza
Tena Horvat Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 6
Dvofazni ureaji osim rotora imaju puni mehanizam koji odvodi snijeg prema rotoru.
Vee su konstrukcije i mase te imaju veu radnu širinu i visinu – do otprilike 1 m pa imaju i
vee podruje primjene. Današnji ureaji imaju do nekoliko brzina što je korisno u prevenciji
zaepljenja. Takoer se mogu koristiti i za razbijanje i uklanjanja leda. Još jedna od prednosti
je ta da se mogu koristiti na šljunanim, grubim i neasfaltiranim terenima.
Slika 7. Dvostupanjska motorna freza
3.1.4. Ureaj za išenje kao prikljuak na drugo vozilo
Kod ovih ureaja razlikujemo: ureaj s vlastitim pogonom prikljuen na drugo
vozilo i ureaj koji snagu dobiva od vozila na koje je prikljueno; kod motornih kosilica snaga
se prenosi remenskim prijenosom, dok se kod traktora ili kamiona prenosi zglobnim vratilom –
kardanom. Ovi ureaji koriste se za podruja koja obiluju snijegom, a princip rada im je slian
dvostupanjskim motornim frezama uz vee radne širine, koje variraju od 1 do 3 metra, i vee
radne visine – do 1,5 metara.
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 8. Traktorski prikljuak za išenje snijega
Tena Horvat Diplomski rad
4. ANALIZA TRIŠTA I POSTOJEIH UREAJA
Postoje mnogo ureaja za išenje snijega i ovisno o potrebi oni variraju od malih,
kunih ureaja do velikih i sloenih ureaja za podruja s velikim koliinama padalina. U ovom
radu fokusirat emo se na ureaje, odnosno prikljuke za išenje snijega i leda koji se
montiraju na traktore. U veini sluajeva, prikljuci dobivaju snagu od traktora preko
kardanskog vratila. Istraivanjem trišta pronaeni su postojei prikljuci koji e biti navedeni
u daljnjem tekstu.
Ovi prikljuci konstruirani za traktore velikih snaga. S velikim radnim podrujem,
širinom i visinom, namijenjeni su za podneblja bogata snijegom. Izraeni su od elika, a na
vozilo se spajaju preko trotoja. Potrebna snaga za pogoniti ureaj je od 25 do 200 KS, ovisno
o modelu. Ureaj je opremljen lijebom za izbacivanje snijega, koji se moe rotirati 220°.
Slika 9. Black Max Skidsteer
Tena Horvat Diplomski rad
Tablica 1. Karakteristike Black Max Skidsteer prikljuaka
MODEL
RADNA
550 1670 635 430 25-50 690
600 1880 965 530 50-90 1130
800 2440 1120 860 90-150 1830 1000 3050 1120 860 125-200 2030
4.2. WoodMaxx SB
Puhai za snijeg serije WoodMaxx SB savršena su kombinacija veliine, teine i snage.
Opremljeni su nazubljenim vijkom koji omoguava da se smrznuti snijeg usitni i povue u
ventilator. Takoer nudi lako zamijenjiv rezni rub pomou vijaka koji omoguava struganje
snijega s površine. Serija SB nudi razliite radne širine i visine. Puhai se montiraju na trotoje
na stranji dio traktora kategorije 1 ili 2.
Tablica 2. Karakteristike WoodMaxx SB serije prikljuaka
MODEL
RADNA
SB48 1220 635 390 15-25 240
SB60 1500 660 390 18-30 315
SB72 1830 685 445 25-65 340 SB84 2130 685 445 25-65 375
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 10. WoodMaxx SB
4.3. John Deere SB21
Ovi istai snijega idealni su za komercijalne poslove poput išenja parkirališta,
kolnika, prilaza ili velikih dvorišta. Za razliku od serije SB13 sa stranjom ugradnjom, serija
SB21 prednjom ugradnjom nudi bolju vidljivost i efikasnost išenja. Kako im je radna visina
relativno niska,a snijeg vrlo dubok potrebno je podii prikljuak kako bi se najprije uklonio
gornji sloj, a zatim ponovno proi istim putem kako bi se oklonio preostali snijeg da se ne
propterete pu, rotor ili lijeb. Takoer je potrebno odravati postojanu i umjerenu brzinu.
Tablica 3. Karakteristike John Deere serije SB21
MODEL
RADNA
Tena Horvat Diplomski rad
4.4. Yanmar SB
Ove robusne i pouzdane snjene puhalice omoguuju išenje velikih koliina snjijega.
Dvostupanjski dizajn omoguava veliku snagu bacanja uz manje konjskih snaga. Mogue je
išenje laganog, praškastog, ali i teškog i mokrog snijega. Mogu se prikljuiti na traktore
kategorije 1 ili 2.
Slika 12. Yanmar YSB64S
Tena Horvat Diplomski rad
MODEL
RADNA
4.5. Land Pride SB
Snjeni puhai Land Pride namjenjeni su za uklanjanje snijega sa parkirališta, pješakih
staza i prilaza. Montiraju se na trotoje na stranji dio traktora 1. ili 2. kategorije. Puhalice
ukljuuju pu, koji usmjerava snijeg u rotor s noevima te lijeb za izbacivanje.
Slika 13. Land Pride puhalica
Tena Horvat Diplomski rad
Tablica 5. Karakteristike Land Pride puhalica
MODEL
RADNA
SB1051 1300 600 355 18-32 185
SB1064 1625 600 355 18-59 225
SB1574 1880 685 405 30-59 290 SB2584 2130 750 405 43-105 350
Tena Horvat Diplomski rad
5. TRAKTOR
Poljoprivredni traktor je vozilo namijenjeno obavljanju poslova na cestama i
poljima, sposobno za nošenje, upravljanje, vuu i pogon orua – prikljuaka ili pokretnih i
nepokretnih strojeva i vuu prikolica. Traktor takoer moemo definirati kao motorno vozilo
koje razvija snagu na poteznici i prikljunom vratilu.
Traktori se dijele na:
- srednji traktori – od 37 do 110 kW
- teški traktori – preko 110 kW.
5.1. Poteznica
Poteznica ili trotoje je standardizirani mehanizam za prikljuivanje orua, odnosno
strojeva na traktor nainom koji omoguava obavljanje odreenih radova. Razlikujemo stranju
poteznicu, definiranu normom ISO 703-1, i prednju poteznidu koja je definirana normom ISO
8759/2. Dijelovi poteznice su: ramena hidraulikih podizaa, lijeva podizna poluga, desna
podizna poluga sa vijkom za poravnavanje i gornja traktorska poluga (upornica).
Prva prikljuna toka je na upornici koja predstavlja polugu s navojem za reguliranje
kuta nagiba kako bi se postigao pravilan poloaj samog radnog prikljuka. Pritisak na upornicu
prenosi se oprugom i polunim mehanizmom na razvodni ventil. Ovisno o veliini pritiska
(vunog otpora), razvodni ventil zauzima poloaj u kojem ulje dolazi u cilindar (orue se
podie) ili ulje izlazi iz cilindra (orue se spušta). Poteznice se, prema snazi traktora, dijele u 5
kategorija, što je vidljivo u tablici 7.
Slika 14. Dimenzija T prednje poteznice
Tena Horvat Diplomski rad
DIMENZIJA OPIS VRIJEDNOST (mm)
B promjer rupe za svornjak 25,7 25,91
C širina gornje poteznice - 51
D udaljenost od glave do rupe na svornjaku 93 -
E vanjska udaljenost jarma nosaa - 86
F unutarnja udaljenost jarma nosaa 52 -
G promjer donjeg svornjaka 27,79 28
H promjer rupe za donji svornjak 28,7 29,03
J širina donje poteznice 44,8 45
K udaljenost od glave do rupe na donjem svornjaku 49 -
L promjer rupe na svornjaku 12
M visina nosaa 610 ± 1,5
N unutarnja udaljenost donjih poteznica 825 ± 1,5
P pola udaljenosti od središta donjih poteznica 435
T udaljenost prednjeg vratila od nosaa 550 625
Tena Horvat Diplomski rad
DIMENZIJA OPIS VRIJEDNOST (mm)
15 opseg podešavanja donjih privrsnih toaka min 100
18 hod donjih privrsnih toaka min 600
19 transportna visina min 890
20 slobodni prostor donjih privrsnih toaka min 100
Tablica 7. Kategorije poteznica
KATEGORIJA SNAGA TRAKTORA (kW)
Fakultet strojarstva i brodogradnje 17
Hidraulini podizai rade na hidrostatskom principu, tj. potisnom silom na putu
pomicanja klipa nasuprot teretu obavljaju rad. Mogu obavljati slijedee:
- podizanje i spuštanje ovjesnih i poluovjesnih orua
- prisilno spuštanje orua
- odravanje stalnog poloaja orua sa radnim dijelovima ispod ili iznad
površine tla
Prikljuno vratilo slui za pogon mehanizama i radnih dijelova prikljunih
strojeva. Prema smještaju razlikujemo:
- stranje prikljuno vratilo
- bono prikljuno vratilo
- prednje prikljuno vratilo.
Izlazno vratilo traktora uobiajeno se nalazi na stranjoj strani traktora, ali postoje i
izvedbe traktora koji imaju izlazno vratilo smješteno na prednjoj ili na obje strane. Broj okretaja
izlaznog vratila je standardiziran na 540 okretaja/min i to kod 75% nominalne brzine vrtnje
motora ili kod maksimalne snage motora. Na traktorima veih snaga broj okretaja iznosi 750
ili 1000 okretaja/min. Dimenzije, promjer, visina na kojoj se nalazi i smjer vrtnje vratila
standardizirani su normama ISO 500-1, ISO 500-2 i ISO 500-3.
Konani prijenos snage i momenta na radne prikljuke ostvaruje se pomou zglobnog
vratila, tj. kardana koje je pogonjeno od strane traktora na nain da se prikljuuje na izlazno
vratilo traktora.
Slika 17. Traktorski prikljuak spojen na izlazno vratilo pomou kardana
6. SNIJEG
Snijeg u mnogim podrujima ima jedno od vanijih djelovanja na konstrukciju. To
djelovanje ima izrazito promjenjiv, nepredvidiv i specifian karakter, što jako varira ovisno o
klimatskim uvjetima pojedinih geografskih regija. Ovisno o geografskim i visinskim
podrujima snijeg se zadrava krae ili dulje vrijeme, a ponegdje gotovo trajno.
Da bi se odredilo optereenje snijegom na konstrukciju potrebna su mnogobrojna
mjerenja razliitih parametara koja se provode na meteorološkim postajama. Openito se
odreivanje raunskog optereenja snijegom na konstrukciju provodi u etiri koraka. Prvo se
odredi optereenje snijegom na tlu. Izmeu “vlanog” i “suhog” snijega i snijega koji se krae
ili dulje zadrava na tlu postoje velike razlike. Iz izmjerene visine snijega i empirijski
izraunane gustoe mogu se dobiti vrlo nepouzdani rezultati optereenja. Pouzdanija je metoda
dobivanja vrijednosti teine ekvivalentnoga vodenog stupca dobivenog iz otapanja snjenih
slojeva. U drugom se koraku za odreivanje karakteristinog optereenja snijegom na tlu sk
(kN/m2) primjenjuju kriteriji iz matematike teorije vjerojatnosti. Definira se prosjeni
povratno razdoblje izraen u godinama, pa se na taj nain daje izriaj odreene vjerojatnosti s
kojom u jednoj godini nee biti prekoraeno karakteristino optereenje snijegom na tlu. Trei
je korak odreivanje zona razliitih optereenja snijegom za podruje koje se analizira.
Pojedine zone optereenja snijegom odreuju se prema vertikalnim gradijentima optereenja
snijegom odnosno njihovoj ovisnosti o nadmorskoj visini. etvrti korak promatra dobivene
vrijednosti sk na krovu. Ovaj je snijeg, iz razliitih razloga, drugaijih karaktekteristika od onog
na tlu.
Tablica 8. Gustoa snijega
VRSTA SNIJEGA GUSTOA (kN/mm3)
vlani snijeg 4,0
Norme za odreivanje optereenja snijegom DIN 1055 iz 1936. godine preporuivale
su vrijednost 0,75 kN/m2 što je veina zemalja brzo prihvatila. Iskustvo je pokazalo da je takvo
optereenje bilo nepouzdano, što su kasnije statistike analize i potvrdile. Na slici 18. prikazane
su prosjene vrijednosti gustoe snjenog pokrivaa ovisno o visini snijega prema razliitim
prijedlozima, dok su u tablici 8. navedene prosjene gustoe snijega prema ENV 1991-2-
3:1995.
Tena Horvat Diplomski rad
7. FUNKCIJSKA DEKOMPOZICIJA
8. MORFOLOŠKA MATRICA
7. tok snage
8.
ukljuenje/
iskljuenje
ureaja
omoguiti
11. snijeg i led
9. KONCIPIRANJE PROIZVODA
9.1. Definiranje ciljeva
Za odreivanje definicije cilja i ciljane grupe korisnika u se posluiti upitnikom i
tablicom za odreivanje definicije cilja koji je korišten na kolegijima katedre za konstruiranje i
razvoj proizvoda. Tehnikim upitnikom stvaraju se granice kojima se usmjerava razvoj te
mogua rješenja.
Tehniki upitnik:
1. Što je stvarni problem koji treba riješiti?
Ukloniti snijeg sa eljenih površina brzo i efikasno.
2. Koja implicitna oekivanja i elje je potrebno ukljuiti u razvoj?
Jednostavnost korištenja uz što veu korisnost i sigurnost korisnika.
3. Jesu li pretpostavljene potrebe korisnika, funkcionalni zahtjevi i ogranienja zaista
realni?
Ciljevi i parametri razvoja se postavljaju u skladu s mogunostima i raspoloivom
tehnologijom, a provjerit e se proraunom.
4. U kojim smjerovima postoje mogunosti za kreativni razvoj i inventivno rješavanje
problema?
korisnika. Smanjenje cijene proizvoda kako bi ureaj bio dostupan veim skupinama korisnika.
5. Ima li limita na kreativnost u razvoju?
Kreativnost je dopuštena i poeljna sve dok ne narušava osnovne funkcije stroja i
sigurnost korisnika. Poeljno je traiti nova i kreativna rješenja, ali u nedostatku kreativnijih
rješenja, bolje je koristiti provjerene metode.
6. Koje karakteristike/svojstva proizvod nuno mora imati?
Proizvod mora oistiti snijeg uz jednostavnu konstrukciju i primjenu te sigurnost
korisnika.
7. Koje karakteristike/svojstva proizvod sigurno ne smije imati?
Ureaj ne smije ugroavati korisnika, a uz to je poeljno da ne bude prevelik, preteak
ili prebuan.
8. Koji se aspekti razvoja mogu i trebaju kvantificirati u ovom trenutku?
Aspekti su kvantificirani kroz parametre: brzina kretanja, visina snijega koju zahvaa i
širina zahvata ureaja.
9. Jesu li razvojni zadaci postavljeni na prikladnoj razini apstrakcije?
Da, kreativnost i inovativnost su u dovoljnoj mjeri omoguene.
Tena Horvat Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 23
10. Koji su tehnika i tehnološka ogranienja naslijeena iz prethodnog iskustva sa
slinim proizvodom?
Tablica 9. Definiranje ciljeva
Opis proizvoda:
Ureaj za išenje snijega pogonjen traktorom koji se koristi za podruja s veim koliinama
snijega gdje runo išenje nije efikasno.
Primarno trište:
Sekundarno trište:
Privatni korisnici koji imaju potrebu za išenjem veih koliina snijega.
Karakteristike koje se podrazumijevaju:
Ciljanje grupe korisnika:
Pravci kreativnog razvoja:
Limiti projekta:
9.2. KONCEPTI
9.2.1. Koncept 1
Prvi koncept je puhalica za išenje snijega koja koristi noeve, koji su zavareni za
vratilo, za zahvaanje snijega. Snaga se preko kardanskog vratila prenosi na vratilo koje pogoni
rotor te reduktor pa se ona preko zupanika prenosi na vratilo s noevima. Noevi slue za
zahvaanje i usitnjavanje snijega dok rotor omoguuje usmjeravanje i izbacivanje snijega kroz
lijeb. lijeb je mogue rotitati oko horizontalne osi za 180°. Na bonim stranama puhalice
nalaze se gusjenice koje omoguuju lakše kretanje te osiguravaju razmak izmeu površine koja
se isti i samog ureaja. Uz radnu širinu od 1,8 metara te radnu visinu od 0,5 metara ovaj ureaj
omoguava išenje mokrog i teškog snijega, no ukoliko je snijeg dubok potrebno je proi više
puta istom površinom. Skica koncepta nalazi se na slici 19., dok slika 20. prikazuje shemu toka
snage.
Slika 20. Shema toka snage - koncept 1
9.2.2. Koncept 2
Drugi koncept osmišljen je kao puhalica za snijeg koja za išenje snijega koristi pu
zavaren za vratilo, rotor za usmjeravanje te lijeb za izbacivanje snijega. Ureaj se pogoni preko
kardanskog vratila koje preko prijenosnika pogoni rotor odnosno drugo vratilo. To vratilo preko
remenskog prijenosa prenosi snagu na vratilo s puem. Pu je, osim što je zavaren, dodatno
ojaan zbog bolje vrstoe i sigurnosti, a slui za zahvaanje, usitnjavanje te usmjeravanje
snijega prema rotoru, odnosno impeleru. Sastoji se od dva djela, lijevog i desnog, sa suprotnim
nagibima zavojnica, tako da gura snijeg prema rotoru. Rotor je smješten u sredini ureaja te
omoguuje izbacivanje snijega kroz lijeb. lijeb se rotira i oko horizontalne osi i oko
vertikalne radi lakšeg i sigurnijeg izbacivanja snijega. S bonih strana ureaja nalaze se skije
koje omoguuju bolje klizanje po površini koja se isti kao i sigurnu udaljenost ureaja od
površine. Ureaj ima radnu širinu od 1,9 metara dok mu je radna visina 0,65 metara što mu
omoguuje brzo išenje velikih površina. Skica koncepta i shema toka snage nalaze se na
slikama 21. i 22.
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 21. Koncept 2
Tena Horvat Diplomski rad
9.2.3. Koncept 3
Najvea razlika koncepta 3 od ostalih je ta što ureaj za išenje snijega koristi dva
vratila sa puem. Vratila su postavljena paralelno jedno iznad drugoga i na svako od njih je
zavaren pu za išenje odnosno zahvaanje snijega. Puevi usmjeruju snijeg prema impeleru
koji zatim ispuhuje snijeg prema lijebu za izbacivanje. lijeb je veih dimenzija te ga je
mogue rotirati radi lakšeg izbacivanja snijega. S radnom širinom od 1,7 metara i radnom
visinom od 1 metar ureaj omoguuje išenje vrlo dubokog snijega. S bonih strana kuište je
oblikovano tako da imitira skije koje omoguavaju klizanje po površini. Prijenos snage odvija
se preko vratila i prijenosnika koji omoguuje snagu rotoru odnosno drugom vratilo. Vratilo
preko lananog prijenosa prenosi snagu na vratlila na kojem su smješteni puevi. Shema toka
snage i skica koncepta nalaze se na slikama 23. i 24.
Slika 23. Koncept 3
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 24. Shema toka snage - koncept 3
9.3. Ocjenjivanje koncepata
Vrednovanjem predstavljenih koncepata odabrat e se najbolji koncept ili najbolja
kombinacija s kojom e se ii u daljnju konstrukcijsku razradu. Vrednovanje e se izvršiti
ocjenjivanjem po zadanim kriterijima. Kriteriji proizlaze iz definicije cilja proizvoda, gdje su
postavljeni zahtjevi koje ureaj mora ispuniti. Vrednovat e se ocjenama u rasponu od 1 do 5
te e koncept s najveim zbrojem ocjena po kriterijima biti proglašen najboljim.
Tablica 10. Vrednovanje koncepata
Kompleksnost 4 4 2
Sigurnost 2 4 3
Efikasnost 4 4 4
Estetika 3 3 3
Odravanje 2 3 3
Cijena 4 3 2
Ukupno: 23 25 21
Tena Horvat Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 29
Kao što se vidi u tablici 10., koncept 2 sakupio je najveu ocjenu emu su najviše
pridonjeli sigurnost, efikasnost i jednostavnost korištenja te odravanja. Preostali koncepti
nešto su kompleksnije izvedbe te im je sigurnost manja.
10. DETALJNA RAZRADA ODABRANOG KONCEPTA
Odabrani koncept za išenje koristu pu zavaren za vratilo, impeler za usmjeravanje i
izbacivanje snijega kroz lijeb. Prijenos snage odvija se preko kardanoskog vratila, reduktora i
remenskog prijenosa. Ureaj se prikljuuje s prednje strane traktora kategorije II s brojem
okretaja prednjeg vratila n = 540 okr/s.
Kako zadatkom nisu zadane karakteristike ureaja potrebno ih je odabrati, odnosno
pretpostaviti, stoga je pretpostavljeno sljedee:
- brzina traktora: vtraktor = 6 km/h,
- radna širina: bpu = 1,9 m,
- promjer pua: dpu = 0,65 m,
- broj okretaja vratila na traktoru: ntraktor = 540 okr/s.
Napomena: broj okretaja izlaznog vratila traktora naješe je 540 okr/s ili 1000 okr/s.
U proraun kreemo s kapacitetom išenja snijega, odnosno volumnim protokom
snijega koji raunamo prema:
= = 1,6667 1,9 0,65 = 2,0583 m3/s. [1]
10.1. Impeler
10.1.1. Dimenzije impelera
Impeleru se snaga prenosi s traktora pomou kardanskog vratila preko reduktora.
Istraivanjem trišta, odnosno prikljuaka slinih dimenzija, odreena je brzina okretaja
impelera nimp = 540 okr/min koja je jednaka broju okretaja izlaznog vratila traktora, tj. stupanj
prijenosa je i = 1, s napomenom da impeler mora imati veu brzinu vrtnje od pua kako nebi
došlo do gušenja lijeba snijegom i zastoja u radu:
= = 540 okr/min = 9 okr/s, [2]
Tena Horvat Diplomski rad
pa je volumni protok snijega po okretaju vratila:
/ =
9 = 0,2287 m3/s. [3]
Za daljnji proraun potrebno je odabrati jednu od dimenzija impelera pa se odabire
promjer impelera rimp = 0,5 m iz ega se rauna površina presjeka:
= 2 = 0,7854 m2. [4]
Drugu dimenziju, odnosno širinu lopatice impelera, raunamo iz volumena impelera i
površine:
0,7854 = 0,2911 m, [6]
gdje je volumen jednak volumnom protoku snijega po okretaju impelera qsnijeg/okr = Vimp. S
strane sigurnosti za širinu impelera uzima se bimp = 0,3 m.
10.1.2. Snaga potrebna za okretanje impelera
Kako bi proraunali snagu potrebu za okretanje impelera potrebno je najprije odrediti
volumen i masu snijega koji optereuju lopatice. Volumen snijega iznosi:
/ = 2 = 0,52 0,3 = 0,2356 m3, [7]
dok je masa snijega:
= / = 0,2356 300 = 70,6800 kg. [8]
Za gustou snijega uzima se, prema [13], ρsnijeg = 200 - 300 kg/m3 za odstajali napadali snijeg.
Iz prethodno izraunatih podataka moemo odrediti silu koja djeluje na lopatice
impelera:
= = 1,3 70,68 9,81 = 901,3820 N, [9]
gdje je φ = 1,3 faktor udara prema [14].
Tena Horvat Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 31
Sila koju smo izraunali optereuje impeler, no impeler se sastoji od 4 kraka, tj. lopatice
pa je sila na jednoj lopatici jednaka:
=
−1 =
3 = 300,4607 N, [10]
gdje n oznaava broj lopatica na impeleru. Za proraun se uzima n-1 lopatica jer u trenutku kad
jedna lopatica izbaci snijeg, snijegom su optereene samo 3 lopatice što je najnepovoljniji
sluaj.
Moment potreban za okretanje impelera raunamo preko sile na impeler i kraka na
kojem djeluje:
= = 901,3820 0,5 = 450,6910 Nm, [11]
iz ega raunamo snagu potrebnu za okretanje impelera:
= 2 = 450,6910 2 9 = 25,4860 kW. [12]
10.1.3. Visina i domet izbacivanja snijega
Maksimalnu visinu izbacivanja snijega izraunat emo pomou formula za kosi hitac.
Sile koje djeluju na snijeg na lopatici prikazane su na slici 25.
Slika 25. Sile na snijeg - lopatica
Obodna brzina impelera rauna se prema:
= 2 =
2 2 = 0,5 9 = 14,1372 m/s, [13]
Tena Horvat Diplomski rad
iz ega moemo izraunati visinu vertikalnog hica:
=
Kako lijeb za izbacivanje nije vertikalan, izraunat emo visinu izbacivanja snijega za
nekoliko sluajeva nagiba, što se vidi na slici 26., gdje su prikazani i vektori brzina te pripadni
kutevi nagiba.
Slika 26. Razliiti nagibi lijeba
Za izraunavanje visine izbacivanja potrebna nam je komponenta brzine vy koja je
jednaka:
= . [15]
Uvrštavanjem [15] u [14] dobiva se visina izbacivanja za kut αz:
=
2 2
2 , [16]
dok se uvrštavanjem kuteva αz = 30°, αz = 45° i αz = 60° u [16] dobiva visina izbacivanja:
h = 2,5466 m za αz = 30°,
h = 5,0933 m za αz = 45°,
h = 7,6400 m za αz = 60°.
Tena Horvat Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 33
Osim visine izbacivanja, izraunat emo i domet koji se rauna prema:
=
2 sin (2). [17]
Uvrštavanjem kuteva u [17] dobivaju se dometi za razliite kuteve nagiba lijeba:
d = 8,8218 m za αz = 30°,
d = 10,1865 m za αz = 45°,
d = 8,8218 m za αz = 60°.
10.2. Pu
10.2.1. Sile koje djeluju na pu
Za raunanje sila potrobno je najprije odrediti površinu pua pri emu emo koristiti
Solidworks. Iz konstrukcije je odreeno da površina pua, gledano s prednje strane, iznosi:
Apu = 0,2563 m2. [18]
Kako u istom trenutku snijeg djeluje samo na polovicu pua, odnosno optereena je samo jedna
strana, za proraun sila uzima se samo polovica površine koja iznosi:
− =
2 = 0,1281 m2. [19]
Zatim se odreuje maseni protok snijega koji dolazi na pu pomou:
= − , [20]
gdje je vuk zbroj brzina traktora i obodne brzine pua:
= + −. [21]
Obodnu brzinu raunamo prema:
− = 2 = 0,325 2 3 = 6,1261 m/s, [22]
za npu = 3 okr/s, pa uvrštavanjem u [21] dobivamo ukupnu brzinu:
= 1,6667 + 6,1261 = 7,7928 m/s,
Tena Horvat Diplomski rad
= 0,1281 7,7928 300 = 299,6318 kg/s.
Radijalna sila koja djeluje na pu proizlazi iz formule:
− = = 299,6318 7,7928 = 2334,9710 N. [23]
Na slici 27. vidljivo je da su puevi okrenuti tako da bona, tj. aksijalna sila na lijevoj i
desnoj polovici pua djeluju u suprotnom smjeru stoga e se one poništiti.
Slika 27. Pu
No kako se moe dogoditi da se snijeg obuhvati samo s lijevom ili desnom stranom pua
potrebno je proraunati aksijalnu silu kada je optereena samo jedna strana. Sile na pu
prikazane su na slici 28., dok je trokut sila i brzina prikazan na slici 29.
Slika 28. Radijalna i aksijalna sila na puu
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 29. Trokut sila i brzina - pu
Iz trokuta sila i brzina lako izraunavamo aksijalnu silu na puu te brzinu guranja snijega prema
središtu:
= = 7,7928 (10°) = 1,3741 m/s. [25]
Kako bi odredili ukuprnu aksijalnu silu koja djeluje na pu potrebno je odrediti i silu kojom se
gura snijeg prema rotoru, a ona se rauna prema:
− = − . [26]
Za odreivanje masenog protoka snijega potrebna nam je površina bonih stranica pua koju
oitavamo u Solidworksu:
Ab = 0,4901 m2, [27]
pa protok snijega iznosi:
− = = 0,4901 1,3741 300 = 202,0340 kg/s. [28]
Uvrštavanjem dobivenog u [26] izraunava se sila guranja snijega:
Tena Horvat Diplomski rad
− = 202,0340 1,3741 = 277,6148 N.
Zbrajanjem sila u aksijalnom smjeru dobiva se ukupna aksijalna sila koja djeluje na pu:
−, = − + − = 205,8592 + 277,6148 = 483,4740 N. [29]
10.2.2. Moment i snaga potrebni za okretanje pua
Pomou radijalne sile Fpu-r odreuje se moment i snaga potrebni za okretanje pua:
= − = 2334,9710 0,325 = 758,8656 Nm, [30]
= 2 = 758,8656 2 3 = 14,3043 kW. [31]
11. SNAGA POTREBNA ZA POKRETANJE UREAJA
11.1. Korisnost
Kako bi izraunali potrebnu snagu za pokretanje ureaja potrebno je izraunati ukupnu
korisnost ureaja:
ηuk = η3 L · ηP · ηS · ηR = 0,993 · 0,95 · 0,97· 0,97 = 0,8673, [32]
gdje je: - ηuk – ukupna korisnost,
- ηL – korisnost leaja po uleištenom vratilu,
- ηP – korisnost prijenosnika,
- ηS – korisnost spojke,
11.2. Snaga
= +
Fakultet strojarstva i brodogradnje 37
12. PRORAUN ZAVARA PU – VRATILO
Izmeu vratila i pua nalaze se ukrute pomou kojih je pu zavaren za vratilo. Ve su
prije izraunate radijalna i aksijalna sila koje djeluju na pu pa sile na ukrutu iznose:
− = −
8 = 60,4343 N, [35]
gdje je n = 8 broj ukruta izmeu pua i vratila. Zavari su postavljeni paralelno, odnosno okomito
na smjer sile stoga su optereeni na smik i savijanje. Na slici 30. nalazi se mjesto zavara i
proraunski presjek zavara projiciran u vodoravnu ravninu.
Slika 30. Proraunski presjek zavara (desno) i mjesto zavara (lijevo)
Debljinu zavara potrebno je pretpostaviti uz ogranienja:
amin = 0,25·t = 2,5 mm; amax = 0,7·t = 7 mm [36]
pa je odabrano a = 4 mm. Ostale dimenzije presjeka zavara su: l = 25,5 mm, lz =33,5 mm,
t = 10 mm i tz = 18 mm.
Tena Horvat Diplomski rad
Geometrijske karakteristike zavara iznose:
1 = 2 = 3
1 = 2 =
Naprezanje na savijanje rauna se prema:
=
, [43]
gdje je M moment savijanja koji se izraunava kao sila puta krak i iznosi:
= − 292,5 = 291,8714 292,5 = 85372,3845 N/mm2, [44]
= − 292,5 = 60,4343 292,5 = 17677,0328 N/mm2. [45]
Veliina kraka je 292,5 mm što je jednako udaljenosti izmeu vratila i pua. Uvrštavanjem [44]
i [45] u [43] izraunava se naprezanje na savijanje u oba smjera:
− = 85372,3845
1133,7127 = 75,3033 N/mm2,
− = 17677,0328
530,6667 = 33,3110 N/mm2.
Smino naprezanje uslijed sila Fu-r i Fu-a rauna se kao sila kroz površina i iznosi:
= −
= −
Tena Horvat Diplomski rad
Ukupno smino naprezanje odnosno naprezanje na savijanje izraunava se zbrajanjem
naprezanja uslijed obje sile:
, = + = 1,5097 N/mm2. [49]
Kako bi provjerili zadovoljava li zavar potrebno je odrediti reducirano i dopušteno
naprezanje:
2 + , 2 ), [50]
uz , = , = 1
dobiva se = √76,80202 + 1,8 (76,80202 + 1,50972) = 128,5303 N/mm2.
Reducirano naprezanje mora biti manje od dopuštenog naprezanja:
≤ , = 0,85 , [52]
pri emu je: = 1 za a = 4 i
= 160 N/mm2 za S235 prema HRN U.E7.150.
Uvrštavanjem β i σdop u [52] dobiva se dopušteno naprezanje:
= 128,5303 N/mm2 ≤ , = 1 0,85 160 = 136 N/mm2,
koje je vee od reduciranog, odnosno zavar zadovoljava.
13. ODABIR PRIJENOSNIKA I SPOJKE
13.1. Prijenosnik
U poglavlju 11. izraunata je ukupna snaga potrebna za pokretanje ureaja, a ona iznosi
Puk = 46,8397 kW. Broj okretaja izlaznog vratila traktora iznosi 540 okr/s dok je broj okretaja
impelera takoer 540 okr/s, odnosno prijenosni omjer je 1. Budui da prijenosnik ima prijenosni
omjer 1, ukupni prijenosni omjer e biti jednak prijenosnom omjeru remenskog prijenosa.
Tena Horvat Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 40
Za prihvat i usmjeravanje snage odabran je prijenosnik tvrtke CMR, model T-90, sa
jednom ulaznom i dvije izlazne grane. Ulazni i izlazni broj okretaja prijenosnika jednak je 540
okr/s, odnosno ip = 1. Na slikama 31. i 32. prikazane su okvirne dimenzije i tehnike
karakteristike prijenosnika.
Tena Horvat Diplomski rad
13.2. Spojka
Odabrana spojka je kandasta elastina spojka, model EK1-450, tvrtke R+W. Osim
moguih grešaka te odstupanja spojka omoguuje siguran prijenos energije uz apsorbiranje
vršnih optereenja i torzijskih vibracija. Elastina konstrukcija poliuretanskog zupastog
prstena nadoknauje radijalna i kutna odstupanja. Spojka se fiksira na vratilo pomou pera. Na
sljedeim slikama prikazane su dimenzije i tehnike karakteristike spojke.
Slika 33. Dimenzije spojke
Tena Horvat Diplomski rad
14. REMENSKI PRIJENOS
Za prijenos snage odabran je remeski prijenos pomou uskih klinastih remena. Klinasto
remenje odabrano je iz razloga jer pri istom faktoru trenja moe prenijeti priblino 3 puta veu
obodnu silu od plosnatog remenja, manji su gubici uslijed puzanja te su vratila manje
optereena. Prijenosni omjer remenskog prijenosa izraunava se pomou broja okretaja
pogonskog vratila te broja okretaja gonjenog, a iznosi:
= 1
1 =
dok je udarna snaga prema [14]:
1, = 1 2 = 15,0461 1,2 = 18,0553 kW, [55]
gdje je c2 = 1,2 faktor optereenja prema DIN 7753.
14.1. Dimenzioniranje pogonske remenice
Pomou grafa na slici 35., uz poznatu brzinu vrtnje pogonske remenice i udarne snage
odabire se uski profil remena SPA i promjer manje remenice koji iznosi dR1 = 200mm.
Odabirom promjera remenice mogue je izraunati brzinu remena koja iznosi:
= 1 1 = 0,2 9 = 5,6549 m/s. [56]
Tena Horvat Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 43
Slika 35. Smjernice za izbor profila uskih klinastih remena prema DIN 7753
14.2. Osni razmak
0,7 (1 + 2) ≤ ≤ 2 (1 + 2). [57]
Preko prijenosnog omjera izraunava se promjer gonjene remenice koji iznosi:
2 = 1 = 200 3 = 600 mm [58]
pa se uvrštavanjem u [57] dobiva:
560 mm ≤ ≤ 1600 mm.
Kako bi se odredila duljina remena, odnosno osni razmak, uzimajui u obzir granice
preporuenog razmaka i standardne duljine SPA remena, odabrana je standardna duljina remena
prema DIN 7753:
= + 16 = 3282 + 16 = 3298 mm. [60]
Kada znamo duljinu remena, osni razmak raunamo preko:
= 1 + √1 2 − 2, [61]
gdje je:
1 =
2 = (2−1)2
Uvrštavanjem dobivenog u [61] izraunava se osni razmak koji iznosi:
= 510,3407 + √510,34072 − 20000 = 1000,6953 mm.
14.3. Broj remena
Kako bi se izraunao potreban broj remena, najprije je potrebno odrediti nazivnu snagu
remena, odnosno snagu koju prenosi jedan remen pri brzini vrem =5,6549 m/s, a ona prema [14]
iznosi:
Potreban broj remena:
= 12
gdje je, oitano iz [14]:
c1 = 0,91 za β ≈ 150° - faktor obuhvatnog kuta,
c3 = 1,02 – faktor duljine za uske klinaste remene,
c4 = 1,35 – faktor djelovanja za uske klinaste remene i
c5 = 1,07 – faktor prijenosnog omjera.
Uvrštavanjem u [65] dobiva se:
= 15,04611,2
pa je potreban broj remena Z = 5.
14.4. Sile u remenu
Za proraun sila klinastog remena potrebno je izraunati korigirani faktor trenja:
Tena Horvat Diplomski rad
=
sin(
= 0,5 – faktor trenja izmeu remena i remenice i
= 40° - kut utora na remenici.
Moment na pogonskoj remenici iznosi:
1 = 1
pa je obodna sila na pogonskoj remenici:
1 = 21
0,2 = 2660,7350 N. [68]
Slika 36. Sile u remenu kod okretanja (lijevo) i u stanju mirovanja (desno)
Na slici 36. prikazane su sile u remenu prilikom rada i u stanju mirovanja. Sile raunamo prema:
1 = 1
−1 , [69]
gdje je: cos (
Tena Horvat Diplomski rad
pa uvrštavanjem u [69] i [70] dobivamo:
1 = 2660,7350 54,5558
Rezltantnu silu koja djeluje na vratilo raunamo pomou kosinusovog pouka:
= √1 2 + 2
= √2710,41652 + 49,68152 − 2 2710,4165 49,6815 cos 149,1995
= 2753,2082 N.
Sila prednatezanja iznosi:
14.5. Kontrola uestalosti savijanja
Uestalost savijanja remena odreuje se prema broju remenica, brzini remena i
raunskoj duljini remena Lw:
3282 = 3,4460 s-1,
a ona mora biti manja od dopuštene koja za uski klinasti remen prema [15] iznosi:
= 60 s-1.
Izraunata uestalost savijanja je manja od dopuštene stoga zakljuujemo da ona zadovoljava.
Tena Horvat Diplomski rad
14.6. Odabir pogonske remenice i remena
Prema izraunatom promjeru pogonske remenice dR1 = 200 mm iz kataloga se odabire
remenica, proizvoaa Sit, ije su dimenzije prikazane na slici 37.
Slika 37. Dimenzije pogonske remenice
Tena Horvat Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 48
Od istog proizvoaa odabire se uski klinasti remen koji odgovara odabranoj remenici, a ije
su dimenzije 12,7 x 10, što je prikazano na slici 38.
Slika 38. Profil uskog klinastog remena
15. PRORAUN VRATILA
15.1. Pogonsko vratilo
Na slici 39. prikazana je izometrijska skica pogonskog vratila s optereenjima. Poznati
podaci sa slike su:
= sin = 2753,2082 sin 15° = 712,5827 N, [75]
= cos = 2753,2082 cos 15° = 2659,3949 N, [76]

2 =
1 = 263,4138 Nm,
1 = 200 mm, 2 = 820 mm, 3 = 150 mm. [80]
Tena Horvat Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 49
Slika 39. Izometrija pogonskog vratila
Kako bi izraunali reakcije u leajevima A i B podjelit emo optereenja u horizontalnu i
vertikalnu ravninu vratila.
15.1.1. Vertikalna ravnina
∑ = 0
2 (200 + 820 + 150) = 0 [81]
= (712,5827+196,2)200+8,33851170
1020 = 187,7574 N
∑ = 0
2 [82]
= 712,5827 + 196,2 + 8,3385 − 187,7574 = 729,3638 N
Slika 41. Dijagram sile i momenta pogonskog vratila u vertikalnoj ravnini
15.1.2. Horizontalna ravnina
∑ = 0
= 2659,3949200
1020 = 521,4500 N
Fakultet strojarstva i brodogradnje 51
= 2659,3949 − 521,45 = 2137,9450 N
Slika 43. Dijagram sile i momenta pogonskog vratila u horizontalnoj ravnini
15.1.3. Reakcije u osloncima
Rezultantne sile u osloncima raunaju se kao zbroj kvadrata sila u osloncima u pojedinoj
ravnini:
= √ 2 +
15.1.4. Uvijanje
Osim na savijanje, pogonsko vratilo optereeno je i momentom uvijanja iji je dijagram
prikazan na slici 44. Moment uvijanja je, kod leajnog mjesta B, umanjen za gubitke u leaju.
Slika 44. Dijagram momenta uvijanja pogonskog vratila
15.1.5. Dimenzioniranje vratila
Dimenzioniranje vratila vrši se prema reduciranim optereenjima u pojedinim tokama.
Za materijal vratila odabran je S235JR za koji, prema [20], vrijedi:
= 190 N/mm2 – trajna dinamika vrstoa (savijanje),
= 140 N/mm2 – trajna dinamika vrstoa (uvijanje),
= 47,5 N/mm2 – dopušteno naprezanje (savijanje),
= 35 N/mm2 – dopušteno naprezanje (uvijanje),
0 =
√3 =
Moment savijanja u pojedinoj toki rauna se kao:
= √ 2 +
Minimalni promjer vratila iznosi:
3 . [88]
Prema navedenim formulama odredit e se minimalni promjeri vratila u tokama B, C i D.
- Toka C:
Moment uvijanja u C:
= 1 = 263413,8 Nmm.
Reducirani moment u C:
Tena Horvat Diplomski rad
= √ 10497808,9571
3 = 47,1472 mm.
Kako se na mjestu C nalazi remenica koja, prema proizvoau, ima unutarnji promjer 80 mm
odabrani promjer vratila iznosi dC = 80 mm.
- Toka B:
Minimalni promjer vratila u B:
= √ 10182723,2821
- Toka D:
Vratilo je u toki D optereeno samo na uvijanje koje iznosi:
= = 266074,5 Nmm.
= 33,6223 mm. [89]
Odabrani promjer: dB = 48 mm jer odabrana spojka, koja se nalazi na tom djelu vratila ima
unutarnji promjer 48 mm. Na sljedeoj slici nalazi se skica sa odabranim promjerima vratila.
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 45. Dimenzije promjera pogonskog vratila
15.1.6. Kritini presjeci pogonskog vratila
Optereenja u kritinim presjecima vratila raunaju se prema:
, = √( ) 2
+ 3 (0 ) 2 , [90]
gdje je: = 1,68 - faktor zareznog djelovanja kod savijanja vratila s utorom za pero,
= 1,9 - faktor zareznog djelovanja kod uvijanja vratila s utorom za pero.
Napomena: za presjeke koji se nalaze na prijelazu s manjeg na vei promjer faktori se raunaju.
Naprezanja u kritinim presjecima:
= 12
, ≥ , [93]
b2 – faktor kvalitete obrade površine,
φ – faktor udara,
Napomena: svi podaci za kritine presjeke oitani su iz [20].
- Presjek 1-1 (l = 145 mm):
Moment savijanja na presjeku 1-1 (iz slinosti trokuta):
,11 = 427588,9839
Faktor zareznog djelovanja kod savijanja vratila:
= 1 + 0,88 (1,8 − 1) = 1,704
Reducirani moment na presjeku 1-1:
,11 = √(1,704 336846,4075)2
,11 = 573986,2785 Nmm
11 = 0,1 503 = 12500 mm3
Naprezanje na presjeku 1-1:
Faktori veliine, kvalitete obrade površine i udara na presjeku 1-1:
b1,11 = 0,83
b2,11 = 0,95
φ = 1,5
11 = 0,830,95190
Tena Horvat Diplomski rad
- Presjek 2-2 (l = 200 mm – toka C):
Moment savijanja na presjeku 2-2:
22 = = 464615,7236 Nmm
22 = = 263413,8 Nmm
,22 = √(1,68 464615,7236 )2 + 3 (0,7835 1,9 263413,8)2
,22 = 1034681,2310 Nmm
22 = 0,1 803 = 51200 mm3
Naprezanje na presjeku 2-2:
Faktori veliine, kvalitete obrade površine i udara na presjeku 2-2:
b1,22 = 0,78
b2,22 = 0,95
φ = 1,5
22 = 0,780,95190
Moment savijanja na presjeku 3-3 (iz slinosti trokuta):
,33 = 427588,9839
33 = = 263413,8 Nmm
= 1 + 0,88 (1,8 − 1) = 1,704
= 1 + 1 (1,5 − 1) = 1,5
Reducirani moment na presjeku 3-3:
,33 = √(1,704 433452,4823 )2 + 3 (0,7835 1,5 263413,8)2
,33 = 812714,8074 N/mm2
33 = 0,1 503 = 12500 mm3
Naprezanje na presjeku 3-3:
Faktori veliine, kvalitete obrade površine i udara na presjeku 3-3:
b1,33 = 0,825
b2,33 = 0,95
φ = 1,5
33 = 0,8250,95190
Moment savijanja na presjeku 4-4 (iz slinosti trokuta):
,44 = 0 Nmm
,44 = 28163,61
44 = = 266074,5 Nmm
= 1 + 0,1 (1,8 − 1) = 1,08
= 1 + 0,3 (1,5 − 1) = 1,15
Reducirani moment na presjeku 4-4:
,44 = √(1,08 26286,063)2 + 3 (0,7835 1,15 266074,5)2
,44 = 416210,7801 N/mm2
44 = 0,1 483 = 11059,2 mm3
Naprezanje na presjeku 4-4:
Faktori veliine, kvalitete obrade površine i udara na presjeku 4-4:
b1,44 = 0,83
b2,44 = 0,95
φ = 1,5
44 = 0,830,95190
Tena Horvat Diplomski rad
Moment savijanja na presjeku 5-5 (iz slinosti trokuta):
,55 = 0 Nmm
55 = = 266074,5 Nmm
,55 = √(1,68 22530,888)2 + 3 (0,7835 1,9 266074,5)2
,55 = 687094,5483 Nmm
55 = 0,1 483 = 11059,2 mm3
Naprezanje na presjeku 5-5:
Faktori veliine, kvalitete obrade površine i udara na presjeku 5-5:
b1,55 = 0,83
b2,55 = 0,95
φ = 1,5
55 = 0,830,95190
Tena Horvat Diplomski rad
15.2. GONJENO VRATILO
Na slici 46. prikazana je izometrijska skica gonjenog vratila s optereenjima.
Slika 46. Izometrija gonjenog vratila
Poznati podaci sa slike su:
= 2753,2082 N,

2 =
− = 2334,9710 N,
−, = 483,4740 N,
= 758865,6 Nmm,
4 = 200 mm, 5 = 100 mm, 6 = 500 mm, 7 = 1000 mm,
8 = 500 mm, 9 = 300 mm [95]
Za izraunavanje reakcija u leajevima E i F podjelit emo optereenja u horizontalnu i
vertikalnu ravninu vratila.
15.2.1. Vertikalna ravnina
Kako se najvea optereenja javljaju kad je optereen samo lijevi ili desni dio pua
izraunat e se momenti za oba sluaja, a za dimenzioniranje vratila uzet e se maksimalan
moment odnosno naprezanje.
Slika 47. Optereenja gonjenog vratila u vertikalnoj ravnini (1)
∑ = 0
−, = 0 [96]
1 = (712,5827−313,92)200−353,16800+(2334,971−353,16)1800+483,474325
2600
1 = 712,5827 + 2334,971 − 1354,459 − 2 353,16 − 313,92
1 = 672,8547 N
Tena Horvat Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 62
Slika 48. Dijagram sile i momenta gonjenog vratila u vertikalnoj ravnini (1)
Napomena: U toki I momentnog dijagrama dolazi do skoka radi aksijalne sile Fpu-a,uk.
- Sluaj 2 – optereen lijevi dio pua
Slika 49. Optereenja gonjenog vratila u vertikalnoj ravnini (2)
∑ = 0
2 ) 800 −
−, = 0 [99]
2 = (712,5827−313,92)200+(2334,971−353,16)800−353,161800−483,474325
2600
∑ = 0
2 = 712,5827 + 2334,971 − 456,3932 − 2 353,16 − 313,92
2 = 1570,9205 N
−, = = 483,4740 N
Slika 50. Dijagram sile i momenta gonjenog vratila u vertikalnoj ravnini (2)
Napomena: U toki I momentnog dijagrama dolazi do skoka radi aksijalne sile Fpu-a,uk.
15.2.2. Horizontalna ravnina
U horizontalnoj ravnini vratilo je optereeno jednako u 1. i 2. sluaju jer je jedina sila
koja se javlja, osim reakcija u osloncima, sila FRy na kraku l4 pa su FEy i FFy jednake za oba
sluaja.
Tena Horvat Diplomski rad
∑ = 0
= 2659,3949200
2600 = 204,5688 N
= 2659,3949 − 204,5688 = 2454,8261 N
Slika 52. Dijagram sile i momenta gonjenog vratila u horizontalnoj ravnini
15.2.3. Reakcije u osloncima
Rezultantne sile u osloncima raunaju se kao zbroj kvadrata sila u osloncima u pojedinoj
ravnini, a za izraun uzete su maksimalne vrijednosti reakcija u osloncima:
= max(1, 2) = 1570,9205 N, [103]
= max(1, 2) = 1354,4590 N, [104]
s time da oba leaja moraju nositi aksijalnu silu pa su rezultantne sile:
= √ 2 +
= 2954,2697 N,
= 1452,6371 N.
15.2.4. Uvijanje
Osim na savijanje, gonjeno vratilo optereeno je i momentom uvijanja iji je dijagram
prikazan na slici 53.
15.2.5. Dimenzioniranje vratila
Dimenzioniranje vratila vrši se prema reduciranim optereenjima u pojedinim tokama.
Za materijal vratila odabran je E335 za koji, prema [20], vrijedi:
= 300 N/mm2 – trajna dinamika vrstoa (savijanje),
= 230 N/mm2 – trajna dinamika vrstoa (uvijanje),
= 75 N/mm2 – dopušteno naprezanje (savijanje),
= 57,5 N/mm2 – dopušteno naprezanje (uvijanje),
0 =
√3 =
Moment savijanja u pojedinoj toki rauna se kao:
= √ 2 +
Minimalni promjer vratila iznosi:
Fakultet strojarstva i brodogradnje 66
Maksimalni momenti odreeni su iz momentnog dijagrama prema slikama 48. i 50. te oni
iznose:
= max(1, 2) = 314184,1 Nmm, [108]
= max(1, 2) = 1174667 Nmm, [109]
= max(1, 2) = 1083567,2 Nmm. [110]
Prema navedenim formulama odredit e se minimalni promjeri vratila u tokama H, G i I.
- Toka G:
Moment uvijanja u G:
= = 758865,6 Nmm.
Reducirani moment u G:
Minimalni promjer vratila u G:
= √ 10777749,7526
3 = 46,9814 mm.
Kako se na mjestu G nalazi remenica koja, prema proizvoau, ima unutarnji promjer 80 mm
odabrani promjer vratila iznosi dG = 80 mm.
- Toka H:
Moment uvijanja u H:
= = 758865,6 Nmm.
Tena Horvat Diplomski rad
Reducirani moment u H:
Minimalni promjer vratila u H:
= √ 101334379,774
3 = 56,2436 mm.
Na mjestu H i I se nalazi pu pa e promjer vratila biti odabran ovisno o I.
- Toka I:
Moment uvijanja u I:
= = 758865,6 Nmm.
Reducirani moment u I:
Minimalni promjer vratila u I:
= √ 101210800,166
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 54. Dimenzije promjera gonjenog vratila
15.2.6. Kritini presjeci gonjenog vratila
Optereenja u kritinim presjecima vratila raunaju se prema:
, = √( ) 2
Naprezanja u kritinim presjecima:
= 12
b2 – faktor kvalitete obrade površine,
φ – faktor udara,
Napomena: svi podaci za kritine presjeke oitani su iz [20].
- Presjek 1-1 (l = 145 mm):
Moment savijanja na presjeku 1-1 (iz slinosti trokuta):
,11 = 490965,22
Faktor zareznog djelovanja kod savijanja i uvijanja vratila:
= 1 + 0,62 (2 − 1) = 1,62
= 1 + 0,96 (1,6 − 1) = 1,576
Reducirani moment na presjeku 1-1:
,11 = √(1,62 422593,8078)2 + 3 (0,7531 1,576 758865,6)2
,11 = 1703639,984 Nmm
11 = 0,1 603 = 21600 mm3
Naprezanje na presjeku 1-1:
Faktori veliine, kvalitete obrade površine i udara na presjeku 1-1:
b1,11 = 0,80
b2,11 = 0,92
φ = 1,5
11 = 0,80,92300
Tena Horvat Diplomski rad
Moment savijanja na presjeku 2-2 (toka G)
22 = = 582888,0647 Nmm
Faktor zareznog djelovanja kod savijanja i uvijanja vratila s utorom za pero:
= 1,9
= 1,9
,22 = √(1,9 582888,0647)2 + 3 (0,7531 1,9 758865,6)2
,22 = 2182603,875 Nmm
22 = 0,1 803 = 51200 mm3
Naprezanje na presjeku 2-2:
Faktori veliine, kvalitete obrade površine i udara na presjeku 2-2:
b1,22 = 0,78
b2,22 = 0,96
φ = 1,5
22 = 0,780,96300
Moment savijanja na presjeku 3-3 (iz slinosti trokuta):
Tena Horvat Diplomski rad
,33 = 490965,22
Faktor zareznog djelovanja kod savijanja i uvijanja vratila:
= 1 + 0,3 (2,1 − 1) = 1,33
= 1 + 0,7 (1,65 − 1) = 1,455
Reducirani moment na presjeku 3-3:
,33 = √(1,33 767858,8632)2 + 3 (0,7531 1,455 758865,6)2
,33 = 1765589,803 Nmm
33 = 0,1 703 = 34300 mm3
Naprezanje na presjeku 3-3:
Faktori veliine, kvalitete obrade površine i udara na presjeku 3-3:
b1,33 = 0,78
b2,33 = 0,90
φ = 1,5
33 = 0,780,9300
Moment savijanja na presjeku 4-4 (iz slinosti trokuta):
Tena Horvat Diplomski rad
,44 = 490965,22
Faktor zareznog djelovanja kod savijanja i uvijanja vratila:
= 1 + 0,35 (2 − 1) = 1,35
= 1 + 0,72 (1,6 − 1) = 1,432
Reducirani moment na presjeku 4-4:
,44 = √(1,35 410267,5579)2 + 3 (0,7531 1,432 758865,6)2
,44 = 1521857,689 Nmm
44 = 0,1 603 = 21600 mm3
Naprezanje na presjeku 4-4:
Faktori veliine, kvalitete obrade površine i udara na presjeku 4-4:
b1,44 = 0,80
b2,44 = 0,92
φ = 1,5
44 = 0,80,92300
Tena Horvat Diplomski rad
16. LEAJEVI
Leajevi pogonskog vratila optereeni su samo radijalnom silom, dok su leajevi
gonjenog vratila optereeni i aksijalnom silom Fpu-a,uk. Proraun leajeva vršit e se na temelju
dinamike nosivosti C koja iznosi:
= ( 6010_
106 )
1
n – broj okretaja vratila u min-1,
L10h_min = 3000-6000 – vijek trajanja valjnih leajeva za poljoprivredne strojeve,
ε = 3 – eksponent vijeka trajanja za leajeve s teorijskim dodirom u toki.
Napomena: Podaci su oitani iz [22].
16.1. Odabir i proraun leajeva pogonskog vratila
Za leajno mjesto A pogonskog vratila, koje je vidljivo na slici 39., odabran je
jednoredni radijalni kuglini leaj s prirubnicom FYWK 50 LTHR, dok je za leajno mjesto B
odabran takoer kuglini leaj s kuištem P2BC 50M-TPSS, proizvoaa SKF.
- Leaj A
106 )
1
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 55. Leaj A pogonskog vratila
Slika 56. Leaj A pogonskog vratila
Tena Horvat Diplomski rad
- Leaj B
106 )
1
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 58. Leaj B pogonskog vratila
16.2. Odabir i proraun leajeva gonjenog vratila
Kako je gonjeno vratilo optereeno i aksijalnom silom, za leajna mjesta E i F, prema
slici 46., odabran je isti leaj i to jednoredni radijalni kuglini leaj UCF 312. Kuglini leajevi,
prema [22], mogu nositi i manja aksijalna optereenja. Aksijalna sila na oba leaja iznosi:
−, = 483,4740 N,
= 2954,2697 N,
= 1452,6371 N
pa e se, zbog veeg optereenja, proraun provesti samo za leaj E.
Tena Horvat Diplomski rad
- Leaj E

=
= + = = 2954,2697 N [113]
= 2954,2697 ( 601804500
106 )
1
Slika 59. Leaj E i F gonjenog vratila
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 60. Leaj E i F gonjenog vratila
17. PRORAUN PERA
Za prijenos snage na pogonskom vratilu postoje dva pera, jedno kod spoja sa spojkom,
a drugo kod spoja s remenicom. Na gonjenom vratilu pero se nalazi kod spoja vratila s
remenicom. Pera e se proraunavati s obzirom na boni tlak prema formuli:

gdje je:
h – visina pera,
i = 1 – broj pera po obodu,
pdop = 80 N/mm2 – dopuštena vrijednost bonog tlaka za elik prema [14].
Tena Horvat Diplomski rad
- Spoj vratila i remenice (mjesto C)
= 263413,8 Nmm
= 80 mm
= 2263413,8
80 = 6585,345 N
= 70 mm
Odabrana duljina zadovoljava.
= 266074,5 Nmm
= 48 mm
= 2266074,5
48 = 11086,4375 N
= 35 mm
Odabrana duljina zadovoljava.
- Spoj vratila i remenice (mjesto G)
= 758865,6 Nmm
= 80 mm
= 2758865,6
80 = 37943,28 N
= 80 mm
Odabrana duljina zadovoljava.
18. PRORAUN KRITINOG ZAVARA
Zavar koji se definira kao kritian je zavar trospojne veze traktorskog prikljuka.
Trospojna veza se sastoji od profila 70 x 70 i nosaa (gornja veza) te dva profila 50 x 50 i nosaa
koji su zavareni za kuište radnog stroja. Zavar je izveden po cijelom obodu spoja te e se
kutevi zavara uzimati u obzir pri proraunu. Na slici 61. prikazan je pogled sa stranje strane
prikljuka te su oznaena mjesta kritinog zavara, koji se nalaze na kraku l = 900 mm, dok je
na slikama 62. i 63. skica zavara s potrebnim dimenzijama za proraun.
Slika 61. Mjesta kritinog zavara
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 62. Skica zavara i koordinate teišta
Slika 63. Dimenzije profila i zavara
Tena Horvat Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 83
Dimenzije sa slike 63. uz odabranu debljinu zavara a = 3 mm:
l1 = l2 = 50 mm,
l3 = 70 mm,
Kako bi izraunali naprezanja najprije je potrebno izraunati poloaj teišta:
= 3
762+2562 = 320,4436 mm [115]
te polarni moment otpora zavara:
=
, [116]
gdje je Ix, uz primjenu Steinerovog pravila:
= 1 + 1 1 + 2 + 2 2 + 3 + 3 3. [117]
Kako su površine zavara 1 i 2 jednake kao i udaljenosti od teišta vrijedi:
= 2 (1 + 1 1) + 3 + 3 3. [118]
Uvrštavanjem podataka dobivaju se pojedini momenti tromosti i površine:
1 = 2 = 1
2 = 562 − 502 = 636 mm2, [121]
3 = 3 2 − 3
pa se uvrštavanjem podataka u [117] izraunava ukupni moment tromosti:
= 198510589 mm4.
Polarni moment otpora:
= 198510589
Oitavanjem podataka iz Solidworksa dobiva se priblina masa ureaja koja iznosi:
mureaj ≈ 750 kg
= = 750 9,81 1,2 = 8829 N, [123]
gdje je ρ = 1,2 faktor udara.
Zavar je optereen na savijanje i smik pa reducirano naprezanje iznosi:
= = 8829 900 = 7946100 Nmm, [124]
=
= √2,8 2 + 1,8
2 = 19,8459 N/mm2. [127]
Dopušteno naprezanje zavara ovisi o debljini zavara i materijalu konstrukcije:
= 160 N/mm2 za materijal S235 JR,
, = 0,8 (1 + 1
) = 0,8 (1 +
pa vrijedi:
odnosno zavar zadovoljava.
19. KONSTRUKCIJSKO RJEŠENJE
Prema odabranom konceptu i u skladu s proraunom izraen je CAD model ureaja u
programu za modeliranje Solidworks. Osim modela izraeni su i tehniki crtei koji se nalaze
u prilogu.
Na slici 64. prikazan je sklop traktorskog prikljuka za išenje snijega s oznaenim
osnovnim komponentama.
Slika 64. Traktorski prikljuak za išenje snijega
Brojem (1) oznaeno je kuište koje se sastoji od stranje stranice na koju je zavaren
pokrov impelera (5) te bonih stranica (6) koje su privršene vijcima. Radni stroj se povezuje
s traktorom preko prikljuka u 3 toke (7) koji se nalazi na nosivoj konstrukciji (5). išenje
snijega omogueno je vratilom na koje je zavaren pu (3) te impelerom (2) koji usmjerava
snijeg u lijeb za izbacivanje (4).
Nosiva konstrukcija izraena je od pravokutnih profila 30x30x3, 50x50x3 i 70x70x3 te
pravokutnog profila 200x50x4 koji je prepolovljen po širini tako da su dobivena dva profila
oblika slova U 200x25x4. Navedeni profili nalaze se na slikama 65., 66., 67., i 68. dok se nosiva
konstrukcija nalazi na slici 69. Osim što daje krutost sustavu, dijelovi nosive konstrukcije slue
za privršivanje komponenti za prijenos snage.
Tena Horvat Diplomski rad
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 69. Nosiva konstrukcija
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 70. Traktorski prikljuak - gornja strana
Slika 70. prikazuje traktorski prikljuak s gornje strane. Moment se preko kardanskog
vratila prenosi do prijenosnika (1) koji ima dva izlaza. S jedne strane moment se prenosi do
impelera dok se s druge, preko spojke (2), prenosi do pogonske remenice koja pak prenosi
moment do gonjene remenice (6). Gonjena remenica smještena je na vratilu na kojem je zavaren
pu. Brojevima 3, 4 i 5 oznaeni su leajevi dok broj 7 prikazuje kuište leaja, koji je jednak
leaju 5, s poklopcom. Svi leajevi nalaze se u kuištu s poklopcom kako bi bili osigurani od
ulaska vode, odnosno snijega.
Tena Horvat Diplomski rad
Slika 71. Remenski prijenos
Remenski prijenos sastoji se od pogonske remenice (1), gonjene remenice (3), natezne
remenice (2) te 5 klinastih V-remena dimenzija 12,7 x 10 (4). Dio natezne remenice je opruga
koja pritiše remenicu u smjeru strelice kako bi remenje bilo napeto.
Ulazak vode onemoguen je korištenjem V-brtve (1) koja se pod pritiskom „zalijepi“
za kuište. Osim vode, onemoguuje ulazak prašine, ulja i soli u kuište. Kako bi se sprijeio
ulazak vode s vanjske strane na nosa leaja postavljeni su plastini poklopci (2).
Slika 72. V-brtva
Slika 73. Onemoguen ulazak vode pomou brtve i poklopca
Slika 74. lijeb za izbacivanje
Tena Horvat Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 91
lijeb se rotira oko svoje osi pomou hidromotora (2) te zupanika (3). Pomicanje kape
lijeba (6) gore – dolje omogueno je polugom (1) koja je za vrat lijeba privršena vijkom
(4) dok je za kapu lijeba privršena svornjakom s rascjepkom (5).
Klizanje ureaja po površini vrši se preko skija, slika 75., koje su vijcima privršene
za nosivu konstrukciju, odnosno kuište. Materijal skija je robalon plastika (polietilen) koja je
otporna na sol, trošenje te je pristupanija cijenom od metalnih ili obinih plastinih skija.
Slika 75. Skije
20. ZAKLJUAK
Ovaj diplomski rad je prikaz razvoja ureaja za išenje snijega na pogon traktorom
poevši od praenja razvoja ureaja kroz povijest, analize sadašnjih postojeih ureaja i analize
trišta na ijim temeljima je izraena funkcijska dekompozicija i morfološka matrica te su
koncipirana rješenja koja zadovoljavaju uvjete u kojima e stroj raditi kao i karakteristike
traktora koji e ga pogoniti. Najbolji koncept je detaljno razraen, proraunat, modeliran te je
za njega napravljena tehnika dokumentacija.
Na trištu postoji potreba za ovakvim strojevima, iako, govorei o našoj zemlji, potreba
je manja, no u sjevernijim zemljama, gdje su koliine padalina velike, trište je znatno vee.
Stroj ima radnu širinu 1,9 metara dok mu je radna visina 0,65 metara, a tei nešto više od 700
kg. Korištenjem gotovih poluproizvoda poput kvadratnih i pravokutnih profila znatno se
smanjila cijena ureaja. lijeb za izbacivanje koji se rotira oko vertikalne osi te ima mogunost
pomicanja u vertikalnoj osi omoguuje sigurnije upravljanje strojem. Osim toga, svi dijelovi su
zaštieni poklopcima dok su leajevi brtvama osigurani od ne ulaska vode, snijega i soli.
Tena Horvat Diplomski rad
Fakultet strojarstva i brodogradnje 92
Tijekom razvoja novih proizvoda rijetko se samo jedna osoba bavi istraivanjem,
razradom, koncipiranjem i konstruiranjem samog proizvoda tako da je prilikom ovog projekta
ostavljeno prostora za budua unapreenja i nadogradnje.
Tena Horvat Diplomski rad
PRILOZI
LITERATURA
[6] https://www.woodmaxx.com/SB_84PTO_WoodMaxx_Snow_Blower_p/sb-84.htm
[7] https://www.deere.com/en/attachments-accessories-and-implements
[8] https://www.yanmartractor.com/tractor-attachments/snow-removal/snow-blowers
[9] https://www.landpride.com/products/snow-removal/snow-blowers
[10] http://www.fartakmachine.com/
[11] https://www.tractordata.com/articles/technical/threepoint.html
[12] Zaninovi, K. Gaji-apka, M., Androi, B., Deba, I., Dujmovi, D.,; Odreivanje
karakteristinog optereenja snijegom, Graevinski fakultet Zagreb, 2001.
[13] https://www.sciencelearn.org.nz/resources/1391-snow-and-ice-density
[14] Decker, Karl – Heinz; Elementi strojeva, Tehnika knjiga Zagreb, 2006.
[15] Vukovi, K., Remenski prijenos – podloge, Fakultet strojarstva i brodogradnje, 2019.
[16] Vukovi, K., Zupani prijenos – podloge, Fakultet strojarstva i brodogradnje, 2019.
[17] http://www.cmr.it/en/gearboxes/
[20] Vukovi, K., Vratilo – podloge, Fakultet strojarstva i brodogradnje, 2019.
[21] https://www.skf.com/group/products/rolling-bearings
[22] Vukovi, K., Valjni i klizni leajevi, Fakultet strojarstva i brodogradnje, 2019.
https://www.sciencelearn.org.nz/resources/1391-snow-and-ice-density
https://www.skf.com/group/products/rolling-bearings
YZ
W
V
4
11
104,6kg
271kg
0,3kg
36,5kg
11,9kg
DIN EN 24017 DIN EN 1664 DIN EN 24017 DIN EN 1664
DIN EN 24017 DIN EN 1663
DIN EN 24017
DIN EN 24016
DIN EN 24017
ISO 4032 ISO 433
th_01_01_2020
th_01_02_2020
th_02_01_2020
th_03_01_2020
th_04_01_2020
th_05_01_2020
th_06_01_2020
th_07_01_2020
1 PRIJENOSNIK 1 2 VRATILO IMPELERA 1 3 PERO 14X9X100 1 4 IMPELER 1 5 PERO 12X8X100 1 6 SPOJKA 1 7 VRATILO POGONSKO 1 8 PERO 14X9X35 1 9 PERO 22X14X70 2 10 POGONSKA REMENICA 1 11 VRATILO SA ZAVARENIM PUOM 1 12 GONJENA REMENICA 1 13 REMEN 12,7X8 5 14 NOSIVA KONSTRUKCIJA 1 15 FYWK_50_LTHR 1 16 ASKUBAL_UCF_312 2 17 TWVA00700_N6T5068__08_ 1 18 TWVA00600_N6T5060__06_ 2 19 DIN EN 24017 - M20 X 55-N 4 20 DIN EN 1664 - M20 - N 8 21 DIN EN 24017 - M20 X 60-N 4 22 DIN EN 1664 - M6 - N 2 23 DIN EN 24017 - M6 X 16-N 14 24 DIN EN 1663 - M16 - N 4 25 DIN EN 24017 - M16 X 50-N 6 26 P2BC_50M_TPSSP2BC_50M_TPSS 1 27 HEXAGON NUT ISO 4034 - M16 - N 2 28 SKIJA 2 29 DIN 6921 - M12 X 80 X 80-N 4 30 HEXAGON FLANGE NUT DIN 6923 - M12 4 31 PLASTINI POKLOPAC LEAJA 1 32 PLASTINI POKLOPAC LEAJA s RUPOM 1 33 DIN EN 24017 - M8 X 16-N 10 34 HEXAGON NUT ISO 4034 - M8 - N 10 35 PLASTINI POKLOPAC LEAJA E 1 36 TC1PU8080NY 1 37 DIN EN 24016 - M8 X 60 X 22-WN 1 38 DIN 6340-8.4 1 39 HEXAGON NUT ISO 4032 - M8 1 40 POKROV POGONSKOG VRATILA 1 41 DIN EN 24017 - M12 X 25-N 8 42 DIN 929-M6-N 8 43 DIN EN 24017 - M6 X 12-N 8 44 PLASTINI POKLOPAC PROFILA 4 45 TRELLEBORG_TWVA00400- 1 46 LIJEB ZA IZBACIVANJE 1 47 SHARFS80Z1 1 48 DIN EN 24017 - M12 X 35-N 2 49 WASHER DIN 433 - 13 2 50 HEXAGON NUT ISO 4032 - M12 2 51 WASHER DIN 433 - 6.4 12 52 HEXAGON NUT ISO 4032 - M6 12
Poz. Naziv dijela Norma Crte brojKom. Materijal Masa
ISO - tolerancije
Sirove dimenzije Proizvoa
I
H
G
F
E
D
C
B
A
27.06.2020.
1
A1
1:10
Ureaj za išenje snijega pogonjen traktorom - sklop
750 kg
DIPLOMSKI RAD
+0,028 -0,021 +0,023 -0,018 +0,018 +0,002 -0,022 -0,074
1 postolje_zavareno 1 KER02_01 S235JR G2 1940x800x600 86kg
1 Prijenosnik 1 2 vratilo impelera 1 3 pero 14x9x100 1 4 impeler 1 5 pero 12x8x100 1 6 spojka 1 7 vratilo pogonsko 1 8 pero 14x9x35 1 9 pero 22x14x70 2 10 pogonska remenica 1 11 vratilo sa zavarenim puom 1 12 gonjena remenica 1 13 remen 12,7x8 5 14 nosiva konstrukcija 1 15 FYWK_50_LTHR 1 16 ASKUBAL_UCF_312 2 17 TWVA00700_N6T5068__08_ 1 18 TWVA00600_N6T5060__06_ 2 19 DIN EN 24017 - M20 x 55-N 4 21 DIN EN 24017 - M20 x 60-N 4 23 DIN EN 24017 - M6 x 16-N 14 25 DIN EN 24017 - M16 x 50-N 6 33 DIN EN 24017 - M8 x 16-N 10 41 DIN EN 24017 - M12 x 25-N 8 43 DIN EN 24017 - M6 x 12-N 8 48 DIN EN 24017 - M12 x 35-N 2 20 DIN EN 1664 - M20 - N 8 22 DIN EN 1664 - M6 - N 2 24 DIN EN 1663 - M16 - N 4
26 P2BC_50M_TPSSP2BC_50M_TP SS 1
27 Hexagon Nut ISO 4034 - M16 - N 2