SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE ZAVRŠNI RAD. Josip Petić. Zagreb, godina

Transcript

1 SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE ZAVRŠNI RAD Josip Petić Zagreb, 015. godina

2 SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE ZAVRŠNI RAD entor: Izv. prof. dr. sc. Nenad Bojčetić Student: Josip Petić Zagreb, 015. godina

3 Izjavljujem da sam ovaj rad izradio samostalno koristeći stečena znanja tijekom studija i navedenu literaturu. Zahvaljujem se svome mentoru, prof. dr. sc. Nenadu Bojčetić, na savjetima i ukazanoj pomoći tijekom izrade ovog rada. Josip Petić

4

5 Sadržaj POPIS SLIKA... III POPIS TABLICA... IV POPIS OZNAKA... V 1. Uvod Strojevi za kalanje drva Hidraulički strojevi Strojevi za kalanje drva sa svrdlom Konusno svrdlo Traktor Poteznica Priključno vratilo traktora Traktor URSUS C Analiza tržišta Kalač drva bravarskog obrta Kralj-kocijan Kalač Hycrack HC1X tvrtke Galbraith Bros Kalač tvrtke Wylie Engineering Usporedba kalača Funkcijska dekompozicija orfološka matrica Koncepti Koncept Koncept Koncept Koncept Usporedba koncepata Proračun Proračun vratila Izbor ležajeva Proračun zavara Proračun vijaka Fakultet strojarstva i brodogradnje I

6 9.5 Proračun spoja vratila i svrdla uložnim klinom Zaključak Literatura Prilozi Fakultet strojarstva i brodogradnje II

7 POPIS SLIKA Slika 1. Hidraulički kalać Slika. Konusno svrdlo Slika. Jednovojno svrdlo Slika 4. Dvovojno svrdlo Slika 5. Dvodjelno svrdlo Slika 6. Pogrešno rukovanje Slika 7. Ispravno rukovanje Slika 8. Poteznica Slika 9. Dimenzije standardnog priključka Slika 10. Zglobno vratilo (kardan) Slika 11. Crtež zglobnog vratila prema ISO Slika 1. URSUS C Slika 1. Kalač drva obrta Kralj-kocijan Slika 14. Detalj svrdla Slika 15. Kalač Hycrack HC1X Slika 16. Svrdlo Hycrack HC1X Slika 17. Kalač tvrtke Wylie Engineering Slika 18. Detalj ploče Slika 19. Funkcijska dekompozicija Slika 0. Koncept Slika 1. Koncept Slika. Koncept Slika. Koncept Slika 4. Skica vratila Slika 5. Sile u osloncima Slika 6. Ležaj oslonca A Slika 7. Ležaj oslonca B Slika 8. Lijevi i desni zavar Slika 9. Proračunska skica zavara Slika 0. Proračunska skica zavara Slika 1. Proračunska skica zavara Fakultet strojarstva i brodogradnje III

8 POPIS TABLICA Tablica 1. Kategorije poteznica Tablica. Dimenzije standardnog priključka prema ISO 70-1 normi Tablica. Dimenzije zglobnog vratila prema ISO Tablica 4. Specifikacije traktora URSUS C Tablica 5. Tehnički podaci kalača obrta Kralj-kocijan Tablica 6. Tehnički podaci kalača Hycrack HC1X Tablica 7. Usporedba postojećih kalača Tablica 8. orfološka matrica Tablica 9. Usporedba koncepata Fakultet strojarstva i brodogradnje IV

9 POPIS OZNAKA Oznaka A s d C A C B F F A F B Fv G l zav I stola L 10h red n P n P k P ra P rb p p dop Re r S s T V v ε η ρ σ Jedinica mm mm kn kn N N N N kg mm 4 mm h Nmm Nmm min -1 kw kw kw kw N/mm N/mm N/mm mm - mm Nm mm mm - - kg/m N/mm Jedinica Površina vijka Promjer vratila Statička nosivost ležaja A Statička nosivost ležaja B Sila kojim trupac djeluje na svrdlo Sila u osloncu A Sila u osloncu B Sila u vijcima Težina trupca oment inercije zavara Duljina stola Vijek trajanja ležaja oment savijanja Reducirani moment savijanja Broj okretaja vratila Nazivna snaga traktora Korisna snaga na kardanu Sila u ležaju A Sila u ležaju B Površinski pritisak klina Dopušteni pritisak Granica tečenja Radijus Sigurnost Debljina zavara Okretni moment vratila Volumen trupca Visina trupca Eksponent vijeka trajanja ležaja Korisnost Gustoća drva Naprezanje Fakultet strojarstva i brodogradnje V

10 1. Uvod Zadnjih godina uočen je porast potražnje za kalijevim pećima na drva, a samim time i potražnja za ogrijevnim drvetom- cjepanicama. U našim krajevima cjepanice su još uvijek najpopularniji i najtradicionalniji oblik ogrijevnog drveta kojeg susrećemo. Prednosti korišenja drva su mnoge. Drvo je biološko gorivo i ekološki je prihvatljivo. Koristeći drvo praktički ne povećavamo sadržaj ugljičnog dioksida u atmosferi i smanjuje se učinak klimatskih promjena u odnosu na korištenje plina, nafte ili ugljena. Zbog veće potražnje drva mora doći i do veće potražnje strojeva za kalanje drva. Zbog toga će se u ovom radu pristupiti pronalaženju idealnog riješenja.. Strojevi za kalanje drva.1 Hidraulički strojevi Ovi strojevi za kalanje drva koriste hidrauličke cilindre za ostvarivanje sile potrebne za kalanje drva. eđutim ti strojevi su skupi, troše puno energije, glomazni su te zbog toga zahtijevaju puno prostora i nije ih lagano transportirati. Isto tako sadrže puno dijelova te se zato lako kvare i održavanje je kompliciranije. Slika 1. Hidraulički kalać Fakultet strojarstva i brodogradnje - 1 -

11 . Strojevi za kalanje drva sa svrdlom Strojevi za kalanje drva sa svrdlom nemaju niti jedan od prethodno navedenih nedostataka. Njihova prednost je istovremena upotreba klina i navoja čijim se zavrtanjem u drvo ostvaruje mnogo lakše cijepanje. Takvim principom se smanjuje potrošnja energije na minimum obzirom na hidrauličke kalače. Slika. Konusno svrdlo Zbog jednostavne konstrukcije stroja cijena je manja, lakše se transportira i nema dijelove sklone zatajenju. Za pogon može se koristiti elektromotor ili motor s unutrašnjim izgaranjem. Isto tako kalač se može montirati na poljoprivredne strojeve kao što je traktor. Fakultet strojarstva i brodogradnje - -

12 . Konusno svrdlo ože biti jednovojno ili dvovojno. Jednovojno u drvo ulazi teže, i zbog toga da bi se olakšalo kalanje, vrh mora biti dobro naoštren. Nedostatak toga je olakšano lomljenje vrha svrdla (slično kao prejako naoštren vrh olovke). Slika. Jednovojno svrdlo Dvovojno konusno svrdlo radi na istom principu kao i obično svrdlo za bušenje provrta. Njegov vrh lakše ulazi u drvo te zbog toga nije potrebno naoštriti vrh svrdla. Zbog toga je manje vjerovatno da će vrh puknuti uslijed velikog naprezanja. Slika 4. Dvovojno svrdlo Fakultet strojarstva i brodogradnje - -

13 Vrh svrdla je potrebno cementirati. To osigurava tvrdoću na površinskim slojevima (otpornost na trošenje) i zadržavanje žilavosti u jezgri (otpornost na udarna opterećenja). Slika 5. Dvodjelno svrdlo Svrdlo se uobičajno izrađuje s promijenjivim korakom navoja. Počevši od vrha svrdla korak navoja raste. Zbog toga što je korak manji na početku svrdlo lakše ulazi u drvo i potrebna je manja sila za ostvarivanje kalanja. Slika 6. Pogrešno rukovanje Fakultet strojarstva i brodogradnje - 4 -

14 Slika 6. nam pokazuje da trupac ne smijemo stavljati vodoravno i tako kalati jer će doći do loma vratila. Slika 7. Ispravno rukovanje Na slici 7. vidimo da trupac moramo stavljati horizontalno tj. os drveta mora biti okomita na podlogu. Fakultet strojarstva i brodogradnje - 5 -

15 4. Traktor Poljoprivredni traktor je vozilo namijenjeno obavljanju poslova po cestama i poljima, sposobno za nošenje, upravljanje, vuću i pogon oruđa- priključaka ili pokretnih i nepokretnih strojeva i vuću prikolica. Na njih se mogu priključiti različiti strojevi posebne namjene, kao što su plugovi, prokolice, malčeri i sl. Osnovna podjela traktora je prema konstrukciji: jednoosovinski: s kotača ili bez kotača (motokultivatori) dvoosovinski: s upravljanjem na zadnje kotače, na sva 4 kotača, zglobni traktori Uz tu podjelu postoji još niz drugih podjela s obzirom na namjenu, snagu i sl. 4.1 Poteznica Poteznica je uređaj za priključivanje oruđa, odnosno strojeva za traktor načinom koji omogućava obavljanje određenih radova. Vrste poteznica: Klasična - na starijim tipovima traktora, ali i na novijim motorima velikih instaliranih snaga, radi vuće širokozahvatnih oruđa Hidraulična (trozglobna) - za priključivanje ovjesnih i poluovjesnih oruđa i strojeva Slika 8. Poteznica Fakultet strojarstva i brodogradnje - 6 -

16 Dijelovi poteznice su: ramena hidrauličkih podizača, lijeva podizna poluga, desna podizna poluga s vijkom za poravnavanje i gornja traktorska poluga (upornica). Hidraulični podizači rade na hidrostatskom principu, tj. potisnom silom na putu pomicanja klipa nasuprot teretu obavljaju rad. ogu obavljati slijedeće: podizanje i spuštanje ovjesnih i poluovjesnih oruđa prisilno spuštanje oruđa podržavanje oruđa u podignutom stanju održavanje stalnog položaja oruđa sa radnim dijelovima ispod ili iznad površine tla održavanje stalnog vučnog otpora Upornica služi za reguliranje kuta nagiba kako bi se postigao pravilan položaj radnog priključka. Stražnja poteznica definirana je normom ISO Postoje 4 kategorije poteznica koje ovise o snazi traktora. Što je veća kategorija, poteznice su masivnije. Tablica 1. Kategorije poteznica Kategorija Snaga traktora (kw) 0 < do do >67-71 Fakultet strojarstva i brodogradnje - 7 -

17 Slika 9. Dimenzije standardnog priključka Tablica. Dimenzije standardnog priključka prema ISO 70-1 normi Kategorija Dimenzije (mm) 1 d b 1 5 min 5 min b 86 max. 95 max D b 49 min. 5 min l 85 ± ± 1.5 d gornji svornjak 1 min 1 min donji svornjak 1 min 17 min h 610 ± ± 1.5 Fakultet strojarstva i brodogradnje - 8 -

18 4. Priključno vratilo traktora Priključno vratilo(kardan) služi za pogon mehanizama i radnih dijelova priključenih strojeva. Svi traktori imaju stražnje priključno vratilo, a kod novijih traktora se nalazi i s prednje strane kao i s bočne strane. Broj okretaja vratila je standardiziran na 540 okretaja u minuti, i to kod nazivnog broja okretaja radilice motora ili kod maksimalne snage motora. Na traktorima većih snaga primjenjuje se kao standard 1000 okretaja u minuti. Postoje i dvobrzinska priključna vratila sa 540 i 1000 okretaja u minuti. Obično se standardizirani broj okretaja postiže na 75 % turaže, pa ako je npr. nominalna turaža traktora 00o/min, na priključnom vratilu bit će 540 o/min pri turaži motora traktora od 1650 o/min. Prema standardu smjer vrtnje vratila je suprotno od kazaljke na satu kada se gleda sa stražnje strane traktora. Norme koje to propisuju su ISO 500-1, ISO 500-, ISO Slika 10. Zglobno vratilo (kardan) Fakultet strojarstva i brodogradnje - 9 -

19 Tablica. Dimenzije zglobnog vratila prema ISO 500- Dimenzije (mm) A 8 ± 0,8 B 76 C 6 +1 D 0⁰ ±0, E 9,4±0,1 R 6,8±0,5 Z 6 DEE 4,87-0,1 DFE 0,00 DIE 9,00-0,10 SVAX 8,64 SAX (8,60) SIN 8,51 Slika 11. Crtež zglobnog vratila prema ISO 500- Fakultet strojarstva i brodogradnje

20 4. Traktor URSUS C-5 Razlog odabira ovog traktora je u tome što je on jedan od najzastupljenijih u Hrvatskoj. Drugi razlog je što ja posjedujem istog i stoga će se on koristiti za pogon stroja. Slika 1. URSUS C-5 Tablica 4. Specifikacije traktora URSUS C-5 Nazivna snaga Kardansko vratilo Podizna snaga zadnja 6 kw (00min -1 ) 540 min kg Fakultet strojarstva i brodogradnje

21 5. Analiza tržišta 5.1 Kalač drva bravarskog obrta Kralj-kocijan Slika 1. Kalač drva obrta Kralj-kocijan Kao što možemo vidjeti sa slike kalač je izrađen od čeličnih profila i lima koji su spojeni tehnikom zavarivanja. Dosta je robusne konstrukcije sa mnogim ojačanjima na spojevima koji osiguravaju povećanu krutost. Pogon se ostvaruje traktorom preko kardanskog priključka. Kalač s lijeve strane ima dodatno osiguranje koje spriječava okretanje trupaca zajedno sa svrdlom. Sa slike 14 vidimo da je vratilo izrađeno od istog komada zajedno s kardanskim spojem. Vratilo se kasnije uležištuje u tuljac pomoću valjnih ležaja. Slika 14. Detalj svrdla Fakultet strojarstva i brodogradnje - 1 -

22 Tablica 5. Tehnički podaci kalača obrta Kralj-kocijan Tehnički podaci Dimenzije (VxŠxD) [mm]: 800 x 950 x 1000 Promjer svrdla [mm] 60 Dužina svrdla [mm] 490 Kapacitet za 1 sat rada 5-8 m drva min.-max. dužina trupca [mm] Potrebna snaga traktora [kw] 5 Cijena [kn] Kalač Hycrack HC1X tvrtke Galbraith Bros Slika 15. Kalač Hycrack HC1X Kalač Hycrack spaja se na traktor i pogoni preko kardanskog priključka koji dolazi zajedno sa strojem. Ova izvedba nema postolje kojim se oslanja na podlogu nego cijelu težinu preuzima traktor. Zbog toga se može spustiti do podloge i na taj način nam olakšava stavljanje trupaca. Kalač nije predviđen za kalanje dugačkih trupaca zbog fiksne ploče na koju se stavljaju. Konstrukcija je zavarene izvedbe, masivna i s emajliranim zaštitnim slojem. Fakultet strojarstva i brodogradnje - 1 -

23 Svrdlo je izrađeno od dva dijela. Vrh svrdla je kaljen i može se zamijeniti u slučaju oštečenja. Ispod svrdla se nalazi aluminijski klin koji spriječava zaglavljivanje drveta između svrdla i ploče. Slika 16. Svrdlo Hycrack HC1X Tablica 6. Tehnički podaci kalača Hycrack HC1X Tehnički podaci Dimenzije trupca (VxŠ) [mm] 600 x 750 Potrebna snaga traktora [kw] 19 Cijena [kn] Fakultet strojarstva i brodogradnje

24 5. Kalač tvrtke Wylie Engineering Slika 17. Kalač tvrtke Wylie Engineering Ovaj kalač vrlo je sličan prethodno opisanom. Zavarene je konstrukcije i isto tako se spaja na traktorski priključak i pogoni zglobnim vratilom koje dolazi zajedno sa strojem. Omogućava nam kalanje samo kraćih trupaca koji se stavljaju na ploču. Osnovna razlika u odnosu na prethodni kalač je u ploči. Ona nije fiksno učvršćena već se nalazi na oprugama. U slučaju zaglavljivanja drva opruge će se sabiti i na taj način sprijećiti moguće oštećenje svrdla. Slika 18. Detalj ploče Fakultet strojarstva i brodogradnje

25 Uz kalač dolazi poluga koja se stavlja u jedan od više izrađenih provrta na ploči, ovisno o promjeru trupca, i pomoću koje se pritišće trupac na svrdlo. Vratilo svrdla je uležišteno pomoću 4 ležaja. Za ovaj kalač osim cijene, koja iznosi 8400 kn, nisu dati nikakvi drugi podaci. S obzirom na sličnost s prethodnim strojem može se pretpostaviti da je omogućeno kalanje trupaca istih dimenzija. 5.4 Usporedba kalača Tablica 7. Usporedba postojećih kalača Kralj-kocijan Hycrack HC1X Wylie Engineering Važnost kriterija Ocjena Π Ocjena Π Ocjena Π Cijena Kompleksnost ogućnost prilagodbe visine kalača Dimenzije trupaca Potrebna snaga traktora Oprema (zglobno vratilo) Važnost kriterija: 1- (kriterij s većom ocjenom je bitniji) Ocjena: 1- (veća ocjena=bolja ocjena) Π= Važnost kriterija x ocjena Fakultet strojarstva i brodogradnje

26 Iz tablice usporedbe vidljivo je da sva tri proizvoda imaju slićne ukupne ocjene. Kalač tvrtke Wylie Engineering ima najveću ukupnu ocjenu. Ali Kralj-kocijan omogućuje kalanje trupaca velikih dimenzija dok ostala stroja mogu kalati samo kraće trupce. Stoga smatram da bi najbolje riješenje bila kombinacija strojeva gdje bi imali mogućnost kalanja visokih trupaca, kao što je to slućaj kod kalača Kralj-kocijan, i trupaca kraćih dimenzija. Fakultet strojarstva i brodogradnje

27 6. Funkcijska dekompozicija Slika 19. Funkcijska dekompozicija Fakultet strojarstva i brodogradnje

28 7. orfološka matrica Tablica 8. orfološka matrica Okretni moment do stroja prenijeti kardanskim vratilom kardanskim vratilom s lamelom Okretni moment prihvatiti kardanski priključak Okretni moment prenijeti vratilo Fakultet strojarstva i brodogradnje

29 Rotaciju svrdla omogućiti valjni ležaj s kučištem valjni ležaj u glavini Kalanje trupaca različitih veličina omogučiti postavljanjem stola spuštanjem kalača do podloga Na svrdlo trupac pritisnuti ručno polugom Fakultet strojarstva i brodogradnje - 0 -

30 8. Koncepti 8.1 Koncept 1 Slika 0. Koncept 1 Kod ovog koncepta vratilo svrdla (1) je uležišteno u glavini (5) koja je zavarena i ojačana dodatnim rebrima za ploču (4). Na ploču su sa strane zavarene šipke(7) preko kojih se ostvarije priključak na traktor. Priključak na gornju poteznicu traktora je izveden od zavarenih pravokutnih profila(5) koji su isto tako zavareni na ploču (4). Šipka () spriječava okretanje trupaca zajedno sa svrdlom i može se mijenjati njena visina. Kada želimo kalati kraće trupce šipka se može izvaditi ili pomaknuti prema gore, tako da se kalač može spustiti do tla. Fakultet strojarstva i brodogradnje - 1 -

31 8. Koncept Slika 1. Koncept Koncept sličan je prethodnom konceptu. Isto tako je vratilo svrdla (1) uležišteno u glavini (). Razlika je u tome što je svrdlo odignuto od ploče (8) zavarenom konstrukcijom (7) i ojačanjima (5). Razlika u odnosu na prethodni koncept je u tome da za kalanje kraćih trupaca ne trebamo spuštati kalač, nego koristimo postolje (4). Postolje se sastoji od lima koji je zavaren na dvije cijevi koje se uglavljuju u zavarene šuplje cijevi (6) na ojačanjima (5). Šipka () spriječava okretanje trupaca zajedno sa svrdlom. Fakultet strojarstva i brodogradnje - -

32 8. Koncept Slika. Koncept Kod koncepta tri za razliku od prethodna dva uležištenje vratila je ostvareno preko standardnih ležajnih mjesta koje se preko vijaka učvršćuju za ploču (4). Ploča (4) je zavarena za nosivu ploču (6). Priključak na gornju traktorsku poteznicu je izveden zavarenim pravokutnim cijevima (5). Kada se žele kalati kraći trupci stavlja se ploča (1) na šipke ( i ) i učvršćuje pomoću vijaka. Isto tako šipka () spriječava okretanje trupaca. Fakultet strojarstva i brodogradnje - -

33 8.4 Koncept 4 Slika. Koncept 4 Koncept 4 je većinom kombinacija prethodnih, isto tako je svrdlo uležišteno u glavini koja je zavarena za ploču i ojačana rebrima. Ta ploča se pomoću vijaka pričvršćuje za nosivu ploču, na koju su zavarene šipke preko kojih se kalač priključuje na traktor. Kalanje kraćih trupaca je izvedeno pomoću postolja. Postolje se sastoji od ploče koja ja zavarena na dvije kvadratne cijevi. One se uglavljuju u druge veće dvije cijevi koje su zavarene za nosivu ploču. Isto tako lijeva šipka služi kao osiguranje protiv okretanja trupca. Fakultet strojarstva i brodogradnje - 4 -

34 8.4. Usporedba koncepata Tablica 9. Usporedba koncepata Koncept 1 Koncept Koncept Koncept 4 Važnost kriterija Ocjena Π Ocjena Π Ocjena Π Ocjena Π asa Jednostavnost izvedbe Robusnost Rješenje kalanja kraćih trupaca Osiguravanje protiv okretanja trupaca Važnost kriterija: 1- (kriterij s većom ocjenom je bitniji) Ocjena: 1- (veća ocjena=bolja ocjena) Π= Važnost kriterija x ocjena Temeljem usporedbe koncepata vidljivo je da koncepti i imaju istu ukupnu ocjenu. Koncept 1 se pokazao puno lošiji od ostalih. Dok koncept 4 ima najveću ukupnu ocjenu većinom zbog robusnosti i lakoće postavljanja postolja za kalanje kraćih trupaca. Stoga će u nastavku razraditi koncept 4. Fakultet strojarstva i brodogradnje - 5 -

35 9. Proračun 9.1. Proračun vratila Za proračun vratila nam je potreban moment na priključnom vratilu. oment ćemo dobiti iz snage traktora. Pretpostavit će se snaga traktora kategorije 1 od 4 kw. Snaga: Pk = Pn 0,75 η = 4 0,75 0,9 =, 95kW P n -nazivna snaga traktora ηv -gubitci prijenosa, vratila, ležajeva 0,75-obzirom da se standardni broj okretaja izlaznog vratila postiže pri 75 % nazivne snage traktora Okretni moment izlaznog vratila: T Pk 950 = = π n 540 π Nm Sila: F = G g = 45 9,81 = 444,9N G = V r == 0, kg V = r π v = 0,60m 4445N ρ -masena gustoća bukve sa 1% sadržaja vlage Fakultet strojarstva i brodogradnje - 6 -

36 Skica vratila: Slika 4. Skica vratila Proračun vratila se provodi prema gornjoj slici, za kritične presjeke na označenim udaljenostima. Sile u osloncima: Slika 5. Sile u osloncima Fakultet strojarstva i brodogradnje - 7 -

37 F=0 A =0 F-F A +F B =0 F A =F+F B F ,5 FB 16 = F 61,5 = FB = = = 9919N F A = =1164 N omenti savijanja u pojedinim presjecima: = 5 F = = Nmm = 7 F = = Nmm = 67 F 5,5 F = 40 F 41,5 F = 1,75 F = 5,5 F B B = 9,75 F = , = Nmm = , = 11979Nmm = 1, = 1498Nmm = 5, = 5075Nmm B A A = 9, = 7670Nmm Reducirani momenti se računaju prema formuli: red = + 0,75( α T ) ; α 1 red,1 = 1 + 0,75 T = , = Nmm red, = + 0,75 T = , = Nmm red, = + 0,75 T = , = Nmm red,4 = 4 + 0,75 T = , = Nmm red,5 = 5 + 0,75 T = , = 4704Nmm red,6 = 6 + 0,75 T = , = 5544Nmm red,7 = 7 + 0,75 T = , = Nmm Fakultet strojarstva i brodogradnje - 8 -

38 Promjeri vratila računaju se prema izrazu: d =,17 red, σ dop fdn σ dop = = 15N / mm za 4Cro4 σ d d d d d d d =,17 =,17 =,17 =,17 =,17 =,17 =,17 σ σ σ σ σ σ σ red,1 dop red, dop red, dop red,4 dop red,5 dop red,6 dop red,7 dop =,17 =,17 =,17 =,17 =,17 =,17 =, = 49,5mm = 50,9mm = 50,8mm = 48,5mm =,8mm = 0,7mm =,1 mm Svi odabrani promjeri su veći od minimalnog potrebnog promjera vratila. Fakultet strojarstva i brodogradnje - 9 -

39 9.. Izbor ležajeva Odabrani ležaj iz kataloga SKF za oslonac A: Slika 6. Ležaj oslonca A P ra FA 1164 = = = 11N sin 60 sin 60 n = 540 min 1 L 10h = h ε = 10 1 n L h C P ε A = ra = kN C = 15 kn CA = 70kN Zadovoljava Fakultet strojarstva i brodogradnje - 0 -

40 Odabrani ležaj iz kataloga SKF za oslonac B: Slika 7. Ležaj oslonca B P rb FB 9919 = = = 11454N sin 60 sin 60 n = 540min 1 L 10h = h 10 ε = 1 n L h C P ε B = rb = kN C = 14 kn CB = 61kN Zadovoljava Fakultet strojarstva i brodogradnje - 1 -

41 9. Proračun zavara Proračun cijevi koje nose stol zavarene za nosivu ploču: Ako pretpostavimo da se na stolu nalazi trupac φ800mmx50mm možemo izračunati njegovu težinu a samim time i silu kojom djeluje na stol i noseći profil. F = G g = 94 9,81 = 9,14N 95N G = V r == 0, kg V = r π v = 0,4 π 0,5 = 0,157m Ako pretpostavimo da se trupac nalazi na kraju stola možemo dobiti maksimalni moment: = F lstola = = 78650Nmm s=4 mm debljina stijenke profila a=0,7xs=0,7x4 mm s = a = = 4, mm Naprezanje na savijanje: s = y = y = 75 11,7N / mm f I zav s h 4, 150 = Zadovoljava σ dop = 0N / mm -prema [1] tablica 1.11 str Proračun cijevi stola: Kvadratne cijevi 40mm debljine stijenke mm su opterećene na savijanje: σ = = σ W a Re = = 95,5N / mm < 117,5N / d = = 5N / mm - granica tečenja za St7- mm S = Dozvoljeno naprezanje: Re 5 σ = = S d = 117,5N / mm Fakultet strojarstva i brodogradnje - -

42 Proračun zavara između nosive ploče i kvadratnih profila sa strane: Slika 8. Lijevi i desni zavar Zavar se nalazi s gornje i donje strane ploče. Napregnut je na savijanje i pretpostavit će se da nosi / sile F. Slika 9. Proračunska skica zavara 1 Fakultet strojarstva i brodogradnje - -

43 Naprezanje na savijanje: y F lk σ y = = = = 9, Pa Zadovoljava W W y y W I I zav, y y = = = e 45000mm a h 150, mm 1 1 zav y = = 4 = σ Pa - prema [1] tablica 1.11 str. 8. za naprezanje na savijanje dop, y = Proračun zavara između glavine i ploče glavine: Zavar je opterećen na savijenje. Slika 0. Proračunska skica zavara x F lf ,5 σ x = = = = 9, 9Pa Zadovoljava W W 61 W I x zav, x x = = = e x ,75 61mm I σ a h 6 105,5, 11744mm 1 1 zav x = = = dop, x = 145 Pa, prema [1] tablica 1.11 str. 8. za naprezanje na savijanje 4 Fakultet strojarstva i brodogradnje - 4 -

44 S obzirom da zavar zadovoljava neće se dodatno provjeravati zavari rebra. Proračun zavara rebra opterećenog momentom torzije: t σ t = = = 5, Pa Zadovoljava W W I y ,5 zav, y y = = = e 78119mm Slika 1. Proračunska skica zavara I σ a h 85 4 mm 1 1 zav, y = + r a h = = dop, t = 60 Pa, prema [1] tablica 1.11 str. 8. za naprezanje na torziju 4 Fakultet strojarstva i brodogradnje - 5 -

45 9.4. Proračun vijaka Odabrani su vijci 0 kvalitete 5.6: R e =00 N/mm A=5 mm Vijci su vlačno opterećeni: F v s v = s dop As A s F = s v dop 1111,5 = 19mm 60 F 4445 F v = = = 1111, 5N 4 4 σ R e S 00 = 5 dop = = S odabrana sigurnost 60N / mm A=5 mm As=19 mm Zadovoljava 9.5 Proračun spoja vratila i svrdla uložnim klinom Ft p 0,5 h l t T rs = 0,5 h l t = 75 18N / mm Zadovoljava 0, p dop = 80N / mm - prema [1] str za utorni klin pri jakim jednostranim udarima Fakultet strojarstva i brodogradnje - 6 -

46 Zaključak Analizom tržišta pronađeno je više proizvoda koji vrše funkciju kalanja drva. eđutim niti jedan proizvod ne omogućuje kalanje trupaca različitih visina. Stoga sam se u ovom radu najviše usredotočio tome da poboljšam postojeća rješenja dodavanjem te mogućnosti. Razradom koncepata pokazalo se da nema mnogo rješenja što se tiće te funkcije i da se to najčešće jednostavnim načinom može ostvariti. Odlučio sam se za postolje koje je poprilično jednostavno i smatram najbolje rješenje. S obzirom da je ovo moj prvi rad i zbog nedostatka iskustva, vjerujem da se stroj još uvijek može unaprijediti i poboljšati. Fakultet strojarstva i brodogradnje - 7 -

47 Literatura [1] [] [] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [1] Decker, K. H.: Elementi strojeva, Tehnička knjiga Zagreb, 006. [1] Kraut, B.: Strojarski priručnik, Tehnička knjiga Zagreb, 009. [14] Herold, Z.: Računalna i inženjerska grafika, Zagreb, 00. [15] Horvat, Z. i suradnici, Vratilo (proračun), FSB, Zagreb [16] Reduktor,. Opalić, P. Rakamarić, Proračun i konstrukcija jednostupanjskog zupčanog prijenosnika. Fakultet strojarstva i brodogradnje - 8 -

48 Prilozi I. CD-R II. Tehnička dokumentacija Fakultet strojarstva i brodogradnje - 9 -

49 A 1 B C Z 991 D Z ( 1:1) E F G 10,5 6 Imbus vijak 0x90 4 DIN 91 čelik Vijci kranjec 5 atica 0 4 DIN 94 čelik Vijci kranjec 4 Rasječena podloška A16 4 DIN 18 čelik Vijci kranjec Stol ,7kg Sklop svrdla ,1kg 1 Nosiva konstrukcija kg Poz. Naziv dijela Kom. Crtež broj Norma aterijal Sirove dimenzije Proizvođač asa Broj naziva - code Datum Ime i prezime Potpis Projektirao Josip Petić Razradio Josip Petić Crtao Josip Petić Pregledao prof. dr. sc. N. Bojčetić FSB Zagreb prof. dr. sc. N. Bojčetić ISO - tolerancije Objekt: Broj objekta: STROJ ZA KALANJE TRUPACA Napomena: R. N.: Kopija SKLOPNI Design by CADLab&DŽ H 150 aterijal: asa: Naziv: jerilo originala 1:5 Crtež broj: 1 14 kg STROJ ZA KALANJE TRUPACA Pozicija: Format: Listova: List: 1 A

50 A B 187 C D 65 54,5 E F G 0 10 Svrdlo nCr5 140x5 17kg 9 Pero 18x11x55 1 DIN 6885 čelik Rotometal preomet 8 Vijak 8x0 4 DIN 9 čelik Vijci kranjec 7 Poklopac glavine St7-164x1 1,4kg 6 Stožasti ležaj 1 J/Q 1 DIN 70 SKF 5 Imbus vijak 8x5 4 DIN 91 čelik Vijci kranjec 4 Zavarena konstrukcija glavine ,7kg Stožasti ležaj 010 J/Q 1 DIN 70 SKF atica za pričvršćivanje 45x1,5 1 DIN 1804 čelik Vijci kranjec 1 Vratilo Cro4 10x88 7,5kg Poz. Crtež broj Naziv dijela Kom. Norma aterijal Sirove dimenzije Proizvođač asa Broj naziva - code Datum Ime i prezime Potpis Projektirao Josip Petić Razradio Josip Petić Crtao Josip Petić Pregledao prof. dr. sc. N. Bojčetić prof. dr. sc. N. Bojčetić ISO - tolerancije Objekt: Broj objekta: STROJ ZA KALANJE TRUPACA Napomena: R. N.: FSB Zagreb Kopija svrdlo-glavina-ploca Design by CADLab&DŽ H aterijal: asa: 51,1kg Naziv: jerilo originala 1: Crtež broj: SKLOP SVRDLA Pozicija: Format: Listova: List: 1 A

51 Ra 6, Ra 1,6 Ra 0,8 A 5 ± 5 60 ±1 B 0 4x S ,1 Ra 0,8 60H7 C /45 Ra 0,8 Ra 1,6 Z D Z ( 5:1) Design by CADLab E F 4 ±0, 6 ±0, Broj naziva - code ISO - tolerancije 18 S8-0,08-0, H7 +0,00 0 Datum Ime i prezime Potpis Projektirao Josip Petić Razradio Josip Petić Crtao Josip Petić Pregledao prof. dr. sc. N. Bojčetić entor prof. dr. sc. N. Bojčetić Objekt: Objekt broj: STROJ ZA KALANJE TRUPACA R. N. broj: Napomena: aterijal: jerilo originala 1: 16nCr5 Naziv: Crtež broj: asa: 1,8 kg SVRDLO FSB Zagreb Pozicija: 10 Kopija Format: A Listova: 1 List:

52 Ra 6, brušeno Ra 0,4 Ra 1,6 Ra 0,8 A 4x 11 A 0,0 A-B 0,05 A-B B B 0,0 brušeno Ra 0,4 0,05 A-B 1/45 brušeno Ra 0,4 0,08 A-B Ra 0,8 0,0 100 središnji uvrt A4 HRN.A5.10 /45 R0,5(x) R1 R1,5 C x1,5 50k k P9 60K6 60-0, 100,5 55,5 D 0,05 B 0,05 C 10,5 15,5 Ra 1, E F Napomena: Lijevi kraj vratila obraditi prema ISO 500- vratilo Design by CADLab&DŽ G H Broj naziva - code ISO - tolerancije +0,01 60 k6 +0,00 +0,01 50 k5 +0,00 +0, k5 +0,00-0, P9-0,045 Projektirao Razradio Crtao Pregledao Objekt: Napomena: aterijal: jerilo originala 1: Datum Ime i prezime Josip Petić Josip Petić Josip Petić prof. dr. sc. N. Bojčetić prof. dr. sc. N. Bojčetić STROJ ZA KALNJE TRUPACA 4r04 Naziv: Crtež broj: asa: VRATILO 7,5kg Potpis Broj objekta: R. N.: FSB Zagreb Pozicija: 1 Kopija Format: Listova: List: A

53 A B 57,5 57,5 5, a ±0, C a a A 0,5 A a a a 4 D a z E 1 a5 a5 6 F G a 5 96 z a5 a5 8 Ploča poteznice St7- Strojopromet 0,86kg 7 Pravokutna cijev 100x40x 1 RSt7- Strojopromet 0,1kg 6 Pravokutna cijev 100x40x RSt7- Strojopromet 5,1kg 5 Svornjak St44-8x118 1kg 4 Kvadratna cijev 45x150x4 St44- Strojopromet 1,6kg Šipka RSt7-400x45x5 4,7kg Šipka RSt6-1000x55x0 14,8kg 1 Nosiva ploča RSt7-750x150x0 6,6kg Poz. Crtež broj Naziv dijela Kom. Norma aterijal Sirove dimenzije Proizvođač asa Broj naziva - code Datum Ime i prezime Potpis Projektirao Josip Petić Razradio Josip Petić Crtao Josip Petić Pregledao prof. dr. sc. N. Bojčetić FSB Zagreb prof. dr. sc. N. Bojčetić ISO - tolerancije Objekt: Broj objekta: Napomena: STROJ ZA KALANJE TRUPACA R. N.: Kopija nosiva konstrukcija Design by CADLab&DŽ H aterijal: asa: 57 kg Naziv: jerilo originala 1:5 Crtež broj: NOSIVA KONSTRUKCIJA Pozicija: Format: 1 Listova: 1 List: A

54 A B a4 a4 z6 C D E 47,8 z z z z Rebro St7-100x85x10 0,6kg Ploča glavine RSt7-0x105,5x40 10kg 1 Glavina St5-N 164x15,5 1,8kg Poz. Naziv dijela Kom. Crtež broj Norma aterijal Sirove dimenzije Proizvođač asa Broj naziva - code Datum Ime i prezime Potpis Projektirao Josip Petić Razradio Josip Petić Crtao Josip Petić Pregledao prof. dr. sc. N. Bojčetić FSB Zagreb entor prof. dr. sc. N. Bojčetić ISO - tolerancije Objekt: Objekt broj: STROJ ZA KALANJE TRUPACA Napomena: R. N. broj: Kopija Design by CADLab F aterijal: jerilo originala 1: asa: 4,7kg Naziv: ZAVARENA KONSTRUKCIJA GLAVINE Crtež broj: Pozicija: Format: 4 Listova: 1 List: A

55 x10 5 Ra 1,5 Ra 6, Ra 1,6 A 1/45 B /45 9,5 ±0,05 1,5/45 1,5/45 0,05 A Ra 1,6 110H H C Ra 1,6 45 A Ra 0,8 5 ±0,05 D Ra 0,8 Ra 6, ,5 Ra 6, Napomena: Provrte 10H7 i 110H7 obraditi nakon zavarivanja Design by CADLab E F 15,5 Ra, Broj naziva - code ISO - tolerancije +0,040 10H H7 +0,05 0 Projektirao Razradio Crtao Pregledao entor Objekt: Napomena: aterijal: jerilo originala Datum Ime i prezime Josip Petić Josip Petić Josip Petić prof. dr. sc. N. Bojčetić prof. dr. sc. N. Bojčetić STROJ ZA KALANJE TRUPACA 1:1 St5-N Naziv: Crtež broj: asa: 1,8 kg GLAVINA Potpis Objekt broj: R. N. broj: FSB Zagreb Pozicija: Format: 1 Listova: List: Kopija A

56 A a 10x10 (100) a 10x10 (100) 1 A B 80 ±0, ,5 A a 10x10 (100) a 10x10 (100) C D E 4 Ploča 850x550x 1 St7- Strojopromet 11kg 1 Pravokutna cijev 40x1000x RS7- Strojopromet,7kg Poz. Naziv dijela Kom. Crtež broj Norma aterijal Sirove dimenzije Proizvođač asa Broj naziva - code Datum Ime i prezime Potpis Projektirao Josip Petić Razradio Josip Petić Crtao Josip Petić FSB Zagreb Pregledao prof. dr. sc. N. Bojčetić entor prof. dr. sc. N. Bojčetić ISO - tolerancije Objekt: Objekt broj: STROJ ZA KALANJE TRUPACA R. N. broj: Napomena: Kopija Design by CADLab F aterijal: jerilo originala 1:5 asa: 15,7kg Naziv: ZAVARENA KONSTRUKCIJA STOLA Crtež broj: Pozicija: Format: Listova: List: A