29.11.2014 Views

RUDARSKE MAÅ INE

RUDARSKE MAÅ INE

RUDARSKE MAÅ INE

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

SADRŢAJ<br />

Predavanje broj 1<br />

Uvodno predavanje<br />

a) . Osnovni pojmovi, tehnologija i proizvodni procesi u rudarstvu.<br />

b) Uslovi primene, prednosti i nedostaci u zavisnosti od naĉina eksploatacije<br />

c) Zahtevi koje treba da ispune mašine u uslovima rada na površinskim<br />

kopovima i rudnicima sa podzemnom eksploatacijom.<br />

d) Podela mašina i ureĊaja i rudarstvu, istorijski razvoj mašina u ureĊaja u<br />

rudarstvu<br />

Predavanje broj 2<br />

Pogonski sistemi<br />

a. Motori SUS<br />

b. Elektromotori<br />

c. Hidro i pneumatski motori<br />

Predavanje broj 3<br />

Prenosnici snage:<br />

a) mehaniĉki prenos snage,<br />

b) hidrodinamiĉki prenos snage,<br />

c) hidrostatiĉki prenos snage,<br />

d) elektriĉni prenos snage<br />

Predavanje broj 4<br />

Transportni ureĊaji na rudarskim mašinama<br />

a) UreĊaji za kretanje na pneumaticima,<br />

b) UreĊaji za kretanje na gusenicama,<br />

c) UreĊaji za kretanje po šinama,<br />

d) Koraĉajući ureĊaj za kretanje,<br />

e) Kombinovani ureĊaji za kretanje<br />

f) Stabilnost ureĊaja za kretanje<br />

g) Proraĉun ureĊaja za kretanje


0. Uvodno predavanje<br />

0.1 Osnovni pojmovi, tehnologija i proizvodni procesi u rudarstvu<br />

Intencija svake zemlje je da do maksimalnih mogućnosti razvije i proširi sirovinsku bazu<br />

nalazi pre svega opravdanje u stalno rastućim zahtevima svih grana privrede, a naroĉito<br />

teške industrije za metalima, energetskim sirovinama i drugim materijalima koji ĉine osnov za<br />

rad i razvoj lake industrije. Danas je nemoguće zamisliti velike inţinjersko-tehniĉke zahvate<br />

bez obezbeĊenja ogromnih koliĉina energije raznih vidova, raznih konstrukcija i vrsta<br />

materijala koji se preteţno dobijaju iz sirovina ĉvrstih mineralnih leţišta. Prema taome,<br />

rudarska industrija ima veoma odgovoran zadatak obezbeĊenja privrede sirovinama u<br />

raznim oblicima. MeĊutim, tokom dugogodišnje eksploatacije veliki broj leţišta je otkopan<br />

tamo gde su vladali lakši radni uslovi ili su pak otkopani delovi sa bogatijim sadrţajem<br />

korisnog minerala: Ovaj razlog, kao i permanentno povećanje fiziĉkog obima proizvodnje<br />

suoĉili su rudarsku industriju sa problemom eksploatacije takozvanih siromašnih leţišta:<br />

Otkopavanje siromašnijih leţišta, povećanje dubine eksploatacije i pogoršanje rudarskotehnoloških<br />

uslova, komenzira se u savremenoj praksi proizvodnjem nove rudarske<br />

mehanizacije sa povećanim kapacitetima koja omogućava jeftiniju proizvodnju.<br />

Razvoj procesa eksploatacije leţišta potpomaţe i stalno prati uvoĊenje odgovarajuće<br />

mehanizacije, automatizacije i daljinskog upravljanja. Tehniĉki progres u površinskoj i<br />

podzemnoj eksploataciji utiĉe na sve veću redukciju radne snage, tako da su danas na<br />

površinskim kopovima i u podzemnoj eksploataciji sistemi sa minimalnim brojem radnika, koji<br />

uglavnom rade poslove nadgledanja i odrţavanja.<br />

Pri razmatranju problema eksploatacije leţišta treba respektovati ĉinjenicu da sa stanovišta<br />

eksploatacije postoje velike razlike izmeĊu leĊišta metala, nemetala i uglja, pre svega kod<br />

primenjenih metoda otkopavanja, primenjene mehanizacije i dr.<br />

Pre neposrednog pristupanja eksploataciji jednog leţišta u širem smislu, neophodno je<br />

izraditi odgovarajuću projektnu dokumentaciju, poĉev od geoloških elaborata, studija<br />

opravdnosti eksploatacije, do glavnih projekata. U idejnim projektima i studijama<br />

opravdanosti koje prethode konkretnim projektnim rešenjima neophodno je pre svega<br />

razjasniti naĉin eksploatacije jednog leţišta. Prema tehnološkom procesu eksploatacije<br />

razlikuju se dva naĉina eksploatacije:<br />

podzemna eksloatacije leţišta, i<br />

površinska eksploatacije leţišta<br />

Kod napred navedenih naĉina eksploatacije prisutni su svi klasiĉni elementi i odgovarajuća<br />

organizacija tehnološkog procesa dobijanja korisne supstance. MeĊutim, treba napomenuti<br />

da postoje i drugi vidovi eksploatacije leţišta sa bitnim ralikama u procesu dobijanja korisne<br />

supstance pri ĉemu nisu zastupljene sve faze eksploatacije. U ove procese pre svega spada<br />

proces luţenja primenjen za primernu eksploataciju nekih leţišta metala (urana), ili pak kao<br />

dopnska metoda za naknadno iskorišćenje preostalih rezervi (leţišta bakra) korisne<br />

supstance, kao i proces gasifikacije nekih leţišta uglja. Ovi procesi se mogu smatrati<br />

izuzetnim, ali u odreĊenim uslovima daju zadovoljavajuće ekonomske efekte.<br />

0.2 Uslovi primene, prednosti i nedostaci u zavisnosti od naĉina eksploatacije<br />

<br />

Podzemna eksloatacije ležišta<br />

Pod pozemnom eksploatacijom leţišta podrazumeva se dobijanje mineralnih sirovina<br />

u podzemnom radu primenom odgovarajućih metoda otkopavanja. Da bi se moglo<br />

3


pristupiti otkopavanju leţišta, u pratećim stenama i u samom leţištu izraĊuju se<br />

odgovarajuće jamske prostorije i objekti. Budući da se podzemna eksploatacija<br />

obavlja ispod zemljine površine, sa njom je povezana jamskim prostorijama (oknima,<br />

potkopima, niskopima i dr.) a samim tim nameće se potreba stalnog podgraĊivanja,<br />

ventilacije i osvetljenja podzemnih prostorija.<br />

Slika 1. Prikaz rudnika sa površinskim i podzemnim objektima: 1- zgrada za izvoznu mašinu; 2-<br />

izvozni toranj; 3- izvozno okno; 4- izvozište; 5, 6 i 7- hodnici; 8- koš; 9- pumpna komora; 10-pumpe;<br />

11- vodosabirnik; 12- otkopi; 13 i 14- levkovi za utovar; 15- minske bušotine; 16- vagoneti; 17- slepo<br />

okno; 18- ĉelo radilišta; 19- ventilaciono okno; 20- zgrada za ventilator;21- ventilacioni kanal; 22-<br />

lestvice; B 1 , B 2 i B 3 - leţište pripremljeno za eksploataciju<br />

<br />

Površinska eksloatacije ležišta<br />

Površinska eksploatacija leţišta se bitno razlikuje od podzemne, kako po tehnološkom<br />

procesu otkopavanja leţišta, tako i po primeni odgovarajuće mehanizacije. Površinska<br />

eksploatacija predstavlja skup svih radova sa površine terena za otkopavanje leţišta korisne<br />

mineralne sirovine. Objekat koji se pri tome formira naziva se površinski kop. U nekim<br />

specifiĉnim sluĉajevima površinske eksploatacije proces otkopavanja leţišta se obalja pod<br />

vodom.<br />

Površinska eksploatacija obuhvata dve osnovne grupe radova: radove na otkrivci (jalovini) i<br />

radove na korisnoj mineralnoj sirovini.<br />

Slika 2 Prikaz površinskog kopa<br />

4


Radovi na otkrivci se sastoje u odstranjivanju (otkopavanju, transportu i odlaganju)<br />

jalovinskih masa koje pokrivaju odnosno spreĉavaju slobodan pristup i bezbednu<br />

eksploataciju korisne sirovine.<br />

Radovi na korisnoj sirovini se sastoje u dobijanju (otkopavanju, transportu, pretovaru ili<br />

skladištenju) korisne mineralne sirovine.<br />

Ovde, meĊutim, treba istaći ĉinjenicu da su u odreĊenim sluĉajevima neki od litoloških<br />

ĉlanova otkrivke (glina, pesak, šljunak i dr.) mogu tretirati kao mineralna sirovina.<br />

Slika 3 Površinski kop uglja i površinski kop bakra<br />

Kod eksploatacije leţišta radovi na otkrivci i korisnoj sirovini se izvode sinhronizovano, pri<br />

ĉemu radovi na otkrici u izvesnoj meri, vremenski i prostorno, pretiĉu radove na korisnoj<br />

sirovini (slika 4).<br />

Slika 4. Šematski prikaz površinske eksploatacije ležišta: a) horizontalnih i blago nagnutih; b) kosih; c) strmih; 1<br />

– otkopani prostor; 2,3 – unutrašnja i spoljašnja odlagališta; 4,5 – radna i završna kosina površinskog kopa; 6 –<br />

završna kontura površinskog kopa; 7 – berme; I, II, III ... – redosledi razvoja rudarskih radova<br />

5


Osnovna obeleţja površinskog naĉina eksploatacije leţišta mineralnih sirovina se sastoje u<br />

sledećem:<br />

eksploatacija mineralnih sirovina se moţe obavljati samo posle odstranjivanja<br />

(otkopavanja, transporta i odlaganja) otkrivke, ĉiji je obim obiĉno 3 do 5 puta, nekada<br />

i znatno veći od obima korisne sirovine;<br />

veliko radno prostranstvo površinskog kopa pruţa mogućnost primene krupnih i<br />

visokoproduktivnih mašina na otkopavanju, transportu i odlaganju jalovine, odnosno<br />

na dobijanju korisne mineralne sirovine;<br />

otkopavanje jalovine i korisne sirovine se uglavnom vrši bagerima, retko<br />

hidromehanizacijom ili otkopno-transportnim mašinama (dozerima, skreperima i dr.),<br />

pri ĉemu se bagerima mogu otkopavati pored mekih i ĉvrstih (polustenski i stenski)<br />

materijali sa prethodnim rastresanjem postupkom miniranja, a hidromehanizacijom<br />

samo meki i sipki materijali.<br />

Površinska eksploatacija, u poreĊenju sa podzemnom, ima niz prednosti od kojih treba<br />

posebno istaći sledeće:<br />

povoljnije uslove primene krupne i visokoproizvodne mehanizacije;<br />

široke mogućnosti uvoĊenja automatizacije i distancionog upravljanja mehanizmima i<br />

proizvodnim procesima;<br />

lakšu primenu savremenih metoda dijagnostikovanja i odrţavanja rudarske opreme;<br />

manje gubitke korisne supstance u proizvodnom procesu (3 do 10% u poreĊenju sa<br />

20 do 30% i više kod podzemne eksploatacije);<br />

povoljnije uslove selektivnog otkopavanja korisne mineralne sirovine;<br />

kraći rok izgradnje i manja hinvesticiona ulaganja (u poreĊenju sa podzemnim<br />

rudnikom istog kapaciteta izgradnja površinskog kopa je vremenski 2 do 3 puta kraća,<br />

a troškovi izgradnje 1,5 do 2,5 puta niţi);<br />

bolju ekonomsku efektivnost, veću produktivnos rada, povoljnije uslove rada i veću<br />

bezbednost zaposlenih.<br />

Površinska eksploatacija ima i svojih nedostataka od kojih treba istaći:<br />

veliki uticaj klimatskih faktora (temperature, intenziteta vetra, vrste i koliĉine padavina,<br />

magle i dr.) na svojstva radne sredine, dejstvujuća opterećenja vitalnih elemenata<br />

konstrukcije mašina, uslove eksploatacije i odrţavanja, a samim tim i na ukupnu<br />

efektivnost rada površinskog kopa;<br />

degradaciju velikih površina, ĉesto veoma plodne zemlje, zagaĊenje vazduha, reka i<br />

jezera, sniţenje nivoa podzemnih voda na širokom prostoru i dr.<br />

Specijalnim merama zaštite odreĊena štetna dejstva površinske eksploatacije se mogu<br />

eliminisati ili osetno ublaţiti, mada ĉesto uz relativno velika finansijska ulaganja.<br />

0.3 Zahtevi koje treba da ispune mašine u uslovima rada na površinskim<br />

kopovima i rudnicima sa podzemnom eksploatacijom.<br />

Zahvaljujući velikim preimućstvima, površinski naĉin eksploatacije beleţi neprekidan rast. Pri<br />

ovom naĉinu otkopavanja postiţe se visoka produktivnost rada, manja specifiĉna<br />

investiciona ulaganja i troškovi proizvodnje, stvaraju se veoma povoljni uslovi za racionalno,<br />

tj. maksimalno, korišćenje rezervi korisne supstance, poboljšavaju se uslovi rada zaposlenih i<br />

njihova sigurnost itd.<br />

Takve uslove i takav razvoj površinska eksploatacija ostvaruje prvenstveno zahvaljujući<br />

razvoju i izgradnji velikih - moćnih kompleksa na otkopavanju, preradi i upotrebi sirovina, koje<br />

karakteriše visoka koncentracija proizvodnje, racionalna mreţa i vrste transporta, masovna<br />

prerada i velika potrošnja.<br />

6


Bitan elemenat za navedena preimućstva površinskog naĉina otkopavanja je visoka<br />

mehanizovanost skoro svih tehnoloških procesa u tehnološkom lancu, primena<br />

automatizacije procesa, daljinsko upravljanje, moderno odrţavanje i opsluţivanje mašina,<br />

nauĉna organizacija rada i dr.<br />

Zbog svega reĉenog, površinsko otkopavanje rudne supstance zahteva:<br />

primenu visokoproduktivnih specijalizovanih mašina, koje mogu da obavljaju sve<br />

specifiĉne radove u ovoj vrsti delatnosti;<br />

primenu univerzalnih mašina samo za radove, gde su u pitanju kompleksni zahvati,<br />

koji objedinjuju dva ili više proizvodna procesa;<br />

primenu sredstava tzv. „pomoćne mehanizacrje" za sve pomoćne radove koji se ne<br />

mogu obavljati krupnim, tj. osnovnim, mašrnama, kao i za radove koji treba da<br />

omoguće što produktivniji rad osnovnim mašinama;<br />

sistematsku obnovu mašinskog parka i njegovu modernizaciju.<br />

Dosadašnje iskustvo je pokazalo da tempo i ekonomika radova na površinskom otkopu, u<br />

osnovi, zavise od nivoa opšte mehanizovanosti otkopa, a posebno od nivoa mehanizacije<br />

radova na otkopavanju i transportu otkrivke. Ova vrsta radova spada u vrlo sloţene i teške, a<br />

od visine troškova za ove radove zavisi ukupna ekonomika eksploatacije, s obzirom da u<br />

troškovima za jedinicu proizvedene korisne supstance uĉestvuju sa daleko najvećim<br />

procentom. Radi toga, konstruisanje ili izbor odgovarajućih mašina, odnosno konstrukcije<br />

takvih mašina koje u svemu zadovoljavaju uslove radne sredine, predstavlja vrlo odgovoran i<br />

sloţen zadatak za struĉnjake. Ne manji zadatak od prethodnog je i odgovorno, dobro i<br />

efikasno odrţavanje mašina, tako da njihovo vremensko i kapacitetno korišćenje bude<br />

maksimalno, a pouzdanost i sigumost zavidna.<br />

Maksimalni ekonomski efekat postiţe se samo ako mašina zadovoljava niz uslova, od kojih<br />

su najvaţniji:<br />

da poseduje jednostavnu prostu kinematiĉku šemu koja obezbeĊuje visoki kk.d.<br />

mašine;<br />

celishodan raspored ureĊaja sa stanovišta montaţe, remonta i opsluţivanja;<br />

tehnologiĉnost konstrukcije, koja se sastoji iz unificiranih delova proste izrade i<br />

jednostavne montaţe mašine;<br />

uravnoteţenost i solidnost;<br />

ĉvrstinu i solidnost;<br />

pouzdanost, trajnost i sigumost u radu i dugpveĉnost;<br />

visoku produktivnost i<br />

udobnost opsluţivanja.<br />

Proces mehanizacije rudarskih radova se odvija po principu od prostog ka sloţenom – od<br />

mehanizacije pojedinaĉnih operacija do mehanizacije ukupnog tehnološkog procesa.<br />

Mehanizacija rudarskih radova na površinskim kopovima u razliĉitim prirodnim uslovima<br />

ostvaruje se razliĉitim mašinama i ureĊajima, pri ĉemu se uvek nastoji da se pojedinaĉne<br />

operacije u vremenu i prostoru poveţu u jedinstvennu tehnološku šemu. Iza operacije koja<br />

se izvodi jednom mašinom, sledi druga koja se u istom tempu izvodi sledećom mašinom, pri<br />

ĉemu druga mašina mora biti povezana sa prvom tako da se obezbedi neprekidost ukupnog<br />

procesa. Ovako postavljena organizacija tehnološkog procesa odgovara principima<br />

kompleksne mehanizacije proizvodnih procesa.<br />

Shodno ovome, pod kompleksnom mehanizacijom rudarskih radova se podrazumeva<br />

visoki stepen mehanizacije pri kojem je teški ruĉni rad istisnut ne samo iz osnovnih, već i iz<br />

pomoćnih procesa.<br />

Za postizanje najboljih tehno-ekonomskih pokazatelja površinske eksploatacije, pre svega<br />

visoke produktivnosti rada, mehanizacija mora biti kompleksna, a njena struktura tako<br />

7


izabrana i postavljena da svi elementi (mašine i ureĊaji) te strukture u okviru proizvodnog<br />

procesa ispunjavaju sledeće zahteve:<br />

struktura kompleksne mehanizacije treba da obuhvata samo mašine koje su<br />

kapacitetno usaglašene i prilagoĊene fiziĉko-mehaniĉkim osobinama materijala;<br />

struktura kompleksne mehanizacije mora da odgovara rudarsko-geološkim,<br />

hidrogeološkim i topografskim uslovima leţišta i da poseduje odreĊenu gipkost<br />

tehnološkog procesa u sluĉaju promene ovih uslova;<br />

struktura komplesne mehanizacije treba da odgovara obliku, veliĉini i kapacitetu<br />

površinskog kopa, roku izgradnje i veku eksploatacije, kao i kapacitetu i opremi<br />

preraĊivaĉa ili potrošaĉa korisne sirovine;<br />

struktura komplesne mehanizacije treba da sadrţi što je moguće manji broj<br />

pojedinaĉnih mašina i ureĊaja koji su neophodni za izvoĊenje odreĊenog obima<br />

radova jer se na taj naĉin povećava njena pouzdanost, produktivnost i ekonomiĉnost;<br />

struktura kompleksne mehanizacije treba po pravilu da obuhvata tipske i serijske<br />

mašine i ureĊaje kako bi njihova eventualna zamena bila lakša i brţa, unikatne<br />

mašine i ureĊaje treba koristiti samo u sluĉajevima kada je primena standardne<br />

opreme nemoguća ili neracionalna;<br />

koeficijenti rezerve snage i tehniĉkog kapaciteta pojedinaĉnih mašina u poreĊenju sa<br />

proseĉnim pokazateljima njihovog rada, u saglasnosti sa karakterom rudarske<br />

proizvodnje, treba da budu ne manji od 1,2 do 1,3 (pri eksploataciji mekih materijala),<br />

i ne veći od 1,5 do 1,7 (pri eksploataciji ĉvrstih stenskih materijala);<br />

strukturu kompleksne mehanizacije treba po mogućnosti opremiti mašinama<br />

kontinuiranog dejstva; nepoţeljno je u jednoj strukturi imati uzajamno povezane<br />

mašine kontinuiranog i diskontinuiranog dejstva;<br />

najbolji ekonomski efekti se postiţu u uslovima punog iskorišćenja snage i kapaciteta<br />

mašina koje ulaze u strukturu; po mogućnosti treba davati prednost jednoj mašini<br />

većeg u odnosu na nekoliko mašina manjeg kapaciteta, mada pri nepotpunom<br />

iskorišćenju krupne i visokokapacitetne mašine ekonomski pokazatelji rada nekoliko<br />

mašina manjih masa i kapaciteta, koje uspešno izvršavaju zadati obim radova, mogu<br />

da budu znatno povoljniji;<br />

strukture kompleksne mehanizacije sa najmanjim uĉešćem teških i nepotpuno<br />

mehanizovanih pomoćnih procesa i operacija su po pravilu efektivnije;<br />

svaka struktura kompleksne mehanizacije treba u potpunosti da ispuni zahteve u<br />

pogledu sigurnosti izvoĊenja rudarskih radova, potpunog iskorišćenja rezervi korisne<br />

sirovine i obezbeĊenja potrebnog kvaliteta.<br />

Osnovni principi na kojima bazira struktura kmpleksne mehanizacije su: neprekidnost<br />

proizvodnje, mogućnost objedinjavanja procesa, najkraće rastojanje transporta materijala i<br />

najmanji mogući obim pomoćnih radova.<br />

Na izbor strukture kompleksne mehanizacije veći ili manji uticaj mogu imati:<br />

prirodni faktori (fiziĉko-mehaniĉke osobine materijala, oblik, veliĉina i uslovi<br />

zaleganja leţišta, klimatski uslovi regiona, reljef površine otkopnog polja, inţenjerskogeološki<br />

uslovi eksploatacije, vrsta i namena korisne sirovine);<br />

tehniĉko-tehnološki faktori (zadati ili mogući kapacitet kopa, komercijalnofinansijski<br />

i trţišni uslovi nabavke opreme, mogući izvori snabdevanja energijom,<br />

vodom i dr.);<br />

organizacioni faktori (raspoloţivost kvalifikovanom radnom snagom, reţim rada<br />

kopa, rok izgradnje i osvajanja projektovanog kapaciteta kopa, mogući rokovi<br />

izgradnje energo i vodo-snabdevanja, dopreme i transporta opreme i dr.);<br />

ekonomski faktori (veliĉina investicionih ulaganja, trţišna vrednost korisne sirovine,<br />

veliĉina dobiti, produktivnost rada, uslovi amortizacije i dr.).<br />

Svaki od pomenutih faktora u konkretnim uslovima moţe imati odluĉujući ili drugostepeni<br />

znaĉaj. Sigurno je, meĊutim, da je kod leţišta ograniĉenih veliĉina i relativno malih rezervi<br />

korisne sirovine neracionalno teţiti velikom kapacitetu kopa uz primenu krupne mehanizacije<br />

8


i obrnuto, kod eksploatacije prostranih leţišta velikim kopovima neracionalna je primena<br />

opreme malih kapaciteta.<br />

Na savremenim površinskim kopovima obiĉno se teţi primeni jednotipnih sredstava<br />

mehanizacije, što znatno uprošćava organizaciju rudarskih radova, eksploataciju, remont i<br />

opsluţivanje opreme. Na radovima otkrivke se, po pravilu, primenjuje oprema većih radnih<br />

parametara i kapaciteta.<br />

Strukturu kompleksne mehanizacije u opštem sluĉaju ĉine niz mašina ili grupa mašina za<br />

izvoĊenja radova na: otkopavanju i utovaru, transportu otkopanog materijala, odlaganja,<br />

pretovaru ili skladištenju i primarnoj preradi.<br />

U zavisnosti od vrste materijala koji se otkopava i usvojene tehnologije rada, struktura<br />

kompleksne mehanizacije moţe da sadrţi sve ili samo deo pomenutih ĉlanova strukture.<br />

0.4 Podela mašina i uređaja i rudarstvu<br />

Nomenklatura mašina, mehanizama i ureĊaja koji se primenjuju na površinskim otkopima je<br />

velika i raznovrsna.<br />

Masine za površinsko otkopavanje rudne supstance se klasifikuju po nameni, principu<br />

dejstva, konstrukciji radnog, pogonskog i transporrnog ureĊaja, po sistemu upravljanja, po<br />

kapacitetu, snazi, gabaritima itd. U udţbenicima se kao osnovna osobina za klasifikaciju<br />

mašina uzima tehnolosko obeleţje, jer ono u osnovi odreĊuje kinematiĉku šemu mašine i<br />

konstrukciju njenih delova i sklopova. Po ovakvoj klasifikaciji masine i ureĊaje za površinsku<br />

eksploataciju moţemo podeliti na sledeće klase:<br />

mašine za otkopavanje i utovar jalovine i rudne supstance;<br />

masine za odlaganje jalovine,<br />

mašine i ureĊaji za transport jalovine i rudne supstance;<br />

mašine zadubinskobušenje;<br />

mašine za pomoćne radove (dozeri, rijaći, grejderi, dizalice i sl.);<br />

mehanizovani alati.<br />

Mašine svake klase dele se na grupe, koje obuhvataju mašine za izvršavanje odeĊenih<br />

radova. Na primer, klasa mašina za otkopavanje jalovine sastoji se iz dve grupe masina:<br />

bagera i mašina za hidromehaniĉko otkopavanje.<br />

Svaka grupa mašina deli se na podgrupe, koje se izmeĊu sebe razlikuju po konstrukciji<br />

radnog organa ili šire. Tako, na primer, u grupi bagera razlikujemo bagere sajednim radnim<br />

elementom i bagere sa više radnih elemenata.<br />

Mašine svake podgrupe delimo darje na tipove prema njhovim konstruktivnim<br />

karakteristikama i specifiĉnostima. Tako u podgrupi bagera sa jednim radnim elementom<br />

razlikujemo bagere kašikare, dreglajne itd.<br />

Mašine svakog tipa delimo na modele, koji se meĊusobno razlikuju po tehniĉkim<br />

karakteristikama (kapacitet, radne dimenzije, mase, gabariti itd.). Na primer, meĊu bagerima<br />

kašikarima razlikujemo bagere sa kašikom male, srednje i velike zapremine.<br />

Znaĉajna je isto tako, kao i prethodno izneta, klasiftkacija masina za površinsku eksploataciju<br />

po reţimu rada. Po ovom osnovu razlikuju se: a) mašine sa periodiĉnim (cikliĉnim) dejstvom,<br />

kod kojih se radne operacije izvode jedna iza druge — naizmeniĉno po odreĊenom redu i<br />

ponavljaju se posle izvesnog vremena i b) mašine sa neprekidnim dejstvom, kod kojih se sve<br />

operacije izvode istovremeno.<br />

9


Kao primer za mašine grupe a) mogu da posluţe bageri sa jednim radnim elementom, a za<br />

grupu b) traĉni transporteri fli bageri sa vise radnih elemenata.<br />

Klasifikacija mašina za površinsku eksploatacrju po pokretljivosti isto je znaĉajna radi toga<br />

što obuhvata ne samo podelu na stacionarne i pokretljive mašine, već i dalju specifiĉnost ove<br />

pokretljivosti po ureĊajima za kretanje (na gusenicama, pneumaticima, na koraĉajućem<br />

ureĊaju i sl.).<br />

Rudarske mašine u podzemnoj eksploataciji namenjene su za otkopavanje, utovar, transport,<br />

podgraĊivanje otkopanog prostora i njegovog zapunjavanja, kao i za izradu podzemnih<br />

prostorija.<br />

Rudarske mašine u podzemnoj eksploataciji obavljaju jednu ili više rudarskih operacija, pa<br />

mogu biti proste ili kombinovane.<br />

Osnovna podela mašina u podzemnoj eksploataciji vrši se prema njihovoj osnovnoj<br />

tehnološkoj nameni, a kako je prikazano na sledećoj slici.<br />

Rudarske mašine u podzemnoj eksploataciji<br />

Mašine za pripremu i<br />

eksploataciju ležišta<br />

Mašine za utovar i<br />

transport<br />

Mašine za podgrađivanje<br />

i zapunjavanje<br />

Otkopni čekić<br />

Mašine za bušenje<br />

Mašine za<br />

otkopavanje<br />

Mašine za hidr.<br />

otkopavanje<br />

Mašine za izradu<br />

prostorija<br />

Podsekačice<br />

Kombajni<br />

Kompleksi za<br />

otkopavanje<br />

Agregati<br />

Podsekačice<br />

Kombajni<br />

10<br />

Mašine za utovar<br />

Mašine za transport<br />

Utovarnotransportne<br />

mašine<br />

Mašine za<br />

podgrađivanje<br />

Mašine za<br />

zapunjavanje<br />

Slika 5 Osnovna podela rudarskih mašina u podzemnoj eksploataciji<br />

Svaku od ovih grupa mašina moguće je dalje rasĉlaniti, u cilju dobijanja preciznije podele.<br />

Detaljnije podele rudarskih mašina će se obraditi u okvirima posebnih poglavlja. Treba<br />

napomenuti da se u praksi ĉesto susreću "kombinovane" rudarske mašine. Ove mašine su<br />

konstruisane tako da vrše funkciju dve ili više vrsta mašina, odnosno, obavljaju više od jedne<br />

radne operacije. Najĉešće "kombinacije" su proizvodno-utovarne i utovarno-transportne<br />

mašine.<br />

Mere zaštite koje se odnose na rudarske mašine predviĊene za rad u uslovima podzemne<br />

eksploatacije, pored osnovnih odredbi, posebno obraĊuju rad ovih mašina:<br />

U uslovima eksplozivne atmosfere, odnosno kada je u jamskoj atmosferi prisutan<br />

metan ili ugljena prašina, što je veoma ĉest sluĉaj u rudnicima uglja sa podzemnom<br />

eksploatacijom. Rudarske mašine predviĊene za rad u ovakvim uslovima se<br />

projektuju i izraĊuju u tzv. "protiv eksplozivnoj konstrukciji", koja podrazumeva<br />

spreĉavanje kontakta eksplozivne atmosfere i mogućih izvora energije. Ove mere se


pored rudarskih mašina odnose i na ostalu opremu i ureĊaje instalirane u rudniku<br />

(npr. elektro instalacije).<br />

sa pogonom na dizel gorivo. Ove mašine se uglavnom primenjuju u rudnicima metala<br />

i nemetala sa podzemnom eksploatacijom. Mere zaštite koje se odnose na rad ovih<br />

mašina propisuju dozvoljene emisije ĉvrstih ĉestica (ĉaĊi) i štetnih materija preko<br />

izduvnih gasova dizel motora, kao i maksimalnu temperaturu izduvnih gasova.<br />

11


I Osnovni sistemi rudarskih mašina<br />

Svaka mašina se konstruktivno sastoji iz pet osnovnih grupa elemenata:<br />

radnog organa, tj. elemenata koji neposredno ostvaruju tehnolosku operaciju (na<br />

primer, kašflce bagera i sl.),<br />

prenosnih mehanizama (transmisije) koji povezuju radni organ sa pogonskim<br />

motorom (vratila, zupĉasti i drugi prenosi i sl.),<br />

pogonskog ureĊaja — motora, koji se javrjaju kao izvori energije za pokretanje<br />

elemenata mašine,<br />

sistema upravljanja, kojim se obezbeĊuje ukljuĉivanje i iskljuĉivanje pojedinih<br />

mehanizama mašina i<br />

ureĊaja za transport, odnosno kretanje masine (pneumatici, gusenice, koraĉajući<br />

ureĊaj i sl.), koji je kao sastavni deo ukljuĉen u opštu konstrukciju pokretnih mašina.<br />

Radni organ i prenosni mehanizmi su specifiĉni za pojedine mašine ili grupu mašina, a<br />

odreĊuju se zavisno i od namene masine.<br />

Na slici 1 prikazani su osnovni agregati i sistemi rudarskih mašina na primeru buldozera i<br />

utovarivaĉa<br />

Slika 1. Osnovni delovi rudarskh mašina (primer buldozera i utovarivaĉa)<br />

1. pogonski agregat odnosno motor sa pomoćnim agregatima snage ; 2 transmisija, 3 ureĊaj<br />

za transport sa vešanjem i koĉnicama, 4 kabina i elementi oslanjanja mašine; 5 mehanizam<br />

upravljanja, 6 radni organ.<br />

12


1. Pogonski sistemi<br />

Pod pogonom se podrazumeva ureĊaj koji saopštava kretanja mašini. U opštem<br />

sluĉaju, to je sveukupnost ureĊaja, koji se sastoje iz energetskog izvora, prenosa<br />

(transmisije) i ureĊaja upravljanja. Pri ovome, u pojam prenosa ili transmisije takoĊe<br />

ulaze ukupni ureĊaji za prenos mehaniĉke energije od motora na radni organ,<br />

ukljuĉujući meĊupogone.<br />

Savremene rudarske mašine predstavljaju obiĉno agregate mašina. Radi toga, one<br />

mogu da imaju nekoliko pogona istih ili razliĉitih tipova. U vezi sa ovim, razlikuju se<br />

osnovni pogon i pomoćni pogon. U prvi spada obiĉno pogon radnog ureĊaja,<br />

mehanizma za kretanje i okretanje (kod bagera sa jednim radnim elementom), a u<br />

druge - dopunskih oslonaca, stabilizatora kod pogona transportnog ureĊaja za<br />

kretanje na pneumaticima, mehanizma upravljanja, elementa transmisije i dr. Na<br />

slikama 2 i 3 prikazani su bageri sa jednim radnim elementom sa svojim osnovnim i<br />

pomoćnim pogonima.<br />

Slika 2. Bager sa normalnom visinskom kašikom<br />

13


Slika 3 Bager draglajn<br />

Mehanizmi i pribori upravljanja objedinjeni su u sistem upravljanja mašinom.<br />

Pogoni se razlikuju i po vrsti energije koju koriste. Pri ovome se uzima u obzir ne<br />

samo vrsta energije koja se pretvara primamim motorom, već i one vrste, koje se<br />

koriste u transmisiji za prenos mehaniĉke energije, proizvedene primarnim motorom.<br />

Po vrsti korišćene energije razlikuju se sledeći pogoni: toplotni, elektriĉni, hidrauliĉni,<br />

pneumatski i kombinovani (elektrohidrauliĉni i dr.).<br />

Po broju motora, pogoni mogu biti sa jednim ili više motora. Pri pogonu sa jednim<br />

motorom (grupni pogon), pogon svih kretanja mašine, koja su neophodna za njen<br />

radni proces, ostvaruje se pomoću jednog motora (na slici 4 prikazana je kinematska<br />

šema jednog jednomotornog bagera i jednog višemotornog bagera); pri pogonu sa<br />

vise motora (individualnom pogonu) svako kretanje (ili njihov zbir) se ostvaruje<br />

posebnim motorom. Radi toga, kod mašina sa jednomotornim pogonom svaki izvršni<br />

mehanizam poseduje samostalnu vezu sa motorom i mogućnost nezavisnog<br />

prikljuĉenja za motor, koji se nalazi u neprekidnom radu. Kod mašina sa<br />

višemotornim pogonom nezavisnost radnih kretanja se postiţe posebnimindividualnim<br />

pogonom (posebnim motorima) izvršnih mehanizama.<br />

14


Slika 4. Kinematska šema jednomotornog i višemotornog bagera<br />

Zavisno od uslova primene, odnosno namene, kod rudarskih mašina se koriste<br />

preteţno sledeće vrste pogona: jednomotorni sa motorom sa unutrašnjim<br />

sagorevanjem ili elektriĉnim motorom i sa mehamĉkom transmisijom; jednomotorni<br />

sa motorom sa unutrasrijim sagorevanjem i hidrauliĉnom transmisijom; višemotorni<br />

elektriĉni, koji se napaja elektriĉnom energijom iz generatora koga ponogi motor sa<br />

unutrašnjim sagorevanjem; višemotomi elektriĉni koji se napaja elektriĉnom<br />

energijom iz mreţe i višemotorni sa motorom sa unutrašnjim sagorevanjem koji je<br />

spojen sa pogonom posebnih izvršnih mehanizama hidrauliĉnim motorima.<br />

15


Izvor energije i ureĊaj za njeno pretvaranje u pogonsku energiju se naziva još i<br />

ureĊaj snage. Po konstrukciji i vrsti korišćene ili pretvorene energije razlikuju se<br />

sledeći ureĊaji snage, koji se primenjuju kod rudarskih mašina: motori sa unutrašnjim<br />

sagorevanjem, elektriĉni motori naizmeniĉne ili istosmerne struje, hidrauliĉni motori i<br />

pumpe, a takoĊe i turbotransformatori, hidrauliĉne spojnice, cilindri snage,<br />

pneumatski ureĊaji snage itd.<br />

Svaka vrsta pogona ima svoje dobre i loše osobine, te stoga svakom od njih<br />

odgovara svoja oblast primene.<br />

Motori sa unutrašnjim sagorevanjem - relativno su dosta rasprostranjeni u primeni<br />

kod manjih rudarskih mašina. Njihova glavna odlika je: nezavisnost od spoljnjeg<br />

izvora energije, a zatim mala masa po jedinici snage (kg/kW), srazmerno visok<br />

koeficijent korisnog dejstva (k.k.d), pouzdanost i jednostavnost u eksploataciji.<br />

Nasuprot reĉenom, oni su osetljivi na preopterećenja, njihova eksploatacija zavisi od<br />

temperaturnih uslova, trajnost (vek trajanja) im je mala, ne mogu se neposredno<br />

reversirati, zahtevaju snabdevanje gorivom. Na slici 5 prikazane su karakteristiĉne<br />

rudarske mšine koje koriste SUS motore.<br />

Slika 5. Primeri rudarskih mašina koji koriste SUS motore<br />

Zbir svih ovih osobina odreĊuje im uspešnu primenu kod manjih mašina i kod mašina<br />

koji neprekidno ili ĉesto menjaju radno mesto ili se sele sa jednog na drugo gradilište<br />

i sl. Motori sa unutrašnjim sagorevanjem uspešno se primenjuju takoĊe kod<br />

kombinovanih pogona (dizel-elektriĉni ili dizel-hidrauliĉni).<br />

Elektriĉni pogon ne zahteva snabdevanje gorivom, dopušta neposredno reversiranje,<br />

ima visoki k.k.d., pouzdan je i jednostavan u eksploataciji, ĉak i pri niskim negativnim<br />

temperaturama, dugoveĉan je i univerzalan. Nasuprot reĉenom, zahteva spoljni izvor<br />

energije, te je radi toga nepodesan za mašine koje ĉesto menjaju lokacije i kada je<br />

radni proces mašine vezan za njeno sopstveno kretanje. Radi toga, oblast<br />

preimućstvene primene ovog pogona su bageri sa jednim i više radnih elemenata<br />

srednjeg i velikog kapaciteta, koji se koriste, po pravilu, bez ĉestih premeštanja,<br />

zatim pogon traĉnih transportera itd. Na slici 6 prikazan je pogon radnog roĉka<br />

rotornog bagera i pogon transportera sa trakom<br />

16


Slika 6. Primeri rudarskih mašina koji koriste elektriĉni pogon<br />

Hidrauliĉni pogoni u poreĊenju sa drugim imaju znatno manju masu i manje gabaritne<br />

dimenzije agregata, te stoga poseduju malu inerciju; obrtna masa hidrauliĉnih motora<br />

obrtnog dejstva za nekoliko puta je manja od obrtne mase elektromotora iste snage.<br />

Oni omogućavaju da se ostvari bezstepenasta promena izlazne brzine, da se<br />

pretvara obrtno kretanje u translatomo i translatomo u obrtno; konstruktivno<br />

jednostavno obezbeĊuje zaštitu hidroagregata od preopterećenja. U nedostatke<br />

spada velika cena agregata, sloţenost eksploatacije, relativno mali vek trajanja.<br />

Hidropogoni se primenjuju, po pravilu, u sprezi sa primarnim motorima sa<br />

unutrašnjim sagorevanjem ili elektriĉnim motorima kod bagera sa jednim radnim<br />

elementom manje snage, bagera za kopanje kanala i kao pomoćni pogoni kod skoro<br />

svih mašina, a danas i kod bagera velike snage. Na lici 7 prikazan je hidropogon<br />

radnog toĉka rotornog bagera.<br />

Slika 7. Primeri rudarskih mašina koji koriste hidropogon<br />

Pneumatski pogon odlikuje se postupnošću pri ukljuĉivanju brzina i promeni snage,<br />

jednostavnošcu regulisanja, pouzdanošću itd. Ovi sistemi rade pod manjim pritiskom<br />

nego hidrauliĉni, što im daje preimućstvo primene u sistemima upravljanja koĉnicama<br />

i spojnicama. Pri niskim negativnim temperaturama pouzdanost pneumatskih pogona<br />

se smanjuje.<br />

17


1. 1 MOTORI SA UNUTRAŠNJIM SAGOREVANJEM<br />

Pod toplotnim motorima podrazunevamo takve mašine koje transformišu tolotnu<br />

energiju, dobijenu sagorevanjem nekog goriva delimiĉno u mehaniĉku energiju. Svi<br />

toplotni motori, prema mestu gde se obavlja sagorevanje goriva delimo u dve<br />

osnovne grupe:<br />

motori sa unutrašnjim sagorevanjem (SUS motori)<br />

motori sa spoljašnjim sagorevanjem (SSS motori)<br />

Motori sa unutrašnjim sagorevanjem su toplotni motori u kojim ase proces<br />

sagorevanja goriva i pretvaranje dela toplotne energije u mehaniĉku energiju<br />

okretanja vratila motora odvija neposredno unutar cilindra motora.. Toplota<br />

osloboĊena sagorevanjem goriva se predaje direktno radnom telu – produktima<br />

sagorevanja, ĉime se povećava njihov energetski potencijal. Njihovim širenjem<br />

unutar cilindara<br />

OPIS FUNKCIONISANJA I PODELA MOTORA SUS<br />

Motori sa unutrašnjim sagorevanjem se, kao što je već navedeno, široko primenjuju u<br />

mnogim oblastima ljudske aktivnosti, te je to i uslovilo razvijanje mnogobrojnih tipova<br />

i konstrukcija. Vodeći raĉuna da se pod pojmom motora sa unutrašnjim<br />

sagorevanjem podrazumevaju klipni motori SUS, razmotriće se principijelna šema<br />

jednog takvog motora (sl.8).<br />

Slika 8. Šema motora sa unutrašnjim sagorevanjem<br />

1.Cilindarska glava, 2.Usisni ventil, 3.Izduvni ventil, 4.Klip,<br />

5.Cilindar, 6.Klipnjaĉa, 7.Kolenasto vratilo, 8.Motorna kućica<br />

Kod svih klipnih motora osnovna konstruktivna koncepcija i princip rada su u sustini<br />

isti. Osnovni elementi motora SUS su cilindar 5, u kome se kreće klip 4, vezan<br />

posredstvom klipnjaĉe 6 za kolenasto vratilo 7. Radni prostor formiran je od cilindra<br />

5, koji je sa jedne strane zatvoren cilindarskom glavom 1, u kojoj se nalaze usisni 2 i<br />

izduvni ventil 3, a sa druge strane samim pomerljivim klipom. Klip, klipnjaĉa i<br />

18


kolenasto vratilo ĉine glavni motorni mehanizam ĉiji je zadatak da pravolinijsko<br />

oscilatorno kretanje klipa, nastalo kao rezultat ekspanzije produkata sagorevanja,<br />

pretvori u obrtno kretanje kolenastog vratila. Na taj naĉin se mehaniĉki rad koji motor<br />

dalje predaje potrošaĉima preko kolenastog vratila u vidu obrtnog momenta.<br />

Kolenasto vratilo je smešteno u motornoj kućici 8.<br />

Radni ciklus se ostvaruje u cilindru motora ponavljanjem niza uzastopnih, relativno<br />

laganih širenja odredjenih koliĉina radne materije izmedju krajnjih poloţaja klipa. Ti<br />

poloţaji, u kojima se vrši promena smera njegovog kretanja, nazivaju se mrtvim<br />

taĉkama. Krajnji poloţaj, pri kome je rastojanje od klipa do ose kolenastog vratila<br />

najveće, naziva se spoljna mrtva taĉka (SMT). Pri tom poloţaju klipa zapremina<br />

izmedju klipa i cilindarske glave je minimalna i naziva se kompresiona zapremina<br />

(V C ) ili prostor sagorevanja. Krajnji unutrašnji poloţaj klipa, kada je on najbliţi osi<br />

kolenastog vratila, naziva se unutrašnja mrtva taĉka (UMT), a odgovarajuća<br />

zapremina iznad klipa je maksimalna i naziva se ukupna zapremina cilindra (V max ).<br />

Pomeranja klipa iz jedne u drugu mrtvu taĉku naziva se njegovim hodom (S). Hod<br />

klipa (S) jednak je dvostrukom polupreĉniku puta ose kolena kolenastog vratila. Deo<br />

radnog procesa koji se obavi za jedan hod klipa naziva se takt motora. Zapremina V h ,<br />

koju opiše ĉelo klipa pri kretanju od jedne do druge mrtve taĉke naziva se radna<br />

zapremina cilindra. Na taj naĉin ukupna zapremina cilindra V max je jednaka sumi<br />

radne zapremine V h i kompresione zapremine V C . Odnos ekstremnih zapremina,<br />

definiše jedan vaţan parametar motora, stepen kompresije :<br />

<br />

V<br />

V<br />

max h C<br />

1<br />

C<br />

V V<br />

V<br />

C<br />

V<br />

<br />

V<br />

h<br />

C<br />

Stepen kompresije (sabijanja) nam pokazuje u kolikom odnosu je<br />

izvršeno sabijanje sveţe radne materije, odnosno pri poznatoj radnoj zapremini<br />

definiše prostor sagorevanja. Pored već nabrojanih delova motor ima još ĉitav niz<br />

pomoćnih sistema koji omogućuju nesmetan rad motora SUS pri svim uslovima<br />

eksploatacije.<br />

PODELA SUS MOTORA<br />

Postoji ĉitav niz podela motora SUS u zavisnosti od svojstva, namene, konstrukcije ili<br />

karakteristiĉnih osobina, ali su dve osnovne: po naĉinu ostvarivanja radnog ciklusa i<br />

po principu paljenja.<br />

Podela po naĉinu ostvarivanja radnog ciklusa<br />

Svi motori SUS po naĉinu ostvarivanja radnog ciklusa mogu se podeliti u dve<br />

osnovne grupe: ĉetvorotaktne i dvotaktne. Ĉetvorotaktnim motorom se naziva motor<br />

u kome se radni ciklus ostvari u toku ĉetiri takta, odnosno hoda klipa, ĉemu<br />

odgovaraju dva obrta kolenastog vratila. Kod dvotaktnih motora se radni ciklus obavi<br />

za dva hoda klipa, ĉemu odgovara jedan obrt kolenastog vratila.<br />

19


Podela po principu paljenja<br />

Po principu upaljenja smeše sve motore SUS delimo na oto i dizel motore. Kod oto<br />

motora paljenje se vrši stranom energijom , elektriĉnom varnicom, koja se stvara<br />

izmedju elektroda svećice i u potrebnom trenutku pali već pripremljenu smešu. Kod<br />

dizel motora upaljenje smeše se vrši na principu samoupaljenja, tj. bez stranog izvora<br />

energije. U visoko sabijeni vazduh ubrizgava se dizel gorivo koje se samo pali.<br />

Danas postoje neke konstrukcije motora koje predstavljaju prelaz izmedju oto i dizel<br />

motora, poludizel motori, kod kojih se sabijanje ne vrši do pritiska samoupaljenja, već<br />

nešto niţeg te se paljenje mora da izvrši stranom energijom.<br />

Podela motora po konstruktivnim i eksploatacionim karakteristikama<br />

U zavisnosti od konstrukcionih i eksploatacionih karakteristika postoji ĉitav niz podela<br />

od kojih ćemo navesti najvaţnije:<br />

Podela prema mestu obrazovanja smeše<br />

Prema mestu obrazovanja smeše imamo motore sa spoljnim obrazovanjem smeše<br />

(karburatorski i gasni oto motori) i motore sa unutrašnjim obrazovanjem smeše (dizel<br />

i poludizel motori).<br />

Podela prema naĉinu punjenja<br />

Prema naĉinu punjenja cilindra sveţom radnom materijom, svi motori se dele na<br />

motore sa prirodnim i sa veštaĉkim punjenjem. Kod motora sa prirodnim punjenjem,<br />

ono se ostvaruje na osnovu stvorene depresije u cilindru motora pri kretanju klipa od<br />

spoljne ka unutrašnjoj mrtvoj taĉki i tu spadaju svi neprihranjivani ĉetvorotaktni<br />

motori. Kod veštaĉki punjenih motora, radna materija se predhodno sabija, kako bi se<br />

omogućilo povećanje snage motora, i zatim šalje u cilindar. Tu spadaju svi dvotaktni<br />

motori i prehranjivani ĉetvorotaktni motori.<br />

Podela motora po konstrukciji<br />

U zavisnosti od poloţaja osa cilindara svi motori mogu biti vertikalni,<br />

horizontalni, V-motori, bokser motori, W-motori, zvezdasti motori itd.<br />

u zavisnosti od broja cilindara- jednocilindriĉni i višecilindriĉni motori.<br />

u zavisnosti od konstrukcije motornog mehanizma na motore bez ukrsne glave<br />

i motore sa ukrsnom glavom.<br />

Motori jednostrukog i dvostrukog dejstva<br />

Kod motora jednostrukog dejstva radni ciklus se obavlja samo sa spoljne strane<br />

klipa, dok se kod motora dvostrukog dejstva (uvek se izvode sa ukrsnom glavom) za<br />

obavljanje radnog ciklusa koriste obe strane klipa, te se na taj naĉin postiţu znatno<br />

veće snage.<br />

Podela prema nameni<br />

Svi motori po nameni se dele na stacionarne i transportne. Ukoliko su motori<br />

postavljeni na postojanom fundamentu, nazivaju se stacionarni, a ukoliko se nalaze<br />

ugradjeni u nekom pokretnom sredstvu nazivaju se transportni. Transportni motori se<br />

dalje dele na: brodske, ţelezniĉke, avionske i za motorna vozila.<br />

Podela prema smeru okretanja kolenastog vratila<br />

Dele se na nereversivne (jednog smera) i reversivne (koji menjaju smer okretanja)<br />

motore.<br />

20


Podela po stepenu sabijanja<br />

Dele se na motore niskog i visokog stepena kompresije. U motore niskog stepena<br />

kompresije spadaju oto benzinski i gasni motori, dok u motore visokog stepena<br />

kompresije spadaju dizel motori.<br />

Podela prema vrsti korišćenog goriva<br />

U zavisnosti od primenjenog goriva svi motori se dele na:<br />

motori na pogon gasnim gorivom,<br />

motori na pogon teĉnim gorivom,<br />

dvogorivni motori na pogon sa gasnim ili teĉnim gorivom,i<br />

višegorivni motori.<br />

Podela prema naĉinu hladjenja<br />

Prema naĉinu hladjenja termiĉki opterećenih površina motora svi motori se<br />

dele na:<br />

motore sa vodenim hladjenjem i<br />

motore sa vazdušnim hladjenjem.<br />

Pored ovih već navedenih, u specijalnoj literaturi vezanoj za motore sa unutrašnjim<br />

sagorevanjem postoje još neke podele u zavisnosti od nenavedenih konstruktivnih ili<br />

eksploatacionih osobina motora.<br />

VRSTE GORIVA I OSNOVNE KARAKTERISTIKE TIH GORIVA ZA PRIMENU U<br />

MOTORIMA SUS<br />

Sagorevanje goriva kod motora SUS vrši u cilindru motora, pa je zbog toga potrebno<br />

da to gorivo poseduje odredjena svojstva i da njegovi produkti sagorevanja ne sadrţe<br />

ĉvrste ĉestice. Zbog toga i pored mnogih eksperimentalnih pokušaja, nije uspešno<br />

rešena primena ugljene prašine kao goriva u motorima SUS, već se i danas koriste<br />

samo teĉna i gasovita goriva, ĉije sagorevanje protiĉe praktiĉno bez ostataka.<br />

Osnovni hemijski elementi teĉnih i gasovitih goriva su ugljenik i vodonik. Varijacijom<br />

broja i medjusobnog rasporeda atoma vodonika i ugljenika dobijaju se ugljovodonici<br />

razliĉitih osobina. Pri sagorevanju dolazi do vezivanja vodonika i ugljenika sa<br />

kiseonikom iz vazduha uz istovremeno oslobadjanje znatne koliĉine toplote.<br />

Goriva za motore SUS treba da zadovolje sledeće osnovne zahteve:<br />

Da imaju visoku toplotnu moć, kako bismo sa zadanom koliĉinom goriva dobili<br />

što veći efekat,<br />

Da su lako isparljiva, kako bi se omogućilo brzo i lako mešanje sa vazduhom u<br />

cilju stvaranja gorive smeše,<br />

Da ne sadrţe sastojke koji omogućavaju koroziju pri skladištenju, odnosno da<br />

prilikom sagorevanja ne stvaraju štetne sastojke ni ĉvrste ostatke,<br />

Da su postojana pri transportu i skladištenju, naroĉito pri niskim<br />

temperaturama,<br />

Da imaju veliku brzinu sagorevanja, ali bez usputnih detonatnih pojava,<br />

Da su postojana i otporna na detonaciju (kod oto motora), odnosno sklona ka<br />

samoupaljenju (kod dizel motora), i<br />

Da se moţe vršiti pogodno snabdevanje potrošaĉa, pri svim temperaturama.<br />

Danas se kod motora SUS najviše koriste teĉna goriva, jer najbolje zadovoljavaju sve<br />

postavljene zahteve. Teĉna goriva sadrţe u 1 kg najveću koliĉinu hemijski vezane<br />

energije, lako se mešaju sa vazduhom i stvaraju homogenu gorivu smešu, imaju<br />

veliku brzinu sagorevanja, ne stvaraju štetne sastojke prilikom sagorevanja, i što je<br />

21


posebno vaţno lako i jednostavno se transportuju i skladište. Osim toga je i njihova<br />

trajnost pri uskladištenju velika. U motorima SUS se danas praktiĉno koriste samo<br />

veštaĉka teĉna goriva dobijena preradom nafte u rafinerijama. U zavisnosti od<br />

ţeljenih koliĉina pojedinih frakcija, primenjuje se odredjeni postupak rafinacije nafte.<br />

U oto motorima se najviše koriste benzini, a u dizel motorima dizel goriva.<br />

Gasovita goriva su takodje pogodna za korišćenje u motorima SUS, jer se lako<br />

mešaju sa vazduhom, sagorevaju praktiĉno bez dima i ĉadji, obezbedjuju brzo i lako<br />

startovanje, ali su nepogodna za transport i skladištenje, pa samim tim i za sigurno<br />

snabdevanje potrošaĉa, te zbog toga nemaju veliku primenu. Prirodno gorivo je<br />

prirodni (zemni) gas, koje se najvećim delom sastoji od metana CH 4 . Bez neke<br />

posebne pripreme se moţe koristiti u motorima SUS. Od veštaĉkih gasovitih goriva<br />

interesantni su samo gasogeneratorski gas, svetleći gas i teĉni gasovi propan i<br />

butan.<br />

Već je naglašeno da se u oto motorima najviše koristi benzin. Benzin predstavlja<br />

najisparljiviji destilat nafte i karakteriše se postojanjem komponenata ĉija temperatura<br />

kljuĉanja ne prelazi 200°C. Donja toplotna moć benzina je oko 45000 kJ/ kg.<br />

Medjutim, na snagu motora veliki uticaj ima, ne toplotna moć benzina, već njegove<br />

smeše sa vazduhom koja iznosi oko 3800 kJ/m 3 . Vaţna osobina benzina je njegova<br />

isparljivost, ĉak i na niskim temperaturama. Ona utiĉe na brzinu i kvalitet pripreme<br />

smeše, a naroĉito na start motora.<br />

Pri normalnom sagorevanju benzina u cilindru motora, brzina prostiranja plamena pri<br />

sagorevanju smeše iznosi od 25 do 40 m/sec. Veća brzina sagorevanja doprinosi<br />

poboljšanju odvijanja radnog ciklusa, a samim tim i vrednosti njegovog stepena<br />

korisnosti. Medjutim, pri povećanju stepena sabijanja radne smeše brzina prostiranja<br />

fronta plamena moţe naglo porasti, tako da dodje do pojave detonacije. Detonacija je<br />

naglo, burno sagorevanje jednog dela smeše koji se nalazi ispred fronta plamena, pri<br />

ĉemu dolazi do povećanja brzine sagorevanja ĉak do 2000 m/sec. Detonacija dovodi<br />

do pogoršanja procesa sagorevanja, izaziva udare koji mogu da dovedu i do loma<br />

pojedinih elemenata motora. Otpornost goriva, prema pojavi detonacije se definiše<br />

oktanskim brojem. Za merenje otpornosti goriva prema detonaciji, odnosno za<br />

odredjivanje vrednosti oktanskog broja koriste se danas posebni jednocilindriĉni<br />

motori kod kojih je moguće u toku ispitivanja menjati stepen kompresije. Pri tome se<br />

kao etalon gorivo koristi smeša izooktana C 8 H 18 , koji je veoma otporan prema<br />

detonaciji (oktanski broj 100) i normalnog heptana C 7 H 16 koji je potpuno neotporan<br />

prema detonaciji (oktanski broj 0). Pod oktanskim brojem goriva podrazumevamo<br />

sadrţaj izooktana u zapreminskim procentima one smeše, koja je po detonacionim<br />

svojstvima ista, kao i ispitivano gorivo. Što je viši oktanski broj, to je gorivo otpornije<br />

prema detonaciji, te je moguć veći stepen sabijanja. Za povećanje oktanskog broja<br />

benzinu se dodaju specijalne supstance tzv. antidetonatori (tetraetil olova, tetrametil<br />

olova itd.). Samim tim se omogućuje veći stepen sabijanja, a time i veća<br />

ekonomiĉnost i snaga motora. Postoji više metoda za odredjivanje oktanskog broja u<br />

zavisnosti od vrste i namene goriva. U našoj zemlji se koriste dve vrste benzina:<br />

premium (86-88 oktana) i super (97-99 oktana).<br />

Pored već navedenih, vaţne osobine benzina su temperatura samozapaljenja<br />

(temperatura do koje treba zagrejati gorivo u prisustvu vazduha, da bi se ono zapalilo<br />

samo od sebe i dalje sagorevalo), granice upaljivosti (donja-granica siromaštva<br />

smeše kada je toliko razredjena sa vazduhom da ne postoji mogućnost njenog<br />

upaljenja i gornja-granica bogatstva smeše, kada je ona toliko bogata da ne postoji<br />

22


dovoljno kiseonika za njeno sagorevanje). Kod oto motora je takodje vaţna<br />

temperatura samopaljenja, kako se u procesu sabijanja ne bi stvorila mogućnost<br />

samoupaljenja goriva smese ili pojava detonacije ispred fronta plamena. Njena<br />

vrednost iznosi oko 500°C za benzin.<br />

Postojanost benzina kod niskih temperatura je veoma velika. Tek ispod -100°C<br />

nastupa promena agregatnog stanja. Medjutim, ukoliko se voda nalazi u benzinu,<br />

nastupa smanjenje postojanosti benzina na niskim temperaturama. Pored toga voda<br />

štetno deluje korozijom na materijale od kojih je sagradjen motor i njegovi agregati.<br />

Sumpor takodje veoma štetno deluje na materijal motora, te sadrţaj sumpora u<br />

benzinu ne bi smeo da predje 0,2 %.<br />

U dizel motorima se upotrebljavaju razliĉita dizel goriva u zavisnosti od vrste i<br />

namene motora. Toplotna moć dizel goriva se kreće od 42000 do 44000 kJ/kg.<br />

Zahtevi koji se postavljaju pred dizel goriva su dosta razliĉita u odnosu na benzin.<br />

Najvaţnije karakteristike dizel goriva su sklonost ka samoupaljenju, temperatura<br />

samoupaljenja, viskoznost, sposobnost stvaranja koksa, temperatura stinjavanja,<br />

sadrţaj sumpora i neĉistoća u gorivu.<br />

Kao pokazatelj sklonosti dizel goriva ka samoupaljenju koristi se cetanski broj.<br />

Odredjuje se u specijalnirn opitnim motorima uz pomoć etalon goriva. Kao etalon<br />

gorivo sluţi mešavina cetana C 16 H 34 (cetanski broj usvojen 100), kao veoma sklon<br />

samoupaljenju i alfa-metilnaftalina C 11 ,H 10 sa vrlo malom sklonosti ka samozapaljenju<br />

(cetanski broj usvojen 0). Procenat cetana u onoj smeši sa alfa-metilnaftalinom, koja<br />

pokazuje isto zakašnjenje paljenja, odnosno duţinu perioda pritajenog sagorevanja<br />

(vremena koje protekne od momenta kada zapoĉne ubrizgavanje goriva do momenta<br />

kada nagli porast pritiska manifestuje burnije sagorevanje) , kao i ispitivano gorivo u<br />

opitnom motoru, predstavlja cetanski broj. Što je viši cetanski broj, to je lakša<br />

samopaljivost goriva, a samim tim, pri ostalim istim uslovima, mirniji je bešumniji rad.<br />

U našoj zemlji standardi definišu ĉetiri vrste dizel goriva za dizel motore:<br />

1. Vrlo lako dizel gorivo D1, JUS B.H2.411. Za motore motornih vozila sa preko 800<br />

o/min.<br />

2. Lako dizel gorivo D2, JUS B.H2.412. Za industrijske dizel motore i teška vozila.<br />

3. Srednje dizel gorivo D3, JUS B.H2.413. Primenjuje se za stabilne i brodske<br />

motore.<br />

4. Lako dizel gorivo (sa malim sadrţajem sumpora) D2S, JUS B.H2.416.<br />

Temperatura samoupaljenja treba da bude što niţa kako bi se obezbedilo sigurno<br />

samoupaljenje goriva, naroĉito kod hladnog motora pri niskim spoljnim<br />

temperaturama. Za dizel goriva ta temperatura se kreće oko 330°C. To je veoma<br />

vaţna osobina zbog kvaliteta ubrizgavanja goriva i njegovog raspršivanja, naroĉito pri<br />

niskim temperaturama.<br />

Kao karakteristika savršenosti sagorevanja i sklonosti dizel goriva na stvaranje dima i<br />

ĉadji u produktima sagorevanja sluţi tzv. koksni broj, koji pokazuje koliĉinu koksa (u<br />

teţinskim procentima) dobijenu pri zagrevanju goriva u specijalnim aparatima bez<br />

prisustva vazduha. Dizel goriva imaju tu vrednost od 0,1 do 0,3. Temperatura<br />

stinjavanja (data u tablici 2.1) predstavlja temperaturu kod koje dizel gorivo više ne<br />

teĉe, ĉak ni u sudu pod uglom od 45° u toku jednog minuta. Visoke vrednosti te<br />

temperature nisu povoljne, jer zgusnuta goriva veoma teško cirkulišu kroz elemente<br />

napajanja, oteţano je filtriranje i moţe doći ĉak do prestanka rada motora. Pojava<br />

sumpora u dizel gorivu, kao i prisustvo vode i mehaniĉkih primesa moţe da dovede<br />

23


do pojave korozije, oštećenja i zaĉepljenja elemenata za ubrizgavanje goriva, te se o<br />

tome mora posebno voditi raĉuna.<br />

Pored navedenih i razmatranih goriva, u motorima SUS se mogu primeniti i neka<br />

druga goriva, ali to su već motori specijalne namene, te se u okviru ovog kursa neće<br />

razmatrati.<br />

OPIS RADA ĈETVOROTAKTNOG I DVOTAKTNOG MOTORA<br />

Već je naglašeno da postoje dve osnovne podele motora: podela prema naĉinu<br />

ostvarivanja ciklusa na ĉetvorotaktne i dvotaktne motore, i podela prema principu<br />

paljenja na oto i dizel motore. Samim tim sve motore moţemo da podelimo u ĉetiri<br />

osnovne grupe:<br />

1. Ĉetvorotaktni oto motor,<br />

2. Ĉetvorotaktni dizel motor,<br />

3. Dvotaktni oto motor,<br />

4. Dvotaktni dizel motor.<br />

Analiza indikatorskih dijagrama stvarnih motora, jasno pokazuje da postoje velike<br />

razlike izmedju ĉetvorotaktnih i dvotaktnih motora, dok su razlike izmedju oto i dizel<br />

motora znatno manje. Najveće razlike u dijagramima oto i dizel motora postoje u<br />

maksimalnim pritiscima. Kod dizel ciklusa ti pritisci su znatno viši zbog samoupaljenja<br />

goriva i vrh dijagrama u blizini SMT je znatno obliji, jer proces sagorevanja teĉe i<br />

posle SMT. Na slici 9. a) i b), dati su indikatorski dijagrami ĉetvorotaktnog oto i dizel<br />

motora gde se navadene razlike lako mogu pratiti. Zbog toga je i moguće analizirati<br />

ĉetvorotaktne oto i dizel motore, kao i dvotaktne oto i dizel motore, na bazi istog<br />

dijagrama, vodeći raĉuna o specifiĉnostima rada oto i dizel motora<br />

24


Slika 9. Indikatorski dijagram ĉetvorotaktnog motora<br />

a) oto motori b) dizel motori c) analiza rada<br />

OPIS RADA ĈETVOROTAKTNOG OTO I DIZEL MOTORA<br />

Kod ĉetvorotaktnih motora ceo radni ciklus se obavi za ĉetiri takta (hoda) klipa,<br />

odnosno dva obrta kolenastog vratila. Prouĉićemo na slici 3.c tok linije pritiska u toku<br />

odvijanja radnog ciklusa:<br />

I takt-usisavanje<br />

Linija usisavanja zapoĉinje od taĉke r, završne taĉke prethodnog radnog ciklusa kojoj<br />

odgovara pritisak izduvavanja. Kretanjem klipa od SMT ka UMT, u cilindru se stvara<br />

podpritisak koji omogudava da se usisava smeša goriva i vazduha (kod oto motora)<br />

ili ĉist vazduh (kod dizel motora). Pri tome je otvoren usisni, a zatvoren izduvni ventil,<br />

kako se izduvni gasovi iz predhodnog ciklusa ne bi vraćali u cilindar. Pritisak<br />

usisavanja je nešto niţi od atmosferskog, te je linija usisavanja r-a.<br />

25


II takt-sabijanje<br />

Sabijanje nastaje pri obratnom kretanju klipa odUMT ka SMT. U tom periodu su oba<br />

ventila zatvorena, te kretanje klipa povećava pritisak gorive smeše (kod oto motora),<br />

odnosno sveţeg vazduha (kod dizel motora). Na dijagramu proces sabijanja je<br />

pretstavljen krivom a-c. U blizini SMT celokupna sveţa radna materija je sabijena u<br />

prostor sagorevanja V , te su odgovarajući pritisci i temperature veoma visoki.<br />

Kod motora veliĉina pritiska na kraju procesa sabijanja zavisi u osnovi od stepena<br />

sabijanja, odnosno od vrste motora. Kod dizel motora se sabija ĉist vazduh, pa se u<br />

njega ubrizgava gorivo koje mora da se zapali po principu samoupaljenja. Zbog toga<br />

i odgovarajući pritisci i temperature, a samim tim i stepeni sabijanja, moraju imati<br />

visoke vrednosti. Uobiĉajene vrednosti stepena sabijanja su od 14 do 22, pritisaka<br />

od 25 do 40 bar, a temperature od 550°-650°C. Te vrednosti omogućavaju<br />

nesmetano samoupaljenje dizel goriva u trenutku njegovog ubrizgavanja.<br />

Kod oto motora zbog opasnosti samopaljenja gorive smeše i pojave detonacije smo<br />

ograniĉeni sa vrednošću stepena sabijanja, a samim tim i vrednostima pritisaka i<br />

temperatura na kraju procesa sabijanja. Uobiĉajene vrednosti stepena sabijanja kod<br />

oto motora se kreću od 6 do 9, pritisaka od 6 do 12 bar, temperatura od 300 do<br />

400°C, odnosno znatno manje nego kod dizel motora.<br />

Nešto pre SMT, u taĉki p, dolazi do paljenja gorive smeše elektriĉnom varnicom (kod<br />

oto motora), odnosno do ubrizgavanja goriva u zaţareni i sabijeni vazduh (kod dizel<br />

motora). Proces sagorevanja se obavlja u neposrednoj blizni SMT, pri ĉemu pritisak<br />

naglo raste po liniji p-z, dostiţući u taĉki z maksimalnu vrednost (kod oto motora od<br />

25 do 50 bar, a kod dizel motora od 50 do 90 bar). Sagorevanjem se oslobadja<br />

znatna koliĉina toplote koja se predaje produktima sagorevanja tako da njihova<br />

temperatura dostiţe i 2000°C. Proces sagorevanja u motoru u zavisnosti od osobina<br />

goriva i brzohodnosti motora traje od 0,01 do 0,001 sec. Zbog toga je i potrebno da<br />

se omogući što bolja priprema gorive smeše, njen što homogeniji i rasprašeniji<br />

sastav, kako bi se omogućilo da svaki molekul goriva dobije dovoljnu koliĉinu<br />

vazduha, odnosno kiseonika za potpuno sagorevanje.<br />

III takt-širenje ili ekspanzija<br />

Već je naglašeno da se proces sagorevanja završio u taĉki z, nešto iza SMT, na<br />

poĉetku takta širenja. Energetski opterećeni produkti sagorevanja potiskuju klip<br />

ispred sebe, pri ĉemu dolazi do širenja produkata sagorevanja, povećanja njihove<br />

zapremine i pada pritiska. Potiskivanjem klipa ostvaruje se rad koji se putem<br />

motornog mehanizma predaje kolenastom vratilu i dalje potrošaĉima. Ovo je jedini<br />

radni takt koji omogućuje pokrivanje sopstvenih gubitaka motora tokom ostala tri<br />

takta i predaju mehaniĉke energije potrošaĉima. Proces se odvija po liniji z-b, U toku<br />

takta ekspanzije zatvorena su oba ventila.<br />

IV takt-izduvavanje<br />

Nešto pre dolaska klipa u UMT otvara se izduvni ventil,te dolazi do pada pritiska<br />

produkata sagorevanja, kako bi se oni odstranili pod što manjim pritiskom. U toku<br />

takta izduvavanja klip se kreće od UMT ka SMT potiskujući ispred sebe energetski<br />

iskorišćene produkte sagorevanja u izduvni vod, a zatim u spoljnu atmosferu. Na<br />

dijagramu proces izduvavanja je predstavljen krivom b-r, sa pritiskom koji je nešto<br />

viši od atmosferskog (1,05 do 1,25 bar), te je za izduvavanje gasova potrebno utrošiti<br />

izvestan rad.<br />

Pri daljem kretanju klipa zapoĉinje novi radni ciklus. Rad ĉetvorotaktnog motora se<br />

sastoji u periodiĉnom ponavljanju radnih ciklusa koji se odvijaju na opisani naĉin.<br />

26


OPIS RADA DVOTAKTNOG OTO I DIZEL MOTORA<br />

Iz analize radnog ciklusa ĉetvorotaktnog motora vidi se, da u njemu, pored taktova<br />

sabijanja i širenja, koji su neophodni kod svakog toplotnog motora u kome se<br />

ostvaruje kruţni proces, postoje i taktovi usisavanja i izduvavanja, u toku kojih<br />

toplotni motor radi pri niskim pritiscima u cilindru i igra ulogu pumpe. Na taj naĉin<br />

ĉetvorotaktni motor više od polovine vremena trajanja radnog ciklusa, tj. više od dva<br />

takta ili jednog obrta kolenastog vratila, koristi za izmenu radne materije.<br />

Ţelja da se bolje iskoristi neophodno vreme za obavljanje radnog ciklusa i da se<br />

eliminišu taktovi usisavanja i izduvavanja-pumpni taktovi, doprinela je razvoju<br />

dvotaktnih motora. Kod dvotaktnih motora se radni ciklus obavi za dva takta-takt<br />

sabijanja i takt širenja, odnosno za jedan obrt kolenastog vratila. Zbog toga je<br />

potrebno obezbediti da se izmena radne materije moţe da obavi za što kraće vreme,<br />

jer za nju nam stoji na raspoloţenju samo oko 20 do 30% vremena trajanja radnog<br />

ciklusa, odnosno završni deo takta širenja i poĉetni deo takta sabijanja. Da bi se taj<br />

proces mogao u tako kratkom vremenu izvršiti predvidja se predsabijanje radne<br />

materije i posebni naĉini ispiranja, o ĉemu će biti detaljnije diskutovano u kasnijim<br />

poglavljima.<br />

Na slici 10 data je šema dvotaktnog motora sa popreĉnim ispiranjem i predsabijanjem u<br />

motorskoj kućici sa odgovarajućim p-v radnim dijagramom.<br />

Slika 10. Šema dvotaktnog motora sa indikatorskim dijagramom<br />

I takt-sabijanje ili kompresija<br />

Pri svom kretanju od UMT ka SMT, od trenutka kada su zatvoreni i izduvni i ulazni<br />

kanal (taĉka a, u p-v dijagramu) klip svojom ĉeonom stranom vrši sabijanje radne<br />

materije (gorive smeše kod oto motora, a ĉistog vazduha kod dizel motora), pri ĉemu<br />

se u motorskoj kućici stvara potpritisak koji omogućuje otvaranje automatskog ventila<br />

i ulaz sveţe radne materije. Isto kao i kod ĉetvorotaktnog motora, tako se i kod<br />

dvotaktnih motora vodi raĉuna o maksimalnim vrednostima pritiska i temperature na<br />

27


kraju procesa sabijanja, kako ne bi došlo do pojave detonacije (kod oto motora)<br />

odnosno kako bi se obezbedilo sigurno samoupaljenje goriva (kod dizel motora). Takt<br />

sabijanja ide po krivoj a-c. Nešto pre SMT, isto kao i kod ĉetvorotaktnih motora, u<br />

taĉki p dolazi do paljenja gorive smeše (kod oto motora), odnosno zapoĉinje proces<br />

brizganja (kod dizel motora). Proces sagorevanja ide po krivoj p-z pri ĉemu se u taĉki<br />

z postiţe maksimalni pritisak i temperatura.<br />

II takt-širenje ili ekspanzija<br />

Klip se pod dejstvom energetski opterećenih produkata sagorevanja kreće od SMT<br />

ka UMT, pri ĉemu se dobija rad koji se putem motornog mehanizma prenosi<br />

potrošaĉima. Ovo je radni takt dvotaktnog motora, predstavljen linijom z-b". Dok se u<br />

cilindru vrši ekspanzija produkata sagorevanja, donjom stranom klipa se vrši<br />

sabijanje prethodno usisane sveţe radne materije u motorskoj kućici. Na taj naĉin se<br />

vrši predsabijanje sveţe radne materije, ĉime se omogućuje da se izvrši brza izmena<br />

radne materije.<br />

Izmena radne materije se, kao što je naglašeno, vrši u završnom delu takta širenja<br />

(linija b"-b'-b) i poĉetnom delu takta sabijanja (linija b-a'-a), tako da ĉisto sabijanje<br />

traje od a do p, a ĉisto širenje od z do b". Nailaskom klipa u poloţaj b", on zapoĉinje<br />

gornjom svojom ivicom da otvara izduvni kanal i produkti sagorevanja poĉinju da<br />

izlaze iz cilindra motora. Iako je pritisak u taĉki b" dosta visok (3 do 5 bar), usled<br />

malog protoĉnog preseka i velikog prigušivanja, pritisak ne pada naglo, sve dok se<br />

ne poveća protoĉni presek.<br />

U taĉki b' zapoĉinje otvaranje ulaznog kanala. Dok smo u periodu b"-b' imali period<br />

ĉistog isticanja, otvaranjem ulaznog kanala nastaje period ispiranja tokom koga su<br />

otvorena oba kanala (linija b'-b-a'). Ovo nameće potrebu da ulazeća sveţa radna<br />

materija bude tako usmerena da se onemogući njeno mešanje sa produktima<br />

sagorevanja ili isticanje kroz otvoreni izlazni kanal. Zato se na ĉelu klipa postavlja<br />

deflektor ili se ulazni otvori postavljaju sa odgovarajućim nagibom. Pri ovome je<br />

vaţno da se stvori takva struja sveţe radne materije koja bi kao neki "gasni klip"<br />

potiskivala ispred sebe produkte sagorevanja i samim tim doprinela što boljem<br />

ispiranju cilindra motora, a da se pri tome izgubi što manja koliĉina sveţe radne<br />

materije, jer od toga u prvom redu zavise snaga i ekonomiĉnost dvotaktnih motora.<br />

Pri dolasku klipa u taĉku a' zatvara se ulazni kanal, ali je još uvek otvoren izlazni<br />

kanal. Samim tim prestaje doticanje sveţe radne materije, ali sve do taĉke a postoji<br />

mogućnost isticanja pomešanih produkata sagorevanja i sveţe radne materije. Taj<br />

period se naziva periodom naknadnog isticanja i ima veliku vaţnost, jer omogućava<br />

hladjenje termiĉki jako opterećenih površina kod dvotaktnih motora, ali negativno<br />

utiĉe na ekonomiĉnost rada.<br />

Nakon taĉke a klip će zapoĉeti proces sabijanja narednog radnog ciklusa. Rad<br />

dvotaktnog motora se sastoji u periodiĉnom ponavljanju radnih ciklusa za ĉije<br />

obavljanje je, kao što se vidi, potrebno samo dva takta, odnosno jedan obrt<br />

kolenastog vratila.<br />

Rad motora po dvotaktnom ciklusu dovodi do znatnog povećanja njegove snage.<br />

Uzimajući u obzir povećanje broja radnih ciklusa, mogli bi se oĉekivati da će se<br />

snaga povećati za dva puta. Medjutim, zbog lošije izmene radne materije i zbog<br />

korišćenja jednog dela radnog takta za izmenu radne materije, litarska snaga je veća<br />

za 50 do 60% od litarske snage ĉetvorotaktnog motora, pri jednakim dimenzijama<br />

cilindra i jednakim brojevima obrta razmatranih motora.<br />

28


Karakteristike rada motora<br />

Za ocenu rada motora primenjuju se odreĊeni tehno-ekonomski parametri. Oni<br />

odreĊuju mogućnosti motora u pogledu razvijanja snage, njegove efikasnosti i<br />

ekonomiĉnosti pri razliĉitim uslovima rada.Postoje tri osnovne grupe parametara:<br />

– Indikatorski pokazatelji rada motora<br />

– Efektivni pokazatelji rada motora<br />

– Kompleksni pokazatelji rada motora<br />

Indikatorski pokazatelji rada motora su:<br />

– Srednji indikatorski pritisak<br />

– Indikatorska snaga<br />

– Indikatorski stepen korisnosti<br />

– Specifiĉna indikatorska potrošnja goriva<br />

Efektivni pokazatelji rada motora su:<br />

– Srednji efektivni pritisak<br />

– Efektivna snaga<br />

– Efektivni stepen korisnosti<br />

– Specifiĉna efektivna potrošnja goriva<br />

–<br />

Kompleksni pokazatelji rada motora su:<br />

– Litarska snaga<br />

– Klipna snaga<br />

– Specifiĉna snaga<br />

– Specifiĉna masa<br />

Indikatorski pokazatelji rada motora<br />

Srednji indikatorski pritisak je fiktivni pritisak konstante vrednosti koji bi delujući na<br />

klip u toku jednog hoda, izvršio isti rad dobijen delovanjem promenljivih pritisaka u<br />

toku odvijanja jednog ciklusa<br />

Indikatorska snaga je snaga koju motor razvija u cilindrima motora kao rezultat<br />

odvijanja radnih ciklusa<br />

Specifična indikatorska potrošnja goriva predstavlja koliĉinu goriva u gramima<br />

utrošenu po jednom indikatorskom kWh. Karakteristika je ekonomiĉnosti odvijanja<br />

radnog procesa<br />

Indikatorski stepen iskorišćenja predstavlja odnos toplote ekvivalentne<br />

indikatorskoj snazi prema toploti dovedene gorivom<br />

– Kod Otto motora 0.25-0.37<br />

– Kod Diesel motora 0.38-0.50<br />

Efektivni pokazatelji rada motora<br />

Efektivna snaga je snaga koja je raspoloţiva na spojnici motora<br />

Srednji efektivni pritisak je fiktivni pritisak konstantne vrednosti analogan srednjem<br />

indikatorskom pritisku koji bi delujući na klip u toku jednog hoda radnog ciklusa<br />

obavio efektivni rad ciklusa<br />

Specifična efektivna potrošnja goriva predstavlja koliĉinu goriva koju motor troši<br />

po jednim efektivnom kilovatĉasu<br />

29


Efektivni stepen iskorišćenja predstavlja odnos toplote ekvivalentne efektivnoj<br />

snazi prema koliĉini toplote dovedene gorivom<br />

Indikatorska snaga koja se razvija u cilindrima motora delimiĉno se troši na razne<br />

gubitkre, pa je snaga na vratilu motora koja se predaje potrošaĉima manja od<br />

indikatorske za vrednost tih gubitaka.<br />

Kompleksni pokazatelji rada motora<br />

Litarska snaga predstavlja merilo iskorišćenja radnog prostora motora, odnosno<br />

odnos efektivne snage motora i ukupne zapremine motora. Pokazatelj je efektivnosti<br />

motora<br />

Klipna snaga motora je odnos efektivne snage jednog cilindra i površine klipa.<br />

Pokazatelj je forsiranosti motora<br />

Specifična snaga motora predsatvlja odnos efektivne snage i mase motora (vaţna<br />

je kod avionskih motora)<br />

Specifična masa motora predstavlja odnos mase motora i njegove efektivne snage<br />

Konstrukcija motora<br />

Glavni delovi motora, svrstavaju se u grupu nepokretnih i grupu pokretnih delova.<br />

U nepokretne delove motora spadaju: cilindarski blok, glava i karter. Cilindarski<br />

blok treba da je pogodan za montaţu, da dobro odvodi toplotu, da omogućava<br />

jednostavnu regulaciju i kontrolu mehanizma koji se nalaze na motoru. Cilindarska<br />

glava zatvara motor sa gornje strane. Njena konstrukcija zavisi od oblika komore<br />

sagorevanja, broja i rasporeda: ventila, svećica ili brizgaĉa i sistema hlaĊenja. Karter<br />

zatvara motor sa donje strane, sluţi kao rezevoar za ulje i štiti mmotor od prašine i<br />

neĉistoća.<br />

Pokretni delovi motora (motorni mehanizam) sastoje se od kolenastog vratila, klipa<br />

i klipnjaĉe. Ovi delovi pretvaraju tranlatorno kretanje klipa u rotaciono krivajnog<br />

mehanizma.<br />

Za normalan rad motora neophodni su sledeći ureĊaji (sistemi):<br />

Sistem za razvod radne materije koji omogućuje odstranjivanje produkata<br />

sagorevanja i punjenje sveţom radnom materijom<br />

Sistem za napajanje motora koj sluţi za pripremu gorive smeše i napajanje<br />

oto motora, odnosno za dopremu goriva i vazhuha za cilindre dizel motora<br />

Sistem za hlaĊenje koji sluţi za odvoĊenje toplote od zidova cilindra,<br />

cilindarske glave i ostalih temiĉki opterećenih mesta motora,<br />

Sistem za paljenje (kod oto motora) koji obezbeĊuje sigurno i blagovremeno<br />

paljanje smeše,<br />

Sistem za podmazivanje koji obezbeĊuje sigurno podmazivanje svih pokretnih<br />

delova<br />

Sistem startovanja motora<br />

Pored navedenih postoje i drui sistemi (sistem za regulisanje snage i broja obrtaja,<br />

sistem za prehranjivanje motora, sistem prenosa snage i reversa itd).<br />

30


Na slikama 11 - 14 prikazani su detalji pokretni i nepokretni delovi motora, kao i<br />

motori u celini.<br />

1. cilindarska glava, 2.otvor za prolaz<br />

rasfladnog fluida, 3. komora sagorevanja,<br />

4. goli zavrtanj, 5. cilindarski blok,<br />

6) cilindar, 7) sedište ventila, 8) otvori u<br />

bloku za prolaz rashladnog fluida,<br />

9) usisni i izduvni kanali, 10) ventilska<br />

kućica, 11) otvor za bregasto vratilo,<br />

12) cilindarska košuljica, 13) karter,<br />

14) prednji poklopac bloka, 15) donji deo<br />

kartera, 16) zaptivka, 17) kućište<br />

zamajca, 18) zaptivka glave motora.<br />

Slika 11. Blok, glava cilindra i karter. a), b) cilindarski blok linijskog motora, c)<br />

cilindarski blok V motora.<br />

Slika 12. Detalji mehanizma motora.<br />

1. spojnica za obrtanje ventila,<br />

2. remenica ventilatora, 3. pogonski<br />

zupĉanik zupĉastog razvoda, 4. vratilo,<br />

5. aksijalni leţaj, 6. posteljica poloţaja<br />

klipnjaĉe, 7. klipnjaĉa, 8. navrtka sa<br />

rascepkom, 9. zavrtanj klipnjaĉe,<br />

10. klizni leţaj male pesnice klipnjaĉe,<br />

11. prstenasti osiguraĉ, 12. osovinica<br />

klipa, 13. klip, 14. mazajući klipni prsten,<br />

15. i 16. kompresioni klipni prstenovi,<br />

17. kolenasto vratilo, 18. zamajac, 19.<br />

zupĉasti venac za pokretanje motora,<br />

20. posteljica oslonaĉkog leţaja, 21.<br />

polutka osnovnog leţaja, 22. polutka<br />

leţaja velike pesnice.<br />

31


Slika 13 Popreĉni presek dizel motora<br />

Izduvna<br />

grana<br />

Motorna<br />

koĉnica<br />

Ventilski sklop<br />

Blok motora<br />

(glava motora)<br />

Injektor<br />

Cilindar<br />

Klip<br />

Klipnjaĉa<br />

Turbokompresor<br />

Bregasto<br />

vratilo sa<br />

pratiocima<br />

bregova<br />

Radilica<br />

Prednja strana<br />

motora – prednji<br />

razvod<br />

Slika 14 Popreĉni presek motora<br />

32


Tendencije daljeg razvoja motora SUS<br />

Savremene tendencije u razvoju dizel motora za potrebe rudarstva idu u dva pravca:<br />

izgradnja što lakših motora sa vćom snagom i izgradnja motora sa povećanim<br />

stepenom zaštite ţivotne sredine (smanjena emisija štetnih gasova).<br />

Lakše konstrukcije motora postiţu se primenom specijalnih materijala za izgradnju<br />

elemenata motora. TakoĊe, konstruisani su novi oblici klipa i komore za sagorevanje<br />

uz teţnju za maksimalnim smanjenjem habajućih površina. Posebna paţnja<br />

posvećuje se ubrizgavanju goriva. Pritisak ubrizgavanja kreće se i do 2300 bari ĉime<br />

se postiţe bolja disperzija goriva i potpunije sagorevanje, a time se i smanjuje emisija<br />

štetnih gasova. Drugi vaţan faktor je regulacija koliĉine i temperature vazduha. To<br />

se postiţe ugradnjom turbokompresora i meĊuhladnjaka ĉime se omogućava<br />

usisavanje optimalne koliĉine vazduha u svim reţimima rada motora. Posebno mesto<br />

u nadzoru i regulaciji rada motora ima elektronika. U motore se ugraĊuju senzori koji<br />

permanentno prate stanje rada motora (temperatura, pritisak, usis goriva i vaduha,<br />

emisija gasova i dr) a pomoću elektronike vrše se korekcije parametara rada motora<br />

pri razliĉitim reţimima rada.<br />

Danas su najveći proizvoĊaĉi motora Cummins, Caterpillar, Detroit Disel i dr.<br />

Catelpillar je razvio motore za rudarsku opremu u serijama 3000, 3100, 3200, 3300,<br />

3400 i 3500. U dozere Caterpillar ugraĊuje motore snage od 52 kW (70 HP) do 574<br />

kW (770 HP), a u kamione od 194 kW (260 HP) do 1534 kW (2057 HP).<br />

33


1. 2. ELEKTROMEHANIĈKO PRETVARANJE ENERGIJE<br />

<br />

OSNOVNI PRINCIPI PRETVARANJA ENERGIJE<br />

UreĊaji za elektromehaniĉko pretvaranje energije predstavljaju vezu izmeĊu jednog<br />

elektriĉnog i jednog mehaniĉkog sistema. Stvaranjem sprege ta dva sistema moguće<br />

je vršiti pretvaranje energije iz jednog oblika u drugi.<br />

Elektriĉni motori pretvaraju elektriĉnu energiju, dovedenu sa nekog izvora struje, u<br />

mehaniĉku energiju (sl.15). Kao primer pretvaranja elektriĉne energije u mehaniĉki<br />

rad moţe posluţiti upotreba elektiĉne mašine za pogon neke mašine radilice u<br />

rudniku (bušilice, izvozne mašine, bageri, pumpe i sliĉno).<br />

Slika 15. Proces konverzije elektriĉne energije u mahaniĉku<br />

Elektriĉnim generatorom pretvara se mehaniĉka energija u elektriĉnu (sl.16). Na<br />

primer, kada vodena turbina obrće elektriĉnu mašinu, tada se mehaniĉki rad vodene<br />

turbine, pomoću elektriĉne mašine, pretvara u elektriĉnu energiju. Grupa mašina iz<br />

navedenog primera (vodena turbina - elektriĉni generator) naziva se hidrogenerator.<br />

Na sliĉan naĉin, pomoću elektriĉnog generatora, pretvara se mehaniĉka energija<br />

parne trurbine u elektriĉnu. Parna turbina i elektriĉna mašina, u ovom sluĉaju, ĉine<br />

turbogenerator.<br />

Slika 16. Proces konverzije mehaniĉke energije u elektriĉnu<br />

U većini sluĉajeva, u zavisnosti od naĉina pogona, ista mašina moţe da da se koristi<br />

kao motor ili generator.<br />

Sprega izmeĊu elektriĉnog i mehaniĉkog sistema ostvaruje se pomoću magnetnih i<br />

elektriĉnih polja. Pretvaranje energije je reverzibilan proces i pored toga što se jedan<br />

deo energije pretvara u toplotu u obliku gubitaka. Elektromehaniĉko pretvaranje<br />

energije kod mašine jss zasniva se na sledećim pojavama:<br />

1) Na provodnik, kroz koji protiĉe elektriĉna struja i koji se nalazi u magnetnom polju,<br />

deluje mehaniĉka sila. IzmeĊu elektriĉnih provodnika, kroz koje protiĉe elektriĉna<br />

struja, meĊusobno deluje mehaniĉka sila. Postoji i reverzibilna pojava, odnosno, u<br />

provodniku, koji se nalazi i kreće u rezultantnom magnetnom polju, indukuje se<br />

elektromotorna sila (ems);<br />

2) Na feromagnetni materijal u magentnom polju deluje mehaniĉka sila, koja teţi da<br />

ga dovede u pravac delovanja magentnog polja, odnosno na mesto najgušćeg<br />

34


magnetnog polja. U sluĉaju da je magnetno polje stvoreno delovanjem namotaja kroz<br />

koji protiĉe struja, proces je reverzibilan, odnosno kretanjem feromagnetnog<br />

materijala dolazi do promene fluksa kroz namotaj i u njemu se indukuje ems.<br />

Postoji širok opseg snaga elektromotora, od dela vata, kod mikromotora u<br />

regulacionim mehanizmima, do motora snage reda 50 MW koji se upotrebljavaju za<br />

pogon pumpi i ventilatora. Za razliku od elektriĉnih generatora, snage veće od<br />

1000 MW, koji se mogu videti u termoelektranama i drugim velikim industrijskim<br />

pogonima, ureĊaji koji svoj rad zasnivaju na dielektriĉnom, piezoelektriĉnom i<br />

magnetostrikcionom efektu ograniĉeni su na nivo snage od nekoliko vata.<br />

<br />

ELEKTROMOTORNA SILA I OBRTNI MOMENAT<br />

Prema Faradejevom zakonu elektromagnetne indukcije, u elektriĉnom provodniku<br />

koji se nalazi u magnetnom polju promenjivog fluksa, indukuje se elektromotorna sila<br />

(ems), ĉiji se opšti izraz moţe napisati u oblicima:<br />

dΦ dΦ dx dΦ<br />

e v ,<br />

dt dx dt dx<br />

gde je v - relativna brzina kretanja provodnika u magnetnom polju.<br />

Ems u namotajima moţe se indukovati kao rezultat mehaniĉkog obrtanja namotaja u<br />

magnetnom polju, ili mehaniĉkim obrtanjem magnetnog polja pored nepokretnih<br />

namotaja. U oba sluĉaja fluks se menja periodiĉno, pa je takva i priroda indukovane<br />

ems.<br />

Promena fluksa u namotaju, kod obrtnih elektriĉnih mašina, postiţe se relativnim<br />

kretanjem obrtnog dela mašine (rotora) u odnosu na nepokretni deo (stator). Jedan<br />

od ova dva dela proizvodi osnovno magnetno polje i naziva se induktor. Drugi deo,<br />

koji se naziva indukt, nosi provodnike u kojima se indukuje napon i nastaje struja, uz<br />

nastanak magnetnog polja indukta.<br />

Osnovni deo svakog namotaja je navojak, koji se sastoji od dva provodnika. Veći broj<br />

navojaka ĉini sekciju, a više sekcija, koje su tako povezane da se ems ili struje koje u<br />

njima postoje sabiraju, ĉine namotaj indukta ili induktora.<br />

Slika 17. Navojak bakarne ţice, koji se obrće u magnetnom polju stalnog magneta.<br />

Neka se jedan navojak izolovane bakarne ţice obrće konstantnom ugaonom brzinom<br />

ω, izmeĊu magnetnih polova N i S (sl.17). Obrtanjem navojka, njegove horizontalne<br />

strane (a i b, na slici) seku linije magnetne indukcije i u njima se indukuje ems. Kako<br />

se poloţaj navojka, pri obrtanju, naizmeniĉno menja u odnosu na magnetne polove N<br />

35


i S, to se i smer i veliĉina ove indukovane ems stalno naizmeniĉno menja.<br />

Ako se sa m oznaĉi maksimalna vrednost magnetnog fluksa, a sa - ugao za koji<br />

se navojak obrne u nekom vremenu t. Kako je = ω t, jer je poloţaj navojka u<br />

magnetnom polju odreĊen ugaonom brzinom njegovog obrtanja, za indukovanu ems,<br />

dobija se:<br />

Φ cos .<br />

Φ m<br />

I indukovana elektromotorna sila menjaće se po sinusoidalnoj zavisnosti:<br />

e Em sin t<br />

Krajevi navojka spajaju se sa bakarnim prstenovima, koji su ĉvrsto naglavljeni na<br />

osovinu, ali su od nje izolovani. Pri obrtanju osovine, zajedno sa prstenovima i<br />

navojkom, prstenovi klize po dvema ugljenim ĉetkicama, preko kojih se vezuje<br />

prijemnik i zatvara strujno kolo. U ovako dobijenom zatvorenom kolu pojavljuje se<br />

naizmeniĉna elektriĉna struja, ĉija je vremenska zavisnost:<br />

i Im sin t<br />

.<br />

<br />

MAGNETNO POLJE I OBRTNI MOMENAT<br />

Da bi se razumele osobine, koje su zajedniĉke za sve mašine za elektromehaniĉko<br />

pretvaranje energije, najbolje je posmatrati princip nastanka obrtnog momenta<br />

mašina. Pri analizi obrtnog momenta i principa delovanja magnetnog polja, nije vaţno<br />

na koji su naĉin su oni nastali, jednosmernom ili naizmeniĉnom strujom, odnosno o<br />

kojoj vrsti obrtne mašine je reĉ.<br />

Magnetno polje najlakse je opisati na primeru dva magneta (sl.18), od kojih je jedan<br />

nepokretan a drugi ima mogućnost obrtanja. Kao rezultat meĊusobnog privlaĉenja<br />

raznoimenih polova i odbijanja istoimenih, dolazi do stvaranja momenta, koji teţi da<br />

poravna ose oba magneta.<br />

Slika 18. Momenat u dvopolnoj obtrnoj mašini.<br />

Struje, koje postoje u namotajima mašine, stvaraju magnetni fluks u vazdušnom<br />

zazoru izmeĊu statora i rotora i kroz gvoţĊe statora i rotora zatvara se magnetno<br />

kolo. Na ovaj naĉin, na statoru i na rotoru mašine postoje magnetni polovi. Ose<br />

magnetnih polja su kod mašina za jednosmernu struju nepokretne u prostoru, a kod<br />

mašina za naizmeniĉnu struju obrću se konstantnom brzinom.<br />

36


Slika 19. Ose magnetnih polja statora i rotora kod dvopolne mašine.<br />

Kako bi došlo do formiranja obrtnog momenta i elektromehaniĉkog pretvaranja<br />

energije, obrtne mašine moraju imati jednak broj polova statora i rotora. U sluĉaju bilo<br />

koje kombinacije razliĉitog broja polova statora i rotora, rezultujući moment mašine<br />

jednak je nuli.<br />

<br />

KONSTRUKCIJA NAMOTAJA<br />

Kod prvih konstrukcija elektriĉnih mašina (Gramova mašina za jednosmernu struju,<br />

Teslina mašina za naizmeniĉnu struju) namotaji indukta bili su namotavani oko<br />

prstenastog jezgra indukta (sl.20.a). Danas se provodnici indukta smeštaju u<br />

ţlebove, kao dvoslojni namotaji (sl.20.b), koji su meĊusobno odvojeni zubcima i<br />

paralelno postavljni prema osi obrtanja. Ove dve konstrukcije namotaja identiĉne su u<br />

pogledu indukovane ems i momenta. Osnovni razlog korišćenja indukta sa ţlebovima<br />

je ĉinjenica da u tom sluĉaju mehaniĉka sila ne deluje direktno na provodnike već na<br />

zupce.<br />

Slika 20. Namoti indukta: a) namotani oko prstenastog jezgra, b) u ţlebovima.<br />

Samo kod nekih vrsta manjih mašina, polovi induktora se izraĊuju kao permanentni<br />

magneti. Kod većih mašina, polovi induktora su po pravilu elektromagneti sa<br />

odgovarajućim pobudnim namotajima, ĉime se omogućuje dobijanje jakog<br />

magnetnog polja u zazoru. Mašina moţe imati proizvoljan broj pari polova p.<br />

<br />

PREGLED ELEKTRIĈNIH MAŠINA<br />

Pobudni namotaj moţe biti: sa neistaknutim polovima (rasporeĊen u ţlebove) ili sa<br />

istaknutim polovima (koncentrisan i potpuno obuhvata magnetni pol).<br />

Struja pobude, u zavisnosti od vrste obrtne mešine, moţe biti: jednosmerna i<br />

naizmeniĉna (jednofazna ili višefazna).<br />

Prema vrsti struje indukta i induktora, elektriĉne obrtne mašine dele se na sledeći<br />

naĉin:<br />

37


Mašine jss Sinhrone mašine Asinhrone mašine<br />

Pobudna<br />

struja<br />

jednosmerna<br />

jednosmerna<br />

naizmeniĉna<br />

(jednofazna ili trofazna)<br />

Struja<br />

indukta<br />

naizmeniĉna<br />

(u induktu)<br />

naizmeniĉna<br />

(jednofazna ili trofazna)<br />

naizmeniĉna<br />

(jednofazna ili trofazna)<br />

Kod mašina jednosmerne struje magnetni fluks se proizvodi konstantnom<br />

jednosmernom strujom i one daju ili primaju struju preko kolektora (komutatora).<br />

Posebnu prednost imaju kao pogonske mašine vozila, ili u sluĉaju kada je potrebna<br />

jednostavna regulacija broja obrtaja. Ĉesto nalaze primenu i za punjenje akumulatora.<br />

Princip funkcionisanja mašina naizmeniĉne struje zavisi od vrste struje. Sinhrone<br />

mašine rade sa konstantnim magnetnim fluksom i elektriĉna energija se prenosi u<br />

obliku monofazne ili trofazne struje. Monofazne mašine imaju samo jedan namotaj,<br />

dok trofazne mašine imaju tri razliĉita namotaja, po jedan za svaku fazu, koji su<br />

smešteni na rotoru. Mašine imaju klizne prstenove preko kojih se rotorskim<br />

namotajima dovodi struja magnetizacije. Sinhrone mašine nalaze primenu kao<br />

generatori, na primer turbogeneratori, u pumpnim stanicama ili u valjaonicama, gde<br />

je potreban veliki obrtni momenat.<br />

Kod asinhronih mašina magnetno polje se stvara superpozicijom više naizmeniĉnih<br />

magnetnih polja. Obrtno magnetno polje nastaje kao rezultat fazno pomerenih<br />

namotaja. Namotaji su postavljeni po grupama, ĉije je napajanje pomereno u fazi i<br />

koje se magnetišu jedna za drugom. Veza sa mreţom napajanja ostvaruje se preko<br />

kliznih prstenova. Ovakvi asinhroni motori koriste se kao servo-motori i kada je<br />

potrebno postići kontinualnu regulaciju broja obrtaja. Jedna vrsta ovih mašina su<br />

kratkospojeni asinhroni motori.<br />

1.2.1. MAŠINE JEDNOSMERNE STRUJE<br />

Prednosti jednosmerne struje u odnosu na naizmeniĉnu, sastoje se u tome što se<br />

ona moţe primeniti, osim za osvetljenje, grejanje, motorni pogon i sliĉno, moţe<br />

upotrebiti i tamo gde naizmeniĉna struje ne moţe: za punjenje akumulatora, vršenje<br />

elektrolize i sliĉno. Mašine jednosmerne struje, ili dinamo mašine, dele se na dve<br />

grupe: generatori i motori jednosmerne struje.<br />

Slika 21. Motor jednosmerne struje.<br />

Prvu mašinu, odnosno prvi elektriĉni generator u kome se indukovala naizmeniĉna struja<br />

i usmeravala u jednosmernu, sagradio je belgijski radnik Gram 1870. godine. Pre pojave<br />

elektriĉnih mašina, korišćeni su hemijski izvori elektriĉne energije kao izvori jednosmerne<br />

struje. Razvoj u konstrukciji mašina za jednosmernu struju, doveo je do toga da su one<br />

postale najĉešće rešenje u elektriĉnim postrojenjima i pogonima.<br />

38


Motori jednosmerne struje, veće cene, sloţenijeg i skupljeg odrţavanja, manje<br />

pouzdanosti i kraćeg veka trajanja, danas su u velikoj meri potisnuti od strane<br />

jeftinijih, jednostavnih i robustnih elektriĉnih motora za naizmeniĉnu struju, kojima se<br />

upravlja mikroprocesorima i koji se napajaju energetskom elektronikom.<br />

Generatori jednosmerne struje danas su u većini primena potisnuti poluprovodniĉkim<br />

ispravljaĉima. MeĊutim, generator jednosmerne struje sa nezavisnom pobudom,<br />

zbog svojih veoma dobrih karakteristika se ĉesto koristi kao koĉnica u laboratorijama<br />

za ispitivanje elektriĉnih mašina.<br />

<br />

OSNOVNI DELOVI<br />

Kao i kod ostalih obrtnih elektriĉnih mašina, osnovni delovi mašine jednosmerne struje<br />

su: nepokretni deo (stator) i obrtni deo (rotor). Stator, koji je ovde induktor, sastavljen je<br />

od jarma u obliku šupljeg valjka od masivnog gvoţĊa. Na unutrašnjoj periferiji statora<br />

priĉvršćena su 2p istaknuta pola (na sl.22 predstavljena je pojednostavljena slika sa<br />

samo jednim parom polova) koji su obiĉno sloţeni od limova odreĊene debljine. Na<br />

polovima statora smešten je koncentrisan pobudni namotaj (induktor), povezan izmeĊu<br />

polova na odreĊeni naĉin i izveden na dva prikljuĉna kraja.<br />

Slika 22. Presek dvopolne mašine jednosmerne struje.<br />

Rotor, indukt kod mašina jednosmerne struje, cilindriĉnog je oblika, sastavljen je od<br />

tankih feromagnetskih limova i ravnomerno je oţljebljen po svom obimu. Dinamo<br />

limovi, od kojih je izraĊen indukt, debljine su 0.3 do 0.5 mm, izolovani su lakom,<br />

hartijom ili slojem oksida, u cilju smanjenja vrtloţnih struja, koje nepotrebno<br />

zagrevaju indukt. Paket limova rotora ĉvrsto je spojen sa osovinom mašine. U cilju<br />

hlaĊenja indukta, u njemu se izraĊuju i kanali za hlaĊenje, u pravcu osovine, a na<br />

rotoru se ĉesto nalazi i ventilator, koji se obrće zajedno sa njim i pospešuje strujanje<br />

vazduha kroz kanale za hlaĊenje. Namotaj indukta ĉine izolovani bakarni provodnici,<br />

koji su, kod savremenih mašina jednosmerne struje, postavljeni u ţlebove rotora, u<br />

dva sloja, paralelno osi obrtanja. Bez obzira na svoju vrstu, namotaj indukta je uvek<br />

raspodeljenog tipa i sastavljen iz većeg broja na red vezanih sekcija (navojnih<br />

delova). Provodnici mogu biti kruţnog (ţiĉni) ili pravougaonog preseka (štapni).<br />

Kako se rotor obrće izmeĊu magnetnih polova statora, izmeĊu ova dva dela postoji<br />

vazdušni prostor debljine reda nekoliko milimetara, koji se naziva meĊugvoţĊe<br />

(vazdušni procep, zazor).<br />

Komutator (kolektor) je sastavljen od bakarnih segmenata (lamela), koji su izolovani<br />

meĊusobno i u odnosu na osovinu. Postavljen je sa jedne strane rotora i obrće se<br />

zajedno sa njim. Na površinu komutatora naleţe izvestan broj ĉetkica, koje su<br />

39


mehaniĉki su uĉvršćene za stator, nepomiĉne su i spojene sa dva prikljuĉna kraja na<br />

statoru. Ĉetkice su smeštene na simetrali izmeĊu polova, u tzv. neutralnoj zoni.<br />

Segmenti komutatora su u elektriĉnoj vezi sa namotajem indukta, tako što je svaki<br />

segment spojen sa istim tolikim brojem taĉaka namotaja indukta.<br />

<br />

PRINCIP RADA MAŠINE JEDNOSMERNE STRUJE<br />

Princip rada mašine jednosmerne struje moguće je objasniti na primeru generatora<br />

jednosmerne struje sa jednim parom polova. Proticanjem jednosmerne struje kroz<br />

provodnike namotaja statora, stvara se stalno magnetno polje pobude. Ova struja,<br />

zbog toga se naziva pobudnom strujom ili strujom ekscitacije. Ako se pomoću neke<br />

pogonske mašine rotor obrće konstantnom brzinom, provodnici indukta presecaju<br />

magnetno polje statora i, kada kroz njih protiĉe struja, ostvaruju elektrodinamiĉku<br />

vezu izmeĊu statora i rotora i time stvaraju uslove za rad mašine.<br />

Slika 23. Princip rada generatora jss.<br />

U namotaju indukta indukuje se periodiĉna ems i njena uĉestanost je srazmerna<br />

brzini obrtanja rotora. Struja koja protiĉe kroz namotaj indukta, takoĊe je<br />

naizmeniĉnog karaktera i ona se pomoću komutatora usmerava u jednosmernu<br />

struju. Usmeravanje se postiţe tako što se indukovana struja promenjivog smera<br />

prekida u onim trenucima kada je jaĉina struje jednaka nuli, odnosno kada<br />

naizmeniĉna struja teţi da promeni smer i, odgovarajućom promenom veze, struja<br />

se primorava da teĉe u istom prvobitnom smeru.<br />

Ovo prekidanje i promena smera struje indukta moţe se objasniti na primeru jednog<br />

navojka u magnetnom polju statora (sl.23), pri ĉemu se komutator sastoji iz dva,<br />

meĊusobno izolovana, bakarna poluprstena, na koje su vezani krajevi navojka.<br />

Komutator je uĉvršćen za osovinu generatora i obrće se kao i rotor, dok ĉetkice, za<br />

koje su vezani krajevi spoljnog kola, stoje mirno naleţući na lamele kolektora.<br />

Ako se strana a navojka nalazi pod severnim polom N (kao na sl.23) i obrće se u<br />

naznaĉenom smeru, indukovana struja u njoj ima smer naznaĉen na slici. Ako se<br />

navojak obrne za ugao od 90° i ravan navojka postane normalna na osu magnetnih<br />

polova N i S, struja u strani a biće jednaka nuli, jer se navojak nalazi u neutralnoj<br />

ravni magneta. Pri daljem obrtanju navojka u istom smeru, u strani a navojka<br />

pojaviće se struja suprotnog smera od prvobitnog. Pošto se obrtanjem navojka, obrće<br />

i komutator, u istom smeru, za ugao obrtanja veći od 90° od poloţaja na slici, lamela<br />

1 komutatora koja je bila u dodiru sa minus ĉetkicom, doći će pod plus ĉetkicu.<br />

Analogno vaţi i za stranu b navojka.<br />

40


Na ovaj naĉin, iz plus ĉetkice će uvek izlaziti struja istog smera u spoljnje kolo, zbog<br />

ĉega ova ĉetkica predstavlja pozitivan pol generatora, a minus ĉetkica - negativan pol<br />

generatora. U spoljenjem kolu dobiće se jednosmerna pulsirajuća struja, ĉiji je<br />

vremenski dijagram prikazan na sl.24.b.<br />

Slika 24. Dobijanje pulsirajuće struje u navojku indukta.<br />

Ovako dobijena pulsirajuća struja, koja potiĉe samo od jednog navojka, nije pogodna<br />

za upotrebu, zbog svoje nejednolikosti. MeĊutim, na rotoru generatora nalazi se veći<br />

broj navojaka, koji se meĊusobno pomereni jedni u odnosu na druge za neki mali<br />

ugao i obrtanjem obrtanjem rotora u magnetnom polju statora, indukovane struje u<br />

njima imaju fazno kašnjenje, srazmerno rastojanju provodnika po obimu indukta.<br />

Slika 25. Dobijanje rezultujuće usmerene struje (b)<br />

kao rezultat tri fazno pomerene struje (a).<br />

Rezultujuća jednosmerna usmerena struja, u sppljnjem delu kola, u sluĉaju većeg<br />

broja navojaka znatno je ravnijeg oblika (sl.25).<br />

<br />

POBUĐIVANJE MAŠINE JEDNOSMERNE STRUJE<br />

Prema naĉinu pobuĊivanja, odnosno spajanja namotaja induktora u odnosu na<br />

namotaj indukta, razliku se :<br />

nezavisna,<br />

otoĉna (paralelna),<br />

redna (serijska) i<br />

sloţena pobuda.<br />

41


Kod nezavisne pobude (sl.26.a), namotaj induktora (pobude) spojen je na poseban<br />

spoljnji izvor napona (na primer na akumulatorsku bateriju) potpuno nezavisno od<br />

prilika u mašini. Pobudni namotaj je dimenzionisan prema tom spoljnjem naponu.<br />

Vrednost pobudne struje moţe se podešavati, nezavisno od mašine, ako u strujnom<br />

kolu pobude postoji promenljivi otpornik. Ovo je danas najĉešće rešenje, a<br />

jednosmerni pobudni napon se dobija iz naizmeniĉne trofazne mreţe, preko<br />

ispravljaĉa.<br />

Otoĉna, ili paralelna pobuda (sl.26.b) je ona kod koje je pobudni namotaj spojen<br />

paralelno na namotaj indukta. Pobudna struja kreće se u granicama 1% struje<br />

indukta (kod manjih mašina) do 5% struje indukta (kod mašina većih snaga). Pošto je<br />

struja magnećenja mala, da bi se postigla dovoljna magnetopobudna sila, otoĉni<br />

namotaj ima veliki broj navojaka. Otpor paralelnog namota je velik.<br />

Kod redne, ili serijske pobude (sl.26.c), pobudni namotaj je spojen na red sa<br />

namotajem indukta. Kako je struja indukta velika, broj navojaka namotaja redne<br />

pobude ne mora biti veliki da bi se postigla odgovarajuća magnetopobudna sila.<br />

Otpor rednog namotaja treba da je što manji, kako bi pad napona na njemu bio što<br />

manji.<br />

Sloţena pobuda (sl.26.d) podrazumeva postojanje jednog glavnog, nezavisnog ili<br />

paralelnog namotaja, kao i jednog pomoćnog, rednog pobudnog namotaja. U kojo<br />

meri mašina ima karakteristike jedne ili druge pobude, zavisi od njihovog uĉešća u<br />

ukupnoj magnetopobudnoj sili. U zavisnosti od toga da li su glavni i pomoćni pobudni<br />

namotaj izvedeni tako da im se fluksevi potpomaţu ili suprotstavljaju, razlikuju se<br />

aditivna i diferencijalna sloţena pobuda.<br />

Slika 26. Vrste mašina jednosmerne struje prema pobudi.<br />

U upotrebi su sledeće oznake za krajeve pojedinih namotaja:<br />

Namotaj<br />

Stara<br />

oznaka<br />

Nova<br />

oznaka<br />

Indukt A, B A1, A2<br />

Nezavisna pobuda I, K F1, F2<br />

Redno vezan pobudni<br />

namotaj<br />

E, F D1, D2<br />

Otoĉno vezan pobudni<br />

namotaj<br />

C, D E1, E2<br />

Pomoćni polovi G, H B1, B2<br />

Kompenzacija G, H C1, C2<br />

42


1.2.2. MOTORI JEDNOSMERNE STRUJE<br />

<br />

REAKCIJA INDUKTA<br />

Kod opterećene mašine jss kroz namotaj indukta protiĉe struja, stvarajući izvesno<br />

magnetno polje indukta, kojim se slabi i izvija magnetno polje induktora, koje potiĉe<br />

od struje u pobudnom namotaju mašine. Ova pojava naziva se magnetopobudna sila<br />

indukta, ili reakcija indukta.<br />

Slika 27.Reakcija indukta: a) polje pobude, b) reakcija indukta,<br />

c) rezultujuće polje.<br />

Rezultujući msgnetni fluks, koji se dobija superpozicijom flukseva induktora i indukta<br />

(sl.27), ima povećanu raspodelu pod jednim krajem polnog nastavka i smanjenu pod<br />

drugim krajem.<br />

Izobliĉenje krive polja dovodi do sledećih nepovoljnih pojava:<br />

zbog smanjenja rezultujućeg fluksa dolazi do gubitka na elektromotornoj sili,<br />

kao rezultat pomeranja neutralne ose, do promene smera struje dolazi u<br />

nepovoljnom naponskom stanju navojnog dela, što nepovoljno utiĉe na komutaciju,<br />

zbog ĉega dolazi do pretarong varniĉenja,<br />

povećanje magnetne indukcije dovodi do povećanja gubitaka u gvoţĊu i do<br />

povećanja napona meĊu susednim lamelama.<br />

U cilju poboljšanja komutacije, odnosno otklanjanja teškoća koje nastaju usled<br />

reakcije indukta koriste se pomoćna sredstva, kao što su: pomeranje ĉetkica (danas<br />

skoro potpuno napuštena metoda), postavljanje pomoćnih magnetnih polova (za<br />

poništenje popreĉnog magnetnog polja i kompenzaciju štetnog dejstva varniĉenja) i<br />

kompenzacionih i kompaundnih namotaja (za poništenje uzduţnog magnetnog polja<br />

reakcije indutka, najbolje, ali najskuplje rešenje).<br />

43


Slika 28. Raspored glavnih i pomoćnih magnetnih polova u mašini jss.<br />

<br />

KARAKTERISTIKE MOTORA JEDNOSMERNE STRUJE<br />

U reţimu motora, ems indukta drţi ravnoteţu naponu napajanja:<br />

U E R I .<br />

a<br />

a<br />

a<br />

Pošto je smer indukovane ems suprotan smeru napona na krajevima motora, ova<br />

indukovana ems u motoru jednosmerne struje naziva se protiv (kontra)<br />

elektromotorna sila.<br />

Redni motor jednosmerne struje naziva se tako, jer su mu namotaj indukta (rotora) i<br />

namotaj induktora (magnetnih polova) vezani na red. Ukupna struja I a , koja protiĉe<br />

kroz namotaj rotora rednog motora, protiĉe takoĊe i kroz namotaj induktora (sl.28).<br />

Pošto kroz namotaj induktora rednog motora protiĉe velika jaĉina struje, to ovaj<br />

namotaj ima mali broj navojaka, većeg preseka, što je dovoljno za razvijanje<br />

potrebnog magnetnog polja. Na sl.29 namotaj induktora oznaĉen je sa r m , a sa R w je<br />

obeleţen pokretaĉki otpornik, ĉiji otpor je moguće menjati.<br />

Slika 29 . Šema rednog motora jednosmerne struje.<br />

Redni motor je motor sa jako promenjivom brzinom obrtanja. Sa sl.30.a) vidi se da<br />

zavisnost brzine obrtanja motora od struje opterećenja n = f (I a ) predstavlja hiperbolu.<br />

U praznom hodu brzina mu je ograniĉena jedino gubicima i nedozvoljeno je velika,<br />

zbog ĉega se ne sme puštati u rad neopterećen. Sa povećanjem opterećenja, brzina<br />

opada. Redni motori se odlikuju veoma promenjivom brzinom, kao i sposobnošću da<br />

delovanje momenta pri preopterećenjima ublaţe znatnim smanjenjem brzine.<br />

44


Slika 30 . a) Zavisnost n f I ) i b) mehaniĉka karakteristika rednog motora.<br />

( a<br />

Mehaniĉka karakteristika motora pokazuje zavisnost promene momenta sa brzinom,<br />

odnosno M = f (n). Kao što se vidi sa dijagrama (sl.30.b) redni motor jednosmerne<br />

struje ima veliki pokretni momenat, što u velikoj meri odreĊuje njegovu primenu.<br />

Prema tome, primena rednog motora naroĉito je pogodna za pogone u kojima je<br />

potreban veliki momenat pokretanja, a pri većim opterećenjima manja brzina motora.<br />

Upotrebljava se u elektriĉnoj vuĉi, za pogon dizalica, elektriĉnih lokomotiva, tramvaja,<br />

prenosnica i sliĉno. Na primer, kod dizalica, velika brzina odgovara malim teretima<br />

zbog povećanja produkcije, a mala brzina pri velikim teretima - zbog potrebne<br />

preciznosti rukovanja. U ţelezniĉkoj vuĉi pri prelasku i na usponima traţi se mala<br />

brzina, a na ravnoj trasi, kada momenat opadne, potrebna je veća brzina. TakoĊe,<br />

redni namotaj induktora napravljen je od ţice većeg preseka u odnosu na otoĉni<br />

motor i samim tim je izdrţljiviji u mehaniĉkom pogledu.<br />

Otoĉni motor jednosmerne struje ima pobudni namotaj induktora vezan paralelno<br />

(otoĉno) sa namotajem rotora (sl.31). Pošto pobudna struja i, koja protiĉe kroz<br />

pobudni namotaj ne daje direktno nikakav rad, već samo povećava gubitke snage<br />

motora, to ona treba da je što manje veliĉine, svega oko 5% od ukupne jaĉine struje<br />

otoĉnog motora. Pobudni namotaj kod otoĉnih motora izraĊuje se sa velikim brojem<br />

navojaka, tanjeg preseka.<br />

Slika 31 . Šema otoĉnog motora jednosmerne struje.<br />

Broj obrtaja motora sa otoĉnom pobudom menja se od praznog hoda do punog<br />

opterećenja samo za nekoliko procenata i moţe se smatrati da otoĉni motor pri<br />

raznim opterećenjima ima stalan broj obrtaja. Otoĉni motor je po osobinama sliĉan<br />

asinhronom motoru. Njegova osnovna prednost u odnosu na asinhroni motor je što<br />

mu se brzina moţe jednostavno menjati, pomoću promene otpora pobudnog<br />

namotaja, u granicama 1:4, što znaĉi da se na ekonomiĉan naĉin moţe postići 4 puta<br />

veći broj obrtaja od nominalnog.<br />

45


Slika 32 . a) Zavisnost n f I ) i b) mehaniĉka karakteristika otoĉnog motora.<br />

( a<br />

Mehaniĉka karakteristika otoĉnog motora predstavlja linearnu zavisnost sa velikim<br />

negativnim nagibom. Pokretni momenat otoĉnog motora manji je u odnosu na motor<br />

sa rednom pobudom.<br />

Sloţeni motor jednosmerne struje, koji se takoĊe i naziva i kompaund motor, ima<br />

dva pobudna namotaja induktora, od kojih je jedan vezan otoĉno r m1 , a drugi redno<br />

r m2 , sa namotajem rotora (sl.33). Sa R w oznaĉen je kombinovani pokretaĉki i pobudni<br />

otpornik.<br />

Slika 33 . Šema sloţenog motora jednosmerne struje.<br />

Od ova dva pobudna namotaja sloţenog motora, obiĉno otoĉni namotaj stvara jaĉi<br />

magnetni fluks, nego redni namotaj. Redni pobudni namotaj sloţenog motora moţe<br />

se vezati tako da pomaţe otoĉnom pobudnom namotaju i takav motor naziv se<br />

aditivni sloţeni motot. Ukoliko struja u rednom namotaju teĉe u suprotnom smeru od<br />

struje u otoĉnom pobudnom namotaju, motor se naziva diferencijalni sloţeni motor.<br />

Karakteristike sloţenog motora jss obuhvataju celo podruĉje izmeĊu karakteristika<br />

rednih i otoĉnih motora jss. Diferencijalni sloţeni motor moţe se pogodno upotrebiti u<br />

onim pogonima u kojima se traţi motor, ĉiji se broj obrtaja povećava sa porastom<br />

opterećenja. Aditivni sloţeni motor upotrebljava se mnogo više i on ima sledeće<br />

karakteristike:<br />

sa promenom opterećenja, broj obrtaja aditivnog motora više se menja nego kod<br />

otoĉnog, a manje nego kod rednog motora,<br />

obrtni momenat pri pokretanju aditivnog motora veći je nego kod otoĉnog motora, a<br />

manji nego kod rednog motora,<br />

aditivni sloţeni motor moţe se podesiti tako, da mu se sa porastom opterećenja<br />

smanjuje broj obrtaja, koliko je potrebno i korisno za pogon, što je od znaĉaja za<br />

mašine radilice sa velikim zamajnim masama.<br />

46


Slika 34. Karkateristika n f I ) motora jednosmerne struje.<br />

( a<br />

Aditivni motor jss upotrebljava se u onim sluĉajevima kada se opterećenje naglo i<br />

jako menja, što je najĉešće sluĉaj u pogonima. Ovaj motor pogodno je koristiti kod<br />

pogona gde se zahteva da motor u poĉetku ima veliki obrtni momenat, a dalje da radi<br />

sa stalnim brojem obrtaja. Primena aditivnog sloţenog motora jednosmerne struje<br />

naroĉito je pogodna za mašine radilice sa velikim zamajcem, kao što su: prese,<br />

valjaoniĉke mašine, teške mašine alatljike, velike štancne, izvozne mašine u<br />

rudnicima i sliĉno.<br />

Slika 35. Mehaniĉka karkateristika motora jednosmerne struje.<br />

<br />

KARAKTERISTIĈNA RADNA STANJA MOTORA JSS<br />

Osim rada pri nominalnom opterećenju, za sve motore jednosmerne struje<br />

karakteristiĉna su sledeća njihova radna stanja:<br />

a) pokretanje motora,<br />

b) regulisanje brzine,<br />

c) promena smera obrtanja,<br />

d) koĉenje.<br />

Pokretanje motora jednosmerne struje predstavlja poseban problem, s obzirom da<br />

je polazna struja motora nedozvoljeno velika u većini sluĉajeva. Za pokretanje<br />

motora koriste se specijalni otpornici, prikljuĉeni na red sa namotajem indukta i koji<br />

se ukljuĉuju samo pri pokretanju motora, zbog ĉega se nazivaju pokretaĉki otpornici,<br />

47


ili anlaseri (R W na šemama motora). Ĉim motor poĉne da se obrće, struja induktora<br />

se smanjuje, te se postepeno moţe smanjivati i otpor pokretaĉkog otpornika. Kada<br />

motor dostigne puni (nominalni) broj obrtaja, otpor pokretaĉkog otpornika se sasvim<br />

iskljuĉuje i motor dalje radi dalje njega.<br />

Krajevi namotaja pokretaĉkog otpornika oznaĉavaju se sa R, L. Pokretaĉki otpornik<br />

R, L i pobudni otpornik RM ĉesto se ugraĊuju u jedan aparat, ĉiji krajevi nose oznake<br />

L, R, M. Ukoliko pokretaĉki otpornik sluţe i za regulisanje brzine, on se mora tako<br />

dimenzionisani da trajno izdrţi struju opterećenja motora. Ako sluţe samo za<br />

pokretanje, pokretaĉki otpornici su dimenzionisani za kratkotrajni rad i kao takvi su<br />

znatno jeftiniji.<br />

Redni motori su pogodniji u odnosu na otoĉne kada se puštanje u rad vrši pri teškim<br />

uslovima, na primer kada je potrebno da motor razvije veće polazne momente pri<br />

istoj struji (kranovi, dizalice, elektriĉna vozila), kao i tamo gde je potrebno jako veliko<br />

preoterećenje motora.<br />

Otoĉni motor se moţe puštati u rad neopterećen, jer i pri najmanjim opterećenjima<br />

njegov magnetni fluks ostaje stalan<br />

Aditivni sloţeni motor sme se puštati u rad neopterećen, jer mu je broj obrtaja<br />

ograniĉen magnetnim fluksom, koji potiĉe od otoĉnog pobudnog namotaja, te nema<br />

opasnosti od dobijanja prekomerno velikog broja obrtaja.<br />

Regulisanje brzine broja obrtaja motora jednosmerne struje moţe se ostvariti:<br />

promenom struje pobude I a (pomoću otpornika u kolu pobude, ovaj naĉin<br />

regulisanja je ekonomiĉan sve do odnosa broja obrtaja n max : n min = 4 : 1 i predstavlja<br />

glavnu osobinu otoĉnih i motora jednosmerne struje sa sloţenom pobudom),<br />

promenom napona napajanja U (regulisanje brzine u širokom opsegu, danas se<br />

ostvaruje pogonom sa tiristorskim konvertorom, pri ĉemu sa automatskim<br />

elektronskim podešavanjem izlaznog napona) i<br />

promenom otpora u kolu indukta R a (ukljuĉenjem otpora u glavno kolo indukta,<br />

predstavlja sloţen naĉin regulacije zbog izrade ovih otpornika, a i gubici snage pri<br />

regulisanju na ovaj naĉin su veliki).<br />

Smer obrtanja motora jednosmerne struje zavisi od smera magnetnog polja i smera<br />

struje u namotaju rotora. Ako se jedan od ova dva smera promeni, promeniće se i<br />

smer obrtanja motora. Ako se oba smera promene, neće se promeniti smer obrtanja<br />

motora.<br />

Smer magnetnog polja zavisi od smera pobudne struje, koja protiĉe kroz pobudni<br />

namotaj induktora. Prema tome, smer obrtanja motora jednosmerne struje moţe se<br />

promeniti ili kada se promeni smer struje u namotaju rotora, ili kada se promeni smer<br />

pobudne struje, oko magnetnih polova.<br />

Ako je potrebno ĉesto menjati smer obrtanja motora, tada se to uvek obavlja<br />

promenom smera struje u namotaju rotora, jer se time automatski menja i smer struje<br />

u namotaju oko pomoćnih magnetnih polova. U praksi, kao normalan smer obrtanja<br />

motora sa kaišnikom usvaja se smer obrtanja kaišnika udesno, ako se kaišnik<br />

posmatra sa spoljne strane u pravcu vratila motora.<br />

Na sl.22 prikazane su šeme veza rednog motora sa pomoćnim polovima (NPP) za<br />

desni (a) i levi (b) hod. Razlika u šemama je u spajanju stega (klema) A, E i H na<br />

prikljuĉnoj ploĉici motora. Ako treba ĉešće menjati smer obrtanja motora,<br />

prevezivanje motora vrši se naroĉitim prebacivaĉem.<br />

48


Slika 36. Veze rednog motora za desni i levi hod.<br />

Koĉenje motora predstavlja poseban reţim rada u kojem motor radi u ulozi<br />

generatora, koji mehaniĉku energiju koĉenja pretvara u elektriĉnu. Ova elektriĉna<br />

energija moţe se utrošiti u nekom otporniku (otporno koĉenje) ili vratiti u mreţu na<br />

koju je motor prikljuĉen (rekuperativno koĉenje).<br />

Zaustavljanje motora jednosmerne struje moţe se ostvariti na ĉetiri naĉina:<br />

a) Iskljuĉivanjem napajanja - motor se zaustavlja kao rezultat delovanja sile trenja;<br />

b) Generatorskim koĉenjem - povećanjem pobudne struje, poveća se ems E a i kada<br />

ona postane veća od napona na krajevima namotaja rotora U, struja kroz<br />

namotaje menja smer i motor postaje generator, a momenat je koĉni;<br />

c) Koĉenje kontravezom - vrši se promenom smera pobudne struje (i ovde obrtni<br />

momenat menja smer);<br />

d) Elektrodinamiĉko koĉenje - ostvaruje se tako što se motor iskljuĉi sa mreţe, u kolo<br />

rotora dodaje se otpornik, a pobuda ne menja smer. Na ovaj naĉin, u kolu postoji<br />

samo ems, suprotnog smera od napona, kroz kolo teĉe struja u suprotnom smeru,<br />

momenat menje smer i postaje koĉni.<br />

49


ASINHRONI MOTORI<br />

Princip rada<br />

Slika 37.<br />

Ako se obrće permanentni magnet NS, obrtaće se i bakarna ploĉa, koja se nalazi<br />

ispod njegovih polova. Obrtanje ploĉe i magneta biće u istom smeru. Ovu pojavu<br />

otkrio je fiziĉar Arago i nazvao „rotacioni magnetiam". Ona se objašnjava na sledeći<br />

naĉin: Sa magnetom obrću se i njegove linije magnetne indukcije, koje seku bakarnu<br />

ploĉu i u njoj indukuju struje. Njihove putanje su kruţne, jer je ploĉa masivan<br />

provodnik. Na provodnik u kome teĉe struja deluje elektromagnetna sila, kada se on<br />

nalazi u magnetnom polju.<br />

Kad bakarna ploĉa poĉne da se obrće, relativna brzina obrtanja magneta prema ploĉi<br />

je umanjena, a i brzina kojom linije magnetne indukcije seku ploĉu. Usled toga se<br />

smanjuju i indukovane struje. Ako bi se izjednaĉile brzine obrtanja ploĉe i magneta,<br />

linije magnetne indukcije ne bi sekle bakarnu ploĉu, pa se u njoj ne bi indukovale<br />

struje, nestala bi elektromagnetna sila, pa bi ploĉa poĉela da se zaustavlja. Ali sa<br />

zaustavljanjem, ploĉu bi linije magnetne indukcije sekle sa većom brzinom, te bi se<br />

opet indukovale struje.<br />

Krajnji rezultat je da se brzina obrtanja ploĉe veoma pribliţava brzini obrtanja<br />

magneta, ali je uvek manja od nje. Ploĉa i magnet ne obrću se sinhrono (u taktu), već<br />

asinhrono.<br />

Aragova sprava nije elektromotor, jer se magnet mora na neki naĉin obrtati. Nikola<br />

Tesla je uspeo da obrtno magnetno polje dobije bez obrtanja magneta, pomoću<br />

nepomiĉnih kalemova kroz koje su proticale naizmeniĉne struje, meĊusobno fazno<br />

pomerene. Ovaj veliki pronalazak nazvan je asinhroni ili indukcioni motor.<br />

Slika 38. Teslin Elektro-motor (indukcioni motor)<br />

50


Stvaranje obrtnog magntnog polja<br />

Obrtno magnetno polje stvoreno dvofaznom strujom<br />

Slika 39.<br />

Za stvaranje obrtnog magnetnog polja<br />

potrebne su najmanje dve naizmeniĉne struje<br />

fazno pomerene jedna prema drugoj. Ako se<br />

posmatra stator asinhronog motora sa<br />

najjednostavnijim dvofaznim namotajem, svaki<br />

fazni namotaj ima samo jedan zavojak<br />

(odnosno po dva aktivna provodnika u<br />

ţljebovima statora). Sa U i X ozaĉeni su<br />

poĉetak i kraj prvog faznog namotaja, a sa V i<br />

Y isto za drugi fazni namotaj. U i V su poĉeci,<br />

a X i Y završeci faznih namotaja. Na dijagramu<br />

su struje u namotajima, koje se fazno razlikuju<br />

za 90°.<br />

Slika 40.<br />

Magnetni polovi N i S obrtnog magnetnog polja obrću se zbog promena smerova<br />

struja u faznim namotajima UX i VY. Namotaj statora tako je rasporeĊen, da obrtno<br />

polje ima dva magnetna pola (severni N - mesto odakle izlaze linije magnetne<br />

indukcije i juţni S - gde linije indukcije ulaze). Takvo dvopolno obrtno magnetno polje<br />

dobija se, ako su provodnici faznog namotaja UX i namotaja VY na meĊusobnoj<br />

udaljenosti od 1/2 unutrašnjeg obima statora.<br />

Polje naĉini jedan obrt za vreme jedne periode. Za vreme od 50 perioda u sekundi,<br />

obrtno magnetno polje obrnuće se 50 puta u sekundi, ili 60 50 = 3000 puta u<br />

minutu.<br />

51


Namotaj na statoru moţe biti i tako rasporeĊen, da obrtno polje ima ĉetiri magnetna<br />

pola. Takvo ĉetvoropolno obrtno magnetno polje dobija se, ako fazni namotaj UX ima<br />

4 provodnika koji su udaljeni jedan od drugog za 1/4 unutrašnjeg obima statora. Isto<br />

vaţi i za provodnike faznog namotaja VY.<br />

Slika 41.<br />

Struje kroz ove fazne namotaje iste su kao i u prethodnom sluĉaju.<br />

Ako se hoće da dobije šestopolno obrtno magnetno polje, provodnici svakog faznog<br />

namotaja treba da su udaljeni za 1/6 unutrašnjeg obima statora, a kod osmopolnog<br />

obrtnog polja za 1/8 i tako dalje. Ĉetvoropolno magnetno polje naĉini za vreme jedne<br />

periode 1/2 obrta, ili za frekvenciju od 50 per/sek obrnuće se 25 puta u sekundi, ili 60<br />

25 = 1500 puta u minutu. Uopšte, broj obrta obrtnog magnetnog polja zavisi od<br />

frekvencije f (broj perioda u sekundi) i od broja pari p magnetnih polova. Ako se sa n 1<br />

obeleţi broj obrta obrtnog magnetnog polja u minutu tada je:<br />

60<br />

f<br />

n1<br />

<br />

p<br />

Ovaj broj obrta naziva se sinhroni broj obrta obrtnog polja.<br />

Obrtno magnetno polje stvoreno trofaznom strujom<br />

Trofazne struje stvaraju, po intenzitetu, ravnomernije obrtno magnetno polje od<br />

dvofaznih struja. Stator ima tri fazna namotaja UX, VY i WZ. U ovom primeru svaki<br />

od njih ima po 4 provodnika, tako da se dobija ĉetvoropolno obrtno magnetno polje.<br />

52


Slika 42.<br />

Na dijagramu su struje u namotajima, koje se fazno razlikuju za 120°.<br />

Slika 43.<br />

53


Osnovni delovi asinhronog motora<br />

Asinhroni motor se sastoji iz dva glavna dela: statora i rotora. Stator je izraĊen u vidu<br />

šupljeg valjka, na ĉijem se unutrašnjem obimu nalaze ţljebovi u kojima je smešten<br />

namotaj statora. Kroz ove namotaje protiĉu višefazne struje, koje stvaraju obrtno polje.<br />

Slika 44.<br />

Rotor je kao puni valjak smešten u šupljinu statora. Na spoljnoj površini rotora nalaze<br />

se ţljebovi u koje se smešta namotaj rotora. Pod dejstvom obrtnog magnetnog polja<br />

u provodnicima namotaja rotora indukuje se struja, na njih deluju elektromagnetne<br />

sile, pa se rotor obrće u istom smeru kao i obrtno magnetno polje.<br />

Slika 45.<br />

54


TROFAZNI ASINHRONI MOTOR SA KRATKOSPOJENIM ROTOROM<br />

Trofazni asinhroni motor sa kratko spojenim rotorom je najjednostavniji motor. Sastoji<br />

se iz nepokretnog dela (statora), koji je naĉinjen u vidu šupljeg valjka, sastavljenog<br />

od dinamo limova na ĉijoj se unutrašnjoj strani nalaze ţljebovi sa namotajima. Ovi<br />

limovi su meĊusobno izolovani, da bi se smanjili gubici usled vrtloţnih struja,<br />

odnosno gubici u gvoţĊu. Kroz namotaje protiĉu trofazne struje, koje stvaraju obrtno<br />

magnetno polje.<br />

U šupljini statora nalazi se rotor, naĉinjen (u magnetnom pogledu) kao puni valjak, na<br />

ĉijoj se spoljnoj površini nalaze ţljebovi sa namotajem rotora. I telo rotora izraĊeno je<br />

od tankih gvozdenih limova (dinamo limovi), iz istog razloga kao i telo statora.<br />

Pod uticajem struje iz mreţe, dovedene u namotaj statora, indukuje se struja u namotaju<br />

rotora (otuda i drugi naziv za ove motore – „Indukcioni motori―). Do indukovanja dolazi,<br />

jer linije obrtnog magnetnog polja presecaju provodnike na rotoru.<br />

Pošto je kolo rotora je zatvoreno, u njegovim provodnicima javiće se struje. Kako se<br />

oni nalaze u magnetnom polju, na njih će delovati elektromagnetne sile, pa tako<br />

dolazi do obrtanja rotora u smeru obrtanja magnetnog polja.<br />

Slika 46.<br />

Rotor se ne moţe obrtati istom brzinom kao i obrtno polje. Kada bi rotor dostigao<br />

sinhronu brzinu, ne bi postojala relativna brzina izmeĊu njegovih provodnika i obrtnog<br />

magnetnog polja, ne bi bilo indukovanih struja, niti elektromagnetne sile, pa bi rotor<br />

poĉeo da usporava. Tada bi opet došlo do povećanja relativne brzine izmeĊu rotora i<br />

polja, indukovanja struje i pojave sile. Kao krajnji rezultat, rotor asinhronog motora obrće<br />

se sa nešto manjim brojem obrta n, nego što je broj obrta n 1 obrtnog magnetnog polja.<br />

Obrtno magnetno polje se obrće sa sinhronim brojem obrta n 1 , koji zavisi od<br />

frekvencije f struje i broja pari p magnetnih polova:<br />

n<br />

1<br />

<br />

60 f<br />

p<br />

Rotor motora se obrće sa asinhronim brojem obrta n, koji je nešto manji od sinhronog<br />

broja obrta. Razlika izmeĊu sinhronog i asinhronog broja obrta naziva se klizanje K<br />

asinhronog motora:<br />

55


K n n<br />

Klizanje se najĉešće izraţava u procentima sinhronog broja obrta n 1 :<br />

1<br />

n1<br />

n<br />

K 100<br />

.<br />

n<br />

1<br />

Primer: Trofazni dvopolni (p = 1) asinhroni motor prikljuĉen je na mreţu frekvencije f<br />

= 50 Hz.<br />

Iz kataloga je naĊeno da je, pri odreĊenom opterećenju, njegov broj obrta n = 2 900<br />

o/min. Klizanje ovog motora je:<br />

n1<br />

n 3000 2900<br />

K 100 100 3,3% .<br />

n<br />

3000<br />

1<br />

U ţljebovima rotora smešteni su namotaji u vidu neizolovanih štapova od bakra ili<br />

aluminijuma. Ovi štapovi su na obe ĉeone strane rotora meĊusobno kratko spojeni<br />

bakarnim prstenovima. Takav namotaj rotora ima oblik kaveza, te se naziva „kavezni<br />

namotaj". Ova vrsta elektromotora je najjednostavnija, najtrajnija i najjeftinija. Pri radu<br />

ovih motora, samo su leţišta izloţena trošenju.<br />

Namotaj kratkospojenog rotora<br />

Slika 47.<br />

Presek kratkospojenog rotora<br />

Promena jaĉine struje sa opterećenjem. Na provodnike rotora, kroz koje protiĉe<br />

indukovana struja I 2<br />

1 vuĉnom silom, odnosno<br />

obrtnim momentom M, ĉija veliĉina zavisi od jaĉine struje I 2 i veliĉine obrtnog<br />

1. Strogo uzevši, obrtni moment M zavisi od struje I 2 i fluksa<br />

rez koje se dobija vektorskim sabiranjem<br />

1 i obrtnog magnetnog po 2 koje potiĉe od struje I 2 u<br />

rez<br />

pribliţno jednaka za razna opterećenja motora, tada pri povećanom opterećenju<br />

motora mora kroz namotaj rotora, da protiĉe veća jaĉina struje I 2 , da bi se postigao<br />

veći obrtni momenat M, koji odgovara tom opterećenju. Ta promena struje I 2 u<br />

namotaju rotora, u zavisnosti od opterećenja motora dešava se automatski. Na<br />

primer, pri praznom hodu motor je rasterećen i njegov rotor ima najveći broj obrta n<br />

koji je skoro jednak sa sinhronim brojem obrta n 1 obrtnog magnetnog polja. Zbog<br />

toga je, pri praznom hodu mala relativna brzina, sa kojom linije magnetne indukcije<br />

seku bakarne štapove namotaja rotora, te je mala indukovana elektromotorna sila i<br />

jaĉina struje I 2 u namotaju rotora. Prema tome mali je i obrtni momenat M, koji baš<br />

odgovara praznom hodu. Sem toga, pri praznom hodu malo je i klizanje K = (n 1 - n)<br />

56


koje iznosi za male motore od 0,5% do 1%. MeĊutim, pri velikom opterećenju motora<br />

broj obrta se smanjuje, pa raste relativna brzina kojom linije magnetne indukcije seku<br />

bakarne štapove namotaja rotora. Usled toga raste elektromotorna sila i jaĉina struje<br />

I 2 u narnotaju rotora, pa se razvija i veći obrtni moment M, što je i potrebno pri većem<br />

opterećenju. Klizanje pri punom opterećenju motora veće je i iznosi 3% do 8%.<br />

Mehanička karakteristika<br />

Mehaniĉka karakteristika je zavisnost obrtnog momenta od od broja obrta.<br />

Slika 48. Tipiĉna mehaniĉka karakteristika asinhronog motora<br />

Pokretanje kratkospojenih motora<br />

Pri pokretanju kratkospojenih motora, njihov rotor se nalazi u mirnom stanju (n = 0),<br />

dok obrtno magnetno polje već puni sinhroni broj obrta n 1 . Pri pokretanju motora<br />

najveća je relativna brzina polja u odnosu na provodnike rotora, pa je i struja,<br />

indukovana u rotoru, veoma velika. Pri pojavi velike jaĉine struje I 2 u namotaju rotora,<br />

pri pokretanju motora, mora se takoĊe pojaviti velika jaĉina struje I 1 u namotaju<br />

statora, koju motor uzima iz mreţe (sliĉno kao što se dešava i u transformatoru).<br />

Usled velike jaĉine struje I 1 koju pri pokretanju uzimaju kratkospojeni motori iz mreţe,<br />

pojavljuju se, naroĉito kod velikih motora, takozvani „udari" struje, koji izazivaju<br />

neugodne varijacije napona u mreţi. Ove smetnje naroĉito su neprijatne u mreţama<br />

u kojima se kratkospojeni motori ĉesto pokreću i zaustavljaju. Zbog toga, motori sa<br />

kratkospojenim rotorom smeju se pokretati samo na propisani naĉin.<br />

Da bi se smanjila velika jaĉina struje, koju kratkospojeni motor uzima iz mreţe<br />

prilikom pokretanja, primenjuju se razna pomoćna sredstva — pomoćni aparati —<br />

koji se nazivaju pokretaĉi motora. Trofazni asinhroni motori male snage do 1,1 kW<br />

mogu se puštati u rad bez pomoćnih pokretaĉkih aparata. Razume se i oni će pri<br />

pokretanju povući iz mreţe veću jaĉinu struje I max nego što im je nominalna jaĉina<br />

struje I n . Odnos izmeĊu I max i I n je: I max = do 6 puta I n . Zbog toga osiguraĉi ovih<br />

motora moraju biti za nominalnu jaĉinu struje I n , ali sa „usporenim dejstvom", što<br />

znaĉi da treba, da izdrţavaju kratkotrajnu, veliku jaĉinu struje I max pri pokretanju<br />

motora, ne prekidajući strujno kolo.<br />

57


Slika 49. Delovi trofaznog motora (AEG Typ dAM)<br />

1. Unutarnji poklopac leţišta<br />

2. Valjĉasti leţaj<br />

3. Poklopac za ventilaciju<br />

4. Ventilator<br />

5. Spoljni poklopac leţišta<br />

6. Zaštitnik leţišta<br />

7. Stator sa rebrima za hladenje<br />

8. Grivna za nošenje<br />

9. Postolje motora<br />

10. Kavezasti rotor sa vratilom<br />

11. Namotaj statora<br />

12. Zaštitnik leţišta<br />

13. Spoljni deo za zašrafljivanje<br />

14. Pojaĉano rebro za pomeranje<br />

motora pri uĉvršćivanju<br />

postolja<br />

15. Prikljuĉna ploĉa sa<br />

neprodornom zaštitom<br />

16. Prikljuĉna kutija sa kablovskom<br />

glavom<br />

17. Poklopac prikljuĉne kutije<br />

Slika 50. Jednofazni kratkospojeni motor snage 250 W<br />

58


TROFAZNI ASINHRONI MOTORI SA KLIZNIM PRSTENOVIMA<br />

Kod ovih motora, namotaj rotora izveden je kao i namotaj statora, to jest, kao<br />

višefazni namotaj. Ako je na rotoru takav trofazni namotaj, njegova tri kraja vezana<br />

su za tri mesingana prstena, koji su uĉvršćeni na osovini motora. Veza namotaja<br />

rotora moţe biti u „zvezdu" ili „trougao". Prstenovi se obrću zajedno sa osovinom i<br />

rotorom. Ovi se motori nazivaju trofazni asinhroni motori sa kliznim prstenovima. Kod<br />

ove vrste motora postoji veza namotaja rotora sa okruţenjem. U kolo rotora mogu se<br />

ukljuĉiti promenljivi otpori. Pri pokretanju, moţe se ukljuĉiti potrebna veliĉina<br />

promenljivih otpora, da jaĉina struje ne bude veća od nominalne vrednosti. Pošto<br />

dodati otpori najĉešće sluţe samo za pokretanje motora, to se aparat sa ovim<br />

otpornicima naziva pokretaĉki otpornik ili anlaser. Pri pokretanju motora, u kola<br />

namotaja rotora ukljuĉene su maksimalne veliĉine otpora. Sa porastom broja obrta<br />

motora, oni se otpori postepeno smanjuju i na kraju sasvim iskljuĉuju. Tada je<br />

namotaj rotora kratko spojen preko kliznih prstenova.<br />

Slika 51.<br />

Regulacija brzine<br />

Pre razvoja ureĊaja energetske elektronike, bilo je teško menjati frekvenciju struje<br />

motora, što je dosta ograniĉavalo upotrebu asinhronih motora. Sada ni relativno loša<br />

momentna karakteristika ni oteţana regulacija brzine nisu više problem.<br />

Na brzinu obrtanja motora moţe se uticati:<br />

<br />

Promenom broja pari polova p (polno preklopivi motori);<br />

Promenom klizanja s:<br />

o promenom statorskog napona,<br />

o u kolu rotora dodavanjem rotorskih otpornika ili primena ureĊaja<br />

energetske elektronike,<br />

Promenom frekvencije f napona napajanja motora (frekventna regulacija).<br />

Od svih navedenih naĉina, najefikasnija je frekventna regulacija.<br />

Da bi momenat motora bio konstantan, potrebno je istovremeno menjati i napon i<br />

frekvenciju. Ovo je posebno pogodno kada je dobar odnos momenta motora i<br />

opterećenja. Ako to nije sluĉaj, korisno je primeniti frekventnu regulaciju.<br />

59


Slika 52. Dobar odnos momenta<br />

motora i opterećenja<br />

Slika 53.Loš odnos momenta<br />

motora i opterećenja<br />

Slika 54. Frekventnom regulacijom dobija se bolja momentna karakteristika<br />

u širokom spektru brzina<br />

Zahvaljujući frekventnoj regulaciji asinhroni motor je danas našao veoma veliku<br />

primenu u regulisanim elektromotornim pogonima.<br />

Za kontrolu broja obrtaja asinhrone mašine koriste se invertori. Invertor je ureĊaj koji<br />

konvertuje jednosmerni napon u naizmeniĉni, pogodan za rad motora. Osnovni<br />

elementi invertora su poluprovodniĉki prekidaĉi, koji mogu kontrolisati frekvenciju i<br />

amplitudu napona. Glavni deo su kontrolisani poluprovodnici smešteni u tri grane.<br />

Tiristorski invertori zamenjeni su tranzistorskim. Prednost tranzistora je da se oni<br />

mogu uĉiniti provodnim i neprovodnim u bilo kom trenutku, dok kod tiristora to nije<br />

moguće. Prekidaĉka frekvencija tranzistora kreće se u opsegu od 300 Hz do 15 kHz.<br />

Upravljanje poluprovodniĉkim prekidaĉima vrši se iz upravljaĉkog kola.<br />

60


Slika 55. Principijelna šema invertora<br />

Najviše korišćena tehnika za regulaciju frekvencije je impulsno-širinska modulacija<br />

PWM (Pulse Width Modulation). Pošto invertor pretvara jednosmerni napon u<br />

naizmeniĉni, pogodnim izborom perioda provoĊenja jednosmernog napona dobijaju<br />

se pravougaoni impulsi odreĊene širine i uĉestanosti. Ovom metodom je moguće<br />

regulisati i vrednost napona koji će se dovesti na motor, jer mašina zahteva<br />

konstantan obrtni moment, koji zavisi od odnosa kvadrata napona i frekvencije.<br />

Sinusoidni napon potreban za ispravan rad asinhrone mašine izdvaja se pomoću<br />

filtara..<br />

Rad sa invertorima prati pojava visokih naponskih impulsa, pa se zbog toga<br />

preporuĉuje upoteba asinhronih motora posebno izraĊenih za tu svrhu, koji imaju<br />

bolju izolaciju namotaja.<br />

61


1.3. PRENOSNICI SNAGE (transmisija)<br />

Prenosnici snage su ureĊaji koji su namenjeni da snagu, dobijenu od pogonskog<br />

motora prenesu na radni organ gonjene mašine. Oni moraju da ispune sledeće<br />

zadatke:<br />

- da regulišu obrtni moment, broj obrtaja, smer obrtaja, itd. u zavisnosti od vrste<br />

spoljašnjeg opterećenja;<br />

- da regulišu radne karakteristike (protok, napor) pumpi, kompresora, itd.<br />

- da izvrše sumiranje potrebne snage motora pri grupnom pogonu više razliĉitih<br />

ureĊaja<br />

- da obezbede miran start i zaštitu od preopterećenja pogonskog motora<br />

Kod grupnog i kod individualnog pogona prenosnici snage moraju da obezbede<br />

optimalnu distribuciju snage uz minimalne gubitke. Oni takoĊe moraju da budu:<br />

- pouzdani u radu,<br />

- laki za upravljanje, transport, odrţavanje, opsluţivanje, itd.<br />

Da bi se to postiglo najĉešće se izvode kao višecelinski agregati, prilagoĊeni<br />

potrebama pogona urĊaja za koji su namenjeni, specifiĉnostima transporta,<br />

eksploatacije i odrţavanja u teškim terenskim uslovima.<br />

Po naĉinu transformacije obrtnog momenta pogonskog sistema, sistemi prenosa<br />

mogu biti: (slika 56)<br />

- mehaniĉki<br />

- hidrauliĉni<br />

- elektriĉni<br />

62


Slika 56. UporeĊenje naĉina transformacije<br />

63


2. 1. Mehaniĉki prenos snage<br />

Mehaniĉki prenosnici su po svojoj konstrukciji najprostiji prenosnici.<br />

Postoje:<br />

1. Mehaniĉki prenosnik snage (reduktor) sa konstantnim prenosnim odnosom,<br />

2. Mehaniĉki prenosnik snage (reduktor) sa promenljivim prenosnim odnosom<br />

(menjaĉ).<br />

Pod pojmom prenosnik snage (reduktor) podrazumeva se zupĉasti ili puţni<br />

prenosnik smešten u zasebnu kućicu. Zadatak: da prenese snagu od neke<br />

motorne (izvor obrtnog momenta) na konzumnu mašinu (radni organ), uz<br />

odgovarajuću promenu obrtnog momenta.<br />

Poseduju:<br />

- visok stepen korisnog dejstva<br />

- laka je promena broja i smera obrtaja<br />

- pouzdani su u radu, itd.<br />

Nedostaci su:<br />

- ograniĉen broj gonjenih mašina, koje se mogu prikljuĉiti na ove prenosnike<br />

- nemogućnost kontinualne promene broja obrtaja, itd.<br />

Mehaniĉki prenosnici se odlikuju pouzdanim radom sa stepenom iskorišćenja 0,64-<br />

0,97 i niskim troškovima odrţavanja.<br />

Osnovni nedostatak ovih prenosnika je stepenasta promena broja obrtaja. Kako se<br />

kod mehaniĉkih prenosnika radno opterećenje, pri zadatom prenosnom odnosu,<br />

direktno prenosi na pogonski sistem svako preopterećivanje, zbog nepravilno<br />

odabranog prenosnog odnosa, dovodi do preopterećenja pogonskog sistema pa<br />

samim tim i do njegovog kraćeg radnog veka.<br />

Pravilan izbor opterećenja pogonskog sistema, saglasno opterećenju na radnom<br />

organu, zavisi od kvalifikacije posluţioca, a to ĉesto dovodi do grešaka. TakoĊe<br />

mehaniĉki prenosnici zahtevaju zastoj za promenu prenosnog odnosa što utiĉe i na<br />

vreme odvijanja pojedinih radnih operacija.<br />

Podela reduktora:<br />

- Prema tipu: sa paralelnim vratilima, sa vratilima koje se seku i sa vratilima koja<br />

se ukrštaju (mimoilaze se); posebnu grupu ĉine planetni reduktori i tzv. motorreduktori.<br />

- Prema poloţaju ulaznog i izlaznog vratila: reduktori sa paralelnim vratilima<br />

dele se na reduktore sa vratilima u horizontalnoj ravni, u vertikalnoj ravni i u<br />

nekoj kosoj ravni; kod reduktora sa vratilima koje se seku, ulazno vratilo je<br />

uglavnom u horizontalnoj ravni, a izlazno moţe biti u horizontalnoj i vertikalnoj<br />

ravni; kod reduktora sa vratilima koja se ukrštaju ulazno vratilo puţnog<br />

zavrtnja moţe biti ispod, iznad ili sa strane puţnog zupĉanika – u prva dva<br />

sluĉaja vratilo puţnog zupĉanika leţi u horizontalnoj ravni, a u trećem u<br />

vertikalnoj ravni;<br />

- Prema broju stepena prenosa: jednostepeni i višestepeni<br />

64


Konstruktivni oblici reduktora:<br />

- Reduktori sa paralelnim vratilima,<br />

- Reduktori sa vratilima koja se seku pod 90 O ,<br />

- Reduktori sa vratilima koja se ukrštaju,<br />

- Planetni reduktori.<br />

Slika 57.<br />

Osnovni parametri reduktora:<br />

- Prenosni odnos (odnos brojeva obrta ulaznog i izlaznog vratila),<br />

- MeĊuosno rastojanje (kod reduktora sa paralelnim vratilima je<br />

rastojanje osa ulaznog i izlaznog vratila; kod reduktora sa vratilima koja<br />

se seku daje se samo meĊuosno rastojanje cilindriĉnih zupĉanika; kod<br />

puţnih reduktora to je najkraće rastojanje osa puţnog zavrtnja i puţnog<br />

zupĉanika),<br />

- Snaga reduktora (nominalna snaga koja odgovara maksimalnom<br />

opterećenju, konstantnog intenziteta koje reduktor moţe trajno da<br />

prenosi),<br />

- Izbor reduktora (vrši se na osnovu nominalne snage, karaktera rada<br />

motorne i konzumne mašine, i dnevnog trajanja rada pogona.<br />

U formiranju jednog mehaniĉkog prenosnika uĉestvuje veliki broj mehaniĉkih<br />

sklopova: elastična spojnica, kardanske spojnice, pneumatičke spojnice, kaišni i<br />

lančasti prenosnici.<br />

65


Slika 58. Primeri mehaniĉke transmisije<br />

Slika 59.<br />

MEHANIĈKA TRANSMSIJA, primenjuje se kod dampera male nosivosti do 20 t.<br />

Obuhvata sledeće delove: kvaĉilo 1, koje prenosi torzioni moment u menjaĉ brzina 2,<br />

da bi ga za dalje prihvatio kardanski prenos 3 (kardansko vratilo i dva kardana),<br />

preneo do glavnog prenosa 4, smeštenog u kardanu zadnjih toĉkova i, preko<br />

diferencijala 5, na poluosovine pogonskih toĉkova 6<br />

66


1. motor<br />

2. tork konvertor<br />

3. krst kardana<br />

4. menjaĉ<br />

5. kontrolni ventil<br />

6. boĉno kvaĉilo<br />

7. koĉnica<br />

8. segmenti<br />

9. lanac sa papuĉicom<br />

10. razvod pogona pumpi (RPP)<br />

Slika 60.<br />

67


Slika 61.<br />

Slika 62.<br />

68


Slika 63.<br />

Slika 64. Reduktor pogona transportera – konusno-cilindriĉni reduktor<br />

Slika 65. Reduktor pogona transporta mašine – puţno-planetarni reduktor sa<br />

momentnom polugom<br />

69


Slika 66. Reduktor pogona radnog toĉka bagera – konusno-cilindriĉno-planetarni<br />

reduktor sa momentnom polugom<br />

Slika 67. Reduktor pogona okreta bagera – konusno-cilindriĉno-planetarni reduktor<br />

2. Hidrauliĉni prenosnici<br />

Pod hidrauliĉnim pogonom podrazumevamo mehanizme koji sluţe za prenos<br />

mehaniĉke energije i transformaciju kretanja pomoću ulja, a sastoje se od<br />

hidroprenosnika, upravljaĉkog sistema i pomoćnih ureĊaja.<br />

Slika 68. Principijelna šema hidro prenosa<br />

70


Hidrauliĉni prenosnici su sloţene mašine sa elementima koje se mogu svrstati u tri<br />

grupe:<br />

- hidrauliĉne radne mašine<br />

- hidrauliĉne motorne mašine<br />

- komponente za napajanje i upravljanje<br />

Osnovne komponente hidroprenosnika su:<br />

- pumpa,<br />

- hidromotor ili turbina i<br />

- elementi veze.<br />

Pumpa sluţi da mehaniĉku energiju preobrazi u energiju ulja, a hidromotor pak da<br />

raspoloţivu hidroenergiju preobrazi u mehaniĉku energiju izvršnog organa. Kao<br />

radni fluid, u ovim mašinama, koriste se hidrauliĉna ulja. Ulja za hidrauliĉke sisteme<br />

nisu maziva ulja, u uzem smislu reĉi, već su to ulja koja se koriste kao nosioci<br />

energije (mada obavljaju i funkciju podmazivanja). Pored podmazivanja uĉestvuju i u<br />

rashlaĊivanju i štite od korozije. Od njih se zahteva da poseduju dobra: mehaniĉka,<br />

fiziĉka i hemijska svojstva.<br />

Hidrauliĉni prenosnici se prema principu dejstva mogu podeliti na:<br />

- hidrostatiĉke<br />

- hidrodinamiĉke<br />

Osnovni zadatak ovih prenosnika je da, u radnom delu prenosnika, mehaniĉku snagu<br />

transformiše u hidrauliĉku energiju i da tako formiranu hidrauliĉku energiju ponovo<br />

transformiše u mehaniĉku snagu, u motornom delu prenosnika.<br />

Ovaj proces se moţe odvijati pri konstantnom ili pri prominljivom broju obrtaja.<br />

Prednosti ovih prenosnika su:<br />

- kompaktnost konstrukcije<br />

- mogućnost kontinualne regulacije broja obrtaja<br />

- pouzdan rad, itd.<br />

Nedostaci su:<br />

- skupa izrada<br />

- osetljivost na prljavštinu<br />

- sloţeno odrţavanje, itd.<br />

2.1. Hidrodinamiĉki prenos snage<br />

Za razliku od hidrstatiĉkih, kod hidrdinamiĉkih prenosnika energija se prenosi<br />

korišćenjem kinetiĉke energije teĉnosti pri srazmerno ne tako viskim pritiscima. Kod<br />

hidrodinamiĉkih prenosnika radni i motorni elementi su elementi turbo mašine.<br />

Hidrodinamiĉki prenosnik sastoji se iz dva kola: pumpnog i turbinskog. Pumpno kolo<br />

je vezano sa pogonskim motorom i potiskuje ulje u turbinsko kolo, a koje je pak<br />

vezano sa izlaznim vratilom hidroprenosnika.<br />

U principu, hidrodinamiĉki prenosnici funkcionišu na sledeći naĉin: jedna od<br />

centrifugalnih pumpi, pogonjena obiĉno motorom SUS, pumpa usisanu teĉnost u<br />

aparat, gde se njen smer menja, a brzina povećava za raĉun sniţenja statiĉkog<br />

pritiska. Pri ovom raste kinetiĉka energija teĉnosti u kretanju pod uticajem smanjenja<br />

energije pritiska. Struja teĉnosti udara po lopaticama turbine, usled ĉega se na<br />

vratilu ove stvara obrtni moment.<br />

71


Ovakav prenos nema ĉvrstu kinematiĉku vezu izmeĊu vratila pumpe i vratila turbine.<br />

Broj obrtaja turbine se menja automatski u zavisnosti od opterećenja na vratilu, a to<br />

znaĉi da se sa povećanjem otpora broj obrtaja turbine smanjuje, što povećava<br />

pritisak struje na lopatice i momenat torzije na turbini.<br />

Hidrodinamiĉki prenosnici se dele na dve grupe:<br />

- hidrodinamiĉki trasformatori obrtnog momenta<br />

- hidrodinamiĉke spojnice<br />

Kod hidrodinamiĉkog transformatora obrtnog momenta, pumpno kolo (2) predaje<br />

energiju turbinskom kolu (4) preko reaktivnog kola (3).<br />

Slika 69.<br />

a) Hidrodinamiĉki transformator: 2.pumpno kolo, 3.reaktivno kolo, 4.turbinsko kolo<br />

b) Hidrodinamiĉka spojnoca: 1.pumpno kolo, 2.turbinsko kolo, 3.rotirajiće kućište,<br />

4.voĊeno vratilo, 5.vodeće vratilo<br />

Hidrauliĉka transmisija obuhvata: specijalni reduktor R, povezan sa motorom M,<br />

hidrotransformator HT, menjaĉ brzina MB, kardanski prenos KP i zadnji most ZM koji<br />

obrtni moment predaje pogonskim toĉkovima<br />

Slika 70.<br />

72


Pumpno<br />

radno kolo<br />

Turbinsko<br />

radno kolo<br />

Spoljni<br />

omotaĉ<br />

Slika 71.<br />

Sa stanovišta prenosa snage i momenta princip rada hidrodinamiĉke spojnice ’deli’<br />

pogonsku grupu na primarnu stranu (motor pogoni centrifugalnu pumpu) i<br />

sekundarnu stranu (turbina pogoni mašinu). Centrifugalna pumpa ima parabolnu<br />

karakteristiku (sliĉnu ventilatoru) stoga motor uvek startuje kao da je opterećen<br />

parabolnom momentnom karakteristikom. IzmeĊu pumpe i turbine hidrodinamiĉki tok<br />

ulja prenosi energiju sa primarne strane (pumpa/pumpno kolo) na sekundarnu stranu<br />

(turbina/turbinsko kolo). Pogonjena mašina se ubrzava uz pomoć turbine prateći<br />

hidrodinamiĉku karakteristiku spojnice. Ovaj izlazni moment spojnice je jedan od<br />

kljuĉnih faktora sa pravilno startovanje traĉnih transportera.<br />

73


Mirovanje Pokretanje Stacionarni rad<br />

Slika 72.<br />

Specijalno razvijeni tip spojnice kao što je TVVS koji omogućava meki start<br />

transportera i ima povećan termiĉki kapacitet koristi se u pogonskim grupama<br />

dugaĉkih horizontalnih transportera. Spojnica sa promenljivim punjenjem tipa TPKL<br />

sa novom samodrţećom konstrukcijom mogu da startuju izuzetno dugaĉke<br />

transportere, obezbede vremenski dugaĉak start i ĉesto ponavljanje startovanja<br />

transportera. Ovakav profil obezbeĊuje konstantan/kontinuiran moment startovanja<br />

transportera i rezultuje pouzdanim ubrzavanjem bez dinamiĉkih vibracija u<br />

transporteru.<br />

Slika 73.<br />

74


Slika 74.<br />

Ţuta kriva – spojnica bez pretkomore<br />

Tamno plava kriva – spojnica sa pretkomorom manje zapremine<br />

Svetlo plava kriva –spojnica sa pretkomorom veće zapremine<br />

Crvena kriva-spojnica sa dve pretkomore<br />

Prednosti hidrodinamickih spojnica<br />

• lagano ubrzanje velikih masa,<br />

• omogućena primena elektromotora sa kratkospojenim rotorom,<br />

• motor se rasterećen startuje do visokih obrtaja,<br />

• nije potrebno predimenzionisati elektromotor,<br />

• ograniĉen polazni moment,<br />

• veoma dobro prigušenje torzionih udara i oscilacija,<br />

• zaštita pogonskog sistema od preopterećenja,<br />

• izravnavanje opterećenja kod višemotornog pogona.<br />

Spojnicu je najbolje ugraditi u pogonsku grupu preko spoljnjeg radnog kola. Kada je<br />

motor povezan za spoljne delove spojnice obezbeĊuje se optimalno funkcionisanje<br />

spojnice i lako odrţavanje tj. lako proveravanje koliĉine radnog fluida korišćenjem<br />

staklenog ĉepa bez otvaranja spojnice (bez alata).<br />

U prošlosti se spojnica vrlo ĉesto montirala na vratilo reduktora a elastiĉna spojnica<br />

izmeĊu hidrodinamiĉne spojnice i motora. Revitalizacija pogonske grupe zahteva<br />

fleksibilnu konstrukciju elastiĉne spojnice koja se sastoji od standardnih komponent.<br />

75


Slika 75.<br />

Hidrauliĉka transmisija obuhvata: specijalni reduktor R, povezan sa motorom M,<br />

hidrotransformator HT, menjaĉ brzina MB, kardanski prenos KP i zadnji most ZM koji<br />

obrtni moment predaje pogonskim toĉkovima<br />

2.2. Hidrostatiĉki prenos snage<br />

Slika 76.<br />

Hidrostatiĉki prenosnici (prenosnici zapreminskog dejstva) sastoje se od pumpe i<br />

motora. Pumpa energiju, koju dobija od pogonskog motora, transformiše u<br />

hidrauliĉku energiju. Hidromotor, hidrauliĉku energiju transformiše u mehaniĉku<br />

(obrtni momenat) energiju, koja se preko izlaznog vratila prenosi na radni organ<br />

gonjene mašine. Hidrostatiĉki prenosnici se izraĊuju za snage do 2200 kW, sa<br />

brojem obrtaja do 3500 o/min. Mogu biti regulisani ili neregulisani.<br />

Kada se izraĊuju kao regulisani prenosnici, taĉnost regulacije je oko 5%, mogu biti:<br />

- prenosnici sa regulacijom koliĉine teĉnosti koja dolazi u hidromotor,<br />

radna zapremina hidromotora je konstantna<br />

- prenosnici sa regulacijom radne zapremine hidromotora.<br />

Hidrostatiĉki prenosnici se koriste na svim onim mestima gde je potrebno realizovati<br />

veliki obrtni moment uz male gabarite pogonskog ureĊaja kao i na svim onim<br />

mestima gde se javlja potreba za promenom broja obrtaja u opsegu do 40:1, kod<br />

pumpe, odnosno 4:1, kod motora.<br />

76


Slika 77.<br />

Pumpa (jedna ili nekoliko njih), koja dobija pogon od motora, potiskuje pod pritiskom<br />

teĉnost kroz cevovode u hidrauliĉni motor. Zahvaljujući praktiĉnoj nestišljivosti<br />

teĉnosti pri ovome se uspostavlja ĉvrsta kinematiĉka veza izmeĊu hidrauliĉnog<br />

motora i pumpe.<br />

Hidrostatiĉki prenosnici prema karakteru kretanja dele se na hidroprenosnike sa:<br />

obrtnim kretanjem, translatornim kretanjem i oscilatorno obrtnim odnosno oscilatorno<br />

translatornim kretanjem. U prvom sluĉaju kretanje izvodi hidromotor, a u drugom i<br />

trećem hidrocilindar. Zavisno od naĉina povezivanja osnovnih agregata razlikuju se<br />

hidrostatiĉki prenosnici otvorenog i zatvorenog tipa.<br />

Slika 78. Principijelna šema hidrostatiĉke transmisije:<br />

a)otvorenog tipa, b)zatvorenog tipa<br />

77


Kod hidrauliĉnih transmisija otvorenog tipa (sl.a) pri obrtanju vratila pumpe teĉnost iz<br />

rezervoara 10 kroz filter 4 se usisava u pumpu 1 i potiskuje kroz razvodnik 3 u<br />

hidrauliĉni motor 2. IzraĊena teĉnost kroz cevovod 8 se vraća nazad u rezervoar. Za<br />

vreme rada nastaju neizbeţni gubici teĉnosti kroz zazore izmeĊu tarnih površina<br />

radnih elemenata pumpe i hidrauliĉnih motora. Za odvod ove teĉnosti u rezervoar<br />

predviĊeni su drenaţni cevovodi 9.<br />

Slika 79. UporeĊenje hidrodinamiĉkog i hidrostatiĉkog sistema<br />

3. Elektriĉni prenos snage<br />

Elektriĉni prenos spada u grupu progresivnih sistema i danas je sve više<br />

rasprostranjen i to izraĊen po šemi:<br />

dizel-motor tegljaĉa – generator - elektromotori.<br />

Dizel-elektriĉni pogon ima preimućstva, koja omogućuju da se instalisana snaga<br />

motora racionalno koristi praktiĉno u svim reţimima rada. Nedostatak ove vrste<br />

prenosa snage je dosta visoka cena agregata i relativno velika njihova masa.<br />

Specifiĉna masa iznosi 20-27 kg/kW, što je za skoro 5 puta više od analognog<br />

pokazatelja za mehaniĉki sistem prenosa snage. Nedostatak je takoĊe i relativno<br />

nizak (ne veći od 0,75) ukupni koeficijent korisnog dejstva.<br />

Primena elektriĉnih agregata omogućuje unifikaciju prenosnika, koja se moţe ugraditi<br />

na razliĉite mašine iste snage. U najvećoj meri ovakvoj nameni odgovara dizel–<br />

elektriĉni sistem sa elektomotornim toĉkovima. Kućište elektromotora svakog<br />

motornog toĉka predstavlja noseći elemenat pomoću koga je motorni toĉak sjedinjen<br />

sa ramom tegljaĉa.<br />

U konstrukcijama motor-toĉak, po pravilu, se primenjuju elektriĉni motori<br />

jednosmerne struje, koji omogućavaju da se realizuje veliki obrtni momenat pri<br />

regulisanju brzine u širokom dijapazonu.<br />

78


Slika 80. Presek motornog toĉka<br />

Regulisanje brzine kretanja se postiţe:<br />

- izmenom polja elektromotora posredstvom uvoĊenja dopunskih otpora<br />

u namotaje pobude, pri ĉemu slabljenje polja izaziva povećanje brzine<br />

obrtanja elektriĉnog motora<br />

- ostvarivanjem razliĉitih šema meĊusobnih spajanja elektriĉnih motora<br />

motornih toĉkova (rednog, otoĉnog i sloţenog)<br />

- promenom napona generatora (i frekvencoje generatora u sistemima<br />

naizmeniĉne struje) promenom brzine obrtanja motora<br />

ELEKTRO-MEHANIĈKA TRANSMISIJA sastoji se od dizel motora s unutrašnjim<br />

sagorevanjem M, koji pokreće elektrogenerator G, vuĉnih elektromotora EM,<br />

aparature za upravljanje AU.<br />

Slika 81.<br />

• U zavisnosti od mesta postavljanja motora moguće su dve šeme:<br />

– vuĉni elektromotori postavljeni u toĉkovima vozila, u takozvanom<br />

motorizovanom toĉku, pa svaki toĉak pokreće se samostalno i<br />

– vuĉni elektromotor smešten u karteru zadnjeg mosta od kojeg se<br />

torzioni moment do pogonskih toĉkova prenosi višestepenim zupĉastim<br />

prenosom,grupno pokretanje, te se kod dampera reĊe primenjuje.<br />

Elektropogon moţe pokretati jednosmerna ili naizmeniĉna struja, kao i njihova<br />

79


kombinacija. Vrsta struje u velikom stepenu odreĊuje kakakteristike elektroopreme i<br />

vozila.<br />

Glavni element elektro-mehaniĉke transmisije je motorizovani toĉak, koji obuhvata:<br />

elektromotor, smešten u rukavcu toĉka, i planetarni reduktor - preko koga se prenosi<br />

torzioni moment od elekromotora na toĉak. Radi bolje dostupnosti unutrašnjim<br />

sklopovima motorizovanog toĉka, sa ciljem jednostavnijeg i brţeg pregleda i remonta<br />

kao i brţeg hlaĊenja - nastoji se izneti van rukavca što više delova elektro-mehaniĉke<br />

transmisije.<br />

Slika 82.<br />

• Elektro transmisija jednosmeme struje je najjednostavnija jer su motori sa<br />

generatorom direktno povezani, pa se regulisanje elektropogona ostvaruje<br />

promenom pobudne struje generatora i elektromotora. Pošto snaga<br />

pobuĊivanja iznosi svega 1 do 2,5% od nominalne snage elektriĉne mašine -<br />

gubici struje u ureĊajima za pobuĊivanje su beznaĉajni.<br />

• Elektropogon jednosmerne struje ima veliku primenu zbog visokog stepena<br />

sigurnosti i proste regulacije vuĉne sile i brzine promenom intenziteta<br />

pobuĊivanja generatora i elektromotora. MeĊutim, relativno velike dimenzije<br />

elektro mašina i njihova masa podstiĉu nova istraţivanja za otklanjanje ovih<br />

nedostataka kao i radi zatnene sa pogodnijim pogonom<br />

Obrtni momenat, koji razvija pogonski motor tegljaĉa, transformiše se i prenosipredaje<br />

pogonskim toĉkovima odnosno pogonskom mehanizmu gusenica putem niza<br />

agregata koji se nazivaju transmisija.. Prisustvo transmisije kod tegljaĉa i uopšte kod<br />

mašina neophodno je radi pretvaranja-transfomacije brzine i obrtnog momenta<br />

motora u većem opsegu, kao i radi neophodnih promena u reţimu rada mašine.<br />

Mogućnost samoga motora da transformiše brzinu i obrtni momenat je mala i<br />

ocenjuje se koeficijentima prilagodjavanja. MeĊutim, specifiĉnost rada samohodnih<br />

mašina za otkopavanje i transport otkopanog materijala zahteva transformaciju<br />

brzina i obrtnog momenta u veoma širokom dijapazonu. Kod savremenih mašina ovaj<br />

dijapazon neophodnog regulisanja iznosi 60-80, što pokazuje postojano regulisanje<br />

brzina - pri odgovarajućoj vuĉnoj sili - od 0,5 do 40 km/h.<br />

80


Slika 83. Strukturne šeme elektro transmisija:<br />

a) jednosmerna, b) jednosmerno-naizmeniĉna i c) naizmeniĉna struja: D - dizei<br />

motor, G -generator, PI - poluprovodniĉki ispravljaĉ, EM - elektromotor, TTF -<br />

tiristorski transformator frekvencije struje, R - reduktor, T - loĉak<br />

Takav opseg regulisanja se ne moţe da obezbedi pri neprekidnom prenosnom<br />

odnosu, te radi toga u zadatak transmisije spada i promena prenosnih odnosa od<br />

pogonskog motora ka pogonskim toĉkovima. Kod većine savremenih transmisija<br />

takva promena prenosnog odnosa se ostvaruje stepenasto. Teškoće komponovanja<br />

se povećavaju usled neophodnog razmeštaja razliĉitih radnih ureĊaja, te radi toga<br />

svaki od agregata transmisije treba da poseduje minimalnu masu i gabarite, ĉime se<br />

olakšava komponovanjie transmisije. Pored toga, na sastav transmisije odraţava se i<br />

konstrukcija veza izmeĊu pojedinih agregata transmisije. Transmisije, kod kojih su<br />

agregati meĊusobno povezani gipkim-elastiĉnim vezama (hidro-transmisije i<br />

elektriĉne transmisije), pruţaju veću mogućnost za komponovanje u poreĊenju sa<br />

mehaniĉkim i hidromehaniĉkim prenosima, gde se veza izmeĊu agregata ostvaruje<br />

kardanskim vratilima, reduktorima i t.sl.<br />

Mašine za kopanje i transport otkopanog materijala na površinskim otkopima rade u<br />

teškim klimatskim i terenskim uslovima, te su stoga i zahtevi u pogledu pouzdanosti,<br />

sigurnosti, kvaliteta, izdrţljivosti itd. mnogo oštriji nego kod drugih sliĉnih mašina.<br />

Pouzdanost transmisije zavisi od pouzdanosti agregata koji ĉine transmisiju pre<br />

svega u pogledu na neravnomernost opterećenja koja se javljaju. Dinamiĉka<br />

opterećenja su proporcionalna kvadratu brzine obrtanja elemenata transmisije, te se<br />

stoga sa povećanjem brzohodnosti transmisije njena pouzdanost smanjuje.<br />

Snaga motora kod mašina za kopanje i transport otkopanog materijala se<br />

istovremeno troši kod većeg broja potrošaĉa. Naime, ove mašine poseduju nekoliko<br />

pogonskih osovina, zatim mehanizme za upravljanje radnim organom itd. Radi toga,<br />

transmisije ovakvih mašina treba da obezbede uzimanje snage za pogon razliĉitih<br />

mehanizama.<br />

Po naĉinu transformacije obrtnog momenta motora, transmisije mogu biti mehaniĉke,<br />

hidrodinamiĉke i hidrostatiĉke. Po karakteru promena prenosnog broja transmisije<br />

mogu biti stepenaste ili bezstepenaste. Najviše su rasprostranje ne mehaniĉke<br />

transmisije, koje se sastoje iz glavne spojnice ili kvaĉila, menjaĉa stepena prenosa,<br />

prenosnih vratila i glavnog prenosnika, diferencijala i poluosovina.<br />

81


• Elektro-mehaniĉka transmisija ima veliku primenu kod vozila nosivosti iznad<br />

60 t. Ona omogućava tri moguće izvedbe vozila:<br />

– dizel elektriĉna, kod kojih dizel motor pokreće generator,<br />

– dizel trolna vozila, vozila na kombinovani pogon koja bi po stalnim<br />

putevima koristila struju iz kontaktne mreţe i<br />

– elektriĉna vozila koja bi pokretali elektromotori napajani samo iz<br />

kontaktne mreţe.<br />

Slika 84.<br />

82


3. Transportni ureĊaji na rudarskim mašinama<br />

Na rudarskim mašinama primenjuju se sledeći tipovi transportnih ureĊaja:<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

UreĊaji za kretanje na pneumaticima,<br />

UreĊaji za kretanje na gusenicama,<br />

UreĊaji za kretanje po šinama,<br />

Koraĉajući ureĊaj za kretanje,<br />

Kombinovani ureĊaji za kretanje.<br />

Koja će vrsta transportnog ureĊaja biti primenjena zavisi od velikog broja uticajnih<br />

faktora (namena mašine, radna sredina, prohodnost, potrebna brzina i dr). U<br />

narednoj tabeli prikazane su osnovne prednosti i nedostaci transportnih ureĊaja na<br />

primeru bagera.<br />

Vrsta<br />

transportnog<br />

sredstva<br />

Guseniĉari<br />

Koraĉajući<br />

Transportni<br />

ureĊaji na<br />

pneumaticima<br />

Prednosti<br />

Dovoljan brzina kretanja; univerzalnost;<br />

dovoljna manevarska sposobnost i<br />

visoka prohodnost; mogućnost savladavanja<br />

velikih uspona (do 23%);<br />

odliĉna stabilnost.<br />

Relativno mala masa (10-20% od<br />

ukupne mase mašine); visoka manevarska<br />

sposobnost; mogućnost ostvarivanja<br />

niskih specifiĉnih pritisaka na<br />

tlo; jednostavna konstrukcija; visoka<br />

stabilnost mašine u radu.<br />

Velika brzina kretanja (i do 50 km/h);<br />

relativno ne tako velika teţina; visoke<br />

manevarske sposobnosti; mali otpor<br />

pri kretanju; jednostavnost<br />

konstrukcije.<br />

Nedostaci<br />

Velika masa (od 40-60% ukljuĉujući i donji ram<br />

od ukupne mašine); znatnije kolebanje srednjih<br />

specifiĉnih pritisaka na tlo (za 6-12 puta za<br />

dvoguseniĉare i 3-4 za višeguseniĉne mašine);<br />

nuţnost velike vuĉne sile, koja dostiţe 30-40%<br />

sile teţine bagera; sloţenost ureĊaja i brzo<br />

habanje elemenata; sloţeno okretanje mašine.<br />

Mala brzina i cikliĉnost premeštanja;<br />

neophodno podizanje bagera pri koraĉanju;<br />

srazmerno velika potrebna vuĉna sila, koja<br />

dostiţe 25-30% od sile teţine bagera.<br />

Brzo habanje guma; visoka cena guma, koja<br />

dostiţe i do 20-40% od ukupne cene mašine;<br />

relativno visok specifiĉni pritisak na tlo.<br />

Najĉešća oblast<br />

primene<br />

Kod svih bagera,<br />

koji ne zahtevaju<br />

veća i ĉešća premeštanja<br />

– transport sa<br />

većim brzinama<br />

Kod bagera dreglajna<br />

i odlagaĉa koji<br />

rade na slabo nosećim<br />

terenima<br />

Mašine za kopanje i<br />

transport otkopanog<br />

materijala, mali<br />

bageri kao pomoćne<br />

mašine na površinskim<br />

kopovima<br />

3.1 . UreĊaji za kretanje na pneumaticima<br />

Mehanizam za kretanje transportnog ureĊaja na pneumaticima sluţi za pretvaranje<br />

obrtnog momenta na pogonskim toĉkovima u vuĉnu silu i predstavlja kombinaciju<br />

elemenata koji imaju direktno ili indirektno uĉešće u meĊusobnom delovanju<br />

transportnog ureĊaja sa putem.<br />

Transportni ureĊaji na pneumaticima ĉine toĉkovi, osovine, noseći ram i vešanje.<br />

Pneumatici se oslanjaju na tlo, nose odnosno pridrţavaju most i osovine na kojima se<br />

preko vešanja oslanja noseći ram transportnog ureĊaja sa agregatima pogona,<br />

upravljanja i radnog ureĊaja.<br />

Transportni ureĊaj na pneumaticima treba da obezbedi sigurnu atheziju toĉkova sa<br />

putem, ostvarivanje što je moguće manjih otpora pri kotrljanju toĉkova za vreme<br />

kretanja, ublaţenje udara od neravnina na putu i neophodnu ravnomernost u<br />

kretanju.<br />

83


Slika 85.<br />

Kod modernih tegljaĉa najĉešće su svi toĉkovi pogonski, mada se pri kretanju po<br />

dobrom terenu neki toĉkovi iskljuĉuju od transmisije odnosno prevode u gonjene.<br />

Toĉkovi prenose opterećenje od mase tegljaĉa na put i sastoje se iz spoljnjeg –<br />

elastiĉnog i unutrašnjeg ĉvrstog dela. Elastiĉni deo toĉka-pneumatik ili guma vrši<br />

svoj rad u uslovima neposrednog i uzajamnog dejstva sa putem<br />

Od konstrukcije pneumatika zavisi prohodnost, dinamika vuĉe, stabilnost i<br />

ekonomiĉnost transportnih ureĊaja na pneumatici. Pneumatik po pravilu ĉini spoljna i<br />

unutrašnja guma.<br />

Spoljna guma ima karkas (jezgro), koji se sastoji od nekoliko slojeva ispletene korde<br />

(uţeta) debljine od 1-1,5 mm ĉije niti imaju preĉnik od 0,6-0,8 mm. Broj slojeva korde<br />

kod guma transportnog ureĊaja se kreće izmeĊu 8-28, zavisno od kvaliteta<br />

pneumatika koji se zahteva. Kao materijali za niti korde upotrebljavaju se pamuĉne<br />

tkanine, viskoza, sintetiĉki poliamidni materijali (najlon, perlon, kapron, terilen itd.). U<br />

poslednje vreme se za kordu upotrebljava ĉeliĉno uţe - ĉeliĉna korda. Jezgro iz<br />

korde je zaštićeno<br />

protektorom iz gume.<br />

Protektor se sastoji iz reljefnog dela, šare i zaštitnog dela brejkera. Zaštitni deo<br />

(brejker) je debljine 3-7 mm i sastoji se iz razreĊene korde obloţene slojem gume.<br />

1<br />

Slika 86. 1) karkas; 2) korda; 3) brejker; 4) zidovi gume; 5) protektor;<br />

6) unutrašnji zaštitnik;<br />

84


Postoje dve osnovne vrste guma:<br />

- dijagonalne gume sa ukrštenim slojevima<br />

- radijalne gume sa uporedno sloţenim slojevima<br />

Osnovne karakteristike guma :<br />

- dijagonalne gume - slaba lepljivost za gornji sloj puta, bolja otpornost na<br />

preopterećenja<br />

- radijalne gume - osetljive na preopterećenja, manji otpor kotrljanja<br />

Izbor guma zavisi od:<br />

1. vrste mašina i vrste voznog sistema - veliĉine vertikalnih opterećenja, sluĉajevi<br />

pogonskih ili nepogonskih osovina;<br />

2. konstrukcije mašina - toĉkovi po jedan (dupli) sistem za pomeranje (razni tragovi<br />

prolaza pojedinih toĉkova), uslovi skretanja (sa diferencijalom ili bez), zahtevi u<br />

oblasti prolaznosti, uslovi poljoprivrednih mašina, graĊevinskih, vojnih vozila,<br />

pravolinijska voţnja (otpornost na boĉne sile), zahtevi koji se odnose na osiguranje<br />

od naglog gubitka pritiska u gumama (automobil, traktor, avion u aspektu poletanja<br />

i prizemljenja);<br />

3. uslova rada - voţnja na mekim i tvrdim podlogama, brzina voţnje, godišnje doba,<br />

zahtevi u oblasti samoĉišćenja spoljne strane gume;<br />

4. vrste rada - transportno sredstvo, brzina voţnje;<br />

5. vrste podloga - u oblasti mekih podloga: pesak, zemljište razliĉite vlaţnosti,<br />

podvodni tereni, podloge pokrivene slojem rastinja (npr. strnjike). U oblasti tvrdih<br />

podologa: putne površine, podloge sa stenama (kamenolomi)<br />

6. vrste vešanja - sa krutim ili amortizacionim sistemom.<br />

U proizvodnji pneumatika savremene konstrukcije koriste se gumene mešavine sa<br />

velikom otpornošću na brisanje, zamaranje i starenje. Izdrţljivost pneumatika definiše<br />

pokazatelj PR (ply rating) koji odreĊuje broj uloţaka, opterećenje i pritisak vazduha.<br />

Kod vuĉnih mašina za zemljane radove parametar pneumatika PR kreće se u<br />

granicama od 6-28.<br />

Uticaj pritiska vazduha u gumi (p0) protektora i podloge predstavljen je na donjoj slici.<br />

Razmak isturenih grba donje strane (protektora) naznaĉen na slici proizilazi iz uslova<br />

rada gume. Tu se pojavljuju suprotni aspekti pri voţnji na krutoj i deformisanoj<br />

podlozi.<br />

Kod deformisane podloge rastojanje isturenih grba treba da bude relativno veliko.<br />

Tada svaka grba u zoni dodira deluje kao mikrozid.<br />

NOSEĆI RAM<br />

Noseći ram tegljaĉa sa pneumaticima ĉine obiĉno dve poduţne grede pravougaonog<br />

ili koritastog preseka.<br />

Grede su ĉvrsto meĊusobno spojene popreĉnim gredama, ĉiji je oblik i razmeštaj<br />

uĉinjen tako da se na njih mogu razmestiti i uĉvrstiti pojedini agregati tegljaĉa.<br />

Na krajevima rama se priĉvršćuju odbojnici odnosno branici, koji primaju na sebe<br />

udare pri sudaru sa preprekama i time štite od oštećenja pojedine delove karoserije.<br />

85


Ram tegljaĉa,obzirom daje izloţen mnogim naprezanjima (teţinskim, torzionim,<br />

udarnim) zbog rada tegljaĉa po pravilu u teškim radnim uslovima, treba da ispuni<br />

mnoge zahteve, kao što su:<br />

- da omogući udoban i po mogućnosti što niţi razmeštaj agregata;<br />

- da je dovoljno ĉvrst, da bi pomicanje agregata u odnosu jedan na drugi bilo<br />

što je moguće manje odnosno neznatno i u isto vreme da je na pojedinim<br />

mestima elastiĉan tj. da ne izaziva naprezanja;<br />

- da je jednostavan i lak itd.<br />

Za pojedine vrste tegljaĉa,zavisno od konstrukcije i namene, ram moţe biti izveden iz<br />

dva ili tri dela, koji je meĊusobno šamirno spojeni.<br />

Slika 87.<br />

PRIMER.<br />

NOSEĆI RAM DAMPERA. Sluţi kao osnova i nosi na sebi sve delove dampera.<br />

Sastoji se od dva poduţna ĉeliĉna nosaĉa, razliĉitih popreĉnih profila i visine u<br />

zavisnosti od veliĉine oplerećenja, meĊusobno povezanih zavarivanjem sa 2, 4 ili 6<br />

popreĉnih nosaĉa - koji mu daju ĉvrstinu i sluţe za uĉvršćivanje cilindara, ureĊaja za<br />

vesanje, mehanizma za izdizanje sanduka i tegljenje. Noseći ram izloţen je vrlo<br />

promenljivim i velikim udarima pri utovaru sa ekskavatorima, pa se njegovoj<br />

konstrukciji, izradi i otpornosti na savijanje i torziju - posvećuje posebna paţnja.<br />

VEŠANJE<br />

Vešanje tegljaĉa sa pneumaticima se izvodi elastiĉno tj. ram tegljaĉa se postavlja na<br />

mostove i osovine elastiĉno, a u svrhu da se obezbedi što mirniji rad svih agregata<br />

tegljaĉa pri njegovom kretanju.<br />

Elementi vešanja ili oslonci obezbedjuju mogućnost relativnog pomeranja toĉkova u<br />

odnosu na ram tegljaĉa. Kada toĉkovi dobiju udare od neravnina na putu elastiĉni<br />

86


deo vešanja, postavljen izmeĊu mostova i rama, apsorbuje energiju udara odnosno<br />

veći deo energije pretvara u rad deformacije elastiĉnog dela vešanja. Pored toga<br />

elastiĉno vešanje obezbeĊuje prenos vuĉnih i torzionih sila i takoĊe prigušivanje<br />

nastalih oscilacija ili njihovo dovodjenje u ţeljene razmere.<br />

Vešanje deli ukupnu masu tegljaĉa na dva dela: ogibljeni deo koji se oslanja na<br />

elastiĉnu osnovu (vešanje) i neogibljeni, koji se oslanja na tlo odnosno put. Što je<br />

manji odnos neogibljene mase prema ogibljenoj, time je veća ravnomemost odnosno<br />

mirnoća kretanja vozila.<br />

Vešanje moţe biti kruto i elastiĉno. Kruto vešanje ima samo usmeravajuće ureĊaje, a<br />

ulogu elastiĉnih elemenata vrše sami pneumatici. Ovaj naĉin vešanja, zbog mnogih<br />

nedostataka, nije u široj upotrebi. Elastiĉna vešanja se klasificiraju po dva osonovna<br />

obeleţja: kinematiĉkim šemama i po tipu elastiĉnih elemenata.<br />

Konstruktivne šeme vešanja<br />

Slika 88. a) balansirajuća; b) zavisna; c) nezavisna bez polug; d) nezavisna sa<br />

jednom polugom; e) nezavisna sa dve poluge; f) nezavisna sa poduţnim polugama<br />

Po tipu elastiĉnih elemenata vešanja mogu biti:<br />

1. sa lisnastim oprugama,<br />

2. sa spiralnim oprugama,<br />

3. torziona,<br />

4. sa gumenim elastiĉnim elementom,<br />

5. sa pneumatskim, hidrauliĉnim ili hidro-pneumatskim gibnjevima.<br />

87


Danas su najrasprostranjeniji hidrauliĉni amortizeri, kod kojih se koristi otpor<br />

(unutrašnje trenje) viskozne teĉnosti, koja prolazi kroz kalibrirani otvor ograniĉenog<br />

preseka, zazor ili prigušeni ventil. Kao radna teĉnost se koristi mineralno ulje.<br />

Hidrauliĉni amortizeri se klasificiraju po naĉinu dejstva i po konstrukciji.<br />

Po naĉinu dejstva hidrauliĉni amortizeri mogu biti jednostrani i dvostrani.<br />

PRIMER.<br />

UREDAJI ZA VEŠANJE DAMPERA.<br />

• Obuhvataju sistem amortizacionih ureĊaja koji povezuju poluosovine sa<br />

nosećim ramom. Oni ublaţavaju dejstva velikih statiĉkih opterećenja na<br />

osovine, naroĉito pri utovaru, i dinamiĉkih udara na delove dampera<br />

postavljene na ramu. Pomoću pneumo-hidrauliĉkog vešanja prednja i zadnja<br />

osovina su elastiĉno obešene o ram. Ovaj naĉin vešanja ima veoma dobru<br />

amortizacionu karakteristiku pri razliĉitim stepenima opterećenja dampera.<br />

Pneumatski cilindar nalazi se u zajedniĉkom sklopu sa hidrauliĉkim cilindrom,<br />

koji se naziva pneumo-hidrauliĉki cilindar, u kojem ulogu amortizatora ima<br />

komprimirani vazduh, a ulogu radnog elementa ulje.<br />

• Prednja osovina veša se sa dva cilindra, a zadnja sa dva ili ĉetiri u zavisnosti<br />

od nosivosti dampera. Prednji i zadnji cilindri imaju razliĉite duţine.<br />

• Osovine dampera izloţene su velikim i promenljivim opterećenjima. Pri<br />

utovaru priraštaj opterećenja na prednje ureĊaje za vešanje povećava se 1.3,<br />

a na zadnje, ĉak 3 puta. Dinamiĉko dejstvo od puta uvećava opterećenje 2.5 -<br />

3 puta. Radi ublaţavanja udara, obezbeĊenja ravnomemosti hoda<br />

prigušivanjem oscilacija i stabilnosti pri kretanju, u razliĉitim reţimima, ureĊaji<br />

za vešanje treba da imaju promenljivu krutost -manju pri praznom sanduku i<br />

veću pri kretanju punog sanduka.<br />

PREDNJI MOST vozila prihvata odreĊeni deo opterećenja i preko elastiĉnog vešanja<br />

prenosi ga na prednje toĉkove. Toĉkovi se postavljaju pod izvesnim uglom prema<br />

vertikali zbog konveksnog popreĉnog profila puta. Imaju i konvergenciju, tj. manje<br />

rastojanje izmeĊu prednjih delova u odnosu na zadnje, jer teţe da se kotrljaju po<br />

divergentnim lukovima u stranu od kamiona - zbog dejstva momenata sila<br />

tangencijalne reakcije koji nastoje da zaokrenu vozilo<br />

Slika 89.<br />

88


ZADNJI MOST prima najveći deo opterećenja. On predstavlja šuplju gredu u kojoj su<br />

smešteni glavni prenos, diferencijal i pogon za pogonske toĉkove<br />

Slika 90. Zadnji most dampera na PK ’’Veliki Krivelj’’ – Bor<br />

3.2 . UreĊaji za kretanje na gusenicama,<br />

Guseniĉni transportni ureĊaj se odlikuje relativno malim specifiĉnim pritiskom na<br />

oslonu površinu. Primenjuju se za uslove kretanja po bespuću, mekoj podlozi i<br />

nasutim putevima. Brzine kretanja mašina na guseniĉnom transportnom ureĊaju se<br />

kreću od 10 do 15 km/h, za manje mašine i do 6-10 m/min za veće mašine.<br />

Slika 91.<br />

89


Specifiĉni pritisak na tlo mašina sa guseniĉnim transportnim ureĊajem znatno je niţi<br />

nego kod mašina na pneumaticima, jer je oslona površina gusenica na tlo znatno<br />

veća i ako je po pravilu masa guseniĉnih mašina iste snage daleko veća nego kod<br />

mašina na pneumaticima iste snage. Mašine na guseniĉnom transportnom ureĊaju<br />

imaju sledeće prednosti (uglavnom kod manjih mašina):<br />

- bolju i veću prohodnost i bolje manevarske sposobnosti na slabo nosivom tlu,<br />

- lako se kreću pod opterećenjem,<br />

- imaju mali specifiĉni pritisak na tlo ĉija vrednost iznosi 6 9 N/cm2, a zuzetno<br />

moţe biti i manja 5 N/cm2,<br />

- mogu da se kreću i u sluĉaju kada su im gusenice utonule u tlo i do 40% od<br />

- svoje visine,<br />

- mogu da savlaĊuju relativno velike uspone i padove ĉak i do 40 %,<br />

- imaju veću stabilnost u odnosu na mašine sa pneumaticima.<br />

Mašine na gusenicama odlikuju se boljom i većom prohodnošću po lošim podlogama<br />

i to zbog veće athezione teţine. Naime, veća sila athezije pruţa mogućnost da se<br />

realizuje znatno veća vuĉna sila, koju moţe da ostvari mašina na osnovu ugraĊenog<br />

agregata snage.<br />

Širina i duţina gusenica je razliĉita, a odreĊuje se u zavisnosti od instalisane snage,<br />

vrste i namene mašine i nosivosti tla na kojem mašina treba da radi. U slabo nosivom<br />

ili blatnjavom tlu, koriste se mašine sa širokim gusenicama, dok se za rad mašina po<br />

ĉvrstoj podlozi po pravilu koriste uţe gusenice.<br />

Pored niza prednosti guseniĉni transportni ureĊaji imaju i odreĊene nedostatke:<br />

- sloţenu konstrukciju, veliku masu u odnosu na ukupnu masu mašine i visoku<br />

nabavnu vrednost,<br />

- srazmemo malu brzinu kretanja,<br />

- visoke troškove odrţavanja zbog velikog habanja i ĉestih zamena delova,<br />

relativno nizak ukupni koeficijent korisnog dejstva zbog povećanog trenja<br />

prilikom kretanja,<br />

- veliki odnos mase guseniĉnog ureĊaja prema masi cele mašine (kreće se u<br />

odnosu 0.4 0.45), za sluĉaj ukazane potrebe za promenu lokacije rada na<br />

veća rastojanja mašina se prevozi drugim pogodnim transportnim sredstvom,<br />

ili se prethodno, zavisno od svojih gabaritnih dimenzija, mašina demontira i u<br />

sklopovima prevozi,<br />

- pri kretanju po savremenim putevima svojim gusenicama ove mašine nanose<br />

oštećenja, te se vršiti protekcija guseniĉnih ĉlanaka specifiĉnim zaštitinim<br />

elemetima od tvrde gume, drveta i sl. kako bi se saĉuvao kolovoz od velikih<br />

oštećenja.<br />

Transportni ureĊaji na gusenicama primenjuju se uglavnom u teškim terenskim<br />

uslovima (glinasta podloga sa znatnom vlaţnošću). Mehanizam za kretanje<br />

transportnog ureĊaja na gusenicama sluţi za nošenje rama, pretvaranje obrtnog<br />

kretanja kolenastog vratila motora i delova transmisije u translatorno kretanje<br />

transportnog ureĊaja i pretvaranje obrtnog momenta koji se dovodi pogonskim<br />

toĉkovima u vuĉnu silu, neophodnu za translatomo kretanje transportnog ureĊaja<br />

vuĉu radnog ureĊaja.<br />

90


Guseniĉni sistem ĉini sklop: gusenica, pogonski i vodeći toĉkovi, noseća i potpoma<br />

rolna i mehanizam za regulisanje zatezanja gusenice. Razlikujemo guseniĉni ravni,<br />

kosi i trouglasti sistem. Kod vuĉnih (traktorskih) mašina najĉešće se primenjuje<br />

guseniĉni ravni sistem. Gusenica se stavlja u pogon obrtanjem zupĉastog toĉka sa<br />

zubima prilagodjenim preĉniku ĉaura karika ili isturenih bregova gusenice.<br />

Slika 92.<br />

Guseniĉni sistem:<br />

a) ravni<br />

b) kosi<br />

c) trouglasti<br />

1) guseniĉni lanac, 2) pogonski toĉak, 3) vodeći toĉak, 4) noseći toĉak, 5)<br />

potporni toĉak, 6) sklop za zatezanje gusenice<br />

91


Vodeći toĉak pomerljive osovine omogućava regulaciju zatezanja gusenice. Sklop<br />

donjih rolni ĉini sistem za prenošenje opterećenja na podlogu preko aktivnog lanca<br />

gusenice. Gornje rolne (potporne) ograniĉavaju opuštenost gornjeg lanca gusenice.<br />

Kosi guseniĉni sistem primenjuje se uglavnom na vuĉnim poljoprivrednim traktorima i<br />

brzohodnim guseniĉnim vozilima. U malobrojnim konstrukcijama vuĉnih mašina<br />

primenjen je trouglasti guseniĉni sistem, u kojem je pogonski toĉak znatno podignut<br />

od radne podloge.<br />

Slika 93.<br />

Guseniĉni ureĊaji sa jedinstvenim uzdignutim pogonskim toĉkom i ovešenim donjim<br />

strojem, koriste sigurno i pouzdano svoji snagu i pod najteţim uslovima rada. UreĊaj<br />

sa uzdignutim pogonskim toĉkom ima veću duţinu lanca sa papuĉama na tlu što<br />

omogućava savršenu ravnoteţu i dobro leţanje mašine i tako pretvaraju veći<br />

procenat snage motora u korisnu, produktivnu vuĉnu silu. Ovakve savremene<br />

konstrukcije transportnih ureĊaja na gusenicama imaju do tri puta duţi vek trajanja od<br />

uobiĉajenih konstrukcija.<br />

Taĉno nazupĉavanje gusenice sa pogonskim toĉkom i njeno kotrljanje po vodećem<br />

toĉku (posebno pri skretanju) zahteva poĉetno zatezanje gusenice. Zatezanje<br />

gusenice vrši zatezni mehanizam u obliku zavrtnja ili hidrauliĉnog cilindra sa<br />

nezavisnim snabdevanjem. U eksploataciji zatezanje je odreĊeno veliĉinom<br />

opuštenog dela gusenice.<br />

Brzom trošenju podloţne su ugiavnom osovinice i ĉaure. Uslove rada gusenice<br />

pogoršava neprecizno postavljanje pogonskih i vodećih toĉkova. To se odnosi pre<br />

svega na vodeći toĉak koji je pomerljivo smešten u cilju regulisanja zatezanja<br />

gusenice.<br />

92


Slika 94. Netaĉno postavljanje vodećeg toĉka gusenice<br />

Pogonski toĉkovi vrše pokretanje odnosno premotavanje guseniĉne trake. Velika<br />

vrednost vuĉne sile tegljaĉa realizuje se na pogonskim toĉkovima, a teški uslovi rada<br />

zahtevaju da konstrukcija pogonskih toĉkova obezbedi pravilan zahvat sa<br />

guseniĉnom trakom pri minimalnim gubicima na trenje, dobro ĉišćenje od blata,<br />

snega i eventualno upalih krupnijih predmeta, dostupnost radi pregleda i odrţavanja.<br />

Po tipu zahvata pogonskih toĉkova sa guseniĉnom trakom razlikuju se pogonski<br />

toĉkovi sa ĉepnim (a) i sa grebenastim ozupĉenjem (b).<br />

Slika 95.<br />

Guseniĉna traka sluţi za oslanjanje na tlo i stvaranje metalnog puta, po kojem se na<br />

oslonim valjcima kreće ram ili kostur tegljaĉa. Ona se sastoji iz pojedinaĉnih<br />

elemenata - karika, koje su meĊjusobno zglobno-šarnirno spojene.<br />

Karike odnosno elementi guseniĉne trake treba da obezbede spoj sa tlom, predaju<br />

sile zatezanja gusenica i da omoguĉe zahvat sa pogonskim toĉkom. U vezi sa ovim<br />

razlikuju se gusenice kod kojih sve funkcije vrše isti elementi - karike. Drugu vrstu<br />

ĉine gusenice, koje obrazuju zglobno povezan lanac sa priĉvršĉeni papuĉama, kod<br />

93


kojih lanac prima zatezanje i obezbedjuje zahvat sa pogonskim toĉkom, a papuĉe<br />

ĉine oslanjajući deo, koji obezbeĊuje spoj sa tlom.<br />

RAM<br />

Ram ili kostur tegljaĉa sa gusenicama predstavlja osnovu na koju se uĉvršćuju<br />

agregati, podsklopovi i mehanizmi. Uslovi rada tegljaĉa zahtevaju da kostur bude<br />

dovoljno ĉvrst i otporan, a da istovremeno poseduje najmanju moguću masu. Po<br />

konstrukciji kosturi tegljaĉa sa gusenicama mogu biti:<br />

- ramovske,<br />

- poluramovske i<br />

- bezramovske.<br />

Ramovski kosturi obiĉno se sastoje iz nosaĉa iz profilisanog ĉelika, na koje se<br />

uĉvršćuju motor, menjaĉka kutija i drugi podsklopovi i delovi.<br />

Poluramovski kostur se sastoji iz dva dela. Jedan od njih ĉine medjusobno spojena<br />

odlivena kućišta nekoliko agregata, a drugi ima oblik rama. Oba dela su meĊjusobno<br />

spojena zavornjima.<br />

Kod bezramovskih konstrukcija noseći kostur tegljaĉa sa gusenicama ĉine kućišta<br />

mehanizama, koja su izvedena u obliku zajedniĉkog odlivka ili kućišta osnovnih<br />

agregata tegljaĉa medjusobno povezana zavornjima.<br />

VEŠANJE<br />

Slika 96.a) kruto b) i c) polukruto d) balansno<br />

Vešanje tegljaĉa sa gusenicama moţe biti izvedeno kao kruto (ĉvrsto), polukruto i<br />

elastiĉno.<br />

Kruto vešanje se danas ne primenjuje. Polukruto se još uvek primenjuje kod tegljaĉa<br />

male i srednje snage. Prikazana je šema jednog polukrutog vešanja.<br />

Osovine oslonih valjaka 5 su postavljene na ramu gusenice 4 koji je zadnjim delom<br />

zglobnom vezom priĉvršćen u taĉki 2 za ram tegljaĉa, a prednjim delom vezana za<br />

ram tegljaĉa prekoelastiĉnog elementa 1, koji je izveden obiĉno u obliku lisnatog<br />

gibnja. Ose kotrljanja 2 gusenica u odnosu na ram mogu se poklapati sa osom<br />

pogonskog toĉka 3 ili biti postavljane ispred ose pogonskog toĉka.<br />

Elastiĉno vešanje primenjeno kod tegljaĉa guseniĉara moţe biti:<br />

1. nezavisno ili individualno, kod kojeg je osa oslonog valjka pomoću sistema poluga<br />

i elastiĉnih elemenata spojena za ram tegljaĉa;<br />

2. balansno, kod kojeg su ose dva ili više oslonih valjaka spojene pomoću poluga u<br />

kolica; svaka kolica su zglobno vezana za ram tegljaĉa u taĉki 1 oslonca<br />

balansnog vešanja.<br />

94


3. kombinovano, korišćenjem elemenata dva prethodno pomenuta naĉina vešanja.<br />

Kod tegljaĉa guseniĉara na koje se montiraju radni ureĊaji za kopanje i transport<br />

materijala, najĉešće se koristi elastiĉno balansno i individualno vešanje.<br />

Vrsta guseniĉnih voznih mehanizama uglavnom zavisi od opterećenja koja treba<br />

preneti na tlo i od dozvoljenig srednjeg specifiĉnog pritiska na tlo dotiĉnog<br />

površinskog kopa. Na osnovu toga proizilazi potreban broj pojedinaĉnih gusenica.<br />

Slika 97. Vrsta guseniĉnih voznih mehanizama kod velikih rudarskih mašina<br />

1. Guseniĉni vozni mehanizmi sa dve guseniĉne trake; 2. Guseniĉni vozni mehanizmi<br />

sa tri guseniĉne trake; 3. Guseniĉni vozni mehanizmi sa ĉetiri guseniĉne trake;<br />

4. Guseniĉni vozni mehanizmi sa šest guseniĉnih traka; 5. Guseniĉni vozni<br />

mehanizmi sa dvanaest guseniĉnih traka<br />

95


Razlika dve vrste izvoĊenja gusenica kod rotornih bagera i odlagaĉa:<br />

1. Trkaĉ<br />

2. Klackalica za trkaĉe<br />

3. Glavna klackalica<br />

4. Nosaĉ gusenice<br />

5. Uleţištenje nosaĉa<br />

gusenica<br />

6. Pogonski toĉak<br />

7. Povratni toĉak<br />

8. Guseniĉni lanac<br />

9. Gornji noseĉi toĉak<br />

Jednodelni nosaĉ gusenica<br />

Kod ovog izvoĊenja su pogonski toĉak, povratni toĉak i gornji noseći toĉkovi<br />

smešteni u tzv. nosaĉ gusenica, nezavisno od trkaĉa i njihovih klackalica.U<br />

ovom jednodelnom nosaĉu su oslonjene i klackalice za trkaĉe.<br />

Nosaĉ gusenica iz više delova<br />

Ovde su pogonski toĉak, povratni toĉak i pojedini gornji noseĉi toĉkovi lanca,<br />

smešteni u gornje klackalice trkaĉa, ĉime izduţenje lanca u x-smeru, koje je<br />

uslovljeno pomeranjem klackalica trkaĉa prilikom prelaţenja preko neravnina<br />

na tlu, moţe delimiĉno da se kompezuje u gornjem delu guseniĉnog lanca.<br />

Dve gornje klackalice su meĊusobno povezane nosaĉem u kome se nalazi i<br />

leţište nosaĉa gusenice.<br />

Slika 98.<br />

3.3 . UreĊaji za kretanje po šinama,<br />

Kod šinskih kretnih mehanizama, teţina mašine, preko koloseka, se prenosi na tlo.<br />

Kretanje mašine se obavlja toĉkovima po šinama, gde se kretanje kao i stajanje<br />

mašine obezbeĊuje samo trenjem izmeĊu toĉka i šine. Pošto je kretanje vezano<br />

samo za kruti poloţaj šina, mogućnosti za kretanje mašine u pogledu krivinske<br />

voţnje su vrlo ograniĉene.<br />

Koeficijent trenja izmeĊu toĉkova i šina je ĉesto vrlo mali, kada su šine mokre ili<br />

prljave. Zbog toga je kretanje kao i stajanje mašine samo na pogonskim toĉkovima,<br />

ĉesto problematiĉno, pa se mora obezbediti dodatnim ureĊajima npr. šinskim<br />

klještima.<br />

96


Slika 99.<br />

Kruta vezanost mašine opremljene šinskim kretnim mehanizmom, za poloţaj<br />

koloseka, prestavlja bitno ograniĉenje mogućnosti kretanja mašine, pa teško da<br />

moţe da se ostvari rad rotornog bagera u punom bloku, koji je najpovoljniji za<br />

bagera. Isto tako je teško odrţavanje besprekornog poloţaja koloseka kada su uslovi<br />

tla i klimatski uslovi nepovoljni. Iz tih razloga se na površimskim kopovima više ne<br />

uvode šinski vozni mehanizmi za rotorne bagere, iako je kod ove vrste mehanizama<br />

habanje vrlo malo.<br />

Za mašine kao sto su bageri vedriĉari koji rade na dugaĉkoj pravoj etaţi, su i sada<br />

kao i ranije, šinski kretni mehanizmi ona vrsta mehanizama koji imaju prednost.<br />

Slika 100.<br />

97


Slika 101. Shematski prikaz transportnog ureĊaja sa osloncima u tri taĉke<br />

Donji deo mašine (bagera) obuhvata oslonce i transportni ureĊaj. Po pravilu,<br />

oslanjanje na transportni ureĊaj vrši se u tri taĉke – na jednoj strani su dva ĉvrsto<br />

vezana oslonca, dok je na drugoj strani pokretni oslonac, koji se obiĉno oslanja na<br />

zglob u obliku kugle.<br />

Broj toĉkova kod mašina (vedriĉara) na šinama odreĊuje se prema radnoj teţini,<br />

konstrukciji mašine (bagera), dozvoljenom osovinskom pritisku, vrsti šina i<br />

dozvoljenom opterećenju tla.<br />

Da bi se ostvarilo TRANSLATORNO KRETANJE, potrebna je sila na toĉkovima<br />

(teţina mašine), da bi se obezbedila potrebna veliĉina SILE TRENJA izmeĊu<br />

toĉkova i šina – dolazi do ATHEZIJE izmeĊu njih (ona spreĉava klizanje toĉkova po<br />

šinama).<br />

Šinski ureĊaj ima sledeće prednosti:<br />

- manji utrošak energije, zbog kretanja mašine po šinama koji stvaraju male<br />

otpore,<br />

- šinski kolosek se mogu lako nastaviti, rekonstruisati i pomerati,<br />

- velika trajnost i mali troškovi odrţavanja zbog robusne konstrukcije,<br />

- mali uticaj klimatskih prilika na odvijanje procesa transoprta,<br />

- mogućnost automatizacije procesa.<br />

Šinski ureĊaj ima sledeće mane:<br />

- mogućnost savladavanja samo manjih uspona do 40 ‰, a izuzetno do 60 ‰,<br />

- minimalni radijusi krivine od oko 150 m.<br />

98


Slika 102.<br />

3.4 . Koraĉajući ureĊaj za kretanje,<br />

UreĊaj za koraĉanje se sastoji iz oslonih papuĉa mehanizma koji ih stavlja u kretanje<br />

i pogona.<br />

Koraĉajući ureĊaji se razlikuju po konstrukciji mehanizma koraĉanja i mogu biti:<br />

1. krivajni (krivajno-zglobni sa trouglastim ramom., krivajno-klizni,<br />

krivajno-ekscentriĉni, krivajno-poluţni sa alkom, udvojen krivajni, itd.)<br />

2. hidrauliĉni.<br />

Operacije punog ciklusa premeštanja mašine:<br />

1. pruţanje (okretanje) papuĉa u pravcu transporta mašine (bagera),<br />

2. spuštanje papuĉa na tlo,<br />

3. podizanje mašine (bagera),<br />

4. premeštanje mašine (bagera),<br />

5. spuštanje mašine (bagera),<br />

6. podizanje papuĉa u poĉetni poloţaj.<br />

Za vreme rada mašina (bager) se oslanja na kruţnu oslonu ploĉu, dok su papuĉe<br />

podignute. Kod transporta mašina (bager) se naizmeniĉno oslanja na kruţnu oslonu<br />

ploĉu i papuĉe.<br />

99


Slika 103.<br />

Najĉešće je primenjena kod bagera dreglajna, a dosta manje kod rotornih bagera.<br />

• Koraĉajući ureĊaj ima sledeće prednosti:<br />

- omogućuje iz jednog mesta kretanje u bilo kom pravcu bez uništavanja<br />

planuma<br />

na kome bager stoji, kao što je kod guseniĉnog transportnog ureĊaja,<br />

- omogućuje niske specifiĉne pritiske na tlo izmeĊu 4.3 do 10 N/cm2 kod<br />

oslanjanja na ploĉu, a izmeĊu 9.8 i 17.6 N/cm2 kod koraĉanja i oslanjanja na<br />

papuĉe (traje kratko vreme),<br />

- ukoliko se za vreme koraĉanja desi da papuĉe ipak tonu, tada se pogonom<br />

lako<br />

oslobode, što nije uvek sluĉaj kod gusenica,<br />

- nagib pri transportu je veći nego kod transportnog ureĊaja sa gusenicama,<br />

odnosno mogu se savlaĊivati nagibi i do 1:10.<br />

• Koraĉajući ureĊaj ima sledeće nedostatke:<br />

- brzina transporta je mala i iznosi od 1 do 8 m/min, što kod ĉešćeg menjanja<br />

radnog poloţaja izaziva velike vremenske gubitke,<br />

- bager se kod svakog koraka mora podići, što zahteva veliki utrošak energije,<br />

- kod naglog podizanja i spuštanja bagera javljaju se dinamiĉke sile usled<br />

vibracija, koje su vrlo nepovoljne kod dugaĉke strele bagera,<br />

- duţina koraka se moţe regulisati samo kod ureĊaja sa hidruliĉnim cilindrima,<br />

koji zbog visokog pritiska ulja zahtevaju besprekorno zaptivanje,<br />

- koraĉajući ureĊaj omogućuje samo nizak poloţaj koturaĉe uţeta za<br />

povlaĉenje.<br />

Normalna duţina koraka kod koraĉajućih ureĊaja iznosi od 1.7 do 2.0 m.<br />

100


Slika 104. a) Kinematska shema; b) Trajektorija kretanja papuĉa<br />

Slika 105. Hidrauliĉni koraĉajući mehanizam<br />

101


3.5 . Kombinovani ureĊaji za kretanje<br />

102

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!