65
UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO Luka ROŠER KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGA OBDELOVALNIKA POLJŠČIN Diplomsko delo Visokošolskega strokovnega študijskega programa Strojništvo Maribor, avgust 2016

KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Luka ROŠER

KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGA

OBDELOVALNIKA POLJŠČIN

Diplomsko delo

Visokošolskega strokovnega študijskega programa

Strojništvo

Maribor, avgust 2016

Page 2: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGA

OBELOVALNIKA POLJŠČIN

Diplomsko delo

Študent(ka): Luka ROŠER

Študijski program: Visokošolski strokovni študijski program

Strojništvo

Smer: Konstrukterstvo in gradnja strojev

Mentor: doc. dr. Janez KRAMBERGER

Maribor, avgust 2016

Page 3: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

- II -

Page 4: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

- III -

I Z J A V A

Podpisani Luka Rošer, izjavljam, da:

je diplomsko delo rezultat lastnega raziskovalnega dela,

da je predloženo delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe po študijskem programu druge fakultete ali univerze,

da so rezultati korektno navedeni,

da nisem kršil avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih,

da soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet ter

Digitalni knjižnici Univerze v Mariboru, v skladu z Izjavo o istovetnosti tiskane in

elektronske verzije zaključnega dela.

Maribor, avgust 2016 Podpis:________________________

Page 5: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

- IV -

ZAHVALA

Najprej bi se rad zahvalil mentorju doc. dr. Janezu

KRAMBERGERJU za pomoč in vodenje pri opravljanju

diplomskega dela. Zahvalil bi se rad tudi svojim

prijateljem in znancem za koristne nasvete in

informacije.

Posebna zahvala velja staršem in bratu, ki so mi

omogočili študij in mi bili v veliko podporo in pomoč

od ideje do izdelave končnega izdelka.

Page 6: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

- V -

KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGA OBELOVALNIKA POLJŠČIN

Ključne besede: CAD, dimenzioniranje, konstruiranje, dokumentacija, medvrstni

obdelovalnik, prototip, strojništvo, realni model.

UDK: 629.3:631.3(043.2)

POVZETEK

Diplomska naloga prikazuje konstruiranje, izdelavo in prikaz uporabe traktorskega

medvrstnega obdelovalnika. Glavna naloga priključka je, da ob vrstah, v katerih so zasejane

poljščine, enakomerno doziramo mineralna gnojila, hkrati pa med vrstami prezračimo prst in

mehansko odstranimo plevel.

Na podlagi zahtev, ki smo jih zastavili, je najprej potekala idejna zasnova celotne

konstrukcije po posameznih segmentih. Dimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo

opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz

simulacije obremenitve celotne konstrukcije pa smo opravili s pomočjo CREO SIMULATOR-ja.

V zadnjem delu naloge so napisana navodila za uporabo, izdelavo prototipa, preizkus

priključka v realnih pogojih, vzdrževanje ter izračun približnih stroškov razvoja in izdelave

celotnega priključka.

Page 7: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

- VI -

CONSTRUCTION AND PRODUCTIONOF ROW CROPS CULTIVATOR

Key words: CAD, dimensioning, construction, documentation, row crops cultivator,

prototype, Mechanical Engineering, real model

UDK: 629.3:631.3(043.2)

ABSTRACT

Thesis shows constructing, making and demonstration of the use of the tractor hitch - row

corps cultivator. The main task is to cultivate the earth between the rows of crops, we can

get rid of weeds and at the same time, we can add fertilizer directly in the earth.

Based on the requirements that we have set, the first task was to design a concept of the

whole structure by segments. Dimensioning and modeling of the hitch was made in CATIA

V5R16. The documentation and simulation of the forces, that are present, we made in CREO-

SIMULATOR. Instructions, the making of the prototype, the testing and maintenance is

described at the end of the thesis.

Page 8: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

- VII -

KAZALO

1 UVOD ....................................................................................................... 1

1.1 Opredelitev problema, namen in cilji diplomske naloge ............................................. 1

1.2 Struktura diplomske naloge ......................................................................................... 2

2 ZAHTEVNIK KONSTRUKCIJE ...................................................................... 3

2.1 Kinematične zahteve .................................................................................................... 3

2.2 Geometrijske zahteve ................................................................................................... 3

2.3 Materialne zahteve ....................................................................................................... 3

2.4 Ostale zahteve .............................................................................................................. 3

2.5 Obratovanje in vzdrževanje ......................................................................................... 4

3 KONSTRUIRANJE IN DIMENZIONIRANJE PRIKLJUČKA ............................... 5

3.1 Idejna zasnova konstrukcije ......................................................................................... 5

Tritočkovni priklop priključka ........................................................................................... 5

Nosilni trup priključka ........................................................................................................ 6

Nasipno korito .................................................................................................................... 7

Medvrstni obdelovalnik ...................................................................................................... 7

Vpenjalna konzola .............................................................................................................. 8

3.2 Preračun konstrukcijskih elementov .......................................................................... 12

Preračun orala glede na upor zemlje................................................................................. 12

Preračun orala glede na vlečno silo in maso traktorja ...................................................... 18

Računalniška simulacija obremenitve posameznega S-vzmetnega peresa...................... 21

3.3 Prikaz in opis konstrukcijskih elementov priključka ................................................. 23

Tritočkovni priklop ........................................................................................................... 23

Trup priključka ................................................................................................................. 24

Tečaji za zlaganje priključka ............................................................................................ 24

Dozirna enota .................................................................................................................... 28

Podporne noge .................................................................................................................. 30

4 MODELIRANJE PRIKLJUČKA V CAD-PROGRAMU ................................... 31

4.1 Kratek opis CAD-programa ....................................................................................... 31

Page 9: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

- VIII -

4.2 Realna slika končnega izdelka ................................................................................... 31

4.3 Dimenzije priključka .................................................................................................. 33

5 NAVODILA ZA IZDELAVO IN VZDRŽEVANJE PRIKLJUČKA ........................ 34

5.1 Izdelava priključka ..................................................................................................... 34

5.2 Priključitev priključka na traktor ............................................................................... 35

5.3 Nastavitev priključka za delo ..................................................................................... 40

5.4 Preizkus stroja ............................................................................................................ 43

5.5 Odstranjevanje priključka iz traktorja ........................................................................ 44

5.6 Čiščenje in vzdrževanje priključka ............................................................................ 45

6 KALKULACIJA STROŠKOV ........................................................................ 46

6.1 Stroški konstruiranja (Sk) ......................................................................................... 46

6.2 Stroški materiala (Sm) ............................................................................................... 46

6.3 Stroški standardnih elementov (Sse) .......................................................................... 47

6.4 Stroški izdelave in sestave (Sis) ................................................................................. 47

6.5 Celotni stroški (Cs) .................................................................................................... 48

7 ZAKLJUČEK ............................................................................................. 49

8 LITERATURA ........................................................................................... 50

9 PRILOGE ................................................................................................. 52

Page 10: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

- IX -

KAZALO SLIK

Slika 3.1: Skica tritočkovnega priklopa ....................................................................................... 5

Slika 3.2: Nosilni trup priključka ................................................................................................. 6

Slika 3.3: Tečaj za zlaganje priključka ......................................................................................... 6

Slika 3.4: Nasipno korita ............................................................................................................. 7

Slika 3.5: Medvrstni obdelovalnik .............................................................................................. 7

Slika 3.6: Vpenjalna konzola iz cevi ............................................................................................ 8

Slika 3.7: Vpenjalna konzola iz UNP-profila ................................................................................ 9

Slika 3.8: Pogon in dozirne enote ............................................................................................. 10

Slika 3.9: Končna zasnova priključka ........................................................................................ 11

Slika 3.10: Dimenzije S-vzmetnega peresa ............................................................................... 13

Slika 3.11: Obremenjen model S-vzmetnega peresa ............................................................... 15

Slika 3.12: Krivulja vlečnega koeficienta v odvisnosti od sestave podlage [6] ......................... 18

Slika 3.13: Primerjalne napetosti .............................................................................................. 21

Slika 3.14: Poves konstrukcije ................................................................................................... 22

Slika 3.15: Priklop priključka ..................................................................................................... 23

Slika 3.16: Trup priključka ......................................................................................................... 24

Slika 3.17: Tečaji za zlaganje priključka .................................................................................... 25

Slika 3.18: S-vzmetno pero ....................................................................................................... 25

Slika 3.19: Srednji agregat za medvrstno obdelavo ................................................................. 26

Slika 3.20: Nameščeni dognojevalni agregati ........................................................................... 27

Slika 3.21: Nasipno korito z dozirnimi enotami ........................................................................ 28

Slika 3.22: Dozirna enota .......................................................................................................... 29

Slika 3.23: Delovanje doziranja umetnega gnojila.................................................................... 30

Slika 3.24: Podporna noga ........................................................................................................ 30

Page 11: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

- X -

Slika 4.1: Realna slika priključka ............................................................................................... 32

Slika 4.2: Osnovne dimenzije priključka ................................................................................... 33

Slika 5.1: Tračna žaga za kovino ............................................................................................... 34

Slika 5.2: Stružnica .................................................................................................................... 34

Slika 5.3: Varilni stroj ................................................................................................................ 35

Slika 5.4: Tritočkovno priključno drogovje hidravličnega dvigala traktorja [15] ...................... 36

Slika 5.5: Hidravlična poteznica [8] ........................................................................................... 36

Slika 5.6: Mehanska poteznica [8] ............................................................................................ 37

Slika 5.7:Navadni končnik [12] ................................................................................................. 37

Slika 5.8: Hitrovpenjalni končnik [12] ....................................................................................... 37

Slika 5.9: Prikaz priklopa priključka kategorij I in II .................................................................. 38

Slika 5.10: Primer vzmetnih varovalnih zatičev [7] .................................................................. 38

Slika 5.11: Sornik [9] ................................................................................................................. 39

Slika 5.12: Nastavitev podporne noge ...................................................................................... 39

Slika 5.13: Stabilizator dvižne roke ........................................................................................... 40

Slika 5.14: Odpiranje obdelovalnika ......................................................................................... 40

Slika 5.15: Razstavljen (slika desno) in zložen (slika levo) priključek ....................................... 41

Slika 5.16: Nastavitev s pomočjo poteznice ............................................................................. 41

Slika 5.17: Prikaz pravilne nastavitve priključka ....................................................................... 42

Slika 5.18: Prikaz nepravilne nastavitve priključka ................................................................... 42

Slika 5.19: Traktor FIAT ............................................................................................................. 43

Slika 5.20: Polje pred (levo) in po uporabi (desno) priključka .................................................. 44

Slika 5.21: Visokotlačni čistilec [13] .......................................................................................... 45

Slika 5.22: Primer spreja za podmazovanje verige[14] ............................................................ 45

Page 12: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

- XI -

KAZALO PREGLEDNIC

Preglednica 3.1: Specifični upor oranja [7] ............................................................................... 12

Preglednica 3.2: Orientacijske vrednosti varnostnih koeficientov [ 14] .................................. 14

Preglednica 6.1: Stroški materiala ............................................................................................ 46

Preglednica 6.2: Stroški standardnih elementov ..................................................................... 47

Page 13: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

- XII -

UPORABLJENE KRATICE IN SIMBOLI

CAD - computer adied design oziroma računalniško podprto oblikovanje

CATIA - program za 3D-modeliranje

CREO - program za 3D-modeliranje

ISO - international organization for standardization

€ - denarna enota

Cs - celotni strošek

E - modul elastičnosti

F - sila

g - gravitacijski pospešek

kg - enota za maso

KS - enota za konjsko silo

kW - enota za moč

M12 - oznaka za premer navoja 12 mm

mm - dolžinska enota

Mmax - maksimalni upogibni moment

Mpa - enota za napetost

N (kN) - enota za silo

R - oznaka za specifični upor zemlje

Re - meja plastičnosti

Rm - natezna trdnost

S235 - oznaka jekla

Sis - stroški izdelave in sestave

Sk - stroški konstruiranja

Sm - stroški materiala

Sse - stroški standardnih elementov

W - odpornostni moment

Page 14: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

1 UVOD

1.1 Opredelitev problema, namen in cilji diplomske naloge

Pridelovanje krmilnih rastlin za prehrano ljudi in živali je ključnega pomena za obstoj

ljudstva. Zato moramo pri pridelavi hrane in krme strmeti k maksimalnemu pridelku pri

minimalnih stroških in porabi časa. Pred časom so kulture (koruza, krompir, buče ...)

okopavali. Z mineralnimi gnojili jih je bilo potrebno gnojiti ročno. To je predstavljalo veliko

porabo časa in delovne sile, ki ju v sedanjem tempu življenja primanjkuje.

Prav tako je bilo potrebno enakomerno nasuti umetno gnojilo, nato pa je sledilo okopavanje

(običajno z motiko in človeško silo). Cel postopek okopavanja in dognojevanja bi lahko

poenostavili z medvrstnim obdelovalnikom poljščin, ki bi ga uporabljal le en človek s

pomočjo traktorja.

Namen diplomskega dela je skonstruirati in izdelati traktorski priključek (medvrstni

obdelovalnik), ki bo enakomerno doziral mineralno gnojilo h gojeni rastlini in hkrati prezračil

zemljo in odstranil plevel. S priključkom bi tako zadovoljili kmetovalce in pridelovalce

poljščin, ki bi lahko z minimalno porabo časa in goriva kvalitetno opravili okopavanje in

dognojevanje gojenih kultur.

Namen in obenem cilj diplomskega dela je skonstruirati in izdelati priključek (medvrstni

obdelovalnik). Glavni cilj je, čim bolj enostavna in funkcionalna konstrukcija, ki ima dobro

izbran konstrukcijski material in temu primerno ceno. Sama izdelava realnega prototipa pa naj

bo enostavna in cenovno sprejemljiva.

Page 15: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 2 -

1.2 Struktura diplomske naloge

V diplomski nalogi je predstavljeno konstruiranje in izdelava traktorskega medvrstnega

obdelovalnika.

V drugem poglavju je predstavljen zahtevnik konstrukcije.

V tretjem poglavju je predstavljena izdelava CAD-modela priključka, ki smo ga izdelali na

podlagi konstrukcijskih zahtev, skic in preračunov. Izdelavo modela stroja smo naredili s

pomočjo programa za modeliranje CATIA (kasneje s programsko opremo CREO). Prav tako

smo s pomočjo programa CREO SIMULATOR opravili simulacijo obremenitev

posameznega peresa in izdelali potrebno tehniško dokumentacijo.

V četrtem poglavju je predstavljen sam postopek izdelave realnega modela in preizkus stroja

v realnih pogojih.

Peto poglavje vsebuje navodila za redno čiščenje in vzdrževanje stroja, ter predstavitev za

varno uporabo samega obdelovalnika. Ker pa je vedno bolj pomembna cena izdelka, smo v

šestem poglavju predstavili okvirno ceno prototipa.

Page 16: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 3 -

2 ZAHTEVNIK KONSTRUKCIJE

2.1 Kinematične zahteve

Širina okopavanja mora biti prilagodljiva od 550 do 700 mm.

Globina okopavanja je lahko od 100 do 150 mm.

2.2 Geometrijske zahteve

Maksimalne mere priključka: širina 2800 mm, dolžina 1600 mm in višina 1600 mm

Mere tritočkovnega priključka so po standardu ISO 730-1, 1994[6].

2.3 Materialne zahteve

Priključek mora biti sestavljen iz materialov, ki so odporni na obrabo.

Nasipnica za mineralno gnojilo mora biti iz materiala, ki je korozijsko odporen.

Cevi, ki povezujejo nasipnico in dozirne valje mora biti gibljiva in v notranjosti

gladka.

2.4 Ostale zahteve

Priključek mora biti enostaven za uporabo.

Priključek mora biti konstrukcijsko grajen tako, da je varen za uporabo in ga po

uporabi varno odstranimo in ima podporno nogo, da se ne more prevrniti

Doziranje mineralnega gnojila naj bo gnano preko verige in verižnikov.

Skupna masa stroja ne sme presegati 600 kg.

Stroj naj bo črne in rdeče barve.

Page 17: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 4 -

2.5 Obratovanje in vzdrževanje

Priključek je namenjen za obratovanje na ravnih do srednje strmih in suhih površinah

njiv.

Priključek uporabljamo v zemlji, kjer ni večjega kamenja in lesnih ostankov debel.

Uporabnik mora uporabljati stroj s pomočjo traktorske hidravlike, dognojevanje pa

mora biti mehansko.

Priključek lahko priklopimo na vsak kmetijski traktor, katerega moč motorja ne

presega 100 KS/73 kW in skupne teže (uteži, nakladalec …) 5000 kg.

Page 18: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 5 -

3 KONSTRUIRANJE IN DIMENZIONIRANJE PRIKLJUČKA

3.1 Idejna zasnova konstrukcije

Celotno konstrukcijo priključka smo razdelili na posamezne sklope. Na podlagi zastavljenih

zahtev smo zasnovali posamezni sklop priključka.

Tritočkovni priklop priključka

Skicirali smo priklop, ki je narejen iz debelostenskih cevi, debele pločevine in palic.

Debelostenske cevi razrežemo namensko z tračno žago, debelo pločevino razrežemo z

laserskim rezalnikom, palico pa postružimo na potrebno mero. Vse potrebne dele zavarimo in

dobimo priklop. Za lažjo namestitev na vse kmetijske traktorje morajo vse mere priklopa biti

po standardu DIN 730 (standard, ki se uporablja za kmetijsko mehanizacijo).

Slika 3.1: Skica tritočkovnega priklopa

Page 19: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 6 -

Nosilni trup priključka

Nosilni trup je del priključka, na katerem so nameščene ostale komponente. Skicirali smo ga

tako, da je enostaven za izdelavo in nima velike mase. Sestavljen naj bo iz debelostenskih

cevi, ki jih narežemo na potrebne dolžine in dobljene dele zvarimo v celoto. Da trup

priključka ne bi bil preširok, dodamo tečaje in s tem omogočimo zapiranje priključka na

dovoljeno širino.

Slika 3.2: Nosilni trup priključka

Slika 3.3: Tečaj za zlaganje priključka

Page 20: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 7 -

Nasipno korito

Skicirali smo nasipno korito, ki je narejeno iz tanke pocinkane pločevine (da zmanjšamo

možnost nastanka korozije). Pločevino razrežemo z laserskim rezalnikom in jo ukrivimo na

krivilnem stroju.

Slika 3.4: Nasipno korita

Medvrstni obdelovalnik

Narejen je iz UNP-profila, debele pločevine in s-vzmetnih peres.

UNP-profil obdelamo s kotno brusilko, debelostensko pločevino pa razrežemo na laserskem

rezalniku in dele zavarimo. Vsak okopalnik ima 5 S-vzmetnih peres, ki so priviti z vijaki.

Slika 3.5: Medvrstni obdelovalnik

Page 21: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 8 -

Jekleno cev obdelamo s kotno brusilko. Na obdelano jekleno cev privarimo nosilec in ga

privijemo na medvrstni obdelovanik, kjer je le-ta potreben.

Vpenjalna konzola

Vpenjalna konzola mora biti grajena tako, da jo lahko poljubno premikamo po trupu

priključka s čim manj truda in uporabe orodja.

Kot prvo možno rešitev smo skicirali vpenjalno konzolo, ki je sestavljena iz debelostenskih

cevi in dveh navojnih palic. Debelostenske cevi narežemo na potrebno dolžino in zvarimo v

celoto, da dobimo želeno obliko konzole. Nato izvrtamo luknje, skozi katere je mogoče priviti

navojne palice, ki onemogočajo premikanje konzole po nosilnem trupu priključka.

Slika 3.6: Vpenjalna konzola iz cevi

Page 22: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 9 -

Kot drugo rešitev pa smo skicirali vpenjalno konzolo, ki je narejena iz UNP-profila in 4-ih

navojnih palic.

Slika 3.7: Vpenjalna konzola iz UNP-profila

UNP-profil oblikujemo s kotno rezalko, da dobimo potrebno obliko, ki se ujema z

debelostensko cevjo nosilnega trupa. Izvrtamo 4 izvrtine in konzolo vpnemo s pomočjo štirih

navojnih palic.

Page 23: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 10 -

Dozirna enota in pogonsko kolo

Dozirno enoto in pogonsko kolo smo združili v en sklop, ker sta medsebojno povezana.

Dozirna enota je skicirana iz ohišja, dozirnega valja in osi, ki povezuje in hkrati vrti dozirne

valje. Ohišje dozirne enote in dozirni valj sta izdelana iz plastične mase.

Plastiko oblikujemo s struženjem in rezanjem v želeno obliko. Dele sestavimo v sklop.

Dozirno enoto poganja pogonsko kolo preko verižnikov in verige. Verižnike moramo

predhodno postružiti na želeni premer izvrtine, da se ujema s sorniki.

Slika 3.8: Pogon in dozirne enote

Pogonsko kolo je sestavljeno iz krivljene debele pločevine in železobetonskih palic, ki

omogočajo oprijem kolesa na terenu.

Page 24: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 11 -

Končna osnovna zasnova priključka

Končno rešitev priključka smo dobili tako, da smo vse sklope združili, ti pa bi naj

predstavljali osnovno zasnovo priključka.

Upoštevali smo tudi, da naj bo konstrukcija čim bolj enostavna in funkcionalna za uporabo.

Slika 3.9: Končna zasnova priključka

Page 25: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 12 -

3.2 Preračun konstrukcijskih elementov

Pri priključku smo se najprej osredotočili na preračun S-vzmetnih peres, saj so le-ta

obremenjena z silo. Velikost sile, ki jo morajo premagovati peresa je odvisna predvsem od

sestave prsti in če nehote pridemo na zemljo, ki vsebuje skale, ostanke dreves …

Zato za preračun peres izberemo izračun pri katerem so obremenitve največje.

Preračun orala glede na upor zemlje

Če specifični upor zemlje (označen z črko R in izražen z daN/dm²) pomnožimo s presekom

oranja vseh lemežev, ga lahko le približno ocenimo.

Preglednica 3.1: Specifični upor oranja

VRSTA TAL SESTAVA TAL SPECIFIčNI UPOR

(daN/dm²)

lahka ilovnat pesek, apnenčast pesek, humozni

pesek 22 do 35

lahka do srednje težka

humus: peščen, ilovnat, glinast 25 do 40

srednje težka apnenčasta 30 do 55

srednje težka do težka

peščena ilovica, humozna ilovica, apnenčasta ilovica

35 do 60 in več

težka humozna glina, težka glina, apnenčasta glina 60 do 120

Page 26: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 13 -

Slika 3.10: Dimenzije S-vzmetnega peresa

Slika 3.13 predstavlja poenostavljeni skicirani model orala. Na njej smo kotirali mere orala, ki

so znane in smo jih določili s pomočjo zahtev in sicer:

h = 380 mm (celotna višina S-vzmetnega peresa do vpetja)

a = 38 mm (širina lemeža)

v = 150 mm ( višina lemeža)

Ostali potrebni podatki:

Maksimalni specifični upor zemlje smo izbrali iz preglednice 3.1. Označili smo ga s črko R in

izbrali največjo možno vrednost za težko do zelo težko vrsto tal, to pa je humozna glina, težka

glina, apnenčasta glina.

R = 120 daN/dm2 = 0,12 N/mm

2

\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

\\\\\\\\\\\\\\\\\

\\\\\\\\\\\\

\\\\\\\\\\\\

\\\\\\\\\\\\

\\\\\\\\\\\\

\\\\\\\

h

v a

Page 27: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 14 -

Lemež je izdelan iz vzmetnega jekla 56Si7, saj je primeren za ta namen in se v takšnih

pogojih zelo malo obrabi [13].

Njegove mehanske lastnosti so:

Re = 600 MPa (meja plastičnosti)

Rm =740 MPa (natezna trdnost)

V preračunu moramo upoštevati tudi varnostni koeficient, ki zajema vse okoliščine, ki jih v

preračunu ne moremo enostavno upoštevati ali pa v splošnem niso poznane, npr.

nepredvidene preobremenitve, nepopolnost gradiva, napake pri obdelavi, itd. Preglednica 3.2

nam podaja nekatera priporočila za izbiro varnostnih koeficientov.

Preglednica 3.2: Orientacijske vrednosti varnostnih koeficientov [ 14]

Vrsta obremenitve

Žilava gradiva (valjana in kovana) Krhka

gradiva

Statična

trdnost Meja

plastičnosti Dinamična

trdnost Statična

trdnost

Mirna 3…4 1,5…3 − 4…6

Enosmerna sprejemljiva 5…6 3…4 2,5…4 6…8

Izmenična spremenljiva 10…12 3…7 3…6 12…15

Udarna 12…15 6…8 − 15…20

Uklon 3…20 glede na kritično uklonsko napetost

Page 28: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 15 -

Slika 3.11: Obremenjen model S-vzmetnega peresa

Najprej smo izračunali presek oziroma površino lemeža P ter pomnožili s številom le-teh

(enačba 3.1) in nato skupni presek lemežev pomnožili s specifičnim uporom zemlje R (enačba

3.2). Dobili smo silo F, ki pritiska na S-vzmetna peresa kontinuirano po celotni višini. Zato

smo v preračunu uporabili primer vpete konzole, ki je kontinuirano obremenjena (slika 3.11).

Izračun preseka orala:

2

38 150 21

119700

P a v n

P

P mm

(3.1)

P [mm2] - presek celotnega orala

a [mm] - širina orala

v [mm] - višina peres od zgornjega dela sekundarnega razširjevala do vpetja

n - število peres

\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

\\\\\\\\\\\\\\\\\

SILA

Page 29: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 16 -

Izračun delujoče sile na oralo:

119700 0.12

14364 N

F P R

F

F

(3.2)

F [N] - delujoča sila na oralo

P [mm2] - presek celotnega orala

R [N/ mm2] - specifični upor zemlje

Izračun maksimalnega upogibnega momenta:

max

max

max

2

38014364

2

2729160 Nm

hM F

M

M

(3.3)

Mmax [Nmm] - maksimalni upogibni moment

F [N] - sila, s katero je obremenjena konzola (vlečna sila traktorja)

h [mm] - celotna višina orala do vpetja

Z dobljeno silo F smo nato izračunali največji upogibni moment Mmax (enačba 3.3). Cilj

preračuna je bila dolžina orala l (enačba 3.7), ki smo jo izračunali oziroma izrazili s pomočjo

odpornostnega momenta W (enačba 3.6).

Page 30: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 17 -

Izračun odpornostnega momenta:

(3.4)

3.5)

(3.6)

dop [Mpa] - dopustna napetost

jekladop [Mpa] - dopustna napetost materiala

W [mm3] - odpornostni moment

Mmax [Nmm] - maksimalni upogibni moment

- predvidena varnost

Izračun potrebne dolžine orala:

2 6

6

13465.8 6

38 21

10.12 mm

a l WW l

a n

l

l

(3.7)

W [mm3] - odpornostni moment

a [mm] - širina orala

l [mm] - dolžina orala

jekla

max maxmax jekla

max

jekla

3

600200

3

2729160

200

13465.8 mm

dop

dop

dop

dop

MPa

M M

W W

MW

W

W

Page 31: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 18 -

Preračun orala glede na vlečno silo in maso traktorja

Ta primer izračuna smo opravili zaradi prej omenjenega problema, če s priključkom nevede

preidemo v tla z skalami ali ostanki debel. V tem primeru lemeži zadenejo v nepredviden

predmet v zemlji in vzmetna peresa maksimalno obremenimo z silo. Vlečna sila traktorja pa

je odvisna od stanja podlage in teže ter moči traktorja. V zahtevah smo določili, da traktor ne

sme presegati mase 5000 kg in moči motorja 100 KS/73kW.

Preračun je enak kot pri predhodnem primeru, drugačna je le sila, s katero je

obremenjeno vzmetno pero.

Slika 3.12: Krivulja vlečnega koeficienta v odvisnosti od sestave podlage [6]

0,68

Page 32: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 19 -

Izračun vlečne sile traktorja maksimalne mase 5000 kg:

5000 9.81

49050 N

tQ m g

Q

Q

(3.8)

49050 0.68

3354 N

F Q k

F

F

(3.9)

F [N] - vlečna sila traktorja

Q [N] - sila, s katero pritiska traktor pravokotno na podlago

mt [kg] - masa traktorja

g [m/s2] - gravitacijski pospešek

k - vlečni koeficient (slika 3.12)

Izračun maksimalnega upogibnega momenta:

max

max

max

2

38033354

2

6337260 Nm

hM F

M

M

(3.10)

Mmax [Nmm] - maksimalni upogibni moment

F [N] - sila, s katero je obremenjena konzola (vlečna sila traktorja)

h [mm] - celotna višina orala

Page 33: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 20 -

Izračun odpornostnega momenta:

(3.11)

(3.12)

(3.13)

dop [Mpa] - dopustna napetost

jekladop [Mpa] - dopustna napetost materiala

W [mm3] - odpornostni moment

Mmax [Nmm] - maksimalni upogibni moment

- predvidena varnost

Izračun potrebne dolžine orala:

2 6

6

31686.3 6

38 21

15.43 mm

a l WW l

a n

l

l

(3.14)

W [mm3] - odpornostni moment

a [mm] - širina orala

l [mm] - dolžina orala

jekla

max maxmax jekla

max

jekla

3

600200

3

6337260

200

31686.3 mm

dop

dop

dop

dop

MPa

M M

W W

MW

W

W

Page 34: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 21 -

Računalniška simulacija obremenitve posameznega S-vzmetnega peresa

Po končanem modeliranju geometrije priključka smo opravili še simulacijo obremenitve

peresa. Le-ta je bila potrebna, da smo z njo preverili, ali bo pero zdržalo maksimalne

predvidene obremenitve katerim bo morebiti izpostavljen. Celotno silo smo delili s številom

vseh peres in obremenili S-vzmetno pero.

Simulacijo priključka smo opravili s pomočjo programa CREO SIMULATOR.

Slika 3.13: Primerjalne napetosti

Slika 3.13 nam prikazuje potek primerjalnih napetosti, ki se pojavljajo v modelu. S pomočjo

barvne lestvice lahko določimo kje, oziroma na katerem delu površine konstrukcije so

napetosti največje. Najmanj napetosti je proti jedru peresa.

Page 35: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 22 -

Slika 3.14: Poves konstrukcije

Na sliki 3.14 je prikazan poves konstrukcije. Razvidno je, da se najbolj deformira spodnji del

peresa, obarvan z rdečo barvo. Maksimalni poves oziroma premik konstrukcije tako znaša

približno 104 mm, kar je v našem primeru sprejemljivo, saj je pero iz vzmetnega jekla.

Page 36: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 23 -

3.3 Prikaz in opis konstrukcijskih elementov priključka

Tritočkovni priklop

Konstruiran je iz:

- debelostenskih cevi dimenzij 80x80x5 mm (EN 10305-5) [3]

- jeklene palice (ISO1035/1-1980) [3], premera 30 mm

- ploščatega jekla (DIN174-1969-06) [3], debeline 8 mm

Mere tritočkovnega priklopa so narejene po standardu, zato lahko medvrstni obdelovalnik

priključimo na vsak traktor. Kategorije I, II, III izberemo po standardu (ISO 730-1, 1994) [6].

Vse potrebne elemente skupaj zavarimo z varilno tehniko MIG, nanje pa pritrdimo po

standardnih merah izdelane priklopne elemente. Pritrdili smo tudi vodilni element podporne

noge, ki jo lahko nastavljamo po višini.

Slika 3.15: Priklop priključka

Page 37: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 24 -

Trup priključka

Tudi slednji sklop smo skonstruirali in izdelali po istih načelih kot že prej omenjen priklop.

Narejen je iz debelostenskih cevi, ki so skupaj zavarjene. Dodali pa smo mu tudi prečni

nosilec, katerega glavna naloga je nositi medvrstne obdelovalnike in nasipno korito.

Slika 3.16: Trup priključka

Tečaji za zlaganje priključka

Priključku smo morali dodati tečaje za zlaganje, ker bi bila njegova transportna širina

prevelika. Narejeni so iz debelostenske pločevine debeline 8 mm in širine 60 mm ter

debelostenske cevi 80×80×5 mm.

Page 38: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 25 -

Slika 3.17: Tečaji za zlaganje priključka

S-vzmetno pero

Peres nismo izdelali sami, kajti izdelava bi terjala mnogo časa in denarja. Zato je bila

najboljša možna rešitev nakup peres pri proizvajalcu, ki izdeluje stroje za obdelavo tal.

Slika 3.18: S-vzmetno pero

Page 39: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 26 -

Agregat za medvrstno obdelavo

Izdelali smo ga iz UPN-profila (standard DIN1026:1963-10) [1], ki ga je bilo potrebno

obdelati s kotno rezalko, da smo ga kasneje lahko pritrdili na vzdolžni nosilec trupa. Na

celotnem medvrstnem obdelovalniku imamo pet agregatov za medvrstno obdelavo. Sredinski

agregat ima tri peresa in dva dognojevalna droga. Levi in desni agregat imata po en

dognojevalni drog in štiri vzmetna peresa. Stranska pa imata samo tri vzmetna peresa.

Slika 3.19: Srednji agregat za medvrstno obdelavo

Page 40: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 27 -

Slika 3.20: Nameščeni dognojevalni agregati

Nasipno korito

Korito je izdelano iz pocinkane pločevine debeline 2 mm. Celotno korito je narejeno s

postopkom krivljenja. Na dno korita smo izrezali štiri odprtine, skozi katere doziramo umetno

gnojilo v dozirne enote, ki jih predstavlja slika 3.22. Za zaščito pred nečistočami smo dodali

še pokrov, ki je ravno tako izdelan iz pocinkane pločevine in zakrivljen. Prostornina

nasipnega korita je 240 litrov, kar zadostuje približno za hektar veliko površino obdelave.

Page 41: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 28 -

Slika 3.21: Nasipno korito z dozirnimi enotami

Dozirna enota

Za dozirno enoto smo uporabili umetno maso, ki smo jo s postopkom rezkanja in struženja

oblikovali v potrebno obliko. V dozirno enoto smo vstavili dozirni valj, ki ga poganja gred

preko verige (standard DIN8178-1:1996-03) [1], ki je povezana na pogonsko kolo, kot

prikazuje slika 3.23.

Page 42: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 29 -

Slika 3.22: Dozirna enota

Delovanje doziranja umetnega gnojila

Doziranje poteka preko verige in verižnikov po prestavnem razmerju 1:07 (na pogonskem

kolesu imamo verižnik z 11 zobmi, na gredi, katera poganja zobnike dozirnih enot pa imamo

15 zob). Pogonsko kolo ima premer 300 mm, za boljši oprijem pa smo mu dodali

železobetonske palice.

MINERALNO

GNOJILO

KONTROLIRANA

KOLIČINA

GNOJILA

Page 43: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 30 -

Slika 3.23: Delovanje doziranja umetnega gnojila

Podporne noge

Za varno shranjevanje in odklop priključka smo dodali podporno nogo, katere naloga je

podpora sprednjega dela stroja. Izdelana je iz pohištvene cevi 30x30x2 mm in je nameščena

na priklop stroja, kot prikazuje slika 3.20.

Slika 3.24: Podporna noga

Verižnik 11 zob

Verižnik 11 zob

Verižnik 15 zob

Dozirna korita

Page 44: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 31 -

4 MODELIRANJE PRIKLJUČKA V CAD-PROGRAMU

Celoten izdelek smo modelirali s pomočjo CAD-programa CATIA V5R16. S pomočjo

programske opreme smo na računalniku prikazali celotno 3D sliko proizvoda, s pomočjo

katerega smo kasneje izdelali realni prototip.

4.1 Kratek opis CAD-programa

Uporabljeni program CATIA V5R16 sestavljajo različni ukazi, s katerimi lahko rišemo,

skiciramo, modeliramo in sestavljamo. Ko se nam odpre okolje CATIA, vidimo v desnem

zgornjem kotu ukaz START. Ko kliknemo na ukaz, se pojavi več okolij oz. modulov, ki

omogočajo različna delovna okolja. Vsa delovna okolja se pojavijo v novem oknu

(podmeniju).

V našem primeru smo uporabljali naslednje vrste modulov:

- Sketcher

- Part design

- Assembly design

- Sheet metal design

Uporabljali pa smo tudi program CREO Parametric in CREO Simulator. V okolju Parametric

smo model dopolnili, določili smo tudi tako imenovane ˝Jointe˝, ki smo jih kasneje

potrebovali v delovnem okolju Simulator, kjer smo 3D-model testirali pri različnih

obremenitvah.

4.2 Realna slika končnega izdelka

Priključek smo modelirali po posameznih sklopih. Začeli smo z modeliranjem priklopa, nato

je sledil trup priključka, obdelovalni agregati, vpenjalne konzole, pogonsko kolo, dozirne

enote in pogona, podporne noge, sorniki in nazadnje še potrebni vijaki in gibljive cevi. Po

končanem modeliranju posameznih sklopov in delov priključka smo nato vse to sestavili v

končni model.

Page 45: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 32 -

Slika 4.1: Realna slika priključka

Page 46: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 33 -

4.3 Dimenzije priključka

Na podlagi 3D-modela priključka smo v CAD-programu CREO izdelali tehniško

dokumentacijo, ki je potrebna, da lahko dejansko izdelamo prototip. Sliki 4.2 prikazuje

osnovne dimenzije priključka.

Slika 4.2: Osnovne dimenzije priključka

Page 47: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 34 -

5 NAVODILA ZA IZDELAVO IN VZDRŽEVANJE PRIKLJUČKA

5.1 Izdelava priključka

Prototip medvrstnega obdelovalnika smo opravili sami s pomočjo obdelovalnih strojev, ki jih

imamo na voljo v domači delavnici. Razrez, peskanje in krivljenje pločevine pa so nam

opravili v podjetju, ki nudi tovrstne usluge. Materiali, kot so razni cevni profili, cevi, ploščato

železo in palice pa smo rezali sami, s pomočjo kotne rezalke in tračne žage za železo.

Slika 5.1: Tračna žaga za kovino

Prav tako smo sami izvrtali izvrtine ter postružili sornike na potreben premer. Uporabili smo

stružnico MULTI PURPOSE HQ 400, katera ima vgrajen vrtalni stroj, ki hkrati deluje kot

rezkalni stroj.

Slika 5.2: Stružnica

Page 48: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 35 -

Ko smo imeli potreben in obdelan material, smo celotno konstrukcijo priključka zavarili z

uporabo varilnega aparata ISKRA MIG 190 in varovalnim plinom CO2.

Slika 5.3: Varilni stroj

Na koncu smo celotni priključek obrusili in popeskali. S peskanjem smo odstranili vso

korozijo in nečistoče, ki so bile prisotne in so se nabirale skozi celoten proces izdelave

prototipa. Na čisto konstrukcijo smo nanesli dve plasti NITRO barve (temeljno barvo in

zaključno barvo). Barvanje smo opravili s kompresorjem in avtoličarsko garnituro.

5.2 Priključitev priključka na traktor

Vsa zadnja hidravlična dvigala traktorjev so grajena po standardu, ki velja za kmetijsko

mehanizacijo ISO 730. Delimo jih le v posamezne kategorije, ki pa se spreminjajo glede na

moč traktorja.

Tako ločimo tri kategorije:

Kategorija I (< 40 kW ) : premer sornikov 19 mm in 22 mm

Kategorija II( od 35 kW do 75 kW ) : premer sornikov 25, 5 mm in 28 mm

Kategorija III(> 70 ): premer sornikov 31, 7 mm in 36,6 mm

Page 49: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 36 -

V našem primeru moramo uporabiti kategorijo I in II [15].

Slika 5.4: Tritočkovno priključno drogovje hidravličnega dvigala traktorja [15]

Poimenovanje segmentov hidravličnega dvigala traktorja:

1 - dvižna ročica

2 - zgornji priključni polž

3 - montaža na traktor

4 - hidravlični valji

5 - po višini nastavljiva dvižna droga

6 - spodnja povezovalna droga

7 - hitro vpenjalni končnik

Primeri različnih tipov poteznic in priključnih končnikov:

Slika 5.5: Hidravlična poteznica [8]

Page 50: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 37 -

Slika 5.6: Mehanska poteznica [8]

Slika 5.7:Navadni končnik [12]

Slika 5.8: Hitrovpenjalni končnik [12]

Page 51: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 38 -

Slika 5.9: Prikaz priklopa priključka kategorij I in II

Traktor vzvratno in previdno približamo priključku. Pri tem moramo biti pozorni, da v okolici

traktorja ali priključka ni drugih oseb ali živali (da ne pride do poškodb).

Najprej namestimo na sornike priključka spodnji povezovalni ročici traktorskega

hidravličnega dvigala in v sornike namestimo vzmetne varovalne zatiče.

Slika 5.10: Primer vzmetnih varovalnih zatičev [7]

KATEGORIJA I

KATEGORIJA II

Page 52: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 39 -

Nato namestimo še priključno poteznico in vstavimo sornik.

Slika 5.11: Sornik [9]

Ko smo medvrstni obdelovalnik priključili, s pomočjo hidravlike dvignemo priključek in

zložimo še podporno nogo. To naredimo dveh korakih, kot je prikazano na sliki 5.12.

Korak 1: z eno roko odvijemo vijak, kot kaže slika 5.12.

Korak 2: z drugo roko primemo za cev noge (trup noge) in jo potisnemo v smeri, kot

kaže slika 5.12.

Slika 5.12: Nastavitev podporne noge

Page 53: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 40 -

Priključek je potrebno stabilizirati, da med transportom in samim izvajanjem obdelave ne bi

nihal. Stabiliziramo ga s pomočjo napenjalcev dvižnih rok, ki so sestavni del traktorskega

hidravličnega drogovja. Prikazan je na sliki 5.13.

Slika 5.13: Stabilizator dvižne roke

5.3 Nastavitev priključka za delo

Preden pričnemo delati z priključkom, moramo odpreti stranska agregata za medvrstno

obdelavo. Priključek s pomočjo poteznice nastavimo v vodoravni položaj, saj le tako najbolje

opravlja delo dognojevanja in obdelave tal (zračenje zemlje, okopavanje …).

Slika 5.14: Odpiranje obdelovalnika

Page 54: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 41 -

Slika 5.15: Razstavljen (slika desno) in zložen (slika levo) priključek

Slika 5.16: Nastavitev s pomočjo poteznice

Page 55: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 42 -

Slika 5.17: Prikaz pravilne nastavitve priključka

Slika 5.18: Prikaz nepravilne nastavitve priključka

Page 56: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 43 -

5.4 Preizkus stroja

Preizkus priključka je potekal v sončnem vremenu in daljšem obdobju brez padavin. Tako je

bila podlaga dovolj suha za delo s traktorjem in medvrstnim okopalnikom. Če bi bila podlaga

razmočena, bi prišlo do pogrezanja traktorskih pnevmatik, kar pomeni, da je delo v takšnih

razmerah nemogoče.

Preizkus smo opravili na posevku koruze v rastni fazi, ko je dosegla višino 350–400 mm.

Medvrstna razdalja je bila 750 mm. Ta podatek je za nas zelo pomemben, saj nam pove, na

kakšno širino nastavimo obdelovalne rahljalnike.

Priključek smo preizkusili s kmetijskim traktorjem FIAT DT 55-56. Masa traktorje je 2900kg,

moč motorja pa znaša 40kW/55KS. Ima vgrajen 4-kolesni pogon, kar predstavlja boljšo

okretnost in izkoristek moči. Hitrost traktorja med opravljanjem preizkusa je znašala približno

6km/h.

Slika 5.19: Traktor FIAT

Po končanem testiranju smo prišli do ugotovitev, da je priključek konstruiran in grajen dobro.

Kot smo pričakovali, je delo z priključkom na začetku počasnejše, uporabnik pa mora

upravljanju traktorja posvetiti veliko zbranosti in preciznosti. V nasprotnem primeru lahko

uničimo posevek. Z izkušnjami, ki jih dosežemo precej kmalu, pa je tudi uporaba

enostavnejša in hitrejša.

Page 57: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 44 -

Slika 5.20: Polje pred (levo) in po uporabi (desno) priključka

Rezultat obdelave posevka z medvrstnim obdelovalnikom pa prikazuje slika 5.20.

Končnemu produktu smo dodali šifro DOP 4/240, to predstavlja Dognojevalnik in Okopalnik

Poljščin, ki hkrati okopava 4 vrste ter ima prostornino nasipnega korita 240 litrov.

5.5 Odstranjevanje priključka iz traktorja

Ko smo končali z delom, moramo priključek pripravimo za transport ali, če ga ne

potrebujemo več, za odklop iz traktorja.

Na prostor, kamor bomo odklopili priključek s traktorskim hidravličnim dvigalom,

previdno spustimo priključek k tlom. Nato podporno nogo s pomočjo vijaka spustimo tako

globoko, da doseže tla. Vijak ponovno pritrdimo, da ne pride do premikanja podporne noge.

To lahko pripelje do poškodbe stroja ali njegovega uporabnika.

Nato odstranimo vzmetna varovala iz sornikov, s katerimi je bil stroj pritrjen na traktor.

Izvlečemo sornik iz poteznice in previdno odmaknemo traktor.

Page 58: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 45 -

5.6 Čiščenje in vzdrževanje priključka

Da priključku podaljšamo življenjsko dobo in nemoteno obratovanje, je potrebno redno

čiščenje in vzdrževanje le-tega. Najlažje ga očistimo takoj po končani uporabi, ko so

nečistoče še sveže, s pomočjo visokotlačnega čistilca (slika 5.21) .

Slika 5.21: Visokotlačni čistilec [13]

Na priključku imamo tudi rotirajoče sestavne dele kot so verižniki in veriga. Po opravljenem

čiščenju in sušenju samega stroja je potrebno verigo namazati z zato namenjeno mastjo v

spreju (slika 5.16). S pravilnim in doslednim mazanjem teh delov zmanjšamo trenje med

posameznimi deli in preprečimo nastanek korozije.

Slika 5.22: Primer spreja za podmazovanje verige[14]

Page 59: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 46 -

6 KALKULACIJA STROŠKOV

Naš osnovni namen je bil skonstruirati in izdelati priključek, ki bo zadovoljil uporabnike le-

tega s čim manjšimi stroški. Končni stroški so sestavljeni iz: stroškov konstruiranja in

projektiranja naprave, stroškov materiala, stroškov standardnih elementov in stroškov

izdelave in sestave. Standardne dele smo izbrali od najcenejših ponudnikov in s tem poskušali

zmanjšati skupne stroške priključka.

6.1 Stroški konstruiranja (Sk)

Urna postavka konstrukterja : 14 €/h

Število porabljenih ur: 80 h

Izračun : Sk=14 €/h∙ 80 h= 1120 €

6.2 Stroški materiala (Sm)

Za izdelavo stroja smo predvideli material, ki ga prikazuje preglednica 6.1.

Preglednica 6.1: Stroški materiala

NAZIV MATERIALA MASA [Kg] CENA [€]

Jeklene cevi (debelostenske)

120 144

Okroglo jeklo 4 4,8

Plastika 5 45

Pločevina (pocinkana) 7 14

Ploščato jeklo 55 60

Steklena vlakna in smola 1,5 15

Cena materiala: 278

Page 60: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 47 -

6.3 Stroški standardnih elementov (Sse)

Standardne elemente smo poiskali in kupili pri najugodnejšem ponudniku na trgu.

Preglednica 6.2: Stroški standardnih elementov

6.4 Stroški izdelave in sestave (Sis)

- Stroški razreza in krivljenja pločevine

Stroški laserskega razreza in krivljenja pločevine stanejo okoli 200 €.

- Stroški obdelave

Obdelava (rezkanje, struženje, vrtanje … ) potrebnih sklopov (sorniki, puše, verižniki … )

stanejo okoli 150 €.

- Stroški sestave konstrukcije

Za sestavo konstrukcije (varjenje, privijanje delov, brušenje ... ) potrebujemo približno 42 ur.

Urna postavka za sestavo 15 €/h.

NAZIV ELEMENTA CENA [€]

Matice in vijaki 20

Podporni kolesi 68

Natezna vzmet 2,5

Orni lemeži 42

Pogonska veriga 30

Sornik (za priklop) 14

S-vzmetna peresa 315

Verižniki 27

Vzmetni zatiči 4

Cena elementov: 520

Page 61: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 48 -

- Stroški barvanja konstrukcije

Konstrukcijo je najprej potrebno peskati in nato prebarvati v dveh slojih (temeljni in zaključni

sloj). Celotni stroški peskanja in barvanja približno 200 €.

Izračun: Sis = 200 € + 150 € + (15 €/h∙42 h) +200 € = 1180 €

6.5 Celotni stroški (Cs)

Izračun: Cs = Sk + Sm + Sse + Sis = 1120 € + 278 € + 520 € + 1180 € = 3098 €

Celotni strošek (Cs=3098 €) nam približno predstavlja celotno investicijo za izdelavo in

razvoj prototipa izdelka.

Page 62: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 49 -

7 ZAKLJUČEK

Na trgu je precej podobnih strojev, ki pa so cenovno kar težko dostopni. Cene se na tržišču

gibljejo od 5000 € in vse do 7000 €. Iz kalkulacije stroškov, ki smo jo izdelali mi, pa je

razvidno, da lahko priključek s podobnimi funkcijami (ali celo boljšimi) izdelamo v lastni

režiji za polovico cene kot konkurenca. Prednost lastne konstrukcije in izdelave je tudi ta, da

priključek prilagodimo svojim potrebam in zahtevam.

Namen diplomskega dela je bil skonstruirati medvrstni obdelovalnik poljščin. Izhajali smo iz

lastnih idej in idej znancev, ki smo jih kasneje prenesli na papir. Dobili smo skice posameznih

sklopov, ki smo jih sestavili in povezali v končno sliko ideje. Pri tem smo upoštevali

konstrukcijske zahteve za čim bolj preprosto uporabo in vzdrževanje stroja.

S pomočjo CAD-programa CATIA V5R20 smo priključek zmodelirali. Z izdelavo simulacije

obremenitev smo ugotovili, da smo material konstrukcije izbrali pravilno, da ne bi med samo

uporabo priključka prišlo do porušitve konstrukcije. Potrebno dokumentacijo in simulacijo

obremenitev pa smo izdelali s pomočjo programskega paketa CREO – SIMULATOR.

Končni cilj je izdelava priključka za lastne potrebe ali ob večjem povpraševanju celo za trg.

Stroj smo tudi preizkusili. Ugotovili smo, da priključek deluje, kot smo si zamislili, in ustreza

zahtevniku, ki smo si ga zadali. Prav tako se je rešitev z dozirnimi valji gnanimi preko verige

in verižnikov obnesla zelo dobro. Med obratovanjem enakomerno dozira mineralno gnojilo in

ne prihaja do nepotrebnega razsipavanja in s tem posledično do nepotrebnih stroškov. Ker

mineralno gnojilo doziramo v zemljo, prav tako ne prihaja do izhlapevanja in odnašanja

mineralnih snovi na neželene površine.

Na koncu pa smo izdelku za boljšo prepoznavnost dodali ime: DOP 4/240.

Page 63: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 50 -

8 LITERATURA

[1] B. Kraut, Krautov strojniški priročnik, 14. slovenska izdaja/ izdajo pripravila Jože

Puhlar, Jože Stropnik. Ljubljana: Littera picta, 2007.

[2] B. Dolšak, M. Novak, J. Kaljun, Praktikum za geometrijsko modeliranje - Catia

V5R14, Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2005.

[3] Opeka.si: pravokotne cevi [svetovni splet] Dostopno na WWW:

http://www.opeka.si/crna_metalurgija_cevi.php [25. 7. 2016]

[4] Opeka.si: ploščato železo [svetovni splet] Dostopno na WWW:

http://www.opeka.si/crna_metalurgija_palicna_jekla.php [25. 7. 2016]

[5] Merkur.si: Tračna žaga [svetovni splet] Dostopno na WWW:

http://www.merkur.si/delavnica/stroji-in-naprave/zage/tracna-zaga-za-kovino-nutool-

nmbs- 125 [25. 7. 2016]

[6] V. Jejčič, »Traktor«, Ljubljana: Kmečki glas, 2007

[7] Agro Jenko: priključni material [svetovni splet] Dostopno na WWW:

http://www.agro-jenko.si/trgovina/index.php?route=product/product&product_id=454

[25. 7. 2016]

[8] Trgovina Frama: Varilni aparat [svetovni splet] Dostopno na WWW:

http://www.trgovina-frama.si/sl/CO2_Aparati_1/ISKRA_MIG_170-

VARILNI_APARAT_1/ [25. 7. 2016]

[9] Parttis: sornik [svetovni splet] Dostopno na WWW:

http://www.parttis.com/katalog/product_info.php?cPath=24_108_162&products_id=3

418&osCsid=f62fa72c1064647143f91d27415 [25. 7. 2016]

[10] Z. Ren, S. Glodež. Strojni elementi- 1. del, 5. dopolnjen in popravljen natis.

Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2011.

[11] Štore steel: Vzmetno jeklo [svetovni splet] Dostopno na WWW: http://www.store-

steel.si/ppVzmetnaJekla.asp [25. 7. 2016]

[12] B. Hrovatič. Konstrukcija traktorskega pluga za drenažo. Maribor: Diplomsko delo,

2014.

[13] Kaercher: Visokotlačni čistilec [svetovni splet] Dostopno na WWW:

https://www.kaercher.com/si/home-garden/visokotlacni-cistilniki.html?cid=si-SEA-

KINRiEI6MUOtVzMbBwUmtg [25. 7. 2016]

Page 64: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 51 -

[14] Petrol.si: Sprej za verige [svetovni splet] Dostopno na WWW:

http://www.petrol.si/izdelki-za-vozila/izdelek/chain-spray-sprej-za-podmazovanje-

verig

[15] Wikipedija.de: hidravličnodvigalo traktorja [svetovni splet] Dostopno na WWW:

https://de.wikipedia.org/wiki/Dreipunkt-Kraftheber [25. 7. 2016]

Page 65: KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA MEDVRSTNEGADimenzioniranje in modeliranje priključka je bilo opravljeno v programu CATIA V5R16. Izdelava same tehniške dokumentacije in prikaz simulacije

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 52 -

9 PRILOGE