KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA TRAKTORSKEGA · 2018. 8. 23. · Najprej smo skicirali plato oz. tovorni prostor, ki je bil potem izhodišče za nadaljnje načrtovanje in risanje. Nekatere

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Uroš AMON

KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA TRAKTORSKEGA

HIDRAVLIČNEGA PLATOJA

Diplomsko delo

visokošolskega strokovnega študijskega programa 1. stopnje

Strojništvo

Maribor, april 2017

KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA TRAKTORSKEGA

HIDRAVLIČNEGA PLATOJA

Diplomsko delo

Študent(ka): Uroš AMON

Študijski program: visokošolski strokovni študijski program 1. stopnje

Strojništvo

Smer: Konstrukterstvo

Mentor: izr. prof. dr. Stanislav PEHAN

Maribor, april 2017

I

II

I Z J A V A

Podpisani Uroš AMON izjavljam, da:

je diplomsko delo rezultat lastnega raziskovalnega dela,

predloženo delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli

izobrazbe po študijskem programu druge fakultete ali univerze,

so rezultati korektno navedeni,

nisem kršil-a avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih,

soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet in

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

elektronske verzije zaključnega dela.

Maribor, april 2017 Podpis: ________________________

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju izr. prof. dr. Stanislavu

Pehanu za vso pomoč in vodenje pri opravljanju

diplomskega dela.

Predvsem pa se zahvaljujem svoji materi Mojci Amon,

ki mi je omogočila študij in je verjela vame.

IV

KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA TRAKTORSKEGA HIDRAVLIČNEGA PLATOJA

Ključne besede: plato, hidravlika, konstruiranje, varjenje, SolidWorks

UDK: 621.867.7-11(043.2)

POVZETEK

Tema te diplomske naloge je konstruiranje in izdelava finančno najugodnejšega traktorskega

hidravličnega platoja glede na potrebo, ki se je pojavila na naši kmetiji, in sicer za prevoz

različnega tovora. S pomočjo različnih metod in računalniškega programa SolidWorks smo

skonstruirali izdelek in izvedli njegovo simulacijo. Na koncu smo ga tudi izdelali in preizkusili.

Z izdelkom smo izpolnili vsa pričakovanja in uspešno zaključili naš projekt.

V

DESIGN AND MANUFACTURE OF TRACTOR HYDRAULIC PLATEAU

Key words: plateau, hydraulic, design, welding, SolidWorks

UDK: 621.867.7-11(043.2)

ABSTRACT

The theme of this diploma is to design and manufacture the best financial tractor hydraulic

plateau based on need, which appeared on our farm which is to transport different cargoes.

With help of different methods and design program SolidWorks we constructed our product

and make simulation of its functioning. In the end we have also create and test our product.

The product has fulfilled all our expectations and successfully completed our project.

VI

KAZALO VSEBINE

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

1.1 Opis problema .................................................................................... 1

1.2 Namen in cilj naloge ........................................................................... 1

2 DOLOČITEV ZAHTEVNIKA .......................................................................... 2

3 KONSTRUIRANJE TRAKTORSKEGA HIDRAVLIČNEGA PLATOJA ................... 3

3.1 Izbira zasnove platoja ......................................................................... 3

3.2 Izbira zasnove platoja ......................................................................... 5

3.3 Začetek konstruiranja našega izdelka ................................................ 7

3.4 Celoten traktorski hidravlični plato v programu Solidworks 2016 ..... 13

4 IZBIRA IN DIMENZIONIRANJE ELEMENTOV STROJA ................................ 15

4.1 Določitev najbolj obremenjenega sornika......................................... 15

4.2 Preračun vitalnih nosilnih delov traktorskega platoja ....................... 18

4.3 Preračun podstavka glede na nosilnost traktorskega hidravličnega

platoja ....................................................................................................... 22

5 IZDELAVA TRAKTORSKEGA HIDRAVLIČNEGA PLATOJA ............................ 27

6 STROŠKOVNA ANALIZA........................................................................... 33

7 ZAKLJUČEK ............................................................................................. 34

8 LITERATURA ........................................................................................... 35

9 PRILOGE ................................................................................................. 36

VII

KAZALO SLIK

Slika 3.1: Traktorski hidravlični plato podjetja Krpan [1] ........................................................... 3

Slika 3.2: Traktorski hidravlični plato podjetja Uniforest [2] ...................................................... 4

Slika 3.3: Traktorski hidravlični plato podjetja Rustja [3] ........................................................... 4

Slika 3.4: Traktorski hidravlični plato podjetja Mušič Mengeš [4] ............................................. 5



Slika 3.7: Osnovna konstrukcija iz pločevine .............................................................................. 7

Slika 3.8: Ojačanje stranic s pohištvenimi cevmi ........................................................................ 8

Slika 3.9: Prikaz ojačanega dna ................................................................................................... 8

Slika 3.10: Nož iz HARDOX jekla.................................................................................................. 9

Slika 3.11: Ojačitev izvrtin........................................................................................................... 9

Slika 3.12: Končan podstavek ................................................................................................... 10

Slika 3.13: Način povezave UNP profilov .................................................................................. 10

Slika 3.14: Spodnji del mehanizma ........................................................................................... 11

Slika 3.15: Zgornji del mehanizma ............................................................................................ 12

Slika 3.16: Uporabljeni hidravlični cilinder [5] .......................................................................... 12

Slika 3.17: Skrčen mehanizem .................................................................................................. 13

Slika 3.18: Iztegnjen mehanizem .............................................................................................. 13

Slika 3.19: Pogled od zadaj ....................................................................................................... 14

Slika 3.20: Pogled od spredaj z iztegnjenim mehanizmom ..................................................... 14

Slika 4.1: Prikaz glavne obremenitve Fg in sornikov ................................................................ 16

Slika 4.2: Prikaz težišča natovorjenega platoja......................................................................... 16

Slika 4.3: Sistem sil za sornika A in B ........................................................................................ 17

VIII

Slika 4.4: Sistem sil za sornike B, C in D .................................................................................... 17

Slika 4.5: Sistem sil za sornik E .................................................................................................. 18

Slika 4.6: Slika obremenitve sornika ......................................................................................... 19

Slika 4.7: Izbira materiala podstavka za preračun .................................................................... 23

Slika 4.8: Prikaz fiksirnih mest podstavka ................................................................................. 24

Slika 4.9: Mesti, na katerih deluje sila F ................................................................................... 24

Slika 4.10: Izdelana mreža podstavka ....................................................................................... 25

Slika 4.11: Notranje napetosti pod vplivom obremenitve F..................................................... 26

Slika 4.12: Poves podstavka pod vplivom obremenitve F ........................................................ 26

Slika 5.1: Potreben material za izdelavo izdelka ...................................................................... 28

Slika 5.2: Tovorni del oz. plato .................................................................................................. 28

Slika 5.3: Ojačano dno platoja .................................................................................................. 29

Slika 5.4: Izdelava podstavka .................................................................................................... 29

Slika 5.5: Sestavljanje podstavka in platoja .............................................................................. 30

Slika 5.6: Prvi test izdelanega mehanizma ............................................................................... 30

Slika 5.7: Prvi dejanski preizkus celotnega traktorskega platoja .............................................. 31

Slika 5.8: Končni izdelek ............................................................................................................ 31

Slika 5.9: Končni izdelek ............................................................................................................ 32

Slika 5.10: Uporaba našega izdelka .......................................................................................... 32

IX

KAZALO PREGLEDNIC

Preglednica 3.1: Osnovni primerjalni podatki platojev med posameznimi podjetji .................. 5

Preglednica 6.1: Stroški ............................................................................................................ 33

X

UPORABLJENI SIMBOLI

F sila

a dolžina

b dolžina

W odpornostni moment

d premer sornika

s strižna napetost

sdop dopustna strižna napetost

p površinski tlak

A površina

pdop dopustni površinski tlak

dop dopustna napetost

v varnostni koeficient

Rm natezna trdnost

Rp0,2 napetost tečenja

XI

UPORABLJENE KRATICE

ISO International Standardisation Organisation

Univerza v Mariboru - Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

1

1 UVOD

1.1 Opis problema

V dobi 21. stoletja, ko veliko večino dela opravijo že stroji, si skušajo delo olajšati tudi

kmetovalci. Potreba po traktorskem platoju se je na naši kmetiji pokazala že pred leti. Do

pridobitve tega pripomočka smo delali ročno in za ta dela porabili veliko časa - nalaganje

gnoja, nalaganje peska, ravnanje zemlje … Ta dela želimo opraviti s strojem, da nam bo nam

lažje in bo delo hitreje opravljeno.

1.2 Namen in cilj naloge

Cilj tega diplomskega dela je skonstruirati in izdelati traktorski hidravlični plato, ki naj ima

nosilnost 1500 kg, tritočkovno vpetje namenjeno traktorski hidravliki za 2. in 3. kategorijo ter

praznjenje s pomočjo hidravličnega cilindra. Izdelati je potrebno kompletno tehnično

dokumentacijo, na podlagi katere se bo pripomoček oz. izdelek izdelal. Plato mora biti

vzdržljiv, odporen na vremenske vplive in s čim cenejšim vzdrževanjem. Minimalni naklon

platoja pri iztegnjenem hidravličnem cilindru mora biti vsaj 45˚. Širina platoja ne sme

presegati 1700 mm. Pri samem konstruiranju in izdelavi smo bili finančno omejeni, saj smo si

zadali cilj, da mehanske komponente skupaj z izdelavo niso smele preseči 850 €. V ta znesek

smo šteli vse stroške vključno s porabo elektrike in obrabo orodij. V ceni ni všteto le naše

delo. Naš cilj je bil izdelati plato, ki si ga lahko izdela vsak posameznik, ki ima vsaj nekaj

osnovnega orodja in veselje do ustvarjanja.


2

2 DOLOČITEV ZAHTEVNIKA

Del tega projekta, je bil zahtevnik. V njem smo zapisali zahteve, ki morajo biti izpolnjene

brezpogojno (B), in tiste, ki so zaželene (Ž), ampak niso nujne. Te zahteve smo uporabili za

konstruiranje celotnega traktorskega hidravličnega platoja.

Zahteve:

tolerančno območje izdelave ±5 mm B

dimenzije tovornega prostora 1600x1000x500 mm B

preprostost izdelave Ž

cena materiala in izdelave do 850 € B

naklon platoja pri iztegnjenem cilindru najmanj 45˚ B

čim cenejše vzdrževanje Ž

možna izdelava s preprostimi orodji Ž

uporaba na traktorjih z hidravliko 2. in 3. kategorije B

nosilnost do 1500 kg B

čim večja togost in vzdržljivost Ž


3

3 KONSTRUIRANJE TRAKTORSKEGA HIDRAVLIČNEGA PLATOJA

Na tržišču je kar nekaj podjetij, ki izdelujejo takšen izdelek. Pod drobnogled smo vzeli izdelke

oz. traktorske platoje nekaterih slovenskih podjetij. Primerjali smo njihove lastnosti oz.

specifikacije in ceno.

3.1 Izbira zasnove platoja

Primerjali smo platoje dimenzij 1600x1000x400 mm, in sicer podjetij:

Krpan

Slika 3.1: Traktorski hidravlični plato podjetja Krpan [1]


4

Uniforest d.o.o.

Slika 3.2: Traktorski hidravlični plato podjetja Uniforest [2]

Rustja (Kovinarstvo Simon Rustja s.p.)

Slika 3.3: Traktorski hidravlični plato podjetja Rustja [3]


5

Mušič Mengeš (Kovaštvo Andrej Mušič s.p.)

Slika 3.4: Traktorski hidravlični plato podjetja Mušič Mengeš [4]

Proizvajalec Cena(€) Nosilnost(kg) Masa(kg)

Krpan 1040 2000 295

Uniforest 970 1200 280

Rustja 1200 2100 310

Mušič Mengeš 870 1200 275

Preglednica 3.1: Osnovni primerjalni podatki platojev med posameznimi podjetji

3.2 Izbira zasnove platoja

Za zasnovo, ki smo jo pozneje uporabili za pomoč pri načrtovanju našega izdelka, smo se

odločili na podlagi znanih podatkov in lastnosti posameznih platojev različnih proizvajalcev.

Ti pridobljeni podatki in lastnosti so bile le neke vrste smernice pri načrtovanju našega

izdelka.

Z vidika konstruiranja samega traktorskega platoja in znanih lastnosti glede na ostale platoje

se nam je zdela najbolj zanimiva zasnova platoja proizvajalca RUSTJA. Ta izvedba platoja nam

je bila kasneje neke vrste pomoč oz. smernica za načrtovanje našega izdelka.


6

Tej izbiri je botrovala tudi zmožnost same izvedbe izdelka in materiala.




7

3.3 Začetek konstruiranja našega izdelka

Po izbrani zasnovi smo začeli s konstruiranjem platoja v računalniškem programu

SolidWorks. Pri risanju v programu smo si pomagali s skicami, predvsem takrat ko smo se

odločali med več možnostmi.

Najprej smo skicirali plato oz. tovorni prostor, ki je bil potem izhodišče za nadaljnje

načrtovanje in risanje.

Nekatere dele traktorskega platoja smo skonstruirali glede na material, ki smo ga imeli

doma.

3.3.1 Konstruiranje tovornega prostora oz. platoja

Osnovne mere platoja smo že imeli določene, in sicer z zahtevnikom. Višino stranic platoja

smo povečali iz 400 mm, kot jih imajo na splošno platoji, na 500 mm. Debelina pločevine za

celoten plato pa je 5 mm.

Slika 3.7: Osnovna konstrukcija iz pločevine

Večina serijsko izdelanih traktorskih platojev ima stranice narejene iz ukrivljene pločevine,

saj na ta način prenesejo večje ploskovne obremenitve. Ker nismo imeli možnosti krivljenja

pločevine, smo plato naredili tako, da smo ravne pločevine zvarili pod kotom 90˚. Zaradi

neukrivljenih pločevin bi nam lahko stranske plošče napenjalo in ukrivljalo, ko bi bil na

samem platoju tovor. To smo rešili tako, da smo stranice ojačali s pohištvenimi cevmi

40x40x3 mm.


8

Slika 3.8: Ojačanje stranic s pohištvenimi cevmi

Na vseh ojačitvah, ki smo jih izvedli na stranicah, smo na vrhu ojačitvene cevi dodali del cevi

50x50x4 mm. Te dele cevi bomo lahko pozneje uporabili za poviške oz. dodatne stranice, saj

v te cevi normalno sedejo cevi 40x40x3 mm.

Ojačitve stranic smo potem povezali z ojačitvami dna platoja, kar lahko vidimo na sliki 3.9.

Dno je bilo potrebno ojačati, saj tu lahko pride do velikega upogiba. Tudi dno je bilo ojačano

s pohištvenimi cevmi 40x40x3 mm.

Slika 3.9: Prikaz ojačanega dna

Na koncu platoja smo skonstruirali ploskev, ki jo vidimo na sliki 3.10. Z več poskusi v realnosti

smo predpisali nagib oz. kot plošče glede na plato. Poskusi v realnosti so pokazali, da pri tem

naklonu plošče lahko s platojem normalno nalagamo zemljo, pesek in drug material, saj če bi

bil ta kot prevelik, bi bilo to onemogočeno, saj bi material pred sabo le tiščali. Na koncu te

plošče smo dodali tudi pločevinasti trak dimenzij 1600x60x8 mm. Ta je narejen iz HARDOX


9

jekla, ki je vzdržljivejši proti obrabi. Za ta material smo se odločili zato, ker bo imel ta

pločevinasti trak vlogo noža.

Slika 3.10: Nož iz HARDOX jekla

Tudi ta pločevina in pločevinasti trak sta spodaj ojačana za večjo vzdržljivost ob možnem trku

v kakšen kamen.

Na dnu platoja smo skonstruirali tudi nosilca z izvrtinami ø30 mm. Za vsak nosilec je bilo

uporabljeno konstrukcijsko železo debeline 10 mm, ki je bilo še ojačano za 10 mm.

Za ojačitev vseh delov, kjer so pozneje prišli sorniki, smo se odločili iz same prakse, saj pri

priključkih z večjo maso pride do raztezanja izvrtin oz. izvrtina postane jajčasta in s tem

dobimo nezaželeno zračnost.

Slika 3.11: Ojačitev izvrtin


10

3.3.2 Konstruiranje podstavka

Sledilo je konstruiranje in izris podstavka oz. vpetja platoja, ki smo ga skonstruirali glede na

potrebno nosilnost za plato in glede na pozicijo priključitve na traktorsko hidravliko.

Podstavek smo skonstruirali na neke vrste način vilic za bale. Zelo pomembna je bila

določitev pozicije izvrtin, ki so prišle potem s sornikom povezane z nosilcema na dnu platoja

in mehanizmom za dvig, saj sta ti dve poziciji določevali, za koliko se bo potem pri samem

dvigu nagnil sam plato. Do te pozicije smo prišli z izračunom glede na mehanizem, ki odpira

oz. dviguje plato.

Slika 3.12: Končan podstavek

Slika 3.13: Način povezave UNP profilov


11

Za osnovo podstavka smo uporabili dva UNP-profila z oznako 120, za povezavo teh dveh pa

UNP-profila z oznako 100. Pri povezavi ene strani podstavka z drugo stranjo smo pri izdelavi

naredili izreze v UNP-profile, kot vidimo na sliki 3.13. Ti izrezi so bili narejeni tako, da se je

lahko drugi UNP-profil lepo usedel v ta izrez. S tem smo pridobili možnost zavra na obeh

straneh, to pomeni na notranji in zunanji strani profila. Za ostalo konstrukcijo, ki služi za

priklop na traktorsko hidravliko, pa smo uporabili pločevinaste trake debeline 10 mm in cev

80x60x5mm.

Tudi tu so bile vse izvrtine ojačane proti raztezanju in zračnosti.

3.3.3 Konstruiranje mehanizma za dvig in spust platoja

Konstruiranje mehanizma je bil ključen del za samo delovanje traktorskega platoja. Narisali

smo kar nekaj skic različnih mehanizmov, med katerimi smo se odločili za tistega, ki je bil

najlažje za izdelati, imel lastnost najpreprostejšega delovanja in seveda potreben

najmanjšega vzdrževanja.

Zamislili smo si mehanizem iz dveh delov. En del mehanizma smo povezali s podstavkom,

drugega pa s platojem. Vlogo povezovalnih členov nosijo sorniki in hidravličen cilinder, ki

omogočajo rotacijo in raztezanje mehanizma.

Slika 3.14: Spodnji del mehanizma


12

Slika 3.16: Uporabljeni hidravlični cilinder [5]

Slika 3.15: Zgornji del mehanizma

Mehanizem je narejen iz pločevine debeline 10 mm. Za sornike smo uporabili navadno

konstrukcijsko jeklo S235 z dimenzijo ø30 mm. Celoten mehanizem smo skonstruirali tako,

da je dovolj tog in primeren za hidravlični cilinder, ki ga krmili. S pozicijami izvrtin na

mehanizmu pa smo določili, za kolikšen kot se bo nagnil plato ob iztegu hidravličnega

cilindra.

Ko smo se odločali, kateri hidravlični cilinder izbrati, smo imeli določene zahteve, in sicer:

dvosmerno krmiljenje,

hod 250 mm,

vsaj 2500 kg osne sile pri iztegu batnice,

vpenjalne glave z možnostjo osnega zamika.

Izbrali smo HIDRAVLIČNI CILINDER POINT 60/40-250 [5], ki ima naslednje karakteristike in

lastnosti:

sila raztegovanja cilindra (pri 180 bar): 5,09 ton,

sila krčenja cilindra (pri 180 bar): 2,83 ton,

maksimalna hitrost 0,5 m/s,

premer batnice ø40 mm,

notranji premer cilindra ø60 mm,

hod batnice 250 mm.


13

Slika 3.17: Skrčen mehanizem

Slika 3.18: Iztegnjen mehanizem

3.4 Celoten traktorski hidravlični plato v programu Solidworks 2016

Za program SolidWorks smo se odločili, saj smo kar nekaj znanja pridobili že v okviru našega

izobraževanja na fakulteti. Program je enostaven za uporabo in risanje, saj ponuja veliko

ukazov, ki so nam olajšali izris izdelka.


14

Slika 3.19: Pogled od zadaj

Slika 3.20: Pogled od spredaj z iztegnjenim mehanizmom


15

4 IZBIRA IN DIMENZIONIRANJE ELEMENTOV STROJA

V nadaljevanju smo morali izbrani koncept razcepiti na osnovne komponente in preveriti, ali

smo posamezne komponente ustrezno dimenzionirali že pri samem risanju v SolidWorks

programu. To smo naredili s pomočjo skic. Na tej točki smo že vedeli, kateri elementi se

bodo uporabili za sestavo stroja. Mere elementov smo približno že določili na začetku iz skic,

natančno pa smo jih določili v programskem paketu SolidWorks, glede na druge elemente, ki

so na stroju, in glede na zahtevnik.

Za določitev najbolj obremenjenih nosilnih delov smo si pomagali s skico traktorskega platoja

s silami, ki delujejo nanj in na posamezne sestavne del. Vedeli smo, da so prav sorniki najbolj

obremenjeni vitalni nosilni deli, zato smo se osredotočili predvsem nanje. Ker so vsi sorniki

narejeni iz enakega materiala in imajo enak premer, smo morali ugotoviti, na katerega deluje

največja sila, da smo lahko tistega kasneje preračunali glede na obremenitve. Predvideli smo,

da če bo tisti primeren oz. bo uspešno prestal preračun, nam na drugih sornikih le-tega nebo

potrebno narediti, saj na njih delujejo manjše obremenitve.

4.1 Določitev najbolj obremenjenega sornika

Za določitev najbolj obremenjenega sornika smo najprej naredili skico 4.1, ki prikazuje

delovanje sil na posamezne sornike ob začetku dvigovanja platoja, ko so posamezne sile na

sornike največje. Sile oz. obremenitve, ki pritiskajo na sornike med spuščanjem platoja, so

nedvomno manjše od tistih pri samem dvigovanju, ko je plato obremenjen s tovorom, zato

se na te nismo osredotočali.

Osredotočili smo se na sliko 4.1. Zamislili smo si, da imamo na platoju obremenitev 2000 kg,

kar je 500 kg več od maksimalne dovoljene nosilnosti traktorskega hidravličnega platoja. To

obremenitev smo delili z dve, saj je plato vpet na podstavek z dvema sornikoma. Torej vsak

sornik bo moral prenesti na svoji strani okvirno silo 10000 N. Za večjo obremenitev smo se

odločili na podlagi varnosti, saj smo hoteli izdelati plato, ki nebo odpovedal ob morebitni

prekomerni obremenitvi. Za označitev sornikov smo izbrali črke.


16

Slika 4.1: Prikaz glavne obremenitve Fg in sornikov

Na podlagi skice na sliki 4.1 smo celoten plato razdelili na tri posamezne dele, kjer smo

določili sistem sil in potem s pomočjo momentne enačbe izračunali posamezne sile na

posamezne sornike.

Pred samim začetkom preračuna smo morali določiti, kje deluje sila Fg. To pozicijo smo dobili

z izračunom točke T(težišča natovorjenega platoja). Predvideli smo, da je plato popolnoma

zapolnjen po svoji obliki.

Slika 4.2: Prikaz težišča natovorjenega platoja

Dobljeno težišče natovorjenega platoja: T(462, 244) mm.

Najprej smo preračunali plato in sornika A in B. Nastavili smo sistem sil in s pomočjo

momentne enačbe izračunali, kako veliki sili delujeta na sornika A in B. Za omogočen izračun

smo uporabili vhodni podatek, in sicer silo Fg, ki deluje v točki T.


17

Slika 4.3: Sistem sil za sornika A in B

(4.1)

(4.2)

Nato smo skicirali zgornji del mehanizma in izvedli preračun zanj. Izračun je bil možen, saj

smo že imeli velikost sile FB, ki deluje na sornik B.

Slika 4.4: Sistem sil za sornike B, C in D


18

(4.3)

(4.4)

Nazadnje smo izračunali velikost sil na sornik E. To velikost smo za razliko od prejšnjih

primerov dobili kar s seštevkom nasprotujočih sil sornikov C in D.

Slika 4.5: Sistem sil za sornik E

Na koncu smo prišli do sklepa, da sta najbolj obremenjena sornika, ki povezujeta plato s

podstavkom, torej sornika, na katera deluje sila FA= 13500 N. Zato smo se odločili, da bomo

izvedli preračun prav za njiju.

4.2 Preračun vitalnih nosilnih delov traktorskega platoja

Najpomembnejša nosilna vitalna elementa na našem traktorskem priključku sta zagotovo

sornika, ki povezujeta podstavek in plato oz. tovorni del, torej sornika A. Njuna funkcija oz.

pomen je, da omogočata rotacijsko gibanje tovornega dela glede na podstavek. Do največje


19

obremenitve pride pri samem praznjenju platoja, ko se hidravlični cilinder začne iztegovati.

Naredili smo analitičen izračun sornika, kjer smo izvedli preračun sornika na strig ter

površinski tlak. Za sornika nismo naredili upogibnega izračuna, saj je ta zaradi materialov in

količine materiala na samem mestu upogiba zanemarljiv.

Slika 4.6: Slika obremenitve sornika

Zgornja slika (4.6) prikazuje primer obremenitve na sornik, na katerega pritiskata v nasprotni

si smeri podstavek in plato. Ta primer smo skicirali glede na naš plato, da smo dobili podatke,

ki ustrezajo našemu traktorskemu platoju. Na začetku smo postavili osnovne podatke, ostale

potrebne podatke za sam izračun pa smo poiskali v strokovni literaturi.

Osnovni podatki, ki so potrebni za preračun:

material sornika, platoja in podstavka: S235(1.0038),

utripna obremenitev.

4.2.1 Kontrola sornika na površinski tlak

Pri kontroli površinskega tlaka smo morali poiskati dopustni tlak za material S235, saj so

sornik, plato in podstavek iz enakega materiala. Najprej smo poiskali napetost tečenja za ta

material, in sicer Rp0,2=220 MPa [8]. Odločili smo se, da bomo upoštevali tudi varnostni

koeficient in da naj bo le-ta glede na utripno obremenitev , saj smo hoteli uporabiti

dodatno varnost glede na že predlagano [10].


20

Kjer je:

[8] (4.5)

-varnostni koeficient

-dopustni površinski tlak

-napetost tečenja

4.2.1.1 Kontrola površinskega tlaka med sornikom in platojem

[11] (4.6)

[11] (4.7)

11 ≤ 55

(4.8)

Kjer je:

[Mpa] -površinski tlak platoja

F [N] -sila

[mm2] -nosilna površina platoja

[mm] -premer sornika

[mm] -dolžina označena na sliki (4.2)

[Mpa] -dopustni površinski tlak platoja [8]


21

4.2.1.2 Kontrola površinskega tlaka med sornikom in podstavkom

[11] (4.9)

[11] (4.10)

15 ≤ 55 (4.11)

Kjer je:

[Mpa] -površinski tlak podstavka [8]

F [N] -sila

[mm2] -nosilna površina podstavka


[mm] -dolžina označena na sliki (4.2)

4.2.2 Kontrola sornika na strig

Pri kontroli na strig pa je bilo potrebno poiskati dopustno strižno napetost za material S235.

Tu smo najprej poiskali vrednost za Rm(natezna trdnost) [8]. Nato smo to vrednost delili z

varnostnim koeficientom .

[10] (4.12)

Po ustaljeni enačbi (5.9) [10] smo morali priti do .

[10] (4.13)

[11] (4.14)


22

Kjer je:

[Mpa] -strižna napetost sornika

F [N] -sila

[mm2] -nosilna površina sornika


[Mpa] -dopustni strižna napetost sornika [9]

-varnostni koeficient

-natezna trdnost

Glede na zgornje enačbe vidimo, da sta ta sornika ustrezno izbrana oz. še v nekaterih

pogledih predimenzionirana za ta namen, saj sta z lahkoto prestala preračun, kjer smo

uporabili pretirano varnost. Zanju in za takšno varnost smo se odločili, saj že iz lastnih

izkušenj vemo, da se pri ponavljajočih utripnih obremenitvah izvrtine povečajo oz. raztezajo,

zato je dobro imeti izredno močan sornik kot tudi samo vpetje oz. ležišča sornika.

4.3 Preračun podstavka glede na nosilnost traktorskega hidravličnega

platoja

Ta preračun smo naredili s pomočjo programa SolidWorks. Naš namen je bil izvedeti, kako se

bo odzval glavni nosilni del traktorskega platoja, torej sam odziv podstavka. Pri tem smo

uporabili posebej prirejen del programa SolidWorks SIMULATION.

[11] (5.15)

10 ≤ 80 (4.16)


23

Najprej smo pri preračunu oz. analizi podstavka določili material, saj je bil ta ključnega

pomena, da smo dobili prave končne vrednosti oz. rezultate. Pri določevanju materiala

nismo imeli težav, saj je material že vnesen v knjižnici materialov v samem programu. Izbrali

smo material S235, iz katerega je izdelan podstavek.

Slika 4.7: Izbira materiala podstavka za preračun

Po ustrezni izbiri materiala smo določili mesta vpetja podstavka. Za ta mesta smo določili

izvrtine, kamor pridejo s pomočjo sornika vpete spodnje roke traktorske hidravlike in rimska

matica.


24

Slika 4.8: Prikaz fiksirnih mest podstavka

Nato smo določili mesto podstavka, ki ob dvignjenem platoju prenaša celotno obremenitev

oz. določili smo mesto največje obremenitve oz. sile F. Največjo obremenitev prenašata

izvrtini na koncu podstavka, kamor je preko sornika vpet plato oz. tovorni del. Določili smo

tudi usmerjenost sile in njeno velikost, in sicer sila deluje navzdol z 13500 N na eno izvrtino

oz. polovico podstavka. Enako smo določili tudi za drugo polovico podstavka oz. izvrtino.

Slika 4.9: Mesti, na katerih deluje sila F


25

Iz tega lahko vidimo, da smo celoten podstavek obremenili s silo 27000 N oz. približno 2700

kg, kar je glede na nosilnost platoja preveč. Poleg tega pa je zelo malo verjetno, da bi dobili

tako veliko obremenitev na ta del podstavka, saj material v večini primerov začne polzeti v

trenutku, ko začnemo dvigovati sam plato. Ena izmed možnosti, da bi dobili tako veliko

obremenitev je ta, da bi vozili mokro zemljo, ki je zelo mastna in se zato oprime na stene in

dno platoja. Namen tako velike obremenitve je bil, ker smo hoteli izvedeti, kakšen bo odziv

podstavka oz. posledično celotnega traktorskega hidravličnega platoja ob prekomerni

obremenitvi. Če vemo, da je maksimalna nosilnost traktorskega hidravličnega platoja 1500

kg in še prištejemo težo posameznih delov z izjemo podstavka, vidimo, da bi lahko ta

obremenitev znašala okoli 900 kg na polovico podstavka oz. eno izvrtino.

Zadnji korak je bil še izdelava mreže podstavka, ki razdeli celoten podstavek na male dele.

Odločili smo se, da bomo naredili mrežo, ki bo razdelila podstavek na čim manjše dele, da bi

tako dobili čim bolj točne rezultate.

Slika 4.10: Izdelana mreža podstavka

Na koncu je sledil preračun, ki ga je izvedel program. Dobili smo več vrst podatkov, in sicer

smo lahko razbrali področje, v katerem nastanejo ob obremenitvi največje napetosti v

samem podstavku. To lahko vidimo na sliki 4.11, kjer je področje največje notranje napetosti

označeno z rdečo barvo. Za barve, ki označujejo velikost notranje napetosti, imamo tudi

legendo, ki pove, kako veliko notranjo napetost označuje posamezna barva.


26

Slika 4.11: Notranje napetosti pod vplivom obremenitve F

Podatek, ki smo ga dobili, je bil tudi poves samega podstavka ob obremenitvi F=13500 N. Ta

znaša 29,5 mm, kar je po našem mnenju normalna številka, če primerjamo traktorske platoje

drugih proizvajalcev. Podatki so prikazani na sliki 4.9, kjer lahko s pomočjo slike in legende

razberemo mesto in velikost povesa.

Slika 4.12: Poves podstavka pod vplivom obremenitve F


27

5 IZDELAVA TRAKTORSKEGA HIDRAVLIČNEGA PLATOJA

Po končanem načrtovanju, konstruiranju, preračunih in simulacijah nas je čakal še zadnji

korak, in sicer izdelava samega izdelka v realnosti. Izdelek smo izdelali v domači delavnici.

Orodje, ki smo ga uporabili:

kotna brusilka,

CO2 varilni aparat,

samo-zatemnitvena zaščitna varilna maska,

usnjen predpasnik,

zaščitne rokavice,

zaščitna očala,

vrtalni stroj.

Vse skupaj se je začelo z nabavo materiala, katerega seznam smo naredili s pomočjo

SolidWorks programa, kjer smo s pomočjo risb določili kakšen material potrebujemo. Že v

začetku smo omenili, da smo sam izdelek konstruirali tudi glede na to kakšen material je bil

že pri hiši saj smo hoteli priti do čim bolj ugodne rešitve.

Material smo nakupili pri različnih podjetjih, odvisno od cene. Kovine smo kupili v Celju, pri

podjetju KOVINTRADE d.d. CELJE, hidravlični cilinder smo kupili pri podjetju ROSI Teh d.o.o.

v Poljčanah, hidravlične cevi pa v podjetju HIDRO d.o.o. v Zavrhu pri Galiciji. Ta podjetja, pri

katerih smo kupili material, smo primerjali s konkurenti in ugotovili, da so ti najcenejši.

Na sliki 5.1 lahko vidimo večji del potrebnega materiala za izdelavo traktorskega

hidravličnega platoja. Kot lahko vidimo, je večji del materiala novega oz. kupljenega, nekaj

materiala pa je starega, kar smo imeli doma.


28

Slika 5.1: Potreben material za izdelavo izdelka

Najprej smo izdelali tovorni prostor oz. plato, kot ga vidimo na slikah 5.2 in 5.3. Ta sestavni

del traktorskega platoja je vzel tudi največ časa, saj je po velikosti največji, kar pomeni veliko

varjenja, veliko priprav in rezanja ojačitev za sam plato, saj je bilo potrebno zaradi velikih

površin le-te ojačati.

Slika 5.2: Tovorni del oz. plato

Material


29

Slika 5.3: Ojačano dno platoja

Sledila je izdelava naslednjega sestavnega dela, podstavka. Najprej smo naredili zasnovo

podstavka, in sicer smo določili razdaljo med dvema profiloma.

Nato smo naredili ogrodje,na katerega pridejo pri uporabi izdelka priključene roke hidravlike

na traktorju, in ga privarili na osnovni del podstavka. Tudi to ogrodje smo ojačali s trikotnimi

rebri iz pločevine debeline 10 mm.

Slika 5.4: Izdelava podstavka

Po izdelanem podstavku je sledila povezava in sestava podstavka in platoja, kot lahko vidimo

na sliki 5.5. Za povezavo gibljivih delov smo uporabili sornike ø30 mm.


30

Slika 5.5: Sestavljanje podstavka in platoja

Sledila je izdelava zadnjega sestavnega dela, in sicer mehanizma ter njegova sestava in

montaža na plato, kar lahko vidimo na sliki 5.6.

Slika 5.6: Prvi test izdelanega mehanizma

Po končani izdelavi in sestavi traktorskega hidravličnega platoja je sledil preizkus samega

delovanja in uporabnosti s pomočjo traktorja, kar vidimo na sliki 5.7. Ob prvem delu z našim

izdelkom smo bili zelo zadovoljni, saj je izpolnil vse zahteve in celo presegel pričakovanja

glede nosilnosti in samega obnašanja pod obremenitvami.


31

Slika 5.7: Prvi dejanski preizkus celotnega traktorskega platoja

Zadnji korak je bilo še barvanje, protikorozijska zaščita in mazanje vseh gibljivih delov, kot so

sorniki in obe glavi hidravličnega cilindra. Na slikah 5.8, 5.9 in 5.10 je končni izdelek, ki po

našem mnenju ne zaostaja za industrijsko izdelanimi traktorskimi platoji, ampak je celo korak

pred njimi.

Slika 5.8: Končni izdelek


32

Slika 5.9: Končni izdelek

Slika 5.10: Uporaba našega izdelka

Transport oz. prevoz gnoja


33

6 STROŠKOVNA ANALIZA

V stroškovni analizi smo obravnavali stroške materiala, ki je bil potreben za izdelavo izdelka

oz. traktorskega hidravličnega platoja. V stroške nismo šteli stroškov lastnega dela. V

preglednici 7.1 lahko vidimo, da smo zadani cilj, ki smo ga navedli v zahtevniku, dosegli. V

izračun stroškov materiala smo vračunali tudi material, ki smo ga imeli doma, in sicer brez

popustov, ki bi jih morda prejeli v posameznih trgovinah.

Element Količina Cena na enoto [€] Končna cena [€]

Hidravlični cilinder POINT 60/40-250 1 kos 100 100

Hidravlične cevi 2 kosa 13 26

Ploščato jeklo 120x10 mm 1,5 m 9,14 13,71





Kvadratne varjene cevi 50x50x4 mm 0,8 m 5,29 4,23

Kvadratne varjene cevi 40x40x3 mm 17 m 3,20 54,40

Kvadratne varjene cevi 80x60x5 mm 1,5 m 9,24 13,86

UNP profil 100 0,75 m 10,28 7,71

UNP profil 120 2,4 m 12,9 30,96

Pločevina d=5 mm 3,7m2 38,2 141,34

Sorniki – okroglo jeklo Ø30 mm 0,95m 5,5 5,30

Vzmetni zatič Ø8 mm 6 0,60 4,80

Rezalne plošče Ø230 mm 20 kosov 1,69 33,8

Brusilne plošče Ø115 mm 3 kosi 2,79 8,37

Varilna žica Ø1,2 mm 1 kolut 29,85 29,85

Protikorozijska zaščita - barva 2,25 kg 12 27

Obraba orodij in poraba el. energije 45

Skupaj: 598,18 €

Preglednica 6.1: Stroški


34

7 ZAKLJUČEK

Ključna naloga diplomskega dela je bila skonstruirati in izdelati traktorski hidravlični plato.

Izhajali smo iz zahtevnika, ki je bil prvi del naše naloge, nato pa iz več konceptov hidravličnih

traktorskih platojev določili tistega, ki smo ga pozneje uporabili. Sledilo je konstruiranje

izdelka, kjer smo morali upoštevati zahtevnik, naše zmožnosti izdelave in material, ki smo ga

imeli doma. Sledil je preračun določenih komponent in simulacija delovanja samega izdelka.

Na koncu je sledila izdelava in sestava izdelka. Vse skupaj smo zaključili s preizkusom

delovanja našega traktorskega hidravličnega platoja.

Konstruiranja in izvedbe takšne naloge sine moremo predstavljati brez programskega orodja,

kot je SolidWorks. Ta program omogoča natančen izris in simulacijo delovanja.

Veseli nas, da smo si zadali takšno nalogo, saj smo se ob nastalih problemih veliko naučili in

izboljšali naše znanje, ki smo ga pridobili na fakulteti. Rečemo lahko, da smo nalogo uspešno

opravili in celo presegli naša pričakovanja. S pomočjo finančne analize pa smo dokazali, da če

imamo voljo, nekaj osnovnega orodja in idejo, lahko naredimo lasten izdelek, ki je enako

kvaliteten kot industrijski, in to za pol manjšo ceno.

Pri vsakem izdelku so možne izboljšave. V našem primeru bi lahko:

povečali naklon platoja pri iztegnjenem mehanizmu ter s tem izboljšali raztovarjanje

materiala, v primeru če smo s traktorjem v vzvratnem položaju v klancu in hočemo

raztovoriti tovor,

dodali dodatne izvrtine za priključitev spodnjih hidravličnih rok za manjše traktorje

(izvrtine bi naredili nižje od že obstoječih), saj so obstoječe izvrtine pozicionirane

previsoko in lahko pride do težav pri raztovarjanju materiala zaradi prenizke višine

dviga traktorske hidravlike.

V primeru ponovne izdelave tovrstnega izdelka bomo upoštevali možne izboljšave.


35

8 LITERATURA

[1] http://www.vitli-krpan.com/si/prodajni-program/traktorski-platoji(datum dostopa: 16.4.2017)

[2] http://uniforest.si/proizvodi/platoji/78/hidravlicni_z_dvosmernim_cilindrom/(datum dostopa:

20.1.2017)

[3] http://kovinarstvo-rustja.si/index.php/traktorski-prikljucki/transportni-platoji (datum dostopa:

20.1.2017)

[4] http://www.music-menges.si/?load=5&izdelek=27 (datum dostopa: 25.1.2017)

[5] http://www.rositeh.si/hidravlicni-cilinder-point-60-40-250(datum dostopa: 25.1.2017)

[6] http://www.tink.si/profili/upn/2(datum dostopa: 25.1.2017)

[7] http://www.mersteel.si/prodajni-program/palicna-jekla/(datum dostopa: 25.1.2017)

[8] KRAUT, Bojan. Krautov strojniški priročnik. – 14. slovenska izdaja, / izdajo pripravila Jože

Puhar, Jože Stropnik. – Ljubljana: Litterapicta, 2002

[9] http://lab.fs.uni-lj.si/lasok/index.html/gradivo_jerman_OTV/VvS_11__Trdnost_B__.pdf

[10] http://www.strojnistvo.com/forum/viewtopic.php?t=6544

[11] http://www.slideserve.com/ancelin/sorniki

[12]https://katalogi.ceneje.si/Katalog/3247

http://www.vitli-krpan.com/si/prodajni-program/traktorski-platoji

http://uniforest.si/proizvodi/platoji/78/hidravlicni_z_dvosmernim_cilindrom/

http://kovinarstvo-rustja.si/index.php/traktorski-prikljucki/transportni-platoji

http://www.music-menges.si/?load=5&izdelek=27

http://www.rositeh.si/hidravlicni-cilinder-point-60-40-250

http://www.tink.si/profili/upn/2

http://www.mersteel.si/prodajni-program/palicna-jekla/

http://lab.fs.uni-lj.si/lasok/index.html/gradivo_jerman_OTV/VvS_11__Trdnost_B__.pdf

http://www.strojnistvo.com/forum/viewtopic.php?t=6544

http://www.slideserve.com/ancelin/sorniki

https://katalogi.ceneje.si/Katalog/3247


36

9 PRILOGE

Priloga 1: Sestavna risba

Documents

KONSTRUIRANJE IN IZDELAVA TRAKTORSKEGA · 2018. 8. 23. · Najprej smo skicirali plato oz. tovorni prostor, ki je bil potem izhodišče za nadaljnje načrtovanje in risanje. Nekatere