Page 1


IMPRESSUM

Istraživanja i projektovanja za privredu

Uređivački odbor prof. dr Jovan Todorović glavni urednik

Zvanično izdanje

Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu redovni profesor u penziji

Instituta za istraživanja i projektovanja u privredi 11108 Beograd 12, p fah 59 www.iipp.co.yu Rešenjem Ministarstva za kulturu i informisanje časopis je upisan u Registar javnih glasila pod brojem 3516. ISSN 1451-4117

UDC 33

Za izdavača: Prof. dr Branko Vasić

Uređi vačk i odbor u proširenom sas tavu Dr Robert Bjeković, Nemačka; Prof. dr Jozef Aronov, Rusija; Dr Jezdimir Knežević, Engleska; Dr Nebojša Kovačević, Engleska; Dr Jelica Vujačić, SAD; Adam Zielinski, Poljska; Dr Peter Steininger, Austrija.

Izdavački savet Mr Slobodan Rosić, JŽTP Beograd; Nebojša Divljan, Delta osiguranje, Beograd; Prof. dr Miloš Nedeljković, Mašinski fakultet, Beograd; Milutin Ignjatović, CIP, Beograd; Radovan Bajić, NIS-Naftagas, Novi Sad; Mr Srećko Nijemčević, Ikarbus, Beograd; Dr Miljko Kokić, Zastava automobili, Kragujevac; Dr Zdravko Milovanović, Vlada Rep. Srpske, Banja Luka; Dr Drago Šerović, Jadransko brodogradilište, Bijela; Vladimir Taušanović, JKP BVK, Beograd; Dušan Basara, Ratko Mitrović, Beograd; Ljubiša Vuletić, Narodna Banka Srbije, Beograd.

Redakcioni odbor N. Stanojević Z. Dragićević Z. Todorović Redakcija zadržava sva prava redakture tekstova, naslova, međunaslova i tehničkog oblikovanja svih primljenih materijala. Preštampavanje je dozvoljeno samo uz navođenje izvora. Časopis izlazi četiri puta godišnje D i z a j n i p r i p r e m a : IIPP Š t a m p a : Libra

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

dr

Predrag

odgovorni urednik

Uskoković

JKP Beogradski vodovod i kanalizacija pomoćnik generalnog direktora

prof. dr Gradimir Danon Šumarski fakultet Univerziteta u Beogradu redovni profesor

doc. dr Dušan Milutinović JŽTP “Beograd” pomoćnik generalnog direktora za istraživanje i razvoj voznih sredstava

mr Đorđe Milosavljevi ć IHTM Preduzeće za tehnološki razvoj A.D. Direktor

prof. dr Vladan Božić Ekonomski fakultet Univerziteta u Beogradu redovni profesor

prof. dr Nenad Đajić Rudrsko-geološki fakultet Univerziteta u Beogradu redovni profesor

prof. dr Vlastimir Dedović Saobraćajni fakultet Univerziteta u Beogradu vanredni profesor

3


OD UREĐIVAČKOG ODBORA

Poštovani čitaoci, Pred Vama je šesti broj ovog časopisa. Prošlo je više od godinu dana kako je počeo da izlazi i već ima pozitivnih odziva. Osim sto su počele su da stižu pretplate, dobili smo i priznanje od komisije Ministarstva nauke i zaštite životne sredine, koja je naš časopis uvrstila u spisak domaćih referentnih časopisa za projekte tehnološkog razvoja. Najvažnije nam je da su neki od Vas, sa kojima smo razgovarali, hvalili časopis. Sve to bi trebalo da bude satisfakcija Uređivačkom odboru, a i potvrda da je programska orijentacija časopisa dobra. Međutim, kao pesimisti po prirodi, u meni se javlja sumnja da su nam ljudi sa kojima smo pričali povlađivali, a da suštinski ne misle baš tako. Siguran da i takvih razmišljanja ima, pokušao sam još jednom da analiziram postavke od kojih smo, kao Uređivački odbor, pošli kada smo pokretali časopis. Tadašnja, ali i Prof. dr Gradimir Danon sadašnja želja bila nam je da pomognemo da svi mi zajedno živimo bolje. Svesni svojih ograničenja i dometa koncentrisali smo se na oblasti za koje smatramo da imamo određena iskustva, pa i rezultate. Pri izboru radova trudili smo se da opravdamo ime časopisa i da prvenstvo damo radovima ljudi koji predstavljaju nešto u svojoj struci, koji raspolažu odgovarajućim znanjima koja i primenjuju i koji su bili spremni da svoja iskustva i rezultate podele sa stručnom javnošću. Skoro sam pročitao izjavu jednog akademika koji procenjuje da broj naučnika u Srbiji nije veći od 3000. On to potkrepljuje brojem objavljenih naučnih radova i slabom citiranošću naših istraživača. Ako je to istina onda bi svi trebalo da se zabrinemo i to bar iz dva razloga. Prvi je što je broj onih koji sami sebe smatraju istraživačima mnogo veći, što bi moglo da znači da su kriterijumi za njihov izbor bili loši ili, što je verovatnije, da su se vremenom pasivizirali i, kao i značajan broj naših sugrađana, izgubili nadu da se uopšte nešto može uraditi pa prestali da se bave svojim osnovnim poslom. Drugi je još ozbiljniji, a to je da nema kvalitetnog naučnog podmlatka. Značajan deo mladih ljudi je napustio ovu zemlju odmah posle završetka studija. Danas ih je sve više koji odlaze i ranije. Oni koji ostaju, u borbi sa egzinstencijalnim problemima, retko i teško se odlučuju da nastave učenje još najmanje pet godina i osposobe se za istraživački rad. Ipak, ne treba gubiti nadu da se baš ništa ne može uraditi. U ovom novom svetu nisu sva pamet i uspeh rezervisani samo za velike i bogate. Navešću dva pozitivna primera sa prošlog sajma tehnike. Fabrika alatnih mašina Lola je na svome štandu izložila samo dve mašine. Jedan veliki obradni centar i jedan prototip alatne mašine sa paralelnim mehanizmom. To je i malo i mnogo za jednog "giganta" mašinogradnje. Malo, ako se uporedi sa veličinom, sjajem i brojem eksponata na štandu od pre petnaestak godina, a mnogo ako se analizira izloženo. Obe mašine bi se mogle uvrstiti u sam vrh evropske mašinogradnje. To se pre svega odnosi na mašinu sa paralelnim mehanizmom. Ona je nešto čime se može podičiti mali broj zemalja i fabrika alatnih mašina. Drugi primer se odnosi na proizvodnju kompjuterskih komponeti, odnosno na izradu TFT "ravnih" ekrana. To su proizvodi za koje smo navikli da dolaze sa Dalekog Istoka. Postoji predubeđenje, a primer bi trebalo da nas uveri da je to ustvari zabluda, da se niko više ne može u ovoj oblasti takmičiti sa Kinom i Tajvanom. Naš primer govori suprotno. U Šumadiji se već izvesno vreme izrađuju ovakvi ekrani, a prema navodima vlasnika u bliskoj budućnosti izrađivaće se i čitav niz drugih komponenti za potrebe zapadnog tržišta. Logično pitanje vlasniku je kako u tome uspeva, odnosno da li mu je ceo posao isplativ. Odgovor je pozitivan, a tajna uspeha je u kvalitetu proizvedenih komponenti. Razlika u ceni (naši monitori su nešto skuplji) komenzuje se blizinom tržišta odnosno brzinom isporuke. Nemačka je samo na petnaest sati vožnje od Arilja, a petnaest dana od Šangaja. Primeri su pojedinačni, a da bi postali pravilo, potrebno je da zemlja usvoji strategiju privrednog razvoja, stane iza nje i sprovede je bez obzira na teškoće. Razvijeni deo sveta je već ušao u "postindustrijsku" eru. Mi jesmo u velikom zaostatku i moraćemo da žurimo da ih pristignemo. Pri tome je važno da birajući put ne pogrešimo i da naše buduće planove ne zasnivamo na industrijama koje su na zalasku, odnosno da buduće stručnjake ne opteretimo prevaziđenim znanjima i veštinama. Naš časopis je otvoren za sve predloge, iskustva i rezultate koji bi mogli da pomognu da se zacrtani cilj i ostvari.

4

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


B. Bilen, Z. Nikolić, Z. Šovagović, D. Bulovan Uticaj promene brzine broda na ponašanje propelera sa fiksnim krilima D. Milutinović Koncepcijsko projektovanje robotizovanih ćelija za elektrolučno zavarivanje

M. Radisavljević, M. Demić Prilog projektovanju karoserije putničkog motornog vozila poboljšanjem vibroakustičnih parametara

7

19

25

M. Manić, V. Marinković, A. Pantović Projektovanje tehnologije višeoperacionog dubokog izvlačenja cilindričnih elemenata

35

M. Gavrilovski, M. Tasić, Ž. Kamberović, J. Pavlović Primena aluminotermskog postupka izrade i zavarivanja vrha burgija koje se koriste za otvaranje visoke peći tokom ispusta gvožđa

43

Z. Golubović, Č. Mitrović, M. Stanojević O održavanju filtracionih sistema

49

Prikazi skupova

57

Najave skupova

62

Knjige koje preporučujemo

64

Poslovno tehničke informacije

65

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

5


6

Istra탑ivanja i projektovanja za privredu 6 /2004


UTICAJ PROMENE BRZINE BRODA NA PONAŠANJE PROPELERA SA FIKSNIM KRILIMA Branislav Bilen, Zoran Nikolić, Zoran Šovagović, Darko Bulovan, Institut Tehničkih Nauka SANU U ovom radu je obrađena je ekonomičnost brodskih pogona. Ekonomičnost brodskih pogona pri različitim režimima plovidbe broda, nezavisno od veličine broda i njegove brzine, može se ostvariti samo pod uslovom da se rad pogonskog dela kompleksa uskladi sa radom propelera. Upotrebljeni termin usklađivanje je nov termin u našoj brodograđevnoj teoriji i praksi i on je definisan kao mogućnost propelera da apsorbuje svu raspoloživu snagu pri različitim brzinama plovidbe broda. U nemačkoj stručnoj literaturi koristi se termin “Anpassung von Hautmaschine und propeller“ [1] i tamo je definisan kao mogućnost regulacije propelera tako da se minimizira potrošnja goriva po pređenoj nautičkoj milji. U dosadašnjim projektima, ovo usklađivanje rada pogonskog dela i propelera bili smo u stanju da realizujemo jedino uz pomoć propelera sa prekretnim krilima. Danas, zahvaljujući burnom razvoju energetske elektronike, preciznije tiristorskih konvertora snage, u stanju smo da brodarima ponudimo rešenje koje je po performansama čak povoljnije od prekretnog propelera, a izgleda da je i investiciono takođe povoljnije. Pod pojmom usklađivanja rada propelera i pogonskog dela propulzivnog kompleksa podrazumeva se regularbilnost propelera tako da je on u stanju da pri svim brzinama plovidbe apsorbuje svu raspoloživu snagu pogonskog kompleksa. Ključne reči: dizel električni pogonski kompleks, propeleri promenljivog koraka, usklađivanje propelera sa snagom glavnog motora

UVOD U 1906. godini praktično jedini tip brodskog propulzionog kompleksa u upotrebi za pogon trgovačkih brodova bila je stapna parna mašina i Škotski parni kotao. Ugalj je bio univerzalno korišćeno gorivo sa potrošnjom od 1.5 do 2lb uglja po konjskoj snazi na sat. U 1941. godini, dakle 35 godina kasnije brodomašinsko inženjerstvo doživelo je radikalno poboljšanje u ekonomiji i mnogi novi tipovi brodskih propulzivnih kompleksa su uvedeni u upotrebu. Kao novo gorivo nafta, je brzo potisnula ugalj iz upotrebe. Danas je veliki procenat novih parnih brodova pogonjen sa parom dobijenom iz vodocevnih Škotskih kotlova.

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

7


Pritisak na manometru

inch

Broj obrtaja propelera o/min

Specifična težina pogonskog kompleksa lb/hp

Vacuum

Potrošnja goriva lb/KS hour

Parna klipna mašina, ugljem loženi Škotski vodocevni kotao. Pregrejana para.

200-250

25-27

75-85

500

1.95

Parna klipna mašina, naftom loženi Škotski vodocevni kotao. Pregrajana para.

200-250

25-27

75-85

500

1.2

Turbina sa reduktorom, naftom loženi vodocevni kotao

450

28.5

90

200-300

0.6

Turbina sa reduktorom, naftom loženi ekspresni vodocevni kotao

450-600

28

350-450

40

0.65

Dizel motor

90

500-600

0.38

Dizel motor sa reduktorom

90

300-400

0.38

Tabela 1.Tabela težina, potrošnje goriva različitih tipova pogonskih kompleksa

OPIS POSTOJEĆIH PROPULZIVNIH BRODSKIH KOMPLEKSA Za početak potrebno je objasniti vezu između naslova rada i podnaslova. Kada se govori o brodskim pogonskim kompleksima onda je neophodno da se razmotri ponašanje propelera i njegova interakcija sa propulzivnim kompleksom. Bez razmatranja ove interakcije nije moguće sagledati sve osobine propulzivnog kompleksa niti njegov uticaj na ekonomičnost plovidbe datog broda na datoj ruti. Svaki brodski propulzivni kompleks sačinjavaju sledeći elementi: • Prvi i glavni elemenat brodskog propulzivnog kompleksa je uređaj koji toplotnu energiju transformiše u mehaničku energiju rotacije brodskog propelera. Taj uređaj zovemo pogonski motor i danas su na brodovima u upotrebi dizel, elektro i u vrlo maloj meri • hidro motori. Osnovni razlog za malu zastupljenost hidro motora je velika cena i postojanje velikih transmisionih gubitaka, koji mogu dostići vrednost od 30%. • Drugi elemenat brodskog propulzivnog kompleksa je transmisioni sistem koji proizvedenu energiju pogonskog motora prenosi do potrošača. Danas su u upotrebi u najvećoj meri tzv. direktni mehanički transmisioni sistem koji se sastoji od odgovarajućeg broja među vratila, 8

uležištenih u pripadne klizne ležaje, statvenom cevi, skroknim ležajem i izlazom propelerskog vratila na čijem je kraju uklinjen propeler. • Treći elemenat brodskog propulzivnog kompleksa je potrošač proizvedene mehaničke energije. Njegov zadatak je da isporučenu mehaničku energiju transformiše u strujni mlaz okolnog fluida čija reakcija predstavlja silu koja pokreće brod. Kako danas u praksi postoje dva tipa pogonske mašinerije i to dizel motori i turbine u ovom radu se nećemo osvrnuti na parne klipne mašine koje su pre tridesetak godina potpuno izbačene iz upotrebe zbog svoje velike težine, velikih gabarita kao i velike specifične potrošnje goriva. Kombinacijom različitih pogonskih motora i različitih sistema transmisije stvoren je veliki broj različitih tipova pogonskih kompleksa kao što su: • Direktni dizel propulzivni kompleks sa ili bez reduktora koji se u najvećoj meri susreće gotovo na svim pomorskim brodovima, kao i na brodovima unutrašnje plovidbe bez izuzetaka. Stepen transmisionih gubitaka ovog pogonskog kompleksa je reda veličine 0.98. • Kod ovog pogonskog kompleksa reduktor služi da redukuje brzinu rotacije pogonskog motora kako bi se postigao optimalni stepen korisnosti propelera. Ovaj pogonski Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


kompleks se često koristi kod brodova koji plove na ograničenim akvatorijama i prinuđeni su da vrlo često manevrišu. Ukoliko bi se za prekretanje smera rotacije propelera koristio prekretni motor potrebno bi bilo više od 40 sekundi, što je za ovu vrstu brodova neprihvatljivo. Zato se prekret kod ovih brodova obavlja pomoću reduktora prekretnika i tada je moguće obaviti prekret propelera za oko 15 sekundi. Danas postoji veliki broj tipova reduktora, npr. sa jednim ili više ulaznih i izlaznih vratila, kao i sa većim brojem kombinacija oduzimača snage tako da se

Slika 1. Direktni dizel propulzivni kompleks bez reduktora a) dizel motor; b) propeler fiksnog koraka

Slika 2. Direktni dizel propulzivni kompleks sa reduktorom a) dizel motor; b) elastična spojnica; c) reduktor; d) propeler fiksnog koraka

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

sa njima može formirati veliki broj varijanata unutar ove grupe. • Dizel propulzivni kompleks sa električnom transmisijom kojeg kraće zovemo dizel električni propulzivni kompleks • Dizel propulzivni kompleks sa hidrostatičkom transmisijom, koji nije od nekog većeg značaja jer je skup, poseduje visok stepen transmisionih gubitaka (0.6 – 0.85) i ograničen je na vrlo male snage (150200kW). • Turbinski propulzivni kompleks sa mehaničkom ili električnom transmisijom, tzv turbo mehanički ili turbo električni propulzivni kompleks.

Slika 3. Turbinski propulzivni kompleks sa mehaničkom transmisijoma) parna turbina; c) reduktor; d) odrivni ležaj vratilnog voda; e) ležaj vratilnog voda; f) propeler fiksnog koraka

Slika 4. Pogonski kompleks kontejnerskog broda “Sloman Royal” a) hidrostatička pumpa za pramčani propeler; b) elastična spojnica; c) reduktor sa dva ulaza i jednim izlazom; d)kuplung spojnica; e) dizel motor; f) ležaj vratilnog voda; g) odrivni ležaj vratilnog voda; h) propeler fiksnog koraka)

9


Zahvaljujući brzom razvoju energetske elektronike napravljen je gotovo revolucionarni progres u propulziji brodova, odnosno u brodskim transmisionim sistemima. Ovaj novi transmisioni sistem nosi u sebi velike kako ekonomske, tako i tehničke potencijale koji danas još nisu dovoljno prostudirani, tako da ovaj rad ima između ostalog cilj da ove potencijale makar deskriptivno opiše i da dodatno zainteresuje svetsku brodograđevnu teoriju i praksu. Očekujemo da će ovaj novi transmisioni sistem za nekoliko godina u potpunosti istisnuti najmasovniji korišćen sistem direktne transmisije. Potvrdu za ovakvu tvrdnju imamo u činjenici da su svi veliki putnički brodovi za krstarenja, izgrađeni poslednjih godina u svetu opremljeni sa ovim novim transmisionim sistemom. U zavisnosti od sprege sa pogonskim motorima razlikujemo dizel-električni propulzivni kompleks (sprega sa dizel motorima) i turbo-električni propulzivni kompleks (sprega sa turbinom). Pri izboru propulzivnog kompleksa brodovlasnici trgovačkih brodova na Zapadu su razmatrali određeni broj uticajnih faktora koje navodimo u daljem tekstu, ali koji nisu poređani po važnosti. 1. Pouzdanost i inženjerski rizik 2. Plovidbena ruta 3. Dužina neprekidne plovidbe ili akcioni radijus koji utiče na kapacitet tankova goriva 4. Luke u kojima se obavlja bunkerisanje goriva, vrsta i cena goriva 5. Mesta mogućeg obavljanja remonta 6. Procenat vremena koje brod provodi u luci 7. Prosečna temperatura vazduha i mora 8. Potrebna snaga pogonskog kompleksa zavisno o veličini broda i potrebne brzine broda 9. Težina pogonskog kompleksa 10. Težina goriva za datu dužinu putovanja 11. Prostor koji zauzima pogonski kompleks – faktor koji utiče na kapacitet skladišta i tonažnu izmeru broda 12. Broj propelera i njihova brzina obrtanja – faktor koji utiče na efikasnost propelera 13. Zahtevi za ekonomičnost pri promenjenoj brzini plovidbe 14. Sposobnost manevrisanja 15. Nivo generisane buke i vibracije 16. Tip broda 10

Od navedenih uticajnih faktora najvažniji je svakako pouzdanost koja može izazvati ne samo zastoje u plovidbi već povećava i operacione troškove, utiče na vreme obavljanja ture, kao i na reputaciju broda brodske kompanije. Na osnovu obavljenih teorijskih proračuna koji su potkrepljeni analizom standardnih i eksperimentalnih ispitivanja brodskih propelera u slobodnoj vožnji eksplicitno proizilazi da je najvažniji uticajni faktor onaj naveden pod brojem 13. Dobro je poznato da se brzina kretanja broda dobija kao tačka preseka krive otpora i propelerske krive, na osnovu čega proizilazi da se promena brzine može ostvariti promenom otpora ili promenom proizvedenog potiska propelera. Smanjenje brzine broda može biti voljno ili nevoljno. Voljno smanjenje brzine broda nastupa kada kapetan npr. proceni da vremenske prilike mogu ugroziti stabilnost broda ili izazvati oštećenje njegove konstrukcije. Nevoljne promene brzine kretanja broda nastaje kao promena vlastitog otpora kretanja, npr. kada brod pri svojoj plovidbi naiđe na područje gde je dubina mora ograničena odnosno kada dolazi do povećanja otpora broda zbog uticaja plitke vode. Treba napomenuti da ovaj efekat zavisno od dubine i brzine broda može dovesti do drastičnog povećanja otpora broda. Drugi razlog nevoljne promene brzine kretanja broda nastaje kada npr. brod nema dovoljno tereta na raspolaganju tako da se brod ne može nakrcati do gazne marke, kao i kada brod iskrca deo svog tereta u nekoj usputnoj luci a kapaciteti balastnih tankova nisu dovoljni da iskrcanu količinu tereta nadomesti tečnim balastom. PONAŠANJE PROPELERA SA FIKSNIM KRILIMA PRI PLOVIDBI U BALASTU Pre svega potrebno je objasniti šta znači plovidba broda u stanju balasta. Svi brodovi zahtevaju odgovarajući zaronjaj da bi se obezbedila plovnost. Ako nemamo dovoljno korisnog tereta neophodno je ukrcati balast. Sve do pojave čeličnih parnih brodova, balast je bio u čvrstom stanju, obično pesak ili šljunak. Utovaranje i istovaranje ovakvog balasta je bilo skupo. Sredinom 70-tih godina 19. veka se uvodi dvodno kao strukturni deo brodske konstrukcije. Pojava dvodna uz korišćenje tada dostupnih parnih pumpi omogućilo je korišćenje morske vode kao balasta. Balastni tankovi su obično bili smešteni u dvodnu, pramčanom i krmenom piku. Kapaciteti ovih tankova nisu bili Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


uvek dovoljni za uronjaj celog prečnika sporo obrtnog propelera. Za mnoge teretne brodove, deo vremena koji su provodili u balastu je bio procentualno mali (brodovi koji su u jednom smeru plovidbe prevozili ugalj, a u drugom smeru žitarice). Problemi su se mogli dogoditi kada se sa pražnjenjem tankova goriva tokom plovidbe smanjivala masa broda što je izazivalo izranjanje broda. Izuzimajući problem deformacija zakovica usled sleminga, najozbiljniji problem je bio lom propelerskog vratila zbog zaletanja motora. Ovo zaletanje motora je karakteristično za slučaj kada propeler značajno izroni iz vode što dovodi do naglog rasterećenja propelera. Raniji radovi o balastiranju, kao što je Tharle-ov rad iz 1903. godine [1.], su preporučivali dodatni kapacitet balastnih tankova, čime se smanjivao korisni teretni prostor što nije bilo po volji brodovlasnika. Noviji tipovi brodova kao što su tankeri za naftu i brodovi za prevoz rude obično su provodili polovinu svog radnog veka u balastu. U slučaju tankera balast se krcao u teretne tankove kada bi brod plovio prazan. Iako je dostupnog prostora za utovar balasta bilo u izobilju, javljali su se problemi korozije i zagađenosti kada su se teretni tankovi koristili za balast. Uvođenje dizel propulzije 30-tih godina 20. veka dovelo je do smanjenja veličine potrebnih tankova goriva. U slično vreme se pojavilo i varenje kao nova tehnologija spajanja oplate i ostalih delova konstrukcije broda. Ove dve novine su znatno uticale na smanjenje deplasmana neopterećenog broda, tako da su se za balastiranje koristili dodatni duboki tankovi i to krcanjem balasta u prazne tankove goriva. Jedan od nekoliko radova koji su diskutovali o osobinama balasta je bio BOCLER-ov rad [2.] iz 1942. godine. On je u ovom radu dao preporuku za gaz na pramcu od najmanje 0.025 – 0.03 x L (L – dužina broda) i za uronjaj propelera od najmanje 80% njegovog prečnika. Posle rata dodatni kapaciteti balasta su se dobili korišćenjem nepristupačnih prostora na brodu kao tankova balasta (npr. Tuneli vratilnih vodova) i dubljim dvodnima ispod pramčanih skladišta. Ponekad su se koristili i tankovi na palubi, a imali su dodatnu prednost što su smanjivali metacentarsku visinu u balastu. Ekspanzija brodova za rasuti teret 60-tih godina prošlog veka nije dovela do posebnih problema sa balastiranjem. Kapaciteti tankova u dvodnu Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

su se povećali kao posledica korišćenja levkastih oblika bokova teretnih skladišta (zbog lakšeg istovara zrnastog tereta). Kapaciteti balastnih tankova je uvećan i upotrebom tkz. wing tankova u vrhovima dvoboka. Takođe je bio čest slučaj da se projektuje jedno skladište u srednjem delu broda koje se moglo koristiti i kao duboki tank balasta. Na ovaj način se obezbeđivao dodatni uronjaj posebno pri plovidbi u teškim vremenskim uslovima. Kod ovih brodova kod plovidbe u balastu, uzdužna čvrstoća postaje potencijalni problem usled uvećanih momenata savijanja i smičućih sila. Kod svih tipova brodova za generalni teret, posebno lajnera koji su retko kad potpuno bez tereta, vodeni balast se može koristiti za trimovanje i popravljanje stabiliteta. U slučaju kontejnerskih brodova, da bi se ukrcao maksimalni broj kontejnera na palubu balastiranje je obavezno zbog postizanja zadovoljavajućeg stabiliteta. Kod RO-RO brodova vodeni balast može biti neophodan da bi se smanjio krmeni trim. Krcanje balasta u teretne tankove kod tankera ili u tankove goriva kod drugih brodova je danas dozvoljeno samo u slučaju nužde. Posebni tankovi za balast i tečni teret se danas zahtevaju po pravilima IMO MARPOL konvencije. Kapacitet posebnih balastnih tankova mora biti takav da uroni brod i njegov propeler na srednjem gazu od 2 + 0.02*L [m] pri čemu trim ne sme preći 1.5% od L. Današnji problem nije toliko u projektovanju brodova sposobnih da se balastiraju na odgovarajući gaz u teškim vremenskim uslovima, već u projektovanju dovoljno fleksibilno upravljivih balastnih sistema. Sa ovakvim sistemom se može obezbediti najekonomičniji gaz i trim za pretežne (najčešće) vremenske uslove. Normalni uslovi za plovidbu često omogućavaju plići gaz. Ovo dovodi do smanjenja okvašene površine broda, a time i smanjenje otpora broda što značajno povećava uštede goriva. Brodovi za rasuti teret provode značajan deo svog radnog veka u balastu. Veći brodovi koji uglavnom prevoze rudu, ugalj i žitarice provode od 40% do 50% svog veka u balastu. Manji brodovi koji mogu prevoziti više vrsta tereta provode u balastu 30% do 40% svog vremena. U radu [3.] se kaže da je brzina broda u balastu za 1 do 1.5 čvor veća nego brzina opterećenog 11


broda. Takođe je tu pokazano da se optimalna brzina u balastu postiže sa istom potrošnjom goriva koja daje optimalnu brzinu opterećenog broda. Brzina broda u službi se određuje u zavisnosti od vozarina i cene goriva na tržištu.

Važan aspekt osobina broda na različitim gazovima u različitim uslovima plovidbe je da smanjenje deplasmana dovodi do smanjenja neophodne snage za održavanje potrebne brzine. Ovo je prikazano na slici 15. [3.] DIZEL ELEKTRIČNI BRODSKI POGONSKI SISTEM U odnosu na ostale varijante prenosa snage od pogonske mašine do propelera, električni pogon ima nekoliko prednosti koji se mogu sagledati sa dijagrama na slici 4: Sa normalizovanih dijagrama na slici 4 moguće je videti da se pogonskom dizel motoru a koji se najčešće koristi na unutrašnjim vodama, može menjati brzina u opsegu od 40% ili čak 50% nn do 100% nn. Nije moguće povećati brzinu iznad ovog opsega. Nije moguće čak ni smanjiti brzinu obrtanja ispod ovog opsega, jer dolazi do zaustavljanja pogona. Krive opterećenja broda često se veoma razlikuju. Primer je pun ili prazan gurački sastav ili remorker u slobodnoj vožnji ili u teglju. Kod elektromotornog prenosa snaga sa brzinom obrtanja propelera linearno raste do nominalne vrednosti a od te tačke je moguće povećati brzinu obrtanja i do 60% pri čemu se normalno, snaga zadržava na stalnoj vrednosti. Prednosti u poboljšanju pogonskih osobina broda • kontinualna regulacije brzine propelera u punom opsegu • brz prekret propelera i plovidba unazad istom snagom kao za plovidbu napred • apsorbovanje pune snage pogonskih motora (mogućnost podešavanja optimalne brzine obrtanja propelera) • nezavisna regulacija brzine oba propelera • eliminacija kormila 12

Karakteristika elektromotora

100 90

Karakteristika dizel motora

80 70 P [%]

Propeler se projektuje za uslove opterećenog broda, ali sa površinom krila uvećanom da zadovolji smanjenje urona propelera u uslovima balasta. Ovo je potrebno uraditi da bi se sprečio početak kavitacije na krilu propelera. Korak propelera se u nekim slučajevima određuje kao kompromisno rešenje između uslova rada u opterećenom stanju i u stanju balasta.

110

60

Propelerska kriva (vuča na stubu)

50 40

Propelerska kriva (separatna vožnja)

30 20 10 0 0

500

1000

n1

1500

n2

2000

n [o/min]

Slika 5. Normalizovan dijagram opterećenja pogonskih mašina i propelerskih krivih

Prednosti u mašinskom prostoru • primena manjih, brzohodnih pogonskih mašina sa visokim stepenom iskorišćenja • smeštaj pogonskih mašina na najpogodnijem mestu u brodu • eliminacija uređaja za reverziranje • agregatno postavljanje i menjanje Poboljšanja u primeni pogonskih agregata • Povećana pouzdanost pogona sa više pogonskih agregata • Povećana ekonomija sa mogućnosti isključenja nekih pogonskih mašina pri malim brzinama broda ili nizvodnim plovidbama (optimalno korišćenje agregata) • generatorski rad pogonske mašine • nema pomoćnih agregata (napajanje brodske mreže preko pogonskih generatora) • manja buka i vibracije, jer se agregati postavljaju na mestima gde nema ljudi EKSPERIMENTALNO ISTRAŽIVANJE PONAŠANJA PROPELERA FIKSNOG KORAKA PRI PROMENI BRZINE BRODA U nemogućnosti da teorijski istražimo ponašanje propelera fiksnog koraka pri promeni brzine plovidbe iskorišćena su modelska ispitivanja propelera u slobodnoj vožnji. Ako je pogonski motor u stanju da razvije nominalnu snagu i ako je transmisioni sistem u stanju da ovu snagu prenese do propelera, onda je za ekonomiju pogona najodgovorniji propeler sa svojom sposobnošću ili nesposobnošću da isporučenu snagu transformiše u Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


propelerski mlaz odnosno silu koja pokreće brod. Iz teorije i prakse dobro je poznato da je propeler datog fiksnog koraka u stanju da apsorbuje raspoloživu snagu i proizvede potrebni potisak samo i isključivo samo ako brod plovi brzinom za koju je propeler projektovan. Ako je brzina broda veća od brzine za koju je propeler projektovan onda taj propeler nije u stanju da apsorbuje ponuđenu snagu odnosno propeler opterećuje motor sa njegovom nominalnom snagom. Ukoliko je brzina broda manja od brzine za koju je propeler projektovan onda taj propeler pri nepromenjenoj brzini rotacije traži veću snagu od ponuđene da bi održao datu brzinu rotacije, odnosno propelere u ovom slučaju preopterećuje pogonski motor. Oba slučaja imaju veliki uticaj na ekonomičnost rada motora kao i na vek trajanja motora. Kod rasterećenja pogonskih motora brod nije u stanju da razvije nominalnu brzinu pa stoga nije u stanju ni da u predviđeno vremenu obavi predviđeno putovanje. Da bi uspostavili funkcionalnu zavisnost između promene brzine plovidbe i veličine propelerom apsorbovane snage iskorišćeni su rezultati ispitivanja brodskih modela prikazanih u formi odgovarajućih polinoma za veliki broj propelera različitih geometrija. Pored toga imali smo na raspolaganju rezultate probne vožnje lučkog remorkera, izgrađenih u bivšem Brodogradilištu “Tito” u Beogradu, instalisane snage 2310ks (1723kW) opremljenog prekretnim propelerom prečnika 2.9m. Probne vožnje su uključivale merenja pri brzini nula, odnosno ispitivanje maksimalne vrednosti vučne sile na stubu, pa sve do maksimalne

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

brzine od 13.4kn ili tzv. brzine u separatnoj vožnji. Za svaku brzinu korak propelera je podešavan sve dok propeler ne bi apsorbovao svu raspoloživu snagu. Za šest različitih vrednosti koraka propelera, uzetih iz rezultata probne vožnje remorkera, izračunata je apsorbovana snaga kao i brzina plovidbe za nominalni broj obrtaja od n = 200o/min. Dostiziva brzina plovidbe remorkera određena je na presecištu krive predate snage propelera dobijene iz Wageninških polinoma i odgovarajuće krive otpora remorkera. Tako izračunate krive apsorpcije za šest različitih koraka propelera ucrtane su u dijagram u kojem je debljom linijom predstavljena kočiona karakteristika datog motora (Slika 6). Očitavanjem vrednosti apsorbovanih snaga i postignutih brzina za izračunatih 6 slučajeva omogućila je da se očitane vrednosti uvrste u pretpostavljenu eksponencijalnu zavisnost n

P1 ⎛ v 2 ⎞ =⎜ ⎟ , P2 ⎝ v1 ⎠ gde je: P2 – nominalna snaga v2 – brzina pri nominalnoj snazi P1 – snaga koju apsorbuje propeler pri brzini v1 v1 – trenutna brzina plovidbe Za očitane vrednosti eksponent n se kretao od 2.931 - 2.982, pa je zaključeno da eksponent n=3 daje dobru aproksimaciju ove funkcionalne veze koju je potrebno i teorijski dokazati.

13


Slika 6. Prikaz apsorbcije propelera fiksnog koraka zajedno sa kočionom krivom motora

J

v [m/s]

v [kn]

v [km/h]

KT

KQ

KTn

η0

Q [Nm]

PD [kW]

0 0.05 0.1 0.15 0.2

0.000 0.532 1.063 1.595 2.127

0.000 1.034 2.067 3.101 4.134

0.000 1.914 3.828 5.742 7.656

0.62 0.587 0.557 0.527 0.49

0.0565 0.0563 0.056 0.0555 0.0549

0.323 0.292 0.263 0.235 0.209

0 0.083 0.158 0.227 0.289

155805 155253.4 154426.2 153047.4 151392.8

3589.5 3576.8 3557.7 3526.0 3487.8

0.25 0.3 0.35 0.4 0.45

2.658 3.190 3.722 4.253 4.785

5.168 6.201 7.235 8.269 9.302

9.570 11.484 13.398 15.312 17.226

0.471 0.443 0.416 0.388 0.36

0.054 0.053 0.0518 0.0504 0.0488

0.184 0.161 0.14 0.12 0.101

0.347 0.399 0.447 0.49 0.528

148910.9 146153.3 142844.2 138983.5 134571.4

3430.7 3367.1 3290.9 3202.0 3100.3

0.5 0.55 0.6

5.317 5.848 6.380

10.336 11.369 12.403

19.140 21.054 22.968

0.331 0.301 0.27

0.047 0.045 0.0427

0.084 0.067 0.05

0.56 0.586 0.604

129607.7 124092.5 117749.9

2985.9 2858.9 2712.8

0.65 0.7 0.75 0.8

6.912 7.443 7.975 8.507

13.436 14.470 15.503 16.537

24.882 26.796 28.710 30.624

0.237 0.202 0.165 0.125

0.0401 0.0373 0.0342 0.0308

0.033 0.016 -0.002 -0.021

0.611 0.603 0.575 0.518

110580.2 102858.9 94310.26 84934.39

2547.6 2369.7 2172.8 1956.7

0.85

9.038

17.571

32.538

0.083

0.0271

-0.042

0.415

74731.23

1721.7

0.9

9.570

18.604

34.452

0.038

0.0231

-0.063

0.234

63700.79

1467.6

Slika 7. Parametri fiksnog propelera za P/D = 1.17

14

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


Iz dijagrama datog na slici 6 primetno je da je samo propeler koraka od P/D = 1.17 u stanju da pri n = 200o/min apsorbuje svu raspoloživu snagu pogonskih dizel motora u iznosu od 1723kW. Smanjenjem koraka propelera opada i vrednost apsorbovane snage, pa tako imamo da propeler fiksnog koraka sa omerom koraka P/D = 1.053 pri nepromenjenoj brzini rotacije apsorbuje 1450kW, tako da propeler ne apsorbuje oko 260kW što predstavlja rasterećenje motora od oko 15%. Daljim smanjenja koraka za P/D = 0.993 i n = 200o/min propeler je u stanju da apsorbuje samo 1255kW, što predstavlja rasterećenje motora od oko 36%. Najdrastičniji slučaj nastupa kada je korak propelera P/D = 0.937 i tada propeler apsorbuje samo 60% od nominalne snage motora. Ovo rasterećenje nastaje kao posledica redukcije brzine broda za približno 2.5kn. Brodovlasnici suočeni sa ovom činjenicom da bi ekonomičnost i pri promeni brzine plovidbe bili su prinuđeni da na svoje brodove ugrađuju propelere promenljivog koraka. Ugradnja ovih propelera nije ni malo jednostavna, jer traži ugradnju šupljeg vratila od motora do glavčine propelera, zatim ugradnju

mehanizma za promenu koraka kao i ugradnju posebnog tanka za smeštaj hidrauličkog ulja kojim se preko odgovarajućeg hidrauličkog sistema vrši daljinska regulacija koraka propelera. Ovaj uređaj iziskivao značajno povećanje investicione cene broda kao i operativnih troškova broda. Prema najjednostavnijoj impulsnoj teoriji propelerskog delovanja promena veličine apsorbovane snage može se objasniti promenom veličine napadnog ugla pod kojim fluid udara u profil krila propelera, što je identično promeni skliza propelera. Jasno je da će promena napadnog ugla profila izazvati i promenu uzgonske sile i otpora profila. Skliz profila definisan je sledećim izrazom

sr = 1 −

vA , P⋅n

gde je P - korak propelera a n broj obrtaja. Iz ovog izraza proizilazi da se skliz propelera odnosno napadni ugao brzine fluida na profil krila propelera može promeniti promenom koraka propelera kao i promenom broja obrtaja.

Slika 8. Apsorbcija snage fiksnog propelera(P/D = 1.17) pri različitim brzinama obrtanja

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

15


Uočava se da propeler koraka P/D = 0.908 za n = 200o/min nije bio u stanju da apsorbuje nominalnu snagu motora, dok je povećanjem broja obrtaja na n = 220o/min apsorbovao nominalnu snagu motora od 1723kW. REZULTATI ISPITIVANJA VLASTITOG PROTOTIPA DIZEL ELEKTRIČNOG POGONA MALE SNAGE SA PRSTENASTIM PROPELEROM Da bi se uverili u prednosti koje ima dizel električni pogon, prema definiciji dizel električni pogon zovemo onaj pogon kod kojeg elektromotor pogoni direktno propeler preko odgovarajućeg kratkog vratilnog voda nudi odlučili smo da izradimo vlastiti prototip ovog pogona i da ga ispitamo. Budući da bismo raspolagali nikakvim finansijskim sredstvima to smo morali da izradimo prototip sa minimalnom cenom koštanja i da za njegovu realizaciju koristimo na raznim mestima pozajmljena sredstva.

Slika 9. Čamac sa ugrađenim dizel motornim agregatom i naponsko frekventnim invertorom postavljenim na vrhu agregata

Kao prvo prototip je morao biti izuzetno male snage kako bi mu cena bila što niža. kao drugo primenili smo za transmisiju snage od elektromotora do propelera kaišni pogon sa ozubljenim kaišem, kao najjeftiniji, a dovoljno siguran transmisioni sistem.

Slika 10. Šematski prikaz komponenata električne transmisije od SUS motora do prstenastog propelera (1-pogonski SUS motor; 2-trofazni generator; 3invertor; 4-asinhroni motor; 5-kajišni prenos; 6prstenasti propeler)

Da ne bi ova kombinacija bila tržišno konkuretna, morali smo razviti metod proračuna ovakvih propelera, kako bi se ubedili da su performanse ovakvog propelera dovoljno bliske performansama klasičnih propelera. Tek kada smo se u ovo uverili pristupili smo izradi prototipa. Elektromotor je trofazni, asinhroni, proizvođača ‘’Sever’’ iz Subotice. Osnovni podaci elektromotora su: • Tip 2.ZK 112 M-2 • Nominalna snaga 4 kW • Nominalni broj obrtaja 2830min-1 • Stepen iskorišćenja 0.82 • Faktor snage 0.93 • Nominalna struja 7.8 A • Nominalni moment 13 Nm • Odnos polazne i nominalne struje 7.6 • Odnos polaznog i nominalnog momenta 3.2 • Odnos maksimalnog i nominalnog momenta 3.3 • Klasa rotora KR 16 • Mehanička zaštita IP 54 • Masa 24 kg Prenos snage se vrši preko zupčastog kaiša. Broj zuba na pogonskom zupčaniku iznosi 22 a na pogonjenom 62. Prenosni odnos je 2.82.

Da bi se kaišni sistem transmisije mogao primeniti, morali smo, umesto klasičnih propelera da primenimo propelere sa prstenom u formi aero profila čvrsto fiksiranim na vrhu krila kojega u stručnoj literaturi zovu ring propeller.

Slika 11. Prstenasti propeler

16

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


Prstenasti propeler je trokraki, sa korakom 0.9. Spoljašnji prečnik propelera iznosi 201mm a unutrašnji 180mm. Invertor je trofazni, proizvođača Control Technics, tip Commander SE, za motore snage 0.75 to 7.5 kW. Osnovni podaci su: • Tip SE23200750 • Broj ulaznih faza 3 • Nominalni ulazni napon (+-10%) 200-240 V • Nominalna snaga 7.5 kW • Nominalna snaga 10 hp • Nominalni broj obrtaja 3000min-1 • Nominalna struja 28.5 A • Kratkotrajna struja (150%) 42.8 A Kada je nabrojana oprema teškom mukom nabavljena izrađen je prstenasti propeler i nabavljen nazubljeni kaiš. Onda je sva oprema ugrađena na jedan plastični čamac dužine 5.5 metara, širine 1.1m, proizvođač čamca je Hins Novi Sad. Na slici 7 vidi se izgled čamca sa ugrađenim dizel motornim agregatom i naponsko frekventnim invertorom postavljenim na vrhu agregata. Nakon montaže svih nabrojenih elemenata pristupilo se merenjima svih relevantnih parametara električnog pogona u toku vožnje po Dunavu. Probna ispitivanja su izvršena kako u toku plovidbe maksimalnom brzinom, tako i u toku merenja pri brzini nula t.j. sa čamcem privezanim za kuku. f (Hz)

F (N)

V (V)

I (A)

15

50

120

2,9

25

80

182

3,1

35

130

270

3,4

45

210

342

3,9

55

270

372

4,2

65

450

350

7,2

Tabela 2. Izmerene vrednosti električnih parametara

ZAKLJUČAK Funkcionalna zavisnost apsorbovane snage propelera i relativne promene brzine broda data na strani 6 ovog rada dobijena je numeričkom analizom određenog broja propelera fiksnog koraka. Da bi data funkcionalna zavisnost mogla biti opšte prihvaćena potrebno je dobiti verifikaciju bazena za ispitivanje brodskih modela. Prema preliminarnoj funkcionalnoj zavisnosti proizilazi da je opadanje apsorbovane snage promenom brzine broda vrlo veliko, nezavisno od uzroka koji su ovu Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

promenu brzine uzrokovali. Podsetimo se da promena brzine broda može nastati kao posledica plovidbe u teškim vremenskim uslovima ili smanjenja deplasmana broda zbog nedostatka tereta tj. plovidbe u balastu. Nema potrebe dokazivati kako redukcija apsorbovane snage snažno utiče na ekonomičnost plovidbe broda kao i racionalnog korišćenja energije. Iz gornjeg proizilazi da se ekonomična plovidba ne može ostvariti bez usklađivanja propelera i pogonske mašine. Da već i mala promena brzine broda vrlo snažno utiče na ekonomiju broda zato što se apsorpcija propelera menja čak sa trećom potencijom relativne brzine, bez obzira da li je ova promena brzine uzrokovana zbog plovidbe u teškim vremenskim prilikama, zbog plovidbe u balastu ili zbog uticaja plitke vode. Nije moguće obezbediti ekonomičnost plovidbe broda bez obezbeđenja ekonomije pogonskog kompleksa. Ekonomija pogonskog kompleksa, na sadašnjem nivou tehničkog razvoja, može se obezbediti ugradnjom odgovarajućeg propelera sa promenljivim korakom ili ugradnjom odgovarajućeg dizel električnog sistema sa tristorskim naponsko frekventnim konvertorima. U prvom slučaju usaglašavanje pogonskog motora i propelera se postiže odgovarajućom regulacijom koraka propelera, a u drugom slučaju se usaglašavanje propelera i pogonskog motora obavlja promenom brzine rotacije propelera fiksnog koraka pri nepromenjenom broju obrtaja pogonskog motora. Treba napomenuti da je ovaj drugi način investiciono povoljniji i pored usaglašavanja propelera nudi određene povoljnosti koje su u radu pomenute. Imajući sve ovo u vidu nameće se jedan vrlo smeo i možda preuranjen zaključak da je vreme gradnje brodskog pogonskog kompleksa direktnom transmisijom i propelerom fiksnog koraka na izmaku i da će se u buduće graditi brodski kompleksi isključivo sa elektro pogonom i regulacijom frekvencije preko naponsko frekventnih konvertora. Rezultati ispitivanja prototipa prstenastog propelera sa električnim pogonom su u toj meri povoljni da, kada bi se ispitivanja provela i u području viših snaga i kada bi se dobila verifikacija odgovarajućih međunarodnih klasifikacionih društava bili bi u stanju da našim brodarima i brodograditeljima ponudimo rešenje 17


propulzije i kormilarenja koje je nekoliko puta jeftinije od postojećeg sistema propulzije i kormilarenja. Sa ovim rešenjem naši brodari i brodograditelji bi mogli da budu mnogo konkurentniji na svetskom tržištu. Za realizaciju ovog projekta potrebno je obezbediti mala finansijska sredstva i ako odgovorni u ministarstvu za nauku i zaštitu okoline ovo pročitaju i pokažu svoju zainteresovanost mi ćemo sa zadovoljstvom izraditi specifikaciju potrebnih sredstava. LITERATURA: /1/

/2/

/3/

/4/

Grobmann G. “Auslegung der Hauptmaschine fur Schwerwetter auf der grundlage von bordmessungen”, Jahrbuch der Schiffbautechnischen Gesellschaft 73-79, 83. Band, 1989 Chapman L.B., “The marine power plant”, McGraw-Hill Book Company, Inc, New York and London, 1942. Buxton I.L., Logan J.A. “The ballast performance of ships with particular reference to bulk carriers”, Transactions RINA, Volume 129, 1987. Gallin C., Hiersig H., Heiderich O., “Ships and their propulsion system”, Lohmann&Stolterfoht Gmbh, Witten – West Germany

NUMERICAL ANALYSYS OF APSORBED POWER REDUCTION OF THE FIXED PITCH PROPELLER WHILE THE SHIP IS OPERATING AT “OFF” DESIGN SPEED In this paper the economy of the different marine plants is elaborated. Particular attention is given to the elaboration of the propeller power absorption dependence at the different operational speed independently of its size and design speed. In order to simplify the definition of Marine Power Plant Economy (MPPE) it’s

18

suitable to introduce the new technical term, new at least for the domestic ships theory and practice. In the domestic professional literature we name it “usklađivanje” which we use to define possibility of fixed pitch regulation in such way to make it capable to absorb all available main engine power. In the German professional literature is named “anpasung fixed pitch propeller and haupt machine“ /1/. German colleagues use more adequate definition of this technical term “anpasung fixed pitch propeller and haupt machine“ in such way that the ship is consuming minimum fuel per sailed mille. In the English professional literature probably named “adjusting” fixed pitch propeller and main engine in such way to minimize the fuel consumption. On up to date technological level enables MPPE to be achieved either by installing adequate CPP or installing the diesel electric power plant. In the first case the controlling of the MPPE is achieved by the adequate controlling of the propeller pitch, while in second case controlling of MPPE is achieved by the adequate controlling propeller rotational speed by means of frequency voltage converter. It seems that the second alternative has lower purchasing cost and more over offers many other advantages which are mentioned in this paper. Key words: diesel electric marine power plant, controllable pitch propeller (CPP), adjusting of the propeller with main engine power

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


KONCEPCIJSKO PROJEKTOVANJE ROBOTIZOVANIH ĆELIJA ZA ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Dragan Milutinović, Mašinski fakultet Beograd Robotizovano elektrolučno zavarivanje je sofisticirana tehnologija pa je njena implementacija u industriji veoma težak problem kako za inženjere tako i za menadžment. U cilju prevazilaženja postojećih nedostataka u složenim procesima projektovanja i implementacije robotizovanih ćelija u elektrolučnom zavarivanju, u radu je prikazana metodologija njihovog koncepcijskog projektovanja kao neophodnog preduslova za detaljno projektovanje, gradnju i instalisanje ovih sistema. Metodologija je zasnovana na analizi i modeliranju realnih predmeta i procesa zavarivanja i na korišćenju savremenih softverskih sistema za modeliranje i simulaciju robotizovanih ćelija. Ključne reči: robotizovanje ćelije, elektrolučno zavarivanje, koncepcijsko projektovanje. UVOD Robotizovano elektrolučno zavarivanje je danas tehnologija koja kombinuje fleksibilnost i produktivnost sa kvalitetom proizvoda i racionalizacijom procesa. U poslednje vreme su postignuti značajni rezultati u razvoju robota, zavarivačke opreme za njih, senzora i softvera za programiranje i simulaciju u cilju odgovora na stalne izazove u ovoj oblasti primene [1]. Implementacija robotizovanog elektrolučnog zavarivanja (obično MIG/MAG i TIG postupci) u industriji je veoma težak problem kako za inženjere tako i za menadžment. Koncipiranje i razvoj robotizovanih ćelija, u opšte, ne zahteva samo nova znanja, ideje i iskustvo u ovoj oblasti već i sposobnost da se ta znanja transformišu u metodološku proceduru. Problem projektovanja robotizovanih ćelija, u opšte, je razmatran u [2] i [4]. Međutim, postavljene opšte aktivnosti procesa projektovanja nisu sistematizovane kao metodologija za projektovanje i organizaciju ćelija sa robotom. S obzirom na sve širu oblast primene, kako u manipulacionim tako i procesnim, kombinovanim i specijalnim zadacima, problem nedostatka opštih ili specifičnih metoda projektovanja robotizovanih ćelija (za pojedine oblasti primene robota) postaje sve značajniji. U cilju uspešnijeg rešavanja problema projektovanja i implementacije robotizovanih ćelija, predložen je novi pristup [3]. Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

Osnova predloženog pristupa je metodologija koncepcijskog projektovanja robotizovanih ćelija kao neophodni preduslov za detaljno projektovanje, gradnju i instalisanje ovih sistema. Predložena metodologija koncepcijskog projektvanja robotizovanih ćelija za elektrolučno zavarivanje, koja se ukratko prikazuje u ovom radu, je zasnovana na analizi i modeliranju radnih predmeta i procesa zavarivanja i na korišćenju sofisticiranih softverskih sistema za simulaciju i modeliranje robotizovanih ćelija. Kao osnova za implementaciju razvijene metodologije je softverski paket WORKSPACE51 koji je instalisan u laboratoriji za industrijske robote i veštačku inteligenciju, Centra za nove tehnologije Mašinskog fakulteta u Beogradu. ULOGA I ZNAČAJ METODOLOGIJE KONCEPCIJSKOG PROJEKTOVANJA ROBOTIZOVANIH ĆELIJA ZA ELEKTROLUČNO ZAVARIVANJE Investiranje u automatizaciju procesa elektrolučnog zavarivanja je opravdano ako se, zavisno od ciljeva, ispunjava jedan ili više od sledećih zahteva: • veća produktivnost, • niži proizvodni troškovi, 1

WORKSPACE5, PC based robotic software, Flow software Technologies, Canada, nabavljen sredstvima MNTR u okviru projekta Troosne paralelne mašine, MIS.3.02.0101.B

19


• • • • •

viši i konstantan nivo kvaliteta proizvoda, bolje upravljanje proizvodnjom, bolji odgovor na zahteve kupca, visoka fleksibilnost, i humanizacija rada itd. Inicijalna analiza pogona/fabrike

Inicijalna analiza od strane menadžmenta za uvođenje robotizovanih ćelija za elektrolučno zavarivanje ne da Koncepcijsko projektovanje robotizovane ćelije za elelktrolučno zavarivanje za izabranu familiju ili skup radnih predmeta Varijante “virtuelnih ćelija”

Tehnoekonomska analiza Odbačene varijante

da

neke ili sve projekat se obustavlja

Detaljno projektovanje izabrane varijante ćelije

Robotizovane ćelije za elektrolučno zavarivanje su značajna investicija pa se u procesu projektovanja mora pažljivo razmotriti veliki broj zahteva koji su često oprečni. Kako je naglašeno u [2] i [4] projektovanje robotizovanih ćelija, u opšte, obuhvata: • • • • • • • •

projektovanje fizičkog layout-a ćelije, upravljanje svim komponentama ćelije, predviđanje i evaluaciju performansi, tehno-ekonomsku analizu, realizaciju i instalisanje, bezbednost, obuku, i održavanje.

Kao što je rečeno, ove aktivnosti nisu sistematizovane u metodološku proceduru pa je uspešno projektovanje i implementacija vrlo ozbiljan problem i za menadžment i za inženjere. U cilju rešavanja ovog problema u [3] je postavljena opšta metodologija projektovanja robotizovanih ćelija. Metodologija ima opštu strukturu odnosno može poslužiti za projektovanje robotizovanih ćelija u različitim oblastima primene. Prikaz postavljene metodologije za projektovanje robotizovanih ćelija je dat na slici 1. Kao što se vidi, osnova pristupa je metodologija koncepcijskog projektovanja zasnovana na savremenim informacionim i komunikacionim tehnologijama. Efikasnim projektovanjem većeg broja varijanti ″virtuelnih ćelija″, koje postoje samo u računaru, omogućava se: • izbegavanje rizika u donošenju odluka

menadžmenta, • ušteda u vremenu i novcu, i • efikasno detaljno projektovanje, gradnja i

instalisanje usvojene varijante ćelije. Nabavka, projektovanje i proizvodnja komponenata ćelije

Gradnja, instalisanje i obuka

Puštanje u rad ćelije i njena integracija sa tehnološkim okruženjem Slika 1. Opšta metodologija projektovanja robotizovanih ćelija na primeru elektrolučnog zavarivanja

20

PRIKAZ METODOLOGIJE Metodologija koncepcijskog projektovanja robotizovanih ćelija je osnova opšte metodologije projektovanja i implementacije robotizovanih ćelija prikazane na Slici 1 i bazirana je na: • analizi i modeliranju radnih predmeta i procesa, i • primeni sofisticiranih softverskih sistema za modeliranje i simulaciju robotizovanih ćelija kao neophodnog alata.

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


Inicijalna identifikacija mogućih primena specifikacija ciljeva

Modeliranje i analiza radnih predmeta i procesa zavarivanja

Izabrana grupa ili familija delova Koncepcijsko projektovanje layout-a ćelije • • • • • • •

Izbor tipa layout-a Izbor robota Izbor pozicionera Izbor pomoćnog pribora Izbor zavarivačke opreme i uređaja za zavarivanje Optimizacija rasporeda komponenti ćelije Izbor upravljanja i sistema programiranja

Varijante ćelije

Varijanta 1

Varijanta 2

Za svaku varijantu ćelije izbor isporučioca i/ili proizvođača svake komponente u ćeliji (sa cenama)

Varijanta 3

Za svaku varijantu ćelije analizirati troškove inženjeringa, instalisanja, obuke i održavanja

Detaljna tehnoekonomska analiza za svaku varijantu Odbačene varijante

Izabrana varijanta ćelije za dalje detaljno projektovanje, gradnju i instalisanje Slika 2. Uprošćeni algoritam koncepcijskog projektovanja robotizovanih ćelija za elektrolučno zavarivanje

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

21


Na osnovu razmatranja i analiza danas relevantnih znanja, metoda, sistema, procesa i problema vezanih za elektrolučno zavarivanje metodologija je, kao što se vidi sa Slike 2, organizovana kao logički redosled sledećih aktivnosti: 1. Inicijalna identifikacija mogućih primena i specifikacija ciljeva (produktivnost, kvalitet, fleksibilnost …). 2. Analiza i modeliranje radnih predmeta i procesa zavarivanja (definisanje grupe ili familije delova – oblik i dimenzije, materijal, debljine, pripremka, tip spoja, tip i položaj šava, trajektorije, mogući redizajn, pripremka…; process, parametric procesa, plan zavarivanja…; modeliranje i generisanje trajektorije šava, Slika 3…). 3. Koncepcijsko projektovanje layout-a ćelije u nekoliko varijanti (izbor tipa layout-a – konvencionalni pozicioneri, sinhronizovani pozicioneri, robot kao pozicioner…; izbor robota – konfiguracija, broj stepeni slobode, dimenzije radnog prostora, nosivost, upravljanje, tačnost, brzine…; izbor pozicionera, zvarivačke opreme, optimizacija rasporeda, opreme sa proverom dostizivosti i analizom ciklusnog vremena, izbor senzora, upravljanja i programiranja…). 4. Za svaku varijantu layout-a ćelija se razmatraju potencijalni proizvođači i/ili isporučioci i cene svih komponenata (ova aktivnost je danas relativno jednostavna i brza zahvaljujući internetu). 5. Analiza problema inženjeringa i instalisanje izabranih komponenata ćelija sa očekivanim troškovima uključujući obuku i održavanje. 6. Tehnoekonomska analiza svake varijante (npr. metodom vremena otplate zasnovane na analizi troškova i ušteda…). 7. Prezentacija varijantnih rešenja menadžmentu sa izborom najpovoljnijeg ili ni jednog , tj. odustajanje od projekta.

PRIMENLJIVOST METODOLOGIJE U svakoj aktivnosti predložene metodologije, postoji najmanje nekoliko mogućnosti ili rešenja, ali to sada nije problem. Naprotiv, primenom sofisticiranih softverskih sistema za modeliranje i simulaciju ćelija to postaje prednost jer se nekoliko varijanti layout-a ćelija, sa više različitih komponenata može kreirati u kratkom periodu. Međutim, nije dovoljno samo imati moćan softver i pokušati primeniti metodologiju jer ona nije recept iz kuvara. Metodologija može biti primenljiva za specijalizovane inženjering firme ili kvalifikovani fabrički tim sa iskustvom, odnosno specijalistima iz oblasti proizvodnje, robota, zavarivanja, senzora, upravljanja, softvera, itd. Pojedini algoritmi metodologije su razvijeni u [5], gde su sa oganičenim resursima urađene i simulacije i eksperimenti. S obzirom na raspoložive robote, nedostatak pozicionera i zavarivačke opreme izabrana je grupa jednostavnih manjih delova, Slika 4. Za test primer radnog predmeta od stiropora sa Slike 5, urađena je simulacija i optimizacija layout-a primenom probne verzije softvera WORKSPACE5, na primeru ABB robota IRB C400-2.4, Slika 6 i 7, kao najsličnijeg raspoloživom robotu LOLA15, na kome je izvršena eksperimentalna provera korišćenjem simulatora elektrode, slika 8.

Slika 4.Primer izabrane grupe radnih predmeta

Slika 3. Trajektorije šava sa orijentacijom elektrode a) pravolinijska, b) složena trajektorija Slika 5. Test primer radnog predmeta

22

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


Slika 6. Model ćelije sa radnim predmetima i pridruženim koordinatnim sistemima

Slika 7. Simulacija procesa elektrolučnog zavarivanja

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

23


ZAKLJUČAK Razvijenu metodologiju koncepcijskog projektovanja robotizovanih ćelija za elektrolučno zavarivanje je bazirana na analizi i modeliranju radnih predmeta i procesa zavarivanja i na korišćenju savremenih softverskih sistema za modeliranje i simulaciju robotizovanih ćelija. Metodologija je organizovana kao redosled logičkih koraka za koncepcijsko projektovanje ćelije kao neophodnog koraka za kasnije detaljno projektovanje, gradnju, instalisanje pa i eksploataciju. Metodologija omogućava efikasno koncepcijsko projektovanje nekoliko varijanti ćelija za izabranu klasu radnih predmeta u kratkom vremenu. Ovako projektovane ″virtualne ćelije″ postoje samo u računaru ali svaka od njih može biti brzo detaljno projektovana nakon odluke menadžmenta.

Razvijena metodologija bi efikasno mogla biti primenjena u industriji, naročito u malim i srednjim preduzećima (SMEs), odnosno pri projektovanju robotizovanih ćelija za male i srednje serije zbog sledećih prednosti: • kroz veći broj kontrolnih tačaka mena-

džment izbegava rizik u donošenju odluka, • uštede u novcu i vremenu, • luži kao osnova za sve aktivnosti od

detaljnog projektovanja ćelije do njene gradnje i instalisanja. LITERATURA /1/

/2/

/3/

/4/

/5/

Bolmsjo , G., Olson, M., et al. ,Robotic arc welding-trends and developments for higher autonomy, Industrial robot, An international journal, vol.29,No.2 ,2002 Groover, P.M., Weis, M., et al., Industrial Robotic; technology, programming, and applications, second edition, McGraw- Hall Book Company, 1987. Milutinovic, D., et al., Razvoj opšte metodologije projektovanja robotizovanih ćelija, Završni izveštaj, Projekt s.1.03.07.295, Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, 1997. Rehg, A.J., Introduction to robotics in CIM systems, Fourth edition, Prentice Hall, 2000. Slama, M.M., Methodology for conceptual design of robotized arcwelding cells, Master thesis, University of Belgrade, Faculty of mechanical engineering, 2003.

CONCEPTUAL DESIGN OF ROBOTIZED ARC-WELDING CELLS Robotic arc-welding is sophisticated technology and its sucsessful implementation in industry is formidable management as well as technical problem. In order to overcome the deficiencies in robotic workcell design and implementation processes, the methodology for conceptual design is proposed ass necessary precondition for detailed design, building and installation of these systems. The methodology is based, on workpieces and welding process modelling and analysis, and on using sophisticated modelling and simulation software for robotic arc-welding. Key words: robotic cells, arc-welding, conceptual design. Slika 8. Eksperimentalna verifikacija korišćenjem robota LOLA 15 i simulatora elektrode

24

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


PRILOG PROJEKTOVANJU KAROSERIJE PUTNIČKOG MOTORNOG VOZILA POBOLJŠANJEM VIBROAKUSTIČKIH PARAMETARA Miloš Radisavljević, Zastava automobili, Institut za automobile, Kragujevac Miroslav Demić, Mašinski fakultet u Kragujevcu Redukcija nivoa buke i vibracija karoserijskih limenih površina postiže se primenom različitih antivibracionih (prigušnih) materijala. Upotreba prigušnih materijala je efikasna ako su dva fizička parametra: modul i faktor gubitka što viši. Viši moduli zahtevaju veće sile za deformisanje prilikom vibracija dok se viši faktor gubitka i prigušenje, bolje transformišu u mehaničku oscilatornu energiju. U ovom radu prikazani su rezultati dobijeni ispitivanjem uticaja prigušnih materijala nekoliko proizvođača na viboakustičke parametre karoserije. Tokom eksperimenta, registrovan je uticaj pomenutih materijala na brzinu prigušenja, zvučnu izolaciju, modalne parametre i unutrašnju buku vozila. Prilikom ovih razmatranja mora se problem posmatrati sa više aspekata, jer se, osim glavne funkcije, moraju uzeti u obzir i njihova težina, lakoća primene i zaštite, dimenzije i cene, a da pri tome imaju i dobre ekološke parametre. Ključne reči: vozilo, buka, vibracije, prigušni materijali UVOD Motor sa unutrašnjim sagorevanjem i automobil čine uzajamno povezan akustički sistem višeg reda, to jest složeni izvor zračenja buke. Oscilacije automobilskih konstrukcija generišu zvučne talase koji se čuju kao buka, a javljaju se na svim površinama motora i karoserije. Naročito direktno i intenzivno deluje buka koja se emituje od motora prema putničkom prostoru. Vozač joj je izložen u toku vožnje stalno i neizbežno, svesno ili nesvesno, on je neprekidno ocenjuje. Buka unutar vozila ima centralni karakter, tako da ona potiskuje dejstvo ostalih karakteristika, gubi se utisak o dobrom vozilu, kada je buka neprijatna. Vozač ocenjuje komfor kao dobar onda kada nema razlika između njegovih očekivanja i onoga što on zaista oseća. Pri tom nisu dovoljna samo tradicionalna mišljenja eksperta, već je, automobil komforniji, ukoliko je tiši, tj. ukoliko je niži nivo unutrašnje buke u dB(A). Dešava se, da automobil sa objektivno nižim nivoom buke, zavisno od vozača bučniji i manje prijatan od uporednog vozila sa visokim nivoom buke. Pored nivoa buke veliki značaj ima njen Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

spektralni sastav i vremenska raspodela amplituda. Preklapanje buke od dva izvora čije su srednje frekfencije približno iste, dovodi do toga da se ne čuje tiši od glasnijeg. Prag čujnosti ovog drugog tihog događaja je zbog prvog, glasnog podignutog do takozvanog praga istovremene čujnosti. Da bi se snizila ukupna buka vozila potrebno je istraživanja usmeriti na mesta gde se generiše, putevima prostiranja i na mestu prijema. Od izvora buka se prenosi kroz dva medija, vazduh i čvrstu sredinu do uha vozača odnosno putnika. Veoma je važno znati puteve prenosa buke jer jedino intervencija na njihovom presecanju može dati pozitivne rezultate. Zvučna zaštita na mestima prijema zvuka je najmanje opravdana kako ekonomski tako i tehnički. Aktivno praćenje buke vozila (“Sound engineering”), je nova ali sve važnija tema u razvoju automobila [2]. Vibroakustički materijali Presecanjem puteva prenosa buke vrši se njena izolacija odgovarajućim vibroakustičkim mate-rijalima, “pasivna izolacija”. Na osnovu kompletne analize karoserije, izvora buke u 25


vozilu, puteva njenih prolaza i osobina vibroakustičkih materijala, vrši se njihov izbor i mesta postavljanja. Problem se usložnjava kada dođe do superponiranja vibracionih i akustičkih modova karoserije. Ukoliko do toga dođe, vrši se njihovo rasprezanje, odnosno izolacija jednih u odnosu na druge. Iskustva svetskih proizvođača automobila prikazana su na slici 1, [1], gde se daje procentualni iznos doprinosa pojedinih delova karoserije vozila na unutrašnju buku. U frekventnom domenu komponente buke su u opsegu od (0,06 do 6) KHz. Frekvencija nije podjednaka za sve delove karoserije, već varira u odnosu na njihove gabaritne dimenzije, mehanička svojstva i granične uslove. Niža prenešena buka unutar vozila do uha putnika postiže se i manjim otvorima na pregradnom zidu za prolaz kablova, užadi, komandnih papuča i dr. i većom aktivnom površinom apsorpcije unutrašnjeg prostora vozila [4].

Slika 1. Procentualni udeo delova karoserije na ukupni nivo unutrašnje buke 1-vetrobransko staklo, 9%, 2-krov, 1%, 3-zadnje staklo, 3%, 4-zadnji deo vozila, 3% 5-zadnji deo poda, 21% 6-vrata, 14%, 7-prednji deo poda, 24%, 8-pregradni zid, 25%

Primarnu, odnosno direktnu buku, treba izolovati izolacionim materijalima, velike limene površine obložiti prigušnim materijalima kako bi se povećalo njihovo unutrašnje prigušno svojstvo a time izbegla pojava strukturnih vibracionih modova. Pojava akustičkih modova je posledica zatvorenih zapremina koje se kod automobila javljaju u motorskom, putničkom i prtljažnom prostoru kao posledica formiranja stojećih talasa. Da bi se akustička energija apsorbovala, a time i onemogućilo stvaranje stojećih talasa, u vozilo se postavljaju apsorpcioni materijali, koji će upijati akustičke talase i neće dozvoliti njihovu refleksiju.

26

Slika 2. Mesta primene vibroakustičkih materijala

Prema svojoj funkciji vibroakustički materijali se dele na: apsorpcione, prigušujuće, izolacione i materijale za povećanje krutosti struktura. Na slici 2 data su mesta primene vibroakustičkih materijala na vozilima Zastava. Apsorpcioni materijali se koriste kod vozila u putničkom prostoru kao akustički apsorberi za povećanje vremena reverberacije i u sendviču sa drugim materijalima za izolaciju motorskog i putničkog prostora. U apsorpcione materijale spadaju materijali kod kojih je kruta masa prožeta kanalićima (porama) i koji su međusobno povezani u neprekidnu mrežu. Zvuk prodire u pore ovih materijala gde se usled velikog trenja akustička energija pretvara u toplotu. Ovaj tip materijala se obično proizvodi od: tekstilnih vlakna (pamuk, vuna, svila), mineralnih vlakna (kamena vuna, staklena vuna), biljnih vlakna (drvena vuna, drvene čestice, kokos, juta, sisal i dr.). Ovim materijalima pridodati su poslednjih godina sintetičke pene, sunđeri, sa otvorenim porama slabe čvrstoće, penasti polietilen, penasti poliuretan, polipropilen sa puniocem od drveta, pena hlorid polivinila itd. Za ocenu kvaliteta ovih materijala koristi se koeficijent apsorpcije. Njegova vrednost se kreće od 0 do 1 ili od (0 do 100)%, a definiše se jednačinom (1) [6].

α=

4N ( N + 1)

(1)

gde su:

N=

pmax

pmin

pmax , pmin - maksimalni i minimalni akustički pritisci, respektivno.

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


Izolacioni materijali imaju zadatak da spreče prodiranje akustičke energije od izvora (motorskog prostora i izduvnog sitema) u putnički prostor. Znači, oni sprečavaju prodor zvučne energije od mesta nastanka do elementata koji će je ponovo aktivirati. Vibraciona energija koja potiče od površina motora i drugih agregata koji njemu pripadaju odaju vibracionu energiju karoseriji i okolnom vazduhu koji kasnije služe kao pobuda za druge delove i agregate koji će je pretvoriti zavisno od svoje rezonantne karakteristike u akustičke signale. Izolacioi materijali dobijaju se kombinacijom jednog ili više slojeva prigušnih i apsorpcionih materijala. Često se ovim kombinacijama dodaju i tanke aluminijumske folije radi povećanja njihovih reflektujućih svojstava. Izolacioni materijali se ocenjuju preko koeficijenta izolacije. Kod izolacionih materijala sa više od jedne izolacije zbirni koeficijent izolacije izračunava se prema jednačini (2).

R = 10 log(10 R1 /10 + 10 R 2 /10 )

naprezanja proporcionalna izduženjima (linearni opseg).

odgovarajućim

(2)

gde su: R1 i R 2 - zvučne izolacije prve i druge pregrade. Materijali za povećavanje krutosti, koriste se, da izvrše ukrućivanje karoserije na određenim mestima, a kao rezultat se dobija pomeranje rezonance karoserije ka višim vrednostima, odnosno niži nivo buke. Koriste se na čvornim mestima karoserije, kao što su veza prednjih i zadnjih stubova za pod i krov, mesta spajanja uzdužnih i poprečnih lonžerona itd. Obično su to ekspandirajući materijali, zapremina im se na višoj temperaturi može povećati i do deset puta. Korišćenjem akustičke pene mogu se popuni šupljine karoserije i na taj način preseći protok buke u putnički prostor (aerodimanička buka koja prolazi kroz kanale, tunele i slično). Prigušni materijali Premazivanje karoserije antivibracionim prigušnim materijalima utiče na snižavanje strukturne buke. Osim glavne funkcije prigušenja, mora se voditi računa o njihovoj težini, lakoći primene, zaštiti (toksičnosti), da zuzimaju mali prostor i imaju nisku cenu. Određivanje dinamičkih elastičnih parametara uzoraka u obliku šipke ili trake sa pravougaonim profilom, u vremenskom i frekventnom domenu data je u literaturi [6], sa naznakom da amplitude oscilacija treba da su dovoljno male, tako da su periodična Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

Slika 3. Prigušene viskoznoelastične oscilacije u vremenskom i frekventnom domenu

Na slici 3 dat je vremenski zapis prigušenih oscilacija u vremenskom i deo rezonantne krive vibracija u frekventnom domenu. Amplituda oscilovanja X (t ) data je jednačinom (3).

X (t ) = X 0 exp(− βt ) sin 2πf d t

(3)

gde je: X 0 - amplituda oscilovanja u nultom vremenu, f d - frekvencija prigušnog sistema i

β - koeficijent prigušenja.

Logaritamski dekrement Λ predstavlja prirodni logaritamski odnos dve uzastopne amplitude oscilovanja za viskozno-elastični sistem i dat je jednačinom (4)

Λ = ln( X q X q +1 )

(4)

gde su: X q i X q +1 dve uzastopne amplitude oscilovanja. Veza između logaritamskog dekrementa i koeficijenta prigušenja data je jednačinom (5).

Λ=β

fd

(5) 27


Faktor gubitka jednačinom (6).

d = tan δ

tan δ ≈ Λ

predstavljen

je (6)

π

Sa dijagrama na slici 3 R AM -predstavlja amplitudu oscilovanja na rezonantnoj frekvenciji f Ri . Amplituda R Ah = 0,707 R AM ili

materijali sa velikim modulom imaju nizak faktor gubitka (malo prigušenje), dok materijali sa visokim faktorom gubitka imaju veliko unutrašnje trenje, meki su i imaju nizak modul eleatičnosti. Fizičke analize ovakvog ponašanja sugerišu razvoj prevlačnih materijala u kojima je proizvod modula i faktora gubitka maksimiziran.

R Ah = R AM − 3dB ukoliko je amplituda data u logaritamskoj razmeri. Rezonantna poluširina izračunava se prema izrazu Δf i = ( f 2 − f 1 ) / 2 . Na ovaj način faktor gubitka izračunava se pomoću izraza (7).

d=

d = tan δ

Δf i f ri

(7)

Veza između Λ , β i d data je izrazom (8)

Λ=

β fr

= πd

(8)

Faktor gubitka d (slika 4) raste sa odnosom debljine prevlake prema debljini lima (relativna debljina prevlake) i teži kod vrlo visokih odnosa prevlake graničnoj vrednosti, koja odgovara prigušenju materijala prevlake. Srednja vrednost faktora gubitka je d1=0,05 za neobrađene karoserijske limove pa se može dovoljno tačno proceniti delovanje sredstva za prigušenje buke. Ukupno prigušenje jednako je zbiru od prigušenja trenja i prigušenja usled unutrašnjih gubitaka u materijalu. Redukcija nivoa mehaničkog zvuka sa sredstvom za prigušenje data je formulom (9).

ΔK = 20 log

d1 + d 2 d1

Slika 4. Zavisnost faktora gubitka d i brzine prigušenja od debljine prevlake

(9)

Sa slike 5 može se videti da se kod predprigušenja neobrađenih karoserijskih limova od d1=0,05 i debljine prevlake, koja odgovara, približno, dvostrukoj debljini lima (x = 2), nivo mehaničkog zvuka smanjuje za oko (10-15) dB, [5]. Ovaj red veličine potvrđen je u praksi. Načini upotrebe prigušnih materijala Premazivanje limova je efikasno ako su dva fizička parametra: modul i faktor gubitka što viši. Viši moduli zahtevaju veće sile za deformisanje prilikom vibracija dok se viši faktor gubitka (prigušenje) transformiše u mehaničku energiju uglavnom ireverzibilno. Problem je, što 28

Slika 5. Redukcija buke u zavisnosti od relativne debljine prevlake x sa d1= 0,05

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


Mala gustina je prednost zato što debljina ima eksponencijalni uticaj (slika 4). Veća debljina sa poroznim materijalom ima bolju efikasnost u odnosu na težinu. Konstruktor vozila treba da zna odgovor na pitanja: kako deluju sredstva za prigušenje buke, kako se primenjuju i kako se razlikuju? Prigušni materijali na tržištu po svojoj tehnici primene mogu se podeliti u sledeće grupe: • prigušni materijali koji se nanose premazivanjem ili pomoću spreja, • lepljive prigušne prevlake i • u obliku "sendvič"-a. Prednost materijala koji se nanose prskanjem pomoću spreja ili premazivanjem leži, u prvom redu, u mogućnosti da se individualno može prilagoditi debljina prevlake. Debeli slojevi, primenjuju se, kod građevinskih mašina i limovima sklonih deformisanju. Mnogobrojni dalji uslovi obrađivanja, prijanjanje na raznim osnovama, različite temperature i vremena sušenja, eventualno nanošenje na još mokru osnovu i zajedničko sušenje sa osnovom (tzv. "mokro u mokro") dovela je do razvoja različitih tipova ovih materijala. Mogu biti disperzovani u vodi, raznim rastvaračima, razređivačima kao i bez rastvaranja. Lepljivi prigušni materijali imaju prednost jer se relativno lako pričvršćuju na limove. Unapred date debljine slojeva omogućuju brzu primenu, ali im je mana jer nisu sposobne za individualno podešavanje. Kao prekrivači ili folije radi prigušenja savojnih oscilacija delova karoserije, primenjuju se impregnisane lepenke ili filcevi koji su, često, povezani sa ukrućenim nosećim slojevima. Za prilepljivanje takvih prigušnih folija može se koristiti jedno - ili obostrano nanošenje lepka, prijanjajući lepak, topljivi lepak kao i magnetni prah Idealni sendvič sastoji se od dva lima iste debljine koji su spojeni međusobno sa mekom plastikom. Takvi spojevi postižu 4 puta veće faktore gubitka nego oni koji su naneti sa

uobičajenom debljinom ili nalepljeni. Da bi se debeli limovi prigušili sa ekonomski podnošljivim troškovima i da bi se postigla njihova noseća sposobnost i čvrstoća, zadržali vremenski taktovi proizvodnje, prepo-ručen je idealni sendvič sa odnosom debljine nosećeg lima prema debljini međusloja od plastike i otkrivnog lima kao odnos 4:1:1. Praksa je više puta pokazala da se sendvič rasporedi sa ovim oblikovanjem ne mora izvesti na celoj površini, već da je često dovoljno pokrivanje površina za prigušivanje od najmanje 30%, [5]. EKSPERIMENTALNA ISTRAŽIVANJA Najjednostavnija i najrelevantnija ocena prigušnih materijala je pomoću brzine prigušenja [6] ili faktora gubitka [7]. Sledeći korak je određivanje mesta primene i optimizacija količine primenjenog materijala na karoseriji vozila. To se vrši se pomoću modalne analize na karoseriji vozila, identifikacijom rezonantnih učestanosti, određivanjem modalnih oblika i modalnih prigušenja. Pomoću prigušnih materijala moguće je pomerati rezonantne učestanosti, vršiti vibraciona rasprezanja, snižavati amplitude i povećavanje modalnih prigušenja. Na vozilu se na kraju vrši ocena primene ovih materijala merenjem nivoa buke i vibracija. Brzina prigušenja Rezultati merenja se odnose na brzine prigušenja materijaja firme HENKEL terophon, IFF (bitumenska folija) AZMA iz Kragujevca, (sada je u upotrebi na vozilima Zastava) i firme GURIT, (nekoliko uzoraka). Brzina prigušenja određuje se prema FIAT-ovom TU 9.55648/70. U tabeli 1 date su fizičke osobine ispitivanih materijala, a na dijagramu na slici 6 izmerene brzine prigušenja. Puna linija predstavlja dozvoljenu brzinu prigušenja u odnosu na debljinu prevlake [6].

Tabela 1. Fizičke osobine i brzina prigušenja Uzorak AZMA - KG. GURIT HENKEL

IFF(bitumen) 199283/85325 197938/85228 Bitumen+AL folija Terophon 4855

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

Tež.(kg/m2) 3.40 2.89 1.95 1.75 3.35 5.4

Deblj.(mm) 2 1.7 1.6 1.5 1.8+0.2 4

Priguš.(dB/s) 12 6.45 13.3 10.2 13.3 9.2

Efikasn. 3.53 2.23 6.80 5.82 3.90 1.70

29


modalnog prigušenja. Odzivi su registrovani od impulsne pobudne funkcije koja je izazvana takozvanom "metodom čekića". Na slici 8 prikazana su merna mesta na kojima je vršena modalna analiza. Na dijagramima na slikama 9,10, i 11 dati su amplitudno frekventni odzivi. Uporedni rezultati merenja koeficijenta modalnog prigušenja i rezonantne učestanosti dati su u tabeli 2.

Slika 6. Grafički prkaz brzine prigušenja

Zvučna izolacija Na dva vozila Florida PCM 1.1 izvršeno je merenje buke sa materijalom za prigušenje od HENKEL-a i bitumenskih folija firme AZMA iz Kragujevca. Materijal je postavljen prema važećoj tehničkoj dokumentaciji. Merena je buka u putničkom i motorskom prostoru vozila. U putničkom prostoru buka je merena kod desnog uha vozača, a u motorskom prostoru iznad motora po njegovoj sredini na 25 cm visine. Pošto je nivo buke u dB, jednostavnim oduzimanjem između nivoa buke motora kao izvora i kod vozača, ili putnika, kao prijemnika te buke u putničkom prostoru određuje se zvučna izolacije. Što je razlika veća efekat izolacije je bolji, na slici 7 dati su rezultati ispitivanja. Ispitivanje modalnih parametara Na odabranim delovima karoserije vršena je delimična modalna analiza, sa Henkel-ovim materijalima i bitumenskim folijama koji se sada koriste na vozilima Zastava. Modalna analiza, podrazumeva određivanje frekventnog odziva, rezonantne učestanosti, modalnog oblika i

30

Slika 7. Grafički prikaz moći izolacije sa prigušnim materijalima

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


Slika 8. Merna mesta na vratima, krovu i prtljažnom prostoru Tabela 2. Koeficijent modalnog prigušenja ξ (%) HENKEL

AZMA

VRATA f(Hz) 1 2 3 4

61.5 3.7 3.3 3.3 3.7

90 4.1 4.2 3.3 3.7

133 1.5 1.8 1.8 1.7

75 3.0 3.3 3.3

116 1.5 1.7 1.7 1.9

159 1.7 1.9 1.7 1.7

83 1.9 2.2 2.4

112 2.0 1.7 2.0

PRTLJAŽNI PROSTOR f(Hz) 1

291.5 2.7

271 2.0

80.5 1.9 2.1 2.1

89 3.1 3.1 3.1

284.5 1.9

KROV f(Hz) 1 2 3

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

176 1.9 2.2 2.5

79 2.0 2.2 2.5

180 3.1 2.4

31


Slika 9. Frekventni odziv na vratima za tačku 1 i 2

Slika 10. Frekventni odziv na krovu za tačku 1 i 2

Slika 11. Frekventni odziv u prtljažniku tačka 2

32

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


Unutrašnja buka vozila FLORIDA PCM 1.1l Buka je merena za vozilo u mestu i pokretu kod desnog uha vozača. Merenje je vršeno prilikom ubrzavanja vozila laganim dodavanjem "gasa". Nivo buke je automatski registrovan u funkciji broja obrtaja motora u različitim stepenima prenosa. Kao merna oprema korišćen je sistem za akviziciju podataka Spider a za analizu softverski paket Catmen. Na slici 12 dati su rezultati merenja nivoa unutrašnje buke kod uha vozača za vozilo u "nultom i IV" stepenu prenosa. ANALIZA REZULTATA ISPITIVANJA Brzina prigušenja materijala od GURIT-a (199283/85325 i bitumen +Al-folija) je 13.3 [dB/s], (197938/85228) 10.2 [dB/s] a materijala AZMA (IFF bitumen) 12.0 [dB/s]. Efikasnost predstavlja odnos brzine prigušenja i težine. Na osnovu ovog pokazatelja najbolji materijal je (199283/85325) sa 6,8 a najlošiji terophon sa 1,7. Osnova materijala za prigušenje, terophona 4855 je plastisol PVC. Kvalitativno rangiranje materijala za prigušenje je u obliku kružnog dijagrama, slika 12, [3]. Na apscisi su vrednosti između 0 i 10 (visoke vrednosti, spoljašnje područje dijagrama znači dobre performanse, dok niže vrednosti u središnjem delu dijagrama znače lošije performanse). Globalno, veće površine pokazuju superiornije performanse, ali ta veličina ne mora uvek da se procenjuje kvantitativno. Na osnovu izvršenih merenja može se zaključiti da vozilo Florida 1.1 PCM sa Henkel-ovim materijalima za prigušenje nije pokazalo niži nivo buke u putničkom prostoru u odnosu na uporedno vozilo sa materijalima koji se sada koriste, a to su IFF (bitumenske folije). Zvučna izolacija kod oba vozila je bliska i iznosi 22 dB. Upotrebom Henkel-ovog materijala došlo je do promene rezonantne učestanosti ka nižim vrednostima zbog povećane mase, što u tehničkom smislu ne znači i neku povoljnost. Koeficijenti modalnog prigušenja i amplitude oscilovanja imaju slične vrednosti, osim u tački 3 na krovu u frekventnom opsegu od (100 do 175) Hz i prtljažnom prostoru gde su evidentno niže kod karoserije sa bitumenskom folijom.

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

Slika 11. Nivo unutrašnje buke kod uha vozača

Slika 12. Kvalitativno rangiranje performansi materijala za prigušenje zvuka

Na osnovu merenja unutrašnje buke vozila u pokretu ne mogu da se daju relevantni zaključci, jer su merenja rađena na dva različita vozila Florida 1.1 PCM. Rezultati pokazuju da je vozilo sa Henkelovim materijalom bučnije u odnosu na standardno opremljeno vozilo. Ovo se prvenstveno može zaključiti na osnovu "0" stepena prenosa jer se pri višim ("IV") stepen prenosa izražajno javljaju i dodatni izvori buke koji doprinose ujednačavanju nivoa unutrašnje buke.

33


ZAKLJUČAK Na osnovu izvršenih istraživanja može se zaključiti sledeće: 1. Prigušnom materiju, terophon, (u odnosu na njegovu glavnu funkciju da izvrši prigušenje vibracija strukture, tj. vibracije karoserije vozila), ne može se dati prednost u odnosu na do sada korišćene bitumenske folije. Brzina prigušenja kod GURIT-a je slična kao i bitumenskih folija ali su oni lakši. 2. Zvučna izolacija je kod terophona i bitumenskih folija ista i iznosi 22 dB. 3. Rezonantne učestanosti delova karoserije upotrebom terophona su snižene dok su koeficijenti modalnog prigušenja i amplitude oscilovanja imaju slične vrednosti. 4. Upotrebom terophona nije došlo do nižeg nivoa unutrašnje buke vozila Florida PCM 1,1l LITERATURA 1. T.Kitahara, I.Terada, T.Watanabe, "Study on Effective Applicatio of Soundproofing Materials through Low Noise Prototype Car Development", JSAE Review, November 1982. 2. D. Hodgetts, Noise and vibration of engines and transmissions, Automotive Engineer, 4/1975. 3. D. Symietz, J. Leone, Inovative Sprable Vibration-Damping Coatings, Auto Tehnology, No.2 2002. 4. Ž. Petronijević, M. Radisavljević, V. Manojlović, “Determination of the body modes influence on vibrations in the car interior”, NMV, Beograd, 1997.

34

5. A. Stankiewicz, K. Celle, " Möglichkeiten der Karosserieentdröhnung", ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 76, 1974, 6 6. TU 9.55648, FIAT , Dinamičke karakteristike prigušnih materijala, 1970. 7. DIN 53 440, Ispitivanje oscilacija pri savijanju, 1973. A CONTRIBUTION TO CAR BODY DESIGN OF A PASSENGER MOTOR VEHICLE THROUGH IMPROVED VIBRO-ACOUSTIC PARAMETERS Reduction of noise and vibration levels in sheet metal surfaces of the car body is achieved by application of different anti-vibration (damping) materials. Application of damping materials is efficient if two physical parameters, modulus and loss factor, are as high as possible. Higher modulus demands higher deformation forces during vibration, while higher loss factor and damping are better transformed into mechanical vibration energy. The results obtained by investigation of influence of several producers' material damping characteristics on vibroacoustic car body parameters are presented in this paper. The influence of materials mentioned on damping speed, sound isolation, modal parameters and internal noise of the vehicle is registered during experiments. The problem must be observed from several aspects during this research, because, material's weight, easy application and protection, dimensions and cost, must be taken into consideration along with its main function, while good ecological parameters should also be obtained. Key word: vehicle, noise, vibration, damping materials

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


PROJEKTOVANJE TEHNOLOGIJE VIŠEOPERACIONOG DUBOKOG IZVLAČENJA CILINDRIČNIH ELEMENATA Miodrag Manić, Velibor Marinković, Aleksandar Pantović, Mašinski fakultet Univerziteta u Nišu Projektovanje tehnološkog procesa dubokog izvlačenja tradicionalno se zasniva na ''trial and error'' metodu, koji je u većini slučajeva neracionalan, jer je dugotrajan i skup. Savremeni pristup projektovanju uopšte, pa i projektovanju tehnoloških procesa, podrazumeva primenu računara i odgovarajućih programskih paketa i alata. Pri tome se postupak projektovanja može automatizovati i izvršiti optimizacija tehnoloških parametara procesa. U radu je prezentovana aplikacija za projektovanje tehnologije višeoperacionog dubokog izvlačenja cilindričnih elemenata (posuda), koja treba da predstavlja deo kompleksnog programa za projektovanje tehnologije i alata za duboko izvlačenje. Aplikacija je kreirana u paketu Visual Basic za personalne računare. Ključne reči: oblikovanje limova, duboko izvlačenje, cilindrični elementi, Visual Basic UVOD Pod dubokim izvlačenjem se podrazumeva proces obrade deformisanjem u kojem se ravan limeni pripremak transformiše u posudu rotacionog ili kutijastog oblika. Proces se realizuje dejstvom pokretnog dela alata izvlakača na pripremak i njegovim izvlačenjem kroz otvor nepokretnog dela alata - prstena za izvlačenje (Slika 1.) [1], [2], [3]. Duboko izvlačenje limenih elemenata (posuda) se može izvoditi kao: a) duboko izvlačenje bez redukcije debljine lima (stanjenja); b) duboko izvlačenje sa redukcijom debljine lima (''kombinovano'' duboko izvlačenje). Najjednostavniji limeni elementi dobijeni dubokim izvlačenjem jesu cilindrične posude (bez venca i sa vencem). Plitke cilindrične posude (H/d < 1) mogu se dobiti u jednoj operaciji dubokog izvlačenja. Za dobijanje dubokih cilindričnih posuda potreban je veći broj operacija izvlačenja (ponekad i preko deset) [2], [3], [4], [5]. Manuelni postupak projektovanja i proračuna tehnologije višeoperacionog dubokog izvlačenja je dugotrajan, zamoran i skopčan sa mogućim greškama. Kako je procedura projektovanja ovakvog tehnološkog procesa Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

poznata i u priličnoj meri ''jednoznačna'', lako je utvrditi precizan algoritam proračuna, a zatim, kreirati adekvatnu aplikaciju u nekom od standardnih softverskih paketa. U opštem slučaju računarska podrška projektovanju ne sastoji se samo u drastičnom skraćenju vremena, smanjenju fizičkih napora i eliminisanju grešaka pri proračunu, već i u mogućnosti trajnog memorisanja i čuvanja podataka (dokumentacije), lakog menjanja parametara procesa (modela), odnosno višestrukog ponavljanja procedure, te lakog i brzog nalaženja optimalnog rešenja. Pogodnost primene računara u ove svrhe je i u tome što većina softverskih paketa omogućava i grafičku (vizuelnu) prezentaciju rezultata projektovanja (2D/3D prikazi), a neki od njih i simulaciju procesa obrade deformisanjem [6], [7]. Primenom računara rad projektanta se usredsređuje na kreativni deo posla, dok se zamorne i ponovljive sekvence prepuštaju računaru [8]. PROJEKTOVANJE TEHNOLOŠKOG PROCESA Na slici 1.a) je data šema dubokog izvlačenja bez promene debljine lima za prvu operaciju, na slici 1b) za drugu i naredne peracije, a na slici 1c) za poslednju (n-tu) operaciju dubokog 35


izvlačenja. Prikaz sa slike 1 odgovara uobičajenom (''standardnom'') sistemu projektovanja tehnologije i alata za višeoperaciono duboko Izvlačenje. Naime, u ovakvom sistemu se za prvu operaciju koristi izvlakač sa konusom i prsten za izvlačenje sa radijusom, za naredne operacije i prstenovi i izvlakači sa konusom, a u zadnjoj operaciji prsten sa konusom i izvlakač sa radijusom. Ugao nagiba konusa prstenova za duboko izvlačenje iznosi najčešće 45º. Kada u procesu dubokog izvlačenja postoji opasnost od stvaranje nabora (gužvanja) lima, pripremak se tada mora da pridržava držačem lima. Po pravilu, pri dubokom izvlačenju relativno debelih limova ova opasnost ne postoji, pa ugradnja držača lima nije neophodna. Tada se konstrukcija alata i tehnološki postupak uprošćavaju, a cena gotovih delova snižava. Inače, potreba za držačem lima može da postoji u svim ili samo pojedinim operacijama dubokog izvlačenja [3], [4], [5], [9].

• napona tečenja po operacijama; • radnih napona za usvojeni broj operacija

dubokog izvlačenja; • maksimalnih sila za sve operacije dubokog

izvlačenja; • deformacionih radova za sve operacije

dubokog izvlačenja. Do

Fd

d1-2s

3 4

2

Fi

d1

a)

1

dk-1 3

Fd

4 dk-2s

U ovom radu je kreirana aplikacija koja automatizuje projektovanje i proračun tehnologije višeoperacionog dubokog izvlačenja bez redukcije debljine lima cilindričnih posuda (bez venca i sa vencem).

36

s

5

PREDMET ISTRAŽIVANJA

2

β

s

5

Fi

dk

b) c)

dn-1 3

1

Fd

4 dn-2s 2

r

s

5 H

Jedan od važnih ciljeva ovog rada bio je da se kreira takav korisnički program čije će se izlazne informacije i podaci smeštati u odgovarajuću bazu podataka, na osnovu kojih će biti moguće (parametarsko) projektovanje odgovarajućeg seta alata primenom nekog od raspoloživih CAD paketa. Pri tome se ima u vidu da se CAD programi mogu povezivati sa korisničkim programima (u ovom slučaju sa kreiranom aplikacijom), tako da se svaka modifikacija unutar njih, koja utiče na geometriju alata, direktno prenosi na model u CAD programima i menjaju ga. Primarni zadatak projektovanja tehnologije višeoperacionog dubokog izvlačenja podrazumeva određivanje: • dodatka za obrezivanje; • prečnika pripremka; • broja operacija izvlačenja; • dimenzija obratka (limene posude) po operacijama dubokog izvlačenja; • pritiska i sile držača lima po operacijama izvlačenja (ukoliko su držači potrebni);

1

r

Fi

dn

Slika 1. Šematski prikaz procesa dubokog izvlačenja cilindričnih posuda (1. izvlakač, 2. prsten za izvlačenje, 3. držač lim, 4. pripremak, 5. obradakizradak) Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


Tehnološki proces višeoperacionog dubokog izvlačenja cilindričnih elemenata je osnov i za projektovanje tehnološkog procesa višeoperacionog dubokog izvlačenja koničnih elemenata i elemenata drugih formi [10], [11].

Pomoću padajućih lista na ovoj formi definiše se geometrija izratka. Klikom na polje za sliku dobijamo prikaz izabranog oblika izratka. Klik na komandu “Definisanje dimenzija izratka” prelazi se na formu pod istoimenim nazivom (Slika 4.).

KORISNIČKI PROGRAM Razvijana aplikacija DICEL (Duboko Izvlačenje Cilindričnih ELemenata) omogućava automatizovano projektovanje tehnologije višeoperacionog dubokog izvlačenja cilindričnih elemenata (bez venca i sa vencem) bez redukcije debljine lima uz korišćenje odgovarajuće baze podataka. Program je razvijen u Windows okruženju, korišćenjem softverskog paketa Visual Basic. Ovaj paket omogućava kreiranje i/ili korišćenje baza podataka različitih formata (Access, Excel), interaktivan rad, kao i grafičku interpretaciju rezultata proračuna. Za korisnika je rad sa razvijenom aplikacijom u Visual Basic-u veoma jednostavan, lak i vizuelno atraktivan, pri čemu se od njega ne zahteva poznavanje samog softverskog paketa. Pri projektovanju i proračunu tehnologije dubokog izvlačenja koristi se veći broj podataka i parametara, datih u vidu tablica, dijagrama ili (polu)empirijskih i analitičkih relacija. Zato je korišćenje baze podataka, koja je u ovom slučaju sastavljena od tablica, dobro rešenje za razmatrani problem. U bazi podataka su smeštene empirijske vrednosti odgovarajućih parametara koje program poziva u toku proračuna, pri čemu se kod podataka datih u određenim granicama (intervalima) primenjuje postupak interpolacije. Takođe, nadogradnja baze podataka kreiranjem novih tablica je jednostavna i uvek moguća. Osnovna komponenta Visual Basic aplikacije je forma. Forma je, ustvari, prozor koji sadrži nekoliko različitih objekata. Svi objekti na formi su kontrole. Forma se koristi za unos podataka, prikaz podataka ili kombinaciju unosa i prikaza [12]. Program DICEL sadrži pet formi. Prva (uvodna) forma pod nazivom “Duboko izvlacenje bez redukcije debljine lima” (Sl. 2.) prikazuje naziv aplikacije i njene mogućnosti. Izborom komande “Izbor vrste izratka” na uvodnoj formi, vrši se prelaz na formu pod istim nazivim, u kojoj se definiše oblik izratka (Sl. 3.).

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

Slika 2. Prikaz ulazne forme ''Duboko izvlačenje bez redukcije debljine lima''

Slika 3. Prikaz forme “Izbor vrste izratka”

U formi “Definisanje izratka i svojstava materijala” definiše se geometrija izratka (spoljašnji prečnik, ukupna visina, debljina lima i unutrašnji prelazni radijus odnosno visina konusnog prelaza), zatim, svojstva materijala, koeficijent trenja, izradna tolerancija izratka i način tolerisanja prečnika izratka. Preko padajuće liste bira se tip krive ojačavanja materijala lima. Nakon definisanja geometrije izratka klikom na polje za prikaz geometrije izratka dobija se vizuelni prikaz (model) izratka. Komanda “Ponovni izbor oblika izratka” na ovoj formi omogućava povratak na formu “Izbor vrste izratka”, a komanda “Dimenzije pripremka i obratka po operacijama” nas vodi na narednu formu pod istim nazivom. 37


Slika 4. Prikaz forme “Definisanje izratka i svojstava materijala”

Treba naglasiti da se u tekstualna polja na formi “Definisanje izratka i svojstva materijala” ne mogu unositi nerealni podaci. Na primer, nema smisla unositi vrednost nula (osim u tekstualno polje za izradnu toleranciju izratka) ili vrednosti sa negativnim predznakom. Takođe, sa gledišta procesa deformisanja materijala, nema smisla uneti vrednost 100 mm za debljinu lima, ili vrednost 20 za koeficient kontaktnog trenja i slično. Zato se u kodu komande “Dimenzije pripremka i obratka po operacijama” nalaze ograničenja koja definišu granice u okviru kojih se moraju nalaziti odgovarajuće vrednosti parametara. Ograničenja su sledeća: • spoljašnji prečnik: 10 mm ≤ d ≤ 500 mm; • visina izratka: 10 mm ≤ H ≤ 500 mm; • debljina lima: 0,25 mm ≤ s ≤ 2,5 mm; • izradna toleracija izratka: 0 ≤ Δ ≤ 0,5; 38

• relativna visina H/d ≤ 4; • geometrija dna izratka: 2s + 2r ≤ d; • koeficijent trenja: 0 ≤ μ ≤ 0,5.

Naravno, navedena ograničenja uskladiti sa potrebama korisnika.

se

mogu

Ukoliko su u odgovarajuće tekstualno polje unese vrednost koja je manja ili veća od granične, onda se javlja prozor sa porukom (Slika 5). Naime, u konkretnom primeru u tekstualno polje za unos prečnika izratka upisana je vrednost 2. Nakon klika na komandu “Dimenzije pripremka i obratka po operacijama“ pojavljuje se poruka koja ukazuje na to da se prečnik izratka mora nalaziti u granicama od 10 mm do 500 mm.

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


Klikom na komandu ''Dimenzije pripremka i obratka po operacijama'' prelazi se na formu pod istim nazivom (Slika 6). U okviru ove forme vrši se proračun neophodnih

geometrijskih parametara. Neki od najvažnijih podataka za projektovanje tehnologije i alata za višeoperaciono duboko izvlačenje dati su u okviru ove forme.

Slika 5. Prikaz forme sa porukom

Slika 6. Forma “Dimenzije pripremka i obratka po operacijama”

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

39


Proračun se odvija sekvencijalno, po logičnom redosledu, a podaci se pojavljuju u predviđenim poljima klikom na odgovarajuće komande. Ukoliko su pri proračunu zadovoljeni svi uslovi i ograničenja, klikom na komandu ''Crteži pripremka i obratka po operacijama'' u polju za slike se dobija prikaz pripremka i obratka po redosledu operacija izvlačenja, sa pripadnim dimenzijama po tzv.srednjoj liniji meridijanskog preseka. Pri navedenom proračunu aplikacija DICEL iz date forme kontaktira bazu podataka, te iz odgovarajućih tablica uzima potrebne podatke za proračun. Na primer, klikom na komandu '' Visina izratka sa dodatkom za obrezivanje'' program najpre bira iz odgovarajuće tablice dodatak za obrezivanje (Δh), na osnovu visine izratka (H) i redukovane visine izratka (H/d) (Slika 7). U konkretnom primeru datom u ovom radu, na osnovu redukovane visine izratka H/d=2,125 i zadate visine izratka H= 170 mm, sledi da je visina dodatka za obrezivanje Δh= 8 mm, što odgovara podatku iz tablice (Slika 7).

Proračun se izvodi egzaktno, po poznatoj metodologiji iz literature [9]. Sila izvlačenja u k-toj po redu operaciji dubokog izvlačenja se određuje po obrascu: F ik = σ i k A i = π⋅dk⋅s⋅σ ik (N)

(1)

gde je: σ ik (N/mm2) – radni napon u k-toj po redu operaciji dubokog izvlačenja. U svakoj operaciji dubokog izvlačenja mora biti zadovoljena (ne)jednačina:

σ ik ≤ K k (k=1, 2, ...n)

(2)

gde su: Kk (N/mm2) – napon tečenja (specifični deformacioni otpor) u k-toj po redu operaciji dubokog izvlačenja, n (-) – broj operacija izvlačenja. Ukoliko u nekoj od operacija izvlačenja uslov (2) nije ispunjen, javlja se poruka kojom se korisnik upozorava da će se pri aktuelnom radnom naponu doći do razaranja materijala u opasnom poprečnom preseku obratka. Pri tome se nude sledeće opcije:

Slika 7. Tablica kreirana u bazi podataka

Na sličan način se klikom na komandu “Broj operacija n” iz odgovarajuće tablice usvajaju odnosi izvlačenja (mk), te na osnovu toga određuje broj potrebnih operacija izvlačenja (n). Komanda ''Sile i deformacioni radovi izvlačenja'' otvara formu sa istoimenim nazivom (Slika 8). U ovoj formi se najpre, po poznatim kriterijumima [3], [4], [5], [9] procenjuje da li je i u kojim operacijama potreban držač lima. Klikom na odgovarajuće komande dobijaju se potrebne informacije. Nakon toga određuju se sile i deformacioni radovi po operacijama dubokog izvlačenja. 40

Slika 8. Forma ''Sile i deformacioni radovi izvlačenja'' • izbor kvalitetnijeg maziva (smanjenje

kontaktnog trenja); • povećanje odnosa izvlačenja; • izbor novog materijala lima veće

plastičnosti (deformabilnosti); • korekcija geometrije izratka (radijusi i slično); Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


• međuoperaciono žarenje obratka.

Dakle, ukoliko dođe do navedene situacije, tada se kao prva opcija korisniku nudi promena koeficijenta trenja tj. izbor kvalitetnijeg maziva (Slika 9). Ova opcija se nudi kao prva, jer je najjednostavnija (a najčešće i najjeftinija).

Naime, ukoliko se ova opcija prihvati i dobije povoljan rezultat, ni do kakvih drugih promena u tehnološkom postupku neće doći u odnosu na prethodni proračun, osim smanjenja sila i deformacionih radova po operacijama izvlačenja.

Slika 9. Upitnik za izbor manjeg koeficijenta trenja

Prema tome, klikom na komandu “Yes” program se vraća na formu “Definisanje izratka i svojstava materijala” gde je potrebno izabrati manji koeficijent trenja. Dalje se postupak ponavlja sve dok se ponovo ne dođe do komande “Sile izvlacenja po operacijama Fik (N)”. Ukoliko se sada pri izvršavanju programa utvrdi da je uslov (2) ispunjen, onda se klikom na komandu “Sile izvlačenja po operacijama Fik(N)” sračunavaju vrednosti deformacionih sila i deformacionih radova po operacijama dubokog izvlačenja i njihove vrednosti prikazuju u odgovarajućim poljima. Izborom komande “No” javlja se nova poruka sa novom opcijom. Iz napred navedenog se lako može zaključiti da se iza svake komande krije deo koda koji definiše način na koji se sračunavaju traženi parametri procesa, odnosno da kod sadrži obrasce potrebne za sračunavanje pomenutih parametara. Do korektnog rešenja korisnik dolazi izborom opcija po sopstvenom nahođenju. Naravno, poželjno je da se u konačnom rešenju ne povećava broj operacija izvlačenja u odnosu na prvobitno rešenje, jer se time u proizvodnji povećavaju troškovi i vreme izrade. Ponekad se do zadovoljavajućeg rešenja može doći malom korekcijom geometrije izratka, čime se ne smanjuje upotrebljivost (funkcionalnost) izratka, ali povećava njegova ''tehnologičnost''. ZAKLJUČAK U radu je prikazana struktura i način korišćenja aplikacije za projektovanje tehnološkog procesa višeoperacionog dubokog izvlačenja cilindričnih elemenata (DICEL). Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

Razvijena aplikacija predstavlja osnov za razvoj sveobuhvatnog programskog paketa, koji bi omogućio projektovanje tehnološkog procesa višeoperacionog dubokog izvlačenja i alata za široki asortiman delova (posuda) rotacionag i nerotacionog (kutijastog) oblika, sa redukcijom i bez redukcije debljine lima. Struktura razvijene aplikacije je takva da program komunicira sa bazom podataka. Program iz baze podataka uzima potrebne podatke za proračun, s jedne strane, a u istu bazu smešta podatke i informacije dobijene proračunom, koji su neophodni za projektovanje geometrije alata za dati tehnološki proces, s druge strane. Zato se kao prva mogućnost nadogradnje razvijene aplikacije nameće zadatak parametarskog projektovanja alata za duboko izvlačenje. U tom cilju potrebno je najpre da se u odgovarajućem CAD programu formira parametarski model alata. Pri tome je na raspolaganju veoma povoljna okolnost da svaka izmena parametara procesa direktno utiče na konfiguraciju kreiranog modela alata. Treba naglasiti da je ovde reč o radnim elementima alata (izvlakaču, prstenu, držaču lima), dok je geometrija ostalih delova sklopa alata unificirana i ne zavisi od varijacije parametara tehnološkog procesa. Modeli alata mogu poslužiti za izradu radioničkih crteža, kao i za analizu i simulaciju procesa primenom metoda konačnih elemenata. Za korisnika je rad sa razvijenom aplikacijom veoma jednostavan i ugodan, jer se od njega 41


ne zahteva poznavanje programskih paketa i metoda programiranja. Dovoljno je da korisnik (projektant-tehnolog) prati instrukcije i opcije koje sam program nudi u toku izvršavanja. Interaktivan rad omogućava korisniku da analizom varijanti lako dođe do optimalnog rešenja. LITERATURA /1/

Akaro I.L. i dr.: Osnovnie termini i opredelenija v obrabotke metallov davleniem. '' Kuznečno-štampovočnoe proizvodstvo'', No 8, 1990. /2/ Avitzur B.: Metal forming. Lehigh Univesity, Internet, http://metalforminginc. com /Publications /Papers /ref133 /ref133. htm /3/ Jahnke H., Retzke R., Weber W.: Umformen und Schneiden. VEB Verlag Technik, Berlin, 1972. /4/ Romanovskij V. P.: Spravočnik po holodnoj štampovke. Šestoe izdanie, prerabotannoe i dopolnennoe. ''Mašinostroenie'', Leningrad, 1979. /5/ Musafija B.: Obrada materijala plastičnom deformacijom, Svjetlost, Sarajevo, 1988. /6/ Park S.B., Choi Y. et al.: A Study of a computer-aided process design system for axisymmetric deep-drawing products. J. Mater. Process. Technol. 75 (1998). /7/ Kawka M., Olejnik L. et al.: Simulation of wrinkling in sheet metal formingJ. Mater. Process. Technol. 109 (2001). /8/ Stoiljković V., Milosavljević M.: /9/ Projektovanje podržano računarom, Mašinski fakultet, Niš, 1995. /10/ Marinković V.: Mašinska obrada, Deo I,

42

Mašinski fakultet, Niš, 1990. /11/ Marčenko V.L. , Rudman L.I. , Zajčuk A.I. i dr.(Pod. obščej redakciej L.I.Rudmana): Spravočnik konstruktora štampov-Listovaja štampovka. ‘’Mašinostroenie’’, Moskva, 1988. /12/ Marinković V., Janković Lj.: Automated design of the multi-layer deep drawing process of the conical parts with the flange. Journal for Technol. of Plasticity, Vol. 23, Number 1-2, 1999. Norton P.: Visual Basic 6, Kompjuter Biblioteka ,Čačak, 2002.

/13/

TECHNOLOGY DESIGNING FOR MULTI-STEP DEEP DRAWING OF ROUND CUPS

THE THE

The designing of the deep drawing technological process is traditionally based upon the “trial and error” method that is not rational in most of the cases for its being timeconsuming and expensive. The modern approach to the design in general as well as technological processes themselves assumes the use of computer and respective program packages and tools. In applying this approach, the design process can be automated while the technological process parameters can be optimized. The paper presents an application for designing the technology of the multi-step deep drawing of round cups (vessels) that should represent a part of an otherwise complex process for deep drawing technology and tool design. The application is created in the Visual Basic package for personal computers. Key Words: Sheet metal forming, Drawing, Round cups, Visual Basic

Deep

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


PRIMENA ALUMINOTERMIJSKOG POSTUPKA IZRADE I ZAVARIVANJA VRHA BURGIJA KOJE SE KORISTE ZA OTVORANJE VISOKE PEĆI TOKOM ISPUSTA GVOŽĐA M.Gavrilovski, M.Tasić, Naučno istraživački centar Užice Ž. Kamberović, J. Pavlović, Tehnološko-metalurški fakultet – Beograd U okviru ovog rada prikazan je aluminotermijski postupak izrade i zavarivanja vrha tela burgije koje se koriste za otvaranje visoke peći tokom ispuštanja gvožđa, kao i zavarivanje zaostalih komada čeličnog šipkastog materijala tela burgija prečnika 40mm, u cilju reciklaže istim postupkom. U tom cilju projektovana su dva tipa aluminotermijskih mešavina i to : Pyrkonit-VB, čijom se reakcijom dobija termitni čelik, zadatih karakteristika, koji se izliva u kalupni prostor vrha burgije koji se istovremeno zavaruje za telo, Pyrkonit-TB, kojom se zavaruju zaostali, nakon izrade otvora, nerastopljeni komadi tela burgija, u cilju reciklaže. Na osnovu proračuna ulivnog sistema definisana je tehnologija izlivanja termitnog čelika iz odgovarajućih reakcionih lonaca koji su ujedno i kalupi. Date su karakteristike zavarenih spojeva i uporedni rezultati primene izrađenih burgija ovom tehnologijom, u industrijskim uslovima na Visokoj peći Sartid Smederevo sa rezultatima primene tradicionalne tehnologije - kovane burgije (oko 600 komada mesečno). Prikazana je kraća ekonomska ocena novog rešenja, pri čemu nisu uzete u obzir indirektne uštede koje se ostvaruju povećanjem efikasnosti rada visoke peći. Ključne reči: Visoka peć, žljebna masa, termitni čelik, žilavost, ferostatički pritisak UVOD Jedna od značajnijih faza visokopećnog procesa je ispuštanje gvožđa iz pravilno izrađenog otvora za ispust. Zbog ogromnog ferostatičkog pritiska u pećici visoke peći, neadekvatno izrađen otvor može da prouzrokuje teška havarijska stanja sa katastrofalnim posledicama. Otvor se izrađuje mašinskim putem. Važan element za ostvarivanje osnovnih funkcija mašine (brza izrada i obrada probodnog otvora), jeste odgovarajući kvalitet burgije. Najznačajniji deo burgije je vrh. Osnovne karakteristike kvaliteta vrha burgije, pored pravilno odabranog geometrijskog oblika i tačnosti dimenzija, su njegove mehaničke osobine. Čelik od koga se izrađuje treba da se karakteriše povećanom žilavošću, tvrdoćom i otporanošću na habanje [1,2]. Visoka peć u Smederevu koristi burgije od čelika valjanog u obliku šipke, prčnika 40mm, Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

dužine 4m, kvaliteta Č1530, kod kojih je iskovan vrh. Nakon bušenja otvora, delovi nerastopljenih komada tela burgije recikliraju se tako što se zavaruju do dužine od 4m, a kovanjem izrađuje vrh. Potrošnja na ovaj način proizvedenih burgija u smederevskoj železari je oko 600 komada mesečno. Primena ovih burgija praćena je čestim problemima. Vreme bušenja otvora se produžava, pri čemu se utroši i do osam burgija po probodu. Često dolazi do pucanja na zavarenom spoju tela burgije koje se recikliraju. Ovi problemi prouzrokovani su neadekvatnim mehaničkim osobinama vrha burgije, koje ne obezbeđuju efikasnu, brzu izradu i obradu otvora za ispust gvožđa. Ovome svakako doprinosi i kvalitet vatrootpornih masa za zatvaranje ispusnog otvora, koje se na visokim tempraturama transformišu u veoma tvrd, teško probojan materijal, karakterističan za keramiku. Zbog navedenih teškoća, pristupilo se osvajanju tehnologije izrade vrha burgija 43


aluminotermijskim postupkom [3,4]. Termitni čelik se izliva u kalupnu šupljinu vrha burgije, pri čemu se, zbog visoke temperature izlivanja rastopi kraj tela burgije i istovremeno izvrši aluminotermijsko zavarivanje obazovanog vrha burgije i tela. Ovaj postupak omogućava prilagođavanje kvaliteta vrha burgije kvalitetu vatrootporne mase za zatvaranje otvora [5]. Takođe, delovi zaostalog šipkastog materijala posle završene operacije otvaranja zavaruju se ovim postupkom, čime se postiže daleko bolji kvalitet zavarenog spoja u odnosu na zavarivanje elektrolučnim postupkom. POSTOJEĆA PRAKSA I ZNAČAJ PRAVILNOG ODRŽAVANJA OTVORA ZA ISPUST GVOŽĐA IZ VISOKIH PEĆI Otvor za izlivanje tečnog gvožđa je ustvari kanal u ozidu pećice koji je ispunjen vatrostalnom masom. Na plaštu visoke peći smešten je u posebnom ramu, koji je sa spoljne strane zaštićen hladnjacima, a iznutra vatrootpornim ozidom. Metalni ram otvora za

izlivanje gvožđa od dodira sa tečnim metalom štiti naboj od vatrootporne mase. Sa spoljne strane vatrootporni naboj mora da ima udubljenje za vrh elektrotopa – mašine za otvaranje otvora visoke peći (slika 1). Intenziviranje visokopećnog procesa i povećan broj ispusta gvožđa, dovode do smanjenja izdržljivosti otvora za gvožđe. Izdržljivost otvora za gvožđe može se znatno povećati pravilnim izborom vatrootporne mase za zatvaranje otvora koja se nabavlja od različitih proizvođača. Ona treba da bude plastična; da ima sposobnost brzog otvrdnjavanja pri zagrevanju i brzog izdvajanja vlage; da poseduje minimalno skupljanje pri sušenju i visoku vatrootpornost; da bude hemijski neutralna i otporna na troske visoke peći i da u prosušenom i pregrejanom stanju poseduje dovoljnu postojanost i adekvatnu tvrdoću koja ne sme da stvara probleme pri otvaranju otvora za gvožđe.

Slika 1. - Mašina za otvaranje otvora za ispust gvožđa

Kompleksnost ovih osobina iziskuje iznalaženje novog tehnološkog rešenja izrade vrha burgije čije se osobine prilagođavaju osobinama vatrootpornih masa za zatvaranje otvora za ispuštanje gvožđa. TEHNOLOŠKO REŠENJE IZRADE VRHA BURGIJE SA ISTOVREMENIM ZAVARIVANJEM ZA TELO Tehnološko rešenje kalupa za izlivanje vrha burgije od termitnog čelika i njegovo istovremeno, jednostrano aluminitermijsko zavarivanje za telo burgije, prikazano je na slici 2.

44

Ono je zasnovano na proračunima ulivnog sistema i u osnovi sadrži sve potrebne elemente za funkcionisanje kalupa sa reakcionom posudom u uslovima visokih temperatura aluminotermijske reakcije i produkata reakcije (otvori za predgrevanje, kanali za odlivanje rastopljenog metala, kanali za odstranjivanje troske i dr.). Koristila se aluminotermijska mešavina Pyrkonit – VB, koja je projektovana tako da produkt njene realizacije bude termitni čelik sa unapred zadatim hemijskim sastavom i mehaničkim osobinama koje obezbeđuju efikasno i brzo probijanje otvora za ispuštanje gvožđa. Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


LIVAČKI OKVIR

AT MEŠAVINA "PYRKONIT"

UPALJAČ

VENTILACIONI KANAL

LIVAČKI KALUP OD LIV. PESKA

PLOČICA ZA ZATVARANJE OTVORA φ30x2

MASA ZA ZAPTIVANJE

IZLIVNIK VRH BURGIJE KOJI SE ODLIVA

ČELIČNA ŠIPKA 40mm

VRH BURGIJE KOJI SE ODLIVA

KOMPENZACIONA KOMORA

Slika 2. - Kalup za livenje koplja burgije

Sam proces aluminotermijske reakcije odvija se u reakcionom loncu, kroz čiji se otvor, nakon završetka reakcije, određenom brzinom izliva temitni čelik čija je temperatura preko 2200OC, (određena proračunom toplotnog bilansa za date uslove aluminotermijskog procesa), ispunjava kalupnu šupljinu vrha i istovremeno zavari za telo burgije. U ovom položaju se elementi zadržavaju do potpunog hlađenja, odnosno do postizanja sobne temperature, pri čemu dolazi do normalizacije zavarenog spoja. Nakon uklanjanja kalupne peščane mase, odstranjuju se izlivni otvori kao i eventualna nadvišenja. Površina vrha burgije i jednostrano zavarenog spoja, čiste se mehanički od ostataka sinterovanog peska po potrebi i brušenjem. TEHNOLOŠKO REŠENJE IZRADE KALUPA SA REAKCIONOM POSUDOM ZA ZAVARIVANJE TELA BURGIJE Tehnološko rešenje kalupa za zavarivanje zaostalih komada čeličnog šipkastog materijala tela burgija prečnika 40mm, u cilju reciklaže istim postupkom prikazano je na slici 3.

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

Materijal za ispunu šava dobijen alumiotermijskom reakcijom AT smeše Pyrkonit TB je termitni čelik, koji je po svom hemijskom sastavu i mehaničkim osobinama blizak osnovnom materijalu, odnosno čeliku kvaliteta Č1530. ISPITIVANJE KARAKTERISTIKA IZRAĐENOG I ZAVARENOG VRHA BURGIJE SPOJA DELOVA TELA BURGIJE U CILJU RECIKLAŽE Za ispitivanje kvaliteta izlivenog vrha burgije i zavarenog spoja vrga i tela burgije koriste se klasična ultrazvučna, hemijska, mehanička i metalografska ispitivanja. Rezultati ovih ispitivanja su potvrdili bliskost karakteristika zavaremog spoja projektrovanim karakteristikama. Vrlo značajna ispitivanja kvaliteta izrađenih burgija sprovedena su u eksploatacionim uslovima. U tabeli 1. dat je hemijski sastav čelika vrha burgije koji je postignut i koji obezbeđuje brzu i efikasnu izradu otvora za ispuštanje gvožđa.

45


A

upaljač livački kalup

pločica za zatvaranje otvora φ20x2

izlivnik nadvar masa za zaptivanje otvor za zagrevanje krajeva čelične šipke

8

čelična šipka koja se zavaruje, 40 mm

kompenzaciona komora

A Slika 3. - Kalup za aluminotermijsko zavarivanje Tabela 1. Hemijski sastav termitnog čelika vrha burgije

element mas %

C 0,8

Si 0,96

P 0,014

S 0,012

Mn 2,5

Cr 1,7

Mo 1,1

Ultrazvučnim ispitivanjima nisu utvrđene unutrašnje greške i pokazala su da je vrh koplja kao i zavareni spoj homogem. U tabelama 2 i 3. dat je hemijski sastav osnovnog materijala i termitnog čelika kojim je ispunjen šav. Tabela 2.: Hemijski sastav osnovnog materijala

element mas%

C 0,46

Si 0,37

Mn 0,68

P 0,025

S 0,030

Mo 0,005

Cr 0,06

Ni 0,04

Al 0,024

P 0,020

S 0,014

Mo 0,03

Cr 0,04

Ni 0,02

Al 0,24

Tabela 3.: Hemijski sastav termitnog čelika

element mas%

C 0,45

Si 0,29

Mn 0,71

Mikrostruktura osnovnog materijala, vara i zone uticaja toplote data je na slici 4. Prosečna zatezna čvrstoća zavarenog spoja iznosila je 790 MPa, a izduženje 6,7%. Udarna žilavost opada od osnovnog materijala ka metalu vara i rad udara kreće se od 22 J u osnovnom materijalu do 16 J u varu.

Mikrostruktura zone uticaja toplote je gotovo identična sa strukturom osnovnog materijala, pri čemu se uočava porast zrna ka liniji spoja. Struktura vara je feritno – perlitna, ujednačena po preseku i sa izraženim feritnim zrnima.

Mikrostruktura osnovnog materijala je ferritnoperlitna, prosečne veličine zrna N0 4(ASTM).

46

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


osnovni materijal

var

ZUT

Slika 4. Mikrostruktura osnovnog materijala, vara i zone uticaja toplote

REZULTATI ISPITIVANJA PRIMENE NOVOG POSTUPKA IZRADE VRHA BURGIJE U EKSPLOATACIONIM USLOVIMA Ispitivanja su sprovedena u pogonu Visoke peći Železare Smederevo i obuhvatila su 50 aluminotermijski izrađenih vrhova burgija. Kvalitet vrha burgija ispitivan je na probodnim vatrootpornim masama više proizvođača [6]. Kod mase nemačkog proizvođača “LUNGMUSS”, TF/9SM, koja predstavlja masu koja se najteže otvara (na visokim temperaturama prelazi u keramički materijal mulitnog sastava) trošile su se po dve burgije u proseku po probodu. Kod probodnih masa francuskih i belgijskih proizvođača, potrošnja aluminotermijski livenih burgija iznosila je u proseku 1,2 burgije po probodu. Isto tako izrađeno je i 50 vrhova burgija, čiji je kvalitet termitnog čelika projektovan tako da svojim osobinama odgovara optimalnom otvaranju probodne mase engleskog proizvođača firme “KSR”-tip “KING TAP 645”, gde je utrošak bio u proseku nešto veći od jedne burgije po probodu. U cilju dobijanja uporednih rezultata efikasnosti izrade otvora za Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

ispust gvožđa, istovremeno su ispitivane burgije čiji je vrh izrađivan kovanjem osnovnog materijala. Kovane burgije su za neke probodne mase trošene i do 8 komada po probodu, što je znatno više u odnosu na aluminotermijski livene burgije. Ovo ima za posledicu produženje vremena proboda otvora, samim tim i čitav niz propratnih negativnih tehno-ekonomskih perametara visokopećnog procesa. ZAKLJUČCI Urađeno je potpuno novo, originalno rešenje izrade vrha burgije za bušenja otvora za ispuštanje gvožđa iz visoke peći, aluminotermijskim postupkom. Praćenjem ponašanja izrađenih burgija u eksploatacionim uslovima na visokoj peći Železare Smederevo potvrđeno je da novo rešenje ima niz prednosti u odnosu na burgije izrađene kovanjem i zavarivanjem elektrolučnim postupkom. Ove prednosti ogledaju se u sledećem: • vrh burgije izrađuje se od termitnog čelika čiji se kvalitet može menjati, shodno promenama kvaliteta vatrootporne mase za zatvaranje otvora; 47


• aluminotermijskim zavarivanjem vrha i tela burgije obezbeđuje se neraskidivost veze tokom eksploatacije; • čelik tela burgije može biti nižeg kvaliteta u odnosu na do sada korišćeni kvalitet Č1530, s obzirom da je za ostvarivanje osnovnih funkcija burgije od presudnog značaja vrh burgije. U eksploatacionim uslovima dokazano je, da je i kod najtvrđih masa TF/9SM, nemačke proizvodnje, potrošnja burgija izrađenih novim postupkom četiri puta manja po probodu, u odnosu na burgije koje su izrađene kovanjem. Troškovi proizvodnje burgija novim postupkom su za oko 15 % niži u odnosu na troškove izrade burgija postupkom kovanja. LITERATURA 1. Toпорищев Г. А., Волков Б. С., Гешманчук В. М. и др.- ''Труды Челябинского электрометаллургическофго комбината''. Вып 4. М., ''Металлургия'', 1975., с. 124-129. 2. Топорищев Г. А., Мехамуд С. Г. Ровнушкин В. А. и др. ''Труды Челябинского электрометаллургическофго комбината''. Вып 4. М., ''Металлургия'', 1975., с. 83-89. 3. Есинио. О. Борбов . Н. П., Петрушевский М. С. и др.-В. кн: Теория и технология металлотермических процессов. Новосибирск, ''Наука'', 1974., с. 91-95.

48

4. Теория и технология металлотермических процессов. Новосибириск, ''Наука'', 1974. с. 292. 5. M. Gavrilovski, D. Savić, Modeliranje mineralnog oblika železnog oksida u cilju optimizacije kvaliteta aluminotermijskih mešavina, Oktobarsko Savetovanje, Bor, 1994. 6. M. Gavrilovski, J. Kovljević, Uporedna analiza kvaliteta zavarenog spoja inostranog i domaćeg proizvođača aluminotermijskih mešavina, IV Oktobarsko Savetovanje željezničarske građevinarske operative, 1996. A NEW TECHNOLOGICAL SOLUTION FOR THE MANUFACTURE OF A BORER FOR IRON NOTCH OPENING AT THE BLAST FURNACE PLANT A new technology for the manufacture of a borer by alumino-thermal method, system design for performing alumino-thermal reaction, as well as required quality of termite steel, is disclosed in this paper. In addition to this, the comparative results concerning manufactured borers quality obtained by this technology in exploitation conditions, at the BF Plant, and results attained by applying traditional technology, have been presented in this paper too. A brief economic evaluation of the new solution has been given. Thereby, savings have not been taken into consideration, achieved by improving the iron notch quality and increasing the BF operation efficiency.

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


O ODRŽAVANJU FILTRACIONIH SISTEMA Zoran Golubović, Časlav Mitrović, Miroslav Stanojević, Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu Jedan od najbitnijih koraka u definisanju tehnološke i konstruktivne koncepcije proizvodnih sistema u kojima je kvalitet korišćenog fluida veoma važan jeste izbor filtera i filtracionih uredjaja. Filtracioni uredjaji predstavljaju vitalne delove tehnoloskog procesa a njihova je prevashodna uloga zaštita ljudi, životne sredine, proizvoda i procesa proizvodnje. Dobro izabrani filteri i filtracioni uredjaji, dovoljan broj filtracionih koraka i efikasna filtracija na svakoj pozicija utiču na smanjivanje troškova proizvodnje, optimizaciju tehnološkog procesa kao i na postizanje vrhunskih performansi uredjaja čiji su filteri sastavni delovi. Medjutim greške u fluidnim sistemima nastale kao posledica kontaminacije ili neadekvatne filtracije znače gubitke u proizvodnji, više troškova održavanja i dodatne troškove prevremene zamene oštećenih delova. Zbog toga je potrebno izvršiti dobru optimiziciju tehnološkog procesa i pravilan izbor filtracione opreme. Ovaj aspekt postaje posebno bitan u slučajevima kada je u pitanju filtrtacija vode. Voda ima značajnu ulogu u održavanju filtracionih sistema. Termomehaničke karakteristike vode zavise od tehnološkog procesa u kome se koristi filtracioni uredjaj, tako da raspon tih karakteristika može biti značajan imajući u vidu na umu da se primena kreće od farmaceutske industrije pa do rafinerija. Medjutim, postoje odredjene zajedničke odrednice o kvalitetu i količini vode koja se koristi za održavanje filtracioni sistema. U ovom radu data je analiza nekih tipičnih primera definisanja filtracionih sistema, stepen zadržavanja, preporučenih kvaliteta vode, pare, hemikalije ili nekog drugog fluida koja se koristi. Takodje su dati primeri izbora filtracione opreme i to sa aspekta složenosti zahvata, potrebnih filtera, prateće opreme, kvalifikovanosti ljudstva i raspoloživosti resursa u svetu i u našem okruženju. Nakon izvršene analize izvedeni su i odgovarajući zaključci. Ključne reči:filter, filtracioni sistem, održavanje UVOD Izbor filtera i filtracionih uredjaja predstavlja jedan od najbitnijih koraka u definisanju tehnološke i konstruktivne koncepcije proizvodnih sistema u kojima je kvalitet korišćenog fluida veoma važan. Filtracioni uredjaji predstavljaju vitalne delove tehnoloskog procesa a njihova je prevashodna uloga zaštita ljudi, životne sredine, proizvoda i procesa proizvodnje. Podsetimo se najpre nekih osnovnih termina. Razadvajanje jedne vrste supstance od druge naziva se separacija. Postoji više načina i postupaka separacije. Ako se za razdvajanje jedne vrste supstance od druge koristi filterski materijal, tako da se omogući prolazak jednoj vrsti supstance, dok se druge supstance zadržavaju na površini ili unutar filterskog medija, tada se govori o filtarciji. Generalno govoreći, filtracijom se mogu rešiti procesi odvajanja: Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

• • • •

čvrstih čestica od tečnosti, čvrstih čestica od gasova, tečnosti od gasova, tečnosti od tečnosti.

Filtracija je veoma važan korak u mnogim tehnološkim procesima, odnosno, kritičan korak u veoma odgovornim visokim tehnologijama. Za realizaciju procesa filtracije koriste se filtracioni uredjaji. Najednostavniji takav uredjaj sastoji se od kućišta u kome se nalazi jedan ili više filterskih elemenata (filtera). U slučaju kada filersko kućište i filterski element predstavljaju nerazdvojivu celinu, rec je o filterskoj kapsuli. Filterski uredjaj može biti sačinjen od većeg broja filterskih kućišta (filterskih celina). U opštem slučaju, pod filterskim uredajem se mogu podrazumevati sistemi koji sadrže filterske celine i opremu potrebnu za fukcionisanje celog sistema a čiji je zadatak filtracija nekog medijuma. 49


Filtracioni uredjaji su vitalni delovi tehnoloskog procesa koji štite ljude, okolinu, proizvod, proces. U tehnoloskim procesima u kojima je kvalitet fluida strogo definisane čistoće koriste se tzv. kritični filteri. KARAKTERISTIKE FILTERSKOG MATERIJALA Filterski materijal treba da ima sledeća svojstva: • Veliku zapreminu pora • Stabilnu strukturu gradje filterskog materija (matrice) • Nerazrušivost matrice • Ravnomernu distribuciju veličina pora

Ravnomerna distribucija veličina pora obezbedjuju precizno definisanje karakteristika filtera sa stanovišta stepena zadržavanja.

Velika zapremina pora je karakteristika koja je neposredno vezana za kapacitet zaprljanja filterskog materijala. Potrebno je postići takav kapacitet filterskog materijala koji može da sa matricom manjih ćelija absorbuje veće zaprljanje u istoj jediničnoj zapremini i pri istim termomehaničkim osobinama. PODRŠKA FILTRACIONIM PROCESIMA Postoji više načina da se pospeši efekat filtracije. To se može postići: •

• Stabilna struktura gradje filterske matrice je osobina filterskog materijala koja obezbedjuje nepromenljivost veličina pora, čime matrica obezbedjuje stalnost karakteristika filtracije.

• •

Naelektrisavanjem filterskog medija naelektrisanjem koje je suprotno od naelekrtisanja čestice koje treba izdvojiti iz tečnosti, Korišćenjem rotacionog kretanja čime se medijum koji se filtrira dovodi u obrtno i radijalno kretanje preko nepomičnog kružnog filtera, Korišćenjem vibracionih efekata tako što medijum koji se filtrira osciluje u vertikalnom pravcu zajedno sa disk filterima, Korišćenjem efekta kolizije.

TIPOVI FILTERA Postoji više podela filtera. Ovde su navedene neke od podela koje su uzajamno zavisne i integrisane. Nerazrušivost matrice filterskog materijala znači da u toku filtracije nema osipanja filterskog materijala koji bi se pojavio u filtratu.

50

Najpre se filteri se mogu klasifikovati prema stabilnosti matrice na: • filtere sa nestabilnom matricom - veličine pora se povećavaju sa porastom pritiska • filteri sa stabilnom matricom - veličina pora se ne menja sa porastom pritiska.

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


Zatim se filteri mogu podeliti i na: • dubinske • membranske • kombinovane.

Filteri se još mogu podeliti i na: ƒ

hidrofilne-imaju afiniteta prema void

ƒ

hidrofobne-odbijaju vodu

Dubinski filteri poseduju veliki kapacitet zaprljanja i imajući tako nekoliko sekcija koje su rasporedjene od onih koje imaju veće pore do onih sa manjom veličinom pora. Koriste se kao predfilteri i redje kao završni filteri u slučaju manje kritičnih primena.

STEPEN ZADRŽAVANJA FILTERA Membarnski filteri su veoma male debljine. Omogućavaju veoma efikasnu filtraciju i koriste se najčešće kao završni filteri u slučaju kritičnih primena.

Razlikuju se sledeći stepeni zadržavanja: •

Nominalni - proizvoljna vrednost izražena u mikronima koja je zasnovana na zadržavanju odredjenog procenta čestica date ili veće veličine

Apsolutni - prečnik najveće sferne čestice izražen u mikronima koja može da prodje kroz filter pod odredjenim uslovima.

Stepen zadržavanja se može definisati i preko koeficijenta (stepen filtracije), tj.

βx = Kombinovani filteri predstavljaju kombinaciju više različitih membranskih filtera ili dubinskog i membranskog filtera. Često predstavljaju uspesno i efikasno rešenje za predfiltraciju i filtraciju na jednom mestu.

Ux Dx

gde su: Ux - broj čestica ispred filtera veličine x ili veće Dx - broj čestica iza filtera veličine x ili veće. IDEALAN FILTRACIONI SISTEM Idealno projektovan filter trebalo bi da isfiltrira sav medijum koji treba tretirati pre nego što se dostigne maksimalan kapacitet njegove zaprljanosti. Ovo je posebno vazno kod onih proizvodnih procesa koji su sastavni deo složenog tehnoloskog ciklusa ili kod onih zahtevnih filtracija kod kojih se filteri koriste jednokratno.

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

51


KLASIFIKACIJA FILTRACIONIH PROCESA Prema veličini čestica koje se odstranjuju iz fluida, filtracioni procesi se mogu se mogu podeliti na: •

Na slici gore je prikazana je podela filtracionih procesa. Medjutim, pored navedene klasifikacije postoji i nova klasifikacija filtracionih procesa u kojoj se izmedju NF i RO nalazi LOOSE RO (LRO), čije membrane propuštaju i jednovalentne i dvovalentne elektrolite. MAKROFILTARCIJA Izdvajanje čestica većih od 1μ iz fluida spada u oblast makrofiltracije. 52

filtracija (opšta filtracija, makrofiltarcija) •

mikrofiltracija

ultrafiltarcija

nanofilracija

hiperfiltracija (RO).

Za ovu svrhu koriste se sledeći tipovi filtera: • filter sita - zadržavaju čestice na površini čime se na njima stvara filtraciona pogača, što se može ukloniti mehanički i povratnim pranjem • dubinski filteri sa stalnom unutrašnjom geometrijom • dubinski filteri sa promenjivom unutrašnjom geometrijom - filteri su sačinjeni od nasutih čestica (pesak, antracit) čija je regeneracija moguća bilo produvavanjem i ispiranjem čestica. Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


MIKROFILTRACIJA Mikrofiltracijom se izdvajaju čestice veličine aproksimativno od 0.1 ÷1μ. Membarne za mikrofiltraciju su brana za suspendovane čestice i velike koloide, ali ne i za rastvore. Koriste se za skidanje mutnoće, uklanjanje bakterija, itd. ULTRAFILTRACIJA Ultrafiltracija je postupak makromolekularne separacije čestica čija je veličina u rastvoru 0,002÷0,1μ. Najveći broj ultrafiltracija ima MWCO (Molecular Weight Cut Off). Najizraženiji primer ultrafiltracije je u farmaceutskoj i prehrambenoj industriji i to za: • uklanjanje proteina, pirogena, virusa, koloida i • kao predtretman i naknadni tretman kod drugih procesa pripreme vode NANOFILTRACIJA Nanofiltracija je specijalan membranski proces pomoću koga se mogu zadržavati čestice veličine oko 0.001μ. Tu spadaju organski molekuli sa molekularnom težinom većom od 200÷400. Nanofiltracijom se mogu ukloniti rastvorene soli u opsegu 20-98%. Soli sa monovalentnim anjonima (NaCl, CaCl2) mogu biti zadržane u opsegu 20-80%, a soli sa divalentnim anjonima (MgSO4, CaCO3,...) mogu biti uklonjene u opsegu 90-98%. Nanofiltracija se koristi: • za redukciju totalnog ugljenika • za parcijalnu deminerilizaciju • za tretman voda za piće • za redukciju ukupnih rastvorenih soli • u pripremi voda za piće. Membrane za nanofiltraciju prave se u obliku ravnih listova ili šupljih vlakana. U slučaju kada su izradjene od asimetričnih polimera poseduju tanak filtracioni sloj sa jedne strane. Kompozitne membrane mogu biti izradjene od ultratankog filma od poliamida na osnovi polisulfona.

rastvorene soli i neorganske molekule čija je molekularna težina veća od približno 100. Opseg zadržavanja rastvorenih soli je tipično 95 do 99,8%. Medjutim, molekuli vode mogu da prodju kroz membrane RO. RO se koristi: • za dejonizaciju vode • za farmaceutsku vodu • za vode za kotlove • kao predtretman i finalni tretman kod drugih procesa pripreme vode • za pripremu vode za CIP • za proizvodnju vode u prehrambenoj industriji • za vodu u mikroelektronskoj industriji. Za konačnu analizu parametara kvaliteta tretiranog medija treba zapaziti da su navedeni stepeni zadrzavanja veoma visoki, što se odnosi i na zadrzavanje bakterija, ali ne i 100%. To je posebno vazno kod mikrobioloske kontaminacije. Ako je ulazno mikrobiolosko opterecenje veliko, ta razlika izmedju 100% i procenta zadržavanja bakterija moze dati negativnu mikrobiolosku sliku. U tim slucajevima je potrebno uciniti jos jedan dodatni filtaracioni korak pre ili posle RO. Da bi se dobio dovoljno nizak sadrzaj rastvorljivih materija u vodi, nakon RO može se primeniti: • membranska destilacija (destilacija kroz hidrofobnu filtracionu membranu) • dvostruka reversna osmoza. POTREBA ZA FILTRACIJOM Dobro izabrani filteri i filtracioni uredjaji, dovoljan broj filtracionih koraka i efikasna filtracija na svakoj pozicija utiču na: • Smanjivanje troškova proizvodnje • Optimizaciju tehnološkog procesa • Dostizanje vrhunskih performansi uredjaja čiji su filteri sastavni delovi

HIPERFILTRACIJA

Formalno najisplatljivija je filtracija na kraju tehnološkog procesa proizvodnje ali se kod dobro optimiziranog tehnološkog procesa tehnički redukuju ako se uklanjanje kontaminacije vrši na mestu nastavka.

Reversna osmoza je molekularni, separacioni proces koji se koristi za purifikaciju tecnosti i desalinaciju. Ovaj način membranske filtracije koristi se posebno u slučaju velike mutnoće i velikog SDI. Membrane RO su barijera za sve

Greške u fluidnim sistemima nastale kao posledica kontaminacije ili neadekvatne filtracije znači gubitke u proizvodnji, više troškova održavanja i dodatne troškove prevremene zamene oštećenih delova.

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

53


ZNAČAJ FILTRACIJE I NJENOG ODRŽAVANJA Voda ima značajnu ulogu u održavanju filtracionih sistema. Termomehaničke karakteristike takve vode zavise od tehnološkog procesa u kome se koristi filtracioni uredjaj, tako da raspon tih karakteristika može biti značajan imajući u vidu na umu da se primena kreće od farmaceutske industrije pa do rafinerija. Medjutim, postoje odredjene zajedničke odrednice o kvalitetu i količini vode koja se koristi za održavanje filtracioni sistema nezavisno od toga da li se radi o pranju u direktnom smeru ( smeru filtracije ) ili povretnom pranju ( beck wash ), ili ako je reč o hladnom, toplom pranju, sterilizaciji ili sanitarizaciji. U svakom od tih slučajeva kvalitet korišćenog fluida mora da bude bolji od kvaliteta filtera koji se nalazi u okviru filtracionog uredjaja. Primera radi, ako su u okviru filterskog sistema nalazi filter čiji je stepen zadržavanja 1μ preporučuje se da kvalitet vode, pare ili hemikalije koja se

54

koristi za sanitizaciju bude takav da ne izazove dodatno zaprljanje takvog filtera. To znači da svi takvi fluidi treba da budu tretirani filterima čiji stepen zadržavanja manji od 1μ. Ovaj zahtev je sastavni deo programa koji treba da obavi CIP uredjaj bilo da on radi manuelno ili automatski. Količina ovako pripremljene vode Q1 odredjuje se na sledeći način

Q1 = (1.2 ÷ 2 ) Q gde je Q – količina profiltriranog fluida. Postoji bezbroj primera koji ukazuju na značajnu ulogu svake filterske pozicije. Od mnoštva primera biće navedena samo nekoliko: Uredjaj za prečišćavanje hidrauličnih i mazivnih fluida koristi se za uklanjanje prljavštnina slobodne i rastvorene vode, slobodnih i rstvorenih gasova. Značajne pozicije ovog uredjaja su • ulazni filter ( strainer) (6) • ventilacioni filter (7) • završni filter (4)

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


Ulazni filter štiti urtedjaj od krupnih čestica i omogućava mu da se bavi onim finkcijama zbog kojih je i konstruisana. Ventilacioni filter ( ventfilter, odušni filter ) ima zadatak da zaštiti uredjaj od ulaska čestica iz atmosfere. Imajući u vidu da ovakvi uredjaji uglavnom rade u kontaminiranim sredinama eventualno prisustvo ovakvih čestica imalo bi za posledicu nepravilan rad pa i totalnu obustavu rada ovakvog uredjaja. Završni filter obezbedjuje zahtevani kvalitet tretiranog fluida čime vaznost njegovog prisustva i funkcionisanja ima veoma značajnu i posebno važnu ulogu. Pravovremena i adekvatna zamena ovih filtera bitno utiče na funkcionisanje ovog uredjaja. Takodje, značaj ovih filtera sagledava se i na osnovu pravilne i odgovorne funkcije koju ovaj uredjaj obavlja, odnosno tretman hidrauličnih, turbinskih, trafo ulja čiji je kvalitet strogo definisan. Tipovi tih filterskih elemenata propisani su od strane proizvodjača opreme i konstitutivni su deo celog sistema. Mada je konstrukcija ovakvog uredjaja po pravilu zasnovana na ulaznim i zahtevanim izlaznim parametrima fluida koji treba da se tretira, dodatna predfiltracija fluida postavljena ispred uredjaja, može zaštitni uredjaj i sniziti troškove njegovog održavanja i eksploatacije. Ovakvi predfileri obično su regenerativni, ekonomični i lako zamenljivi. Kriterijum za njihov izbor je zasnovan na karakteristikama ulaznog filtera (6) i opterećenog fluida koji se tretira. Uredjaj za filtraciju vazduha u prehrambenoj F&B ( food and beverage ) industriji koristi se za uklanjanje nečistoća i mikrobiološkog opterećenja vazduha. Takav uredjaj se sastoji od • Filtera za uklanjanje čestica, ulja i vode • Filter sa aktivnim ugljem za uklanjanje mirisa i aroma • Mikrobiološki filter Filterski uredjaj koji se koristi u proizvodnji napitaka obezbedjuje najviši kvalitet vazduha koji treba da udje u finalni proizvod. Realizacija ovakve instalacije se jednostavno izvodi manometrima ispred i iza svakog kućišta čime se prati promena diferencijalnog pritiska svakog filterskog uloška. Instalacija može biti Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

realizovana i bez manometra kada se kao kriterijum zamene koriste podaci o prosečnom životnom veku svakog filterskog uložka, što je svakako relativan podatak. Tako uzeti podaci vezani su za odredjene radne uslove koji ne moraju uvek da budu ostvareni u konkretnim proizvodnim uslovima. Svakako sa stanovišta dobrog održavanja, ova realizacija ( sa manometrima ) je tehnički opravdanija. Posebno je odgovorna kontrola rada mikrobiološkog filtera čiju proveru integriteta treba vršiti pre svakog pokretanja u rad jedne ovakve instalacije. Takodje, značajnu ulogu za zaštitu i produženje kvalitetnog i trajnog rada cele instalacije ima i dodavanje jednog ciklona (4) ispred celog sistema. ZAKLJUČAK Svi elementi izneti u ovom radu ukazuju na značaj i potrebu veoma pzbiljnog pristupa filtracije, izbora i upotrebe filtracionih uredjaja. Medjutim, na osnovu sagledanih okolnosti na našim prostorima u održavanju filtacionih sistema i dominiraju dve grupe zahteva: tehnički i ekonomski. Tehnički zahtevi su oni koji su propisani od samog proizvodjača filtracione opreme. Podrazumeva se da su ti tehnički zahtevi precizno formulisani i da ne ostavljaju nikakve nedoumice koje bi mogle dovesti do njihovog neobjektivnog ispunjavanja. Ovo podrazumeva da su tehnički zahtevi održavanja usaglašeni sa normama i propisima koji važe za filtracionu opremu. Kao primer jednoznačno definisanih tehničkih karakteristika filterske opreme može se izvesti podatak o stepenu zadržavanja filtera koji može biti apsolutani nominalan. Izostavljanje ovog podatka u tehničkoj dokumentaciji može dovesti do neadekvarnog i neobjektivnog pristupa ispunjavanja ovog veoma važnog tehničkog zahteva. Takodje izostavljanje ovog podatka od strane proizvodjača celokupne opreme često je pokriveno oznakom filterskog elementa proizvodjača te opreme. Ovim se proizvodjač opreme čiji filterski element sastavni deo obezbedjuje da nabavka narednih filteskih elemenata ići preko njega. Tehnički korektno održavanje ovakve filtracione opreme nije uvek i ekonomski optimalno. Aksiom dobrog održavanja je u svakom trenutku posedovati ekvivalentno alternativno rešenje za svaki zamenljivi fiterski element. Jasno je da tehnički zahtevi treba da 55


igraju dominantnu ulogu u održavanju filtracione opreme. Sa stanovišta karakteristika filtracione opreme optimalan je onaj slučaj kada se ispunjavanje tehničkih zahteva realizuje pod povoljnim ekonomskim uslovima. Ekonomski zahtevi formulisani od strane korisnika filterske opreme često igraju presudnu ulogu u održavanju filtracione opreme, Sa različitim ekonomskim materijalima, uz formalno ispunjavanje tehničkih zahteva vrlo često se ispunjavaju osnovni tehnički filtracioni zahtevi što može da ima krupne posledice na funkcionisanje celog sistema koji sadrži taj filtracioni uredjaj. LITERATURA 1. *** Filttration Science and Technology - a Guide to the Fundamentals, Gelman Sciences, Publikacija firme Gelman, 1989. 2. *** Principles of Filtration, a Pall Scientific and Technical Report, Publikacija firme Pall, 1997. 3. *** Contamination, Control and Filtration Fundamentals, Pall Industrial Hydraulics, Publikacija firme Pall, 1997. 4. *** Filter Cartridge Technology for the Biohparmaceutical Industry, Publikacija firme Sartorius, 1999. 5. *** Membrane Separation Products, Publikacija firme Filtron, 1999. 6. Mitrović, V., M.: Reverzna osmoza, Zbornik radova – Izbor savremene opreme za objekte vodovoda, kanalizacije i zaštite životne sredine, Beograd, 2003. 7. Stanojević, M., Lazarević, B., Radić, D.: Review of membrane contactors designs and applications of different modules in industry, FME Transactions, University of Belgrade Faculty of Mechanical Engineering, New Series, Volume 31, Number 2, 2003, p. 91-98. 8. Golubović, Z., Mitrović, M.: Membranska filtracija – Od teorije do prakse, u štampi, 2003.

MAINTENANCE OF THE FILTERING SYSTEMS One of the most important steps in definitions of technology and constructive conception manufacturing systems is choosing types of filter and filter systems in which quality of using fluid is significant. Filtering systems are basic parts of technology process, otherwise them role is in human protecting, environmental, products and manufacturing process. The right chooses of filter and filter systems, adequate number of filtering steps, effective filtration on itch step effect on decrease cost of manufacturing, optimism technology process as like as attain a prime performance of filtering systems. Errors in filtering systems which issue like effect of contamination or inadequacy filtration can give manufacturing reduction, more maintenance expenses and other expenses of parts replacement before expire date. Because of that there is necessary to make optimization of technology process and make the right chaise of filtering equipment. This aspect is especially important in cases where we talking about water filtering. Water have specially role in maintenance of filtering systems. Thermo mechanical characteristics of water depended of technology process in which that filtering system is used. Characteristics of filtering systems can be deferent depended do we use them in pharmaceutics industry or refinery. There is a collective point of quality and quantity of water which is used for maintenance of filtering systems. In this paper can find analysis of typical examples of define filtering systems, lateness grade, recommended of water quality, steam, chemical regencies or same other fluid which is used. Also there are examples of choosing of filtering equipment from aspect of complicated clutch, filter requirement, side equipment, human qualifications and human resorts. After analysis there are find adequate conclusions. Key words: Filter, filtering system, maintenance

9. Mitrović, Č., Golubović, Z.: On Filtration and Separation in Aerospace, u štampi, 2003.

56

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


PRIKAZI SKUPOVA

XXIX NAUČNO STRUČNI SKUP ODRŽAVANJE MAŠINA I OPREME (NSS OMO) U Banji Vrujci je u periodu od 31. Maja do 03. Juna 2004. godine održan XXIX NSS OMO, u organizaciji Mašinskog fakulteta u Beogradu, Instituta za istraživanja i projektovanja u privredi (iipp) iz Beograda i Društva održavalaca tehničkih sistema (DOTS), a pod pokroviteljstvom Ministarstva nauke i zaštite životne sredine Republike Srbije. U toku tri radna dana skupu je prisustvovalo više od 120 učesnika iz zemlje i inostranstva. Na skupu je izloženo 45 naučno-stručnih radova, od kojih su pojedini rezultati projekta koje finansira Ministarstvo nauke i zaštite životne sredine Republike Srbije. U toku održavanja skupa organizovan je i izložbeni prostor gde su se učesnicima skupa predstavili HOFMANN MARINKOVIĆ iz Velike Moštanice, RES TRADE iz Novog Sada, SKF iz Beograda, ICI Beograd, ALTOM Beograd, BATREX Beograd, VETPROM (CASTROL) Beograd, ABL SYSTEM Beograd, TRC pro Novi Sad, ITS Beograd. Generalni zaključak svih učesnika je da ovogodišnji skup može da se svrsta u red uspešnijih, kako po broju objavljenih radova tako i po odzivu učesnika. U toku tri radna dana organizovani su i zajednički izleti, ručkovi za učesnike, kokteli, zajednička večera i dr. Na okruglom stolu, koji je održan pred zatvaranje skupa, zaključeno je da uz pomoć nadležnih institucija treba organizovati savetovanje o značaju i ulozi sektora / službi / funkcija održavanja prvenstveno u velikim javnim i društvenim preduzećima u uslovima njihovog restrukturiranja i priprema za privatizaciju, odnosno organizovati seriju seminara o održavanju kao outsorcing usluzi. www.dots.org.yu XXXI SIMPOZIJUM O OPERACIONIM ISTRAŽIVANJIMA Na Fruškoj Gori u hotelu Norcev, u periodu od 14. do 17. septembra 2004. godine održan je XXXI Simpozijum o operacionim istraživanjima. Izvršni organizator SymOpIs-a (akronim za Simpozijum o operacionim istraživanjima) je Katedra za primenu računara Rudarsko-geološkog fakulteta Univeziteta u Beogradu. Ideja o SymOpIs-u rođena je pre trideset i jednu godinu, u vreme kada su Operaciona istraživanja u svetu početnim koracima sticala ''statusnu poziciju''. Ova smela vizionarska ideja, uprkos mnogim nedaćama i problemima koje je vreme nosilo, naročito u poslednjoj dekadi prošlog stoleća, slično semenki hrasta, izrasla je u moćno stablo koje svojom krošnjom natkriva i pod svojim okriljem postojano čuva, neguje, povezuje, unapređuje i afirmiše veliku familiju metoda operacionih istraživanja, računarski integrisanih kao i njima bliskih naučnih oblasti. U sadašnjem vremenu velikih promena, kada svet postaje globalno selo u kome su informacije, razvoj, inovacije, transparentnost, kompetentnost, ukrupnjavanje, dominacija, kontrola, najvažniji zahtevi ili potreba za opstankom, globalizacioni i tranzicioni procesi doveli su do ozbiljnih problema u našem privrednom i društvenom životu, sa neposrednom negativnom refleksijom i na školstvo i nauku. U takvom ambijentu XXXI SymOpIs ima posebno značajnu ulogu u susretanju sa izazovima vremena. Najbolja potvrda toga je 151 naučni i stručni rad koji je bio saopšten na simozijumu, od strane 281 autora iz 7 zemalja. Radovi su publikovani u knjizi na 658 stranica. Rad na SymOpIs-u odvijao se po tematskim oblastima (sekcijama), u radu je uzelo učešća 287 stručnjaka. Na do sada održanim SymOpIs-ima učestvovalo je preko osam hiljada stručnjaka, saopšteno je i objavljeno preko pet hiljada i sto radova, što sa intenzitetom učestalosti održavanja simpozijuma Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

57


PRIKAZI SKUPOVA svake godine - ovaj naučni skup izdvaja i svrstava među najznačajnije i najveće skupove ove vrste u svetu. Program XXXI Symopis-a je sadržajno i strukturno izbalansiran između devetnaest tematskih oblasti koje se odnose na: rudarstvo i geologiju, energetiku, vojne primene, poljoprivredu, šumarstvo, transport i saobraćaj, geoinformacione i informacione sisteme, finansije i bankarstvo, ekonomske modele i ekonometriju, elektronsko poslovanje, istraživanje i razvoj, meko računarstvo, menadžment, pouzdanost i održavanje, upravljanje rizikom, stohastičke modele i vremenske serije, višekriterijumsku analizu, kombinatornu optimizaciju i matematičko programiranje. Ciljevi Simpozijuma su višestruki i u potpunosti su ostvareni. To je mesto razmene naučnih i stručnih informacija, prenošenja znanja, sagledavanja postojećeg stanja i trendova daljeg razvoja na ovom polju, sagledavanja pozicija, provera, kritičkih ocena naučnih i stručnih stavova, ideja i mišljenja. Važna uloga SymOpIs-a je edukacija i motivisanje stručnjaka, susretanje, upoznavanje, uspostavljanje ličnih kontakata, druženje, sticanje novih i obnavljanje starih prijateljstava. Konačno, to je danas jedinstveno mesto na kome se prožimaju i okupljaju struke najšireg spektra - od prirodnih, ekonomskih, tehničkih do vojnih, društvenih i multidisciplinarnih oblasti. Izvršnom organizatoru, Katedri za primenu računara Rudarsko-geološkog fakulteta Univerziteta u Beogradu, predstavlja posebno priznanje i čast, ukazano poverenje da, u godini kada obeležava desetogodišnjicu postojanja, posle devet godina po drugi put bude organizator SymOpIs-a. Materijalnu podršku XXXI Symopis-u pružili su Ministarstvo nauke i zaštite životne sredine Republike Srbije, Informatika a.d. Beograd, Naftna industrija Srbije Novi Sad i Katedra za primenu računara Rudarsko-geološkog fakulteta Univerziteta u Beogradu. III NAUČNO STRUČNI SKUP PneUMAtici 2004 U Beogradu je 21. i 22. oktobra održan skup posvećen pneumaticima. Skup su zajedničkim snagama organizovali Šumarski fakultet, Mašinski fakultet, koji je bio i domaćin skupa, IIPP - Institut za istraživanja i projektovanja u industriji i DOTS-Društvo održavalaca tehničkih sistema. Pokrovitelj skupa bilo je Ministarstvo nauke i zaštite životne sredine. U Sali CENT-a na Mašinskom fakultetu se na otvaranju skupilo više od sto stručnjaka koji se, sa različith aspekata, bave pneumaticima. Skupu su se obratili u ime organizatora profesor Branko Vasić, predsednik Organizacionog odbora, profesor Vojkan Lučanin prodekan Mašinskog fakulteta i profesor Gradimir Danon predsednik Programskog odbora Skupa.

Odakle su došli učesnici Skupa Fakulteti Istraživački instituti Proizvodnja pneumatika Trgovci pneumaticima i opremom za održavanje pneumatika Protektoranje pneumatika Proizvodnja vozila Javna preduzeća, transporne i saobraćajne firme Državne ustanove Studenti Ostali Ukupno 58

Učešće u % 17,35 2,04 8,16 12,24 8,16 6,12 23,49 6,12 12,24 4,08 100,00 Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


PRIKAZI SKUPOVA

Prof. dr Branko Vasić

Mr Dušan Mladenović

Prof. dr Vojkan Lučanin

Mr Slaven Tica

Otvaranju skupa je prisustvovao i veći broj zvanica. U njihovo ime Skup su pozdravili Mr Dušan Mladenović, sekretar za saobraćaj Privredne komore Srbije i Mr Slaven Tica, direktor GSP Beograd. Oni su u svojim izlaganjima potvrdili zainterestovanost saobraćajnih i transportnih preduzeća za veću ulogu domaćeg znanja i to pre svega u oblasti protektiranih pneumatika. Radni deo skupa je počeo uvodnim izlaganjem "Aktuelno stanje i tendencije u proizvodnji pneumatika". U radu je bilo reči o situaciji u svetu i kod nas u oblasti pneumatika. Tri najveće firme (Groupe Michelin, Bridgestone Corp i Goodyear Tire&Rubber Co.) proizvode i prodaju više od 55% pneumatika, a prvih 75 oko 98% svetske produkcije. Ostalih stotinak, drže samo 2% svetskog tržišta pneumatika. Od domaćih fabrika na ovoj listi se nalazi Tigar iz Pirota i to na 70 mestu. Zaključci su da se proizvođači pneumatika trude, uvažavajući različitost pojedinih tržišta, da naprave pneumatike za svako vozilo i svaku situaciju, uspešno balansirajući između zahteva bezbednosti, zadovoljstva kupaca i zahteva za zaštitu životne sredine. Domaća industrija se različitim tempom i sa različitim uspehom uklapa u svetske tokove i brža primena novih tehnologija i materijala u domaćim proizvodima isključivo je moguća kroz saradnju sa nekim od "velikih". Za skup je bilo prijavljeno i prihvaćeno dvadeset, a na skupu je izloženo šesnaest radova podeljenih u četiri sekcije: Uvodna predavanja, Eksploatacija pneumatika, Izbor i održavanje pneumatika, Protektiranje i protektirani pneumatici

U uvodnim izlaganjima je bilo reči o "na-znanju" zasnovanom i računarom podržanom projektovanju pneumatika za automobile. Osnovna namena paketa je da skrati vreme i smanji troškove u ranim fazama razvoja pneumatika. Ista grupa istraživača (sa Mašinskog fakulteta u Nišu) razvila je softver, primenom MKE/FEA, za simulaciju ponašanja pneumatika u statičkim ili dinamičkim uslovima. Odstupanja računskih i eksperimentalnih podataka u velikoj meri zavise od načina modeliranja elastomera od kojih su pneumatici prevashodno sačinjeni. Na to ukazuje veoma zanimljiv rad iz Novog Sada. Autori ukazuju da elastično ponašanje i svojstva prigušenja delova napravljenih od elastomernih materijala utiču i na strukturno ponašanje pneumatika ali i vozila, kao i da racionalno modelovanje i kvantitativno proračunavanje strukturnog ponašanja zahteva suštinsko razumevanje termomehaničkih svojstava tih materijala. Drugi rad iz oblasti materijala za izradu pneumatika osvetlio je razloge i uverio nas u opravdanost primene "novih" slikatnih punila. Korišćenjem ovih punila snižavaju se troškovi proizvodnje, smanjuje otpor kotrljanju i trošenje pneumatika, uz povećanje otpornosti na klizanje na mokrim kolovozima. Navedeni radovi ukazuju da u ovoj zemlji postoje centri čiji se rezultati mogu meriti i svetskim kriterijumima. To nam daje nadu da će mlade generacije istraživača imati gde i od koga nešto da nauče, sa kime da rade i ostvare svoje naučne ambicije u oblastima vrhunskih tehnologija. 59 Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


PRIKAZI SKUPOVA Razvoj u oblasti pneumatika ide veoma brzo. Praćenje novih tokova u oblasti automobilske tehnike je obiman, složen, odgovoran i veoma skup posao, koji "veliki" pokušavaju da dele, razmenjujući međusobno prikupljene informacije i ostvarene rezultate. Sa tog stanovišta je pregledni rad o runflat pneumaticima bio za prisutne veoma koristan. U radu se govori konstrukciji, prednostima i manama različitih rešenja različitih run-flat pneumatika, ali i o opremi i postupcima neophodnim za njihovu montažu/demontažu i održavanje. Drugi deo skupa se bavio uslovima eksploatacije pneumatika i otkazima pneumatika, gde spada i habanje pneumatika. Habanje ima važnost i sa ekonomskog i sa ekološkog stanovišta i predstavlja kompleksan fenomen. Isti pneumatik može imati različiti vek i performanse u različitim uslovima eksploatacije. To zavisi od različitih faktora na koje korisnik može delimično uticati. Na to ukazuju i rezultati ispitivanja, bazirani na podacima koje je prikupila grupa za rešavanje reklamacija na pneumatike "Tigar MH" i na dodatnim podacima koji su dobijeni merenjem pritiska u pneumaticima nasumice izabranih putničkih automobila po čitavoj Srbiji. Najčešći otkazi kod svih vrsta pneumatika su neravnomerno habanje jednog ili oba ramena koji su posledica nedovoljnog održavanja pneumatika i vozila. Da broj otkaza može biti manji ukazuju autori u radu u kome je dat prikaz ispitivanja uticaja tečnosti za zaptivanje na ponašanje pneumatika u eksploataciji. Slično tvrde i autori iz firme "Ikarbus", koji navode da se pravilnim izborom pneumatika, pravilnom eksploatacijom i održavanjem mogu ostvariti velike uštede i smanjiti troškovi eksploatacije autobusa. Uz to nude i određene preporuke za korisnike njihovih autobusa. Svesni svog dela odgovornosti za edukaciju korisnika i važnosti pravilnog izbora pneumatika za bezbednu, ekonomičnu i komfornu eksplataciju stručnjaci iz Tigra MH, po ugledu na svetske firme, su napravili svoju WEB prezentaciju koja u velikoj meri ispunjava oba navedena zadatka. Pomoć koju E-katalozi nude je neophodna, ali nije dovoljna za pravilan izbor pneumatika. To tvrdi i autor rada "Razvoj modela za podršku odlučivanju pri izboru pneumatika za vozila određene namene". Da bi izbor bio kvalitetan, da bi odabrali pneumatike za specifično vozilo, potrebno je proceniti performanse pneumatika koji su na raspolaganju na osnovu karakteristika u eksploataciji i zahteva zadataka koji im je namenjen. Isti autor navodi u svome drugom radu da se višekriterijumskom analizom uspešno obezbeđuje sistematski okvir za rešavanje problema odlučivanja pri izboru alternativnih pneumatika za vozila određene namene. Nepreciznost i subjektivnost su uvek prateći faktori u višekriterijumskoj analizi usled: nedovoljnih, nekompletnih i neadekvatnih informacija, kao i zbog njihovog delimičnog ignorisanja. Tu bi, prema navodima autora, od velike pomoći bilo korišćenje lingvističkih vrednosti aproksimovanih fazi brojeva, da bi se izrazile subjektivne procene u vrednovanju važnosti kriterijuma. Dobar izbor pneumatika ne garantuje automatski njihov dugi vek i bezbednu vožnju, ukoliko se oni ne održavaju i koriste pravilno. Briga počinje njihovom nabavkom, a završava se odbacivanjem pohabanog pneumatka. Kome poveriti brigu o pneumaticima?. Da li oformiti službu u okviru firme ili koristiti spoljne usluge neke od profesionalnih firmi. To se razmatra u radu sa Mašinskog fakultet i to na primeru transporta goriva za svoje potrebe. Iskustva govore da se pre donošenja takvih odluka moraju sve činjenice vrlo pažljivo razmotriti. Ukoliko se firma odluči da poslove oko održavanja pneumatika obavlja sama, potrebno je da oformi posebno "gumarsko" odelenje, odabere opremu, pripremi ljude i prostor. O tome govori rad "Oprema, objekti i procedure za održavanje pneumatika" sa Mašinskog fakulteta. Na okruglom stolu pod naslovom "Protektiranje i protektirani pneumatici" analizirani su razlozi koji utiču na to da protektiranje, bez obzira na evidentne i potvrđene ekonomske i ekološke prednosti, kod nas nije zastupljeno u onoj meri u kojoj bi trebalo, ako se uporedimo sa ostalim zemljama iz okruženja, EU ili SAD. Da bi se tu ostvario napredak u ovoj oblasti potrebno je, prema mišljenju učesnika uraditi tri stvari. Prvo formirati zakonski okvir, koji je izložen u radu autora iz Zavoda za standardizaciju. Drugo, uskladiti proizvodnju, kontrolu i trgovinu protektiranim pneumaticima sa usvojenim standardima. Treće, kada budemo raspolagali kvalitetnom ponudom protektiranih pneumatika tržištu, treba pokrenuti kampanju za veću primenu protektiranih pneumatika uz podršku države i svih drugih zainteresovanih. 60

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


PRIKAZI SKUPOVA

U Bratislavi je 30.oktobra 2004. održana Generalna skupština Europian Federation of National Maintenance Societies – EFNMS (Evropski savez nacionalnih udruženja održavalaca). U ime DOTS-a prezentaciju je održao Prof. dr Jovan Todorović, predsednik komiteta za međunarodnu saradnju. Na Skupštini kojoj je predsedavao domaćin, g-din Adolf Murin, Društvo održavalaca tehničkih sistema – DOTS je, zajedno sa Slovačkim društvom održavalaca - SSU, primljeno u punopravno članstvo. Ovim je DOTS i zvanično postao 20-ti član EFNMS-a, odnosno nacionalni predstavnik Srbije i Crne Gore u ovoj asocijaciji, čime su krunisani napori velikog broja stručnjaka u održavanju koji su sve ove godine istrajno radili na njegovoj afirmaciji kod nas, ukazujući na značaj održavanja za ukupne rezultate poslovanja.

Izlaganje prof. dr Jovana Todorovića članovima Generalne Skupštine EFNMS-a

Članstvo u EFNMS-u je za nas od velike važnosti zbog otvorene mogućnosti implementacije savremenih pristupa iz ove oblasti u domaću privredu i integracije naših stručnjaka u priznate evropske institucije koje se bave ovom problematikom.

Predstavnici DOTS-a u Bratislavi

Pošto je jedan od osnovnih ciljeva DOTS-a obrazovanje i upoznavanje zaposlenih u održavanju sa novim proizvodima, tehnologijama, principima organizovanja održavanja, zakonskim propisima i dr. kako bi sistemi održavanja mogli da postanu dominantni sektori privrednih sistema ili nezavisni profitabilni sektori okrenuti tržištu, smatramo da je članstvo u EFNMS-u pravi korak na tom putu. G.Danon, Predsednik Skupštine DOTS

Prof. dr Jovan Todorović i Zoran Todorović sa Hans Overgaard-om, novoizabranim redsedavajućim EFNMS-a

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

EUROPIAN FEDERATION OF NATIONAL MAINTENANCE SOCIETIES 61


NAJAVE SKUPOVA

XXII SAVETOVANJE PREVING

U Beogradu se 11. i 12. Novembra 2004. godine održava tradicionalno 12. PREVING Savetovanje sa međunarodnim učešćem, u organizaciji DUNAV PREVING a.d. Suorganizatori Savetovanja su Udruženje osiguravajućih organizacija SCG, Mašinski fakultet iz Beograda i Fakultet zaštite na radu iz Niša a osnovna tema je “Upravljanje rizicima, preventiva i osiguranje u energetici”. Prijavljeno je preko 60 referata koji će biti saopšteni u tri posebne sekcije: (1) Proizvodnja, prerada i eksploatacija nafte i gasa, (2) Proizvodnja, prerada i eskploatacija uglja i (3) Termoenergetika i elektroenergetika. Udarni deo savetovanja čine Plenarne sednice na kojima će svoje radove saopšiti renomirani autori iz zemlje i inostranstva. Posebnu pažnju zaslužuju referati u kojima će se, pored ostalog, analizirati sistemi evropskih normi za procene rizika i sigurnost u ovoj oblasti, Svetska iskustva u risk menadžmentu u energetici, Iskustva u primeni metoda održavanja na bazi rizika u SAD i Evropskoj uniji, Potrebe i mogućnosti usklađenja naše prakse sa organizacijama u Evropskoj uniji, Permanentno obrazovanje kadrova za zaštitu i osiguranje imovine. Uz savetovanje se organizuje i izložba “Tehnički sistemi i sredstva zaštite”, na kojoj će učestvovati veći broj izlagača. Savetovanje se održava u SAVA CENTRU, a otvaranje je 11. novembra u 10h u sali 1. Infomacije na tel. 011-2605-190, 2650-490 ili na e-mail preving@yubc.net FORMS / FORMAT 2004 V Simpozijum o formalnim metodama u automatizaciji i sigurnosti železničkog i drumskog saobraćaja, u organizaciji Tehničkog univerziteta iz Braunšvajga i Univerziteta tehnologije i ekonomije iz Budimpešte, održaće se 2. i 3. decembra 2004. godine u Beraunšvajgu, Nemačka. Osnovne teme simpozijuma obuhvataju metode i sredstva za formalni opis concepta, primene i zahteva u saobraćaju i transportu, Primeri slučajeva iz železničkog i drumskog saobraćaja, Ocenu, verifikaciju i ispitivanje kontrolnih i bezbednosnih sistema. Metode i alate za modelovanje, simulaciju, analizu i verifikaciju. Obaveštenja o simpozijumu na internetu http://www.Forms-2004.de ili na E-mail info@Forms2004.de. OPTI 2005 IX međunarodna konferecija o optimalnom CAD projektovanju u inženjerstvu, održaće se od 23. do 25. maja 2005. godine u Skiatosu, Grčka u organizaciji Veseks Instituta za tehnologiju iz Velike Britanije. Osnovna tema konferencije je problematika integracije CAD tehnologije sa tehnikama optimizaije, što je od presudne važnosti u svim segmentima industrije i istraživanja. Tako treba da se dođe do rešenja za danas najizazivnija i još uvek otvorena pitanja inženjerskih nauka. Obaveštenja o Konfereciji na E-mail: kbanham@wessex.ac.uk.

62

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


NAJAVE SKUPOVA

EVROPSKA NEDELJE KVALITETA 2004 U čast – 100 Years of JURAN - pod motom -QUALITY THROUGH DIVERSITY - Jusk - Udruženje SCG za kvalitet i standardizaciju i EOQ (European Organization for Quality), Brussels, Belgium, pozivaju Vas na pripremu i organizovanje EVROPSKE NEDELJE KVALITETA 2004, koja će se održati od 8. – 10. decembra 2004. godine u Beogradu. U okviru Nedelje kvaliteta održaće se: 1. VIII Jusk Savetovanje ''Nacionalna strategija unapređenje kvaliteta '', 2. Specijalna Konferencija ''Standardi ISO 22000'', 3. Nacionalna Konvencija o kvalitetu / radne pripreme - Beograd, 2005, 4. SCG-Quality Project Conference ’’Strengthening Quality Management, Capabilities and Infrastructures in Serbia and Montenegro’’, 5. Nacionalna akademija za kvalitet – Konferencija, 6. Izložbe i prezentacije EAEC 2005 EUROPEAN AUTOMOTIVE CONGRESS U Beogradu, u organizaciji Jugoslovenskog društva za motore i vozila JUMV, u vremenu od 30.maja do 1.juna 2005. godine, održava se 10. Evropski kongres automobilskog inženjerstva EAEC 2005. Ovo je prvi put da se ovaj, u svetu automobilske tehnike izuzetno renomiran skup inženjera i drugih stručnjaka koji rade u ovoj širokoj i za privredu svih zemalja veoma važnoj oblasti, organizuje u Srbiji. Tema Kongresa je SARADNJA EVROPSKE AUTOMOBILSKE TEHNIKE, što govori da će to biti izuzetna prilika da se i naši inženjeri neposredno upoznaju sa aktuelnim stanjem i tendencijama razvoja automobilske tehnike u najrazvijenijim i drugim zemljama Evrope. Program Kongresa obuhvatiće više tematskih područja - Nove sisteme pogona i prenosa snage, Probleme energije, emisije i zaštite životne sredine, Bezbednost saobraćaja, Logistiku, Nove inženjerske tehnike i metode. Uz Kongres biće organizovana i odgovarajuća izložba, na kojoj se očekuje učešće i većeg broja inostranih firmi. Sve informacije o Kongresu i projavi učešća mogu da se dobiju od JUMV-a, 27. Marta 80, tel. +381-11-3370-358, odnosno na Internet sajtu http://www.jumv.org.yu ili preko E-mail adresa: jumv@jumv.org.yu ili cduboka@eunet.yu ili cduboka@mas.bg.ac.yu. RAILWAY INTERIORS EXPO Railway Interiors expo predstavlja novi nezaobilazni međunarodni sajam za sva zanimanja vezana za dizajn, konstrukciju, ugradnju, upravljanje i održavanje unutrašnjosti vozova. Izložba će se održati od 30.Novembra do 2.Decembra 2004. u Kelnu, Nemačka. Kao prateća manifestacija organizovan je trodnevni Open Technology forum. Ova dešavanja pružiće šansu povezivanja ljudi zaposlenih u ovoj oblasti kako u Evropi tako i u svetu. Proizvodi koji će biti prikazani namenjeni su opremanju: lakih vozova, gradskih (podzemne železnice), regionalnih i brzih vozova, opreme i remonta vozova. Detaljnije informacije moguće je naći na adresi: www.railwayinteriors-expo.com TIRE TECHNOLOGY EXPO 2005 Tire Technology Expo je najvažniji godišnji skup industrije pneumatika i namenjen je inženjerima, menadžerima i direktorima uključenim u projektovanje, razvoj i proizvodnju pneumatika. Ove godine se, u Kelnu, održava šesti skup po redu, u periodu od 22.- 24. februara 2005. godine. Više informacija može se naći na adresi: www.tiretechnology-expo.com

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

63


KNJIGE KOJE PREPORUČUJEMO

UMEĆE RATOVANjA ZA MENADžERE Autor Donald G. Kraus Menadžment je u stalnom traženju efikasnog načina delovanja da bi mogao u svim uslovima naći odgovor na situacije u okviru organizacije i/ili okruženja, a sve u cilju da bude uspešan, odnosno da organizacija u kojoj deluje svakim danom ima bolje rezultate, bez obzira u kojoj oblasti društvene delatnosti deluje. Pošto je menadžment dinamički opredeljen, on je u stalnom traženju odgovora na pitanja i probleme koji se javljaju ili će se javiti u toku rada. Zato je neposredno vezan za vreme: prošlo, sadašnje i buduće. Tako je jedno saznanje koje je nastalo u severoistočnoj Kini pre 2500 godina, otprilike u doba čuvenog kineskog filozofa Konfučija od strane Sun Cua eksperta za vojnu strategiju stiglo i do naših dana kao, «Umeće ratovanja». Stim što je Donald G. Kraus prilagodio savremenom čitaocu drevnu mudrost Sun Cuovog klasičnog teksta. Znači knjiga nudi jasnu, jednostavnu interpretaciju klasičnog teksta. Tumač osnovnih postavki ovog teksta pošao je od postavki da je BIZNIS RAT, rat figurativno rečeno, rat da se ostvari proizvodnja i/ili usluga, rat da se obezbedi tržište, svi elementi poslovnog sistema svakodnevno se bore sa velikim brojem problema da bi ostvarili postavljeni cilj. Tako su osnovni princi Sun Cuove filozofije date u deset principa: 1. Nauči da se boriš 2. Pokaži put 3. Učini to na pravi način 4. Saznaj činjenice 5. Očekuj najgore 6. Ugrabi dan 7. Spaljuj mostove 8. Učini to još bolje 9. Povezuj 10. Pusti ih da nagađaju našle tumačenje u kontekstu današnjeg biznisa. Principi su od strane autora adaptirani na savremene uslove i obrađeni su kroz trinaest poglavlja: I Planiranje; II Konkurentske borbe; III Konkurentska strategija; IV Pozicioniranje; V Prilike i proračuni vremena; VI Kontrola; VII Upravljanje direktnim sukobom; VIII Fleksibilnost; IX Manevrisanje; X Tipovi konkurentnih situacija i uzroci neuspeha; XI Konkurentski uslovi i strategija napada; XII Uništavanje reputacije; XIII Prikupljanje informacija. Godinama poslovne škole i profesionalni savetnici koriste, razrađuju i implementiraju navedene principe svakodnevne tokove menadžmenta, jer oni pokazuju kako dobiti bitku na bojnom polju savremenog poslovanja. Smatram da je knjiga interesantna i da svi koji se bave menadžmentom trebalo bi da je pročitaju jer poseduje opservacije iz realnih prilika, i daje predstavu o životnom mehanizmu opservacije. Nije menadžment crna kutija već jednostavno, zdravo razmišljanje na bazi osnovnih činjenica koje utiču na određene situacije i procese. P. Uskoković 64

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004


POSLOVNO-TEHNIČKE INFORMACIJE UPUTSTVO AUTORIMA Dostavljen rad može biti napisan na srpskom ili engleskom jeziku. Obim rukopisa ograničen je na deset strana A4 formata, uključujući slike, grafikone, tabele i dr. Na stranicama rukopisa sve margine trebaju da budu 2 cm, dok je za njegovo kucanje potrebno koristiti font Arial, veličine 11 (upotrebljavati Unicode font – Serbian Latin, Croatian ili Slovenian tastatura) Slike, sheme i grafikone koje koristite u okvirima rada, molimo Vas, da nam šaljete i odvojeno u nekom od standardnih formata za slike (jpg, gif, tif, wmf...) radi jednostavnije manipulacije tekstom i slikama. Potrebno je da rukopis sadrži rezime na srpskom i engleskom jeziku, ključne reči, literaturu i jasne podatke o autoru. Rezime ne bi trebao da sadrži više od 150 reči. Radovi se dostavljaju Izdavaču u jednom štampanom i jednom elektronskom primerku (e-mail, disketa, CD) na adresu: Institut za istraživanja i projektovanja u privredi 11108 Beograd 12; p. fah 59 ili na sledeću e-mail adresu:

Uvažavajući stručne i poslovne rezultate Vaše Kompanije, nudimo Vam mogućnost da iste prezentirate u našem časopisu. Mišljenja smo da je to izvanredna mogućnost da se Vaša saznanja i dostignuća prezentuju velikom i stručnom krugu ljudi, kao i onima na koje ste poslovno upućeni POZIVAMO VAS: • da se pretplatite na naš časopis, • da u časopisu “Istraživanja i projektovanja za privredu” objavljujete Vaše poslovne informacije. Ovuda iseći

nstanojevic@mas.bg.ac.yu GUIDE TO AUTHORS Paper submitted for publication may be written in Serbian or English. The lenght of a manuscript is limited to ten A4 pages including pictures, charts and tables. The margins of pages shoud be 2 cm, and the paper should be written in Arial font, size 11 (using Unicode font – Serbian Latin, Croatian or Slovenian keyboard). Pictures, schemes and charts that are used in the paper should be sent aside in one of the following standard formats (jpg, gif, tif, wmf...). It is necessary that the manuscript contains abstract in Serbian and English, keywords, literature and informations about the author. The papers should be sent to the Publisher in one printed and one electronic form (floppy, CD, e-mail) to the following address: Institut za istraživanja i projektovanja u privredi 11108 Beograd 12; p. fah 59 or tho the following e-mail addressis: nstanojevic@mas.bg.ac.yu Obaveštenja (information): 011/ 3370 622; 011/ 3302 451; 065/ 3370 622 Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

65


CIP – Katalogizacija u publikaciji Народна библиотека Србије, Београд 33 ISTRAŽIVANJA i projektovanja za privredu / glavni urednik Jovan Todorović ; odgovorni urednik Predrag Uskoković.– God. 1, br. 1 (2003) -. – Beograd : Institut za istraživanja i projektovanja u privredi, 2003- (Beograd : Libra) . – 29 cm Tromesečno ISSN 1451 – 4117 = Istraživanja i projektovanja za privredu COBISS.SR-ID 108368396

66

Istraživanja i projektovanja za privredu 6 /2004

Istraživanja i projektovanja za privredu - Research and Design in Commerce and Industry - broj 6  

The journal publishes original and review articles covering the concept of technical science, energy and environment, industrial engineering...