Ventil / Letnik 26 / 2020 / 4 / Avgust ISSN 1318 - 7279 Letnik 26 / 2020 / 4 / Avgust Razvoj in raziskave prototipa Stewartove ploščadi S-Ozobja Indeks viskoznosti hidravličnih tekočin Lasersko kaljenje na robotski celici Elektronske rešitve KRMILNA PALICA Za hidrostatični pogon, ki opravlja natančno tisto, kar zahtevate… KRMILNIK SD Premier ARMATURNA PLOŠČA - smer - vožnja/delo - način dela/hitrost motorja - parkirna zavora - krmiljenje vožnje - nadzor spodrsavanja Prilagodljive aplikacije PROTIZDRSNI VENTIL ZAVORNI VENTIL - zaznavalo tlaka Vi iščete zmogljivost in zanesljivost. Vi zahtevate prilagodljivost pri snovanju vaših aplikacij. Mi vas oskrbimo z modularnim kotnim sedežnim ventilom. MOTOR TANDEM ČRPALKA z SA krmiljem - krmiljenje iztisnine - potenciometer povratne zveze - zaznavalo hitrosti - zaznavalo omejevalnika moči ZAZNAVALO HITROSTI SPREMINJANJE HITROSTI Robusten in zmogljiv – kotni sedežni ventil iz nerjavnega jekla. Zahvaljujoč patentiranemu vmesniku se lahko različni aktuatorji in ventili poljubno kombinirajo in poenostavijo uporabo v vaših aplikacijah. Tokovno optimiziran procesni ventil v DN13 (½")–DN65 (2 ½") nudi največjo fleksibilnost pri načrtovanju vaše aplikacije. Na razpolago je za povezovanje z navoji, objemkami, ali varjenimi povezavami ter z batnim ali membranskim aktuatorjem (enostransko ali dvostransko delujoč). www.festo.com/vzxa PROTIZDRSNI VENTIL Festo, d.o.o. Ljubljana Blatnica 8 SI-1236 Trzin Telefon: 01/ 530-21-00 Telefax: 01/ 530-21-25 sales_si@festo.com www.festo.si www.miel.si www. poclain-hydraulics.com 16.-18.2.2021 GR, Ljubljana, Slovenija 4Industr y IC T Robotics powered by www.icm.si hje Odgovornost? N BESEDA UREDNIŠTVA evladne organizacije, politika in gospodarstvo Večje slovensko podjetje izdeluje elekt nektorje, ki so med seboj zvarjeni z ult Večino svojih produktov v zadnjem ob vozi proizvajalcem avtomobilov različn in različnih cenovnih razredov. Pred ne je dogodilo, da se je nov avto, proizved državi, že po nekaj sto kilometrih pokv analizi okvare so ugotovili, da je nastal ba na električnem konektorju, ki je bil z Nevladne organizacije so prav gotovo pridobitev sodobnega časa, čeprav jih v takšni ali drugačni obliki z ultrazvokom v našem podjetju. Podje poznamo še od vsega začetka oblikovanja držav in njihovih sistemov vladanja. To so skupine, ki zdruopravilo interno revizijo in ugotovilo, k žujejo ljudi enakega razmišljanja, delovanja in načina življenja oz. ljudi, ki imajo enake ali podobne življenjza nastalo napako. Delavec, ki so mu d ske cilje. To so civilne organizacije, ki krepijo demonapako, je poleg opomina nosil tudi m kracijo in pluralnost sodobne družbe ter omogočajo aktivno participacijo posameznikov v njej. odgovornost, kisosepotrebne bo kar nekaj počasa poznala pri njegovem osebnem dohodk Nevladne organizacije na številnih dročjih. Če se na primer v neki družbi močno razširi Vsak bančni uslužbenec, ki dela za bančnim okencem in strankam izdaja goto kajenje, je prav gotovo potrebna civilna iniciativa, da se ta škodljiva navada zmanjša Enako odgovoren mora denar, se zaveda, da injeomeji. v celoti za denar, s katerim razpolaga v svo civilna družba ukrepati, če se v nekem okolju zastruplja zrak in zemlja, če se v nekemda okolju pojaviv nasilje blagajni. To pomeni, mora primeru preveč izdanega denarja določeni str med mladimi in podobno. ko pokriti iz kot svojega žepa, sorganizacij. svojim denarjem. V Sloveniji je več 27 tisoč nevladnih Na ta seznam spadajo zavodi, ustanove in društva; Podobno velja v gostinstvu. Če gostinski delavec ni pozoren in da stranki pri od gasilcev, športa in podobno. To je zelo dobro. Nevladne organizacije morajo delovati neodvisno od preveč denarja ali celo, da mu stranka pobegne brez plačila, bo moral celotn države, so neprofitne, večinoma prostovoljne in morajo imeti obliko pravne osebe. primanjkljaj ob zaključku dneva plačati sam iz svojega dohodka. Ali je pri nas res tako? Množično ustanavljanje nevladnih organizacij v zadnjih letih pri nas kaže na to, odgovornostjo. Verjetno direktor podjetja Trije konkretni primeri s konkretno da želijo posamezniki ali skupine somišljenikov na ta jenačin omenjene električne konektorje delovati s pomočjo državnega denarja. To pa in v katerem se je zgodila napaka, ni nosil ni dobro in pomeni kršitev osnovnega načela, ki naj odgovornosti. Tudi pri osebnem dohodku se mu verjetno ni nič poznalo. Tud velja za nevladne organizacije. Ali so pri nas številne nevladne organizacije, ki krojijo bank, ki odobrijo kredite, ki se ne vračajo so (vsaj pri nas je tako), so brez mat politiko in posegajo v gospodarstvo zaradi svojih ali prijateljskih interesov?Tudi direktorji gostinskih lokalov se verjetno ne vznemirjajo za odgovornosti. Na primer, ali v Sloveniji potrebujemo Mirovni inštitut, kisvojih ima zaposlenih okoli 20 ljudi je delno finanpak zaposlenih ininposledično za slabo poslovanje podjetja. ciran iz tujine in večinoma od naše države? Ali smo IzSlovenci zgornjega lahko nasilni, daopisa potrebujemo tak preprosto inštitut? Prav zaključimo, da zaposleni na visokih polož gotovo ne. V svoji celotni zgodovini nismo nikoli naobičajno tudi bolj razgledani in sposobni, ne nosijo nobene odgo padli druge države, ampakizobraženi, smo se vedno branili. V vojnah smo premagovali Turke, Srbe, Italijane, NemZaposleni na manj zahtevnih delovnih mestih, praviloma z nižjo izobrazbo, z ce, Madžare in druge. Ali pa poglejmo demonstracije po svetu v zadnjem letu. V Franciji so bili demonosebnim dohodkom in pogostokrat manj sposobni v inteligentnem smislu no stranti nasilni, v Srbiji ravno tako, podobno velja za ZDA in Hongkong, ter dneh tudi Beloodgovornost. Tov zadnjih pomeni, na za čim višjem položaju si, manjša je tvoja odgovorn rusijo. Pri nas so ob petkih demonstracije že nekaj Pri temapa vprašanje. Kaj pa odgovornost vseh tistih, pri katerih se ka mesecev, breznastopi vsakega nasilja. Težava Mirovnega inštituta je tudi v dejstvu, da gre dela zelo težko sploh more imajo politiki, j za raziskovalni inštitut vali zasebni lasti,ne katerega usta-meriti. Kakšno odgovornost Janez Tušek benci, učitelji, sodniki in profesorji na univerzah? Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Pogosto se sliši, da učenci po zaključku osnovne šole ne znajo dosti239 na prime tehnike, tujega jezika ali kakšnega drugega predmeta. Kdo je v naši državi od novitelji in lastniki so predvsem profesorji z družboslovnih fakultet in ki se večinoma financira iz državnega proračuna. Smisel obstoja Mirovnega inštituta bi bil, da bi bil v celoti financiran s prostovoljnimi prispevki vseh njegovih simpatizerjev in z donacijami raznih zasebnih ustanov in podjetij. Še večja težava Mirovnega inštituta je, da njegovi predstavniki izrazito, javno in zelo očitno ter včasih celo agresivno posegajo v politiko in so zagovorniki izključno leve politične opcije. S tem inštitutom so povezani in pri njem zaposleni tudi nekateri levi politiki. Lahko pa tudi zasledimo, da ima ta ustanova privilegije v vseh sredstvih javnega obveščanja. Nadalje imamo pri nas zelo veliko nevladnih organizacij, ki se borijo za enakopravnost spolov. Ali morda pri nas ni enakopravnosti med spoloma? Glede na mednarodne podatke je pri nas razlika v plačah med moškimi in ženskami najnižja v Evropi in verjetno na svetu. Tudi nasilja nad ženskami je v Sloveniji manj, kot je to povprečje v Evropi. Tudi te organizacije so večinoma financirane z davkoplačevalskim denarjem. Večja skupina nevladnih organizacij deluje na področju varovanja okolja. To je potrebno in dobro. So pa med njimi tudi take, ki zaradi svojih egoističnih interesov zavirajo in preprečujejo na primer izgradnjo vodnih elektrarn. Te organizacije so že preprečile izgradnjo elektrarn na Muri. Kako je mogoče, da ima Avstrija na Muri 30 (trideset) elektrarn, pri nas pa nimamo niti ene? Ali se s temi okoljebrižniki ni mogoče dogovoriti, da se izrabijo le tri četrtine ali polovica reke, druga polovica pa ostane nedotaknjena? V zadnjem obdobju pa nekatere nevladne organizacije preprečujejo celo izgradnjo elektrarn na spodnji Savi. In menda se te organizacije financirajo celo iz tujine. Ali to pomeni, da te organizacije prejemajo denar od prav tistih tujih subjektov, ki bodo pozneje naši državi prodajali elektriko? To bi bilo zelo nevarno. Če bodo imeli ti egookoljniki preveč moči, bomo postali energetsko odvisni od tujine. Ali morda ti ljudje doma prebivajo v temi, brez elektrike? Vsi vemo, da so hidroelektrarne obnovljivi vir energije, da so za okolje in za državljane najbolj sprejemljiv način proizvodnje elektrike in da je izkoristek energije visok ter varen. Naslednja težava, ki pri tem nastane, je obljuba naše vlade, dana že pred leti v Bruslju, da bomo zmanjšali količino izpuščenih škodljivih plinov v ozračje in da bomo zgradili objekte za proizvodnjo elektrike iz obnovljivih virov. Ta obveza je zavezujoča in zanjo celo kazensko odgovarjamo, kar pomeni, da če v obljubljenem obdobju ne bomo zgradili objektov za izkoriščanje obnovljivih virov energije in zmanjšali količine toplogrednih plinov, nas bo Bruselj denarno kaznoval. Kdo bo takrat nosil odgovornost? Nihče, kot je pri nas navada! PPT commerce d.o.o. PPT commerce d.o.o., Celovška 334, 1210 Ljubljana-Šentvid, Slovenija tel.: +386 1 514 23 54, faks: +386 1 514 23 55, e-pošta: info@ppt_commerce.si, www.ppt-commerce.si HIDRAVLIKA IN PROCESNA TEHNIKA PRODAJA • PROJEKTIRANJE • SERVIS www.ppt-commerce.si EL Matic TM Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 VSEBINA | DOGODKI • POROČILA • VESTI .............................................................................................................................. 242 | NOVICE • ZANIMIVOSTI .................................................................................................................................................. 245 | S-OZOBJA Jože Hlebanja, Gorazd Hlebanja, Mark Umberger S-Gear Design Rules ............................................................................................................................................................... 254 | HIDRAVLIČNE SESTAVINE Jan Pustavrh, Aljoša Peperko, Franc Majdič Razvoj in raziskave prototipa Stewartove ploščadi .................................................................................................... 264 | HIDRAVLIČNE TEKOČINE Darko Lovrec Vpliv indeksa viskoznosti različnih hidravličnih tekočin na obratovalno temperaturno področje ............ 272 | LASERSKO KALJENJE Matej Babič, Roman Šturm Analiza parametrov laserskega kaljenja na robotski celici ....................................................................................... 282 | IZ PRAKSE ZA PRAKSO Milan Kambič Grelci olja .................................................................................................................................................................................... 288 | AKTUALNO IZ INDUSTRIJE Rotacijski nanos oblog s fluoriranimi polimernimi materiali – ROTOLIV (Cinkarna Celje) ........................ 290 Dvojni valj DGTZ (FESTO) ..................................................................................................................................................... 291 Nova serija univerzalnega krmilnika – Omron CP2E (MIEL Elektronika) ............................................................ 292 SMC na področju robotov in kobotov (SMC) ................................................................................................................ 294 | NOVOSTI NA TRGU PR200 Mini-PLC: majhna rešitev, veliki rezultati (akYtec) ....................................................................................... 296 Možnost preverjanja in merjenja pretoka z novim HVF-E vizualnim indikatorjem pretoka (ELESA+GANTER) .................................................................................................................................................. 297 Dodatki za hidravlične sisteme, skladni z evropsko direktivo ATEX (ELESA+GANTER) ............................. 298 Pnevmatski ohlajevalniki VR/VRX (INOTEH) ................................................................................................................ 299 Kompaktna rešitev za tisk in verifikacijo črtnih in 2D kod (LEOSS) .................................................................... 300 Senzorji pretoka Emerson AVENTICSTM serija AF2 (La & Co) ............................................................................... 301 Pulzni ventili Emerson ASCOTM serija 353 (Novak sistemi) .................................................................................... 301 Razsmerniki za mobilne aplikacije Parker GVI (PARKER HANNIFIN) ................................................................. 302 | PODJETJA PREDSTAVLJAJO Brezkontaktna tipala v strojni in lesni industriji (FBS Elektronik) ...................................................................................... 304 Daljinsko ogrevanje z lesno biomaso (GIA-S) ............................................................................................................................. 306 Dvižne noge za prilagoditev višine delovnih površin uporabnikom (HENNLICH) .................................................... 308 Popolna rešitev s senzorji Omron IO-Link (MIEL Elektronika) ............................................................................................. 310 Energetska analiza in kako izboljšati sistem kompresorskih postaj (OMEGA AIR) ................................................... 312 | PROGRAMSKA OPREMA • SPLETNE STRANI Zanimivosti na spletnih straneh ............................................................................................................................................. 316 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 241 DOGODKI • POROČILA • VESTI Regijsko spletno posvetovanje za pripravo UNESCOVEGA priporočila o etiki umetne inteligence Mednarodni raziskovalni center za umetno inteligenco (IRCAI) pod okriljem UNESCA, ki je bil ustanovljen na Institutu »Jožef Stefan«, ter Ministrstvo za izobraževanje, znanost in šport sta v sodelovanju z UNESCOM organizirala spletni posvet za evropsko regijo (skupina II) za pripravo UNESCOVEGA priporočila o etiki umetne inteligence. Regijski posvet je potekal na spletu med 27. in 29. julijem, na njem pa je sodelovalo več kot 70 strokovnjakov s področja umetne inteligence in etike. »Evropska regija (skupina II), ki je bila povabljena k sodelovanju pri spletnem regijskem posvetovanju. (Grafika: Ana Fabjan)« UNESCO je k imenovanju strokovnjakov povabil vlade 24 držav, in sicer: Albanijo, Armenijo, Azerbajdžan, Belorusijo, Bosno in Hercegovino, Bolgarijo, Hrvaško, Češko, Estonijo, Gruzijo, Madžarsko, Latvijo, Litvo, Črno goro, Severno Makedonijo, Poljsko, Republiko Moldavijo, Romunijo, Rusko federacijo, Srbijo, Slovaško, Slovenijo in Ukrajino. Sodelujoči strokovnjaki izhajajo iz različnih interesnih skupin, vključno z akademiki, znanstveno in tehnično skupnostjo, civilno družbo, zasebnim sektorjem, vladnimi predstavniki in s širšo javno- 242 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 stjo. Na posvetu so aktivno razpravljali o osnutku priporočila, ki ga je na podlagi odločitve, sprejete na 40. zasedanju generalne konference UNESCA novembra 2019, sestavila ad hoc delovna skupina 24 mednarodnih strokovnjakov. Glavni rezultat regijskih posvetov, kot je ta, ki ga je vodila Slovenija, bodo predlogi k besedilu osnutka, na katerem bo ad hoc delovna skupina strokovnjakov ponovno razpravljala septembra 2020. Izsledki regionalnih posvetov tako pomembno vplivajo na zagotavljanje enakopravnega zastopanja regi- DOGODKI • POROČILA • VESTI onalnih in kulturnih raznolikosti. Končno priporočilo UNESCA pa bo opredelilo skupne vrednote in načela ter konkretne ukrepe politike na področju etike umetne inteligence. Strokovnjaki so v treh delovnih skupinah razpravljali o vseh točkah obsežnega osnutka. Konsolidirano poročilo, ki soDOGODKI ga sestavili moderatorji skupin, vsi – POROČILA – VESTI strokovnjaki s področja etike in umetne inteligence, natančno opredeljuje izboljšave besedila, ki bo prispevalo k zagotavljanju upoštevanja etike v umeViri tni inteligenci, ki se nanaša na številna področja. Med drugimi besedilo vprašanja [1] Uradna naslavlja stran tekmovanja DBF: povezahttp://www.aiaadbf.org/ ve umetne inteligence z varnostjo, izobraževanjem, [2] Letališče podjetja Cessna (CEA): varovanjem okolja, njene zanesljivosti, zagotavljahttp://www.fltplan.com/Airportnja etičnega razvoja umetne inteligence, transpaInformation/CEA.htm rentnosti, predvideva umetne ki [3] Vreme razvoj na letališču CEA vinteligence, času upošteva ranljivetek skupine, enakovredno movanja inDBF: http://www. prispeva ground.com/histor y/ k napredku vseh, wunder medtem ko temelji na upoštevanju airport/KICT/2012/4/13/Dailyčlovekovega dostojanstva ter človekovih temeljnih History.html?req_city=NA&req_ pravic in svoboščin. Posvet je skupaj s predstavniki UNESCA odprla ministrica za izobraževanje, znanost in šport prof. dr. Simona Kustec Lipicer, ki je poudarila pomen umetne inteligence kot ene ključnih in izjemno strateških tehnologij 21. stoletja, ki bo prispevala k razvoju številnih sektorjev, med drugim tudi izobraževanja, znanosti, kulture in komunikacij. Njen razvoj pa mora biti usmerjen v temeljno razumevanje njene vloge tako pri posameznikih kot v družbi. »Slovenija ima dolgo zgodovino raziskav na področju umetne inteligence, ki sega že v 70. leta. state=NA&req_statename=NA Na tem področju imamo več kot 300 raziskovalcev, [4] AMA (Academy of Model Aerozaključen 29. julija s poročikar Slovenijo postavlja v svetovno ospredje držav Posvet je bil uspešno nautics): http://www.modelaircraft.org/ med drugimi znova razpravljala glede na število raziskovalcev na število državlja- lom, o katerem bo Skupinska slika v podjetju Bombardier Learjet pred maketo njihovega novega [5] AIAA (The American Institute of nov. Slovenske raziskovalne institucije in vse štiri ad hoc skupina strokovnjakov. Z zaključkom posveletala Learjet 85 Aeronautics and Astronautics): ustanovljen julija 2020, uspešno osrednje univerze imajo pomembne povezave s ta je IRCAI, ki je bil https://www.aiaa.org/ zaključil svoje prvo sodelovanje z UNESCOM. svetovnimi centri s področja umetne inteligence in ko (oblikovanje plakatov in logotipa), obiskali tri letalska podjetja in dva so aktivno vpletene v dejavnosti številnih tovrstnih Izr. prof. dr. Tadej Kosel, Dejan Roljič (finance in promocija) in letalska muzeja. Ogledali smo si proUL,center Fakulteta strojništvo, Matej Sehur (pogon inje izbor izvodnjo v podjetjih Mednarodni Cessna Aircraft raziskovalni mednarodnih skupnosti,« še kompovedala v svojem zazaumetno inteligenco mentor projekta – IRCAI ponent). Tudi ostali študenti so so- Company, Hawker Beechcraft Denagovoru. pod okriljem UNESCA delovali pri zgoraj naštetih nalogah fense Company in Bombardier LearInstitut “Jožef Stefan” in so zaslužni za izvedbo projekta. Wichita je zibelka svetovnega letalstva, zato smo poleg tekmovanja jet Business Aircraft ter muzeja Kansas Cosmosphere & Space Center in Kansas Aviation Museum. Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 243 DOGODKI • POROČILA • VESTI Svetovni dan IKT na UL FE obeležili malo drugače V četrtek, 14. 5., je Katedra za informacijske in komunikacijske tehnologije Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani pripravila poseben dogodek ob svetovnem dnevu telekomunikacij in informacijsko-komunikacijskih tehnologij (IKT). Svetovni dan IKT sicer obeležujemo vsako leto 17. maja že vse od leta 1969, ko je bila v Parizu podpisana prva telegrafska konvencija. Letošnji svetovni dan IKT je bil popolnoma v znamenju sodobnih tehnologij, saj je celoten program potekal on-line, v živo iz studia fakultete. Informacijske tehnologije kot gonilo trajnostnega razvoja Rdeča nit je bila vloga informacijskih tehnologij pri trajnostnem razvoju za prihodnje desetletje. Informacijske in komunikacijske tehnologije so se izkazale kot ključno orodje tudi v času karantene, o čemer pričajo številni zanimivi projekti, ki so jih v tem času pripravili študentje Fakultete za elektrotehniko. Predstavili so raznolike projekte, vse od računalništva v oblaku, upravljanja pametnega doma z inteligentnimi tipkami, nadgradenj virtualnega asistenta do projekta CyberLab in prototipne blokovne verige. Gledalci so lahko iz prve roke, od mag. Roka Žurbija, vodje ekipe, ki je skrbela, da je spletni portal e.fe+ ves čas deloval nemoteno, izvedeli, kakšni so izzivi izobraževanja na daljavo in kako zagotoviti, da pedagoški proces preko spleta poteka brez težav. Prodekan za pedagoško dejavnost prof. dr. Roman Kamnik pa je spregovoril o tem, kakšne so smernice za nadaljnje delo na fakulteti do konca tega študijskega leta. 244 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Povezovanje v znanosti O zelo aktualni tematiki, kot je 5G, in vprašanju državne varnosti sta spregovorila strokovnjaka s Fakultete za elektrotehniko dr. Boštjan Batagelj in dr. Mojca Volk. O tem, kako pomembno je povezovanje v znanosti, pa smo se lahko prepričali ob prispevku Veterinarske fakultete, v katerem je bilo predstavljeno spletno orodje SLOEXO2, ki združuje koristne podatke s področja zdravja in dobrobiti eksotičnih živali. Projekt so študentom Veterinarske fakultete pomagali izpeljati študentje Fakultete za elektrotehniko. Lepo vabljeni, da si posnetek dogodka ogledate preko Youtube kanala Fakultete za elektrotehniko v Ljubljani. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko NOVICE • ZANIMIVOSTI Certifikat platinaste bonitetne odličnosti podjetju PPT Commerce Podjetje PPT Commerce je prejemnik platinastega certifikata bonitetne odličnosti, ki ga uvršča med najbolj stabilna in uspešna slovenska podjetja. Raziskave skupine Bisnode potrjujejo, da je certifikat bonitetne odličnosti pokazatelj zaupanja in stabilnosti določenega podjetja, kar je še posebej pomembno v kriznih časih. Večja verjetnost je, da bodo bonitetno odlična podjetja uspešno nadaljevala poslovanje tudi po koncu pandemije. Bonitetno oceno odličnosti imajo le podjetja, ki dosegajo najvišje standarde poslovanja in so se v daljšem časovnem obdobju izkazala kot zanesljiv in kredibilen poslovni partner. Direktor podjetja PPT Commerce Sava Ignjatović ob prejemu certifikata bonitetne odličnosti (julij 2020) Certifikat platinaste bonitetne odličnosti prejmejo izključno podjetja, ki imajo najvišjo bonitetno odličnost zlati AAA kar tri leta zapored in za leto 2019 predstavljajo 1,5 % slovenskega trga. V mednarodnem okolju je certificiranje uveljavljena praksa. Z njim podjetja dodatno utrjujejo svoj ugled in povečujejo zaupanje. V Sloveniji ima skupina Bisnode večletno tradicijo v podeljevanju certifikatov bonitetne odličnosti. Certifikat potrjuje ugled podjetja in nadpovprečno kakovost poslovanja, kar pomeni večjo učinkovitost in dobičkonosnost. Poslovanje z njim predstavlja nizko tveganje. www.ppt-commerce.si Arduino Programirajmo z lahkoto https://svet-el.si Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 245 NOVICE • ZANIMIVOSTI Vabilo na dvostranske sestanke med podjetji in raziskovalci Letošnja 13. Mednarodna konferenca o prenosu tehnologij, ki jo 8. oktobra organizira Center za prenos tehnologij in inovacij na Institutu »Jožef Stefan« s partnerji, bo poleg vsebin o tehnološkem prenosu iz raziskovalnih institucij v gospodarstvo z znanimi imeni iz tujine in Slovenije ter s tekmovanjem za najboljšo inovacijo v letu 2020 na javnih raziskovalnih organizacijah znova gostila tudi vnaprej načrtovane dvostranske sestanke med raziskovalci in podjetniki z mednarodno udeležbo. Novost letošnje konference in R2B-sestankov bo podelitev prestižne nagrade IP Enterprise Trophy pod okriljem Svetovne organizacije za intelektualno lastnino (WIPO, World Intellectual Property Organization), s katero želimo spodbuditi slovenska podjetja k intenzivnejšemu sodelovanju z javnimi raziskovalnimi organizacijam in izpostaviti dobro prakso podjetij, ki v svojih poslovnih procesih nenehno in metodološko uporabljajo sistem intelektualne lastnine. Udeležba na dogodku je brezplačna. Prijavo je možno oddati preko strani https://13ittc-r2b.b2match. io/ do 1. oktobra 2020. Dvostranski sestanki med podjetji in raziskovalci Z uspešno izvedenimi tovrstnimi sestanki v preteklih letih, ki se jih je udeležilo preko 100 raziskovalcev in podjetnikov iz Slovenije in tujine, bodo tudi letos priložnosti za:  pogovore o možnih razvojnih rešitvah tehnoloških izzivov, izumih in komercialno zanimivih tehnologijah;  navezavo poslovno-raziskovalnih stikov s številnimi uglednimi podjetji in raziskovalci iz Slovenije in tujine;  izhodišče za morebitno poslovno in raziskovalno sodelovanje in poslovne sinergije;  seznanitev z najnovejšimi temami in trendi na vašem področju zanimanja. 246 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Podjetja vabimo, da prisluhnejo tudi drugim sklopom konference. Posebej izpostavljamo kratke poljudne predstavitve znanstvenih dosežkov izbranih slovenskih znanstvenikov. Več informacij in prijave: http://ittc.ijs.si/. V primeru ponovnega izbruha Covid-19 bodo konferenca in sestanki potekali virtualno. Konferenca predstavlja letni nacionalni dogodek Konzorcija za prenos tehnologij iz javnih raziskovalnih organizacij v gospodarstvo, ki ga sofinancirata Republika Slovenija in Evropska unija iz Evropskega sklada za regionalni razvoj in ga koordinira Institut “Jožef Stefan”. Marjeta Trobec, Center za prenos tehnologij in inovacij na Institutu »Jožef Stefan« NOVICE • ZANIMIVOSTI Založba Wiley objavila knjigo Trenje in obraba keramike Prof. dr. Mitjan Kalin, predstojnik Katedre za tribologijo in sisteme vzdrževanja, vodja Laboratorija za tribologijo in površinsko nanotehnologijo (TINT) in dekan Fakultete za strojništvo, je izdal že drugo knjigo pri svetovno priznani založbi Wiley. Pri izdaji knjige z naslovom Friction and Wear of Ceramics: Principles and Case Studies (Trenje in obraba keramike: principi in študije primerov) sta sodelovala še avtorja prof. dr. Bikramjit Basu (IIS Bangalore, Indija) in izr. prof. dr. B. Venkata Manoj Kumar (IIT Roorkee, Indija). Knjiga pokriva široko področje tribologije in je zasnovana prvenstveno za enostavno in kohezivno razumevanje študentov in znanstvenikov, ki se podajajo v svet tribologije s poudarkom na materialih, še posebej tehnični keramiki in kompozitih. Bralcu pomaga razumeti, da je celovito poznavanje področja trenja in lastnosti obrabe materialov ključno za oblikovanje in razvoj novih inženirskih komponent. vostnega založništva. Pri svojem delu sodelujejo z avtorji, društvi, knjižnicami in drugimi člani raziskovalne skupnosti z namenom ustvarjanja in širjenja znanstvenih spoznanj, ki pomagajo reševati največje svetovne izzive. www.fs.uni-lj.si Založba Wiley, pri kateri je bila knjiga objavljena, omogoča raziskovalcem komunikacijo o pomembnih odkritjih. Njihove spletne znanstvene, tehnične, medicinske in študijske revije, knjige ter druge spletne vsebine temeljijo na 200-letni tradiciji kakoVentil 4 / 2020 • Letnik 26 247 NOVICE • ZANIMIVOSTI Izkoriščanje ekscitonsko-ekscitonske anihilacije pri dvodimenzionalnih polprevodnikih Član Laboratorija za lasersko tehniko (LASTEH) dr. Daniele Vella je skupaj s strokovnjaki iz Japonske in Singapurja sodeloval pri raziskavi o izkoriščanju ekscitonsko-ekscitonske anihilacije pri dvodimenzionalnih polprevodnikih. Rezultate raziskave so objavili v prestižni reviji Nano Letters z visokim faktorjem vpliva 12.279. Dvodimenzionalni polprevodniški dihalkogenidi prehodnih kovin (TMD) predstavljajo nov razred nanomaterialov za prihodnje nastajajoče tehnologije v nanoelektroniki, optoelektroniki in fotoniki. Miniaturizacija tranzistorjev in optoelektronskih naprav sta pokazali svoje meje glede zmanjševanja dolžine kanala tranzistorja, kar povzroča t. i. učinke kratkega kanala. V zadnjem desetletju so raziskovalci po vsem svetu pokazali na možnost izdelovanja naprav nanovelikosti z mobilnostjo elektronov, primerljivo s silicijevimi napravami. Poleg tega TMD-ji kažejo na močne interakcije svetlobe s snovjo (10-odstotna absorpcija svetlobe) in na prehod od posredne (nekajplastni sistem) do neposredne širine prepovedanega pasu pri enoplastni meji, ki je posledica kvantne zajezitve. Ta koncept je omogočil študije fotoluminiscence, elektroluminiscence in izkoriščanja energije za temeljne znanosti in prihodnje aplikacije. Ko so TMD-ji fotovzbujeni, se v material generirajo ekscitoni (vezano stanje elektrona in jame, ki se privlačita s Coulombovimi interakcijami). Pri tradicionalnem polprevodniku je njihova vezivna energija reda približno 10 meV, v enoslojnih TMD-jih pa je lahko 500 meV. Ta močna vezivna energija je zaradi zmanjšanega presejanja Coulombovih interakcij v enoplastnem sloju omogočila opazovanje eksitonskega optičnega prehoda v absorpcijskem spektru pri sobni temperaturi. Fizika TMD-jev se spreminja z gostoto vzbujanja (laserska fluenca) in stopnjo nečistoč, ki prikazuje različne interakcije teles, ki vključujejo nabite delce in več ekscitonov. Razumevanje fotofizike naprav na osnovi TMD postaja pomembno za razvoj učinkovitejših naprav za izkoriščanje energije in elektrooptičnih naprav. V prispevku avtorji poročajo o nekonvencionalnem fotoodzivu van der Waalsovih heterostrukturnih naprav, ki je posledica učinkovite ekscitonsko-ek- 248 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 scitonske anihilacije (EEA). V ta namen so uporabili heterostrukture kovinsko izoliranih polprevodnikov, sestavljenih iz enoplastnega dihalkogenida prehodnih kovin (TMD), heksagonalnega bornitrida (hBN) in nekajplastnega grafena. Raziskovali so dinamiko fotovzbujenih nosilcev heterostrukture z merjenjem spektralnih značilnosti v odvisnosti od smeri fototoka, ki jih generirajo fotoni z različno energijo od 1,65 do 2,91 eV. V napravi nastaja fototok, kadar imajo fotovzbujeni nosilci dovolj energije za premagovanje visokoenergijske bariere hBN. Zanimivo je, da naprava kaže zmerno kvantno učinkovitost fototoka tudi takrat, ko je polprevodniška plast TMD vzbujena pri njeni temeljni ekscitonski resonanci kljub visoki energiji vezave ekscitona in veliki transportni barieri. Pri pozitivni smeri toka je spekter fototoka brez posebnosti, za fototok pa je odgovoren medplastni prenos naboja netermaliziranih fotonosilcev s Fowler-Nordheimovim tunelskim učinkom. V zaporni smeri ima fototok podobno mejno vedenje, vendar z dvema izrazitima vrhoma, ki ustrezata absorpcijski resonanci ekscitona. Opazovanje končnega fototoka pri energiji vzbujanja po kvazidelčni širini prepovedanega pasu TMD-jev kaže, da se eksciton loči, pri tem pa ustvari vroče jame z dovoljšnjim presežkom energije, da premaga potencialno bariero zaradi hBN. Dokazali so, da je EEA odgovorna za ločitev ekscitonov in posledično nastajanje vročih nosilcev. Njihove ugotovitve poudarjajo prevladujočo vlogo EEA pri določanju fotoodziva 2D polprevodniških optoelektronskih naprav in predvidevajo možnost uporabe inteligentne zasnove heterostruktur z izbiro materialov in inženiringom prepovedanih pasov, ki omogočajo izboljšane naprave za izkoriščanje energije z izkoriščanjem procesov EEA pri dvodimenzionalnih polprevodnikih. www.fs.uni-lj.si NOVICE • ZANIMIVOSTI Biotekočine kot obnovljiv vir energije Člani laboratorija LICeM so v široki mednarodni zasedbi v prestižni reviji »Renewable and sustainable energy reviews« s faktorjem vpliva 10.556 objavili pregledni znanstveni članek »Bioliquids for power generation - a technology review«, ki zaokrožuje znanstveno raziskovalna dognanja v obdobju veljavnosti zadnje Evropske uredbe o obnovljivih virih energije (2009/28/EC). Klasifikacija kemičnih nosilcev energije je natančno določena v evropskih uredbah o obnovljivih virih energije, ki uvaja dve kategoriji nosilcev – biogoriva in biotekočine. Slednje se uporabljajo predvsem za ogrevanje, hlajenje in proizvodnjo električne energije. Raziskovalci so na podlagi obsežnega dela raziskovalne ekipe v članku kritično ovrednotili napredek tehnologij za pridobivanje energije z uporabo biotekočin, kot jih določa Evropska uredba o obnovljivih virih energije (2009/28/EC in 2018/2001 EC). Poleg kritičnega vrednotenja napredka na področju zgorevanja biotekočin in potrebnih ukrepov na sistemih za proizvodnjo energije je pomemben prispevek članka umestitev tehnologij v novo evropsko uredbo o obnovljivih virih (2018/2001 EC) ter v prihajajoče procese krožnega gospodarstva. S tem so raziskovalci postavili osnove, ki obstoječim tehničnim rešitvam dajejo novo vlogo v družbi brez odpadkov in predstavljajo izhodišče za nadaljnje znanstveno delo v energetski perspektivi do leta 2030. www.fs.uni-lj.si 6.-8.10.2020 GR, Ljubljana CleanME Strokovni sejem za industrijsko & komercialno čiščenje www.icm.si Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 249 NOVICE • ZANIMIVOSTI Hidravlične cevi za prenos zahtevnejših tekočin Hidravlične cevi so namenjene za prenos rastlinskih, mineralnih in sintetičnih olj, z njimi pa se učinkovito prenašajo tudi glikol, poliglikol, bencin, druga goriva in voda. Hidravlične cevi prenesejo obremenitve do 3250 barov, odporne so na abrazijo, ob tem pa kljubujejo tudi ozonu in visokim temperaturam. Hidravlične cevi so odporne tudi na vse vremenske vplive, na UV-svetlobo, v določenih primerih, kadar gre za posebne izvedbe, pa jih ne uničita niti statična elektrika ali ogenj. Hidravlične brezšivne cevi podjetja S3C ustrezajo vsem standardom težke industrije. Slika 1 : Hidravlične kovinske cevi in pribor za montažo Hidravlične cevi se delijo na:  visokotlačne,  nizkotlačne  in gibke. Visokotlačne cevi so namenjene pretoku hidravličnih medijev pod visokim tlakom in prenesejo temperaturo nekje od –40 °C do +125 °C, izdelane so iz kovine. Nizkotlačne kovinske hidravlične cevi so namenjene pretoku, na primer olj in goriv, njihova delovna temperatura pa je odvisna od tipa. Prenesejo lahko temperature od –35 °C do +80 °C ali več, na primer od –40 °C do +125 °C. Gibke hidravlične cevi so izdelane iz gume, tako da jih je mogoče napeljati glede na potrebe. Njihova sestava je odvisna od tlaka in pretoka, v osnovi pa Slika 2 : Dvostranski sestanki med podjetji in raziskovalci 250 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 so sestavljene iz več plasti gume s tekstilno in kovinsko mrežo. Pri nakupu standardne ali hidravlične precizne cevi je treba upoštevati dolžino cevi, vrsto priključka, zunanji premer, notranji premer in največji dovoljeni tlak. Hidravlične precizne cevi so primerne takrat, kadar standardne hidravlične cevi ne ustrezajo. Izdelane so po točno zahtevanih merah do milimetra natančno. Hidravlične precizne cevi se ločijo po premeru, in sicer je ta 2–100 mm ali več glede na zahteve. Vsi izdelki podjetja S3C so vrhunske kvalitete, zanesljivi in imajo dolgo življenjsko dobo. V podjetju S3C svetujejo pri izbiri ustreznih cevi. Vir: S3C d. o. o., Tržaška cesta 116, 1000 Ljubljana, tel. 01/423-22-22, faks 01/423-22-00, e-pošta: info@ s3c.si 2021 NEPOGREŠLJIV VIR INFORMACIJ ZA STROKO Predstavitev strokovnih prispevkov Strokovna razstava I Aktualna okrogla miza Podelitev priznanja TARAS FORUM ZNANJA IN IZKUŠENJ Dogodek je namenjen predstavitvi dosežkov in novosti iz industrije, inovacij in inovativnih rešitev iz industrije in za industrijo, primerov prenosa znanja in izkušenj iz industrije v industrijo, uporabe novih zamisli, zasnov, metod tehnologij in orodij v industrijskem okolju, resničnega stanja v industriji ter njenih zahtev in potreb, uspešnih aplikativnih projektov raziskovalnih organizacij, inštitutov in univerz, izvedenih v industrijskem okolju, ter primerov prenosa uporabnega znanja iz znanstveno-raziskovalnega okolja v industrijo. Priznanje TARAS za najuspešnejše sodelovanje znanstvenoraziskovalnega okolja in gospodarstva na področju inoviranja, razvoja in tehnologij. Portorož, 7. in 8. junij 2021 www.forum-irt.si Dogodek poteka pod častnim pokroviteljstvom predsednika Republike Slovenije Boruta Pahorja. Dodatne informacije: Industrijski forum IRT, Motnica 7 A, 1236 Trzin I tel.: 01 5800 884 I faks: 01 5800 803 e-naslov: info@forum-irt.si I www.forum-irt.si I Organizator dogodka: PROFIDTP, d. o. o., Gradišče VI 4, 1291 Škofjica Organizacijski vodja dogodka: Darko Švetak, darko.svetak@forum-irt.si Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 NOVICE • ZANIMIVOSTI Bionični vsadki in trendi razvoja na tem področju Janez Škrlec Bionični vsadki lahko nadomeščajo manjkajoče ali poškodovane dela telesa z umetnim ekvivalentom. Včasih lahko bionični implantat celo preseže zmogljivosti naravnega človeškega organa. Bionika z inovacijami, ki nastajajo na tem področju, omogoča, da se pacientom povrne funkcionalnost in uporabnost okončin ali določenih organov. Sodoben bionični slušni sistem Najnovejše tehnologije, kot so 3D in 4D tiskanje, nanotehnologija in umetna inteligenca, izboljšujejo vzdržljivost bioničnih implantatov in jih delajo realistične in ekstremno funkcionalne. Razviti so za učinkovito uporabo, postajajo čutni na dotik, občutljivi na električne impulze in druge dražljaje. Bionični vsadki obstajajo že desetletja, lahko bi trdili, da je prvi bionični implantat pravzaprav srčni spodbujevalnik, ustvarjen v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Srčni spodbujevalniki so električne naprave, ki podpirajo optimalno delovanje srca s pošiljanjem ustreznih električnih impulzov, ki pomagajo srčnim utripom. Še en bionični vsadek se je pojavil v osemdesetih letih prejšnjega stoletja: slušni aparat. Ta je izboljšal naglušnost s priključitvijo naprave, ki ustrezno ojača zvok. Novejše bionične inovacije Med novejše bionične inovacije sodijo bionične Janez Škrlec, inž., Razvojna raziskovalna dejavnost, Zg. Polskava 252 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 roke in noge, ki so vedno bolj sofisticirane in učinkovite. Te inovacije omogočajo gibalne sposobnosti, oprijem, čutnost in občutljivost. Vedno bolj so podobne organskim rokam in nogam. Slušne aparate poznamo že desetletja, bionični sluh pa šele nekaj let. Gre za bionične vsadke, npr. Cochlear by Advanced Bionics, ki omogočajo uporabniku, da slušni sistem popolnoma zaobide uho in uporabi električne impulze do možganov in ti potem simulirajo sluh. Ta metoda se je izkazala za boljšo od običajnega slušnega aparata. Danes poznamo tudi sistem za bionični vid, ki omogoča vid tudi v primeru, ko to doslej ni bilo mogoče. Te naprave sicer ne nadomeščajo fizičnega očesa, ampak so kot neke vrste očala, nameščena nad očmi uporabnika, z vgrajenimi mikrokamerami, procesorji, oddajniki in sprejemniki, ki sprejemajo in oddajajo vidne informacije možganom. V primeru razvoja bioničnega vida gre sicer za različne pristope glede na vrsto okvare vida (mrežnice, leče, optičnega živca, receptorjev) itd. Danes poznamo tudi bionično srce (TAH – totalno umetno srce), ki uporabniku omogoča, da ima kirurško nameščeno umetno srce, ki nadomešča delovanje poškodovanih zaklopk in prekata. Podjetje BiVACOR je razvilo NOVICE • ZANIMIVOSTI Bionični organi in njihov razvoj Infografika ilustrira uspešen razvoj bionike na različnih področjih, še zlasti povezanih z inteligentno protetiko, inteligentnimi vsadki, možganskimi vmesniki in drugimi sistemi. (Foto: Bigstock) bionični implantat, ki je majhen, vzdržljiv in lahko svojo funkcijo opravlja, dokler ni izvedena fizična presaditev srca. Inženirji s tehnološkega inštituta v Massachusettsu pa so razvili biorobotsko hibridno srce za testiranje protetskih zaklopk in drugih srčnih naprav. Med bionične implantate sodijo tudi različni nevrostimulatorji, protibolečinske črpalke, možganski vmesniki v povezavi z inteligentno protetiko. Danes že lahko govorimo o velikem napredku pri razvoju in ustvarjanju bioničnih organov, kot so umetne ledvice, trebušna slinavka in drugo. Bionični implantat ledvice lahko zelo učinkovito izloča toksine in nadomešča druge vitalne funkcije. Letos naj bi zagledale luč sveta prve prave bionične umetne ledvice. Rešitev skupine UCSF namreč vključuje dve najpomembnejši komponenti: nanoinženirski kremenčev filter za odstranjevanje raztopljenih toksinov in bioreaktor, ki vsebuje žive ledvične celice. Prednost bionične ledvice bi bila tudi v tem, da bi jo zdravniki lahko nadomestili z minimalno invazivnim operativnim posegom. Intenzivno se danes raziskujejo tudi drugi bionični organi, kot so bionična trebušna slinavka in bionični možganski vsadki. Visokotehnološke bionične naprave pa omogočajo pacientom izboljšano kakovost življenja ter hitrejšo pridobitev diagnostičnih podatkov. Z bionskimi tehnologijami se danes lahko zdravijo različna bolezenska stanja, ki prizadenejo posamezne organe človeškega telesa. Zdravijo se z modulacijo perifernih živcev in s terapevtsko električno stimulacijo. Periferni živčni sistem je namreč mreža nevronov zunaj možganov in hrbtenjače. Naprave, ki modulirajo delovanje perifernih živcev, obnovijo delovanje obolelih organov, lahko pa v določenih primerih nadomestijo uporabo farmacevtskih zdravil, še zlasti takrat, ko zdravljenje s tradicionalnimi metodami ni učinkovito. Ta pristop ponuja vznemirljive možnosti za prihodnje zdravljenje vnetnih in presnovnih bolezni, pa tudi kroničnih bolečin. SPLAČA SE BITI NAROČNIK ZA SAMO 50€ DOBITE: UGODNOSTI ZA NAROČNIKE REVIJE • celoletno naročnino na revijo IRT3000 (10 številk) • strokovne vsebine na več kot 140 straneh • vsakih 14 dni e-novice IRT3000 na osebni elektronski naslov • možnost ugodnejšega nakupa strokovne literature Vsak novi naročnik prejme majico in ovratni trak NAROČITE SE! Na voljo tudi digitalna različica revije 01 5800 884 info@irt3000.si www.irt3000.si/narocam WWW.IRT3000.COM Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 253 S-OZOBJA S-Gear Design Rules Jože Hlebanja, Gorazd Hlebanja, Mark Umberger Abstract: Gears featuring the curved path of contact were implemented in heavy industry where it was proven that such gears can successfully replace involute gears. Purely graphical method of design was later replaced by an analytical definition which enabled calculation of not only gear geometry but other relevant aspects as well (e.g. sliding velocity, curvature radii, etc). So, the most important definition is that of the rack profile which can be regarded as a cutting tool profile. Thus, the tooth flank of the rack profile defines the unique path of contact. And according to the law of gearing gears (external and internal) of arbitrary number of teeth are derived from there. Furthermore, the paper describes helical gears and crossed (perpendicular) helical gears which can be used in multiplicators. Keywords: power transmission, involute gears, S-gears, helical gears, crossed helical gear pairs Introduction to the development of S-gears Gears are machine elements of vital importance for the transmission of power from high-speed rotating power sources to work machines consuming the power. The shape of tooth flanks is decisive for seamless transmission of power from driving gears to driven gears. In modern gear manufacturing, a gear is generated using a basic-rack-shaped cutter whose datum line executes rolling motion on the gear’s pitch circle. Shaping the tooth flanks requires a properly shaped generating cutting tool. Since Leonard Euler (1707–1783), the most common shape of cylindrical gear tooth flanks has been the involute, generated using a straight cutting edge and yielding a straight path of contact. Fig. 1 shows the involute function: the curve begins in point K on the base circle and takes shape as point K unwinds from it. The centres of curvature in points 1, 2, 3 etc. on the involute are situated in corresponding points 1, 2, 3 etc. on the base circle. It is evident that the distances between the points on the base circle are increasing, and thereby also the involute’s curvature radii. Following the involute in the other direction towards the base circle, the curvature radii are diminishing, finally reaching zero in point K. The contribution of the involute teeth flank’s dedendum part in the transmission of power is therefore low. As a driving gear tooth meshes with a driven gear Prof. em. Dr. Jože Hlebanja, univ. dipl. inž., University of Ljubljana, Faculty of Mechanical Engineering, Slovenia Dr. Gorazd Hlebanja, univ. dipl. inž., University of Novo mesto, Faculty of Mechanical Engineering, Slovenia Dr. Mark Umberger, univ. dipl. inž., Entia, d. o. o., Ljubljana, Slovenia 254 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 tooth, the transmission of power from the driving gear to the driven gear takes place on the A-E line, also called the path of contact. In involute gears, power (load) is transmitted from a small tooth flank surface in the dedendum part of the driving gear to a large tooth flank surface in the addendum part of the driven gear. This is unfavourable in terms of gear durability. S-gear design The rules of S-gear design were presented for the first time in 2010 at the VDI International Conference on Gears in Garching near Munich in the paper “Spur gears with a curved path of contact for small gearing dimensions”, published in “VDI Berichte 2108, VDI Verlag (p. 1281–1294)” [1]. These rules are often used in research work, so it may be assumed that they are well-known. In this paper, they will be reiterated and complemented with new findings. Both the previously mentioned work and this paper focus on the industrial gear manufacturing processes employing the rolling motion of cutters in the shape of the basic rack, where a point Pi on the generating tool’s cutting edge moves towards point Ui on the path of contact. The location of point Ui obeys the basic law of gearing and here point Gi is generated (cut) on the emerging gear tooth flank. This is followed by rotating the gear tooth flank with the new point Gi in the direction of generation, so that point Pi travels from point Ui to the original point on the basic rack profile curve. The described procedure for shaping S-gears is also assumed here, but our focus will be on larger gear dimensions and on the review of the state-of-the-art in S-gears. The starting points are our guidelines from the paper discussing smaller gears [1] and the equation for the rack tooth flank profile: yPi = ap (1 – (1 – xPi)n) xPi = 1 – (1 – yPi/ap)1/n (1) S-OZOBJA Figure 1 : Kinematic conditions in the involute gear pitch point The function consists of two identical halves, one defining the addendum part of the rack tooth flank profile and the other its dedendum part. To every part of the cutting edge there belongs a corresponding section of the path of contact. The whole path of contact assumes the shape of the letter “S”, and this gear type was therefore named “S-gears”/“S-gearing”. The cutting edge function (1) assumes the maximum value yV = ap at xV = m and the part of function used to define the basic rack tooth flank is from C yPi = ap (1 – (1 – xPi)n) to A(xPa, yPa = m). The abscissa xPi of any point Pi on yPi = ap (1 – (1 – xPi)n) the basic rack profile is determined by: xPi = 1 – (1 – yPi/ap)1/n xPi = 1 – (1 – yPi/ap)1/n (2) The derivative y’Pi is used to obtain the tangents on the cutting edge curve: y'Pi = n·ap·(1 – xPi)n – 1 y'Pi = n·ap·(1 – xPi)n – 1 (3) Here, xPi and yPi are the Cartesian coordinates with xUi = origin yPi ·tan( ) = –y Pi·y'Pipoint C, a is the size factor the in pithe pitch p xUi = yPi ·tan(pi) = –yPi·y'Pi rUi = (xUi2 + (r0 ± yUi)2)0,5 , rUi = (xUi2 + (r0 ± yUi)2)0,5 , s = xPi + xUi (Fig. 2) s = xPi + xUi (Fig. 2) ϕ0UGi = s/r0 = (xPi +xUi)/r0 ϕ0UGi = s/r0 = (xPi +xUi)/r0 xGi = rUi · sin ϕGi, yGi = rUi · cos ϕGi – r0 xGi = rUi · sin ϕGi, yGi = rUi · cos ϕGi – r0 ϕ0UGi = (xPi + xUi)/r0; ϕUGi = atan(xUi/(r0 + yi)); ϕGi = ϕ0UGi – ϕUGi ϕ0UGi (xPi + xUi)/r0; ϕUGi = atan(xUi/(r0 + yi)); ϕGi = ϕ0UGi – ϕUGi Figure 2 : Cutting edge function and the corresponding path of = contact ϕ0UGj = (xUj – xPj)/r0; ϕUGi = atan(x ϕGj26 = ϕ255 Ventil Uj 4 /(r / 2020 Letnik 0 – y•j)); 0UGj - ϕUGj ϕ0UGj = (xUj – xPj)/r0; ϕUGi = atan(xUj/(r0 – yj)); ϕGj = ϕ0UGj - ϕUGj S-OZOBJA yPi = ap (1 – (1 – xPi)n) n yPi = ap (1 – (1 – xPi)1/n ) xPi = 1 – (1 – yPi/ap) xPi = 1 – (1 – yPi/anp)–1/n y'Pi = n·ap·(1 – xPi) 1 y'Pi = n·ap·(1 – xPi)n – 1 xUi = yPi ·tan(pi) = –yPi·y'Pi xUi = yPi ·tan( pi) = –yPi·y'Pi rUi = (xUi2 + (r0 ± yUi)2)0,5 , Figure 3 : Generation of points Gi on the tooth flank takes place at the locationn of points Ui on the path of contact yPi = ap (1 – (1 – xPi) ) and n is the exponent. Both parameters are decisive for the characteristics of the profile function yPi. Two halves join in the pitch point C to form a single function yPi. The coordinates of points in the dedenn yPi = apart p (1 – (1 – xPi) ) dum are of identical magnitude, but their sign is reversed. In any point Pi on the profile, a tangent tPi can be drawn with slope αPi = atan(y’Pi). As the rack xPi = 1cutter – (1 – moves yPi/ap)1/nhorizontally, it reaches the point Ui on the path of contact, in which the normal to tangent tPi crosses the pitch point C. The tooth yPi = athereby xPi)n) the fundamental law of gep (1 – (1 –satisfies flank aring. The y'Pi = n·a – xPi)n – 1 xUi of point Ui on the path of p·(1abscissa contact is determined from the ordinate yPi and the slope of the tangent 1/n αPi: xPi = 1 – (1 – yPi/ap) xUi = yPi ·tan(pi) = –yPi·y'Pi (4) The the workpiece in points Ui y'Pi =process n·ap·(1 –ofxPimachining )n – 1 with the cutting edge generates the tooth flank surfa2 0,5 rUi =along (xUi2 +the (r0path ± yUi)of ) contact , ce as determined by Eq. (1). To xUi =calculate yPi ·tan(the –yPi·y'Pi of every point G on the topi) =velocity oth flank while on the path of contact Ui, the radius xPi +the xUi distance (Fig. 2) from the gear centre, is needed: rsUi=, i.e. rUi = (xUi2 + (r0 ± yUi) ) 2 0,5 , (5) ϕ0UGi = rs/ris0 =the (xPiradius +xUi)/rof 0 the gear pitch circle. Eq. (5) where 0 is valid for the addendum part (plus operator in the s = xPi + xUi (Fig. 2)the dedendum part (minus opeparentheses) and rator in the parentheses) of both the driving and the gear. xGi =driven rUi · sin ϕGi, yGi = rUi · cos ϕGi – r0 rUi = (xUi2 + (r0 ± yUi)2)0,5 , s = xPi + xUi (Fig. 2) 1/n xPi = 1 – (1 – yPi/ap) (6) The new point on the tooth flank Gi also travels the same over 2) a circular arc (1) until it reaches the s = xPi +path xUi (Fig. ϕ0UGi position = s/r0 = (xon Pi +x Ui)/rgear. 0 final the The arc angle ϕ0UGi is dey'Pi = n·ap·(1 xPi)n – 1 termined as –follows: ϕ0UGi = s/r0 = (xPi +xUi)/r0 (2) (7) xx Gi==yrUi·tan( · sin ϕ)Gi=, –y yGi ·y' = rUi · cos ϕGi – r0 Ui Pi pi Pi Pi (1) Generating S-gear tooth flanks by milling (3) xGi = starting rUi · sin ϕpoints rUi ·generating cos ϕGi – r0S-gear tooth Gi, yGi =for The 2 Pi + xUi)/r0;2ϕ 0,5 ϕ = (x = atan(x yi));the ϕGicutting = ϕ0UGi – ϕUGi 0UGi UGi Ui/(r0 + of rUi = (xUiby+ milling (r0 ± yUi)are ) a, composition flanks (2) edge and the path of contact as shown and functionally linked in Fig. 2, 3 and (4) 4, the requirement ϕ0UGithe = (xcutting = atan(x ϕGi = ϕ0UGi Pi + xUi)/r 0; ϕUGi Ui/(r0 + yto i));satisfy for edge profile function Eq. – ϕUGi ϕ (x xflank ϕUGi = atan(xby ϕGj = ϕ0UGj Pj)/r Uj/(r 0 – yj));motion. s =0UGj xPi =+tooth xUiUj –(Fig. 2)0; generation 1, and rolling In - ϕUGj (3) this case, the points Pi on the cutting edge gene(5)of the gear being rate points Gi on the tooth flank ϕ0UGjthe = (xmachining ϕUGi =taking atan(xUjplace /(r0 –inyj)); ϕGj =Uϕ0UGj Uj – xPj)/r0; itself cut, points on - ϕUGj i  = atan(y' ) – ϕ Gi Pi 0UGi ϕ = s/r = (x +x )/r 0UGi 0 contact. Pi Ui The 0 the path of location (4)of points G on the finished teeth flanks is determined by coordinates (6) part: xGi and yGi for the tooth addendum Gi = atan(y'Pi) – ϕ0UGi  Pj) + ϕ0UGj xGiGi == ratan(y' (5) Ui · sin ϕGi, yGi = rUi · cos ϕ Gi – r0 (8) (7) The and yGj for the dedendum part Gj Gi =coordinates atan(y'Pj) + ϕx0UGj 1/n are pole-symmetric. tan ϒ = n·ap·(1 – xPi) = n·ap ϕ0UGi = (xPi + xUi)/r0; ϕUGi = atan(xUi(6) /(r0 + yi)); ϕGi = ϕ0UGi – ϕUGi The derivation of equation (8) is explained using (8) design features. Fig. most important tan ϒ4=showing n·ap·(1 – the xPi)1/n = n·a p n = tan ϒ/ap ϕ0UGj = (xUj – xPj)/r0; ϕUGi = atan(xUj(7) /(r0 – yj)); ϕGj = ϕ0UGj - ϕUGj Gear tooth flank profile calculation proAs the= atan(x cutting edge reaches ϕ0UGithe = (xpoint )/ri 0on ; ϕUGi ϕGi = ϕthe (9a) Pi + xUiP Ui/(r 0 + yi)); 0UGi – ϕcedure nUGi= tan ϒ/ap ϕ0UGi = s/r0 =S-gear (xPi +xUi)/r 0 Shaping tooth flanks path of contact in point Ui (Fig. 2, 3, and 4), profile cutting edge’s basic function as defined in generating on· cos the workpiece Gi = the atan(y' xGi = rUi · sintakes ϕGi, yplace ϕGi – r0 and point First, (8) Pi) – ϕ 0UGi Gi = rUi Gi emerges on the gear tooth flank. The point Gi on [1] is calculated using real data: ϕ0UGjgear = (xUjmust – xPj)/r = atan(x /(r0 – ityj)); ϕ11. ϕthe - ϕUGj (9b) the travel the path sUjuntil reaches 0; ϕUGi Gj =2. 0UGj 2020 cutting point Ui: 1. The size factor ap is selected from the range Gi = atan(y'Pj) + ϕ0UGj ϕ0UGi = (xPi + xUi)/r0; ϕUGi = atan(xUi/(r0 + yi)); ϕGi = ϕ0UGi – ϕUGi 256 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Gi = atan(y'Pi) – ϕ0UGi 11. 2. 2020 ϒ = n·ap·(1 – xPi)1/n = n·ap ϕ0UGj = (xUj – xPj)/r0; ϕUGi = atan(xUj/(r0 – yj)); ϕGj = ϕ0UGj - ϕtan UGj (9a) (10a) (9b) yPi = ap (1 – (1 – xPi)n) S-OZOBJA yPi = ap (1 – (1 – xPi)n) xPi = 1 – (1 – yPi/ap)1/n yPi = ap (1 – (1 – xPi)n) y'Pi = n·ap·(1 – xPi) yPi = ap (1 – (1 – xPi)n) xyPiPi == a1p–(1(1––(1yPi–/axPip))1/n n ) n–1 xUi = yPi ·tan(pi) = –yPi1/n ·y'Pi xPi = 1 – (1 – yPi/anp)– 1 y' ·(1– –yPix/a Pi) )1/n xPiPi== 1n·a – p(1 p xPi = 1 – (1 – yPi/ap)1/n y'Pi = n·ap·(1 – xPi)n – 1 xUi = yPi ·tan(pi) = –yPi·y'Pi y'Pi = n·ap·(1 – xPi)n – 1 – 1Pi·y'Pi xy'UiPi==yn·a ) =n–y Pi ·tan( p·(1 –pixPi) rUi = (xUi2 + (r0 ± yUi)2)0,5 , s = xPi + xUi (Fig. 2) rUi = (xUi2 + (r0 ± yUi)2)0,5 , xUi = yPi ·tan( pi) = –yPi·y'Pi 2 rxUiUi = (x + (r0 pi±)y=Ui–y )2)Pi0,5·y', Pi yPiUi·tan( ϕ0UGi = s/r0 = (xPi +xUi)/r0 s = xPi + xUi (Fig. 2) rUi = (xUi2 + (r0 ± yUi)2)0,5 , 2 srUi==x(x 2))2)0,5 , Pi + + (r(Fig. Ui xUi 0 ± yUi xGi = rUi · sin ϕGi, yGi = rUi · cos ϕGi – r0 Figure 4 : Geometric parameters defining the gear tooth flanks ϕ0UGi = s/r0 = (xPi +xUi)/r0 s = xPi + xUi (Fig. 2) ϕ (xPi +x s =0UGi xPi=+s/r xUi0 =(Fig. 2)Ui)/r0 1,2–1,6; recommended value is ap = 1,4. In the part, the flank is generated before the ϕ0UGi = (xroot Pi + xUi)/r0; ϕUGi = atan(xUi/(r0 + yi)); ϕGi = ϕ0UGi – ϕUGi 2. Value for α0 is selected: α0 = 70°, tan(α0) = 2,747 tooth bisector and the following angles are formed: xGi = rUi · sin ϕGi, yGi = rUi · cos ϕGi – r0 3. The radius of gear pitch circle r0 is determined; ϕ0UGi = s/r0 = (xPi +xUi)/r0 (9b) r0 = z·m/2 (z = number of teeth, m = module) ϕGi0UGi )/r=0rUi · cos ϕGi – r0 0 = (x PiGi+x xϕ = =r=Ui(xs/r · sin ϕ ,; ϕ yUiGi – x )/r = atan(x /(r – y )); ϕ = ϕ ϕUGj 0UGj Uj Pj 0 UGi Uj 0 j Gj 0UGj 4. The ordinates yi of points Pi are determined along the addendum part of the cutting edge: ϕ0UGi = (xPi + xUi)/r0; ϕUGi = atan(xUi/(r0 + yi)) 10 points Pi were distributed between the tooth Slope xGi = rUi of · sintangent ϕGi, yGi =αrkGt cospoints ϕGi – r0Gi(x, y) on Ui · in tip and point C in 0,1 mm intervals. The profile is  = new atan(y' )ϕ – )/r ϕ,0UGi x = r · sin y = r · cos ϕ r0yi)); ϕGi = ϕ0UGi – ϕUGi Gi Pix Gi Ui Gi Gi Ui Gi – ϕ = (x + ; ϕ = atan(x 0UGi Pi Ui 0 UGi Ui/(r 0+ the tooth flank profile yPi =invariant ap (1 – (1 –to xPithe )n) module, e.g. for m = 5 mm these (1) intervals are multiplied by 5. ϕ0UGj = (xtooth )/r0; ϕUGithe = atan(x base va- Uj/(r0 – yj) Uj – xPjprofile, 5. In the dedendum part of the tooth, the point Considering the selected lue of tangent slope in any point P on the curve ϕ = (x + x )/r ; ϕ = atan(x /(r + y )); ϕ = ϕ – ϕUGi 0UGi Pi Ui 0 UGi Ui 0 i Gi 0UGi ordinates yi are distributed using the same ini  = atan(y'Pj) + ϕ0UGj ϕGi0UGj (x )/r00;; ϕ ϕas atan(x /(r00the )); ϕϕGiGj ==ofϕϕthe - ϕUGj Uj+–xxUi Pj)/r UGi(2) Uj/(r jslope 0UGj – xPi = tervals, 1 – (1 – ybut )1/nthe reverse direction from point C can determined y’ , yielding Pi/apin == (x ==Piatan(x +– yyi)); 0UGibe Pi UGi Ui 0UGi UGi tangent αkGt in any point Gi on the tooth flank as to the bottom of the fillet. Gi =part: atan(y'Pi) – ϕ0UGi 6. The abscissa xi is calculated for all points Pi follows for the addendum 1/n tan ϒ = n·a ·(1 – x ) = n·a p Pi p= atan(xUj/(r0 – yj)); ϕGj = ϕ0UGj - ϕUGj ϕ = (x – x )/r ; ϕ n – 1 0UGj Uj Pj 0 UGi(3) y'Pi =using n·ap·(1Eq. – xPi2.)  atan(y' ϕGi (xUj – Pix)Pj–)/rϕ00UGi ; ϕUGi = atan(xUj/(r0 – yj)); ϕGj =(10a) ϕ0UGj - ϕUGj 0UGj= = 7. The derivative yi’ is calculated for all points Pi using Eq. 3. for the dedendumpart: Gi = atan(y'Pj) + ϕ0UGj 8. The abscissas xUi of all points on the path of and n = tan ϒ/ap xUi = contact yPi ·tan(piU) =are –yPicalculated ·y'Pi (4)  Gi = atan(y'Pi) – ϕ0UGi using Eq. 4. i Gi (10b) atan(y'PjPi))+–ϕϕ0UGj Gi ==atan(y' 0UGi 9. The radii rUi (distance from the gear centre) in respective points Ui on the path of contact are tan ϒ =on n·athe – xPi)1/n edge = n·ap in The slope of the tangent p·(1cutting rUi = calculated (xUi2 + (r0 ± yUiusing )2)0,5 , Eq. 5. (5) pitch point C is particularly important and values  = atan(y' ) + ϕ Gi Pj 0UGj 10. The angles ϕOUGi and ϕOUGj are calculated for the 1/n tan ϒ = n·a ·(1 – x ) = n·a between 65° and 75° are usually used. The slope of p Pi p  = atan(y' ) + ϕ Gi Pj 0UGj addendum and dedendum part of the tooth, re11. 2. 2020 the tangent in the pitch point (xPi = 0) is as follows: spectively. n = tan ϒ/ap s = xThe (Fig. 2)ϕ and ϕ are calculated for the (6) Pi + xUiangles 11. UGi UGj tan ϒ = n·ap·(1 – xPi)1/n = n·ap addendum and dedendum part, respectively. n ϒ/a p – xPi)1/n = n·ap tan= ϒtan = n·a p·(1 12. The angles ϕGI and ϕGj are calculated for the adThe exponent n corresponding to the selected vadedendum part, respectively. ϕ0UGidendum = s/r0 = (xand (7) Pi +xUi)/r0 lue of ap = 1,4–1,5 is therefore: n = tan ϒ/ap Using the data obtained under points 1 to 12 and n = tan ϒ/ap (11) Eq. 8, the coordinates of the points on the gear to11. 2. 2020 oth flank G (x, y) are calculated for all points P on xGi = rUi · sin iϕGi, yGi = rUi · cos ϕGi – r0 (8) i the cutting edge (10 points for the addendum and 11. 2. 2020 10 points for the dedendum part): (9a) ϕ0UGi = (xPi + xUi)/r0; ϕUGi = atan(xUi/(r0 + yi)); ϕGi = ϕ0UGi – ϕUGi (9a) 11. 2. 2020 11. 2. 2020 ϕ0UGj = (xUj – xPj)/r0; ϕUGi = atan(xUj/(r0 – yj)); ϕGj = ϕ0UGj - ϕUGj (9b) Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 257 S-OZOBJA Figure 5 : Profile of the cutter used for machining S-gear tooth spaces The shape of cutters for the S-gear tooth spaces tooth flanks equals the tooth space w, consisting of half the pitch p plus the gear’s operating backlash c, as determined by the standard. The profile of cutters as shown in Fig. 5 is determined from the cutting edge function and the path of contact, Fig. 3, passing through the pitch point C. The right-hand cutting edge on Fig. 5 was used to generate the left-hand flank of the tool, while its mirrored counterpart, which also passes through the pitch point C, was used to obtain the right-hand flank of the cutting tool. The distance between both Fig 6. shows an S-gear pair designed according to the procedure presented in this paper. The driving gear has 16 and the driven pinion 40 teeth. The path of contact intersects the driving gear’s tip circle in point A. Here the root of the driving gear tooth starts engaging with the tip of the driven gear. The path of contact ends in point E where it intersects Figure 6 : S-gear pair teeth, m = 5 mm (enlarged) 258 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 S-OZOBJA the driven gear’s tip circle. The length of the path of contact depends on the gear module. In this pair, both gears have the same module and they therefore share a path of contact of the same shape and length. Power is transmitted by rolling motion of the driven gear’s flank on the driving gear’s flank. In contrast, in involute gears the point of contact in the pitch point C is stationary and the tooth flanks are sliding in the direction of the helix. Helical S-gears Ordinary helical gears are characterised by an involute tooth flank profile in the plane perpendicular to the axis. Their teeth are set at an angle relative to the axis and take the shape of a helix with helical spaces in between. This section presents the new helical S-gears. The left-hand side of Figure 7 shows a section through the teeth and the spaces of a helical S-gear through the pitch point C plane and the datum line, the direction of generation by rolling motion and the direction of tooth space milling executed by the rack teeth. The right-hand side of Figure 7 right shows a vertical section A-E through the helical gear and the tooth space profile in the direction of reciprocating generating motion. It also shows the path of contact in the same plane, beginning in point A and ending in point E. The path of contact begins at the tip circle of the driving gear (A) and ends at the tip circle of the driven gear (E). The abscissas of points Ui on the path of contact are multiplied by 1/cos β when using this method. It must be noted that milling generates points G on the new gear flanks along the whole path of contact, removing material over the length of the flank. Friction testing of S-modified gear pairs with identical paths of contact The main advantage of S-modified gear pairs lies in the fact that the relative motion in contact points on the tooth flanks is rolling and friction is largely absent, all the way from the start of meshing in point A to the end of engagement in point E. The helical S-gears presented in this paper were milled using a corresponding custom-made cutter whose datum line executed rolling motion on the gear’s pitch circle. The profile of the custom-made cutters used to machine the tooth spaces was constructed following the S-gear design rules, Fig. 2, 3 and 4. Company Perovšek, d.o.o. manufactured the gears on ordinary gear-milling machines. Both gears in a pair were manufactured using the same tool to obtain the same path of contact. The test bed consisted of the driving gear fitted on the output shaft and the driven gear fitted on the Figure 7 : Characteristics of helical S-gear manufacturing Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 259 S-OZOBJA Figure 8 : Test of resistance to rotation of modified S-gears under no external load Figure 9 : A different test helical S-gear pair: driving gear z1 = 28, driven gear z2 = 16 Figure 10 : A helical S-gear pair with perpendicular shafts as used in centrifuges input shaft. Friction losses in the gear transmission were monitored and they turned out to be negligible. It was therefore confirmed that this gear pair transmits torque by rolling motion on the path of contact, thereby saving energy. Fig. 8 shows corresponding shematics and Fig. 9 a prototype helical gear pair. They are often used in centrifuge drives (e. g. Alfa-Laval) and our implementation uses a large driving gear with 60 teeth on the horizontal shaft and a smaller driven gear with 20 teeth on the vertical shaft, Fig. 10. The module of our gear mechanism is m = 5 mm, the angle of left-hand helix angle on the large driving gear is b1 = 30°, and the right-hand helix angle on the small driven gear is b2 = 60°. Our goal was to test the manufacturability of such S-gears and the resulting gear pair shown in Fig. 10 proved to be a success. Helical gear pairs with perpendicular shafts This gear drive type consists of two cylindrical gears with helical teeth fitted to perpendicular shafts. 260 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 S-OZOBJA Conclusions In this paper we have presented the design and the essential elements of our S-gears that were under development for more than 10 years and are now feasible for industrial manufacturing. Previous research of S-gears focused mainly on smaller steel or plastic gears with modules m ≤ 1 mm, while present work also covers larger gears. The presented subject matter does not claim to be complete, but the author believes that the gear specialists may find it useful and will be able to complement it as necessary. The author is also ready to answer any questions. He believes that S-gears will be able to fill some niches where involute gears are not a good fit and wishes a lot of success to all users of S-gears. References [1] [2] Hlebanja, J., Hlebanja, G. (2010). Spur gears with a curved path of contact for small gearing dimensions. VDI-Bericht 2108: 4th International Conference on Gears, Garching near Munich, Germany, Oct. 4-6, 2010: Europe invites the world. VDI-Verlag, Düsseldorf, p. 1281–1294. Hlebanja, J. (1974). Erzeugung von Zahnflank- Nomenclature Figure 1 AE path of contact C pitch point K involute function start point T1 center of involute curvature radius in point C Ti center of involute curvature radius in point i rU tip circle radius rg base circle radius Figure 2 Pi point on the rack profile (cutting edge) Ui UikC and CUjk point on the path of contact tPi tangent to cutting edge in point Pi normal to tangent tPi α angle of tangent tPi h tooth tip/root height Figure 3 U7k, U7f points on path of contact where points G7k and G7f are generated Figure 4 ϕOUGi, j angle of circular arc between Uik,f and Gk, f ϕUGi, j ϕGi, j rUGi, j angle of circular arc between Uik,f and axis y angle of circular arc between Gk,f and axis y radius in point Gi, j Figure 5 p pitch c backlash w tooth space Figure 6 xi, yi ap Cartesian coordinates originating in the pitch point C size factor n αPi exponent rUi radius in point Ui, measured from the gear centre r0 ϕOUGi ϕGi slope of tangent tPi pitch circle radius arc of travel of point Gi slope of tangent tGi Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 261 S-OZOBJA [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] enprofilen durch Rollkurven. Antriebstechnik, vol. 13, no. 2, p. 111-117. Hlebanja, J. (1991). Influence of the path of contact shape on sliding conditions between tooth flanks. JSME International conference on motion and power transmission, Hiroshima Hlebanja, J. (1976). Konkav-konvexe Verzahnung. Ermittlung der Zahnflanken und einige Grenzfälle. Antriebstechnik, vol. 15, no. 6, p. 324–329. Niemann G., Winter H. (1988). Maschinenelemente, Band 2, chapter Sonderverzahnung nach Hlebanja, p. 43. Hlebanja J, Okorn I. (1996). Investigation of tooth surface durability of non-involute spur gears. Proceedings of International Conference on Gears, p. 443–450. Hlebanja J, Okorn I. (1999). Charakteristische Eigenschaften von Zahnrädern mit stetig gekrümmter Eingriffslinie. Antriebstechnik, vol. 38, nr. 12, p. 55–58. Okorn I. (2000). Research of tooth flank durability of gears with progressively curved path of contact. Ph.D. Thesis (in Slovene). University of Ljubljana Hlebanja J., Hlebanja G. (2002). Lubrication efficiency of S-Gears. VDI-Bericht 1665. VDI-Verlag, Düsseldorf, p. 1065-1076. Hlebanja J., Hlebanja G. (2005). Tooth flank durability of internal S-gears. VDI-Bericht 1904. VDI-Verlag, Düsseldorf, p. 385–394. Hlebanja J., Hlebanja G. (2005). Anwendbarkeit der S-Verzahnung in Getriebebau. Antriebstechnik, vol. 44, nr. 2, p. 34–38. Hlebanja J., Hlebanja G. (2008). Constructive measures to increase the load-carrying capacity of gears, Proceedings of 48. anniversary of the Faculty of technical sciences, Novi Sad, Serbia. Hlebanja J., Hlebanja G. (2009). Konkav-konvexe Sonderverzahnung, Vorteile und Nachteile gegenüber Evolventenverzahnung. Proceedings of International Conference on Power Transmission ‘09 Hlebanja G. (2011). Specially Shaped Spur Gears: A Step Towards Use in Miniature Mechatronic Applications. Proceedings of 7th International Scientific Conference on Research and Development of Mechanical Ele- [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] ments and Systems IRMES, p. 475-480 Hlebanja G., Kulovec S., Duhovnik J. (2014). S-gears made of polymers. Proceedings of the 1st international conference on polymer tribology, Bled, Slovenia Zorko D., Kulovec S., Tavčar J., Duhovnik J. (2017). Different teeth profile shapes of polymer gears and comparison of their performance. Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, vol 11, no. 6. Hlebanja G., Kulovec S. (2018). Thermal behaviour of plastic S-shaped gears in comparison with involute gears. Proceedings of 3rd international conference on polymer tribology, Portorož, Slovenia. This research was co-founded by the Republic of Slovenia and the European Regional Development Fund. Hlebanja G., Hlebanja J. (2013). Influence of axis distance variation on rotation transmission in S-Gears: example of heavy-duty gears, VDI-Bericht 2199, VDI-Verlag, Düsseldorf, p. 669-679. Hlebanja G., Kulovec S., Duhovnik J. (2016). Experimental determination of plastic S-gear characteristics. Proceedings of 2nd international conference on polymer tribology, Ljubljana, Slovenia. Duhovnik J., Zorko D., Sedej L. (2016). The effect of teeth profile shape on polymer gear pair properties. Tehnički vjesnik, vol. 23, no. 1., p. 199–207. Hlebanja G., Hlebanja J. (2012). Contact circumstances of the highly loaded , low speed gears, Proceedings of KOD 2012, p. 21–26. Hlebanja J., Hlebanja G. (1994). Efficiency and maximal transmitted load for internal lantern planetary gears. Proceedings of International gearing conference, p. 117-120. Hlebanja J., Hlebanja G. (1994). Planetary gearing. patent no. 9300152 with Slovenian Intellectual Property Office (SIPO). Hlebanja J., Hlebanja G. (2012). Contribution to the development of cylindrical gears. Proceedings of 4th international conference Power transmissions, Sinaia, Romania, p. 309–320 Hlebanja G., Kulovec S., Hlebanja J., Duhovnik J. (2014). S-gears made of polymers. Ventil, vol 20. no. 5, p. 358–367 Dedication to Professor Winter (6. 1. 1921 – 14. 11. 1999) Alternatives for involute gears have been sought in the expert circles for many years. Our idea to shape the cutting edge using a particular mathematical function proved to be successful to a certain extent. In my endeavours, I have enjoyed a lot of support from Prof. Prof. em. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Hans Winter and his associates at FZG. Professor Winter was a world-renowned scientist in the field of development of gear technology and modern technical systems. Upon the presentation of this review of the state-of-the-art in S-gear development, the late professor Winter deserves all acknowledgement and the author expresses his appreciation for professor Winter’s contribution to the development of gear technology. 262 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 S-OZOBJA Pravila za oblikovanje S-Ozobij Razširjeni povzetek: Zobniki z ukrivljeno ubirnico so bili izdelani za potrebe težke industrije pred več desetletji. Izkazalo se je, da lahko taki zobniki uspešno nadomestijo evolventne zobnike. Takratne grafične metode konstruiranja zobnikov in orodij pa je bilo nujno nadomestiti z analitičnimi metodami. Profil boka zoba zobnice predstavlja definicijo rezalnega orodja. Tako je bilo utemeljeno, da se bok zobnice definira s polsimetrično parabolično funkcijo. Funkcija vsebuje dva parametra, s katerima se lahko oblika te funkcije (posledično pa tudi oblika zob zobnika) spreminja. To sta eksponent in faktor velikosti. Za nek bok zoba zobnice obstaja zgolj ena sama ubirnica, iz nje pa lahko izpeljemo zunanje ali notranje zobnike s poljubnim številom zob. Iz praktičnih razlogov lahko modul jemljemo kot mersko enoto. Posebej je poudarjena razlika med evolventnimi in S-zobniki, izkaže se namreč, da imajo med ubiranjem zob gonilnega pastorka z gnanim zobnikom evolventni zobniki razmeroma kratek korenski del pastorka z majhnimi krivinskimi radiji nasproti precej daljšim vrhom gnanega zobnika, kar je s stališča trajnosti takega zobnika neugodno. V članku je natančno opisan postopek, kako pridemo od analitično definirane polsimetrične oblike boka zoba zobnice do ubirnice in zob dveh zobnikov s poljubnima številoma zob, ki ubirata. Pri tem je pomen definicije boka zoba zobnice v tem, da omogoča numerični izračun. To ne velja samo za obliko bokov zob in protizob, ampak tudi za računanje krivinskih radijev, drsnih hitrosti, bočnih tlakov, ocene minimalnega oljnega sloja, ocene t. i. bliskovne temperature, dela trenja itd., kar sicer v prispevku ni prikazano. Poseben pomen ima oblika osnovnega orodja za zobčanje S-zobnikov, to je zobate letve. Pomembna je možnost uporabe istega orodja za zobnike s poljubnim številom zob in še posebej pri poševnih in poševnozobih zobnikih z mimobežnimi (v tem primeru pravokotno postavljenimi) osmi, t. i. vijačnimi zobniškimi pari. Največja prednost S-ozobja je v tem, da je pri relativnem gibanju v kontaktu več kotaljenja in manj drsenja in posledično manj trenja. To velja tudi za poševnozobe zobnike. Izdelan je bil tudi prototip para jeklenih vijačnih zobnikov za multiplikator z mimobežnima pravokotnima osema z modulom 5 mm. Gonilni zobnik ima 60 zob in ß = 30°, gnani zobnik pa 20 zob in kot ß = 60°. Ključne besede: prenos moči, evolventni zobniki, S-zobniki, poševnozobi zobniki, vijačni zobniški par Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 263 HIDRAVLIČNE SESTAVINE Razvoj in raziskave prototipa Stewartove ploščadi Jan Pustavrh, Aljoša Peperko, Franc Majdič Izvleček: V Laboratoriju za fluidno tehniko (LFT) smo najprej izdelali miniaturni model Stewartove ploščadi. Na podlagi te miniaturne električno gnane in krmiljene Stewartove ploščadi smo se odločili izdelati hidravlični prototip ploščadi tipa 6-6, ki omogoča simulacijo v šestih prostostnih stopnjah. Sestavljena je iz dveh nepravilnih šesterokotnikov in šestih aktuatorjev. V našem primeru smo uporabili hidravlične valje in hidravlični agregat ter elektrohidravlični krmilni sistem. Ploščad smo postavili na stojalo, na katero smo postavili vse sestavine, ki so potrebne za njeno delovanje. Najzahtevnejši del pri izvedbi projekta je bila izdelava krmilnega dela, saj se ves čas med delovanjem giblje vseh šest hidravličnih valjev. Ključne besede: Stewartova ploščad, 6 prostostnih stopenj, hidravlične sestavine, simulatorji 1 Uvod Ker si brez tehnike ne moremo predstavljati življenja, človek ves čas teži k razvoju, da si olajša vsakdanjik. Najprej je kot prevozna sredstva uporabljal živali, konje, osle, vole itd. Ker je človek v zgodovini ves čas težil k izboljšanju in razvoju, je začel izdelovati različna prevozna sredstva na lastni pogon, med drugimi tudi sredstva za potovanje po zraku, kot npr. jadra, letala ipd. Zametki letalstva segajo že v prazgodovino s preprostimi projektili, razvoj letalstva pa se je zgodil šele v 20. stoletju. Prve leteče naprave so bili baloni na vroč zrak, ki so jih razvili več kot sto let pred letali. Leta 1900 je bil izdelan prvi zrakoplov, ki ga je izdelal Ferdinand von Zeppelin. Zrakoplov se je od balona razlikoval po tem, da je imel motor, ki ga je poganjal. Prvo jadralno letalo je leta 1891 izdelal Otto Lilenthal [1]. Leta 1903 je poletelo prvo letalo, ki ga je poganjal lastni pogon. Do največjega razvoja v letalstvu je prišlo med vojnami. Med 1. svetovno vojno je bilo izdelanih več kot 18.000 letal, prav tako pa se je zgodil velik napredek v letalstvu tudi med 2. svetovno vojno. Kasneje so izdelali tudi potniška letala. Za namene šolanja so tako že okoli leta 1910 zgradili prvi center za šolanje pilotov na tleh. V ta namen se uporablja Stewartova ploščad [2], ki omogoča simulacijo v šestih prostostnih stopnjah. Stewart je v svojem članku leta 1965 [2] opisal mehanizem s Jan Pustavrh, dipl. inž.; doc. dr. Aljoša Peperko, prof. mat., doc. dr. Franc Majdič, univ. dipl. inž.; vsi Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo 264 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 šestimi prostostnimi stopnjami ter predlagal, da se uporablja kot simulator letenja za šolanje pilotov helikopterja. Čeprav tovrstne naprave običajno imenujejo Stewartova ploščad, je Stewartov predlagani mehanizem le drugačna konfiguracija sistema, ki ga je razvil že Gough [3] leta 1947. Gough je bil tudi eden izmed recenzentov Stewartovega članka, v svojem komentarju pa navaja, da je leta 1949 zasnoval podoben stroj za testiranje pnevmatik. Stroj je bil izdelan v letih 1954 in 1955. Stewartova ploščad se uporablja za različne namene, npr. za simulatorje letenja, kot ključna tehnologija nekaterih obdelovalnih strojev, za simulacije v kinodvoranah, pri simulacijah potresov, pri mehanskih bikih, v ortopedski kirurgiji, merilni tehniki ipd. Uporaba simulatorjev je vedno bolj povezana tudi z virtualnim svetom, saj se lahko tako še bolj približamo realnim pogojem. 2 Opis strukture Stewartova ploščad (SP) (slika 1) omogoča simulacijo šestih prostostnih stopenj. V veliki meri se uporablja za šolanje pilotov ter dodatna usposabljanja. Zaradi hitre industrijske rasti in v želji po doživetju nemogočega se omenjene ploščadi danes uporabljajo tudi v zabaviščnih parkih, filmskem svetu, igricah ipd. SP je sestavljena iz pomične ploščadi, ki je povezana s fiksno (nepomično) osnovno ploščadjo preko šestih nog – aktuatorjev (hidravličnih valjev). S spremembo dolžine nog (aktuatorjev) se omogoči gibanje zgornje premikajoče se ploščadi. Zaradi kompleksnejših položajev ploščadi oz. aktuatorjev je potrebno uporabiti univerzalne zglobe. Vsaka od šestih nog platforme je hidravlični valj (HV). Vsak HV je možno krmiliti ločeno, da se izvedejo želene pozicije in pomiki. HIDRAVLIČNE SESTAVINE Slika 1 : Splošen model Stewartove ploščadi [4] 3 Matematično ozadje Matematično ozadje delovanja Stewartove ploščadi je zelo zahtevno in pomembno pri njenem snovanju in krmiljenju. Pri zapisu matematičnega modela smo pregledali dostopno literaturo in si na koncu največ pomagali z znanstvenim člankom o šestprostostnih mehanizmih [5]. Končni rezultat pri matematičnem popisu delovanja Stewartove ploščadi je dolžina i-te noge, v našem primeru hidravličnega valja. (𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) Za izračun dolžine i-te noge je potrebno vnaprej določiti nekaj podatkov, in sicer radij pomične in nepomične ploščadi, višino med koordinatnim sistemom na nepomični in pomični ploščadi ter kot med sosednjima vpetjema (theta) na nepomični in pomični ploščadi. Višino med fiksnim koordinatnim sistemom na nepomični in premikajočim se koordinatnim sistemom na pomični ploščadi zapišemo v vektorski obliki z enačbo (1). Koordinatam X in Y lahko prištevamo ali odštevamo ∆X oz. ∆Y, medtem (𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) (𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) (𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) (𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) (𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) X ± ∆X ⃗ = [ 𝑌𝑌 ± ∆Y ] X ± ∆X ( (𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6))𝑇𝑇 ⃗ = [ 𝑌𝑌 ± ∆Y ] (𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) 𝑇𝑇 𝑍𝑍 + ∆𝑍𝑍 X ± ∆X 𝑍𝑍 + ∆𝑍𝑍 ⃗ =𝑏𝑏⃗[ 𝑌𝑌(𝑖𝑖±=∆Y 𝑇𝑇 ] (1) X ± ∆X 1, … , 6) 𝑖𝑖 ⃗ = [𝑏𝑏⃗𝑌𝑌 (𝑖𝑖 𝑇𝑇 ] ± ∆Y 𝑍𝑍 + ∆𝑍𝑍 = 1, … , 6) 𝑖𝑖 𝑍𝑍 + ∆𝑍𝑍 𝜃𝜃̂𝑏𝑏 , 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) 𝜃𝜃̂𝑏𝑏 , ⃗ 𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) Slika 2 : a) Nepomična ploščad s koordinatnim sistemom Ob , šestimi vpetji 𝑏𝑏𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) ter kotom med sosednjima vpetjema 𝜃𝜃̂𝑏𝑏 , b) pomična ploščad s koordinatnim sistemom Op , šestimi vpetji 𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) ter kotom med sosednjima vpetjema 𝜃𝜃̂𝑝𝑝 [5] 𝜃𝜃̂𝑏𝑏 , 𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) 𝜃𝜃̂𝑝𝑝 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 265 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝜃𝜃̂𝑝𝑝 ( 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 = [ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 −𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 ] 𝐵𝐵 ̂ 𝜃𝜃 𝑅𝑅𝑃𝑃 = [ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 −𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑝𝑝 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 (𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) (𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) HIDRAVLIČNE SESTAVINE (𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) (𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = … ,6)) ko1,koordinati Z le prištevamo ∆Z. Vektorsko zapi⃗ 𝑖𝑖 (𝑖𝑖 na ⃗ 𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, …(𝑏𝑏 = 1, … ,6)) šemo vpetja (𝑏𝑏 nepomični ploščadi ,6)) X ± ∆X (slika 2a) glede na koordinatni sistem na nepomič(𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) ⃗ = [ 𝑌𝑌 ± ∆Y ] 𝑇𝑇 (𝑝𝑝 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) na pomični ni ploščadi ter vpetja (𝑝𝑝 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) 𝑖𝑖 𝑖𝑖 + ∆𝑍𝑍 (𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, …𝑍𝑍,6)) ploščadi (slika 2b) glede na koordinatni sistem na (𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) ⃗ X ±po ∆Xenačbi (2) (𝑏𝑏 1, … ,6))ploščadi. Rotacijska X ± ∆X pomični matrika ⃗𝑏𝑏𝑖𝑖 𝑖𝑖(𝑖𝑖(𝑖𝑖== 1,1,……, 6) (𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = ,6)) zelo pomemben ⃗ ]=pri ⃗ = [ 𝑌𝑌 ± ∆Y 𝑇𝑇 [ 𝑌𝑌 ± X ± ∆X ∆Y ] 𝑇𝑇 predstavlja del izračunu dolži⃗ = [ 𝑌𝑌 ± ∆Y ] 𝑇𝑇 𝑍𝑍 + ∆𝑍𝑍 (𝑝𝑝 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) ̂ 𝑍𝑍 + ∆𝑍𝑍 ne nog. 𝜃𝜃𝑏𝑏𝑖𝑖, X ± ∆X 𝑍𝑍 + ∆𝑍𝑍 ⃗ = [ 𝑌𝑌 ± ∆Y ] 𝑇𝑇 ⃗ ⃗ 𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,𝑏𝑏6) 𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,X6)± ∆X 𝑏𝑏 𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) ⃗ = [ 𝑍𝑍 (1) 𝑇𝑇 𝑌𝑌 + ± ∆𝑍𝑍 ∆Y ] 𝜃𝜃̂𝑝𝑝 𝑍𝑍 + ∆𝑍𝑍 𝜃𝜃̂𝑏𝑏 , 𝜃𝜃̂𝑏𝑏 , 𝜃𝜃̂𝑏𝑏 , 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) 𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … 𝑝𝑝 , 6) 𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) 𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) 𝜃𝜃̂𝑏𝑏 , 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 = [ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 −𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 ] (2) −𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝜃𝜃̂𝑝𝑝 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝜃𝜃̂𝑝𝑝 𝜃𝜃̂𝑏𝑏 , 𝜃𝜃̂𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 𝜃𝜃̂𝑝𝑝 𝜃𝜃̂𝑝𝑝 ⃗, 𝑇𝑇 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 𝑝𝑝𝑖𝑖 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 ⃗, 𝑇𝑇 ⃗, 𝑇𝑇 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 𝑝𝑝𝑖𝑖 𝑝𝑝𝑖𝑖 𝑏𝑏⃗𝑇𝑇⃗𝑖𝑖 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 ⃗ 𝑇𝑇 ⃗ 𝑇𝑇 X ± ∆X ⃗ = [ 𝑌𝑌 ± ∆Y ] 𝑇𝑇 𝑍𝑍 + ∆𝑍𝑍 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) (1) 𝜃𝜃̂𝑏𝑏 , 𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) 𝜃𝜃̂𝑝𝑝 (1) (1) 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶(1) −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 = [ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 −𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 (2) ⃗ + 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 ∙ 𝑝𝑝𝑖𝑖 − 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 𝑙𝑙𝑖𝑖 = 𝑇𝑇 (1) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 = 1, … , 6) tem kotno funkcijo sinus in C ko𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 =Pri 1, … , 6) S𝐵𝐵 predstavlja 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 ⃗funkcijo (3) 𝑙𝑙𝑖𝑖 = 𝑇𝑇 + 𝑅𝑅𝑃𝑃 ∙ 𝑝𝑝𝑖𝑖kosinus, − 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 𝐵𝐵 γ predstavljajo α, β𝑅𝑅in natno 𝐵𝐵 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 −𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (2) = [ ] 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 −𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 ] 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 −𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝑅𝑅 = [ (2) 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 koti = [ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 ] 𝑃𝑃 𝑃𝑃 gib okoli vzdolžne osi (ang. roll), nagib okoli prečne ⃗ , 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶−𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑇𝑇 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 osi (ang. pitch) in zasuk okoli navpične osi letala Slika 4 : Prikaz dolžine i-te noge na Stewartovi 𝐵𝐵 ploščadi v začetni 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 Vektor, 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 ++ −𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝑅𝑅𝑃𝑃 = [yaw). ] (ang. ki𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 določa i-to nogo, izračuna𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 legi (paličje) (2) 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 ++𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐵𝐵 −𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 mo (3). potrebne veličine izračun ⃗ + 𝑅𝑅𝑃𝑃 ∙ 𝑝𝑝𝑖𝑖 − 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 𝐵𝐵 𝑙𝑙𝑖𝑖 = 𝑇𝑇 ⃗ ] ⃗ 𝑏𝑏⃗+ 𝑅𝑅 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶Vse + za 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (2) 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 =z [enačbo (3) ⃗ + 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 𝑙𝑙∙𝑖𝑖 𝑝𝑝=𝑖𝑖−𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑇𝑇 (3) 𝑙𝑙𝑖𝑖+=𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝑇𝑇 − 𝑖𝑖 𝑃𝑃 ∙ 𝑝𝑝𝑖𝑖 − 𝑏𝑏𝑖𝑖 𝑝𝑝𝑖𝑖 vektorja, ki določa i-to nogo, so prikazane na sliki 3. −𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 ploščadi glede na koordinatni sistem na nepomič𝐵𝐵 ⃗ 𝑖𝑖 predstavlja krajevni ⃗ vektor vpetja ⃗ (3) 𝑙𝑙𝑖𝑖 = 𝑇𝑇 + 𝑅𝑅𝑃𝑃 ∙ 𝑝𝑝𝑖𝑖 − 𝑏𝑏𝑖𝑖 (3) ni ploščadi in 𝑏𝑏 ⃗ na nepomični ploščadi glede na koordinatni sistem 𝑇𝑇 , 𝐵𝐵 ⃗ + 𝑅𝑅𝑃𝑃 ∙ 𝑝𝑝𝑇𝑇 ⃗, 𝑙𝑙𝑖𝑖 = 𝑇𝑇 ⃗𝑖𝑖 ,− 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 𝑇𝑇 ± ∆X(3) (3) 1 vstavimo 0 0 281,908 −52 na nepomični ploščadi. V0enačbo vse 𝐵𝐵 𝑙𝑙 = [ ] + [ ] ∙ [ ] − [ 𝑅𝑅 0 ± ∆Y 0 1 0 102,606 295 1 𝑃𝑃 predhodno naštete veličine ter dobimo dolžino i-te 𝐵𝐵 0 ± ∆X 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵1 0 0 𝑅𝑅𝑃𝑃281,908 −52,094 0 + ∆𝑍𝑍 0 1 0 noge za Stewartovo ploščad, ko so 0hidravlični valji 𝑝𝑝𝑖𝑖 𝑙𝑙1 = [0 ± ∆Y ] + [0 1 0] ∙ [102,606] − [ 295,442 ] = 470,681 𝑚𝑚𝑚𝑚 (4) v začetni legi, kar je prikazano z enačbo (4). 𝑝𝑝𝑖𝑖 𝑝𝑝 0 + ∆𝑍𝑍 𝑖𝑖0 0 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) 1 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 0 0 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) 0 ± ∆X −52,094 ⃗1 0 0 281,908 𝑇𝑇 ⃗ =−52,094 [0 ± ∆Y ] + −52,094 [0 1 0] ∙ [102,606] − [ 295,442 ] = 470,681 𝑚𝑚𝑚𝑚 01,±…0∆X 0 0 𝑙𝑙1 281,908 ,6)) 0 ± (𝑏𝑏 ∆X𝑖𝑖 (𝑖𝑖 =1 0 1281,908 0 + ∆𝑍𝑍 0 0 1] 𝑚𝑚𝑚𝑚 0 =±1,1∆Y … ],6)) ]− [ 295,442 = 470,681 𝑚𝑚𝑚𝑚 0 (4) 1 0] ∙−[102,606 ] ∙[[0102,606 [ 295,442 ]= 470,681 (4) 𝑖𝑖+(𝑖𝑖[ 0 0+ 1] = (𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … ,6))𝑙𝑙1 = [0 ± ∆Y𝑙𝑙(𝑝𝑝 0 + ∆𝑍𝑍 0 0 1 0 0 (4) (𝑝𝑝 (𝑖𝑖 = 1, … ,6)) 0 + ∆𝑍𝑍𝑖𝑖 0 1 0 0 0 ± ∆X 1 0 0 281,908 −52,094 X ± ∆X 0 ± ∆X 1 0 0 281,908 −5 X ± ∆X 𝑙𝑙1 = [0 ] + [10 [102,606 (4)] + [0 1 0] ∙ [102,606] − [ 29 ⃗−−52,094 ± ∆Y 295,442 =[X−52,094 [ 𝑌𝑌 0± ± ∆X ∆X 𝑙𝑙1 = [ 0 ± ∆Y 0 ]00 0] ∙ 281,908 281,908]𝑇𝑇 ⃗ = ±± ∆X∆Y]] = 470,681 𝑚𝑚𝑚𝑚 01 𝑇𝑇 [ 𝑌𝑌1± ∆Y (1) ∆𝑍𝑍 0 ]𝑇𝑇 0∆Y∆𝑍𝑍 ⃗− 𝑍𝑍 = [[0 [102,606 ]= − =𝑇𝑇⃗ 470,681 (4) 0+ ∆Y ] + 𝑍𝑍[00 𝑙𝑙1 = [ 295,442 ]]=] 567,398 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 (5) 0+ ∆𝑍𝑍 1 01 0]]∙ ∙[102,606 0 + 100 [[𝑌𝑌295,442 ± ∆Y 0 0 1 0 10 ±+ 00+ 00 00 11 00 0+ 0∆𝑍𝑍 +100 ∆𝑍𝑍 𝑍𝑍 ⃗ ⃗ 𝑇𝑇 𝑇𝑇 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) ⃗𝑏𝑏𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) 0 ± ∆X 1 0 0 281,908 −52,094 𝜃𝜃̂𝑏𝑏 , 𝜃𝜃̂𝑏𝑏 , 𝑙𝑙1 = [ 0 ± ∆Y ] + [0 1 0] ∙ [102,606] − [ 295,442 ] = 567,398 𝑚𝑚𝑚𝑚 01 ± 0 ∆X 0 1281,908 0 0 281,908 0 ±𝜃𝜃̂∆X −52,094 𝑏𝑏 , 0 + 100 −52,094 0 0 1 0 0 (𝑖𝑖+[=[001, , 6) 𝑙𝑙𝑝𝑝1𝑖𝑖]= ]0+ ]− [ 295,442 = 567,398 𝑚𝑚𝑚𝑚 (5) ±…1 ∆Y 1 0] ∙−[102,606 𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … , 6) 𝑙𝑙1 = [ 0 ± ∆Y ] ∙ [[0102,606 [ 295,442 ]= 567,398] 𝑚𝑚𝑚𝑚 (5) 𝑝𝑝𝑖𝑖 (𝑖𝑖 = 1, … 100 ,06) 1 0 00 1 00+ 00 0 0 + 100 𝜃𝜃̂𝑝𝑝 1 0 0 281,908 −52,094 𝜃𝜃̂𝑝𝑝0 ± ∆X 𝑙𝑙Slika ] + [ ] ∙ [ ] − [ ] = 567,398 𝑚𝑚𝑚𝑚 (5) ̂ ± ∆Y 0 1 0 102,606 295,442 1 = [30 𝜃𝜃 dolžine i-te noge 0:±Potrebne ∆X 1veličine 0 0 za izračun 281,908 −52,094 𝑝𝑝 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 0 + 100 0 0 1 0 0 [5] 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑙𝑙1 = [ 0 ± ∆Y ] + [0 1 0] ∙ [102,606] 𝐵𝐵− [ 295,442 ] = 567,398 𝑚𝑚𝑚𝑚 (5) 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 −𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 ] 𝑅𝑅𝑃𝑃 =𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 [−𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 ++𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 +𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 (2) 0 + 100 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 = [ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 ] 0 0 1𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 0𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 0 −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐵𝐵 −𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 +𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 −𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 ] −𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝑅𝑅𝑃𝑃 = [ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 Dejanski prikaz preračuna dolžine−𝑆𝑆𝑆𝑆 i-te noge 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 ⃗ + 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵pri 𝑙𝑙𝑖𝑖 = noge 𝑇𝑇 ∙ 𝑝𝑝𝑖𝑖iz− 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 Prikazali bomo i-te ⃗ +preračun (3) 𝑙𝑙𝑖𝑖 = 𝑇𝑇 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 ∙ 𝑝𝑝𝑖𝑖 − 𝑏𝑏⃗dolžine 𝑖𝑖 𝐵𝐵 ⃗ vedbi delovnega giba vseh šestih hidravličnih va𝑙𝑙𝑖𝑖 = 𝑇𝑇 + 𝑅𝑅𝑃𝑃 ∙ 𝑝𝑝𝑖𝑖 − 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 ljev, to pomeni, da bodo dolžine vseh šestih hidravličnih valjev enake. Pri preračunu je potrebno ⃗ , predstavlja krajevni uporabiti enačbo (3), v kateri 𝑇𝑇 ⃗, 𝑇𝑇 vektor z izhodiščem v koordinatnem sistemu na ne⃗, 𝑇𝑇 𝐵𝐵 pomični 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 ploščadi ter koncem𝑅𝑅𝑃𝑃v koordinatnem sistemu na pomični ploščadi, 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 je rotacijska matrika Slika 5 : Prikaz dolžine i-te noge na Stewartovi plošča𝑝𝑝𝑖𝑖 vpetja na pomični di v končni legi (paličje) (2), 𝑝𝑝𝑖𝑖 predstavlja krajevni vektor 𝑝𝑝𝑖𝑖 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 266 𝑏𝑏⃗𝑖𝑖 0 ± ∆X −52,094 1 0 0 281,908 −52,094 0 ± ∆X 1 0 0 281,908 𝑙𝑙 = [ ] + [ ] ∙ [ ] − [ 0 ± ∆Y 0 1 0 102,606 0 ± ∆X 1 1 0 0 281,908 −52,094 𝑙𝑙1 = [0 ± ∆Y] + [0 1 0] ∙ [102,606] − [ 295,442 ] = 470,681 𝑚𝑚𝑚𝑚 295,442 ] = 470,681 𝑚𝑚𝑚𝑚 (4) 0 + ∆𝑍𝑍 0 0 1 0 0 𝑇𝑇, 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 𝑝𝑝𝑖𝑖 𝑏𝑏𝑖𝑖 𝑇𝑇 𝜃𝜃̂𝑝𝑝 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 −𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 HIDRAVLIČNE SESTAVINE (2) 𝑅𝑅𝑃𝑃𝐵𝐵 = [ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 −𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 ] −𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 Na sliki 4 je prikazana dolžina i-te noge v začetni Na sliki 5 je prikazana dolžina i-te noge v končni legi. Kot lahko vidimo s slike, je preračun zelo na- legi. Kot lahko vidimo s slike, je preračun zelo na0 ± ∆X 1 0 ⃗ 0 𝐵𝐵281,908⃗ −52,094 (3) tančen. Na je odstopanje ne- tančen. Na modelu v modelirniku je odstopanje 𝑙𝑙 =modelu 𝑇𝑇 + 𝑅𝑅 ∙v𝑝𝑝modelirniku ne𝑖𝑖 − 𝑏𝑏]𝑖𝑖 − [ 𝑙𝑙1 = [0 ± ∆Y ] + [0𝑖𝑖 1 0] ∙ 𝑃𝑃[102,606 (4) 295,442 ] = 470,681 𝑚𝑚𝑚𝑚 kaj manj kot 2 mm. kaj več kot 4 mm. 0 + ∆𝑍𝑍 0 0 1 0 0 Po opravljenem delovnem gibu je potrebno vektor⃗ , prišteti koordinato ∆Z, ki je v našem primeru ju 𝑇𝑇 4 Zasnova ploščadi 100, saj hidravlični valji omogočajo 100 mm delov𝐵𝐵 𝑅𝑅𝑃𝑃 giba. Preračun in rezultat po opravljenem denega Snovanja prototipa ploščadi smo se lotili z izholovnem gibu sta prikazana z enačbo (5). diščnimi gabaritnimi merami in izbiro sestavin. Na 𝑝𝑝𝑖𝑖 podlagi izbranih sestavin smo izdelali hidravlično 0 ± ∆X 1 0 0 281,908 −52,094 ⃗ 𝑏𝑏𝑖𝑖 ] + [0 1 0] ∙ [102,606] − [ 295,442 ] = 567,398 𝑚𝑚𝑚𝑚 shemo (slika 6), ki(5)je enostavna glede na komple𝑙𝑙1 = [ 0 ± ∆Y ksnost sistema. 0 + 100 0 0 1 0 0 0 ± ∆X 1 0 0 281,908 −52,094 (5) 𝑙𝑙1 = [0 ± ∆Y ] + [0 1 0] ∙ [102,606] − [ 295,442 ] = 470,681 𝑚𝑚𝑚𝑚 (4) 0 + ∆𝑍𝑍 0 0 1 0 0 ⃗ 𝑇𝑇 0 ± ∆X 1 𝑙𝑙1 = [ 0 ± ∆Y ] + [0 0 + 100 0 0 1 0 0 281,908 −52,094 0] ∙ [102,606] − [ 295,442 ] = 567,398 𝑚𝑚𝑚𝑚 1 0 0 (5) Slika 6 : Hidravlična shema prototipa Stewartove ploščadi Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 267 HIDRAVLIČNE SESTAVINE Hidravlično energijo Stewartove ploščadi (slika 6) ustvarja hidravlični agregat (16), ki ga v osnovi sestavlja hidravlična črpalka (1) s pretokom 11,4 l/min. Poganja jo 4 kW električni motor (2). Črpalka črpa hidravlično olje iz rezervoarja (4) s prostornino 25 l. Če Stewartova ploščad ne deluje oz. je v mirujočem stanju, hidravlični agregat pa vseeno deluje, se olje vrača v rezervoar (4) skozi varnostnorazbremenilni ventil (3). Pred dotokom olja do visokotlačnega filtra (6) imamo še protipovratni ventil (5), ki varuje črpalko pred hidravličnim udarom. Olje, ki teče skozi visokotlačni filter (6), nadaljuje svojo pot do hidravličnega bloka (7), na katerem imamo šest proporcionalnih potnih ventilov (9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5 in 9.6) ter dva hidravlična akumulatorja (8.1 in 8.2) kapacitete po 1,5 l, ki se najprej napolnita s hidravličnim oljem. Krmilni bati v proporcionalnih ventilih (9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5 in 9.6) se premaknejo iz svoje osnovne lege, ko proporcionalne elektromagnetne tuljave prejmejo električni signal iz PLC-krmilnika. S prejemom ukaza in premikom krmilnih batov proporcionalnih ventilov ti omogočijo gibe batnic hidravličnih valjev (10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5 in 10.6). Med vračanjem batnic hidravličnih valjev v Slika 8 : Končan prototip hidravlične Stewartove ploščadi (685 x 844 x 1505 mm) prvotno lego se olje vrača skozi hidravlični blok (7), na katerem so proporcionalni ventilski vložki (9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5 in 9.6), ter na koncu skozi nizkotlačni povratni hidravlični filter (11) do rezervoarja (4). Nalivno odzračevalni filter (12) preprečuje vnos nečistoč oziroma delcev iz okolice preko odzračevanja v hidravlični sistem že na samem začetku in med delovanjem hidravlike. Za delovanje ter nadziranje smo v sistem vgradili tudi nekaj merilnikov. To so merilniki tlaka na dovodu olja iz rezervoarja (13.1) ter na vhodnih (A) oz. izhodnih (B) vodih hidravličnih valjev (13.2, 13.3, 13.4, 13.5, 13.6, 13.7, 13.8, 13.9, 13.10, 13.11, 13.12 in 13.13). Poleg tlaka bomo merili še vhodno in izhodno temperaturo olja (14.1, 14.2). Model prototipa Stewartove ploščadi je prikazan na sliki 7. Slika 7 : Model celotnega sestava Stewartove ploščadi (685 x 617 x 1505 mm) 268 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Snovanja smo se lotili z izdelavo nepomične in pomične ploščadi, pri katerih je bilo potrebno upoštevati parametre, ki smo jih uporabili pri matematičnem preračunu. Zaradi možnosti doseganja HIDRAVLIČNE SESTAVINE kompleksnejših položajev ploščadi smo zasnovali tudi univerzalni zglob. Za prototip smo uporabili šest proporcionalnih ventilskih vložkov, ki smo jih privijačili v hidravlični blok, ki smo ga zasnovali sami. Izdelali smo tudi varnostnorazbremenilni blok, v katerega smo privijačili varnostnorazbremenilni ter protipovratni ventil. Zaradi lažjega transporta smo ploščad privijačili na stojalo, ki je na koleščkih. Stojalo je zasnovano tako, da nosi vse sestavine, ki so potrebne za delovanje ploščadi. Najtežji del pri realizaciji projekta je bila izdelava krmilnega dela. Krmilni del je zelo zahteven, saj se ves čas med delovanjem giblje vseh šest hidravličnih valjev, ki morajo delovati povezano. Ves čas med delovanjem pa je potrebno poznati tudi pozicije hidravličnih valjev, da lahko dosežemo želene »manevre«. V ta namen smo v sistem vgradili šest vrvičnih enkoderjev. Piko na i smo sistemu dodali s panelom, na katerega smo vgradili krmilno ročico, nekaj tipk, stikalo za izklop v sili ter displej. Na zaslonu, vgrajenem na ploščad, lahko vidimo položaj vsakega hidravličnega valja, zaženemo hidravlični agregat, ga izključimo ter tudi krmilimo ploščad. Slika 8 prikazuje fotografijo končanega prototipa Stewartove ploščadi. 5 Delovanje ploščadi Kot smo že omenili, smo imeli veliko težav z izdelavo krmilnega dela. Sistem je zahteven, ker se med delovanjem ves čas giblje vseh šest hidravličnih valjev, ki z izvlačenjem ali z uvlačenjem batnic povzročajo gibanje zgornje premikajoče se ploščadi. Poleg giba- Slika 9 : Hidravlični prototip Stewartove ploščadi (685 x 844 x 1600 mm) 45 40 35 Tlak [bar] 30 HV1 25 HV2 HV3 20 HV4 15 HV5 10 HV6 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 -5 Čas [s] Slika 10: Izmerjen tlak v odvisnosti od časa pri delovnem gibu in obremenitvi 0 kg Figure 10 : Izmerjeni tlak v odvisnosti od časa pri delovnem gibu in obremenitvi 0 kg 45 40 35 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 269 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 -5 HIDRAVLIČNE SESTAVINE Čas [s] Slika 10: Izmerjen tlak v odvisnosti od časa pri delovnem gibu in obremenitvi 0 kg 45 40 35 Tlak [bar] 30 HV1 25 HV2 20 HV3 HV4 15 HV5 10 HV6 5 0 -5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Čas [s] 11: Izmerjenod tlak v odvisnosti od časa pri delovnem gibu in obremenitvi Slika 11 : Izmerjeni tlakSlika v odvisnosti časa pri delovnem gibu in obremenitvi 20 kg 20 kg 35 30 Tlak [bar] 25 HV1 20 HV2 HV3 15 HV4 HV5 10 HV6 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Čas [s] Slika 12 : Izmerjeni tlakSlika v odvisnosti pri povratnem in obremenitvi 0 kg 0 kg 12: Izmerjenod tlakčasa v odvisnosti od časa prigibu povratnem gibu in obremenitvi nja vseh valjev se je 34 pojavil tudi problem usklajenosti gibov hidravličnih valjev. prikažemo vse »manevre«, ki jih lahko opravi letalo. Pri prvem zagonu Stewartove ploščadi (slika 9) smo 24 morali paziti na nevarnost zvitja zgornje premikajoče se ploščadi, zato smo na začetku opravili nekaj premikov brez zgornje ploščadi, valji so bili vpeti le na ne19 pomični ploščadi. Ker je sistem deloval pravilno, smo namestili premikajočo 14 se ploščad ter preizkusili njeno delovanje. Glede na omenjene težave in številne pomisleke smo delo opravili odlično. Ploščad zaenkrat 9 še ne deluje popolnoma usklajeno, vendar lahko z njo 6 Tlak [bar] 29 Eksperimentalni del 4 270 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 -1 HV1 Med delovanjem ploščadi smo opravili tudi nekaj HV2 začetnih meritev (slika 10, 11, 12 in 13), ki smo jih izHV3hidravličnih vavedli tako, da smo vseh šest batnic ljev istočasno izvlekli in uvlekli. Naredili smo meriHV4 tve z neobremenjeno ploščadjo ter z obremenitvijo HV5 10 kg in 20 kg. Z grafov je razvidno, da nismo uspeli HV6 doseči popolne usklajenosti delovanja hidravličnih 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Čas [s] 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Čas [s] HIDRAVLIČNE SESTAVINE Slika 12: Izmerjen tlak v odvisnosti od časa pri povratnem gibu in obremenitvi 0 kg 34 29 Tlak [bar] 24 HV1 HV2 19 HV3 14 HV4 HV5 9 HV6 4 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Čas [s] Slika 13 : Izmerjen tlak Slika v odvisnosti odtlak časa pri povratnem gibu in obremenitvi 20 kg 20 kg 13: Izmerjen v odvisnosti od časa pri povratnem gibu in obremenitvi 7. Zaključek valjev, vendar smo dosegli cilj, da smo zagnali pro- Viri Želja poter izdelavi ''industrijske'' ploščadi se je rodila iz želje po simuliranju na področju letalstva ter totipno ploščad opravili gibe ploščadi. pridobivanju novih izkušenj na področju nam še neznanega. Cilj je bil izdelati delujočo Britannica. Stewartovo Dosto[1] O. Lilenthal. Encyclopedia ploščad na kateri se bo v prihodnosti lahko izobraževalo, raziskovalo in izpopolnjevalo… Zastavljen cilj pno na: https://www.britannica.com/biograje bil dosežen nad pričakovanji. Stewartova ploščad je izdelana in potrjeno je njeno delovanje. V phy/Otto-Lilienthal, ogled 30. 4. 2020. 7 Zaključek [2]bi bilo D.mogoče Stewart, A platform with sixletala degrees of prihodnosti si želimo izdelati večjo ploščad na katero postaviti kabino manjšega freedom, v: Proceedings of the IMechE, vol. Želja po izdelavi »industrijske« ploščadi se je rodila iz 180, Pt. 1, No. 15, 1965–1966, str. 371–385. želje po simuliranju na področju letalstva in pridobi[3] V. E. Gough, Discussion in London: automovanju novih izkušenj na področju nam še neznanega. bile stability, control, and tyre performance, Cilj je bil izdelati delujočo Stewartovo ploščad, na kav: Proceedings of the IMechE’s Automobile teri se bo v prihodnosti lahko izobraževalo, raziskoDivision, 1956, str. 392–394. valo in izpopolnjevalo … Zastavljeni cilj je bil dosežen [4] Z. Bingul, O. Karahan: Dynamic modeling and nad pričakovanji. Stewartova ploščad je izdelana in simulation of Stewart platform. Mechatronics potrjeno je njeno delovanje. V prihodnosti si želimo Engineering, Kocaeli University, Turkey, 2012. izdelati večjo ploščad, na katero bi bilo mogoče po- [5] R. M. L. Garcia, V. T. Valente, M. R. Sobczyk, staviti kabino manjšega letala ter izpopolniti znanje E. A. Perondi: Control of an electrohydraulic na področju večprostostnih simulatorjev. Vabimo stewart platform manipulator as vessels movse zainteresirane, ki bi potrebovali tako ploščad. tion simulator. Florianópolis, SC, Brazil, 2016. Development and research of the prototype of the Stewart platform Abstract: Simulations of human emotions under real conditions are very popular nowadays. A simulation of six degrees of freedom was made possible by the development of the Gough-Stewart platform in 1947. The electrically driven miniature Stewart platform was first produced in the Laboratory for fluid power and controls in 2019. Based on this experience, a hydraulic prototype of the Stewart platform with six degrees of freedom was produced. It consists of two irregular hexagon frames and six actuators. In this case six hydraulic cylinders, a hydraulic power unit and an electro-hydraulic control system were used. The platform was placed on a stand on which all components necessary for its operation were mounted. The most demanding part of the project was the production of the control part, as all six hydraulic cylinders are constantly moving during operation. After a prototype of the Stewart platform had been manufactured, a test run was carried out and the first measurements are presented in the article. In the future, in-depth research will be conducted on the reaction of differently loaded upper platforms to their dynamic control. It is also planned to build a larger hydraulic platform on which the cockpit of a smaller aircraft will be installed. Keywords: Stewart platform, 6 degrees of freedom, hydraulic components, simulators Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 271 HIDRAVLIČNE TEKOČINE Vpliv indeksa viskoznosti različnih hidravličnih tekočin na obratovalno temperaturno področje Darko Lovrec Izvleček: Viskoznost hidravlične tekočine spada med njene najpomembnejše snovne lastnosti. Izbira primerne viskoznosti tekočine za določen primer uporabe pa spada med najpomembnejše naloge hidravlika. Vrednost viskoznosti pri izbiri tekočine pa ni edini pomemben parameter. Izredno pomembno je poznati, kako se viskoznost spreminja s temperaturo – obnašanje viskoznost-temperatura. Slednje podaja VI – indeks viskoznosti. Prispevek obravnava vpliv vrednosti indeksa viskoznosti različnih hidravličnih tekočin na širino obratovalnega temperaturnega področja hidravlične naprave. V uvodu sta podana pomen in način ugotavljanja indeksa viskoznosti ter prikazane dejanske vrednosti indeksa viskoznosti za običajna mineralna hidravlična olja kakovostne ravni HLP oziroma HM in različne ISO viskoznostne razrede. V nadaljevanju prispevka so za primerjavo obravnavane značilne vrednosti indeksa viskoznosti še drugih vrst hidravličnih tekočin: za mineralno olje vrste HV z izboljšanim obnašanjem viskoznost-temperatura ter za hidravlične tekočine vrste HE in HF. V zadnjem delu prispevka so predstavljene prednosti uporabe ionskih tekočin, ki so novejša, okolju prijazna in težko vnetljiva tekoča maziva, za katera je značilen visok indeks viskoznosti in posledično široko obratovalno temperaturno področje ter zelo nizka točka strdišča. Ključne besede: hidravlične tekočine, indeks viskoznosti, določanje, obratovalno temperaturno področje, mineralna olja, ionske tekočine 1 Uvod – pomen viskoznosti in indeksa viskoznosti Viskoznost je zagotovo najpomembnejša snovna lastnost hidravlične tekočine (in tekočih maziv nasploh), saj »podaja« sposobnost tekočine oz. maziva, da vzpostavlja, zagotavlja in ohranja mazalni film ter zmanjšuje trenje in posledično obrabo sestavnih delov hidravličnih komponent. To nalogo mora opravljati oz. zagotavljati pri različnih obratovalnih temperaturah in različnih obremenitvah. Definirana je kot merilo za upor tekočine pod delujočim tlakom proti tečenju, njena vrednost pa je podana z razmerjem med delujočo strižno napetostjo in gradientom strižne hitrosti. Viskoznost tekočine je odvisna od vrste, možne kontaminacije z drugimi tekočinami, procesov staranja, glede obratovalnih pogojev pa od višine obratovalnega tlaka, strižne hitrosti, temperature in drugih pogojev. Prof. dr. Darko Lovrec, univ. dipl. inž., Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo 272 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Med omenjenimi vplivi je izrazita odvisnost viskoznosti od temperature, t. i. obnašanje viskoznost-temperatura (VT-obnašanje). Kako se viskoznost spreminja s temperaturo, podaja indeks viskoznosti – VI. Po definiciji je indeks viskoznosti brezdimenzijsko število, ki podaja, kako se viskoznost hidravlične tekočine spreminja s temperaturo, in načeloma velja za vsa tekoča maziva in tekočine, ki jih uporabljamo za prenos sil in gibanja. Tako velja: večja, kot je vrednost indeksa viskoznosti (visok indeks viskoznosti), manjša je sprememba viskoznosti tekočine za dano spremembo temperature in obratno. Pri tekočini z majhno vrednostjo indeksa viskoznosti (nizek indeks viskoznosti) se bo ob spreminjanju temperature občutno spreminjala tudi njena viskoznost. Nasprotno pa temperaturne spremembe ne bodo veliko vplivale na viskoznost tekočine z visokim indeksom viskoznosti. Z naraščanjem temperature viskoznost upada in tekočina postaja vse bolj tekoča, kar zelo vpliva na lastnosti mazalnega filma, trenje in velikost puščanja komponent. Nasprotno pa pri nizkih temperaturah viskoznost narašča, kar vodi do problemov pri sesanju črpalk, do večjih uporov pri pretakanju, pri zelo ika 1 - levo HIDRAVLIČNE TEKOČINE Slika 1 - desno 1000 Prednost pri visoki temperaturi ISO VG 46 50 Minimalna obratovalna viskoznost 10 sk = vol hm Visok indeks viskoznosti Optimalno obratovalno področje Širše obratovalno temperaturno področje 5 3 Maksimalna startna viskoznost Prednost pri nizki temperaturi Visok VI 100 100 HLP mineralno olje Izkoristek [%] Kinematična viskoznost [mm²/s] 10000 Najnižja obratovalna temperatura -20 -10 0 20 Najvišja obratovalna temperatura 40 50 60 70 80 90 Temperatura [°C] Običajen indeks viskoznosti VG / Viskoznost [mm2/s] Visoka: Nizka: slab hidr.-meh. izkoristek slab volumetrični izkoristek nevarnost kavitacije ugoden hladni start ugoden mazalni film šibek mazalni film Slika 1 : Vpliv višine indeksa viskoznosti na izkoristek in potencialne nevarnosti pri delovanju hidravlične naprave Razen teh skrajnih posledic pa v obratovalnem stanju tako prenizka kot previsoka viskoznost povzročata občutno poslabšanje izkoristka naprave, tako volumetričnega kot hidravlično-mehanskega in skupnega izkoristka. Pomembnost indeksa viskoznosti in vpliv viskoznosti na izkoristek hidravlične naprave prikazuje slika 1. Višje vrednosti indeksa viskoznosti povzročajo ugodnejše obnašanje viskoznosti od temperature, t. i. ugodno VT-obnašanje, kar pomeni manjše spreminjanje viskoznosti s temperaturo. Gledano s stališča črpalke, ki ob startu hidravličnega sistema prva prične opravljati delo in je med obratovanjem najbolj Slika 2 in trajno obremenjena, visoka vrednost indeksa viskoznosti pomeni manj problemov tako ob zagonu kot med trajnim obratovanjem. To je še posebej pomembno, če gre za zaostrene obratovalne pogoje, kot so nizke temperature na eni strani in višje obratovalne temperature na drugi. 2 Določanje indeksa viskoznosti Določanje indeksa viskoznosti temelji na merjenju kinematične viskoznosti tekočine, ki jo običajno izvajamo s kapilarnimi viskozimetri, npr. s Cannon-Fenskejevimi viskozimetri, iz katerih tekočina izteka le zaradi lastne težnosti. Meritev je enostavna, hitra in natančna, postopek pa izvajamo skladno s standardom ASTM D-445. Standardni temperaturi merjenja sta 40 °C in 100 °C, potrebujemo pa približno 100 ml vzorca tekočine. Podatka za kinematično viskoznost pri obeh temperaturah sta tudi osnova za določanje indeksa viskoznosti. [2] Viskoznost izračunamo na podlagi konstante viskozimetra K in s štoparico izmerjenega pretočnega časa t med oznakama na viskozimetru. Pretočni čas merimo v sekundah, z natančnostjo 0,1 sekunde. Za vsako določitev viskoznosti potrebujemo 2 ali 3 meritve oziroma meritve ponavljamo, dokler razlika dveh izmerjenih časov ni manjša od 0,2 %. Srednja vrednost meritev se uporablja za izračun kinematične viskoznosti po enačbi (1). v = K t (1) v [mm2/s] – kinematična viskoznost K [mm2/s2] – konstanta viskozimetra t [s] – povprečna vrednost meritve časa Indeks viskoznosti lahko obravnavamo tudi kot merilo za »stabilnost« viskoznosti pri temperaturnih spremembah hidravlične tekočine. Zaželen visok indeks viskoznosti oz. velika številčna vrednost pomeni, da ima tekočina boljšo viskozno stabilnost pri temperaturnih spremembah (= manjša sprememba viskoznosti pri spremembi temperature). Kinematična viskoznost [mm²/s] nizkih temperaturah pa lahko v skrajnem primeru pride tudi do zaustavitve pretoka zaradi strditve tekočine (t. i. strdišče). Slednje lahko povzroči blokado filtra in posledično lom hidravličnega sistema ali naprave zaradi pojava intenzifikacije tlaka ali pa »suhi« tek črpalke in odpoved zaradi poškodb kavitacije. [1] L nL U nU nH H 37,8 Temperatura [°C] 98,9 Slika 2 : Princip določanja indeksa viskoznosti [3] Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 273 HIDRAVLIČNE TEKOČINE Postopek določanja indeksa viskoznosti izhaja iz primerjave obnašanja viskoznost-temperatura različnih baznih mineralnih olj. Že leta 1920 je bilo znano, da so bila pennsylvanska bazna olja boljša od teksaških. Pennsylvanska bazna olja so imela najboljše viskozno-temperaturne karakteristike, medtem ko so imela teksaška najslabše, saj se je njihova viskoznost močno spreminjala s temperaturo. Da imajo različna olja različen potek oz. različen naklon krivulje (desetiška skala za vrednost viskoznosti) oz. premice (logaritmična skala za vrednost viskoznosti), prikazuje slika 2 – ASTM-diagram. [3] Z vidika tehnike se je pojavila potreba po parametru, ki bi za določeno mineralno olje natančno podajal odvisnost viskoznosti od temperature. Leta 1929 je bil v ta namen vpeljan indeks viskoznosti. Indeks viskoznosti je empirični parameter, ki primerja določeno vrsto olja z dvema referenčnima oljema, katerih viskoznost se zelo različno spreminja s temperaturo. Referenčni olji sta bili izbrani tako, da ima eno od njiju indeks viskoznosti enak 0, drugo pa 100 pri temperaturi 100 °F (37,8 °C), vendar imata pri temperaturi 210 °F (98,89 °C) enako viskoznost kot olje, ki mu določamo indeks viskoznosti, kot prikazuje slika 2. Ker sta pennsylvansko in teksaško olje imeli enako viskoznost pri 210 °F (98,9 °C), sta bili izbrani kot referenčni olji. Baznemu olju iz Pennsylvanije je bila za indeks viskoznosti dodeljena vrednost VI = 100, medtem ko je bila teksaškemu baznemu olju dodeljena vrednost VI = 0. Indeks viskoznosti lahko izračunamo z enačbo (2). (2) Kinematično viskoznost opazovanega olja najprej izmerimo pri temperaturi 40 °C (parameter U) in nato pri 100 °C. Nato iz tabele ASTM D 2270-4 določimo parametra L in H glede na viskoznost opazovanega olja pri 100 °C. Ko podatke vstavimo v enačbo (2), dobimo izračunano vrednost indeksa viskoznosti opazovanega olja [4]. Enak postopek določanja vrednosti indeksa viskoznosti uporabljamo tudi za druge vrste hidravličnih tekočin. Indeks viskoznosti večine pridobljenih in uporabljanih rafiniranih mineralnih olj na tržišču je približno 100, medtem ko imajo večpodročna in sintetična olja vrednost indeksa viskoznosti približno 150 (ali tudi več). Vrednosti indeksa viskoznosti za različne hidravlične tekočine so različne, prav tako so različni tudi poteki krivulj oz. premic. 3 Vrednosti indeksa viskoznosti običajnih mineralnih hidravličnih olj Popolnoma formulirana hidravlična tekočina je sestavljena iz mešanice osnovne tekočine in dodatka/ ov. V primeru mineralnih hidravličnih olj je to bazno olje in določen paket dodatkov. Pri tem je potrebno omeniti, da je kvaliteta baznega olja odvisna od nahajališča surove nafte, prav tako se razlikujejo tudi paketi dodatkov različnih proizvajalcev. Ameriški inštitut za nafto (API – American Petroleum Institute) osnovne tekočine razvršča v pet skupin – API 1509, Dodatek E. Razlika med skupinami temelji na metodi rafiniranja surove nafte, količini nasičenih snovi, viskoznosti in deležu žvepla. Proizvodi predelave surove nafte predstavljajo skupine od I do III v Tabeli 1. Standard API povzemajo tudi proizvajalci hidravličnih tekočin in proizvodov. [5] Zaradi različnih proizvodnih postopkov, različnih baznih olj in paketov dodatkov imajo tekočine različno vsebnost nasičenih snovi in posledično tudi različne vrednosti indeksov viskoznosti. Tekočine iz skupine I do III imajo lahko tudi dodatke za izboljšanje indeksa viskoznosti, kar poveča njegovo vrednost. Skupini IV in V predstavljata sintetične tekočine. Pri tem vsebuje skupina IV polialfaolefinska (PAO) bazna olja in skupina V vse druge tekočine, ki ne sodijo v skupine od I do IV; sem spadajo na primer biološko hitreje razgradljive tekočine vrst HEES, HETG in HEPR. Na vrednost indeksa viskoznosti tako vpliva kar nekaj faktorjev, ki npr. pri mineralnem hidravličnem olju istega razreda viskoznosti (VG) pripeljejo do različnih nagibov linije v diagramu viskoznost-temperatura (VT) in posledično do širšega ali ožjega obratovalnega temperaturnega področja. Splošna izjava, ki jo pogosto zasledimo v literaturi, da je vrednost indeksa viskoznosti za mineralna hidravlična olja okoli 100, je tako zelo »ohlapna«. Enako velja za linije, prikazane v VT-diagramu: te niso idealno vzporedne in enakomerno odmaknjene druga od druge, odvisno od razreda viskoznosti. Znan Tabela 1 : Specifikacija baznih olj po API [5] Vrsta olja Mineralna bazna olja Sintetična bazna olja Skupina I II III IV1) Zasičenje <90 % >90 % >90 % 100 % Indeks viskoznosti 80 do 120 80 do 120 >120 >135 Žveplo >0,03 % <0,03 % <0,03 % -/- Način pridobivanja rafinirano s topilom hidrotretirano hidrokrekirano sintetizirano Polarnost visoka nizka nepolarna nizka 1) Skupina IV – polialfaolefini 274 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 V Vse druge vrste tekočin, vključno HEES, HEPG, HEPR običajno visoka Slika 3 - desno - levo HIDRAVLIČNE TEKOČINE Slika 3 : VT-diagram proizvajalca olja (levo) oz. proizvajalca hidravličnih črpalk (desno) podatek o (različni) številki šarže hidravličnega mineralnega olja istega viskoznostnega razreda (znano bazno olje in znan paket dodatkov) lahko pojasni, zakaj so izmerjene vrednosti indeksa viskoznosti za olje različne oz. kolikšne so za določeno šaržo. Ta podatek uporabniku olja praviloma ni znan. zvajalci mineralnih olj ali črpalk, in tako uporabimo načelno izjavo oz. podatek, da znaša indeks viskoznosti mineralnega hidravličnega olja okoli vrednosti 100. Vsekakor pa je dobro poznati interpretacijo indeksa viskoznosti in ozadje pojavljanja razlik pri vrednosti indeksa viskoznosti. Običajni videz VT-diagrama proizvajalca olja ali hidravličnih črpalk, kakršne običajno najdemo v njihovih podatkovnih listih, prikazuje slika 3. V primerih, ko pa ne gre več za običajne obratovalne pogoje, bodisi za področje nizkih temperatur (hladni start črpalke) ali visokih temperatur (mejno področje mazanja), pa postanejo te podrobnosti pomembne. Problem lahko rešimo z dodatki za izboljšanje indeksa viskoznosti mineralnih hidravličnih olj (oz. obnašanja viskoznost-temperatura) ali pa z uporabo druge vrste hidravlične tekočine. Slednje se izkaže kot edina možnost ob dodatni zahtevi glede okoljske sprejemljivosti tekočine ali ob zahtevi zagotavljanja požarne varnosti sistema. Dejansko vrednost indeksa viskoznosti točno določenega proizvoda lahko ugotovimo z opisano meritvijo viskoznosti in izračunom indeksa viskoznosti. Za določanje vrednosti indeksa viskoznosti mineralnih hidravličnih olj z različno stopnjo viskoznosti in šarže smo uporabili hidravlična mineralna olja vrste Hydrolubric VG (proizvajalca OLMA, d. o. o.). Za merjenje smo uporabili olja različnih viskoznostnih razredov po ISO (VG 22, VG 32, VG 46, VG 68 in VG 100), pri čemer je bilo olje VG 46 dveh različnih šarž. Natančne vrednosti viskoznosti kot tudi gostote uporabljenih mineralnih olj, izmerjene v laboratoriju proizvajalca, so podane v Tabeli 2. Za splošno rabo in obratovalne pogoje lahko za določanje širine temperaturnega obratovalnega področja uporabljamo VT-diagrame, ki jih podajajo proi- 4 Indeks viskoznosti in VT-obnašanje poboljšanih mineralnih olj in drugih vrst hidravličnih tekočin V poglavju 3 smo omenili, da so lahko vrednosti indeksa viskoznosti primerljivega hidravličnega mineralnega olja različne od šarže do šarže – razlika Tabela 2 : Izmerjene vrednosti viskoznosti in gostot testiranih hidravličnih olj Razred viskoznosti ISO Viskoznost pri 40 °C [mm2/s] Viskoznost pri 100 °C [mm2/s] Indeks viskoznosti [–] Gostota pri 20 °C [kg/m3] 21,18 4,27 107 856,80 VG 32 / Š1 34,91 6,04 114 862,30 VG 46 / Š1 46,98 6,97 104 876,20 VG 22 / Š1 VG 46 / Š2 47,07 7,37 119 879,40 VG 68 / Š1 70,07 8,83 98 881,00 VG 100 / Š1 94,01 10,66 96 888,30 Opomba: Š1 – šarža 1, Š2 – šarža 2 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 275 v vrednosti indeksa viskoznosti za olje ISO VG 46 je prikazana v Tabeli 2. Olje šarže Š2 ima višjo vrednost indeksa viskoznosti (VI = 119) kot olje šarže Š1 (VI = 104) ter pričakovano boljše VT-obnašanje in posledično širše obratovalno temperaturno področje, ki ga določa črpalka s svojima najvišjo in najnižjo dopustno vrednostjo viskoznosti. Vpliv vrednosti indeksa viskoznosti ter razliko v širini obratovalnega področja za primer treh različnih vrst hidravličnih črpalk v tržni kvaliteti prikazuje slika 4. S praktičnega gledišča so razlike v vrednostih indeksa viskoznosti mineralnih olj istega kvalitetnega razreda, enakega razreda viskoznosti, a različnih šarž, glede širine temperaturnega obratovalnega področja malenkostne. Skladno s podatki navedenimi v Tabeli 2 te razlike zajemajo tudi vrednosti, podane v Tabeli 1, ter lastne izmerjene vrednosti mineralnih hidravličnih olj različnih viskoznostnih razredov. Tako tudi praktično za vsa mineralna hidravlična olja posplošeno velja, da vrednosti indeksa viskoznosti današnjih rafiniranih mineralnih olj na trgu znašajo približno 100. Z višjimi vrednostmi indeksa viskoznosti (>135 – Tabela 1) pa že pokrivamo temperaturno področje dveh ali treh gradacij viskoznosti – večpodročna olja. Na ta način lahko z oljem istega viskoznostnega razreda razširimo obratovalno temperaturno področje (mineralna olja vrste HV oz. HVLP). Minimalne zahteve za hidravlična olja HV oz. HVLP predpisujejo standardi ISO 11158 oz. DIN 51523-3, DIN 51524 [6]. Skladno s standardom morajo tovrstna olja imeti indeks viskoznosti vsaj 140 ali višje. Pre- gled ponudbe tovrstnih olj na tržišču razkriva dokaj velik razpon vrednosti indeksa viskoznosti: od vsaj 140, kot ga predpisuje standard, lahko tudi do 250. Slednjega proizvajalec označuje kot olje za uporabo v ekstremnih temperaturnih pogojih. Običajno so vrednosti med 150 in 180, podatek o vrednosti indeksa viskoznosti določenega olja je običajno naveden v podatkovnem listu proizvoda. Načeloma velja, da dosežemo višje vrednosti indeksa viskoznosti z izbiro baznih olj, ki imajo že po naravi visoko vrednost indeksa viskoznosti (in tudi ceno), ter z ustreznim dodatkom. Ti pa so lahko različni. Dodatki, običajno so to polimerni aditivi, ki jih proizvajalci uporabljajo za izboljšanje vrednosti indeksa viskoznosti, so polimetakrilati (PMA), poliizobutilen (PIB), radialni poliizoprenski, olefinski sopolimeri (OCP) in drugi. Kot vidimo, obstaja več različnih vrst dodatkov in vsak bo imel svoj učinek. Dodatki (imenovani tudi modifikatorji) za izboljšanje indeksa viskoznosti se običajno uporabljajo v večpodročnih motornih oljih, oljih za mazanje zobniških prenosnikov, oljih za mazanje samodejnih menjalnikov, oljih za servovolane, mazivih in nekaterih hidravličnih tekočinah. Pri nižji temperaturi ti dodatki omogočajo, da tekočina lažje teče in tako hitreje doseže ležaje ter jih zadovoljivo maže, pri hidravličnih črpalkah pa omogočajo lažje sesanje ob zagonu. Pri višji obratovalni temperaturi bo imela tekočina višjo viskoznost, kar zagotavlja potrebno debelino oz. trdnost mazalnega filma, ki zagotavlja nižje trenje. Črpalka z zunanjim ozobjem aksialna batna krilna spodnja temperaturna meja zgornja temperaturna meja VT-diagram mineralnega olja Linije podajajo potek spreminjanja viskoznosti odvisno od temperature za ISO VG 46 in različne vrednosti VI 2 Kinematična viskoznost (mm /s) 4 HIDRAVLIČNE TEKOČINE HM hidravlično olje Š1 HM hidravlično olje Š2 HV hidravlično olje ISO VG 46 o Temperatura ( C) Slika 4 : Vpliv vrednosti indeksa viskoznosti za hidravlična olja vrst HM in HV 276 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 HIDRAVLIČNE TEKOČINE Žal so ti modifikatorji običajno občutljivi na temperaturo. Pri nizkih temperaturah se polimerne verige v modifikatorjih strdijo ali zložijo in nimajo velikega vpliva na viskoznost tekočine. Pri višjih temperaturah se polimeri širijo, kar pomaga zvišati viskoznost in posledično ohraniti trdnost mazalnega filma. S tem je rešen problem zagotavljanja mazalnega filma pri višjih temperaturah, pri nizkih temperaturah pa problem hladnega starta črpalke ostaja in ga je potrebno reševati z drugimi vrstami dodatkov – npr. s t. i. izboljševalci točke tečenja (pour point depressant additives). [7], [8] Ena glavnih težav pri dodatkih za izboljšanje VT-obnašanja je, da so občutljivi na mehanske strižne obremenitve. Te se pojavljajo pri toku tekočine skozi zaslonke in njim podobne oblike. Takšno delovanje lahko sčasoma razgradi polimere in zniža viskoznost tekočine. Strokovnjaki zato pogosto priporočajo dodatke, ki so stabilni na strižne obremenitve, da bi tako zagotovili, da tekočine z visokim indeksom viskoznosti učinkujejo, kot je bilo mišljeno. Odpornost dodatkov za izboljšanje indeksa viskoznosti na strižne obremenitve preverjajo z različnimi testi. [9], [10], [11] Potek VT-linij za različne vrste hidravličnih tekočin prikazuje slika 5. Pri mineralnem olju vrste HLP oz. težko vnetljivi tekočini vrste HFC poteka VT-linija preko relativno širokega področja temperature kot ravna premica. [12], [13] V primeru tekočine HFD nimamo več opravka s premico, temveč s krivuljo. Ta narašča v spodnjem temperaturnem področju progresivno, njena viskoznost je tam veliko bolj temperaturno odvisna kot pri drugih vrstah tekočine. Pri biološko razgradljivih tekočinah HE prihaja pri nizkih temperaturah zaradi delne kristalizacije molekule do opaznega porasta viskoznosti sicer dokaj položnega poteka VT. Potek VT za estre naravnega izvora (HETG) ni linearen na celotnem področju temperatur. Zato potekov VT-linij, ki jih podajajo proizvajalci za različne tekočine, ne smemo avtomatično podaljšati izven podanega področja, če je npr. VT-diagram podan samo do 0 °C, izven področja morda premočrtna zakonitost ne velja več. 5 Indeks viskoznosti in VT-obnašanje ionskih tekočin Vsaka od do sedaj omenjenih hidravličnih tekočin ni »idealna« in ima vsaj eno od »pomanjkljivosti«. Mineralnim oljem lahko npr. z dodatki (tudi občutno) 2 Kinematična viskoznost (mm /s) 5 Če je potrebno zagotoviti višjo požarno varnost hidravličnega sistema ali večjo biološko sprejemljivost hidravlične tekočine, mineralna hidravlična olja odpadejo. Potrebno je uporabiti druge vrste hidravličnih tekočin, npr. HF in HE. Druge vrste hidravličnih tekočin imajo druge značilne vrednosti viskoznosti in drugačne poteke VT-obnašanja. VT-linija ni nujno premica, lahko je krivulja. HM hidravlično olje HFC/HEES HFD HETG ISO VG 46 o Temperatura ( C) Slika 5 : Odvisnost kinematične viskoznosti od temperature za različne hidravlične tekočine Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 277 HIDRAVLIČNE TEKOČINE izboljšamo VT-obnašanje, a samo v »smeri« višje viskoznosti pri višjih obratovalnih temperaturah. Za izboljšanje VT-obnašanja oz. možnost uporabe tekočine pri nižjih temperaturah (npr. pod cca –20 °C) je potrebno dodati drugo vrsto dodatkov (za znižanje točke tečenja). Razen tega, da so potrebni dvojni različni dodatki, so dodatki za izboljšanje VT-obnašanja občutljivi na strižne obremenitve in sčasoma izgubijo svojo učinkovitost. Razen tega pa mineralna olja niso ognjevarna in najprijaznejša do okolja. Hidravlične tekočine vrste HE imajo že v osnovi višji indeks viskoznosti (glej sliko 5) in bolj položne VT-linije kot mineralna olja, a pri tem moramo ostati, saj jih ni smiselno »doaditivirati«, ker potem izgubijo svojo okoljsko prijaznost. Naravni estri pa postanejo pri temperaturah pod 0 °C lojasti – pojavljati se pričnejo voskasti kosmiči, ki povzročajo probleme pri delovanju hidravličnega sistema. Vse tekočine vrste HE na osnovi estrov tudi niso deklarirane kot ognjevarne. Tudi določene HF-tekočine imajo ugodno VT-obnašanje, predvsem tiste na osnovi vode. Nekatere od teh lahko uporabljamo tudi pri temperaturah nekaj pod 0 °C (npr. HFC nekje do –20 °C), druge pa ne (npr. HFA). V smeri višjih temperatur pa je obratovalno temperaturno področje omejeno zaradi problema izhlapevanja in nevarnosti kavitacije. Prav tako je potrebno biti pozoren na način in pogoje skladiščenja teh tekočin. Podobno velja za uporabo čiste vode kot alternativne hidravlične tekočine, za katero veljajo enake omejitve, dodatno k temu pa je potrebno z izbiro primernih materialov ali zaščitnih oblog na gradnikih obvladovati obseg puščanja in trenje. V primerjavi z drugimi hidravličnimi tekočinami pa je kinematična viskoznost vode tudi izredno nizka (0,66 mm2/s pri 40 °C) [14], kar povzroča dodatne izzive pri izdelavi ozkih toleranc in rež v hidravličnih komponentah. Z energetskega vidika in trenda uporabe nižjeviskoznih hidravličnih tekočin je njena nizka viskoznost po eni strani prednost, prav tako je tudi zanemarljiva odvisnost viskoznosti od temperature. V primeru uporabe visokohitrostnih črpalk, npr. pri mobilni hidravliki, ali v primeru uporabe hitrostno reguliranih konstantnih črpalk v stacionarnih hidravličnih sistemih, pa tudi pri dolgih hidravličnih ceveh, bo nižja viskoznost uporabljene hidravlične tekočine povečala učinkovitost delovanja celotnega sistema. Pri uporabi tekočine nižjega viskoznostnega razreda, npr. ISO VG 32 ali ISO VG 22, pride še posebej do izraza visok indeks viskoznosti. To še posebej velja za mobilne stroje in druge hidravlične naprave, ki obratujejo pri nizkih temperaturah. Kot hidravlične tekočine, ki združujejo dobre lastnosti HV, HE in HF tekočin, a brez njihovih pomanjkljivosti, so ionske tekočine. V zadnjem obdobju so dobro prestale vse trajnostne teste in se vse bolj uveljavljajo v praktičnih rešitvah. 278 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Ionske tekočine (IL) predstavljajo novo vrsto tekočih visokotehnoloških materialov, maziv, z izjemnimi snovnimi in obratovalnimi lastnostmi. V smislu dobrih mazalnih lastnosti imajo visoko točko zavaritve, majhno obrabno kaloto, glede drsnih lastnosti imajo nizek koeficient trenja tudi pri višjih obratovalnih temperaturah. S smiselno izbiro materialov in konstrukcijskih ukrepov, kakršne poznamo npr. pri nekaterih HF-tekočinah, ni problemov s protikorozijsko zaščito in združljivostjo z materiali, kakršne uporabljamo v hidravličnih sistemih. Razen tega so v primerjavi z drugimi vrstami hidravličnih tekočin tudi okolju prijazne, saj ionske tekočine sestavljajo ioni in kationi organskega izvora, imajo primerno (sintetizirano) osnovno viskoznost in (po naravi) visok indeks viskoznosti. Tako so brez kakršnih koli dodatkov temperaturno zelo stabilne, negorljive, viskoznost pa se s spreminjanjem temperature zelo malo spreminja. Dodatno k temu pa imajo izredno nizko točko tečenja, nižjo vsaj od –50 °C, kar omogoča start naprave in njeno delovanje pri izredno (ekstremno) nizkih temperaturah okolja. [15] do [19] V Tabeli 3 je podan le del rezultatov lastnih raziskav, ki se nanašajo na kinematično viskoznost in indeks viskoznosti za določene preizkušene ionske tekočine. Vrednosti so podane samo za tiste preizkušene IL, ki so izkazale vse prej omenjene snovne lastnosti, potrebne kot pogoj za uporabo v hidravličnih sistemih. Za neposredno primerjavo so prikazane tudi vrednosti za mineralno hidravlično olje vrste HM/ HLP, za dva različna razreda viskoznosti. Prva analizirana ionska tekočina IL1, o kateri pogosto poročajo v literaturi, je 1-etil-3-metilimidazolijev etilsulfat (EMIM-EtSO4). Na podlagi rezultatov, podanih v Tabeli 3, je razvidno, da ima IL1 EMIM-EtSO4 pri isti temperaturi nekoliko nižjo viskoznost kot mineralno olje (na spodnji tolerančni vrednosti razreda VG 46), vendar veliko višjo vrednost indeksa viskoznosti, kakršen je značilen že za mineralna olja vrste HV. To dokazuje, da je njeno VT-obnašanje veliko boljše kot pri klasičnem mineralnem olju. Vrednosti teh dveh parametrov že kažejo smer k tekočini s širokim razponom področja obratovalnih temperatur. Tudi za vse druge IL velja, da imajo že v osnovi višje vrednosti indeksa viskoznosti, kot ga imajo mineralna hidravlična olja. S svojimi vrednostmi izstopa IL6, ki ima enako viskoznost kot mineralno olje razreda ISO VG 22, a veliko višji indeks viskoznosti. Izmerjena viskoznost pri 100 °C v primeru mineralnega olja ISO VG 22 znaša 4,41 mm2/s, v primeru IL6 pa 7,729 mm2/s. Takšna vrednost za najnižjo še dovoljeno kinematično viskoznost v primeru mineralnega olja odgovarja temperaturam med 80 °C do 90 °C. Pri enakih temperaturah je v primeru IL6 trdnost mazalnega filma večja kot v primeru mineralnega olja. Vpliv indeksa viskoznosti na širino območja delovne temperature je prikazan na slikah 6 in 7. Slika 6 prikazuje širino območja obratovalne temperature pri uporabi standardnega mineralnega hi- Tabela 3 : Primerjava vrednosti kinematične viskoznosti in indeksa viskoznosti za mineralni olji in nekaj testiranih IL Lastnost [enota] metoda Viskoznost 40 °C [mm2/s] ASTM D 445 Indeks viskoznosti [–] ASTM D 2270 Mineralno olje HM ISO VG 46 47,07 104 Mineralno olje HM ISO VG 22 22,10 107 Vrsta tekočine IL1 EMIM-EtSO4 42,44 168 IL2 18PI163 (TOMA-DBP + 40 % NMP) 47,36 155 IL3 17PI045 46,59 155 IL4 B2002b 45,23 140 IL5 EMIM-TFSI 71,89 132 IL6 B2002a 19,97 220 dravličnega olja ISO VG 46 in primere ionskih tekočin istega viskoznostnega razreda. Mejne vrednosti dovoljenih viskoznosti so podane za tri različne vrste hidravličnih črpalk – za običajno krilno črpalko, za aksialno batno črpalko in za zobniško črpalko z zunanjim ozobjem. Dopustne vrednosti viskoznosti za posamezno črpalko so navedene v podatkovnem listu proizvajalca črpalke. Najvišja vrednost viskoznosti določa začetno viskoznost pri najnižjih vrednostih začetne temperature (tako imenovana dopustna viskoznost hladnega zagona). Najnižja vrednost viskoznosti je vrednost, ki še vedno zagotavlja zadostno mazanje in trdnost mazalnega filma v sami komponenti pri najvišji obratovalni tem- peraturi. V obravnavanem primeru so uporabljene mejne vrednosti podane v podatkovnih listih istega proizvajalca vseh treh tipov črpalk in načeloma splošno veljajo za iste vrste črpalk. V primerjavi z mineralnim hidravličnim oljem imajo ionske tekočine veliko višji indeks viskoznosti (glej vrednosti, podane v Tabeli 3), zato je območje delovne temperature veliko širše – praktično pokrivajo tri ali več razredov viskoznosti mineralnih olj. Čeprav je primerljiv učinek možno doseči tudi z uporabo večpodročnih olj s specialnimi dodatki, lahko zaradi teh dodatkov za izboljšanje viskoznosti dosežemo druge neželene stranske učinke. Črpalka z zunanjim ozobjem aksialna batna krilna spodnja temperaturna meja zgornja temperaturna meja HM hidravlično olje ionska tekočina IL1 ionska tekočina IL2/IL3 Ionska tekočina IL4 2 Kinematična viskoznost (mm /s) a6 HIDRAVLIČNE TEKOČINE ISO VG 46 o Temperatura ( C) Slika 6 : Obratovalno temperaturno področje hidravličnega olja HM in ionskih tekočin; vse viskoznostnega razreda ISO VG 46 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 279 HIDRAVLIČNE TEKOČINE Črpalka z zunanjim ozobjem aksialna batna krilna spodnja temperaturna meja zgornja temperaturna meja 2 Kinematična viskoznost (mm /s) HM hidravlično olje HM: VI = 104 ionska tekočina IL6 IL6: VI = 220 ISO VG 22 o Temperatura ( C) Slika 7 : Obratovalno temperaturno področje hidravličnega olja HM in ionske tekočine z visokim indeksom viskoznosti; obe viskoznostnega razreda ISO VG 22 Podobna primerjava je prikazana na sliki 7, vendar v primeru nižje viskozne tekočine – razred ISO VG 22. V tem primeru je temperaturno področje uporabe ekstremno široko. Trend razvoja hidravličnih tekočin gre v smeri uporabe energetsko učinkovitih hidravličnih tekočin, za katere je značilna uporaba tekočin z nižjo viskoznostjo, a visokim indeksom viskoznosti in s tem pokrivanjem širokega razpona obratovalnih temperatur, z boljšimi mazalnimi lastnostmi, večjo prijaznostjo do okolja, manjšim vplivom temperature na obnašanje naprave in višjim skupnim izkoristkom celotnega hidravličnega sistema. Nekatere izbrane ionske tekočine v celoti izpolnjujejo te zahteve. 6 Zaključek Za neoporečno delovanje hidravlične naprave je izredno pomembna uporaba hidravlične tekočine primerne viskoznosti. Tako prenizka kot previsoka vrednost viskoznosti povzročata številne pomanjkljivosti v delovanju naprave: na področju nizkih obratovalnih temperatur, ali, nasprotno, na področju visokih obratovalnih temperatur. Problem je možno zmanjšati z uporabo hidravličnih tekočin z višjo vrednostjo indeksa viskoznosti. V prispevku je pobližje predstavljena problematika indeksa viskoznosti in VT-obnašanje običajnih in poboljšanih mineralnih olj ter drugih vrst hidravličnih tekočin. Na podlagi dejansko izvedenih meritev so pojasnjene razlike v vrednosti indeksa viskozno- 280 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 sti mineralnih olj iste vrste in istega razreda viskoznosti. V nadaljevanju je prikazan pomen dodatka za izboljšanje obnašanja viskoznost-temperatura in korist v smislu doseganja širšega področja obratovalnih temperatur. Za primerjavo so prikazani tudi poteki spreminjanja viskoznosti v odvisnosti od temperature za druge vrste hidravličnih tekočin. Kot novejša možnost za doseganje izredno širokega področja obratovalnih temperatur se kot hidravlične tekočine uveljavljajo ionske tekočine. Širina področja obratovalnih temperatur je v prispevku prikazana za nekaj različnih vrst ionskih tekočin. Navedene so njihove značilne vrednosti indeksa viskoznosti, potek VT-linij in širina področja obratovalnih temperatur pa sta podana v primerjavi z mineralnim hidravličnim oljem. Ker so organske sestave, veljajo za »zelena maziva«, razen tega pa je točka vnetišča občutno višja kot pri mineralnih oljih. Viri [1] [2] [3] Lovrec, D.: Fizikalno ozadje delovanja hidravličnih sistemov. 1. izd. Maribor: Univerzitetna založba Univerze: Fakulteta za strojništvo, 2018. VIII, 208 strani, ISBN 978-961-286-193-3. [COBISS.SI-ID 95187969]. ASTM D445-19: Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids (and Calculation of Dynamic Viscosity). Stachowiak, W. G, Batchelor, W. A.: Engineering Tribology, 2nd edition, Butterworth-Heinemann, 2001. ISBN 0-7506-7304-4. HIDRAVLIČNE TEKOČINE [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] ASTM D2270-10: Standard Practice for Calculating Viscosity Index from Kinematic Viscosity at 40 oC and 100 oC. Danfoss: Hydraulic Fluids and Lubricants, Technical information Danfoss, št. publikacije: 520L0463 | BC00000093en-US0801, 44 strani, julij 2016. DIN 51524/3: Pressure fluids – Hydraulic oils – Part 3: HVLP hydraulic oils, Minimum requirements. Canter, N.: Viscosity Index Improvers, Tribology & Lubrication Technology, September 2011, 10 strani. Rudnick, R. L.: Lubricant Additives – Chemistry and Applications, Second Edition, CRC Press – Taylor & Francis Group, 2009, ISBN: 978-1-4200-5964-9, 776 strani. Savant Labs: Shear Stability and Viscosity Loss, https://www.savantlab.com/testing-highlights/testing-shear-stability-and-viscosity-loss/ (ogled: 1. 7. 2020). Exxon Mobil Corporation: Hydraulic fluid shear stability; 2008, HY8011SH. Ripa, M., Spanu, C., Ciortan, S.: Characterisation of Hydraulic Oils by Shear Stability and Extreme Pressure Tests, Tribology in industry, Volume 30, No. 3 & 4, 2008, str. 48–54. Murrenhoff, H.: Fundamentals of Fluid Power, Part 1: Hydraulics, Shaker Verlag, ISBN: 978-38440-4817-9, IFAS, Aachen, 2016. Remmelmann, A.: Die Entwicklung und Untersuchung von biologisch schnellabbaubaren Druckuebertragungsmedien auf Basis von synthetischen Estern, doktorska disertacija, RWTH Aachen, Wissenschaftsverlag Mainz, 2000. Crittenden, J. C., Trussell, R. R., & all.: MWH’s [15] [16] [17] [18] [19] Water Treatment: Principles and Design, Third Edition Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Inc, 2012, https://onlinelibrary.wiley. com/doi/pdf/10.1002/9781118131473.app3. Kambič, M., Kalb, R., Tič, V., Lovrec, D.: Compatibility of ionic liquids with hydraulic system components. Advances in production engineering & management, ISSN 1854-6250, Vol. 13, No. 4, str. 492-503, 2018, https:// doi: 10.14743/apem2018.4.306. Haizhong,W, Qiming, L., Cheng, F. et all.: Friction and wear behaviors of ionic liquid of alkylimidazolium hexafluorophosphates as lubricants for steel/steel contact, Wear, Volume 256, Issues 1–2, January 2004, str. 44–48, https://doi.org/10.1016/S00431648(03)00255-2. Kambič, M., Kalb, R., Lovrec, D.: Lubrication properties of ionic liquids suitable for use within hydraulic systems, Proceedings of International Conference Fluid Power 2015, Congress centre Habakuk, Maribor, Slovenia. Maribor: Faculty of Mechanical Engineering, str. 79–93, 2015. Lovrec, D., Tič, V.: Ionic liquids as wide operating temperature range lubricant, New technologies, development and application III, ISSN 2367-3370, Vol. 128, Springer, 2020, vol. 128, str. 348–359, doi: 10.1007/978-3-03046817-0_40. Lovrec, D., Kalb, R., Tič, V.: Basic aspects when using ionic liquids as a hydraulic fluid, 12th International Fluid Power Conference, 2020, Dresden, Symposium, Vol. 1., str. 273–282, https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A70916/ attachment/ATT-0/. Influence of the viscosity index of different hydraulic fluids on the operating temperature range Abstract: The viscosity of a hydraulic fluid is one of its most important material properties. The choice of the appropriate viscosity of the fluid for a particular application is one of the most important tasks of a hydraulic engineer. But the viscosity value itself is not the only important parameter when choosing the fluid. It is extremely important to know how the viscosity changes with temperature – viscosity-temperature behaviour. The latter is given by the VI – the viscosity index. The paper presents the influence of the viscosity index of different hydraulic fluids on the width of the temperature operating range of a hydraulic device. The significance and method of determining the viscosity index is explained in the introduction, while the actual values of the viscosity index for common mineral hydraulic oils of ISO HLP quality and various ISO viscosity classes are shown. In the continuation of the paper, the typical values of the viscosity index of other types of hydraulic fluids are discussed for comparison: for mineral oil type HV with improved temperature-viscosity behaviour, and for HE and HF types of hydraulic fluid. The last part of the paper presents the advantages of using ionic liquids, which are newer, environmentally friendly and fire-resistant liquid lubricants, which are characterized by a high viscosity index and consequently a wide temperature operating range and a very low solidification point. Keywords: hydraulic fluids, viscosity index, determining, operating temperature range, mineral oils, ionic liquids Zahvala Raziskavo sta podprli podjetji OLMA d.o.o. iz Ljubljane in proionic GmbH iz Grambacha / Avstrija, ki sta zagotovili vse vzorce mineralnih olj in ionskih tekočin ter tako omogočili izvedbo raziskave. Še posebej smo hvaležni podjetju OLMA d.o.o., ki nam je omogočilo uporabo njihove opreme in naprav ter z nami delilo osebne izkušnje pri izvedbi meritev. Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 281 LASERSKO KALJENJE Analiza parametrov laserskega kaljenja na robotski celici Matej Babič, Roman Šturm Izvleček: Poznavanje integritete površinskega sloja izdelkov je pomembno pri aplikacijah, ki vključujejo trenje, mazanje in obrabo. Višja trdota površine izdelka direktno vpliva na manjšo obrabo te površine. Z ekonomskega vidika je velikokrat ceneje uporabiti poceni material, ki mu s površinskim kaljenjem dvignemo trdoto, kot uporabiti trdnejši in trši material, ki ne potrebuje dodatne površinske obdelave. Z laserskim kaljenjem lahko pri kovinskih materialih, kot je npr. jeklo, bistveno povečamo trdoto na površini. Prednosti laserskega kaljenja sta manjši vnos energije na enoto volumna v primerjavi s klasičnim kaljenjem in čistost postopka, saj pride do martenzitne transformacije s samokaljenjem. V članku bo predstavljena analiza procesnih parametrov laserskega kaljenja na robotski celici, pri čemer je bil celoten postopek krmiljen z optičnim pirometrom, ki je zasledoval temperaturo na površini obdelovanca. Pri raziskavi sta se spreminjali hitrost pomika laserskega snopa in temperatura na površini obdelovanca, meril pa se je potek trdote v globino. Ključne besede: robotska celica, laser, mikrostruktura, trdota, kaljenje 1 Uvod Lasersko kaljenje z robotsko celico je postopek površinske toplotne obdelave kovin, ki dopolnjuje običajne postopke plamenskega in indukcijskega kaljenja. Pri postopku robotskega laserskega kaljenja se laserski žarek z nastavljivo pozicijo goriščne točke vodi čez površino obdelovanca s pomočjo CNC krmiljenega večosnega sistema ali robota. Z merjenjem temperature v geometriji žarka je zagotovljen enakomeren dovod toplote na površino izdelka. Laserski žarek velike moči se uporablja za hitro in selektivno segrevanje kovinske površine, ki mu sledi samokaljenje, kar lahko ustvari zakaljeno strukturo do globine 1,5 mm in z vrednostmi trdote do 65 HRc. Vodenje laserskega žarka po površini obdelovanca je izvedeno naprej in nazaj z določenim zamikom po sistemu cik-cak, kar ustvarja lasersko sled na površini obdelovanca. Za doseganje večje globine utrjevanja – kaljenja – je potrebno imeti večje prostornine oz. mase obdelovanca, ker samo dovolj velika masa zagotavlja hitro odvajanje toplote in s tem kaljenje na večjih globinah. Martenzitna mikrostruktura površine jekla zagotavlja povečano trdnost in trdoto proti sredini materiala, kjer je mikrostruktura pretežno feritno-perlitna. Za samo lasersko kaljenje so potrebne sorazmerno majhne gostote moči. Postopek utrjevanja lahko vključuje obdelavo lokalnih ali pa tudi obsežnih površin obDoc. dr. Matej Babič, prof. mat., Fakulteta za informacijske študije, Novo mesto; Prof. dr. Roman Šturm, univ. dipl. inž., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo 282 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 delovanca. Zato je laserski žarek oblikovan tako, da obseva čim večje območje. Obsevano območje je običajno pravokotne oblike. Pri robotski laserski toplotni obdelavi se gibanje laserskega snopa po površini obdelovanca izvaja s pomočjo robota. Pri tem se laser uporablja kot vir toplote, ki hitro poviša temperaturo površine izdelka v avstenitno območje. Toplotno segrevanje površinske plasti, ki mu sledi hitro kaljenje, povzroči nastanek utrjene transformacijske plasti. S hitrim segrevanjem površine izdelka in nato ohlajevanjem, samokaljenjem, se spremeni mikrostruktura in s tem trdota površine. Površina materiala je po laserskem utrjevanju gladka, tako da ne potrebuje naknadnega postopka obdelave z brušenjem. Prednosti laserskega utrjevanja površine lahko na kratko strnemo: laser je vir energije z izjemnimi lastnostmi (brezkontaktne metode, nadzorovan vnos energije, velika zmogljivost, stalen proces, natančno pozicioniranje), nižji stroški za dodatno obdelavo, brez uporabe hladilnih sredstev ali kemikalij, ohranjena velika žilavost izdelka, postopek je mogoče avtomatizirati in vključiti v proizvodni postopek, vrhunska odpornost proti obrabi tako utrjenih površin. Ena od prednosti uporabe laserjev v postopku toplotne obdelave je, da je mogoče toplotno obdelati selektivna območja površine, ne da bi bilo treba segrevati celotno površino. Ker je laser mogoče natančno nadzorovati, dimenzijsko in usmerjeno, je najučinkovitejši, če ga uporabimo za selektivno utrjevanje določenega območja, ne pa za segrevanje celotnega izdelka. Pri tem ni veliko deformacije materiala, saj vhodne energije na enoto volumna ni preveč. Robotska laserska tehnologija kaljenja je še posebej primerna za selektivno utrjevanje zapletenih oblikovanih delov, zobnikov, vrtin ali robov in aplikacij, pri katerih LASERSKO KALJENJE Slika 1 : Robotska laserska celica za kaljenje Slika 2 : Robotsko lasersko kaljen vzorec s hitrostjo 2 mm/s in kalilno temperaturo 1000 ° je minimalni vnos toplote v okoliški material kritičen. Robotsko lasersko kaljenje se uporablja na železnih zlitinah, primernih za kaljenje, največkrat na jeklih z vsebnostjo ogljika več kot 0,2 mas. %, pa tudi na litem železu. žarka smo spreminjali na intervalu v ∈ [2, 5] mm/s s korakom 1 mm/s, parameter kalilne temperature pa na intervalu T ∈ [1000, 1400] °C s korakom 100 °C. Makro posnetek lasersko kaljenih vzorcev je prikazan na sliki 2. Za vrednotenje dobljene mikrostrukture pod mikroskopom smo potem vsak vzorec prečno na laserske sledi prerezali, vstavili v bakelit, ga brusili, polirali in jedkali. 2 Eksperimentalno delo Eksperimente laserskega kaljenja smo napravili na vzorcih malo legiranega orodnega jeklu 42CrMo4, oznaka po DIN standardu 1.7225. Kemijska sestava materiala (mas. %) je bila sledeča: 0,38–0,45 % C, maks. 0,4 % Si, 0,6–0,9 % Mn, maks. 0,025 % P, maks. 0,035 % S in 0,15–0,3 % Mo. Za vodenje laserskega snopa po površini obdelovanca smo uporabili robotsko lasersko celico RV60-40 (Reis Robotics Company) (slika 1). Maksimalna moč laserske celice je 3000 W. Kalili smo z močjo 1500 W. Izbrano jeklo smo z robotsko celico lasersko obdelovali z različnimi hitrostmi pomika in z različnimi kalilnimi temperaturami. Parameter hitrosti pomika laserskega a) Na površini Poliranje in jedkanje je potekalo na Inštitutu za kovinske materiale in tehnologije (IMT). Naredili smo posnetke mikrostrukture površine in po preseku kaljenega območja. Slike smo naredili z rastrskim elektronskim mikroskopom SEM tipa JSM-7600F podjetja JEOL. Kaljena mikrostruktura v obeh primerih je videti primerljivo enako (slika 3). Nas je zanimalo, kako se spreminja trdota martenzita v globino glede na različno določeno kalilno temperaturo na površini obdelovanca in na hitrost pomika laserskega žarka z robotsko celico. Posebej nas je zanimala mejna globina, ko še lahko go- b) V prečnem preseku Slika 3 : Kaljena mikrostruktura robotsko lasersko kaljenega vzorca Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 283 LASERSKO KALJENJE vorimo o kaljeni mikrostrukturi. To smo vrednotili % martenzita. Iz tabele lahko takoj ugotovimo, da z meritvami trdote v globino. Za meritve trdote prihaja do nepričakovanih rezultatov pri različnih smo uporabili obtežbo 0,1 kg. Mejno globino kaljenja smo določili na osnovi enačbe 1, ki določa trdoto 50 % deleža martenzita v mikrostrukturi, kar Tabela 1 : Parametri laserske obdelave z robotsko celico je meja v trdoti med kaljeno in nekaljeno mikroVzorec Temperatura (°C) Hitrost (mm/s) strukturo. Enačba poda trdoto, merjeno po postopku Rockwell HRc, kjer % C predstavlja masni delež P1 1000 2,0 ogljika v jeklu. To trdoto potem s pomočjo primerP2 1000 3,0 jalne tabele pretvorimo v trdoto, merjeno po poP3 1000 4,0 stopku Vickers HV. P4 1000 5,0 P5 1100 2,0 (1) Za preiskovano jeklo predstavljajo trdote med 42– 47 HRc (410–470 HV) spodnjo mejo, ko še govorimo o kaljeni mikrostrukturi. 3 Rezultati in diskusija V tabeli 1 so predstavljeni parametri laserske obdelave z robotsko celico. Vzorce smo označili s P1–P20. Drugi stolpec v tabeli 1 predstavlja kalilno temperaturo, tretji stolpec pa hitrosti pomika laserskega snopa. Tabela 2 prikazuje meritve trdote za različne parametre hitrosti in temperature laserskega kaljenja na različnih globinah. V zakaljenem sloju se gibljejo trdote med 410 in 1000 HV 0.1. Z rdečo barvo so označene meritve trdote, kjer material ni več zakaljen oz. mikrostruktura vsebuje manj kot 50 P6 1100 3,0 P7 1100 4,0 P8 1100 5,0 P9 1200 2,0 P10 1200 3,0 P11 1200 4,0 P12 1200 5,0 P13 1300 2,0 P14 1300 3,0 P15 1300 4,0 P16 1300 5,0 P17 1400 2,0 P18 1400 3,0 P19 1400 4,0 P20 1400 5,0 Tabela 2 : Meritve trdote na različnih globinah Trdota HV 0.1 na globini Vzorec 20 µm 30 µm 60 µm 90 µm 100 µm P1 P2 235 µm 600 µm 1000 µm 697 679 670 638 720 704 705 686 1500 µm 693 661 634 550 312 694 693 672 520 309 P3 621 613 609 619 612 602 615 501 306 P4 706 706 708 719 747 755 624 490 302 P5 801 729 728 602 639 614 632 560 320 P6 660 738 723 657 772 647 633 534 315 P7 712 625 599 602 595 612 614 510 317 P8 642 611 605 603 620 659 633 495 306 P9 752 728 457 324 386 385 405 401 325 P10 927 874 801 876 818 376 360 350 319 P11 685 770 719 731 737 711 605 550 320 P12 990 915 763 388 338 309 346 330 312 P13 755 791 731 719 712 691 716 550 326 P14 997 979 970 938 993 961 934 580 319 P15 692 740 721 748 746 712 662 532 318 P16 650 704 691 738 702 651 601 482 309 P17 905 810 866 708 793 883 881 650 350 P18 855 829 865 898 924 997 820 623 336 P19 810 778 709 760 658 617 505 450 320 P20 852 810 826 347 308 330 315 302 292 284 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 LASERSKO KALJENJE a) Optična meja, SEM b) Meritve trdote od površine v globino Slika 4 : Prečni presek kaljene površine (T = 1200 °C, v = 2 mm/s) pogojih laserske obdelave. Na sliki 4a je lepo vidna optična meja med kaljenim materialom – martenzitom – in osnovnim nekaljenim materialom, ki je na globini okrog 120 µm. Kakšna pa je resnično prava globina, da lahko govorimo o zakaljenem materialu, pa povedo meritve trdote v globino. V tem primeru je zakaljena globina okrog 60 µm, kar je vidno na sliki 4b. Na sliki 5 so prikazani še poteki trdote Slika 5 : Potek trdote pri različnih hitrostih pomika laserskega snopa, T (na površini) = 1200 °C v globino v primeru vseh različnih hitrosti pomika laserskega snopa in pri t = 1200 °C. Jasno se vidi, da je nekaj narobe, ko povežemo pričakovane rezultate meritev trdote z obdelovalnimi parametri. Največjo globino kaljenja dosežemo pri hitrosti pomika 4 mm/s, ki ni ne najvišja in ne najnižja hitrost obdelave. Na sliki 6 so prikazani dobri poteki trdote v globino, saj materialu zvezno pada trdota v globino pri določeni temperaturi kaljenja (1000 in 1100 °C) in pri vseh izbranih hitrostih pomika med 2 in 5 mm/s. Najvišje trdote v površinskem sloju se gibljejo med 600–700 HV 0.1. Pri vseh obdelovalnih pogojih so dosežene globine kaljenja okrog 1,2 mm. Na sliki 7 je v primeru hitrosti pomika laserskega snopa največja dosežena trdota na nivoju 1000 HV 0.1, pri vseh ostalih parametrih pa okrog 700 HV 0.1. Globina kaljenja je pri vseh izbranih hitrostih pomika laserskega snopa na nivoju 1,2 mm. Ko pa pogledamo krivulje poteka trdote v globino pri kalilni temperaturi 1400 °C, lahko ugotovimo, da je pri hitrostih pomika 2 ali 3 mm/s oblika krivulje podobna predhodnim opisom. Pri višjih hitrostih pomika (4 in 5 mm/s) pa trdota hitro pade od površine v globino na nivo trdote osnovnega materiala. Slika 6 : Potek trdote v globino pri temperaturah kaljenja 1000 in 1100 °C Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 285 LASERSKO KALJENJE Slika 7 : Potek trdote v globino pri temperaturah kaljenja 1300 in 1400 °C Slika 8 : Dosežena globina kaljenja pri različnih obdelovalnih parametrih Na sliki 8 je prikazana še dosežena globina kaljenja pri različnih obdelovalnih parametrih. Iz grafa lahko jasno zaključimo, da določen parameter obdelave ne daje zanesljivih podatkov. Kot smo ugotovili že prej, je največje odstopanje dosežene globine kaljenja pri kalilni temperaturi 1200 °C glede na hitrost pomika laserskega snopa. Enako se v primeru kaljenja na temperaturi 1400 °C največja dosežena globina kaljenja začne hitro zmanjševati s povečevanjem hitrosti pomika laserskega snopa. Na osnovi tega grafa lahko zaključimo, da optični pirometer ne daje zanesljivih podatkov o temperaturi na površini obdelovanca. Če pirometer zazna višjo temperaturo, kot je v resnici, laserski izvor emitira nižjo gostoto energije. Posledično se segreje manjša globina jekla v avstenitno območje in zato so tudi dosežene globine kaljenja manjše. 4 Zaključek Glavni cilj laserskega kaljenja materialov s pomočjo robotske celice je poleg povečanja površinske trdote in zagotovitve odpornosti delov proti obrabi, da zagotovimo učinkovit in natančen postopek s kontroliranimi rezultati kaljenja. Trdota ma- 286 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 teriala je pomembna mehanska lastnost, ki vpliva tudi na trdnost materialov. Z robotskim laserskim kaljenjem želimo dosegati visoke površinske trdote in povišane trdote v primerni globini. S tem zmanjšamo koeficienta trenja in povečamo nosilne sposobnosti površinskih slojev. V prispevku smo predstavili, kako parametri robotske laserske celice, temperatura in hitrost, vplivajo na trdoto v globino kaljenega materiala. Pri tem pa lahko ugotovimo, da brez predhodno opravljenih eksperimentov za vrednotenje učinkov parametrov laserskega procesa na doseženo trdoto na določeni globini ne smemo slepo zaupati »in-situ« merilnim instrumentom, ki krmilijo proces laserskega kaljenja. Viri [1] [2] [3] [4] [5] J. Grum, P. Žerovnik, R. Šturm: Measurement and Analysis of Residual Stresses after Laser Hardening and Laser Surface Melt Hardening on Flat Specimens; Proceedings of the Conference “Quenching ’96”, Ohio, Cleveland, 1996. D. Steiner Petrovič, R. Šturm: Fine-structured morphology of a silicon steel sheet after laser surface alloying of Sb powder. Strojniški vestnik, jan. 2014, vol. 60, no. 1, pp. 5–11. D. Bucevac, B. Matovic, B. Babic, V. Krstic: Effect of post-sintering heat treatment on mechanical properties and microstructure of SiC–TiB 2 composites. Materials Science and Engineering: A, 2014; 528(4): 2034– 2041. J. D. Kim, M. H. Lee, S. J. Lee, W. J. Kang: Laser transformation hardening on rodshaped carbon steel by Gaussian beam, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2009, Vol. 19, Issue 4, p. 941–945. J. C. Ion et all.: Laser processing of engineering materials, Elsevier Butterworth – Heinemann, Oxford, UK, 2005, p. 221–224. LASERSKO KALJENJE [6] S. Martínez, A. Lamikiz, I. Tabernero, E. Ukar: Laser Hardening Process with 2D Scanning Optics, Physics Procedia, 2012, Vol. 39, p. 309–317. [7] L. Orazi, A. Fortunato, G. Cuccolini, G. Tani: An efficient model for laser surface hardening of hypo eutectoid steels, Applied Surface Science, 2010, Vol 256, Issue 6, p. 1913–1919. [8] T. Didenko, “Laser surface melting – modelling and experimental verification of the melted zone shape and size, and chemical homogeneity”, PhD Thesis, AGH University of Science and Technology, Kraków, 2006 (in Polish). [9] T. Didenko, J. Kusinski and G. Kusinski, “Multiphase model of heat and mass transport during laser alloying of iron with electrodeposited chromium layer”, Proc. Multiscale and Functionally Graded Materials Conf. 1, 640–646 (2006). [10] L. A. Dobrzanski, M. Bonek, E. Hajduczek and A. Klimpel, “Alloying the X40CrMoV5-1 steel surface layer with tungsten carbide by the use of a high power diode laser”, Applied Surface Science 247, 328–332 (2005). [11] [12] [13] [14] J. M. Lackner, W. Waldhauser, A. Alamanou, Chr. Teichert, F. Schmied, L. Major and B. Major: “Mechanisms for selfassembling topography formation in low-temperature vacuum deposition of inorganic coatings on polymer surfaces”, Bull. Pol. Ac:. Tech. 58, 281–294 (2010). T. Burakowski, W. Napadłek, A. Wozniak and I. Kalman: “Experimental determination of the effect of density of power laser λ = 1064 nm on the effectiveness of laser steel one pulse texturing 41Cr4”, Proc. Electrotechnical Institute 256, 7–21 (2012) (in Polish). M. Rozmus-Gornikowska, J. Kusinski, and M. Blicharski: “The influence of the laser treatment on microstructure of the surface layer of an (X5CrNi18-10) austenitic stainless steel”, Archives of Metallurgy 56 (3), 717–721 (2011). Y. K. Zhang, J. Z. Lu, X. D. Ren, H. B. Yao and H. X. Yao, “Effect of laser shock processing on the mechanical properties and fatigue lives of the turbojet engine blades manufactured by LY2 aluminum alloy”, Materials and Design 30 (5), 1697–1703 (2009). Analysis parameters of laser hardening on robot cell Abstract: Characterization of the surface topography of materials is important in applications involving friction, lubrication, and wear. The essential feature is the hardness of materials. Hardness is a measure of the resistance to localized plastic deformation caused by mechanical indentation or abrasion. However, tahe hardness of the materials can be increased by a heat treatment-tempering process. We will present robotic laser quenching, which, contrary to known heat-curing processes, high-frequency quenching, electrical heating, melt quenching, and other methods, is not a mass quenching process but a surface process. The article presents the influence of the speed and temperature parameter of a robot laser cell on the material hardness depth. Keywords: robot-cell, laser, microstructure, hardness, hardening automation OPL avtomatizacija, d.o.o. Dobrave 2 SI-1236 Trzin, Slovenija Tel. +386 (0) 1 560 22 40 Tel. +386 (0) 1 560 22 41 Mobil. +386 (0) 41 667 999 E-mail: info@opl.si www.opl.si Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 287 IZ PRAKSE ZA PRAKSO Grelci olja Milan Kambič V nekaterih primerih uporabe maziv je praktično nemogoče, da bi bilo olje pri temperaturi okolice še tekoče. Tak primer so med drugim tudi visoko viskozna olja za mazanje zobniških prenosnikov v zimskem času. V takšnih primerih je priporočljiva uporaba grelcev olja. Pred uporabo ali izbiro grelca pa moramo upoštevati več stvari. V nekaterih primerih je uporaba teh naprav namreč škodljiva tako za opremo kot tudi za uporabljeno olje. Zakaj uporabiti grelec olja? Pri mazanju strojnih elementov je zelo pomembno, da olje ostane tekoče in opravi svojo nalogo v opremi. V nasprotnem primeru se viskoznost olja pri nizkih temperaturah tako poviša, da je tečenje omejeno ali povsem onemogočeno, zaradi česar pride do prekomerne obrabe strojnih elementov. Glavna naloga grelcev je, da z ogrevanjem olja zagotavljajo tečenje olja tudi pri nizkih temperaturah okolice. Viskoznost, indeks viskoznosti, točka tečenja Za ustrezno tečenje olja je pomembna tudi izbira primerne viskoznosti olja. Če bo strojni del ves čas obratoval pri zelo nizkih temperaturah, si lahko za zagotavljanje tečenja pomagamo z izbiro nižje viskoznostne gradacije, ki je usklajena z nizkimi temperaturami okolice. Naslednji pomemben dejavnik je indeks viskoznosti olja, ki nam pove, koliko se viskoznost olja spremeni s spremembo temperature. Če se viskoznost nikoli ne bo povišala toliko, da olje ne bi več teklo, potem grelca olja ne potrebujemo. Temperaturo, pri kateri olje na teče več, podaja točka tečenja, ki jo preprosto lahko določimo z laboratorijsko meritvijo, pri kateri vzorec olja postopoma ohlajamo tako dolgo, da olje ne teče več. V primeru strojev, ki obratujejo pri nizkih temperaturah, je točka tečenja olja zelo pomembna. Če je možno, izberimo olje s točko tečenja vsaj za 9 °C nižjo, kot je pričakovana najnižja temperatura okolice [1]. Kontaminanti Kontaminanti ne vplivajo le na viskoznost in splošno stanje olja, temveč tudi na točko tečenja. Eden običajnih kontaminantov v olju so usedline, ki dvigajo njegovo viskoznost. Možni kontaminanti so tudi gorivo, glikol in podobne tuje tekočine. Dr. Milan Kambič, univ. dipl. inž., OLMA, d. o. o., Ljubljana 288 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Slika 1 : Cevni grelci olja [2], [3] Vrste grelcev olja V industriji uporabljamo dve glavni vrsti grelcev olja. Prva in najbolj pogosto uporabljana vrsta so potopni grelci, ki so nameščeni v rezervoarju. Dolžina grelca in s tem sposobnost ogrevanja je odvisna od pričakovane temperature in količine olja v rezervoarju. Tovrstne grelce moramo regulirati termostatsko, sicer se olje ob grelcu lahko pregreje. Nastavljena temperatura mora biti visoka le toliko, da olje ostane tekoče, ne pa previsoka, saj bi v tem primeru povzročili previsoko oksidacijo in termično degradacijo olja ob vročih stenah grelca. Večina teh grelcev mora biti popolnoma potopljena v IZ PRAKSE ZA PRAKSO Ali ste vedeli?  Glede na rezultate ankete na spletni strani www.MachineryLubrication.com 66 % strokovnjakov za mazanje uporablja v svojih obratih grelce olja.  Gostota toplotnega toka je fizikalna veličina, ki pove, koliko toplote na enoto površine preteče v časovni enoti med dvema telesoma v stiku.  Zniževalci točke tečenja so aditivi, ki preprečujejo zgoščevanje olja pri nizkih temperaturah, na ta način pa znižujejo točko tečenja olja.  Uporaba grelcev olja ni vedno potrebna, čeprav so temperature nizke. Uporabimo jih le tedaj, ko ni druge možnosti. Preglednica 1 : DA in NE pri grelcih olja [1] DA NE Pravilna velikost grelca na osnovi ciljne temperature in velikosti rezervoarja. Predimenzioniranje grelca zaradi enostavnosti uporabe. Uporaba termostatov za kontrolo toplote in gostote toplotnega toka. Preprosto vključimo stikalo in pustimo grelec vključen ves čas. Občasno nadzorujmo grelce in se prepričajmo, da deluPozabimo na grelce in predpostavimo, da delujejo. jejo. Namestimo nivojska stikala za grelce, ki morajo biti stalno popolnoma potopljeni v olje. Dopustimo, da se nivo olja zniža pod grelec in pride do predčasne okvare. Uporabimo grelce samo takrat, ko ni druge možnosti za zagotovitev tečenja olja. Uporaba grelcev pri mazivih, ki so nagnjena k oksidaciji, ali na strojih, ki so močno kontaminirana z gorivom. olje. V nasprotnem primeru se zaradi pregrevanja poškodujejo. Na nevarnost termične/oksidacijske degradacije olja vplivajo štirje dejavniki: temperatura olja, termična/oksidacijska stabilnost olja (odvisno od baznega olja in aditivov), viskoznost olja (nizko viskozna olja so manj kritična) in temperatura površine grelca (gostota toplotnega toka). Pri pregledu grelca vsaka obloga ali koksni ostanek na površini nakazuje na previsoko temperaturo površine grelca. Dobro pravilo je vzdrževanje največ 2,4 W/cm2 pri nizko viskoznih in/ali hitro gibajočih se oljih in 1,6 W/cm2 pri mirujočih in/ali visoko viskoznih oljih. Druga vrsta grelcev je zunanjih, se pravi nameščenih zunaj oljne kopeli. Tudi ti morajo biti uravnavani termostatsko. Nevarnost lokalnega pregrevanja je v tem primeru manjša, saj olje stalno teče skozi grelec. Slabost pa je, da običajno porabijo več energije, ogrevanje olja pa traja dalj časa. Kdaj je uporaba grelca olja smiselna? Uporaba grelca je smiselna, kadar olje obratuje v ekstremno hladnem okolju, vendar pa to ne pomeni, da jih je vedno potrebno uporabiti za vse takšne primere. Ne uporabimo jih, če uporabljano olje tega ne zahteva. Kadar je zagotovljeno teče- nje olja pri vseh temperaturah, bi uporaba grelca pomenila le dodatno obremenitev olja in skrajšanje njegove uporabne dobe. Tudi v primeru goriva v olju ne uporabljajmo grelcev, dokler ne preprečimo njegovega vstopa v olje. Zaključek Z izbiro ustreznega grelca olja in uporabljenega olja lahko zagotovite, da bo vaša oprema dobro delovala pri vseh pričakovanih temperaturah. Ne pozabite, da grelci niso edina rešitev za vse težave z visoko viskoznostjo olja zaradi nizkih temperatur. Če pa opravljate domačo nalogo in redno pregledujete grelce in olja, lahko svojemu programu mazanja zagotovite velike koristi. Viri [1] [2] [3] Wes Cash. When to use an oil heater. Machinery Lubrication 12/2016. Cevni grelci. Dostopno na WWW: http:// vimosa.si/Stran.aspx?id=14&lang=SI [26. 3. 2019]. Oil heaters, industrial heaters, multipurpose heaters. Dostopno na WWW: http://www. rashmiheaters.com/oil-heaters.html#prettyPhoto [26. 3. 2019]. Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 289 AKTUALNO IZ INDUSTRIJE Rotacijski nanos oblog s fluoriranimi polimernimi materiali – ROTOLIV ROTOLIV je preprosta metoda formiranja zaščitne plasti materiala na notranje površine kovinskih elementov. Pri oblivanju elementov ter posod dobi notranja obloga dejansko obliko osnovnega elementa. Pri pravilni izdelavi se polimerni material odlično sprime s kovinsko osnovo, kar mu omogoča uporabo tudi pri podtlakih do določene temperature. Prevleka je termoplastični kopolimer – ETFE, pridobljen s polimerizacijo etilena in tetrafluoroetilena, ki je odporen proti abraziji in mehanskim vplivom. Obloga je zelo odporna na obrabo in staranje, prav tako tudi na večino anorganskih ter organskih baz in kislin pH 2–14. Obstojna je do temperature 150 °C, odvisno od koncentracije medija. ROTOLIV se uporablja v kemijski in farmacevtski, petrokemijski ter prehrambni industriji za zaščito cevovodov, posod, reaktorjev, ventilov, črpalk in rezervoarjev za čisto vodo in tudi za rezervoarje za zelo čiste kemikalije. Reducirno koleno z odcepom z zaščitno oblogo, izdelano po postopku ROTOLIV Prednosti ROTOLIV postopka so številne:  Možnost zaščite elementov kompleksnih, nestandardnih oblik.  Možnost zaščite procesne opreme (reaktorji, posode, priključki …).  Končna obloga brez varov ali šivov ter dodatnih spojnih mest.  Homogena debelina obloge.  Debelina obloge je od 2 mm do 8 mm.  Izredno gladka površina obloge.  Uporaba pri povišanih temperaturah.  Močna vez obloge s podlago.  Možnost uporabe pri podtlaku.  Manjša prepustnost obloge.  Daljša življenjska doba zaščitenih izdelkov. 290 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Dimenzijske omejitve ROTOLIV procesa Vir: Cinkarna Metalurško-kemična industrija Celje, d.d., Kidričeva 26, 3001 Celje, Slovenija, T: +386 (0)3 427 66 44, F: +386 (0)3 427 66 39, internet: http://www. cinkarna.si/, g. Luka Fideršek, g. Roman Deželak AKTUALNO IZ INDUSTRIJE Dvojni valj DGTZ Cilj podjetja FESTO je povečanje produktivnosti uporabnikov njihovih izdelkov. Uporabniki pnevmatičnih komponent so nakazali, kakšne so njihove želje. Da bi izpolnili njihova pričakovanja, so pri FESTU razvili prostorsko optimiziran dvojni pnevmatični valj DGTZ, ki je kompakten in trpežen. Slika 1 : Dvojni valj DGTZ Valj DGTZ odlikujejo kompaktna konstrukcija, simetrični vmesniki, dobra prilagodljivost, dolga življenjska doba brez vzdrževanja, kakovost in atraktivna cena. Je kratek, ozek in ploščat – konstrukcija, ki se popolnoma prilagaja zahtevam. Vse to zadovoljuje uporabnike valjev DGTZ, jim omogoča prihranek prostora in poenostavi proces konstruiranja sistemov. Enostavno ga je naročiti, vključiti v konstrukcijo sistema in upravljati. Tehnični podatki: Nominalna velikost: 10 – z dolžino gibov: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 Nominalne velikosti: 16, 20, 25, 32 – z dolžino gibov: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 Način delovanja: dvostransko delujoč valj Blaženje: P (elastičen blažilni obroč/plošča na obeh straneh) Utor za senzorje: C – utor (10, 16, 20) in T – utor (25 in 32) Vodilo: GF – drsno vodenje Pritrditev bremena: Plošča – jarem na enem koncu Vir: FESTO, d. o. o., Blatnica 8, 1236 Trzin, tel.: 01 530 21 00, faks: 01 530 21 25, e-mail: info_si@festo.com, http://www.festo.com, g. Bogdan OpaškarKidričeva Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 291 AKTUALNO IZ INDUSTRIJE Nova serija univerzalnega krmilnika – Omron CP2E Novi programirljivi mikrokrmilnik (PLC) CP2E je zasnovam predvsem za podporo zajemanja podatkov in za komunikacijo med napravami v proizvodnji. Primeren je za veliko temperaturno območje delovanja, kar omogoča uporabo v najzahtevnejših in specialnih aplikacijah. Ima integrirane vhodno-izhodne vmesnike, več vrst komunikacije in omogoča direktno krmiljenje servoosi – vse to z naprednim programskim orodjem in IoT-povezljivostjo za kompaktne naprave. Slika 1 : CP2E-serija univerzalnega krmilnika, primernega za IoT-aplikacije Zmogljivosti povezanih naprav se lahko vizualizirajo s preprostim programiranjem, ki pomaga povečati produktivnost in kakovost v proizvodnji. Podjetja, ki uporabljajo kompaktne naprave v svoji proizvodnji, imajo pogosto potrebo po združevanju proizvodnih podatkov, vizualizaciji zmogljivosti naprav ter zaščiti pred nenadnimi napakami in zaustavitvami. Osnovne značilnosti: 1. Izboljšana povezljivost z napravami preko Etherneta ali serijske komunikacije: a) vgrajena dva Ethernet vmesnika z izbirno funkcijo: Host- ali HMI-povezljivost; b) vgrajeni do trije serijski vmesniki v obliki opcijskih kartic, kar omogoča odprto povezljivost s serijskimi napravami. CP2E omogoča cenovno sprejemljivo nadgradnjo naprav z IoT-funkcionalnostjo. Zbira proizvodne podatke in deli potrebne informacije z napravami v omrežju. Preddefinirani programski podatki v obliki funkcijskih blokov zmanjšajo čas razvoja in povečajo kvaliteto s standardizacijo. To omogoča, da pripravi napravo za kompleksno krmiljenje z zmanjšanjem časa za programiranje, testiranje, odpravo programskih napak in vzdrževanje. Še več: razširjeno temperaturno območje delovanja zagotavlja zanesljivo uporabo v napravah, ki delujejo izven proizvodnega okolja, kjer so okoljski dejavniki (temperatura, vlaga) še zahtevnejši. 2. Preprostejše programiranje kompleksnejših naprav: a) v programskem orodju so na voljo Omron funkcijski bloki za pozicioniranje in krmiljenje; b) poenostavljeno pozicioniranje: 4-osno pozicioniranje z linearno interpolacijo; c) pozicioniranje v točki (markici) z eno samo instrukcijo; d) vgrajena PID-regulacija z autotuning funkcionalnostjo za stabilno temperaturno regulacijo. CP2E je programsko kompatibilen s predhodno manj zmogljivo (HW in SW) serijo CP1 (slika 1). 292 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 3. Preprosta instalacija – zanesljive rešitve za vsa industrijska in druga okolja: a) razširjena delovna temperatura povečuje za- AKTUALNO IZ INDUSTRIJE nesljivost delovanja v specialnih aplikacijah; delovanje brez baterije (samo osnovno napajanje) znižuje stroške vzdrževanja; b) vgrajen LED-indikator z vhodno-izhodnimi signali za hitro diagnosticiranje delovanja sistema; c) avtomatska detekcija napak povečuje efektivnost naprave in preprečuje zaustavitev CPU-enote. Z dodano IoT-funkcionalnostjo v širokem naboru izdelkov podjetje Omron skupaj z uporabniki oz. naročniki pospešuje uvedbo inteligence v proizvodnjo s t. i. »inovativno avtomatizacijo«, kar omogoča doseganje večje produktivnosti. Slika 2 : Kompleksno krmiljenje s krmilnikom CP2E je enostavSlikno realizirano z uporabo Omron know-how funkcijskih blokov za linearno interpolacijo in s funkcijo 4-osnega pozicioniranja. Vir: MIEL Elektronika, d. o. o., Efenkova cesta 61, 3320 Velenje, tel.: +386 3 777 70 00, fax: +386 3 777 70 01, internet: www.miel.si, e-pošta: info@miel.si Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 293 AKTUALNO IZ INDUSTRIJE SMC na področju robotov in kobotov Uporaba tradicionalnih industrijskih robotov in kolaborativnih robotov – kobotov (cobots, collaborative robots) – po svetu stalno narašča. Do sedaj je že presegla številko 2,4 milijona aktivnih robotov v proizvodnih sistemih, kjer opravljajo različne naloge in pripomorejo k večji produktivnosti. [1](Vir: IFR (International Federation of Robotics), objava 20. jan. 2020) Slika 1 : UR + certificiran komplet magnetnega prijemala serije MHM Evropa sega v sam svetovni vrh s povprečjem 114 aktivnih robotov na 10.000 zaposlenih. Na evropskem tržišču je do leta 2022 predvidena 14-odstotna rast dodatne integracije robotov. [2] (Vir: IFR (International Federation of Robotics), objava: 20. mar. 2020) Uporaba tradicionalnih industrijskih robotov in kolaborativnih robotov nikoli ne bo nadomestila človeške sposobnosti strateškega razmišljanja in ustvarjalnosti, vendar pa lahko ljudje in roboti delajo in sodelujejo z roko v roki in si nenazadnje delijo tudi delovni prostor. Podjetje SMC, ki sledi trendom pri razvoju in uporabi kolaborativnih robotov, predstavlja novosti na področju prijemalne tehnike. Prilagodljivost, enostavna integracija in hitro delovanje so zahteve, ki jih vedno postavlja industrija pri avtomatizaciji. Te tri lastnosti so prav tako poglavitne za kolaborativne robote. SMC v nadaljevanju predstavlja novosti za podjetja vseh velikosti, ki uporabljajo kobote znamke Universal Robots (UR). Predstavljene novosti SMC prijemal je certificiralo in odobrilo podjetje Universal Robots (UR) in omogočajo s sistemom UR + programom »plug-and-play« enostavno in hitro integracijo v vaš sistem. 294 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 1 Magnetno prijemalo serije MHM Ko klasični vakuumski sistemi ali mehanska prijemala ne zagotavljajo ustrezne varnosti delovanja prijema, magnetno prijemalo serije MHM zagotavlja držanje obdelovalca z magnetno silo in možnost prenosa obdelovancev, ki imajo različne oblike površine. Njegova izjemna zasnova preprečuje deformacijo obdelovanca, saj se magnetna sila nastavlja z debelino naslonskega obroča. Izjemnost prijemala je držanje obdelovanca v primeru izklopa ali izgube dovoda zraka. Programski vmesnik – dodatek URCap – pa zagotavlja vizualizacijo in enostavnost integracije in programiranja v vašem sistemu. Enostavno programiranje in hitra namestitev omogočata kratke čase namestitve in hiter zagon procesa. Po standardu: ISO9409-1-50-4-M6 (slika 1). 2 Dvoprstno prijemalo serije JMHZ2-X7400B Dvoprstno prijemalo serije JMHZ2-X7400B zagotavlja kompaktnost, majhnost in lahko izvedbo z visoko silo oprijema (43,5 N) z uporabo integriranega miniaturnega ventila in mehanizma za nastavitev hitrosti zapiranja in odpiranja prijemala ter nadzora položaja odprtosti prijemala. Programski vmesnik – dodatek URCap – pa zagotavlja vizualizacijo in AKTUALNO IZ INDUSTRIJE enostavnost integracije in programiranja v vašem sistemu. Enostavno programiranje in hitra namestitev omogočata kratke čase namestitve in hiter zagon procesa. Po standardu: ISO9409-1-50-4-M6 (slika 2). 3 Vakuumsko prijemalo serije ZXP-X1 V kompaktnem ohišju sta vakuumski generator in kombinacija dveh ventilov, ki omogočata generiranje vakuuma ter izpih obdelovanca ob odlaganju za hitrejši in dinamičen proces prenosa obdelovancev. Nadzor podtlaka se izvaja s podtlačnim senzorjem, ki zagotavlja povratno informacijo o prijemu obdelovanca. Sistem omogoča montažo od 1 do 5 vakuumskih priseskov za prenos obdelovancev. Z uporabo varčevalnega vakuumskega ventila ZP2V-B6-05 dosežemo prenos izdelkov tudi, ko niso v uporabi vsi seski. Programski vmesnik – dodatek URCap – pa zagotavlja vizualizacijo in enostavnost integracije in programiranja v vašem sistemu. Slika 2 : UR + certificiran komplet dvoprstnega prijemala serije JMHZ2-X7400B Enostavno programiranje in hitra namestitev omogočata kratke čase namestitve in hiter zagon procesa. Po standardu: ISO9409-1-50-4-M6 (slika 3). Razumevanje izzivov naših strank in raznolikosti izdelkov, ki jih uporabljajo, spodbujata naše prizadevanje za nenehen razvoj novosti, za katere so značilne majhna teža, kompaktnost in energijska varčnost. Za vse to skrbi naša globalna infrastruktura, s katero smo prisotni v 83 državah in z 2.000 inženirji zagotavljamo in nudimo strokovno tehnično pomoč. Mednarodna pokritost vzbuja pri naših kupcih veliko zadovoljstvo in zaupanje, saj je tehnična pomoč zagotovljena po vsem svetu. Več s področja robotike in izdelkov najdete na naši spletni strani: https://www.smc.eu/sl-si/resitve/ products-for-robotics. Vir: SMC Industrijska Avtomatika, d. o. o., Mirnska cesta 7, 8210 Trebnje, tel.: +386 7 3885 421, M.: +386 40 477 800, faks: +386 7 3885 435, e-pošta: a.dajcman@smc.si, internet: www.smc.si, www.smc. eu, g. Aleš Dajčman Slika 3 : UR + certificiran komplet vakuumskega prijemala serije ZXP-X1 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 295 NOVOSTI NA TRGU PR200 Mini-PLC: majhna rešitev, veliki rezultati Majhen programirljiv krmilnik PR200 podjetja akYtec nudi fleksibilnost velikih krmilnih sistemov v kompaktnejši obliki. Rele je na voljo v številnih različicah in je primeren za različne industrijske aplikacije. Dobra rešitev za vsako nalogo S krmilnikom PR200 podjetje akYtec iz Hannovra zagotavlja dobro rešitev za mala in velika nadzorna opravila. Krmilnik je opremljen s priročno delovno enoto, sestavljeno iz LCD-zaslona, šestih funkcijskih tipk in, če je potrebno, dveh RS485-vmesnikov za povezavo do Modbus omrežja. Ta PLC se lahko uporablja na primer pri avtomatizaciji zgradb za nadzor razsvetljave in v tehničnih sistemih, kot so črpalke, stiskalnice ali transportni trakovi. Majhen krmilnik PR200 podjetja akYtec popolnoma ustreza regulacijskim zahtevam od avtomatizacije doma do industrijskih aplikacij Z majhnim krmilnikom PR200 podjetje akYtec zagotavlja rešitev za majhne in velike nadzorne naloge. PR200 nadzoruje svoje rezultate glede na stanje vhoda, ki temeljijo na senzorskih podatkih in glede na program. Krmilnik PR200 prepriča s svojo kompaktnostjo in modularnostjo. Predstavlja se kot večnamenska alternativa za drag nadzorni sistem, ki lahko prevzame popoln nadzor stroja. V ta namen je PR200 mogoče razširiti z dodatnimi moduli za vhode in izhode, če je to potrebno. EC Rele je na voljo v različnih različicah za DC- in AC-napetost, samo z digitalnimi ali s kombinacijo digitalnih in analognih vhodov in izhodov. PR200 ima delovno temperaturno območje od –20 °C do + 55 °C, primerno je za vgradnjo na DIN-tračnice in je zaščiteno pred vibracijami. Programiranje krmilnika se izvaja v jeziku funkcijskih blokov s programsko opremo akYtec Alp, ki je na voljo brezplačno. Ta kompaktni regulator se lahko razširi z dodatnimi vhodnimi in izhodnimi moduli, kot so moduli Mx110 ali PRM, ki delujejo kot glavni ali podrejeni v omrežju Modbus. Vir: akYtec GmbH, Vahrenwalder Str. 269 A, 30179 Hannover, internet: www.akytec.de/en, tel.: +49 (0) 511 / 16 59 672-1; Materm, d. o. o., Fram, Dobrava 4, 2323 Fram, T: +386 260 890 10, E: info@materm.si https://materm.si/content/krmilni-rele-serija-pr200-8-x-digitalni-vhod-6-x-relejski-izhod-ura W AV E 6.-8.10.2020 Ljubljana, Slovenija ecowave@icm.si 296 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 NOVOSTI NA TRGU Možnost preverjanja in merjenja pretoka z novim HVF-E vizualnim indikatorjem pretoka Novi vizualni indikator in merilnik pretoka HVF-E z vgrajenim senzorjem pretoka je uporaben pri aplikacijah, ki potrebujejo nadzor oz. merljivost pretočnosti, kot so namakalni sistemi, ogrevalni ali hladilni sistemi, stroji za mešanje vode in detergentov ali pri aplikacijah samodejnega polnjenja rezervoarjev s tekočino. ma ločen od območja prehajanja tekočine in je v primeru poškodbe zamenljiv, zaznava vrtenje dveh kovinskih sponk iz nerjavečega jekla, nameščenih na rotorju, kar daje signal PLC-ju preko PNP-signala. Natančnost in ponovljivost merjenja je ±3 %. Merilnik HVF-E se lahko uporablja kot del varnostnega sistema za preverjanje, ali vodovodni ali tekočinski cevovod deluje pravilno. V primeru okvare lahko PLC identificira značilen signal od HVF-E in ustavi strojni sistem oz. delovanje stroja, s čimer se izognemo okvaram (na primer hladilni sistem, stroj za obdelavo kovin, …). Na tem linku si lahko ogledate video, ki prikazuje funkcije in delovanje merilnika HVF-E: h t t p s : //w w w.y o u t u b e . c o m / watch?v=0dDWqHS2Kco HVF-E vizualni indikatorji pretoka s senzorji pretoka HVF-E - tehnične lastnosti:  priključki, ohišje in držalo senzorja so iz tehnopolimera,  os in rotorski propeler sta iz polipropilena,  prozorno cevasto okno je primerno tudi za uporabo z raztopinami na osnovi glikola,  senzor ima zaščito po IP67 standardu,  medeninasti priključki s cilindričnimi plinskimi navoji,  sponke so iz nerjavečega jekla AISI 304. Vizualne indikatorje s senzorjem pretoka je mogoče namestiti v kateri koli položaj. Operater lahko na račun pregledovalnega okna iz borosilikatnega stekla kadarkoli vizualno preverja pretok tekočine. Vrtenje propelerja je mogoče že pri najmanjšem pretoku, ki je odvisen od vrste tekočine in njene viskoznosti. Tehnični podatki so skupaj z risbami in tabelami z dimenzijami na voljo na spletni strani podjetja: www.elesa-ganter.at Vir: ELESA+GANTER Austria GmbH, Franz Schubert-Straße 7, AT2345 Brunn am Gebirge, Tel.: +43 2236 379 900 23, Fax: +43 2236 379 900 20, e-mail: aho@ elesa-ganter.a, internet: www. elesa-ganter.at Induktivni senzor, ki je popolno- Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 297 NOVOSTI NA TRGU Dodatki za hidravlične sisteme, skladni z evropsko direktivo ATEX Skupina izdelkov ELESA + GANTER ATEX vključuje čepe, odzračevalne pokrovčke in nivojska okna za merjenje nivoja olja, ki ustrezajo zdravstvenim in varnostnim zahtevam v skladu z novo evropsko direktivo 2014/34/UE ATEX (za eksplozivne atmosfere) za opremo iz skupine II, kategorija 2GD. na s popolnoma novim nivojskim oknom HFTX-EX iz prozornega tehnopolimera z dodanim zaslonskim reflektorjem iz eloksiranega aluminija v obliki zvezde. Odlikuje ga povečevalna leča s posebno obliko za optimalno vidljivost tudi s stranskih kotov. Lasersko vgravirana oznaka na izdelkih in izjava o skladnosti potrjujeta, da so proizvodi iz te skupine v celoti izdelani v skladu z zahtevami in določbami direktive Evropske unije. Izdelki ATEX Ti izdelki so zasnovani za uporabo v potencialno eksplozivnih atmosferah v pnevmatski, hidravlični, električni in strojni industriji. Potencialno eksplozivna atmosfera se pojavi, kadar se mešanica zračnih plinov, hlapov, meglic ali prahu pomeša v zmes, ki se lahko vname pri določenih pogojih. Skupina izdelkov ATEX je bila pred kratkim razširje- 298 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Odzračevalni pokrovčki SFP-EX, nivojska okna za merjenje nivoja olja HGFT-EX in čepi TN-EX so na voljo v rumeni barvi RAL 1021. Barva ne predstavlja zahteve nove direktive, ampak spominja na logotip ATEX. Tehnični podatki o izdelkih skupaj z risbami in tabelami z dimenzijami so na voljo na spletni strani podjetja preko povezave www.elesa-ganter.at Vir: ELESA+GANTER Austria GmbH, Franz Schubert-Straße 7, AT-2345 Brunn am Gebirge, Tel.: +43 2236 379 900 23, Fax: +43 2236 379 900 20, e-mail: aho@elesa-ganter.a, internet: www.elesa-ganter.at NOVOSTI NA TRGU Pnevmatski ohlajevalniki VR/VRX Pnevmatski ohlajevalniki serije VR/VRX, ki delujejo na principu Vortex Tube, so najsodobnejše rešitve za hlajenje s stisnjenim zrakom. Odlične zmogljivosti pretoka in ustvarjene vrednosti ∆T, zasnova, pritrdilni elementi, ki omogočajo izjemno vsestransko namestitev in možnost, da jih v patentiranem sistemu kombinirajo z ojačevalniki pretoka zraka AM (z uporabo pretoka vročega zraka) kupcem ponujajo inovativne, učinkovite in cenovno ugodne rešitve za hlajenje kovinskih in plastičnih delov, električnih in elektronskih krmilnih omar ter mehanskih aplikacij. Vse to s preprosto povezavo s stisnjenim zrakom. Karakteristike:  ∆T v primerjavi s temperaturo dovodnega zraka do –40 °C za hladni zrak in +60 °C za vroči zrak,  enostaven za vgradnjo s prirobnicami ali magnetom,  patentirani sistem za odvajanje vročega zraka v kombinaciji z ojačevalniki serije AM,  izdelan iz korozijsko odpornega materiala,  brez gibljivih delov in zato ni nobene obrabe,  električni ali kemični izdelki za ohlajevanje niso več potrebni,  brez iskrenja ali drugih motenj,  takojšnje delovanje,  zanesljivo in brez vzdrževanja. Pnevmatske ohlajevalnike proizvajalca AIREKA vključuje v svoj prodajni program podjetje INOTEH. Pri podjetju INOTEH kupci dobijo tudi informacije o drugih proizvodih proizvajalca AIREKA. Slika 1 : Pnevmatski ohlajevalniki VR/VRX Vir: INOTEH, d. o. o., K železnici 7, 2345 Bistrica ob Dravi, tel.: +386(0)2 673 01 34, faks: +386(0)2 665 20 81, e-mail: gp@inoteh.si, internet: www.inoteh.si Vitka proizvodnja. Sistem item Lean Production združuje preprosto rokovanje in visoko stabilnost konstrukcije. S profilnim sistemom D30 nastajajo rešitve, ki jih lahko preprosto prilagajamo na licu mesta. item. Your ideas are worth it.® www.inoteh.si Inoteh d.o.o. K železnici 7 2345 Bistrica ob Dravi Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 299 NOVOSTI NA TRGU Kompaktna rešitev za tisk in verifikacijo črtnih in 2D kod bje. Če verifikatorja v podjetju ni, lahko preverjanje naročimo pri organizaciji GS1. Zavračanje blaga na robotiziranem skladišču zaradi neprebrane kode je zamudno in precej drago, vodi lahko tudi v odpoved sodelovanja. Zato je bilo le vprašanje časa, kdaj se bo pojavil tiskalnik, ki ima vgrajen verifikator po prej omenjenih standardih. To je uspelo podjetju Honeywell z modelom PX940. Tiskalnik je mogoče enostavno nastaviti za primere odzivanja, ko je koda slaba, mení je intuitiven. Poleg tega shranjuje rezultate črtnih kod, ki si jih lahko ogledamo v spisku po končanem tiskanju. Verifikator je sposoben preveriti do 32 kod na eni nalepki. Berljivost črtne in 2D kode je ključna za podjetja, ki dobavljajo organizacijam z robotiziranim sprejemom blaga (avtomobilska industrija, farmacija ...). Črtne kode morajo biti ne samo berljive, ampak tudi preverjene (verificirane) po ISO/IEC 15416 (oziroma 2D kode po ISO/IEC 15415). Običajno to opravimo z namenskimi verifikatorji enkrat na določeno obdo- Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Če je nalepka slaba, jo tiskalnik še enkrat potiska pri kalibraciji, tako da po nepotrebnem ne porabljamo praznih nalepk. Vir: LEOSS, d. o. o., Dunajska cesta 106, 1000 Ljubljana, T: +386 (0) 1 530 90 37, F: +386 (0) 1 530 90 40, GSM: +386 (0) 40 480 006 E: gasper@leoss.si, internet: www.leoss.si, www.leossb2b.eu NOVOSTI NA TRGU Senzorji pretoka Emerson AVENTICSTM serija AF2 Senzor AF2 je lahko samostojna enota s filtrom ali pa jo na spletni strani AVENTICS prosto konfiguriramo v enoto za pripravo zraka. Meri pretok, porabo zraka v sistemu, trenuten tlak, temperaturo in hitrost medija, signal pa se pošlje, kadar je presežena prednastavljena vrednost. V primeru puščanja lahko hitro odreagiramo! Podatki se prenašajo preko stikala, analognih signalov (4 do 20 mA) ali IO-Link, Ethernet povezave. Velik nastavljiv barvni zaslon OLED ločljivosti 128 x 128 pikslov jasno prikazuje izmerjene vrednosti, grafe z zgodovino (60 min, 24 h, 7 dni) kot tudi statistične podatke. Možna je rotacija zaslona v korakih po 90°. Merilno območje pretoka: 5 l/min – 1,060 l/min (standarden)/ 1,590 l/min (razširjen), 8 l/min – 1,630 l/min (standarden)/ 2,445 l/min (razširjen), 22 l/min – 4,326 l/min (standarden)/ 6,490 l/min (razširjen).  Industrija 4.0  Primeren za standardne aplikacije  Samostojno ali v enoti za pripravo zraka  Enostavna uporaba  Majhna velikost Dovoljeni mediji uporabe so: komprimirani zrak, argon, dušik, helij in ogljikov dioksid. Vir: La & Co. inženiring, proizvodnja, trgovina, d. o. o., Limbuška cesta 2, 2341 Limbuš, tel.: (02) 429 26 60, e-mail info@la-co.si, https://www.aventics.com/de/ en/eur/pneumatics-shop/, Mitja Kozel Pulzni ventili Emerson ASCOTM serija 353 Posebna oblika membrane in konstrukcija brez vzmeti omogoča večji pretok zraka ob hitrejšem odpiranju ventila. Na voljo so z dimenzijami priključkov G3/4 in G1, z notranjim navojem ali s patentirano objemko, ki omogoča enostavno vgradnjo ventilov. Visoko kvaliteten material membran omogoča delovanje ventilov v širokem temperaturnem območju od –40 °C do +140 °C. Glede na zahteve krmiljenja se lahko izbira med elektromagnetno krmiljenimi ali pnevmatično krmiljenimi ventili. Nova konstrukcija pulznih ventilov serije 353 omogoča hitrejše in učinkovitejše čiščenje vrečastih, žepastih in patronskih filtrov pri odpraševalnih sistemih in filtrskih napravah. Vir: Novak Sistemi, d. o. o., Lebanova 37, 8000 Novo mesto, tel.: 041 710 279, aj-novaksis@siol.net, https:// www.emerson.com/en-gb/catalog/asco-353-en-gb, Uroš Novak Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 301 NOVOSTI NA TRGU Razsmerniki za mobilne aplikacije Parker GVI Podjetje Parker kot eno izmed zadnjih novosti predstavlja serijo pretvornikov GVI za mobilne aplikacije. Razsmerniki GVI so namenjeni predvsem za električno krmiljenje, protizdrsne sisteme ter pomožne aplikacije pri električnih in hibridnih vozilih. Nizkonapetostni pretvornik GVI Visokonapetostni pretvornik GVI Serija GVI je na voljo z zmogljivostjo med 10 in 300 KVA ter nazivno napetostjo od 24 do 650 V DC. Pretvorniki GVI skupaj z že uveljavljeno serijo elektromotorjev GVM s trajnim magnetom zagotavljajo visok izkoristek in tvorijo učinkovito celovito rešitev za različne mobilne aplikacije. 302 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Vir: Elektromotor GVM Parker Hannifin Sales CEE s. r. o., Češka republika – Podružnica Novo mesto, tel.: 07 337 66 50, faks: 07 337 66 51,e-mail: parker.slovenia@parker.com, spletna stran: www.parker.com, Miha Šteger MEHATRONIKA Prvi priročnik za mehatroniko v slovenskem jeziku ITE POKLIČ 5 35 9 (01) 475ČITE OBIŠ aden s a p . w ww a.si Mehatronika - Prevod izvirnika: Fachkunde Mechatronik - Vezava: trda - Strani: 624 - Mere: 170 x 240 mm - ISBN: 9789616361873 Cena: 40,00 EUR Založba Pasadena d.o.o. Tehnološki park 20, 1000 Ljubljana Telefon: (01) 475 95 35 e-pošta: knjige@pasadena.si www.pasadena.si Družite se z nami na družabnih omrežjih! Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 PODJETJA PREDSTAVLJAJO Brezkontaktna tipala FBS v strojni in lesni industriji Podjetje FBS elektronik, d. o. o., iz Velenja je največji proizvajalec industrijskih induktivnih, kapacitivnih in magnetnih tipal tipal v Sloveniji že 30 let. Na posebne zahteve naročnikov v podjetju razvijejo in izdelajo tipala, stikala ter elektronska vezja. Svoj proizvodni program dopolnjujejo s številnimi izdelki tujih proizvajalcev, ki jih zastopajo. S široko paleto senzorjev in drugih izdelkov so pomemben dobavitelj podjetjem, ki izdelujejo različne stroje. Pokrivajo pa tudi številne zahteve pri vzdrževanju. Njihovi izdelki za avtomatizacijo proizvodnih sistemov so zanesljivi in inovativni. zorji serij BX10 in BX80 (slika 3);  za izdelke debeline 2–90 mm ne glede na predhodno obdelavo lesa (naraven, surov les ali barvan lesen izdelek) so primerni senzorji serije BX, ki so dobavljivi tudi za eksplozivno nevarna okolja z Atex certifikatom kategorije 2 in 3 za uporabo v aplikacijah barvanja in lakiranja izdelkov. Slika 1 : Zaznanje različnih barv lesa s kapacitivnimi stikali V svojem proizvodnem in prodajnem programu imajo različna kapacitivna, optična, ultrazvočna, magnetna in induktivna tipala. Uporabna so tako pri zaznavanju lesnih izdelkov, pri stregi in transportu materiala, za zaznavanje gibov delov strojev (mejna stikala), za kontrolo in drugo. V lesni industriji se uporabljajo različna kapacitivna tipala podjetja FBS (slika 2):  za zaznavanje lesnih izdelkov so primerna kapacitivna stikala DCC (enosmerno napajanje) ali ACC (izmenično napajanje) v velikostih M18– M30 oz. premera 80 mm;  za doziranje lesne biomase so primerna stikala izvedbe ACC z zakasnitvami vklopa/izklopa do npr. 30 sekund;  razdalja zaznavanja kapacitivnih stikal je do 50 mm, zato so za večje razdalje uporabna optična stikala serije FA oz. s funkcijo prekinitve žarka (zrcalne ali svetlobne zapore);  za večjo širino zaznavanja lesa so primerni sen- 304 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Slika 2 : Kapacitivna tipala FBS in optična tipala Za zaznavanje pri stregi in transportu materiala je mogoče uporabiti kapacitivna in optična tipala z navojem M12, M18 ali pa v kvader ohišju (slika 3). Široka paleta tipal omogoča zaznavanje za skoraj vse zahteve, tako za zaznavanje izdelkov majhnih Slika 3 : Optične svetlobne zavese BX za tipanje materiala PODJETJA PREDSTAVLJAJO Slika 5 : Ultrazvočna in induktivna tipala Slika 4 : Viličasti senzor dimenzij, velikih razdalj, za zaznavanje izdelkov, kjer je prostor omejen, kakor tudi pri nizkih in visokih temperaturah. Kot mejna stikala in za kontrolo delovanja strojev so uporabna številna tipala, npr. za kontrolo položaja brusnega papirja na brusilnih strojih so primerni posebej oblikovani viličasti senzorji serije FC4 (slika 4). Za večje razdalje je primeren senzor TOF-SPOT z analognim ali digitalnim izhodom, ki ju je mogoče priključiti na krmilnik. Induktivna tipala so primerna za natančne nastavitve in s tem za brezhibno delovanja stroja. So v cilindričnem gladkem ohišju 3–30 mm z navojem od M4 x 0,5 do M47 x 1,5 in kvader 8 x 8 x 20 mm serija DSQ pa do 40 x 25 x 78 mm (DCA 78). Tipi DCA so z enosmernim napajanjem in AC z izmeničnim napajanjem. Pri strojih, kjer so večja mehanska nihanja in vibracije, je primernejša uporaba serije DCE (s povečanim dosegom). Seriji DCC in ACC zahtevata natančne nastavitve (preklopna razdalja je odvisna od materiala zaznavanja). Tam, kjer gibov in razdalj ni mogoče točno nastaviti, se uporabljajo ultrazvočna stikala serij UK in UT, ki zaznavajo les ne glede na barvo in velikost. Tipalna razdalja serije UK1 je 0,04–2,2 m in serije UT 0,6–8 m. Kadar pride do motenj zaradi svetlečih objektov (folija za zavijanje) ali pa zaradi prahu v okolici, je primerna uporaba ultrazvočnih senzorjev. Serija UK6 v ohišju M18 je cenovno ugodna in je enostavna za montažo. Tipala je mogoče uporabiti na tekočih trakovih za zaznavanje lesenih plošč (»desk«). Prodajni program podjetja FBS elektronik, d. o. o., obsega široko paleto stikal in zaznaval. S svojimi izkušnjami skupaj z naročniki vedno poiščejo optimalne rešitve za njihove potrebe oziroma projekte. Z dobro utečenimi nabavnimi kanali na področju Evrope pa zagotavljajo kratke dobavne roke lastnih izdelkov kakor tudi izdelkov njihovih partnerskih podjetij. Vir: FBS Elektronik, d.o.o. Prešernova cesta 8, 3320 Velenje, tel.: +386 3 8983 702, mob: +386 64 157 204, fax.: +386 3 8983 718, e-mail: peter.meh@ fbselektronik.com, internet: http://www.fbselektronik.com/ Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 305 PODJETJA PREDSTAVLJAJO Daljinsko ogrevanje z lesno biomaso Daljinski sistemi ogrevanja na lesno biomaso so primerni za nadomeščanje klasičnih sistemov, saj je lesna biomasa sorazmerno poceni in razpoložljiv energent, sistemi njenega izkoriščanja pa učinkoviti (slika 1). Pri tem je treba posvetiti pozornost tako načrtovanju in razvoju ter izbiri komponent sistema toplotnega ogrevanja kakor tudi stalni optimizaciji in nadzoru stroškov delovanja ogrevalnega sistema. Podjetje GIA-S skupaj s partnerjem Samson AG že vrsto let razvija sisteme daljinskega ogrevanja na biomaso. Izkušnje, ki so si jih pri tem pridobili, jim omogočajo, da za različne investitorje pripravijo optimalne celostne rešitve od zasnove, izvedbe in optimizacije, upoštevajoč njihove želje in finančne omejitve. Pri svojem delu se osredotočajo na: Slika 1 : Lesna biomasa za daljinsko ogrevanje Projektiranje sistema daljinskega ogrevanja Da bi bili stroški ogrevanja stroškovno ustrezni in sistem ogrevanja zanesljiv, je treba poleg študija izvedljivosti že v fazi investicije posvetiti pozornost pravilnim rešitvam ter v nadaljevanju v obdobju uporabe optimizaciji delovanja sistema kakor tudi nadzoru stroškov. Potrebno je:  pravilno zasnovati in dimenzionirati vse komponente biomasnega daljinskega sistema (vir energije, hranilnik, toplovod), tako da lahko skupaj delujejo s čim večjim izkoristkom, hkrati pa se minimizirajo stroški nabave in vgradnje;  optimizirati delovanje sistema, kar vključuje pravilno delovanje vira toplote (optimalen izkoristek), hranilnika toplote (prevzemanje bremena konic), vodenje mreže daljinskega ogrevanja in odjemalcev toplotnih postaj;  nadzorovati stroške in optimizacijo (»fine tuning«) sistema, kadar je treba ogrevanje optimalno prilagoditi potrebam odjemalcev in znižati obratovalne stroške. 306 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26  izdelavo tehnične rešitve za vse vrste biomasnih sistemov (integracija kogeneracije, obnovljivih virov energije ...);  izdelavo nadzornih sistemov za vodenje kotlovnic in toplotnih postaj za mikrosisteme (do pet toplotnih postaj), srednje velike sisteme (do 30 toplotnih postaj) in velike sisteme (do tri ali več tisoč toplotnih postaj);  dobavo in postavitev samostoječega obračunskega programa porabljene energije ali sinhronizacijo podatkov o prodani energiji, porabi s sistemom investitorja;  dobavo in montažo kompaktnih toplotnih postaj GIAFLEX, multifunkcijskih naprav AIR-SEP in regulacijskih elementov Samson. Toplotne postaje V podjetju so razvili novo serijo toplotnih postaj GIAFLEX, ki vključuje tipske stenske in samostoječe rešitve v popolnoma izolirani izvedbi, primerne tako za klasično kot tudi biomasno daljinsko ogrevanje (slika 2). Postaje so izdelane kot zaključene celote s strojno in električno povezanimi elementi in pripadajočo elektroomaro. Stenske postaje imajo dve različici: GIAFLEX S in L. Primerne so za toplotne moči od 10 do 120 kW. Izvedbe na samostoječem ohišju GIAFLEX FRAME so za moči do 10 tisoč kW in se lahko povsem prilagodijo zahtevam kupca. Modularna zgradba toplotnih postaj omogoča fleksibilnost, snemljiva izolacija pa zmanjšuje toplotne izgube ter poenostavlja dostop in servisiranje. PODJETJA PREDSTAVLJAJO malcev in števčna stanja so vedno dosegljivi obračunskemu računovodskemu programu upravljavca sistema v podatkovni bazi SQL, za manjše sisteme pa prodajalec energije lahko prejme obračune v preprosti excel preglednici. Varen do stop do nadzornega sistema je mogoč tudi oddaljeno, preko spletnega brskalnika s pametne tablice, telefona ali osebnega računalnika. Skrajšano povedano: vse informacije so na voljo »varno« in »on-line«. Vzdrževanje tlaka v sistemu Nadaljnje prihranke omogoča naprava AIR-SEP, ki skrbi za vzdrževanje tlaka in pravilno pripravo vode v toplovodnem sistemu. Naprava je zaradi svoje konstrukcije posebej primerna za vgradnjo v toplovodne sisteme, kjer lahko temperature narastejo na 100 °C. S svojim delovanjem vzdržuje optimalen izkoristek prenosa toplote, kar je ključno za skupen izkoristek celotnega sistema. Podatki o porabljeni energiji so v vsakem trenutku na razpolago za obračun. Nadzor po vgraditvi sistema Slika 2 : Toplotna postaja GIAFLEX Regulatorji Postajo krmilijo komunikacijsko sposobni regulatorji Samson Trovis, ki se lahko povežejo s števcem toplote in omogočajo omejevanje toplotne moči na posamezni toplotni postaji. To za dobavitelja toplote pomeni prilagodljivost, saj lahko z enostavnim posegom ustrezno zmanjša nominalno moč toplotne postaje (zakupljeno moč). Regulatorji toplotnih postaj pri odjemalcih so povezani v nadzorni sistem, ki optimizira in omogoča oddaljeno spreminjanje nastavljenih parametrov. Zbiranje podatkov in nadzor Vzporedno z nadzorom toplotnih postaj sta omogočena tudi dostop do podatkov iz kotlovnice in daljinskega omrežja ter njihovo vzorčenje. Podatki o porabljeni energiji pri porabnikih se odčitavajo konstantno in so v vsakem trenutku na razpolago za dnevni, mesečni ali letni obračun. Poraba odje- V GIA-S poudarjajo, da lahko le pravo znanje in pravilne rešitve prinesejo pozitivne učinke za investitorja. To pomeni, da je treba nadzor nad stroški izvajati tudi po vzpostavitvi sistema, ves čas skrbeti za optimizacijo in se prilagajati trenutnim zahtevam. Le tako se doseže najhitrejše povračilo naložbe in zagotovi dobičkonosno obratovanje skozi celotno življenjsko dobo takšnega sistema. Zaključek Podjetje GIA-S je v Evropi vodilno v panogi in je v slovenskem prostoru realiziralo številne sisteme. Njihova regulacijska oprema je vgrajena v več tisoč toplotnih postaj. Več o njihovih dosežkih je mogoče najti na spletni strani: https://www.giaflex.com. Vir: Samson AG; GiA-S Industrijska oprema, d. o. o., Industrijska 5(skladišče in uprava: Industrijska 1K), 1290 Grosuplje, Tel: +386 1 7865 300, Fax: +386 17863 568, e-mail: info@gia.si, internet: www.samson-slo.com; www.giaflex.com, g. Dušan Lebar Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 307 PODJETJA PREDSTAVLJAJO Dvižne noge za prilagoditev višine delovnih površin uporabnikom Petra Goljat V proizvodnji kakor tudi v drugih okoljih, kjer dela človek, je treba za ergonomsko ureditev delovnega mesta pogosto prilagajati višino delovne površine. V ta namen so razviti različni dvižni mehanizmi, ki jih je mogoče uporabiti pri prilagajanju delovnih miz in višine tekočih trakov, strojev in naprav (slika 1). Ergonomsko oblikovana delovna mesta preprečujejo nastanek poklicnih bolezni, katerih posledica so odsotnosti z dela. Hkrati pa prilagojena delovna mesta omogočajo povečanje produktivnosti. Slika 1 : Dvižni sistem podjetja Suspa ELS3 Heavy Duty za širok spekter uporabe Podjetje Suspa je za ergonomsko oblikovanje delovnih mest razvilo električno nastavljive dvižne noge ELS Heavy Duty, ki so namenjene za dviganje in spuščanje težkih bremen (slika 2). Noge vključujejo mehansko zavoro, ki omogoča nadzorovano spuščanje in zadrževanje večjih obremenitev. Sistem ELS-Heavy-Duty lahko dviga in spušča breme- na z maso do 800 kg in zagotavlja zvezno prilagajanje višine. Odlikuje ga hitro, tiho in enostavno nastavljanje višine v razponu 500 mm. Deluje s preverjenim krmilnim sistemom SMS SCT4 in ročnim stikalom. Hitrost dviganja in spuščanja je 20 mm/s. Srebrnosivo lakirane jeklene dvižne noge ELS3 Heavy Duty so zasnovane tako, da se večji zunanji profil dviga navzgor (BTU - Big Tube up), drsi po ožjem notranjem profilu in ga v spuščenem stanju prekriva. V industrijskih okoljih, polnih prahu in ostalih drobnih delcev, je to najboljša rešitev, saj se med dvema profiloma nabira manj umazanije in prahu. Za dvigovanje delovnih površin se lahko glede na maso uporabi različno število dvižnih nog (2, 3 ali 4 noge). V tem primeru je nosilnost do 400 kg. Za večje obremenitve se lahko poveže tudi več nog, največja nosilnost je 800 kg. Slika 2 : Dvižni sistem za velike obremenitve je na voljo le v različici BTU (Big Tube Up) Petra Goljat, univ. dipl. inž., HENNLICH, d. o. o., Kranj 308 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 Dvižne noge ELS Heavy Duty se na nosilni okvir plošče pritrdijo z dvanajstimi navojnimi vijaki M6. Predhodno izvrtane luknje v dvižnih stebrih so v pomoč tudi za pritrditev na po meri izdelan okvir. Okvir mize je na voljo v dimenzijah 1.600, 1.800 in 2.000 mm. Opremljene so lahko z različnimi ročnimi stikali, ki imajo tudi spominsko funkcijo in možnost shranitve štirih različnih višin (slika 3). PODJETJA PREDSTAVLJAJO Slika 3 : Dodatna oprema Konstrukcija ELS3 Heavy Duty je robustna in prostorsko varčna, hkrati pa izpolnjuje vse zahteve ergonomsko optimiziranega delovnega mesta, ki ga lahko več zaposlenih uporablja izmenično. Vir: Suspa GmbH, https://www.suspa.com/unternehmen NOVA ČRPALKA SCHMITT SMP črpanje tekočin iz posod pod nivojem črpalke • • • • z magnetno sklopko in brez mehanskih tesnil material ohišja, rotorja, glave črpalke: PP višina sesanja 7 m za strupene, okolju škodljive in jedke medije Pokličite nas: 041 386 003 www.hennlich.si HENNLICH d.o.o., Ul. Mirka Vadnova 13, 4000 Kranj 4. mednarodna konferenca o tribologiji polimerov, PolyTrib 2020, ki je bila načrtovana za 28. in 29. september 2020 na Bledu, je zaradi izbruha bolezni Covid-19 prestavljena na kasnejši datum. Čeprav je bila konferenca načrtovana šele čez nekaj mesecev, menimo, da bo epidemija koronavirusa takrat še vedno močno vplivala na razmere po svetu. Posledično bi bila lahko potovanje in udeležba na konferenci otežena za mnoge tuje in domače obiskovalce. Nov datum bo znan, ko se razmere umirijo. Zaenkrat ga še ni mogoče napovedati, ker so bili drugi večji dogodki in konference po svetu prav tako prestavljeni in ne želimo priti v navzkrižje z njihovimi novimi termini. Vse informacije bodo objavljene na: www.tint-polytrib.com, glede morebitnih vprašanj pa smo vam na voljo na polytrib@tint.fs.uni-lj.si. Zahvaljujemo se za razumevanje in podporo. Prof. dr. Mitjan Kalin v imenu organizacijskega odbora PolyTriba 2020 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 309 PODJETJA PREDSTAVLJAJO Popolna rešitev s senzorji Omron IO-Link Predstavljamo vam široko paleto visokozmogljivih senzorjev IO-Link, ki v kombinaciji z vsestransko »master« enoto IO-Link omogočajo še lažje doseganje povečanja produktivnosti in učinkovitosti pametnih tovarn. Slika 1 : OMRON IO-link izdelki V novo družino senzorjev IO-link spadajo:  fotoelektrični senzorji: svetlobni, odsevni, difuzno odsevni,  barvni fotoelektrični senzorji,  senzorji pretoka,  senzorji tlaka,  varnostne zavese,  bližinski senzorji s standardnim ohišjem  in senzorji, odporni na brizganje. Vsi modeli so na voljo s predhodno ožičenimi povezavami ali pa s standardnimi M8 in M12 vijačnimi ter s t. i. »Smartclick« priključki, ki ponujajo hitrejšo in priročnejšo namestitev. Številne inovativne funkcije, ki jih ponujajo novi senzorji, vključujejo sposobnost nenehne diagnostike 310 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 lastnega stanja (serijska številka, vrsta, pregrevanje naprave, umazana zaznavna površina), poročanja dogodkov na mreži in pošiljanje izhodnih podatkov senzorja. IO-Link je odprt mednarodni standard, ki ga podpira več kot 100 podjetij, vključno z večjimi proizvajalci senzorjev. Omogoča dvosmerno komunikacijo, poleg tega pa podpira tipične signale senzorjev in aktuatorjev ter omogoča njihovo izmenjavo informacij o stanju in delovnih parametrih. To pomeni, da lahko senzor ustvari opozorilo, ko njegova zmogljivost začne upadati, s tem pa omogoča predhodno popravilo, preden pride do zaustavitve stroja. Možnost pošiljanja novih parametrov na senzorje je še posebej uporabna pri strojih, ki upravljajo z več vrstami izdelkov, saj v mnogih aplikacijah odpravlja potrebo po ročnem posredovanju. PODJETJA PREDSTAVLJAJO Slika 2 : Signalizacija odklopljenega senzorja št.12 Slika 3 : »master« enoti IO-Link Senzorje dopolnjujeta t. i. »master« enoti IO-Link, ki omogočata priklop več senzorjev IO-link na eno napravo, na kateri lahko programer dostopa do vseh senzorjev hkrati. Omronovi izdelki IO-Link so del celotne platforme za avtomatizacijo podjetja, ki vključuje tudi podporo za EtherCAT in EtherNet/IP. Izdelki IO-Link so za brezhibno integracijo vključeni v programsko okolje Omron's Sysmac Studio, ki ponuja celo- vite zmogljivosti za konfiguriranje, programiranje, simuliranje in nadzor sistemov za avtomatizacijo. Vir: MIEL Elektronika, d. o. o., Efenkova cesta 61, 3320 Velenje, tel.: +386 3 777 70 00, fax: +386 3 777 70 01, internet: www.miel.si, e-pošta: info@miel.si, info@miel.si Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 311 PODJETJA PREDSTAVLJAJO Energetska analiza in kako izboljšati sistem kompresorskih postaj – 2. del Različni procesi zahtevajo različno kakovost zraka. Stroški priprave zraka višje kakovosti so višji, zato je pri načrtovanju razvoda stisnjenega zraka smotrno združiti sisteme z enakimi ali podobnimi zahtevami. Na osnovi več kot 30-letnih izkušenj so strokovnjaki OMEGA AIR oblikovali naslednje korektivne ukrepe za zanesljivo izboljšanje učinkovitosti prav vsakega sistema za stisnjeni zrak. 1 Redna menjava filtrskih vložkov v sistemih s stisnjenim zrakom Nadzor padcev tlaka v razvodni mreži stisnjenega zraka je pomemben dejavnik na poti k energetski učinkovitosti sistema. Pravilo dobre prakse govori, da mora imeti ustrezno zasnovan sistem padec tlaka manjši od 10 %. Razlika tlaka je merjena od tlačne posode do porabnika (stroja ali orodja). Problem padca tlaka se sčasoma še povečuje, kjer sta pretok in temperatura visoka. Ob visokih temperaturah v poletnih mesecih in ob povečani vlažnosti v sistem stisnjenega zraka prodre še več Slika 1 : Naraščanje padcev tlaka in točka menjave filtrskega vložka vlage, ki dodatno vpliva na filtracijo. Zato je nujno potrebna izvedba nadzora zasičenosti filtrskih vložkov, saj je cenovno bolj učinkovita njihova menjava kot pa obratovanje s prevelikimi tlačnimi padci (slika 1). Slika 2 : Izstopni tlak iz kompresorja mora pokrivati vse padce in izgube do porabnika 312 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 PODJETJA PREDSTAVLJAJO 2 Znižanje maksimalnega obratovalnega tlaka sistema Izstopni tlak iz kompresorja je eden od najpomembnejših faktorjev, ki vplivajo na učinkovitost kompresorja. Tlak sistema neposredno vpliva na porabo zraka in s tem na vloženo električno energijo kompresorja. Stisnjeni zrak je običajno proizveden pri maksimalnem tlaku kompresorja (najbolj pogosto pri 7 bar). Po vgradnji kompresorja v sistem običajno nihče več ne skrbi za vrednosti obratovalnih parametrov. Smiselno je, da je maksimalni obratovalni tlak nastavljen na najvišji tlak, ki je potreben za delovanje porabnikov. K temu tlaku se prišteje še tlak, ki je enak seštevku tlačnih padcev inštalacije od kompresorja do tega porabnika (slika 2). Znižanje maksimalnega tlaka za 1 bar pomeni 8 % prihranka energije. Zato je zelo pomembno, da sistem obratuje pri zahtevanih tlakih in ne pri višjih. Oprema mora torej obratovati pri najnižjem možnem obratovalnem tlaku, ki ga uporaba še dopušča. 3 Sanacija netesnosti sistema za stisnjeni zrak Transport stisnjenega zraka do končnega porabnika je drag proces, ki zahteva drago opremo. Ta porablja velike količine električne energije in zahteva redno vzdrževanje. Uporabniki se največkrat ne zavedajo, kakšni so njihovi letni stroški obratovanja sistema in koliko lahko prihranijo z izboljšavami. Slika 3 : Meritve puščanja stisnjenega zraka Puščanje zraka v sistemu povzroča znatne stroške, saj so lahko izgube tudi do 25 % stisnjenega zraka. Izgube nastanejo zaradi puščanja na spojih ventilov in spojnih elementov, zaradi korozije v ceveh, prepe- Slika 4 : Postroj za ponovno uporabo odpadne toplote Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 313 relih gibkih cevi, napak na odvajalnikih kondenzata, puščanja na filtrih ali regulatorjih, hitrih spojkah, zaradi slabega varnostnega ventila, na pnevmatskih cilindrih itd. Mesta puščanja se obnašajo kot šobe, iz katerih zrak izteka z zelo veliko hitrostjo. Taka mesta puščajo vseh 24 ur na dan, 365 dni v letu. Zaradi tega se tlak v sistemu znižuje, kompresor se kljub nedelovanju porabnikov večkrat vklaplja, pri tem pa porablja dragoceno energijo in znižuje stroškovno učinkovitost energetskega sistema. 4 Vgradnja sistemov za izkoriščanje odpadne toplote Med procesom komprimiranja se zrak segreva. To je enostaven fizikalni proces – toplotna energija je koncentrirana zaradi zmanjševanja prostornine zraka. Skoraj celotna energija (do 90 %), porabljena za pogon kompresorja, se pretvori v toploto (slika 5). Skupna učinkovitost sistema s stisnjenim zrakom je tako le 10–15 %. Za vzdrževanje ustrezne temperature obratovanja mora kompresor prenesti odvečno toploto na hladilni medij, preden zrak vstopi v distribucijski sistem. Ponovno je mogoče izkoristiti kar do 90 % energije. Slika 5 : Prikaz odpadne toplotne energije Najenostavnejši način je, da se ta toplota porabi za ogrevanje prostorov, kot so delavnice, skladišča in podobno. Oljno mazani kompresorji ponujajo velik potencial za izkoriščanje odpadne toplote, saj imajo hladilni sistem z zaprtim krogom. Vroče olje se lahko koristno izrabi za ogrevanje drugih medijev preko prenosnika toplote (slika 4). Prenesena toplota se lahko uporabi za ogrevalne sisteme prostorov, za ogrevanje industrijskih procesov, pripravo sanitarne tople vode itd. 5 Vgradnja sistema za nadzor stisnjenega zraka Ob prvi meritvi parametrov in izdelavi energetske analize stisnjenega zraka je večina uporabnikov presenečena ob ugotovitvi, kolikšni so dejanski obratovalni stroški. Podjetja in tovarne se morajo zavedati, da lahko investicija v nadzorni sistem prihrani ogromno dragocene energije, saj so ti stroški lahko nižji tudi do 25 %. Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 PODJETJA PREDSTAVLJAJO Vzpostavitev nadzornega sistema vključuje tudi nadzor nad obratovanjem posameznih vej sistema. Končni porabniki imajo različne zahteve po kakovosti, tlaku in pretoku zraka, zato je izjemno pomembno, da je sistem optimiziran. 6 Redno vzdrževanje po terminskem planu naprave Večina uporabnikov misli, da je pri sistemu za proizvodnjo stisnjenega zraka njihov največji strošek ravno investicija, vendar temu ni tako. Kadar obravnavamo 10-letno periodo obratovanja sistema s stisnjenim zrakom, je dejstvo, da 75 % stroškov predstavlja energija. Stroški energije lahko znatno narastejo, če vzdrževanje ni ustrezno: Naloga vseh dobrih vodij vzdrževanja je poiskati potencialne prihranke na vsaki komponenti opreme, integrirane v sistem. Nadzorni sistem lahko upravlja delovanje več kompresorjev, nadzira pretok in tlak sistema ter temperaturo točke rosišča sistema (slika 6). Seveda so za to potrebna različna tipala, ki odčitavajo obratovalne parametre.  Zasičeni filtrski vložki so vzrok za velike tlačne padce, katerih posledica je potreba po dodatni moči kompresorja za premagovanje teh uporov.  Nedelujoči odvajalniki kondenzata ne zagotavljajo zanesljivega odvoda vode iz sistema.  Prašno okolje povzroča zasičenje sesalnih in vstopnih filtrov. Posledica je pregrevanje sistema in znižanje zmogljivosti kompresorja. Da sistem stisnjenega zraka deluje zanesljivo in brez prekinitev, je nujno redno in temeljito vzdrževanje. www.omega-air.si LT1303 T1303 Slika 6 : Prikaz parametrov Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 315 PROGRAMSKA OPREMA • SPLETNE STRANI Zanimivosti na spletnih straneh [1] [1] Pnevmatični sistemi po meri – www.buerkert.de – Podjetje Bürkert Fluid Control Systems ponuja standardne pnevmatične krmilne omarice, ki olajšajo projektiranje procesne avtomatike, vključno za higiensko uporabo. V njihovem novem katalogu so na voljo pregledno predstavljeni vsi potrebni podatki in informacije. Z letošnjim letom so izdelki na voljo tudi v njihovi e-trgovini. Za pnevmatične sisteme za avtomatizacijo v živilski, farmacevtski, birotehnični in kozmetični industriji univerzalne rešitve še niso na voljo. Bürkert Fluid Control Systems pa s svojimi standardnimi higiensko zasnovanimi krmilnimi omaricami (Hygienic – Design – Schaltschränke (HD) Typ 8614) obljublja uporabnikom pomembno olajšanje pri projektiranju takšnih sistemov. Izmere, kompaktnost, modularnost gradnje s sestavnimi deli iz nerjavnega jekla, preskušeni in certificirani HD-avtomatizirani sistemi skupaj s podobno zasnovanimi aktuatorji in senzorji zagotavljajo higieno celotnega procesnega polja ter zmanjšujejo zahtevnost vzdrževanja in čiščenja procesnih postrojev. [2] Pnevmatika, ključ do avtomatične superfiniš obdelave – www.hydraulicspneumatics.com – Dvojni, modularno zgrajen obdelovalni stroj z dvema zalogovnikoma je idealna rešitev za superfiniš obdelave, kot so fino brušenje, lepanje, honanje, poliranje in druge ultraprecizne obdelave površin. Osnova stroja je inovativno zasnovana vrteča se miza z dvema zalogovnikoma, ki pospešujeta proizvodnjo, ter s pnevmatično strežno napravo s programsko krmiljenimi pnevmatičnimi valji za vlaganje obdelovancev v ustrezna prijemala. Delovna prijemala pa omogočajo precizno krmiljenje hitrosti in časa delovnih ciklov. Brusilne enote stroja z elektropnevmatičnimi regulatorji omogočajo tudi precizno nastavljanje kontaktnih sil brusilnih diskov in obdelovancev. Ustrezno krmiljenje zagotavljajo krmilna elektronika, občutljiva zaznavala in proporcionalni elektropnevmatični ventili v sklenjenih krmilnih zankah. V prispevku boste podrobno spoznali, kako integrirana elektropnevmatika lahko skrajša proizvodni čas sočasno z izboljšanim procesom obdelave. Kliknite na spletni podnaslov: bit.ly/HP19129Gringerforallthedetails. [3] Pravilno krivljenje cevi – www.fluid.de – (Blum, F.: Rohre richtig biegen) – Pri krivljenju cevovodov je nujno treba upoštevati nekaj predpisanih postopkov – točk. Redakcija revije Fluid jih povzema od IHA (Internationale Hydraulik Akademie) na primeru dvakrat ukrivljene cevi v razdalji 200 mm. Postopek je na voljo tudi 316 Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 na videu, na naslovu: www.fluid.de/tipps-und-tricks/rohre-richtig-biegen. [4] Preskušanje gibkih cevovodov – www.fluid.de – (Winkler, H. in Lauther, F. Ur.: So chechen Sie Schlauchleitungen richtig – Auf was Betreiber von Maschinen und Aulagen achten muss) – Varnostni predpisi določajo, da uporabniki naprave in stroje s hidravličnimi gibkimi cevovodi vsaj enkrat na leto preskusijo. Kako to opraviti, vam svetuje mednarodna hidravlična akademija (Internationale Hydraulik Akademie – IHA). [5] Servočrpalke, ki se hitro izplačajo – www.baumuller.com – Podjetje BAUMÜLLER je ponuja na novo razvite hidravlične servočrpalke. Nova izvedba črpalke je pritrjena neposredno na pogonski elektromotor. Domiselna značilnost, ki obsega še samodejno mazanje in možnost vgradnje zaznavala za preventivno vzdrževanje črpalke, zagotavlja velike prednosti pri vzdrževanju in hitro amortizacijo. [6] Simulacija pogona črpalke s spremenljivo hitrostjo – www.hydraulicspneumatics.com – Simulatorji leta letala v vojnih razmerah uporabljajo hidravlične aktuatorje triosnega gibanja v ekstremnih razmerah. Posadka lahko simulira postopke krmiljenja v kritično nevarnih razmerah. Hibridni sistem gibanja kabine lahko simulira ekstremne razmere leta letala s pospeški do 0,5 g ob največjih varnostnih standardih. Pogon temelji na uporabi frekvenčno krmiljene črpalke s spremenljivo iztisnino z uporabo dveh tehnoloških postopkov, ki zagotavljata zanesljivo delovanje hidravlike in energetsko učinkovite dinamike kompaktne elektronike. Vsak podsistem posameznega hidravličnega valja obsega tudi ločen servomotor in črpalko, priključeno neposredno na valj. Več o tem na spletnem podnaslovu: bit.ly/ HP1219. [7] Sinhronizacija gibanja hidravličnih valjev – www.fluid.de – (Lauter, F.: Zylinder synchron bewegen – So teilen Sie den Volumenstrom richtig) – Za sinhronizacijo gibanja dveh hidravličnih valjev le križna povezava cevovodov. Kako se zagotavljata paralelna in enakomerna delitev tlaka, tolmači Jorg Backhaus, učitelj hidravlikov na mednarodni hidravlični akademiji (Internationale Hydraulik Akademie – IHA) iz Dresdna. Navodilo je podano v štirih točkah: križna povezava cevovodov, delitev toka z zobniškim delilnikom toka, mazanje zobniškega sklopa in vgradnja regulatorja toka. Predstavitev je na voljo tudi na naslovu: www.fluid.de/tipps-und-tricks/volumenstrom-richtig-teilen. PROGRAMSKA OPREMA • SPLETNE STRANI [8] Sodobno preventivno vzdrževanje – www.fluid.de – (Fecht, N.: Vorausschauendes Forum – Experten diskutieren über Predictive Maintenance) – Sodobno in uspešno preventivno vzdrževanje je mogoče le z jasnim in natančnim predvidevanjem. Eksperti za to področje so na forumu Gibanje in pogoni (Forum Moti- on and Drives) na lanskem Hannovrskem sejmu podrobno razpravljali o tem. Obravnava je med drugim obsegala uporabo postopkov Retrofit, interneta stvari (IoT) in komunikacije med računalniškimi oblaki pri snovanju in izvajanju sodobnega preventivnega vzdrževanja. Oglaševalci  PARKER HANNIFIN (podružnica v N. M.), Novo mesto................................................................237  POCLAIN HYDRAULICS, d. o. o, Žiri........237, 238  PPT COMMERCE, d. o. o., Ljubljana........ 237, 240  PROFIDTP, d. o. o., Škofljica........................ 251, 253  SLOVENSKO DRUŠTVO ZA TRIBOLOGIJO, Ljubljana................................317  STROJNISTVO.COM, Ljubljana.......................... 250  UL, Fakulteta za elektrotehniko........................ 305  UL, Fakulteta za strojništvo...................... 246, 309  VZMETI, d. o. o., Gorišnica....................................298  ZALOŽBA PASADENA, Ljubljana..................... 303 16.-18.2.2021 GR, Ljubljana, Slovenija 16.-18.2.2021 GR, Ljubljana, Slovenija Robotics 4Industr y IC T AX Elektronika, d. o. o., Ljubljana............. 245, 315 FESTO, d. o. o., Trzin..................................... 237, 320 HENNLICH, d. o. o., Kranj..................................... 309 ICM, d. o. o., Vojnik...............................249, 296, 319 INDMEDIA, d. o. o., Beograd, Srbija..................263 INOTEH, d. o. o., Bistrica ob Dravi.....................299 JAKŠA, d. o. o., Ljubljana......................................243 La & Co., d. o. o., Limbuš............................. 237, 302 MIEL Elektronika, d. o. o., Velenje.............237, 293 OLMA, d. o. o., Ljubljana......................................300 OMEGA AIR, d. o. o., Ljubljana................... 237, 314 OPL AVTOMATIZACIJA, d. o. o, Trzin.....237, 287 Robotics 4Industr y IC T             powered by www.icm.si powered by www.icm.si Ventil 4 / 2020 • Letnik 26 317 IMPRESUM © Ventil 26(2020)4. Tiskano v Sloveniji. Vse pravice pridržane. © Ventil 26(2020)4. Printed in Slovenia. All rights reserved. Internet: E-mail: http://www.revija-ventil.si ventil@fs.uni-lj.si ISSN 1318-7279 UDK 62-82 + 62-85 + 62-31/-33 + 681.523 (497.12) VENTIL Volume Letnik Year Letnica Number Številka Revija za fluidno tehniko, avtomatizacijo in mehatroniko Journal for Fluid Power, Automation and Mechatronics 26 2020 4 Revija je skupno glasilo Slovenskega društva za fluidno tehniko in Fluidne tehnike pri Združenju kovinske industrije Gospodarske zbornice Slovenije. Izhaja šestkrat letno. Ustanovitelja: Izdajatelj: Glavni in odgovorni urednik: Pomočnik urednika: Tehnični urednik: Znanstveno-strokovni svet: Oblikovanje naslovnice in oglasov: Lektoriranje: Prelom in priprava za tisk: Tisk: Marketing in distribucija: Naslov izdajatelja in uredništva: Naklada: Cena: SDFT in GZS – ZKI-FT Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo prof. dr. Janez Tušek mag. Anton Stušek Roman Putrih  prof. dr. Maja ATANASIJEVIČ-KUNC, FE Ljubljana  prof. dr. Ivan BAJSIĆ, Univerza v Novem mestu, Fakulteta za strojništvo  doc. dr. Andrej BOMBAČ, FS Ljubljana  prof. dr. Peter BUTALA, FS Ljubljana  prof. dr. Alexander CZINKI, Fachhochschule Aschaffenburg, ZR Nemčija  doc. dr. Edvard DETIČEK, FS Maribor  prof. dr. Janez DIACI, FS Ljubljana  prof. dr. Jože DUHOVNIK, FS Ljubljana  prof. dr. Niko HERAKOVIČ, FS Ljubljana  mag. Franc JEROMEN, GZS – ZKI-FT, je upokojen  prof. dr. Roman KAMNIK, FE Ljubljana  prof. dr. Peter KOPACEK, TU Dunaj, Avstrija  mag. Milan KOPAČ, POCLAIN HYDRAULICS, Žiri  prof. dr. Darko LOVREC, FS Maribor  izr. prof. dr. Santiago T. PUENTE MÉNDEZ, University of Alicante, Španija  doc. dr. Franc MAJDIČ, FS Ljubljana  prof. dr. Hubertus MURRENHOFF, RWTH Aachen, ZR Nemčija  prof. dr. Gojko NIKOLIĆ, Univerza v Zagrebu, Hrvaška  izr. prof. dr. Dragica NOE, FS Ljubljana  dr. Jože PEZDIRNIK, FS Ljubljana  Martin PIVK, univ. dipl. inž., Šola za strojništvo, Škofja Loka  prof. dr. Alojz SLUGA, FS Ljubljana  Janez ŠKRLEC, inž., Razvojno raziskovalna dejavnost, Zg. Polskava  prof. dr. Brane ŠIROK, FS Ljubljana  prof. dr. Željko ŠITUM, Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb, Hrvaška  prof. dr. Janez TUŠEK, FS Ljubljana  prof. dr. Hironao YAMADA, Gifu University, Japonska Narobe Studio, d. o. o., Ljubljana Marjeta Humar, prof., Andrea Potočnik Grafex agencija | tiskarna Schwarz Print, d. o. o., Ljubljana Roman Putrih UL, Fakulteta za strojništvo – Uredništvo revije Ventil Aškerčeva 6, POB 394, 1000 Ljubljana Telefon: + (0) 1 4771-704 Faks: + (0) 1 4771-772 in + (0) 1 2518-567 1.500 izvodov 4,00 EUR – letna naročnina 24,00 EUR Revijo sofinancira Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS). Revija Ventil je indeksirana v podatkovni bazi INSPEC. Na podlagi 25. člena Zakona o davku na dodano vrednost spada revija med izdelke, za katere se plačuje 5-odstotni davek na dodano vrednost. 318 16.-18.2.2021 GR, Ljubljana, Slovenija 4Industr y IC T Robotics powered by www.icm.si Ventil / Letnik 26 / 2020 / 4 / Avgust ISSN 1318 - 7279 Letnik 26 / 2020 / 4 / Avgust Razvoj in raziskave prototipa Stewartove ploščadi S-Ozobja Indeks viskoznosti hidravličnih tekočin Lasersko kaljenje na robotski celici Elektronske rešitve KRMILNA PALICA Za hidrostatični pogon, ki opravlja natančno tisto, kar zahtevate… KRMILNIK SD Premier ARMATURNA PLOŠČA - smer - vožnja/delo - način dela/hitrost motorja - parkirna zavora - krmiljenje vožnje - nadzor spodrsavanja Prilagodljive aplikacije PROTIZDRSNI VENTIL ZAVORNI VENTIL - zaznavalo tlaka Vi iščete zmogljivost in zanesljivost. Vi zahtevate prilagodljivost pri snovanju vaših aplikacij. Mi vas oskrbimo z modularnim kotnim sedežnim ventilom. MOTOR TANDEM ČRPALKA z SA krmiljem - krmiljenje iztisnine - potenciometer povratne zveze - zaznavalo hitrosti - zaznavalo omejevalnika moči ZAZNAVALO HITROSTI SPREMINJANJE HITROSTI Robusten in zmogljiv – kotni sedežni ventil iz nerjavnega jekla. Zahvaljujoč patentiranemu vmesniku se lahko različni aktuatorji in ventili poljubno kombinirajo in poenostavijo uporabo v vaših aplikacijah. Tokovno optimiziran procesni ventil v DN13 (½")–DN65 (2 ½") nudi največjo fleksibilnost pri načrtovanju vaše aplikacije. Na razpolago je za povezovanje z navoji, objemkami, ali varjenimi povezavami ter z batnim ali membranskim aktuatorjem (enostransko ali dvostransko delujoč). www.festo.com/vzxa PROTIZDRSNI VENTIL Festo, d.o.o. Ljubljana Blatnica 8 SI-1236 Trzin Telefon: 01/ 530-21-00 Telefax: 01/ 530-21-25 sales_si@festo.com www.festo.si www.miel.si www. poclain-hydraulics.com