Seminarski rad

Predmet: Hidraulika i pneumatika

Tema: Hidraulični sistemi i hidraulične prese

Profesor: Dr Dragan Živković

student: Trninić Slobodan

broj indeksa : 151/016

januar 2018

Sadržaj

1. Uvod

Pod hidrauličnim sistemom, u opštem slučaju, podrazumevamo skup uređaja spososbnih da vrše

prenos energije i informacije pomoću hidraulične tečnosti.

Hidraulični sistem pretvara mehaničku energiju u hidrauličnu i obratno. Medijum za pretvaranje i

prenošenje energije u hidrauličkim sistemima je fluid. U hidrauličnim sistemima koriste se tečnosti kod
kojih se zapremina ne sme značajno da menja pod delovanjem spoljne sile (nestišljivi fluidi).

Hidraulički sistemi se mogu podeliti u dve velike grupe, na:

• hidrodinamičke sisteme i
• hidrostatičke sisteme.

Hidrodinamični sistem prenosi energiju posredstvom kinetičke energije strujanja radne tečnosti.

Učešće energije pritiska je zanemarivo malo.

Hidrostatički sistem prenosi energiju posredstvom potencijalne energije radne tečnosti (energija

pritiska). Učešće kinetičke energije je vrlo malo (ispod 0,5%). Hidrostatički pogoni su pogodni za
regulaciju pa se veoma često primenjuju u regulacionim sistemima. Predmet našeg razmatranja su
isključivo hidrostatički sistemi.

Osnovne komponente hidrostatičkog sistema su:

• generator hidrauličke energije (pumpa, akumulator),
• upravljačke komponente (razvodnik, servorazvodnik, regulator pritiska, regulator protoka

itd.),

• izvršne komponente (hidromotori, cilindri) i
• pomoćne komponente (cevovodi, rezervoari, filtri, izmenjivači toplote itd.).

Hidraulična pumpa je uređaj koji mehaničku energiju prevodi u hidrauličnu energiju (energiju

pritiska).

Hidraulični motor hidrauličku energiju prevodi u mehaničku energiju. Široka primena

hidrauličkih uređaja u gotovo svim oblastima tehnike uslovljena je velikim brojem prednosti u odnosu na
ostale pogone.

Osnovne prednosti hidrostatičkih pogona nad ostalim pogonima su:

• veoma mala težina, gabariti i momenti inercije,
• jednostavna zaštita od preopterećenja,
• mogućnost dobijanja velikih prenosnih odnosa bez upotrebe reduktora,
• mogućnost kontinualne promene brzine i smera,
• veoma jednostavno pretvaranje obrtnog u translatorno kretanje,
• velika brzina odziva, zbog praktične nestišljivosti hidrauličkog ulja.

Hidrostatički sistemi imaju i određene nedostatke:

• osetljivost na prljavštinu,
• gubitak energije, koji se pretvara u toplotu naročito kod prigušnog upavljanja,

do kondenzacije vodene pare i stvara se vacuum u cilindru.

• Atmosferski pritisak sad potiskuje klip nadolje.

•

Ventil za hladnu vodu se isključuje u

podesnom trenutku.

• Ciklus se ponavlja.

Kako vidimo, koristan rad vrši atmosferski pritisak, potiskujući klip u vacuum nastao

kondenzacijom pare. Zato se ovakva mašina ponekad naziva atmosferskom.

U prvim verzijama Njukomenove mašine, ventili su otvarani i zatvarani ručno u toku ciklusa.

Postoji priča da je dječak koji je bio zaposlen da upravlja ventilima, sam došao na zamisao da poveže
ventile sa "klackalicom" na vrhu mašine i tako automatizira proces. Bilo kako bilo, kasnije Njukomenove
mašine su imale sistem poluga koje su automatski otvarale i zatvarale ventile u pogodnom trenutku.

Slika 2. Njukomenova "atmosferska" mašina. Para - ružičasto, voda - plavo. Ventili su otvoreni

(zeleno) ili zatvoreni (crveno)

Blez Paskal (19. jun 1623 — 19. avgust 1662) je bio francuski matematičar, fizičar i filozof.

Paskal je od malena pokazivao interesovanje za nauku pa je već sa 18 godina konstruisao prvu
matematičku mašinu, mehanički sabirač kako bi pomogao svom ocu u poslovanju. 1650. godine napušta
svet nauke i okreće se religiji, odnosno kako je on napisao „razmatranju veličine i misterije čoveka“.

Slika 3. Blez Paskal

Paskalov rad na polju izučavanja fluida (hidrodinamičkih i hidrostatičnih) bio je zasnovan na

principima   hidrauličnih   fluida.   Njegov   pronalazak   uključuje   i   hidrauličnu   presu   (korišćenjem
hidrauličnog  pritiska  kako  bi  se  povećala  snaga)  kao  i  štrcaljku.  Do  1646.  godine,  Paskal   je  izučio
Toričelijev   eksperiment   sa   barometrima.   Nakon   što   je   ponovio   eksperiment,   koji   je   podrazumevao
postavljanje tube ispunjene živom naopako u bokal žive, Paskal je postavio pitanje koja sila je držala živu
u tubi i šta je ispunjavalo prostor iznad žive u tubi. Do tada, većina naučnika je radije verovala da taj
prostor ispunjava neka nevidljiva materija nego vakuum.

Nastavljajući dalje eksperimente, Paskal je 1647. godine napisao delo: „Novi eksperimenti sa

vakuumom“, (“Experiences nouvelles touchant le vide“), u kom je detaljno opisao osnovna pravila,
navodeći na kojoj temperaturi različite tečnosti mogu biti podupirane vazdušnim pritiskom. On takođe
iznosi i razloge zašto se baš vakuum nalazi iznad tečnosti u tubi barometra. Paskal 1648. Godine nastavlja
sa eksperimentima kojima potvrđuje da visina žive može da se promeni. Eksperiment je zaživeo u Evropi
kao konačna teorija o principima I vrednostima barometra. Suočen sa kritikama da mora postojati neka
nevidljiva materija koja ispunjava prazan prostor, Paskal je u svom odgovoru upućenom naučnicima dao
jedan od najznačajnijih izjava
sedamnaestog veka o naučnoj metodi :

• Pregled savremenih rešenja hidrauličnih sistema

Funkcije hidrauličnog sistema su: pretvaranje mehaničke energije u hidrauličnu (i obrnuto), prenos

energije s jedne lokacije na drugu i odgovarajuće upravljanje. Medijum za pretvaranje i prenos energije je
tečnost. U hidrauličnim sistemima koriste se nestišljive tečnosti čija se zapremina ne sme značajno
menjati pod delovanjem spoljne sile.

Razlikuju se hidrodinamički i hidrostatički sistemi. Hidrodinamički sistem prenosi energiju

posredstvom kinetičke energije struje radne tečnosti. Učešće energije pritiska je zanemarivo. Hidrostatički
sistem prenosi energiju posredstvom energije pritiska struje radne tečnosti. Učešće kinetičke energije pri
tome je vrlo malo (ispod 0,5%).

2.1.Hidraulični prenosnik

Idealan hidraulični prenosnik je hidraulični sistem čije su funkcije pretvaranje i prenos energije;

pojednostavljeno je prikazan na slici 5. Osnovni elementi hidrauličnog prenosnika su: hidraulična pumpa,
radna tečnost, cevovod i hidraulični motor.

Slika 5. Idealan hidraulični prenosnik

Pretpostavlja se da je radna tečnost idealna (nije stišljiva ni viskozna) i da se u hidrauličnom

prenosniku ne gubi energija. Klip hidraulične pumpe površine A1 pod delovanjem sile F1 potiskuje ispred
sebe radnu tečnost i stvara pritisak p1 u njoj. Istisnuta tečnost iz pumpe kroz cevovod dolazi u hidromotor
i potiskuje klip hidromotora površine A2. Pritisak na pumpi, p1, jednak je pritisku p2 na hidromotoru
(idealni uslovi rada, nema gubitaka energije).

Sila F2 na klipu cilindra motora ima vrednost:

Odnos aktivnih površina klipa motora i pumpe, A2/A1, jeste koeficijent pojačanja sile u

hidrauličnom prenosniku.

Kako su pretpostavljeni idealni uslovi, ispred klipa hidromotora dospeva sva istisnuta tečnost iz

hidraulične pumpe, tj. postoji jednakost zapremina.

∙

A1 = v2

∙

gde su v1 i v2 [m/s] – brzina klipa pumpe i motora.

Brzina klipa motora, v2, izražena je formulom:

Odnos aktivnih površina klipa motora i pumpe, A1/A2, jeste koeficijent pojačanja sile u ovom

prenosniku.

Za praktičnu realizaciju funkcije upravljanja hidrauličnom energijom u hidrauličnom sistemu

(hidrauličnom prenosniku) primenjuju se dva načina:

• prigušivanje protoka radne tečnosti pre ulaska u hidraulični motor (prigušno upravljanje),
• promena radne zapremine hidraulične pumpe ili motora u toku procesa prenošenja energije

(zapreminsko upravljanje).

•

2.2. Hidraulični sistem s prigušnim upravljanjem

Pojednostavljen prikaz hidrauličnog sistema s prigušivanjem protoka dat je šematski na slici 6.

Sistem se sastoji od: rezervoara s radnom tečnošću, hidraulične pumpe, jednosmernog ventila, ventila za
ograničenje pritiska, manometra za merenje i prikazivanje vrednosti pritiska, prigušnog ventila protoka,
razvodnog ventila i dvoradnog hidrauličnog cilindra. Svi elementi sistema su spojeni cevima i ispunjeni
radnom tečnošću.

ili B. Kad se uspostavi električno kolo napajanja namotaja elektromagneta, kotva potiskuje klip
razvodnika. Nulti (središnji) radni položaj klipa razvodnika drže dve cilindrične opruge.

Dva hidraulična priključka (izlazni priključci razvodnog ventila) spojena su na radne komore

hidrauličnog cilindra, a dva (ulazni priključci) na hidrauličnu pumpu i rezervoar. Radna tečnost koju
potiskuje pumpa može se usmeriti u desnu komoru hidrauličnog cilindra, levu komoru ili u rezervoar.
Dok se jedna komora hidrauličnog cilindra napaja radnom tečnošću iz hidraulične pumpe, suprotna
komora se spaja s rezervoarom. To je omogućeno zahvaljujući konstrukciji kanala u telu razvodnog
ventila.

Slika 7. Izvlačenje klipnjače hidrauličnog cilindra (a) i uvlačenje klipnjače (b)

Slika 7 a šematski prikazuje izvlačenje klipnjače hidrauličnog cilindra (aktiviran ON/OFF

elektromagnet A), a slika 1.5 b

−

uvlačenje klipnjače (aktiviran ON/OFF elektromagnet B).

Manometar meri vrednost pritiska u sistemu i prikazuje ga na skali. Brzina kretanja klipnjače

hidrauličnog cilindra može se menjati pomoću prigušivača protoka. On može smanjiti zapreminu (protok)
tečnosti na ulazu u razvodni ventil tako da deo vraća u rezervoar, zavisno od veličine prigušnog otvora.

Minimalna brzina kretanja klipnjače hidrauličnog cilindra dobija se pri potpuno otvorenom

ventilu za prigušivanje protoka, a maksimalna pri potpuno zatvorenom. Ventil za ograničavanje pritiska
osigurava sistem od preopterećenja koje može nastati u toku rada (na primer, preopterećenje klipnjače
može izazvati porast pritiska u sistemu).

U slučaju preopterećenja ventil se otvara i radna tečnost propušta u rezervoar. Ventil za

ograničenje pritiska se otvara i kad je razvodni ventil u središnjem (nultom) položaju a hidraulična pumpa
uključena. To je svakako nepovoljan režim rada jer pogonski motor pumpe radi pod maksimalnim
opterećenjem i hidraulični system ne daje korisnu energiju na izlazu (najveći deo energije dovedene u
hidraulični system pretvara se u toplotnu energiju).

2.3. Hidraulični sistem sa zapreminskim upravljanjem

Pojednostavljena šema hidrauličnog sistema sa zapreminskim upravljanjem prikazana je na slici

8. Hidraulični sistem ima hidrauličnu pumpu, hidraulični motor, spojni cevovod i radnu tečnost.
Hidraulična pumpa sistema je konstruisana tako da se veličina i smer protoka radne tečnosti iz pumpe
može podešavati (promenljiva radna zapremina). Protok se može podesiti od neke minimalne do
maksimalne vrednosti.

Osnovna funkcija ovog sistema je upravljanje smerom i brzinom rotacije vratila hidrauličnog

motora.

Slika 8. Pojednostavljen prikaz hidrauličnog sistema sa zapreminskim upravljanjem

U kućištu hidraulične pumpe smešten je blok cilindara s pokretnim klipovima i ulaznim vratilom

pumpe. Blok cilindara se oslanja na razvodnu ploču pumpe. Aksijalno kretanje klipova podešava se
pomoću klizne ploče čiji se nagib može menjati polužnim mehanizmom. Veličina radne zapremine
hidraulične pumpe zavisi od nagiba klizne ploče.

Hidraulični motor ima blok cilindara, razvodnu ploču i klipove. Za razliku od hidraulične pumpe

sistema, u kućište motora smeštena je klizna ploča čiji je nagib stalan. Aksijalni hod klipova hidrauličnog
motora ne može se menjati (kao kod pumpe). Hidraulični motor ovog sistema ima konstantnu radnu
zapreminu. Hidraulična pumpa i motor hidraulično su spojeni (u ovom slučaju cevovodom).

Hidraulični sistem je ispunjen radnom tečnošću. Vratilo hidraulične pumpe pogoni se pomoću

izvora mehaničke energije u jednom smeru. Rotacijom bloka cilindara hidraulične pumpe, klipovi izvode
relativno aksijalno kretanje (zavisno od nagiba klizne ploče) i čelo klipa pomera radnu tečnost (usisava ili
potiskuje). Kako su hidraulična pumpa i motor spojeni, tečnost iz pumpe dospeva u motor i obrnuto.

Kad klizna ploča nije nagnuta, kao što je šematski prikazano na slici 8, nema relativnog

aksijalnog pomeranja klipova pumpe, nema protoka tečnosti iz prostora pumpe u hidromotor i vratilo
hidrauličnog motora miruje.

Slika 10. Elementarna hidraulična pumpa (a) i hidraulični motor (b)

Elementarna hidraulična pumpa (generator hidraulične energije) ima cilindar I pokretni klip sa

aktivnom površinom A, i prikazana je šematski na slici 10 a. Prostor ispred klipa ispunjen je radnom
tečnošću. Pritisak p, koji nastaje usled delovanja sile F na klip površine A, ima vrednost:

gde su:
p [Pa]

−

pritisak,

F [N]

−

sila i

A [m2]

−

aktivna površina klipa.

Zapreminski protok Q radne tečnosti iz hidraulične pumpe izražava se formulom:

Q = v

∙

gde su:
Q [m3/s]

−

protok i

v [m/s]

−

brzina kretanja klipa.

Hidraulična snaga P je:

P = Q

∙

p [W]

Elementarni hidraulični motor, šematski prikazan na slici 10 b, pretvara dovedenu hidrauličnu

energiju u mehanički rad. Sila F na klipu hidromotora proporcionalna je pritisku p (koji vlada u tečnosti
ispred klipa) i veličini aktivne površine A klipa motora:

F = p

∙

Brzina klipa v hidromotora proporcionalna je dovedenom protoku Q i površini klipa A:

Motorni režim je inverzan generatorskom. Hidraulični motor teorijski može da radi kao

hidraulična pumpa i obratno.

2.5. Osnovni energetski proračun

Idealan hidraulični prenosnik (do sada razmatran) prenosi energiju bez gubitaka. Energija

dobijena na hidromotoru jednaka je energiji dovedenoj na pumpu. Takav sistem nije moguće tehnički
realizovati.

Realni hidraulični prenosnik, šematski prikazan na slici 11, ima značajne gubitke energije.

Mehanička energija dobijena na hidromotoru manja je od energije koja se dovodi na hidrauličnu pumpu.
Radna tečnost je stišljiva i viskozna. Između pokretnih delova sistema (klip i cilindar), postoji zazor.
Materijali od kojih se prave elementi sistema su elastični itd. Deo radne tečnosti gubi se kroz zazor klipa i
cilindra na pumpi i hidromotoru. Rezultat toga je da se sva raspoloživa tečnost ne prenese sa pumpe na
motor, to jest, ne učestvuje u korisnom prenosu energije.

Slika 11. Šematski prikaz realnog hidrauličnog prenosnika

Stvarni protok pumpe je manji od teorijskog. Protok koji ulazi u radnu komoru hidromotora veći

je od onog koji pomera klip hidromotora. Deo dovedene energije utroši se da se savladaju sile
mehaničkog trenja pokretnih elemenata, sile trenja slojeva tečnosti, sile inercije usled strujanja tečnosti
itd. Deo energije se nepovratno gubi u hidrauličnoj instalaciji od pumpe do motora. To su gubici u
cevovodu (curenje na spojevima i zaptivnim uređajima), gubici zbog elastičnosti cevovoda, viskoznosti i
stišljivosti radne tečnosti itd.

U energetskim proračunima hidrauličnih sistema koristi se stepen iskorišćenja:

• zapreminski ηz,
• mehanički ηm i
• ukupni η.

gde je ukupni stepen iskorišćenja η jednak:

η = ηz

∙

ηm

• Konstruktivna analiza hidraulične prese

Hidraulične prese su mašine statičkog dejstva u kojih se potencijalna energija tečnosti pod pritiskom

pretvara u mehanički rad. Njihova glavna karakteristika je sila, čijim dostizanjem prestaje proces
deformisanja. Nominalna sila mašine definisana je nominalnim pritiskom radne tečnosti (P) i površinom
cilindra (A):

Brzina pritiskivača hidrauličnih presa zavisi od protoka tečnosti (Q) i poprečnog preseka radnog

cilindra (A):

Ako se protok ne menja tada je brzina pritskivača konstantna u određenoj fazi rada mašine (slika

12). Konstantnost brzine pritiskivača tokom procesa deformisanja je značajna prednost u odnosu na
krivajne prese. Promena brzine pritiskivača po fazama radnog ciklusa je moguća a ostvaruje se promenom
protoka i veličine poprečnog preseka cilindra, što je ilustrovano na slici 12, gde je brzina pritiskivača u
povratnom hodu znatno veća od brzine u radnom hodu prese zahvaljujući malom poprečnom preseku
cilindra sa donje strane klipa.

Slika 12. Brzina pritiskivača hidraulične prese

Slika 13. D. Vilotić, Hidraulične prese i čekići, Fakultet tehničkih naika, Novi Sad, 2013.

Osnovni sistemi (struktura) hidraulične prese (slika 13):
1. Pogonski sistem koji se sastoji iz pumpe i radnog cilindra. Snaga pumpe (N) određuje se na

osnovu radnog pritiska (P) i protoka radnog fluida (Q):

(η – koeficijent korisnog dejstva). Pogonski sistem hidrauličnih presa može biti: 1 – direktni pumpni
pogon, 2 – pumpno-akumulatorski, 3 – multiplikatorski, što zavisi od traženih tehničkih karakteristika,
odnosno namene prese. Ugrađeni cilindri u prese mogu biti jednostranog ili dvostranog dejstva. Pumpe
koje se koriste kod hidrauličnih presa mogu biti: krivajno klipne i rotaciono klipne, krilne i zupčaste.

2. Izvršni deo hidraulične prese je pritiskivač na koji se postavlja pokretni deo alata. Na nekim

presama ulogu izvršnog dela ima sto prese koji je pokretan. Pokretanje pritiskivača izvodi se sa jednim ili
više hidrauličnih cilindara zavisno od njegovih dimenzija.

3. Sistem upravljanja hidraulične prese obezbeđuje ostvarenje svih funkcija i performansi prese.

Sastoji se iz hidrauličnih komponenti (ventila) i elektronskih komponenti (graničnika i kontrolera).

4. Sistem za podmazivanje obezbeđuje podmazivanje vođica pritiskivača.

5. Noseća struktura hidraulične prese objedinjuje sve delove u jedinstvenu celinu, a može biti

otvorena i zatvorena.

Na slici 13 prikazana je hidraulična presa jednostrukog dejstva s jastukom za izvlačenje, koja se

sastoji iz sledećih sklopova: 1 – radni cilindar, 2 – pritiskivač, 3 – ploča jastuka, 4, 5 – cilindri jastuka za
izvlačenje, 6 – donja traverza (sto prese), 7 – stubovi, 8 – gornja traverza, 9 – zavrtanj za prednaprezanje
stubova prese.

Prema broju dejstava hidraulične prese mogu biti a) prese jednostrukog dejstva, b) prese

višestrukog dejstva. Kod presa jednostrukog dejstva poželjno je da se u sto mašine ugradi jastuk za
izvlačenje koji povećava opseg primene takve mašine.

U pogledu namene hidraulične prese se dele na:

• Prese za oblikovanje lima – koje se koriste za obradu razdvajanjem, savijanjem, dubokim

izvlačenjem, razvlačenjem itd.

• Prese za zapreminsko oblikovanje – koje se koriste za slobodno kovanje, kovanje u kalupu,

ispravljanje i kalibrisanje, istiskivanje cevi i profila, istiskivanje komadnih delova,
utiskivanje gravura itd.

• Hidraulične prese specijalne namene: prese za hidrostatičku obradu, za izostatičko

presovanje praha, prese za montažu itd.

• Hidraulične prese za nemetale, na primer za gumu, plastiku, drvo, papir, tekstil, kožu i dr.

3.1. Radni ciklus hidraulične prese

Približni radni ciklus hidraulične prese prikazan je na slici 14 i definiše osnovne vremenske

komponente:

tc = tz + t1 + t2 + t3 + t4

gde je:
tz – vreme potrebno za vađenje obratka i ubacivanje pripremka u alat
t1 – vreme približavanja,
t2 – vreme obrade,
t3 – vreme zadržavanja obratka pod opterećenjem
t4 – vreme povratka u početni (gornji) položaj

Slika 14. Približni radni ciklus hidraulične prese a) dijagram hoda pritiskivača, b) dijagram brzine
pritiskivača

Broj radnih ciklusa u jedinici vremena:

•

b) c)

Slika 15. Faze funkcionisanja hidraulične prese a)približavane, b)deformisanje, c) povratni hod

Na izbor hidraulične prese utiču tehnološki zahtevi, tj. njihovo usklađivanje s tehničkim

karakteristikama prese u koje spadaju:

1. nominalna sila glavnog dejstva prese
2. nominalna sila ostalih dejstava
3. brzina pritiskivača: a) približavanje, b) deformisanje, c) povratni hod
4. brzine izvršnih elemenata pomoćnih dejstava mašine (držač lima i izbacivač, ako postoje)
5. hod pritiskivača
6. hod pomoćnih dejstava
7. dimenzije pritiskivača
8. dimenzije stola mašine
9. karakteristike pumpe (p, q)
10. snaga mašine
11. gabariti mašine
12. masa prese

3.3. Radna tečnost

Radna tečnost kod hidrauličnih presa je komponenta koja je veoma značajna za ispravno

funkcionisanje ove vrste mašina. Radna tečnost obezbeđuje prenos hidraulične snage od pumpe do radnog
cilindra, podmazuje pokretne delove pumpe i u radnom cilindru, obezbeđuje antikorozionu zaštitu
površina pumpe, radnog cilindra upravljačkih elemenata i cevovoda i odvodi toplotu i nečistoće iz
hidrauličnog sistema.

Radna tečnost u pogonskim sistemima hidrauličnih presa može biti:

a) voda sa dodatkom emulzije
b) mineralno ulje

Pogonski sistemi modernih hidrauličnih presa koriste mineralno ulje čije karakteristike su

određene standardima pojedinih zemalja, kao na primer DIN 51524 deo 2 (u našoj zemlji hidraulična ulja
na mineralnoj bazi definisana su standardom JUS ISO 6743- 4/1991) prema kojem hidraulično ulje mora
da ispunjava sledeće zahteve:

• konstantan nivo viskoznosti u temperaturnom intervalu od 20 do 60 stepeni celzijusa,
• otpornost na temperaturne promene i visoku tačku paljenja,
• nisku stišljivost (komperisbinost),
• nisku sklonost ka stvaranju pene pri strujanju,
• nisku apsorpciju vazduha,
• dobre mogućnosti filtriranja i
• nisku cenu.

Hidraulične jedinice projektuju se u skladu sa navedenim standardom. Radni vek tečnosti, izbor

radnog   pritiska   i   materijala   zaptivki   povezan   je   sa   vrstom   hidrauličnog   ulja.   Jedan   od   problema   u
hidrauličnom sistemu presa je stišljivost radne tečnosti koja je naročito izražena pri visokim pritiscima
koji se po pravilu pojavljuju pri radu hidraulične prese. Kompresibilnost radnog fluida umanjuje tačnost
izvršavanja   radnog   hoda,   odnosno   tačnost   konačnih   dimenzija   obratka,   usporava   odziv   hidrauličnog
sistema i mora se uzeti u obzir pri projektovanju prese. Pri radu prese sa hidrauličnim uljem može
očekivati   smanjenje   zapremine   od   0,7   do   0,8   %   za   svakih   100   bara   pritiska.   Visoka   stišljivost

hidrauličnog ulja otežava postizanje visokog pritiska i stvara probleme kod rasterećenja mašine. Izbor
hidrauličnog ulja kod presa zavisi od vrste pogonskog sistema, zatim od vrste pumpe i nivoa radnog
pritiska čije vrednosti su standardizovane (200, 300, 400, 630, 1000…bara).

Viskozitet mineralnog ulja kod hidrauličnih presa odnosi se na temperaturu od 400C a kreće se u

granicama od ISO VG 22, 32, 46, 68,100 i 150.

Rafinerija nafte Novi Sad za hidraulične prese preporučuje hidraulično ulje HIDROL HM, čija se

viskoznost na 400C kreće od 22 do 150 mm2/s (cSt), a tačka paljenja je u intervalu 196 do 2220C.

Mašine starije konstrukcije, pretežno mašine sa pumpno-akumulatorskim i multiplikatorskim

pogonskim sistemom, kao radnu tečnost koriste vodu sa dodatkom emulzije, kako bi se umanjila korozija
elemenata pogonskog sistema. Primena vode obezbeđuje nisku viskoznost i smanjene gubitke zbog trenja,
mogućnost ostvarenja velikog protoka kroz male poprečne preseke cevovoda, eliminiše opasnost od
paljenja, ekološki je čista i cena je vrlo niska.

Mineralno ulje omogućuje gradnju kompaktnih pogonskih sistema, dobro podmazuje taruće

elemente te smanjuje njihovo habanje, ima dobru antikorozionu zaštitu i obezbeđuje dugotrajnost
elemenata pogonskog i upravljačkog sistema prese. Potrebne osobine mineralnih ulja postižu se
dodavanjem aditiva. Radni vek hidrauličnog mineralnog ulja treba da iznosi oko 5000 časova. Prilikom
zamene hidrauličnog ulja u pogonskom sistemu prese treba postupiti prema preporuci proizvođača mašine
u pogledu vrste ulja i filtera za prečišćavanje.

Izbor hidrauličnog ulja vrši se u fazi projektovanja pogonskog sistema i zavisi od vrste pumpi

ugrađenih u pogonski sistem. Za slučaj rotaciono klipnih pumpi preporučuje se ulje kinematske
viskoznosti od 20 do 45 mm2/s (cSt), zupčaste pumpe rade sa uljima čija je viskoznost u granicama od 35
do 50 mm2/s (cSt) dok se za krilne pumpe preporučuje viskoznost od 30 do 45 mm2/s (cSt).

3.4. Stepen korisnog dejstva hidraulične prese

Stepen korisnog dejstva hidraulične prese određen je odnosom korisne i ukupne energije jednog

radnog ciklusa:

gde je:
Wk - koristan rad
W1 - uložen rad u radnom hodu
W2 - uložen rad u povratnom hodu
ηp - stepen korisnog dejstva pumpe
ηcev - stepen korisnog dejstva cevovoda
ηak - stepen korisnog dejstva akumulatora
ηcil - stepen korisnog dejstva cilindra

Pri određivanju ukupnog stepena korisnog dejstva nije potrebno uzimati u obzir energetiku

povratnog hoda jer su gubici energije u ovom delu ciklusa relativno mali i mogu se zanemariti pa je
efektivni koeficijent korisnog dejstva cilindra definisan izrazom:

• Proračun snage hidraulične pumpe kod hidraulične prese

Za hidraulični sistem prikazan funkcionalnom šemom na slici 16, poznati su sledeći podaci:

• prečnik hidrauličnog cilindra, Dc = 125,0 mm,
• brzina izvlačenja klipnjače, v = 0,1 m/s,
• sila na klipnjači hidrauličnog cilindra, F = 120,00 kN,
• zapreminski stepen iskorišćenja hidrauličnog cilindra, ηcz = 0,96,
• mehanički stepen iskorišćenja hidrauličnog cilindra, ηcm = 0,95,
• ukupan pad pritiska u hidrauličnoj instalaciji od hidrauličnog cilindra do pumpe, ΣΔp = 3,5

bar,

• ukupan gubitak protoka u hidrauličnoj instalaciji od hidrauličnog cilindra do pumpe, ΣΔQ =

0,001 l/min.

Potrebno je odrediti snagu hidraulične pumpe.

Slika 16. Funkcionalna šema hidrauličnog sistema

Rešenje

Vrednost pritiska pc u hidrauličnom cilindru je:

Zbog ukupnog gubitka pritiska (pada pritiska) ΣΔp u hidrauličnoj instalaciji, radni pritisak pumpe

je:

pp = pc + ΣΔp = 96,396 bar

Potreban protok Qc u hidrauličnom cilindru za izvlačenje klipnjače brzinom v = 0,1 m/s:

Stvarni protok Qp iz hidraulične pumpe mora biti veći za vrednost gubitaka protoka, ΣΔQ.

To jest:

Qp = Qc + ΣΔQ = 73,62 l/min

Snaga hidraulične pumpe, Pp, iznosi

Pp = Qp

∙

pp = 11,36 kW

Hidraulični sistemi se prikazuju funkcionalnim šemama kao na slici 16. Koriste se funkcionalni

simboli (grafički simboli) po standardima SRPS ISO 1219-1 i SRPS ISO 1219-2. Simboli grafički
prikazuju funkciju hidrauličnog elementa i sve njegove priključke.

Funkcionalne šeme hidrauličnih sistema u tehničkoj praksi nazivaju se „hidraulične šeme“.

Funkcionalne (hidraulične) šeme grafički prikazuju sve funkcionalne elemente hidrauličnog sistema,
hidraulične priključke i međusobne veze, kao i sve funkcije hidrauličnog sistema.

Poznavanje čitanja i crtanja funkcionalnih šema predstavlja uslov za komunikaciju u ovoj

tehničkoj oblasti. Pregled karakterističnih funkcionalnih simbola prema standardu SRPS ISO 1219-1 dat
je u prilogu (Dodatak B).

• Hidraulične prese za duboko izvlačenje
• Višepozicione hidraulične prese
• Hidraulične probne prese

5.1.1. Univerzalne hidraulične prese

Univerzalne hidraulične prese imaju visok nivo fleksibilnosti, a koriste se za operacije

razdvajanja i oblikovanja lima (savijanje, duboko izvlačenje, plitko utiskivanje, ispravljanje, kalibrisanje
itd.), u jednopozicionim i višepozicionim alatima. Pogodne su za izradu manjih i srednje velikih delova.
Hidraulične univerzalne prese u odnosu na mehaničke univerzalne prese imaju manji broj hodova (prosek
je 12 hodova za hidraulične, a 17 za mehaničke). Ove mašine imaju povoljniji dijagram brzine u
zavisnosti od hoda u odnosu na krivajne prese, odnosno, dijagram koji se može programirati u skladu sa
fazama radnog ciklusa.

Slika 17. Univerzalna presa Müller Weingarten 1-stubovi pres, 2-pritiskivač, 3-vođice pritiskivača

podmazivane uljem, 4- graničnik hoda
pritiskivača, sa centralnim sistemom podešavanja, 5-ploča stola, 6-jastuk za izvalačenje, 7- PC kontrolno-
upravljački sistem, 8-pogonski sistem sa aksijalno-klipnom pumpom

Hidraulične prese univerzalne namene po pravilu su opremljene jastukom za izvlačenje (slika 17)

što omogućuje izvođenje operacija izvlačenja. Noseća struktura mašine na slici je zatvorena
prednapregnuta a pogonski cilindri su smešteni na gornjoj traverzi. Jastuk za izvlačenje je smešten u stolu
prese i sastoji se od dva brza cilindra i centralnog cilindra za obezbeđenje sile držača.

Na slici 17 je prikazana univerzalna presa Müller Weingarten, koja može biti opremljena

različitim nivoima pomoćne opreme, kao na primer, amortizerom pritiskivača, sistemom za obezbeđenje
paralelnosti kretanja pritiskivača, držačem lima u stolu i pritiskivaču prese, uređajem za brzu zamenu
alata itd. Nominalna sila ovih mašina se kreće od 1000 kN do 12.500 kN, broj hodova u minutu iznosi 10-
35

5.1.2. Hidraulične prese za razdvajanje lima

Kada je u pitanju konvencionalno razdvajanje lima (probijanje i prosecanje) uobičajeno je da se

za tu svrhu koriste mehaničke (krivajne) prese, pre svega zbog svoje brzohodosti. Međutim, u određenim
slučajevima kod operacija razdvajanja prednost imaju hidraulične prese, što je posebno izraženo kod
razdvajanja lima velike debljine, kada sila premašuje vrednost od 2,5 MN. U tu svrhu mogu se upotrebiti i
univerzalne hidraulične prese (slika 18).

Poseban problem kod operacija razdvajanja jeste naglo rasterećenje pri kraju razdvajanja koje

može dovesti do vibracija obradnog sistema, a taj problem se kod hidrauličnih presa rešavaugradnjom
specijalnih amortizera. Upotrebom specijalnog pogonskog sistema sa malimradnim hodom broj hodova
kod hidraulične prese može biti i preko 300 min-1.

Slika 19. Šema hidraulične prese za fino razdvajanje presovanjem

5.1.4. Hidraulične prese za seckanje

Razdvajanje tankih limova parcijalnim zahvatom izvodi se na specijalnim automatskim mašinama

sa hidrauličnim pogonom i potpunom numeričkom kontrolom procesa (sl. 20). Osnovni alat predstavlja
žig i matrica kružnog oblika malih dimenzija, koji izvode veliki broj 16 hodova u jedinici vremena (preko
2000 min-1), koji omogućuju isecanje pravolinijskih I krivolinijskih kontura u limu. Osim toga, mašina je
snabdevena velikim brojem standardnih alata koji omogućuje probijanje i prosecanje otvora različitih
oblika i dimenzija.

Slika 20. Mašina za seckanje Trumpf model 2020

5.1.5. Hidraulične prese za savijanje

Hidraulične prese se veoma uspešno koriste za različite postupke savijanja, tj. za:

1. izradu komada manjih dimenzija u specijalnom alatu
2. izradu tankozidih profila velike dužine
3. savijanje velikih delova veće debljine (ploče)

Kod savijanja pojedinačnih delova manjih dimenzija racionalna je upotreba specijalnog alata i

univerzalne hidraulične prese ili hidraulične prese koja osim glavnog ima i dopunsko dejstvo (pogon
izbacivača).

Za izradu profila od tankog lima veće dužine (6 m i više) primenjuju se hidraulične abkant prese.

Standardna hidraulična abkant presa primenjuje se za pojedinačnu i maloserijsku proizvodnju različitih
profila. Ova mašina ima krutu otvorenu noseću strukturu, a pokretanje pritiskivača izvodi se pomoću dva
hidraulična cilindra koji se direktno napajaju pumpom. Dužina pritiskivača prese kreće se od 2 – 6 m, a u
specijalnim slučajevima i do 10m. Jedan komplet alata omogućuje izradu profila različitog poprečnog
preseka.

Posebnu grupu presa za savijanje i druge vrste oblikovanja debelih limova, predstavljaju

hidraulične prese koje svoju osnovnu primenu nalaze u teškoj mašinogradnji, npr. brodogradnji (slika 21).
Ove mašine grade se kao prese jednostrukog i višestrukog dejstva. Noseća struktura može biti otvorena ili
zatvorena. Karakteriše je veliki radni prostor u koji se postavljaju jednostavni alati.

Slika 22. Linija za oblikovanje elemenata šarke pomoću višepozicionog alata

5.1.7. Hidraulične prese za duboko izvlačenje

Hidraulične prese vrlo često se koriste za izvođenje operacija dubokog izvlačenja, čak I u

autoindustriji, uprkos činjenici da su sporije od mehaničkih presa i da imaju veću cenu. Takođe treba
napomenuti da hidraulične prese nisu pogodne za integrisanje u automatske linije kao što je to slučaj sa
mehaničkim presama, ali ima i takvih rešenja. Glavna prednost hidrauličnih presa za duboko izvlačenje u
odnosu na mehaničke je potpuna kontrola brzine deformisanja u svakoj fazi radnog ciklusa (približavanje,
kontakt alata sa materijalom, izvlačenje, povratni hod). Sledeća prednost hidrauličnih presa jeste
nemogućnost preopterećenja u toku deformisanja, kao i mogućnost izvođenja dubokog izvlačenja u bilo
kom delu radnog hoda mašine. Takođe, kod hidrauličnih presa sa više dejstava jednostavna je kontrola i
upravljanje sa držačem lima i izbacivačem.

Za duboko izvlačenje koriste se:

a) hidraulične prese jednostrukog dejstva sa jastukom za izvlačenje (slika 23)
b) hidraulične prese dvostrukog dejstva
c) hidraulične prese trostrukog dejstva.

Kod hidrauličnih presa višestrukog dejstva moguće su različite kombinacije upotrebe pojedinih

dejstava za izvođenje različitih faza deformisanja.

Slika 23. Hidraulična presa jednostrukog dejstva sa jastukom za izvlačenje

5.1.8. Višepozicione hidraulične prese

Analogno mehaničkim višepozicionim presama, postoje i hidraulične višepozicione prese koje

imaju sličnu namenu, ali se pre svega koriste za višeoperaciono duboko izvlačenje (šema, slika 24).

Presa je namenjena za višeoperaciono duboko izvlačenje što podrazumeva da svaka pozicija

raspolaže sa sopstvenim držačem lima. Isecanje pripremka iz trake izvodi se pomoću alata koji se nalazi
van radnog prostora mašine (bočno sa leve strane).

Slika 25. Probne prese Müller Weingarten
Probna presa mora da simulira uslove rada krivajne prese sa složenim krivajnim mehanizmom

(laktasti, link, multi-link, i dr.), koje se koriste za izradu karoserije automobila. To podrazumeva da
hidraulična presa ima snažan i brz pogonski sistem sa adekvatnim upravljačkim sistemom. Mašina takođe
ima i odgovarajući držač lima sa dejstvom u više tačaka. Cilj ispitivanja alata na probnoj presi je da se u
potpunosti ovlada tehnologijom kako bi vreme zastoja u procesu proizvodnje svelo na minimum.

5.2. Hidraulične prese za zapreminsko deformisanje

Hidraulične prese imaju posebnu važnost za određene operacije zapreminskog deformisanja.

Neke tehnološke operacije moguće je uspešno izvesti isključivo na hidrauličnim presama, kao naprimer,
slobodno kovanje delova velikih dimenzija, istiskivanje dugačkih profila, precizno utiskivanje i
kalibrisanje itd. Pri tome posebno dolaze do izražaja tehničke karakteristike hidrauličnih presa u odnosu
na mehaničke, koje se ogledaju u mogućnosti kontrole brzine deformisanja, veličine hoda i veličine
deformacione sile.

Hidraulične prese za zapreminsko deformisanje se dela na:

• prese za hladno oblikovanje
• prese za toplo oblikovanje

U kategoriju hidrauličnih presa za hladno zapreminsko deformisanje spadaju:

• Prese za hladno istiskivanje
• Prese za hladno utiskivanje
• Prese za ispravljanje
• Prese za kalibrisanje

U kategoriju hidrauličnih presa za toplo zapreminsko deformisanje spadaju:

• Prese za slobodno kovanje
• Prese za kovanje u kalupu
• Višepozicione prese za kovanje
• Horizontalne prese za istiskivanje profila

• Održavanje hidrauličnih presa

Održavanje tehničkih sistema se definiše kao proces sprovođenja mera koje obezbeđuju ispravno

funkcionisanje sistema uz konkurentne performanse i minimalno trajanje prekida zbog otkaza i aktivnosti
održavanja.

To je najopštiji izraz kriterijumske funkcije (funkcije cilja) procesa održavanja.

Stanje tehničkog sistema se tokom eksploatacije menja i to je slučajni- stohastički proces koji se
opisuje verovatnoćom da će sistem tokom određenog vremena rada biti u ispravnom stanju ("u radu" za
razliku od stanja "u otkazu" - faktičkom i "u uslovnom otkazu" ).

Aktivnosti održavanja i upravljanja održavanja su neminovne jer je propadanje sistema tokom
rada prirodna pojava kao posledica porasta entropije sistema.

Postoji više klasifikacija metodologija održavanja a danas se smatra najpotpunijom ona koja

održavanje deli na:

• Održavanje prema pouzdanosti i
• Totalno produktivno održavanje.

U prvom slučaju cilj je maksimalna pouzdanost (napr. u vazduho-plovstvu) a u drugom slučaju

maksimalna ekonomska efikasnost gde operateri procenjuju stanje sistema i preduzimaju akcije
održavanja "kada je dovoljno jasno" da će do otkaza doći (japanska filozofija koja je primjenjiva napr. u
serijskoj proizvodnji).

Tradicionalne metodologije održavanja su:

• korektivno,
• preventivno i
• kombinovano održavanje.

U drugom i trećem slučaju naročito je značajno održavanje prema stanju, uz primenu metoda

tehničke dijagnostike.

Planske strategije održavanja se mogu primeniti i kod održavanja prema stanju praćenjem

promena parametara stanja i nivoa pouzdanosti. Praćenje parametara stanja se može vršiti kontinualno ili
periodično a za svaki parametar stanja utvrditi njegova predotkazna vrednost i na taj način postići
preventivno održavanje koje zadovoljava većinu praktičnih situacija i vrsta tehničkih sistema.

Upravljanje održavanjem, međutim, je mnogo širi proces. On uključuje aktivnosti:

• prognoziranje i predviđanje,
• planiranje,

njega se unosi: početak i kraj remonta, vrsta popravke, izvršilac radova, naziv dela koji je zamenjen.

Karton otkaza/neispravnosti mašine/opreme. Ovaj deo Kontrolne knjige se popunjava na osnovu
izveštaja o zastoju i opravci mašine/opreme. U ovaj karton unosi se datum i vreme nastanka i otklanjanja
otkaza, spisak ugrađenih delova, uzrok otkaza i opis posledica otkaza.

• Zaključak

Funkcije hidrauličnog sistema su: pretvaranje mehaničke energije u hidrauličnu (i obrnuto),

prenos energije s jedne lokacije na drugu i odgovarajuće upravljanje. Medijum za pretvaranje i prenos
energije je tečnost.

U hidrauličnim sistemima koriste se nestišljive tečnosti čija se zapremina ne sme značajno

menjati pod delovanjem spoljne sile.

Razlikuju se hidrodinamički i hidrostatički sistemi. Hidrodinamički sistem prenosi energiju

posredstvom kinetičke energije struje radne tečnosti. Učešće energije pritiska je zanemarivo.

Hidraulične prese su mašine statičkog dejstva u kojih se potencijalna energija tečnosti pod

pritiskom pretvara u mehanički rad. Njihova glavna karakteristika je sila, čijim dostizanjem prestaje
proces deformisanja.

Hidraulična presa je jedan od jednostavnijih primera korištenja jednačine statike fluida u

tehničkim problemima. Hidraulična presa je mašina pomodu koje se može pomodu male sile ostvariti
veoma velika sila potrebna za presovanje, dizanje i sl.

Uzimajudi u obzir sve prednosti koje hidraulika ima, korištenje hidrauličnih presa je i više nego

opravdano.

• Literatura

[1] D. Živković, Hidraulika i pneumatika, Visoka tehnička škola strukovnih studija, Beograd, 2016. god.
[2] R. Mirković: Brodski hidraulički i pneumatski sistemi – skripta, Vojna akademija, Beograd, 2003
[3] R. Mirković: Hidraulika, Mikroelektronika, Beograd, 2003.
[4] Ž. Grujić: Hidraulički servosistemi, VTA, Zagreb, 1989.
[5] R. Abduli, P. Ciner: Elektrohidraulički servosistemi, CVTŠ, Zagreb, 1986.
[6] D. Vilotić, Hidraulične prese i čekići, Fakultet tehničkih naika, Novi Sad, 2013.
[7] Popović P., Temeljkovski D.: Mašine za obradu deformisanjem I i II deo, Univerzitet u Nišu, Mašinski
fakultet, Niš, 1991.
[8] Plančak M., Vilotić D.: Tehnologija plastičnog deformisanja, Univerzitet u Novom sadu, Fakultet
tehničkih nauka, Novi Sad, 2003.
[9] ttps://sr.wikipedia.org/wiki:Aeolipile illustration.JPG
[10]: Newcomen_atmospheric_engine_animation.gif
[11]

http://www.practicalmachinist.com/vb/attachmentsveli/kaf19/84640d1 sva 377472644 - buffalo -

forrgge

camlael -back-23-inch-drill-press-bic-forge-drils.jpg

[12]

http://alas.matf.bg.ac.rs/~ml09062/Blez%20Paskal.html

[13]

http://ysfine.com/einstein/brownian.html