TRACTOARE ŞI MA ŞINI HORTICOLE Partea I -...

download TRACTOARE ŞI MA ŞINI HORTICOLE Partea I - ACASĂhorticultura-bucuresti.ro/images/pdf/Baza_energetica_I.pdf · ridicat a tractoarelor în scopul reducerii consumurilor specifice

If you can't read please download the document

Transcript of TRACTOARE ŞI MA ŞINI HORTICOLE Partea I -...

  • - 1 -

    UNIVERSITATEA DE TIINE AGRONOMICE I MEDICIN VETERINAR BUCURETI

    FACULTATEA DE HORTICULTUR

    nvmnt la distan

    ef de lucrri dr. ing. PAUL DOBRE

    TRACTOARE I MAINI HORTICOLE

    Partea I

    - 2009 -

  • - 2 -

    TRACTOARE HORTICOLE

    1. INTRODUCERE

    Tractorul reprezint principala surs de energie, prezentnd importan

    deosebit n realizarea mecanizrii proceselor de producie la parametrii optimi n toate sectoarele horticole. n scopul asigurrii unui grad de mecanizare ridicat a lucrrilor horticole, se impune cunoaterea temeinic i folosirea cu randament ridicat a tractoarelor n scopul reducerii consumurilor specifice de combustibili, realizarea unui coeficient maxim de utilizare a puterii, mrirea capacitii de lucru, reducerea cheltuielilor de producie i a termenelor de execuie a lucrrilor.

    n cuprinsul lucrrii se trateaz probleme privind cunoaterea materialelor i a organelor de maini necesare introducerii n studiul tractoarelor i mainilor horticole, procesului de lucru pe care-l execut, pri componente, parametrii constructivi i funcionali, reglaje, exploatare i protecia muncii.

    Lucrarea constituie prima parte a disciplinei Tractoare i maini horticole, prevzut n planul de nvmnt pentru facultatea de horticultur, anul I, nvmnt la distan.

  • - 3 -

    2. MATERIALE, ORGANE DE MAINI I MECANISME FOLOSITE

    LA UTILAJELE HORTICOLE

    2.1. Materiale folosite n construcia i exploatarea utilajelor horticole.

    2.1.1. Generaliti

    Materialele folosite n construcia i exploatarea utilajelor horticole (tractoare, maini i instalaii) se clasific n general n dou mari categorii: materiale metalice i materiale nemetalice. Materialele metalice, la rndul lor, pot fi feroase i neferoase. Ele se folosesc de regul sub form de aliaje metalice. Proprietile mecanice, chimice i termice ale aliajelor depind de componentele aliajului. De cele mai multe ori proprietile mecanice ale aliajelor sunt superioare materialelor pure ce intr n componena lor.

    2.1.2. Metale i aliaje feroase

    Aliajele feroase reprezint aliaje ale fierului cu carbonul i cu alte elemente: siliciu, mangan, crom, nichel, cobalt, wolfram, cupru, aluminiu etc. Cele mai importante aliaje ale fierului sunt aliajele fier-carbon. n funcie de proporia dintre carbon i fier se disting aliaje cu proprieti diferite reprezentate prin font i oel. Fonta este aliajul ce conine carbon C n proporie de 1,7 6,67 %. n afar de fier i carbon n font se mai gsesc i unele elemente nsoitoare reprezentate prin: Mn, P, Si, S, etc., sau unele elemente de aliere cum sunt: Cr, Ni, Mo, Cu, Al, Mg etc. care ridic calitile mecanice, rezistena la temperaturi nalte i oxidare. n funcie de coninutul n carbon se obin dou feluri de font: fonta alb i fonta cenuie. Fonta alb are un coninut de carbon cuprins ntre 1,7 i 4,0 % i se obine prin rcirea brusc a topiturii. Carbonul, n cea mai mare parte rmne legat chimic cu fierul sub form de cementit. Are duritate i fragilitate mare. Se folosete la obinerea de piese turnate care trebuie s aib suprafee dure i la elaborarea fontei maleabile. De obicei fontelor albe nu li se aplic prelucrri mecanice. Fonta maleabil se obine prin nclzirea prelungit a fontei albe la temperaturi ridicate i rcire lent. Fonta cenuie are un coninut de carbon cuprins ntre 2,2 i 4,0 % i se obine prin rcirea lent a topiturii. n aceast situaie numai c.ca 0,8 % din carbon rmne legat chimic cu fierul sub form de cementit, cea mai mare parte rmne liber sub form de lamele de grafit, care dau culoarea cenuie, de unde i numele. Se toarn bine n forme, este fragil, se prelucreaz uor prin achiere. Din font cenuie se realizeaz o serie de piese cum ar fi: blocul motor, chiulasa, carterul transmisiei etc.

  • - 4 -

    Oelul se obine prin afinarea (oxidarea) fontei. Procentul de carbon n oel poate varia ntre 0,04 % i 1,7 % , rezultnd oeluri cu caliti diferite. n timpul elaborrii n masa oelului se pot ncorpora diferite elemente de aliere cum sunt: Mn, Cr, Ni, Co, W, Va, Mo, etc. Prin aliere proprietile mecanice, chimice i fizice ale oelului se schimb. Oelurile aliate cu Ni i Cr sunt inoxidabile, cele cu Mo rezist la temperaturi nalte, cele cu Va i W sunt oeluri rapide folosite pentru scule, etc. Oelurile se pot turna, lamina i forja. Se pot prelucra foarte bine prin achiere. Nu sunt casante. Oelurile laminate se livreaz n profile: bare rotunde, ptrate, hexagonale, tabl, evi, etc. Din oel se realizeaz o mare parte din piesele destinate utilajelor horticole. Piesele din oel, de regul sunt supuse unor tratamente termice i termochimice. Tratamentele termice sunt reprezentate n principal prin: recoacere, clire i revenire. Recoacerea const n nclzirea piesei din oel la o temperatur de 800 9000C timp de cteva ore, dup care urmeaz o rcire lent i are ca scop nlturarea tensiunilor interioare, n vederea executrii altor operaii tehnologice de prelucrare ulterioar. Clirea const n nclzirea pieselor din oel la temperaturi de 800 8500C, dup care urmeaz o rcire brusc n ap, soluii de sruri minerale, ulei sau curent de aer rece i are ca scop mrirea duritii i a rezistenei. Revenirea const n nclzirea pieselor din oel la o temperatur de 300 5000C urmat de o rcire lent. Se aplic pieselor din oel clite cu scopul de a micora fragilitatea i a nltura tensiunile interioare. Tratamentele termochimice au ca scop mrirea duritii, a rezistenei la uzur i la coroziune. Aceste tratamente determin modificri ale compoziiei chimice n straturile superficiale ale pieselor din oel datorit difuziei anumitor elemente chimice. Principalele tratamente termochimice sunt: cementarea, nitrurarea, sulfizarea, cromizarea, aluminizarea etc. i constau n nclzirea pieselor din oel la temperaturi de 900 10000C n medii bogate n carbon, azot sau alte elemente, n funcie de scopul urmrit.

    2.1.3. Metale i aliaje neferoase. Principalele metale neferoase folosite n construcia i exploatarea utilajelor horticole sunt: cuprul, aluminiul, zincul, staniul, plumbul, nichelul, magneziul. 2.1.3.1. Cuprul (Cu) sau arama este un metal de culoare roietic, maleabil, ductil, cu o foarte bun conductibilitate electric i termic. Temperatura de topire este de 1083 0C. Prin alierea cuprului cu zincul se obine alama, iar prin alierea cuprului cu staniul i celelalte elemente neferoase se obin bronzuri. Din cupru se realizeaz conductori electrici, radiatoare termice, conducte, garnituri de etanare pentru temperaturi ridicate etc.

  • - 5 -

    Alama este un aliaj de culoare glbuie cu nuane verzui. Se folosete la lipirea tare (almire) i la confecionarea de evi, recipiente, robinete, uruburi etc. ce lucreaz n mediu corosiv. Bronzul are culori de la rou-glbui la gri-murdar n funcie de elementele aliate i este folosit la confecionarea bucelor, cuzineilor de lagre etc. 2.1.3.2. Nichelul (Ni) este un metal dur, rezistent la coroziune i oxidare. Temperatura de topire este de 14550C. Se folosete ca element de aliere la fonte i oeluri i la nichelarea (acoperirea cu nichel) suprafeelor metalice. 2.1.3.3. Zincul (Zn) are culoare alb-albstruie, rezisten mare la coroziune, se topete la temperatura de 4200C. Se folosete ca element de aliere i se folosete la protejarea pieselor din oel i font mpotriva coroziuni acoperiri galvanice. 2.1.3.4. Plumbul (Pb) are culoare cenuiu-albastr, densitate mare, duritate mic, temperatura de topire este mic (3270C). Este foarte rezistent la coroziune. Se folosete ca element de aliere la obinerea aliajelor antifriciune utilizate pentru confecionarea lagrelor. Prin alierea plumbului cu staniul rezult aliajul pentru lipirea moale (cositorire). Plumbul se folosete pe scar larg la confecionarea plcilor pentru acumulatoarele electrice. 2.1.3.5. Staniul (Sn) sau cositorul are culoare alb-argintie, iar prin nclzire devine glbui. Temperatura de topire este de 2270C. Duritatea este mic i este maleabil. Este un component important al multor aliaje. 2.1.3.6. Aluminiul (Al) este un metal neferos de culoare alb, cu densitate mic, foarte bun conductor de cldur i electricitate. Se aliaz cu Zn,Cu, Si, Mg, Ni, aliajele obinute avnd o mare rezisten la coroziune. Aluminiul se mai folosete pentru confecionarea radiatoarelor de cldur i a conductorilor electrici. 2.1.3.7. Magneziul (Mg) are culoare alb-argintie i o densitate mai mic chiar dect aluminiul. Temperatura de topire este de 6500C. Magneziul este folosit n aliaj cu aluminiul pentru confecionarea pieselor uoare de maini.

    2.1.4. Materiale nemetalice n construcia tractoarelor i mainilor horticole se folosesc o serie de materiale nemetalice ca: lemnul, sticla, cauciucul, materialele plastice, materialele textile, materialele ceramice, lacuri, etc. 2.1.4.1. Lemnul este un material cu masa specific mic, se prelucreaz uor, este ieftin, suport bine ocurile. Este higroscopic, este supus putrezirii i arderii. Esenele lemnoase pot fi: tari ( stejar, fag, salcm, frasin, nuc), moi (salcie, plop, brad), sau mijlocii ( paltin, mesteacn). Din lemn se realizeaz ambalaje, biele, lagre etc. 2.1.4.2. Sticla este un material ce se caracterizeaz prin transparen, conductibilitate termic i electric nul, este casant. Este folosit la confecionarea paharelor de filtre, a sticlei de faruri, sticl pentru parbriz, geamuri pentru maini horticole, izolatori electrici, izolatori termici sub form de vat de sticl, etc.

  • - 6 -

    2.1.4.3. Cauciucul este un material elastic, cu un coeficient de frecare mare i un bun izolator electric. Calitatea deosebit a cauciucului este elasticitatea, care poate fi mrit i meninut prin vulcanizare (ameliorare cu sulf n proporie de 1 - 2 %). Poate fi natural, obinut din arborele de cauciuc, sau sintetic obinut prin procedee chimice din hidrocarburi. Este folosit la confecionarea anvelopelor, camerelor pneumatice, curelelor de transmisie, benzilor de transportor, garnituri, conducte flexibile, izolatori electrici, etc. 2.1.4.4. Materialele plastice se utilizeaz pe scar larg n construcia de tractoare i maini horticole i tind s nlocuiasc metalele. Ele pot fi reprezentate prin: polietilen, polivinil clorur, polistiren, polivinil eter, polimetacrilor de metil (plexiglas), rin poliamidin (nailon), rini fenol-formaldehidice (bachelit, trolon) etc. Din mase plastice se confecioneaz roi dinate, cuzinei pentru lagre, izolatori electrici, evi, piele artificial, rezervoare pentru lichide, pompe pentru lichide i altele. 2.1.4.5. Ebonita este un material obinut prin vulcanizarea cauciucului sintetic sau natural cu adaos de sulf 25 40 %. Este un bun izolator electric, nu este elastic i se folosete la confecionarea diferitelor piese de maini. 2.1.4.6. Vopselele se folosesc pentru a proteja suprafeele pieselor mpotriva agenilor fizici i chimici din mediul nconjurtor, asigurnd totodat i un aspect plcut utilajelor. Se obin prin amestecarea unor colorani cu uleiuri sicative. Culorile vopselelor pot fi foarte variate. 2.1.4.7. Lacurile sunt produse organice dizolvate n diferii solveni (benzin, alcool, toluen, aceton etc.). Se folosesc ca i vopselele pentru acoperirea suprafeelor diferitelor piese n scopul protejrii. 2.1.4.8. Materialele abrazive sunt materiale cristaline, dure, naturale sau sintetice, care intr n componena corpurilor abrazive: mirghel, cuar, corindon, cremene, diamant, carborund, electrocorund etc. Ele se regsesc sub form de: pietre abrazive, hrtie abraziv, pnz abraziv i sunt folosite ca scule de lucru pentru prelucrat metal fr vrfuri, ascuit scule, lefuirea lemnului i a metalului, etc. 2.1.4.9. Hrtia i cartonul sunt obinute din celuloz i se folosesc la fabricarea filtrelor, garniturilor, n tehnica izolaiei, la ambalaje. 2.1.4.10. Klingheritul este un material special pentru etanare, cu rezisten mare la temperatur i presiune. Este constituit din 70% azbest i 30 % cauciuc. Pentru mrirea rezistenei uneori este armat cu estur textil sau metalic. Din klingherit se confecioneaz garniturile de chiulas. 2.1.4.11. Ferodoul este un material cu coeficient de frecare mare, termorezistent, cu rezisten mare la uzur i este folosit pentru acoperirea zonelor de friciune de la ambreiaje i frne. Verificarea cunotinelor

    1. n ce const, n principal, deosebirea dintre font i oel? 2. Care sunt caracteristicile principale care difereniaz fonta alb de fonta

    cenuie?

  • - 7 -

    3. Care sunt principalele tratamente termice care se aplic pieselor din oel? 4. ntre ce limite variaz coninutul de carbon n oel? 5. Care dintre metalele neferoase au conductibilitate electric mare? 6. Care sunt principalele aliaje ale cuprului? 7. Care sunt principalele utilizri ale plumbului? 8. Care este materialul folosit la confecionarea garniturilor de chiulas? 9. Care sunt caracteristicile principalele ale cauciucului?

    2.1.5. Combustibili

    Principalii combustibili utilizai n agricultur sunt reprezentai prin combustibili fosili i biocombustibili. n categoria combustibililor fosili se ncadreaz: benzina, motorina, petrolul, gazele i crbunii. 2.1.5.1. Benzina se obine prin distilarea fracionat, cracarea simpl sau catalitic a ieiului. Este utilizat la motoarele cu ardere intern cu aprindere prin scnteie. Este constituit dintr-un amestec de hidrocarburi n compoziia creia intr: carbon 80 83 %, hidrogen 11 14 %, azot i sulf pn la 6 7%. Proprietile benzinei care determin calitile sale de combustibil sunt: volatilitatea, neutralitatea, stabilitatea chimic i antidetonana. Antidetonana reprezint proprietatea care asigur arderea combustibilului cu o vitez de 15 20 m/s cu dezvoltarea unei presiuni corespunztoare a gazelor rezultate din ardere. Este proprietatea care mpiedic producerea detonaiei. Detonaia este un fenomen nedorit caracterizat prin propagarea arderii cu o vitez foarte mare (1500 2000m/s) i dezvoltarea unei presiuni ridicate a gazelor de ardere, sub form de und de oc. Are ca efect imediat supranclzirea motorului, iar pe termen lung, datorit presiunilor mari ce se exercit asupra cilindrilor, pistoanelor i chiulasei, apar bti pronunate ce pot atrage distrugerea motorului. Proprietile antidetonante ale unui combustibil sunt apreciate prin cifra octanic CO (determinat dup metoda Research R) ce caracterizeaz tendina benzinei de a se opune detonaiei. Ea reprezint coninutul procentual volumetric de izooctan ntr-un amestec de heptan i izooctan. Heptanul este considerat cu CO zero, iar izooctanul cu CO 100. Dup metoda Research cifra octanic se determin comparnd tendina de detonaie a probei de benzin cu aceea a unui amestec de combustibil de referin cu CO cunoscut n condiii de lucru standardizate la 600 rot/min, variind raportul de comprimare. Cu ct CO este mai ridicat, cu att posibilitatea apariiei detonaiei este mai mic. n funcie de CO rezultat, benzinele se clasific n: benzine normale CO/R-75, benzine regular CO/R-90 i benzine extra CO/R-98. R reprezint simbolul metodei de determinare a CO (Research), iar cifra menionat reprezint valoarea CO. 2.1.5.2. Motorina se obine prin distilarea fracionat a ieiului i se prezint sub forma unui lichid de culoare maro cu nuane verzi i miros caracteristic.

  • - 8 -

    Proprietile de ardere ale motorinei se apreciaz dup cifra cetanic i temperatura punctului de congelare. Cifra cetanic CC caracterizeaz tendina motorinei de a se autoaprinde i reprezint raportul procentual volumetric de amestec dintre hidrocarburile de baz ce intr n compoziia motorinei: cetanul (C10H34) care se aprinde cu mult uurin i alfametilnaftalenul (C11H10) care are o mare ntrziere la aprindere. Se determin prin compararea motorinei cu un amestec etalon format din cele dou hidrocarburi. Procentul de cetan din amestecul etalon care se comport ca motorina dat reprezint CC a combustibilului studiat. Cifra cetanic a motorinelor este cuprins ntre 40 60. Temperatura punctului de congelare PC reprezint temperatura la care motorina nu mai este pulverizat corespunztor n interiorul cilindrilor. Dup temperatura punctului de congelare motorinele sunt grupate n trei categorii:

    - motorin de iarn cu PC de 200C; - motorin de toamn - primvar cu PC de 50C; - motorin de var cu PC de + 50C.

    2.1.5.3. Petrolul este un produs de distilare primar a ieiului i se folosete la instalaii de uscare a produselor horticole, la nclzire etc. 2.1.5.4. Combustibilii gazoi pot fi naturali: gazul metan, gazul de sond i gazul natural, care se caracterizeaz printr-o compoziie chimic stabil i artificiali: gazul de rafinrie,gazul de iluminat obinut prin degazeificarea combustibililor solizi. n categoria biocombustibililor utilizai n horticultur se ncadreaz: uleiul vegetal, biodieselul, biogazul, biomasa, biometanolul i bioetanolul. Sunt combustibili regenerabili, mai puin poluani dect cei fosili i de multe ori mai ieftini. 2.1.5.5. Uleiul vegetal rezultat prin presare la rece sau la cald, extracie sau alte procedee complementare din semine sau fructe oleaginoase, constituie un combustibil excelent pentru motoarele cu aprindere prin comprimare (diesel). Cel mai recomandat este uleiul de rapi obinut prin presare la rece ulei pur (filtrat, dar fr modificri chimice). n prealabil trebuie corectat vscozitatea care este de 40 de ori mai mare dect cea a motorinei i influeneaz negativ filtrarea i pulverizarea uleiului. Vscozitatea se reduce prin nclzirea prealabil a uleiului la temperaturi de pn la 800C, cnd se apropie de cea a motorinei i nu mai ridic probleme legate de filtrare i pulverizare. Este mai puin poluant dect combustibilul clasic, este mai ieftin i se poate produce direct la consumator din producia proprie sau din achiziii. Amestecul de ulei - motorin pe termen lung nu este indicat. Uleiul nu este perfect miscibil cu motorina i nu arde n totalitate, printre altele, depunndu-se pe pistoane i segmeni sub form de gel determinnd cocsarea acestora. 2.1.5.6. Biodieselul se obine prin reacia de esterificare a grsimilor n prezena unui catalizator. n urma procesrii uleiului vegetal se obine biodiesel i glicerol. Produsul obinut are caracteristici foarte apropiate de ale motorinei, nefiind necesare modificri ale sistemului de alimentare al motorului. Se amestec foarte bine cu motorina. Pe termen lung utilizarea n amestec sau ca atare la motoarele diesel nu ridic probleme, din contr reduce poluarea (compui sulfului lipsesc din gazele de ardere).

  • - 9 -

    2.1.5.7. Biogazul sau gazul biologic reprezint un combustibil regenerabil, gazos i se obine n instalaii speciale prin fermentarea anaerob a materiei organice. Este constituit n principal din metan i anhidrid carbonic. Pentru horticultur, tehnologia de producere a biogazului prezint o serie de avantaje: utilizarea superioar a produciei secundare din agricultur, a dejeciilor animale, reducerea mirosului generat de descompunerea dejeciilor animale, stocarea mai uoar a ngrmntului organic, asigurarea unui ngrmnt natural lichid, pretratat prin fermentare anaerob (cea mai mare parte a seminelor de buruieni i mai mult de 90% din microorganismele patogene sunt distruse) care s nlocuiasc ngrmintele chimice, asigurarea de energie electric i termic ieftin. Biogazul se folosete pentru producerea de energie termic i/sau electric. 2.1.5.8. Biomasa este un combustibil solid, regenerabil, constituind de fapt producia secundar rezult din pomicultur, viticultur, legumicultur, (ramuri de pomi, coarde de vi de vie, tulpini de plante, smburi, etc.) i este utilizat pentru uscarea seminelor, a fructelor, a legumelor, pentru nclzirea spaiilor etc. 2.1.5.9. Biometanolul (CH3OH) sau alcoolul metilic este un combustibil lichid, regenerabil, folosit la motoarele cu aprindere prin scnteie, ca nlocuitor al benzinei sau n amestec cu aceasta. Puterea caloric a metanolului este mai redus comparativ cu benzina (19975 fa de 43940 kJ/kg la benzin), dar CO este mult superioar - 110 fa de 75 la benzin, ceea ce i confer proprieti antidetonante deosebite i totodat permite realizarea de motoare cu rapoarte de comprimare mari i randament sporit. Prezena oxigenului n structura chimic a alcoolilor (implicit a metanolului) asigur o ardere mai bun a acestora i o poluare mai redus a mediului. Este un lichid incolor, toxic, foarte corosiv. Se obine de obicei pornind de la gazeificarea lemnului uscat (procedeul Syngas). 2.1.5.10. Bioetanolul (CH3CH2OH) sau alcoolul etilic este folosit ca i metanolul la motoarele cu aprindere prin scnteie, ca atare sau n amestec cu benzina. Amestecul poate ajunge pn la 10 % alcool. Pentru realizarea amestecului benzin alcool, acesta obligatoriu trebuie s fie anhidru (lipsit de ap), ceea ce necesit costuri suplimentare. Utilizai ca nlocuitori ai benzinei pot fi folosii cu procente semnificative de ap.

    Puterea caloric a bioetanolului este 30730 kJ/kg, mai mare dect cea a biometanolului, dar mai redus dect a benzinei, CO este 106 i beneficiaz de aceleai avantaje ca i metanolul. Se obine prin fermentarea alcoolic a materiilor dulci (sfecl de zahr,trestie de zahr,topinambur,sorg zaharat,etc) sau prin hidroliza materiilor ce conin amidon (gru,porumb,orz,cartof,etc) i apoi distilare.

    Verificarea cunotinelor

    1. La ce tipuri de motoare termice este folosit benzina drept combustibil ? 2. La ce tipuri de motoare termice este folosit motorina drept combustibil ? 3. Care sunt proprietile principale ale benzinei ? 4. Ce reprezint cifra octanic ?

  • - 10 -

    5. Care sunt parametrii dup care se apreciaz proprietile de ardere ale motorinei ?

    6. Ce reprezint cifra cetanic ? 7. Ce reprezint temperatura punctului de congelare ? 8. Enumerai principalii biocombustibili utilizai n horticultur. 9. Care sunt principalii parametrii ai uleiului vegetal care trebuie corectai n

    vederea utilizrii acestuia ca biocombustibil la motoarele Diesel? 10. Ce este biodieselul i la ce tipuri de motoare termice se poate utiliza? 11. Prezena crui element n structura chimic a alcoolilor determin o

    ardere mai complet n cilindrii motoarelor termice?

    2.1.6. Lubrifiani

    Lubrifianii sunt produse lichide uleiuri, sau solide - unsori consistente, care asigur ungerea pieselor n scopul micorrii frecrii dintre ele i a reducerii uzurii. 2.1.6.1. Uleiurile sunt lubrifiani lichizi folosii n exploatarea tractoarelor i mainilor horticole. Dup domeniul de utilizare uleiurile se clasific n:

    a. Uleiuri de motor; b. Uleiuri de transmisie; c. Uleiuri hidraulice; d. Uleiuri universale.

    a. Uleiurile de motor au ca destinaie ungerea motoarelor termice cu ardere intern. Ele sunt caracterizate print-o serie de proprieti, cele mai importante fiind: vscozitatea, onctuozitatea, rezistena la oxidare i stabilitatea chimic. - Vscozitatea reprezint proprietatea uleiului de a se opune scurgerii. La un ulei de calitate vscozitatea trebuie s rmn ct mai constant la variaii de temperatur. - Onctuozitatea reprezint proprietatea uleiului de a adera la suprafeele unse i de a forma o pelicul rezistent la presiunile mari de contact. - Stabilitatea chimic reprezint proprietatea uleiului de a-i pstra caracteristicile o perioad mare de timp. b. Uleiurile de transmisie au ca destinaie ungerea angrenajelor din transmisiile tractoarelor i mainilor horticole (cutii de vitez, difereniale, reductoare planetare etc.). c. Uleiurile hidraulice se folosesc n instalaiile hidraulice ale tractoarelor i mainilor horticole. 2.1.6.2. Unsorile consistente (vaseline) sunt lubrifiani solizi constituii din suspensii coloidale ale spunurilor acizilor grai, n uleiuri minerale. Principalele proprieti ale unsorilor consistente sunt: punctul de picurare i rezistena la presiune de contact. Punctul de picurare reprezint temperatura la care lubrifiantul trece din stare solid n stare lichid (ncepe s picure). Punctul de picurare variaz de la 750 C la 2250 C.

  • - 11 -

    Pentru ridicarea punctului de picurare i mbuntirea proprietilor de ungere, unsorile consistente se aditiveaz cu sodiu, litiu, calciu, grafit, etc. Verificarea cunotinelor

    1. Ce destinaie au uleiurile de motor? 2. Care sunt principalele proprieti dup care se caracterizeaz uleiurile de

    motor? 3. Ce destinaie au uleiurile de transmisie? 4. Ce sunt unsorile consistente i care sunt principalele lor proprieti ?

    2.2. ORGANE DE MAINI

    Tractoarele i mainile horticole sunt alctuite din pri elementare, cu funcii distincte, nedivizibile, numite organe de maini. Organele de maini se clasific n dou grupe mari: organe de maini specifice i organe de maini comune. Organele de maini specifice sunt caracteristice numai unui tip de main sau ansamblu (ex. biela motoarelor termice). Organele de maini comune au aceeai form i ndeplinesc ntotdeauna aceeai funcie n construcia oricrei maini (ex. nituri, pene, uruburi, etc). Dup funcia pe care o ndeplinesc, organele de maini comune se clasific n: organe de maini pentru asamblri, organe de maini ale micrii de rotaie, organele de maini pentru transmiterea i transformarea micrii de rotaie, organe de maini pentru reinerea i transportul fluidelor.

    2.2.1. Asamblri i organe de maini pentru asamblri Asamblarea reprezint mbinarea a dou sau mai multor piese cu scopul de a realiza diferite componente ale utilajelor. Asamblrile se clasific n: asamblri nedemontabile, asamblri demontabile i asamblri elastice. 2.2.1.1. Asamblrile nedemontabile se realizeaz prin sudare, lipire i nituire. Dup asamblare, prile componente nu se pot separa dect prin distrugerea organelor de mbinare. Sudarea este o mbinare nedemontabil i se poate realiza prin topire sau prin presiune. Sudarea prin topire const n nclzirea pieselor pn la topirea zonelor de mbinat. Se poate face cu sau fr adaus de material. Cldura necesar topirii materialului este realizat cu arc electric sau prin arderea unui gaz n curent de oxigen. Sudarea prin presiune presupune nclzirea pieselor pn la starea pstoas, dup care se aplic asupra lor o presiune mecanic.

  • - 12 -

    Lipirea este o asamblare nedemontabil a dou sau mai multe piese, care presupune adaos de material. Lipirile pot fi metalice sau cu adezivi. Lipirile metalice pot fi moi, realizate cu aliaje de staniu i plumb (cositorire) la temperaturi reduse de topire, sau tari, realizate cu aliaje metalice (alam) care se topesc la temperaturi ridicate. Nituirea este asamblarea nedemontabil care se realizeaz cu ajutorul niturilor. Nitul este un organ de main format din tij i un cap (fig. 2.1). n timpul procesului de nituire se formeaz i cel de al doilea cap prin deformare la rece sau la cald. Niturile au forme i dimensiuni diferite, fiind realizate din materiale diferite (oel, cupru, aluminiu, etc.)

    Figura 2.1. Tipuri de nituri: a cu cap semirotund; b - cu cap tronconic; c - cu cap plat; d - cu cap seminecat; e - cu cap necat. mbinrile prin nituire (fig. 2.2) se pot realiza prin suprapunere sau cap la cap cu ajutorul unor piese ajuttoare numite eclise.

    Figura 2.2. mbinri prin nituire: a prin suprapunere; b mbinare cap la cap cu o eclis; c - mbinare cap la cap cu dou eclise; 1 eclise, 2 piese mbinate.

  • - 13 -

    2.2.1.2. Asamblrile demontabile se realizeaz cu pene, uruburi, caneluri, tifturi i prin presare. n cazul acestor asamblri, la demontarea pieselor, organul de mbinare nu se deterioreaz. Se folosesc cnd mbinarea se desface periodic cu scopul nlocuirii unor piese sau refacerea unor reglaje. Penele sunt organe de maini demontabile care se utilizeaz pentru solidarizarea roilor pe arbori sau a arborilor colineari. Clasificarea penelor se poate face dup mai multe criterii. Dup poziia fa de axele longitudinale ale pieselor de asamblat, penele pot fi transversale i longitudinale. Dup form penele pot fi: cu sau fr clci, paralele, concave, disc, etc. Penele transversale (fig. 2.3) se folosesc pentru mbinarea a doi arbori (dou piese) ale cror axe sunt n prelungire.

    Figura 2.3. Asamblare cu pan transversal. 1 pan; 2 i 3 - arbori.

    Penele longitudinale (fig. 2.4) se folosesc de regul, pentru mbinarea roilor pe arbori. n seciune ele pot fi: ptrate, dreptunghiulare, circulare, etc. Locaul penei poate fi practicat fie numai ntr-o pies (roat sau arbore), fie n ambele piese (n butucul roii i n arbore).

    Figura 2.4. Asamblri cu pene longitudinale: a pan cu clci; b pan nalt; c pan fr clci; d pan disc.

  • - 14 -

    Canelurile sunt canale realizate n lungul arborilor arbori canelai, prin care se asambleaz cu butucul roii care este de asemenea canelat. De regul, astfel de asamblri permit roilor ca n timpul lucrului s se deplaseze longitudinal pe arbore (cutii de viteze n trepte). Asamblrile prin caneluri se pot asimila cu asamblrile prin pene longitudinale. Asamblrile cu uruburi (asamblrile filetate) sunt cele mai rspndite asamblri demontabile. Ele pot fi: de fixare, pentru transmiterea i transformarea micrii, pentru msurare, pentru reglaj, etc. Prile componente ale unei mbinri cu uruburi (fig. 2.5) sunt: urubul, sistemul mpotriva autodeurubrii, piulia.

    Figura 2.5. Asamblare prin urub i piuli: 1 capul urubului; 2 corpul urubului; 3 aib plat; 4 piuli; 5 i 6 piese asamblate.

    uruburile (fig.2.6) sunt organe de maini pentru asamblri demontabile care servesc la realizarea asamblrilor demontabile. Prile componente ale unui urub sunt: cap, tij sau corp i filet.

    Figura 2.6. uruburi: 1 cap; 2 corp (tij); 3 filet.

  • - 15 -

    Principalul element al unui urub este filetul, care este un canal elicoidal de un anumit profil, executat pe o suprafa cilindric sau conic. El se caracterizeaz prin pas, diametru i profil. Pasul reprezint distana msurat pe generatoarea cilindrului pe care o parcurge un punct de pe canal la o rotaie complet a urubului. Dup valorile pasului uruburile pot fi cu pas mare, cu pas mic sau cu pas normal. Profilul poate avea form triunghiular, dreptunghiular, ptrat, dinte de ferstru, trapezoidal, semirotund (Edison). Pentru uruburile destinate asamblrilor se folosete, de regul, profilul triunghiular. Pentru uruburile destinate transmiterii i transformrii micrii i forei, se folosete profilul dinte de ferstru, dreptunghiular, ptrat, etc. Dup forma capului, uruburile pot fi: cu cap hexagonal, ptrat, circular, bombat, necat, fluture, striat. Piulia reprezint partea de nchidere a mbinrii cu urub. Forma piulielor este variat (fig.2.7). La o piuli deosebim o gaur filetat, care trebuie s aib acelai diametru, pas i profil cu urubul. Figura 2.7. Tipuri de piulie: a hexagonal; b ptrat; c fluture; d cu caneluri; e crenelat. Sistemul de asigurare mpotriva autodeurubrii mpiedic asamblrile filetate s se autodesfac n timpul exploatrii unei maini din cauza vibraiilor. Se poate realiza cu: contrapiuli, aib elastic, aib elastic stelat, piulie crenelate i plinturi, cu plci metalice ndoite (fig.2.8). Asamblarea prin presare se poate aplica pieselor la rece sau la cald. Asamblarea se realizeaz datorit strngerii care ia natere ntre dou piese

  • - 16 -

    conjugate. Astfel se asambleaz coroana dinat pe volanta motoarelor termice, rulmenii pe fusurile paliere ale arborilor, etc.

    Figura 2.8. Asigurarea piulielor mpotriva autodeurubrii: a prin contrapiuli; b cu aibe elastice stelate; c cu piuli crenelat i plint; d cu aib elastic (Grover); e cu plac metalic ndoit: 1 tija urubului; 2 piulia; 3 aib elastic spintecat; 4 plac metalic ndoit. 2.2.1.3. Asamblrile elastice se realizeaz cu ajutorul arcurilor, care sunt elemente elastice. Clasificarea arcurilor se poate face dup forma constructiv i dup felul cum sunt solicitate. Dup form (fig. 2.9) arcurile pot fi: lamelare, elicoidale cilindrice sau tronconice, spiralate, disc, bare de torsiune. Dup felul solicitrii arcurile pot fi: de compresiune, de traciune, de torsiune i de ncovoiere.

  • - 17 -

    Materialele din care pot fi executate arcurile sunt foarte variate: oel, metale neferoase, materiale nemetalice, etc.

    Figura 2.9. Tipuri de arcuri: a arc elicoidal cilindric; b arc elicoidal conic; c arc spiralat; d arcuri disc; e arc bar de torsiune cu un singur bra; f bar de torsiune cu dou brae; g arc lamelar (cu foi): 1 foaia principal de arc; 2 2,3,4,5,6 foi de arc 7 brid de prindere; 8 puncte de prindere; F fora de solicitare. Arcurile lamelare (fig. 2.9.g) sunt realizate din una sau mai multe lamele de oel, suprapuse i solidarizate cu brri sau uruburi. Foaia principal are lungimea maxim i poate avea la extremiti ochiuri de prindere. Se folosesc de regul la autovehicule i remorci. Arcurile elicoidale (fig. 2.9. a i b) sunt realizate din srm de oel de grosimi i forme diferite nfurate elicoidal pe o suprafa directoare cilindric sau conic. Solicitrile la care sunt supuse pot fi de compresiune, de traciune sau de torsiune. Se folosesc la supape, ambreiaje, frne, pompe de injecie, etc. Arcurile spiralate (fig.2.9.c) se folosesc la aparatur de msur i control i sunt realizate din srm sau band de oel.

  • - 18 -

    Arcurile bar de torsiune (fig.2.9. e i f) sunt realizate din bare de oel cu seciune constant pe toat lungimea. Sunt prevzute cu unul sau dou brae. Se folosesc la suspensia autovehiculelor, dinamometre, instalaii de ncercare, etc. Arcurile disc (fig. 2.9.d) sunt constituite din discuri tronconice, suprapuse. Astfel de arcuri se folosesc n construcia cuplajelor de friciune. Verificarea cunotinelor

    1. Care sunt procedeele tehnice de efectuare a asamblrilor nedemontabile? 2. Care sunt prile componente ale unui urub? 3. Prin ce elemente se caracterizeaz un filet? 4. Enumerai tipurile de arcuri utilizate la asamblrile elastice. 5. n ce scop se folosesc siguranele elastice? 6. Ce rol are piulia crenelat i tiftul la asamblrile filetate? 7. Care sunt elementele constitutive ale arcurilor lamelare?

    2.2.2. Organe de maini ale micrii de rotaie

    Organele de maini ale micrii de rotaie au rolul de a asigura micarea de rotaie i sunt reprezentate prin: osii (axe), arbori, lagre. 2.2.2.1. Osiile sunt organe de maini care susin alte organe n rotaie (roile vehiculelor), fr ca ele s transmit momente de torsiune. Osiile pot fi fixe (se nvrt numai roile pe ele), sau mobile, cnd sunt solidarizate cu roile i se rotesc mpreun. Osiile se mai numesc i axe. 2.2.2.2. Arborii sunt organe de maini pe care sunt fixate roi de transmisie, cuplaje, came, etc. i care sunt supuse ndeosebi la torsiune (primesc i transmit momente de torsiune) i ncovoiere. Dup forma constructiv (fig. 2.10), se pot clasifica n: arbori drepi, arbori cotii, arbori flexibili i arbori articulai.

  • - 19 -

    Figura 2.10. Osii i arbori: a osie; b arbore drept; c arbore cotit; d arbore flexibil; e arbore articulat:1 fus palier; 2 manivel; 3 fus maneton; 4 rol. Dup poziie arborii se clasific n:orizontali, verticali, nclinai. Dup modul de primire i transmitere a micrii se clasific n: arbori motori (conductori, care transmit micarea), arbori condui (care primesc micarea), arbori principali (primari), arbori secundari i arbori intermediari. Un arbore este alctuit n principal din: corpul arborelui, fusurile i zonele de fixare (calare) a organelor de micare. Corpul arborelui servete exclusiv pentru transmiterea puterii. Fusurile paliere sunt acele pri cu care arborele se sprijin n lagre i sunt bine prelucrate. Fusurile arborilor verticali se numesc pivoi. Fusurile manetoane sunt prezente la arborii cotii, pe ele se prind bielele prin intermediul capului mare. Arborii se execut prin forjare, laminare sau turnare i sunt confecionai din oel-carbon de calitate sau font cu grafit nodular. Pentru a asigura rezistena la uzur, fusurile arborilor sunt tratate termic i termochimic. 2.2.2.3. Lagrele sunt organe de maini care susin arborii sau osiile prin intermediul fusurilor. Dup felul forelor de frecare care iau natere n timpul funcionrii, ele se clasific n: lagre cu alunecare i lagre cu rostogolire. Dup direcia forelor principale care acioneaz asupra lor, lagrele pot fi: radiale, axiale i radial-axiale. Lagrele cu alunecare (au suprafaa interioar n contact cu fusurile arborilor i permite realizarea micrii de translaie, rotaie sau oscilaie. Ele pot fi lagre simple, sau lagre complexe Lagrele simple pot fi realizate sub forma unui alezaj (orificiu) prevzut cu un canal de ungere, care reprezint cel mai simplu lagr cu alunecare, sau cnd se urmrete o funcionare mai bun, se utilizeaz buce din bronz sau alam (fig. 2.11.a, b),

    Figura 2.11. Tipuri de lagre cu alunecare: a lagr cu buce; b1 buce fr guler; b2 buce cu guler; c lagr complex: 1 corp; 2 capac; 3 cuzinei; 4 uruburi de fixare; d lagr pentru fus vertical: 1 corp; 2 plac de glisare; 3 cuzinet; 4 - pivot.

  • - 20 -

    Lagrele complexe (fig. 2.11.c) sunt alctuite din corp, capac i cuzinei. Cuzineii sunt reprezentai prin dou jumti de buce realizate din oel cptuite la interior cu material antifriciune. Sunt prevzute cu canale de ungere. Lagrele cu alunecare, axiale, folosite pentru fusuri verticale (pivoi) sunt denumite crapodine (fig. 2.11.d). O atenie deosebit trebuie acordat modului de ungere a lagrelor cu alunecare, astfel nct s se asigure n permanen o pelicul continu de lubrifiant. Lagrele de rostogolire numite i rulmeni sunt constituite n general din dou inele concentrice (fig.2.12. a, c) sau paralele avnd ntre ele ghidat corpuri de rostogolire (bile, role, ace) de form sferic, cilindric, tronconic, butoia, cilindric-alungit (ace), dispuse pe unul sau dou rnduri. Prezint o serie de avantaje: rezistena la uzur mai mic, uzura fusului practic inexistent, nlocuire uoar.

    Figura 2.12. Lagre cu rostogolire (rulmeni): a i c rulmeni radiali; b rulment axial: 1 inel interior; 2 inel exterior; 3 corpuri de rulare; 4 colivie de ghidaj a corpurilor de rostogolire; 5 i 6 inele paralele.

    2.2.2.4. Cuplajele sunt organe de maini prin care se realizeaz legtura permanent sau intermitent ntre doi arbori situai unul n prelungirea celuilalt cu scopul transmiterii micrii de rotaie i a momentului de torsiune. Dup caracterul legturii dintre arbori, cuplajele se clasific n: cuplaje permanente i cuplaje intermitente (legtura dintre arbori poate fi stabilit sau ntrerupt printr-o comand exterioar). Cuplajele permanente la rndul lor pot fi fixe sau mobile. Cuplajele permanente fixe (fig.2.13) pot fi realizate sub form de manon sau sub form de flane sau discuri.

    Figura 2.13. Cuplaje permanente fixe: a cu flane: 1 flane; 2 arbori; 3 - uruburi; b cu discuri: 1 i

  • - 21 -

    2 arbori; 3 pan; 4 discuri. Cuplajele permanente mobile (fig.2.14) pot fi realizate cu elemente intermediare rigide sau elastice i permit arborilor abateri de la coaxialitate.

    Figura 2. 14. Cuplaje mobile: a cu gheare: 1, 2 gheare dispuse n cruce; b cardanic: 1, 2 furci cardanice; 3 cruce cardanic; 4, 5 arbori; c cu manoane cu dantur frontal: 1, 2 manoane cu dini;

    a canal pentru furc de cuplare; 3 partea conductoare; 4 partea condus; d centrifugal: 1 arbore conductor; 2 arbore condus; 3 manon exterior; 4 manon interior; 5 arc; m mas n micare; Fi fora de inerie; e, f unidirecional cu role: 1 disc; 2 manon; 3 rol; 4 tift; 5 arc.

  • - 22 -

    Cuplajele intermitente permit stabilirea sau ntreruperea legturii dintre arbori sub sarcin sau n mers. Ele pot fi rigide cnd nu permit rotirea relativ a arborilor i de friciune, cnd permit rotirea relativ a arborilor. Cuplajele intermitente rigide pot fi realizate cu gheare, la care cuplarea se realizeaz numai n repaus, cu boluri, cu pan mobil. Cuplajele intermitente de friciune numite i ambreiaje pot fi comandate din exterior i permit cuplarea i decuplarea n mers i n repaus i sunt realizate cu discuri plane, conice, cilindrice, sau comanda automat, cnd turaia arborelui atinge o anumit valoare, ambreiaje automate care pot fi centrifugale (fig. 2.14. d) sau unidirecionale (fig. 2.14. e, f). Verificarea cunotinelor

    1. Prin ce se difereniaz arborii i osii? 2. Clasificai arborii dup forma constructiv. 3. Ce rol au fusurile paliere ale arborilor? 4. Care sunt diferenele dintre lagrele cu alunecare i cele cu rostogolire? 5. Ce sunt cuplajele?

    2.2.3. Organe pentru transmiterea i transformarea micrii de rotaie 2.2.3.1. Transmisiile cu roi de friciune se folosesc pentru transmiterea de puteri mici ntre arbori apropiai. Micarea de rotaie se transmite de la roata conductoare la cea condus, datorit forei de frecare care ia natere la contactul dintre roi. Roile de friciune pot fi cilindrice sau conice (fig. 2.15). Cu ajutorul roilor de friciune se pot realiza i variatoare de vitez.

    Figura 2.15. Roi de friciune: a cilindrice: 1 roat conductoare; 2 roat condus; b conice.

  • - 23 -

    n cazul transmiterii micrii fr alunecare, raportul de transmitere a micrii este dat de relaia:

    i = = (2.1)

    n care: i raportul de transmitere; n1 i n2 turaiile roilor; D1 i D2 diametrele celor dou roi. 2.2.3.1. Transmisiile cu roi dinate (angrenajele) (fig. 2.16) sunt mecanisme formate din cel puin dou roi dinate angrenate (dinii se ntreptrund),

    Figura 2.16. Tipuri de angrenaje: a - cu roi dinate cilindrice cu dini nclinai; b - cu roi dinate cilindrice cu dini n V; c interior, cu roi dinate cilindrice cu dini drepi; d - cu roi dinate cilindrice cu dini elicoidali; e - cu roi dinate conice cu dini drepi.

    care se folosesc pentru transmitere micrii ntre doi arbori apropiai, cu precizie. Se transmit fore i turaii de la valori mici la valori mari. Ele pot fi alctuite din roi dinate cilindrice, conice, elicoidale, cu dantur dreapt, nclinat, n V sau curbat. Elementele geometrice ale unei roi dinate (fig.2.17) sunt: diametrul interior Di, diametrul exterior De, diametrul de divizare (rostogolire) Dr, profilul dintelui, pasul

    danturii p, modulul m, numrul de dini Z. Figura 2.17. Elementele unei roi dinate: Ri raza cercului interior; Rp raza cercului de divizare; Re raza cercului exterior; h nlimea

  • - 24 -

    dintelui; l limea dintelui; 1 cercul exterior; 2 cercul de divizare; 3 cercul interior. Pentru ca dou roi dinate s se poat angrena trebuie s aib aceleai elemente constructive ( pas, profil, modul, dispunerea dinilor). Pasul dinilor p reprezint unul din elementele de baz ale danturii i reprezint distana dintre un plin (dinte) i un gol msurat pe cercul de divizare. Se exprim prin relaia:

    p = [mm] (2.2)

    n care: Dr diametrul de divizare; Z numrul de dini. Modulul m este un alt parametru de baz al angrenajului i este definit ca fiind raportul dintre diametrul cercului de divizare Dr i numrul de dini al roii Z.

    m = (2.3)

    nlocuind pe m n relaia 2.2, pasul p devine:

    p = m (2.4) Toate roile dintr-un angrenaj au acelai pas i modul. Raportul de transmitere a micrii i este dat de relaia:

    i= = = (2.5)

    Transmisiile prin curele se bazeaz pe frecarea dintre cure i roile pe care le nconjoar. Dup forma seciunii curelele pot fi: late, trapezoidale, rotunde, profilate, etc. (fig.2.18).

    Figura 2.18. Forme ale seciunii curelei: a dreptunghiular; b trapezoidal; c rotund.

  • - 25 -

    Curelele pentru transmisii pot fi realizate din piele tehnic, materiale textile cauciucate, materiale plastice, etc. Transmisiile prin curele sunt silenioase, transmit micarea la distane variate ntre arbori i protejeaz mecanismele la suprasolicitri prin patinarea curelei. Nu sunt indicate pentru transmitere de fore mari. Micarea nu se transmite cu precizie datorit patinrii. Elementele de calcul privind raportul de transmitere sunt asemntoare cu cele ale roilor de friciune, adic:

    i = = (2.6)

    Transmisiile prin curele pot fi realizate cu ramuri deschise, cu ramuri ncruciate, cu ramuri semincruciate, cu roi multiple, etc. (fig.2.19).

    Figura 2.19. Transmisii prin curele: a cu ramuri deschise; b cu ramuri ncruciate; c cu ramuri semincruciate; d cu roi multiple. Curelele profilate reprezint un caz particular, micarea se transmite ntre arbori cu precizie, datorit angrenrii profilelor curelei cu cele ale roilor de curea. Transmisiile prin lanuri se folosesc n construcia utilajelor horticole pentru transmiterea micrii fr patinare (cu precizie) i fr schimbarea sensului de rotaie. O transmisie cu lan presupune existena a cel puin dou roi de lan i un lan, care poate fi: cu zale articulate, cu eclise articulate i speciale (fig.2.20). Din categoria lanurilor speciale fac parte i lanurile agricole (fig.2.20. b i d). Cablurile sunt organe de maini care se folosesc n special la traciune. Un cablu este realizat din mai multe toroane din fire de oel, rsucite pe un fir de oel sau o funie de cnep ce constituie inima cablului (fig.2.20. e).

  • - 26 -

    Figura 2.20. Forme de lan i cablu: a cu eclise: 1 i 2 eclise; 3 boluri; 4 buce; p pasul lanului; b i d lanuri agricole: 1 za de lan; 2 partea de uzur a lanului; c cu eclise multiple; e cabluri: 5 toroane; 6 - inim. Verificarea cunotinelor

    1. Care sunt diferenele ntre transmisiile cu roi de friciune i cele cu roi dinate?

    2. Ce raport trebuie s existe ntre diametrele a dou roi de friciune pentru transmiterea unei turaii la arborele condus de dou ori mai mare?

    R: =

    3. Ci dini trebuie s aib o roat dinat de pe arborele condus dac cea de pe arborele conductor are 36 dini, iar raportul de transmitere este de ? R: 27

    4. Care sunt diferenele dintre o transmisie prin lan i una prin curea?

    2.2.4. Organe pentru ungere

    Ungerea organelor de maini aflate n micare are ca scop reducerea uzurii pieselor i reducerea pierderilor energetice prin frecare. Prin ungere se asigur o pelicul de lubrifiant ntre suprafeele aflate n frecare. Lubrifianii folosii la ungerea lagrelor pot fi lichizi (uleiuri) sau solizi (vaseline). Alegerea dispozitivelor i a metodei de ungere depinde de caracteristicile constructive i funcionale ale mainii, de ncrcarea mainii, felul lubrifiantului, condiii de mediu, etc. Ungerea cu ulei a pieselor se poate face n dou moduri: individual i centralizat. Ungerea individual se poate realiza prin picurare (fig. 2.21. a) cu ajutorul ungtoarelor cu fitil, prin introducere periodic de ulei, etc. Ungerea

  • - 27 -

    centralizat se realizeaz prin circulaia uleiului reinut ntr-un rezervor cu ajutorul unei pompe. Pentru introducerea unsorilor consistente n zonele de ungere se folosesc dispozitive numite gresoare care pot fi cu bil sau cu plnie (fig. 2. 21. b i c).

    a b c Figura 2.21. Ungtoare: a ungtor cu fitil pentru ulei; b ungtor cu bil pentru vaselin: 1 corp; 2 bil; 3 arc; 4 - canal; c ungtor cu plnie pentru vaselin: 1 corp; 2 capac; 3 canal.

    2.3. Mecanisme utilizate la tractoare i maini horticole

    Mecanismul reprezint un ansamblu de organe de maini legate mobil ntre ele cu scopul de a transmite i a transforma o micare dat ntr-o micare necesar. Principalele mecanisme utilizate la utilajele horticole sunt: mecanismul biel-manivel; mecanismul cu excentric; mecanismul cu cam; mecanismul cu urub i piuli; mecanismul cu urub i roat melcat; mecanismul cu cremalier; mecanismul cu clichet; mecanismele cu fluide. Mecanismul biel-manivel (fig.2.22) are o larg utilizare n practic i are rolul de a transforma micarea de rotaie n micare rectilinie alternativ i invers. Acest tip de mecanism se folosete la motoarele cu ardere intern, la pompele cu piston etc.

  • - 28 -

    Figura 2.22. Mecanismul biel-manivel: 1 manivel; 2 biel; 3 piston. Mecanismul cu excentric (fig.2.23) transform micarea de rotaie n micare de translaie alternativ. Se folosete la acionarea aparatului de tiere al cositorilor, la batiul sitelor mainilor de condiionat etc.

    Figura 2.23. Mecanism cu excentric: 1 excentric; 2 - biel. Mecanismul cu cam (fig.2.24. a i b) transform micarea de rotaie continu n micare de translaie. Mecanismul este ireversibil. Are n componen o cam montat pe un arbore i un tachet mpingtor. Se folosete la o serie de maini i la mecanismul de distribuie al motoarelor termice.

    a b c Figura 2.24. Mecanisme: a i b cu excentric: 1 arbore; 2 cam; 3 tachet; c cu urub i piuli. Mecanismul cu urub i piuli (fig.2.25. c) transform micarea de rotaie n micare de translaie. Este ireversibil. Este compus dintr-o piuli i un urub. Se folosete la mecanismul de reglare a adncimii de lucru a plugului, la prese de vinificaie etc. Este un mecanism simplu.

  • - 29 -

    Mecanismul cu roat melcat i urub fr sfrit (fig.2.26) se folosete pentru transmiterea micrii ntre doi arbori perpendiculari i neconcureni, realizndu-se un mare raport de demultiplicare. Este format dintr-o roat dinat melcat angrenat cu un urub fr sfrit.

    Figura 2.26. Mecanism cu roat melcat i urub fr sfrit: 1 roat melcat; 2 urub fr sfrit.

    Mecanismul cu cremalier (fig. 2.27) este compus dintr-o cremalier (o bar prevzut cu dantur) angrenat cu o roat dinat i transform micarea de rotaie n micare de translaie i invers. Este folosit la unele mecanisme de direcie. Figura 2.27. Mecanism cu cremalier: 1 cremalier; 2 roat dinat. Mecanismul cu clichet (fig.2.28) servete la transformarea micrii oscilatorii n jurul unui ax n micare de rotaie intermitent. Se folosete la unele maini de mprtiat gunoi de grajd.

    Figura 2.28. Mecanism cu clichet: 1 clichet; 2 roat dinat; 3 ghear de acionare; 4 bra de acionare.

  • - 30 -

    Mecanismele cu fluide servesc la acionarea unor dispozitive de acionare a mainilor horticole fie prin intermediul unui lichid (ulei) fie al unui gaz. Verificarea cunotinelor

    1. n cazul mecanismului biel-manivel micarea de rotaie continu se transform n micare de translaie. Transformarea poate avea loc i invers?

    2. Care sunt prile componente ale unui mecanism cu cam? 3. Care sunt transformrile de micare n cazul mecanismului cu clichet?

    3. MAINI ELECTRICE

    Mainile electrice sunt utilizate n toate sferele de activitate ale omului. n procesul de conversie (transformare) a energiei, un loc nsemnat l ocup conversia electromecanic care se realizeaz cu ajutorul mainilor electrice. Maina care realizeaz conversia energiei mecanice n energie electric poart numele de generator electric. Maina care realizeaz conversia energiei electrice n energie mecanic poart numele de motor electric.

    Maina electric care modific parametrii unei transmisii de energie electric (frecven, tensiune, intensitate, numr de faze etc.) poart numele de convertizor electric.

    Maina electric care primete att energie electric ct i energie mecanic i le transform n cldur, prin efectul Joule, poart numele de frn electric.

    Transformatorul electric dei nu este o main electric n sensul definiiilor date, este studiat la mainile electrice datorit aspectelor teoretice comune. Mrimile nominale ale mainilor i transformatoarelor electrice. Regimul nominal de funcionare al mainilor i transformatoarelor este caracterizat prin valorile nominale ale parametrilor: putere, tensiune, intensitate (curent), frecven, turaie, etc. Aceste mrimi , de regul, sunt nscrise pe plcuele indicatoare ale mainilor i transformatoarelor. Puterea nominal a unui motor reprezint puterea mecanic util la arbore (exprimat n W). Puterea nominal a unui transformator reprezint valoarea exprimat n wai, msurat la bornele secundare, pentru care nu sunt depite limitele admisibile de nclzire a bobinajelor. Tensiunea nominal este tensiunea nominal pentru care a fost construit maina. Tensiunea de excitaie reprezint tensiunea necesar a fi aplicat bobinelor de excitaie.

  • - 31 -

    Tensiunea nominal primar reprezint tensiunea aplicat la bornele nfurrii primare a transformatorului. Tensiunea nominal secundar reprezint tensiunea la bornele nfurrii secundare, atunci cnd la bornele nfurrii primare se aplic tensiunea nominal i transformatorul funcioneaz n gol (nu are sarcin).

    Curentul nominal este curentul absorbit de la reea corespunztor puterii i tensiunii nominale.

    Raportul nominal de transformare (K) reprezint raportul tensiunilor nominale cnd transformatorul funcioneaz n gol.

    Turaia nominal este turaia arborelui motorului (rot/min.) cnd acesta funcioneaz la tensiunea nominal i curentul nominal.

    Randamentul motorului reprezint raportul = Pn/Pa, unde: Pn este puterea nominal a motorului; Pa este puterea absorbit de la reea. Randamentul este subunitar datorit pierderilor de energie din main.

    Analiznd principiile de funcionare ale mainilor electrice se constat c acestea sunt reversibile din punct de vedere energetic, adic conversia energiei poate fi fcut n ambele sensuri prin intermediul aceleiai maini. n toate cazurile, conversia se face cu pierderi ireversibile de energie, prin transformarea unei pri din energie n cldur prin efectul Joule (fig.3.1).

    Figura 3.1. Moduri de conversie electromagnetic: a motor; b generator; c

    convertizor; d frn: PE puterea electric PM putere mecanic; PJ pierderi ireversibile de energie prin efectul Joule.

    Din punct de vedere constructiv, orice main electric prezint un sistem

    magnetic, unul electric i unul mecanic. Sistemul magnetic se mai numete i circuit magnetit i este format din dou armturi separate de un strat de aer, numit ntrefier. ntrefierul permite micarea relativ a celor dou armturi. Majoritatea mainilor au una din armturi cu micare de rotaie i se numesc maini rotative. De regul armtura exterioar este fix i se numete stator, iar cea interioar se poate roti i se numete rotor. Din cele dou armturi, cel puin una este prevzut cu un sistem electric format din conductori electrici izolai, prin care circul curentul electric. Armtura care produce fluxul magnetic se numete inductor, iar armtura cu sistemul electric n care se induc cureni electrici se numete indus.

    Sistemul electric are ca element de baz al nfurrii spira, care este constituit din dou conductoare nseriate. Dac una sau mai multe spire izolate ntre ele formeaz o unitate constructiv, aceasta se numete bobin; una sau mai

  • - 32 -

    multe bobine conectate ntre ele i la bornele crora se obine sau se aplic o tensiune de lucru formeaz nfurarea sistemului electric.

    Mainile electrice se clasific n dou mari categorii: maini de curent alternativ i maini de curent continuu.

    3.1. Maini de curent alternativ. Dup raportul dintre turaia rotorului i a cmpului magnetic nvrtitor, mainile de curent alternativ se clasific n dou categorii: maini sincrone i maini asincrone.

    3.1.1. Mainile sincrone (fig.3.2) sunt maini de curent alternativ la care turaia rotorului este egal cu cea a cmpului magnetic (turaie constant) nvrtitor, indiferent de sarcin. Ele pot funciona n dou regimuri: ca generatoare i ca

    Figura 3.2. Main sincron cu rotorul cu

    poli apareni: axa d axa neutral; axa q axa polilor.

    motoare. Ca generatoare mainile sincrone transform energia mecanic primit la arbore de la un motor, n curent electric alternativ. Ca motoare ele transform energia electric alternativ primit de la reea, n energie mecanic.

    Cea mai mare utilizare o au mainile sincrone n regim de generator sincron trifazat, folosit n prezent n toate centralele electrice pentru producerea curentului electric alternativ trifazat. n mod obinuit, rotorul este inductor i statorul indus. Principiul de funcionare al mainilor electrice rotative (fig. 3.3). Dac spira se rotete n cmpul magnetic al polilor inductori cu o vitez unghiular constant, fluxul magnetic prin spir variaz periodic n timp i induce in spir o tensiune electromotoare alternativ. Cnd planul spirei se gsete pe axa neutral magnetic, inducia magnetic este nul i ca urmare tensiune electromotoare indus este nul (latura a este situat n partea de sus). Pe msur ce unghiul dintre planul spirei i axa neutral crete (latura a coboar), tensiune electromotoare indus n spir crete i atinge un maxim cnd planul spirei este paralel cu axa polilor (spira a parcurs 900) i descrete pn la 0 cnd spira ajunge din nou n planul axei neutrale (latura a ajunge n partea de jos). Tensiune electromotoare indus crete din nou pe msur ce planul spirei se apropie de axa polilor, dar acum latura a se deprteaz de polul N i se apropie de polul S i ca urmare se schimb sensul tensiune electromotoare induse. Deci n spir se induce o tensiune electromotoare alternativ. Acest principiu st la baza funcionrii generatoarelor de curent alternativ (fig.3.3.a i 3.4.a).

  • - 33 -

    a b Figura 3.3. Schema generatorului de curent electric cu o spir cu o spir: a alternativ; b continuu.

    Figura 3.4. Tensiunea la

    bornele generatorului: a de curent alternativ; b de curent continuu.

    nlocuind inelele colectorului cu un colector cu dou plcue (fig.3.3.b i 3.4.b),

    iar periile colectoare sunt dispuse astfel nct s calce pe ambele plcue cnd planul spirei se gsete pe axa neutral magnetic, adic atunci cnd inducia magnetic este 0 i tensiunea electromotoare este nul. Aezate n acest mod, se constat c peria p1 are mereu semnul tensiunii electromotoare induse n conductoarele de sub polul N, iar peria p2 semnul opus, corespunztor tensiunii electromotoare indus n conductoarele de sub polul S. Deci colectorul cu plcue redreseaz curentul alternativ din nfurarea rotoric, astfel nct n circuitul exterior avem tensiune electromotoare continu.

    3.1.2. Maini asincrone. Maina electric la care turaia rotorului este mai mic dect turaia cmpului magnetic nvrtitor i variaz n funcie de sarcin, se numete main asincron.

  • - 34 -

    Motorul asincron este o main de curent alternativ care transform energia electric primit de la reea n energie mecanic. Ele pot fi monofazate sau trifazate (fig. 3.5).

    Funcionara acestui motor se bazeaz pe principiul interaciunii dintre cmpul magnetic nvrtitor al statorului conectat la reea i curentul indus n rotor.

    Motoarele asincrone trifazate au nfurarea statoric (inductorul) realizat din trei bobine montate simetric pe circumferina statorului. Ele sunt parcurse de cureni egali ca mrime, dar defazai ntre ei cu 1200 . Aceti cureni vor produce un cmp magnetic a crei ax se rotete n sensul succesiunii fazelor cu turaia:

    no=60f/p, unde f este frecvena tensiunii reelei de alimentare, iar p este numrul de

    perechi de poli ai nfurrii.

    Figura 3.5. Schema motorului asincron trifazat cu colector cu inele: 1 nfurarea statorului; 2 nfurarea rotorului; 3 inele colectoare; 4 perii colectoare; S,R,T faze; A,B,C, x,z,z borne statorice.

    Cmpul magnetic creat n nfurarea statoric la trecerea curentului electric

    alternativ trifazat poart numele de cmp magnetic nvrtitor. Acesta este un cmp magnetic variabil i are ca efecte inducerea unei tensiuni electromotoare i crearea unui curent electric ntr-un circuit nchis, dac liniile de cmp trec prin acesta.

    Motoarele asincrone trifazate pot fi realizate cu rotor bobina i cu rotor n scurtcircuit. Cele cu rotor bobinat sunt prevzute cu un colector cu trei inele.

    Legarea la reeaua electric a motoarelor electrice asincrone ,trifazate, n funcie de tensiunea pe care o suport bobinele statorice i de tensiunea reelei de alimentare. Astfel, ele se pot lega la reea n stea (fig.3.6) sau n triunghi (fig.3.7). La legarea n stea Ul = Uf3; La legarea n triunghi Ul = Uf. Fiecare main electric este nsoit de o plcu indicatoare pe care sunt trecui parametrii principali printre care i modul de legare la reea i tensiunea nominal suportat pe faz.

    Motoarele electrice asincrone, trifazate se folosesc pentru acionarea pompelor de ap, a mainilor de curat i sortat, a mainilor de vinificaie etc.

    3.2. Maini de curent continuu. Maina electric la care schimbul principal de energie cu o reea se face n curent continuu se numete main de curent continuu. La mainile de curent continuu , de regul statorul este inductor iar rotorul

  • - 35 -

    b. Figura 3.6. Schema legrii n stea la

    reeaua electric a; legarea n cutia de borne b. Uf - tensiunea de faz; Ul tensiune de linie.

    a.

    b. Figura 3.7. Schema legrii n

    triunghi la reea a; legarea n cutia de borne b; Uf - tensiunea de faz; Ul tensiune de linie.

    a. este indus (fig.3.8). Cmpul magnetic inductor este produs de nfurarea de excitaie format din bobine aezate pe polii principali statorici, sau de magnei permaneni.

    Figura 3.8. Schema mainii

    de curent continuu cu autoexcitaie n paralel: 1 inductor; 2 indus; 4 reostat; 5 consumator.

  • - 36 -

    Alimentarea nfurrii de excitaie a mainilor de curent continuu se poate face de la o surs de curent exterioar, situaie n care maina se numete cu excitaie separat, sau chiar de la main ,cnd aceasta se numete cu autoexcitaie. Mainile cu autoexcitaie pot avea nfurrile de excitaie conectate n mai multe moduri: n derivaie, n serie, compus sau mixt (fig. 3.9).

    Figura 3.9. Scheme de principiu pentru excitarea mainilor de curent continuu: a. excitaie separat; b,c,d e autoexcitaie: b. derivaie; c. serie; d. compus; e. mixt.

    Construcia mainilor de curent continuu. Principalele pri componente ale mainilor de curent continuu sunt reprezentate prin: stator, rotor, perii colectoare, scuturi cu lagre, cutia de borne. Statorul produce fluxul magnetic inductor i este format din carcas, poli i bobine polare. Polii principali sau de excitaie se fixeaz n interiorul carcasei, se realizeaz din tole din oel cu grosimea de 1 1,5 mm i sunt ntotdeauna n numr par.

    Bobinele polare sunt realizate cu conductoare izolate de cupru sau aluminiu i sunt fixate pe poli. Ele sunt legate n serie i conectate la o surs de curent continuu. Curentul ce trece prin ele se numete curent de excitaie i excit cmpul magnetic inductor. Conexiunile ntre bobine se execut astfel nct s se realizeze o alternan a polaritii la trecerea curentului electric.

    Rotorul este format din: arborele rotorului; pachetul de tole al rotorului; nfurarea rotoric; colectorul i ventilatorul. Rotorul n timpul funcionrii motorului este rotit de cuplul forelor de interaciune dintre cmpul magnetic inductor statoric i cmpul magnetic indus rotoric, transformnd astfel energia electric n energie mecanic.

    Arborele rotorului este realizat din oel i are rolul de a susine celelalte pri componente ale rotorului i de a transmite energia mecanic de rotaie.

    Pachetul de tole al rotorului se realizeaz din tabl de oel cu grosimea de 0,5 mm., au forma unor discuri cu crestturi la exterior. Pachetul este montat strns pe arbore.

    nfurarea rotoric (indusul) const dintr-o serie de bobine realizate din conductori izolai de cupru sau aluminiu i montate n crestturile pachetului de tole, capetele acestora fiind lipite cu lamelele colectorului.

    Colectorul este format din lamele de cupru identice dispuse pe circumferina unui butuc izolat, fixat pe arbore i izolate ntre ele.

  • - 37 -

    Ventilatorul este fixat pe arborele rotoric i asigur circulaia forat a aerului prin interiorul i exteriorul motorului, asigurnd astfel rcirea motorului.

    Periile colectoare freac pe lamelele colectorului pentru a realiza legtura electric ntre bobinajul rotoric i cutia de borne a motorului. Ele sunt montate n suporii periilor colectoare i sunt realizate din materiale foarte bune conductoare de electricitate, relativ moi pentru a nu deteriora colectorul. Periodic se nlocuiesc.

    Scuturile cu lagre sunt piese metalice care asigur nchiderea statorului i susinerea arborelui rotoric, pentru a putea efectua micarea de rotaie. Lagrele pot fi cu alunecare (buce sau cuzinei) sau cu rostogolire (rulmeni).

    Cutia cu borne este prevzut cu capac pentru protecie, n interior, borne din cupru sau oel i servesc la conectarea capetelor nfurrilor din main i reeaua de alimentare.

    Generatoarele de curent continuu se utilizeaz la ncrcarea bateriilor de acumulatore, ca generatoare de sudur etc.

    Motoarele de curent continuu se folosesc n diferite sisteme de acionare electric la turaie variabil n limite largi i cuplu mare la pornire (pornirea motoarelor termice, tramvaie etc.). 3.3. Transformatoarele sunt maini electrice statice care transform tensiunea i intensitatea curentului electric . Dup numrul de faze pe care le transform, ele se clasific n: transformatoare monofazice (fig. 3.10.a) i transformatoare trifazice (fig.3.10.b).

    a. Figura 3.10. Schema transformatorului electric: a monofazic; b trifazic: 1 nfurare primar; 2 nfurare secundar; 3 miez feromagnetic; U1, U2, I1, I2 mrimile nominale ale transformatorului. b.

    Ca i mainile electrice rotative, transformatoarele funcioneaz pe baza principiului induciei electromagnetice. Una dintre caracteristicile de baz ale transformatoarelor este raportul de transformare K:

    K = = = (3.1)

    n care: U1 este tensiunea aplicat nfurrii primare, U2 reprezint tensiunea din nfurarea secundar, I1 curentul din nfurarea primar, I2 curentul din

  • - 38 -

    nfurarea secundar, ns1 numrul de spire al nfurrii primare, ns2 numrul de spire al nfurrii secundare. Dup valorile tensiunilor din cele dou nfurri, transformatoarele se clasific n: ridictoare de tensiune U1 < U2 i cobortoare de tensiune U1 > U2. Transportul energiei electrice la distane mari se face la tensiune mare pentru a reduce pierderile prin efectul Joule, folosind transformatoare ridictoare de tensiune, iar la consumatori, pentru a reduce riscul accidentelor prin electrocutare se folosesc transformatoare cobortoare de tensiune.

    4. SURSE DE ENERGII REGENERABILE Criza energetic planetar accelereaz cutrile privind noi surse de energie, n special surse regenerabile, nepoluante, locale, relativ uor accesibile. Sursele de energie regenerabile prezint o serie de avantaje comparativ cu sursele clasice cunoscute i sub denumirea de surse de energie fosile (surse care se epuizeaz treptat fr posibilitatea de regenerare) i anume:

    sunt regenerabile; gradul de poluare este mai redus; favorizeaz relansarea unor ramuri economice, contribuind n mod

    semnificativ la balana economic a unei ri; asigur independena energetic a unor sectoare de activitate sau ri; pot constitui surse de venit.

    Trebuie subliniat c de multe ori apelarea la noi surse de energie regenerabile determin investiii mari, randament sczut, cheltuieli suplimentare privind distribuia i valorificarea, de aceea trebuie gsite soluii privind reducerea perioadelor de amortizare a investiiilor i de sporire a randamentului. Sursele noi de energie regenerabile care se utilizeaz la nivel mondial sunt:

    biogazul - un combustibil gazos obinut din biomas i/sau din partea

    biodegradabil a deeurilor;

    biodiesel - un metil ester, de calitatea motorinei obinut din uleiuri vegetale

    sau grsimi animale;

    biomasa totalitatea produciei vegetale;

    bioetanol - obinut din biomas i/sau partea degradabil a deeurilor, prin

    fermentaie etilic;

    biometanol - obinut din biomas;

    biometil ester - rezultat tot din biomas;

    bio-etbe (etil-terbo-butil-ester) - pe baz de bioetanol;

    bio-mtbe (metil-terbo-butil-ester) - pe baz de biometanol;

    biocarburani sintetici - hidrocarburi sintetice sau amestecuri de

    hidrocarburi sintetice, care au fost extrase din biomas;

  • - 39 -

    biohidrogen - hidrogen extras din biomas i/sau partea degradabil a

    deeurilor;

    ulei vegetal pur - ulei produs din plante oleaginoase prin presare, extracie

    sau alte proceduri compatibile, rafinat, dar nemodificat chimic.

    energia solar;

    energia eolian;

    energia geotermal,

    energia cderilor de ap;

    energia valurilor i a mareelor.

    Pentru horticultur prezint interes deosebit biogazul, biodieselul, uleiul

    vegetal pur, biomasa, energia solar, energia eolian.

    4.1 Biogazul (gaz biologic) se obine prin fermentarea anaerob a materiei organice i este constituit n principal din metan i anhidrid carbonic. Pentru horticultur, tehnologia de producere a biogazului prezint o serie de avantaje: utilizarea superioar a produciei secundare, a dejeciilor animale, reducerea mirosului generat de descompunerea dejeciilor animale, stocarea mai uoar a ngrmntului organic, asigurarea unui ngrmnt natural lichid, pretratat prin fermentare anaerob, care s nlocuiasc ngrmintele chimice, asigurarea de energie electric i termic ieftin. Fermentarea anaerob este un proces biologic complex, prin intermediul cruia, n absena oxigenului, substana organic este transformat n biogaz. Procentul de metan din biogaz variaz n funcie de tipul de substan organic fermentat i de condiiile de proces, de la un minim de 50% pana la 80%. Ca procesul s aib loc, este necesar aciunea diferitelor grupuri de microorganisme, n msur s transforme substana organic n compui intermediari, n principal acid acetic, anhidrid carbonic i hidrogen, utilizabile de microorganismele metanogene, care produc metanul. Temperatura optim a procesului este n jur de 35 grade C, dac se utilizeaz bacterii mezofile, sau n jur de 55 grade C, dac se utilizeaz bacterii termofile. Ph-ul optim este n jur de 7 / 7,5. Biogazul se obine n instalaii speciale cu alimentare discontinu sau continu. n practic sunt utilizate n special cele cu alimentare continu, asigurnd alimentarea continu cu biogaz. O instalaie de obinere a biogazului implic n construcie mai multe elemente (fig.4.1): 1. Unitatea de producie care se compune din fermentatorul anaerob, un bazin de stocare i/sau o unitate de salubrizare i sistemul de ndeprtare a ngrmntului natural fermentat. 2. Sistem de stocare i purificare a biogazului. 3. Echipamente pentru utilizarea gazului i a ngrmntului.

  • - 40 -

    Dup modul de realizare i dispunere n spaiu, fermentatoarele se pot clasifica n: orizontale i verticale.

    Figura 4.1: Schema general a instalaiei cu canal tip flux cu piston.

    Digestorul este realizat fr amestector. Acest tip de instalaie este destinat n special unitilor medii i mari care intenioneaz s produc energie cu scopul de a o utiliza aproape n totalitate pentru nevoile directe i doar n cazul unui eventual surplus de a o ceda gestionarului de reea. Cupola gazometric (n care se acumuleaz biogazul) are form de semicilindru sau calot sferic i este realizat cu trei membrane suprapuse din esut de fibre poliestere din PVC i sudate cu ajutorul curenilor de nalta frecven. Gazul produs este orientat spre o instalaie de cogenerare, care utiliznd biogaz produce energia electrica i cldur. O parte din cldura produs este recuperat i utilizat pentru termostatarea i meninerea temperaturii digestorului. Materia organic digerat, va fi acumulat n bazine de stocare n ateptarea utilizrii n agricultur.

    Biogazul, dup ce a fost supus tratamentelor necesare purificrii, poate fi utilizat n dou modaliti:

    a) pentru producerea de energie caloric; b) pentru producerea de energie electric i caloric simultan cogenerare.

    4.2. Uleiurile vegetale sunt triesteri ai glicerinei cu acizi monocarboxilici cu numr par de atomi de carbon, de obicei C12

    C18, care pot conine una sau mai multe legturi duble, n funcie de materiile prime din care se extrag. Cele mai multe uleiuri conin predominant doi sau trei acizi principali, ceilali acizi fiind n proporie mic (acizi secundari). Uleiurile vegetale pot s conin i o serie de ali produi secundari, ca de exemplu monogliceride, digliceride, acizi liberi, produi peroxidici, fosfolipide (surse de gume), carotene i xantofile (uor polimerizabile), steroli liberi sau esterificai, urme de ap, produi minerali etc. Prezena unor astfel de compui influeneaz modul de comportare al uleiurilor n motoare.

  • - 41 -

    Pentru a se evalua posibilitatea de utilizare a uleiurilor vegetale i a derivailor lor la motoarele Diesel, n calitate de substitueni ai motorinei, trebuie luate n considerare urmtoarele caracteristici principale: intervalul de distilare, vscozitatea, cifra cetanic, comportarea la rece, puterea caloric, stabilitatea n cursul stocrii (tabel 4.1).

    Tabelul 4.1.

    Principalii indici calitativi ai motorinei i uleiurilor vegetale

    Tip carburant Putere

    caloric

    kj/kg

    Densitate la

    150C

    g/cm3

    Vscozitate la

    400C

    mm2/s

    Cifr

    cetanic

    Punct de

    inflamabilitate 0C

    Motorin 42325 0,832 3,32 49,2 62

    Ulei rapi 37700 0,885 46,00 45,3 153

    Ulei fl.soarelui 38525 0,910 45,00 40,3 195

    Ulei porumb 37800 0,906 41,00 41,0 236

    Ulei soia 39252 0,901 40,00 40,8 205

    Importan deosebit privind utilizarea uleiului pur la motoarele Diesel

    prezint viscozitatea i punctul de inflamabilitate. Vscozitatea. Influeneaz alimentarea motorului i pulverizarea

    combustibilului n camera de ardere. Creterea vscozitii defavorizeaz pulverizarea i arderea combustibilului n motor. Un combustibil prea vscos va nruti formarea amestecului carburant, deoarece picturile, fiind mari i penetrante, vor ajunge pe peretele opus injectorului. Uleiurile vegetale au vscoziti de circa 10 ori mai mari dect motorina.

    Corectarea vscozitii uleiului se poate realiza prin nclzirea prealabil a uleiului la 70 800 C cu ajutorul unui adaptor cu prenclzitor (fig.4.2), temperatur la care uleiul are parametrii foarte apropiai de ai motorinei. Pentru uurarea pornirii se impune pornirea motorului pe motorin, dup care la atingerea temperaturii de 70 800 C se trece pe ulei vegetal, motorul funcionnd foarte bine, puterea motorului nefiind influenat semnificativ. Comutarea adaptoarelor de pe motorin pe ulei se poate realiza n mai multe moduri :

    - manual, prin intermediul unor robinete cu dou ci ; - automat : a. electromagnetic (prin intermediul unor relee electomagnetice).

    b. electronic (prin intermediul unor componente electronice). Figura 4.2. Schema general a sistemului de alimentare la motorul D 110 prevzut cu adaptor pentru funcionarea cu ulei vegetal crud: EVTM i EVTU electrovalve tur motorin i ulei; EVRU i EVRM electrovalve retur motorin i ulei.

  • - 42 -

    La comutarea automat trecerea de pe motorin pe ulei se realizeaz la atingerea temperaturii de 70 800 C , temperatur la care parametrii uleiului sunt apropiai de cei ai motorinei. Dintre cele dou tipuri de adaptoare cu comutare automat, adaptoarele electromagnetice sunt de preferat, fiind mult mai simple, mult mai ieftine i uor de remediat chiar n teren.

    Indiferent de modul de comutare, prenclzirea uleiului se poate realiza: - utiliznd energia termic din sistemul de rcire al motorului, prin intermediul unui schimbtor de cldur ; - utiliznd rezistene electrice alimentate la tensiunea instalaiei electrice a motorului, asistate de un termostat, sistem care este de preferat, ajungnd la temperatura de lucru n timp foarte scurt i totodat temperatura fiind controlat mult mai bine. Dup ncetarea lucrului, este indicat ca sistemul de alimentare s rmn ncrcat cu motorin pentru o pornire uoar n ziua urmtoare i pentru curarea sistemului de ulei (n caz c motorul rmne nepornit o perioad mai mare de timp), prin trecerea sistemului de alimentare pe motorin, nainte de oprirea motorului.

    Utilizarea uleiurilor vegetale brute la motoarele termice cu aprindere prin comprimare(Diesel) permit:

    1.Asigurarea independenei energetice a unitilor de producie; 2.Rentabilizarea unitilor de producie prin reducerea preului de cost/litru de

    combustibil la jumtate; 3.Comform Directivei 2003/30/EC DIN 8 mai 2003, uleiul vegetal presat la

    rece este agreat ca biocombustibil n CE; 4.Puterea caloric a uleiului vegetal brut este foarte apropiat de a motorinei,

    iar arderea este complet; 5.Uleiul vegetal este ncadrat in clasa "0" de pericol ca i apa i soluiile

    apoase si in consecin poate fi depozitat si transportat fr autorizaie special; 6.Ungerea sistemului de alimentare al motorului (pompa de injecie i

    injectoare) se realizeaz in condiii mai bune; 7.Plantele oleaginoase permit realizarea unei bune rotaii a culturilor (rapia

    este o buna premergtoare i elibereaz terenul devreme); 8.Este mai puin poluant: coninutul n hidrocarburi aromatice i SO2 (care

    este direct rspunztor de ploile acide) al gazelor de eapament, este mai mic dect n cazul motorinei;

    9.Este un combustibil regenerabil; 4.3. Biodieselul reprezint diesteri ai uleiurilor vegetale i ai grsimilor

    animale. Se obine prin reacia de esterificare a grsimilor n prezena unui catalizator (metanol).

    Utilizarea diesterilor la motoarele Diesel nu implic modificri ale sistemului de alimentare al motorului, acetia avnd caracteristici destul de apropiate de cele ale motorinei, dar preul de cost este mai mare i nu se poate produce cu uurin la nivel de ferm, dect dac se dispune de instalaii speciale i foarte costisitoare (fig.4.3). n urma procesrii uleiului vegetal se obine biodiesel i glicerol, metanolul fiind recuperat la finalul fiecrei trane. Glicerolul este colectat pentru

  • - 43 -

    procesare n vederea valorificrii sau arderii n arztoare speciale sau generatoare de abur. Carburantul obinut este filtrat n dou etape pentru a asigura o funcionare fr probleme a motoarelor diesel.

    Figura 4.3. Instalaie de producere a biodieselului. Biodieselul reprezint un combustibil ecologic alternativ cu un coninut mai

    mare de oxigen, nesulfuros, biodegradabil i netoxic. Prin realizarea de amestecuri biodiesel - motorin se obin combustibili cu un coninut de sulf mai mic dect motorina iniial. Folosirea acestor amestecuri drept combustibili pentru motoarele Diesel duce la o reducere considerabil a emisiilor poluante.

    Pe plan mondial, cel mai mult sunt utilizai diesterii (biodiesel) datorit avantajelor enumerate mai sus i totodat permit utilizarea pentru distribuie a acelorai staii de alimentare fr nici o modificare.

    Biodieselul este folosit pe scar larg, ca atare sau n amestec cu motorina, i n alte ri precum Germania, Austria, Italia, Frana, S.U.A. etc.

    4.4. Impactul ecologic asupra mediului ca urmare a utilizrii uleiului

    vegetal crud i a biodieselului n agricultur Extinderea n ultimul timp a preocuprilor legate de utilizarea biocombustibililor de tip ulei vegetal i biodiesel este motivat de cel puin 4 elemente:

  • - 44 -

    reducerea de consum de combustibil fosil; reducerea polurii mediului;

    - caracterul ecologic i regenerabil al uleiurilor vegetale i al esterilor uleiurilor vegetale; - respectarea cerinelor protocolului de la Kyoto.

    Evident, utilizarea unor amestecuri formate din esteri i motorin va conduce la reducerea consumului de combustibil de origine petrolier, n condiiile n care performanele energetice i de consum ale motorului rmn aceleai, asigur astfel i reducerea dependenei de petrolul importat. Ca efect global se apreciaz ca utilizarea unui litru de biodiesel conduce la economisirea a 0,71 - 0,91 kg combustibil fosil.

    n ceea ce privete emisiile poluante, este unanim acceptat c utilizarea uleiurilor vegetale i a combustibililor de tip Biodiesel (B20) conduce la reducerea tuturor emisiilor poluante, cu excepia celor de oxizi de azot (tabelul 4.2.).

    Aceast comportare este datorat caracteristicilor chimice i fizice ale acestora (prezena oxigenului n molecul, lipsa sulfului etc.). Caracterul ecologic al uleiurilor vegetale i al combustibililor de tip Biodiesel este dat de:

    toxicitate redusa n cazul ingerrii (DL250:2000 mg/kg corp); toxicitate redus polurii accidentale a apelor; risc mai redus de contaminare a solului, uleiurilor vegetale i combustibilul de tip

    Biodiesel (B100) fiind mai biodegradabil (dup 21 de zile, peste 95% din biodieselul care a contaminat solul este degradat, n timp ce doar 75% din motorin se degradeaz n acelai interval de timp);

    pericol mai redus de aprindere i explozie la transport sau n timpul stocrii, datorit punctului de inflamabilitate mai ridicat (peste 1100 C, fa de 55 - 600 pentru motorin).

    Protocolul de la Kyoto definete emisiile ce produc efectul de ser pe baza conceptului de potenial de nclzire global. Conform acestui protocol, emisiile de dioxid de carbon sunt calculate doar pentru arderea combustibililor petrolieri; emisiile provenite din arderea biocombustibililor (regenerabili) nu sunt luate n calcul de protocolul de la Kyoto, considerndu-se c dioxidul de carbon este compensat de consumul de dioxid al plantelor. n condiiile n care, prin acordul de la Kyoto, rile semnatare s-au angajat s reduc emisiile de gaze productoare ale efectului de ser cu 5% pn n 2010, n multe state s-au intensificat eforturile privitoare la utilizarea biocombustibililor neconvenionali de tip biodiesel, ca o modalitate de respectare a prevederilor protocolului (tabelul 4.2). 4.5. Biomasa reprezint totalitatea produciei vegetale care poate fi convertit n energie sub diverse forme. Ea poate proveni din culturi energetice sau din producia secundar. Biomasa din culturi energetice reprezint biomasa obinut din culturi energetice nfiinate special pentru obinerea unor produse principale care s fie convertite sub diferite forme: cartof, cereale, topinambur, sorg zaharat, salcie, plop, amarantus etc.

  • - 45 -

    Tabelul 4.2 Reducerea emisiilor poluante la utilizarea combustibililor de tip biodiesel

    Noxa emis n gazele de

    eapament

    Emisiile de noxe, %

    Motorin petrolier

    Amestec 20%biodiesel-

    80%motorin(B20)

    100% biodiesel

    (B100) Monoxid de carbon 100 -12,6 -43,2 Hidrocarburi nearse 100 -11 -56,3

    Particule n suspensie 100 -18 -55,4 Oxizi de azot 100 +1,2 +5,8 Toxine n aer 100 -12-20 -60-90

    Efecte mutagene 100 -20 -80-90 Oxizi de sulf 100 -20 -100(lips)

    Sulfai 100 -20 -100(lips)

    Biomasa rezidual reprezint producia secundar din horticultur folosit pentru producerea de energie, n special caloric: coarde de vi de vie, pomi i ramuri de pomi, smburi de fructe, tescovin, tulpini de plante din legumicultur etc. Biomasa poate fi utilizat ca i combustibil solid pentru uscarea seminelor, a fructelor, a legumelor, pentru nclzirea spaiilor, etc., sau pentru obinerea de bioetanol i biometanol. 4.6. Energia solar reprezint principala surs de energie a planetei, n lipsa creia viaa ar nceta. Este o surs inepuizabil, nepoluant, i disponibil pe ntreaga suprafa a globului. Sosete direct la consumator i nu polueaz. Ca dezavantaje se pot meniona: este o energie variabil dup anotimp i dup nebulozitate, nu este disponibil n permanen. Cantitatea de energie solar disponibil depinde de intensitatea radiaiei solare i de durata insolaiei. Energia solar poate fi convertit n energie termic sau n energie electric. Conversia energiei solare n energie termic utilizat la uscarea produselor horticole, nclzirea spaiilor i prepararea apei calde se bazeaz pe captarea radiaiei infraroii din radiaia solar cu ajutorul captatoarelor (colectoarelor) solare. Acestea sunt de dou feluri: a. plane; b. concentrator. Colectorul plan (fig. 4.4) are ca principiu de funcionare efectul absorbant al corpului negru combinat cu efectul de ser. Figura 4.4. Colector solar plan: 1 ram; 2 strat absorbant negru; 3 vitraliu; 4 serpentin.

  • - 46 -

    Stratul absorbant este realizat din materiale foarte bune conductoare de energie termic (cupru sau aluminiu) vopsite n negru. Vitraliul este constituit din dou straturi de sticl groas de 3 4 mm, iar serpentina este realizat din eav de cupru sau aluminiu cu diametru de 5 -15 mm. Colectorul concentrator realizeaz concentrarea energiei solare cu ajutorul oglinzilor concave, lentilelor convergente sau tuburi vidate (fig.4.5).

    Figura 4.5. Colector solar cu tuburi vidate.

    Colectoarele solare cu tuburi vidate din sticl borosilicat sunt cele mai eficiente i mai fiabile sisteme de nclzire a apei cu ajutorul energiei solare. Circulaia apei se poate realiza prin termosifon sau sub presiune, cu ajutorul unei pompe. Energia termic obinut cu ajutorul captatoarelor solar se preteaz la: nclzirea spaiilor; uscarea produselor horticole (legume, fructe i semine); prepararea apei calde menajere; Convertirea energiei solare n energie electric se realizeaz cu ajutorul celulelor fotovoltaice. Celulele fotovoltaice funcioneaz pe principiul fotovoltaic. Conform acestui principiu, radiaia luminoas este transformat direct n energie electric. O celul fotovoltaic (fig.4.6) este constituit din dou straturi semiconductoare de dioxid de siliciu, unul srcit n electroni, iar altul mbogit. Sub influena luminii, electronii din stratul mbogit trece n cel srcit determinnd apariia unui curent electric, care se menine atta timp ct celula este expus la lumin. O celul produce un curent electric cu tensiunea cuprins ntre 0,2 V i 0,7 V, n funcie de intensitatea radiaiei luminoase. Se monteaz n serie i paralel pe panouri cu suprafee diferite. Pentru a asigura energie electric i n afara perioadei de iluminare, o parte din energia produs n timpul zilei este stocat n acumulatori de curent electric.

    Figura 4.6. Schema celulei fotovoltaice: A i B conductori electrici.

    4.7. Energia eolian reprezint una dintre cele mai vechi forme de energie utiliza n procesele de producie. Ea este utilizat pentru producerea de energie

  • - 47 -

    electric n zone unde nu exist reea de distribuie a energiei electrice, pentru alimentri cu ap n zonele rurale, pentru acionarea pompelor de irigat etc. Utilizarea energiei eoliene prezint o serie de avantaje: este gratuit, nu polueaz, este inepuizabil. Ca dezavantaje trebuie menionate: viteza minim a vntului trebuie s fie de 3 m/s , cost ridicat al instalaiilor de captare, caracter aleatoriu privind intensitatea, durata, i direcia.

    Transformarea energiei eoliene n energie mecanic se face cu ajutorul turbinelor (motoarelor) eoliene(fig.4.7). Figura 4.7. Turbin eolian cu ax orizontal: 1 pale; 2 ogiv; 3 deriv; 4 stlp de susinere. Dup numrul de pale turbinele pot fi: cu 2 sau 3 pale i cu pale multiple. Cele cu pale puine solicit viteze minime ale vntului mai mari, dar puterea crete

    odat cu viteza vntului. Turbinele cu pale multiple pornesc la o vitez mai mic a vntului, dar puterea nu crete o dat cu creterea vitezei acestuia. Dup poziia axului turbinei acestea pot fi: cu ax orizontal sau cu ax vertical. Mau des utilizate sunt cele cu ax orizontal. Verificarea cunotinelor 1. Care sunt principalele surse de energii regenerabile utilizate n horticultur? 2. La ce tipuri de motoare cu ardere intern se preteaz uleiul vegetal pur ca biocombustibil? 3. Menionai avantajele utilizrii energiei solare n horticultur. 4. Care este principiul care st la baza convertirii energiei solare n energie electric? 5. Care sunt avantajele i dezavantajele turbinelor eoliene multipale?

    5. MOTOARE TERMICE CU ARDERE INTERN Motorul termic cu ardere intern este o main de for care transform energia caloric rezultat din arderea unui combustibil n energie mecanic, prin intermediul evoluiei unui fluid, denumit fluid motor. 5.1. Clasificarea motoarelor termice

    Clasificarea motoarelor termice cu ardere intern se face dup mai multe criterii:

  • - 48 -

    1. Dup mod