Knjiga PTT

Увод

1

1. УВОД Коришћење техничких средстава за дизање и преношење појединачних терета и великих количина материјала била је природна нужност и тежња људског друштва још у далекој прошлости. Интензивним развојем индустријске производње са једне стране и повећањем потрошње са друге стране проблем транспорта робе је истакнут у први план. У зависности од растојања на које се премешта материјал (терет) при транспорту он се може поделити у две основне групе и то на спољни транспорт (саобраћај) и унутрашњи транспорт. Даља класификација ова два вида транспорта је дата на сл. 1.1.

Слика 1.1. Основна подела транспорта

Унутрашњи транспорт представља преношење материјала на релативно кратка растојања у оквиру привредних објеката или између њих најчешће везано за неки производни или услужни процес. Транспортна средства, која се користе у унутрашњем транспорту за пренос и претовар терета, деле се у две основне групе где спадају машине и уређаји са прекидним (цикличним) радом – дизалице и машине и уређаји са непрекидним (континуалним) радом – транспортери. У наредном тексту ће бити обрађена проблематика машина и уређаја са непрекидним радом, тзв. транспортера.

2 Транспортна и претоварна средства и уређаји

Карактеристика машина и уређаја са непрекидним радом је премештање материјала без заустављања ради прихватања и одлагања материјала, за разлику од транспортних машина са прекидним радом где се премештање терета врши у циклусима који се састоји из више различитих операција - вешање терета, померање дизалице са теретом, остављање терета и враћање празног транспортног средства у почетни положај за отпочињање новог циклуса. Захваљујући овоме машине и уређаји непрекидног транспорта омогућују остваривање знатно већих капацитета него машине и уређаји са прекидним радом. Машине и уређаји непрекидног транспорта се примењују у свим подручјима људске делатности како за транспорт материјала тако и за пренос људи. Поред тога ови уређаји могу да раде независно од неког производног процеса или су директно укључени у његово одвијање при чему је могуће остварити висок степен аутоматизације оваквих процеса уз знатно повећање ефикасности производње. Управо сегмент робног пoштанског саобраћаја и одвијање технолошких процеса прераде поштанских пошиљки у поштама посебно у поштанским центрима изискује такве карактеристике транспортних машина и уређаја. Ове машине се у оквиру пошта користе како за ”стандардне” задатке транспорта, претовара и складиштења тако и као главни модули интегрисани у оквиру основних и специфичних машина и опреме за прераду поштанских пошиљки (нпр. машине за кодирање, машине за сортирање ...). На сл. 1.2 је дат глобални приказ токова писмоносних пошиљки у поштанском саобраћају са главним поштанским центром за њихову прераду. Допремање поштанских пошиљки и дистрибуција обрађених поштански пошиљки се врши средствима спољњег транспорта (саобраћајна средства) где се поред средстава друмског транспорта и железнице за интерконтинентални и прекоокеански транспорт користе авиони и бродови. Основне карактеристике транспортних и претоварних средстава и уређаја који се користе у оквиру токова писмоносних пошиљки од улаза у поштански центар, преко њихове аутоматизоване прераде до утовара и њихове отпреме из поштанског центра ће бити предмет разматрања у овом уџбенику.

Увод

3

Слика

1.2

. Глобални токови писмоносних пошиљки

у поштанском

саобраћају


1.1 Транспортни материјал, врсте, својства и карактеристике

Врста и карактеристике материјала који се транспортује имају велики утицај на избор одговарајућег типа и конструкцију транспортног средства. Уопште, ако се изузме из разматрања транспорт флуида, транспортни материјал се може поделити на комадни и расути. Комадни материјал представља појединачне терете који се јављају у свом реалном облику (машине, уређаји и њихови делови, полуфабрикати, роба и сл.), или су настали паковањем било које врсте материјала у палете, вреће, кутије, посуде, контенере итд. Основне карактеристике ових материјала, са становишта избора и конструкције транспортног средства, су тежина и димензије комада. Тежина одређује носивост а његова величина димензије елемената транспортера. Поред тога неопходно је, при избору или пројектовању уређаја водити рачуна и о другим особинама материјала као што су: облик, температура, запаљивост, експлозивност, хидроскопност итд. Расути материјал обухвата различите комадасте, зрнасте и прашкасте материјале који се јављају у великим количинама са основном карактеристиком да се могу сипати и грабити (необрађене писмоносне пошиљке, житарице, песак, воће, итд.). По својим особинама ови материјали се налазе између чврстих и течних материјала јер поседују ограничену покретљивост што им омогућава транспортовање у слободно насутом стању. Основне карактеристике ових материјала су: угао природног пада или угао унутрашњег трења, запреминска густина, крупноћа односно гранулометријски састав, абразивност итд. Према овој подели основа за класификацију транспортног материјала на комадни и расути би био начин руковања теретом. Уколико се руковање врши појединачно са сваким комадом транспортног материјала такав материјал представља комадни терет без обзира на његову величину и тежину (велики и тешки комади најчешће, због ограничених могућности транспортних средстава, захтевају појединачно руковање). Поштанске пошиљке обухватају разна писма, дописнице, бандероле, штампани материјал (дневна штампа, часописи, књиге, ...), пакете, вредносне пошиљке (секограме, новчане упутнице). Са становишта транспортно-претоварних процеса, где се као транспортне јединице јављају поштанске пошиљке, од значаја је начин руковања, затим маса (тежина) и димензије пошиљки. Сходно томе могуће је поштанске пошиљке поделити на комадни материјал, где би спадале:

Увод

5

− писмоносне пошиљке након сређивања и усвежњавања (писма, дописнице, штампане ствари, секограми и мали пакети до 2 kg ), сл. 1.3а

− пакети сл. 1.3в − посуде за стандардна писма сл. 1.3г − поштанске вреће за писма и пакете, сл. 1.3д − контенери за посуде, вреће и пакете, сл. 1.3ђ − палете (бокс и стуб палете), сл.1.3е,ж

и расути терет који би обухватио:

− писмоносне пошиљке пре сређивања и жигосања, сл. 1.3б

а) б)

в) г)


д)

е) ж) з)

Слика 1.3. Врсте транспортног материјала у поштанском саобраћају

Стандардне поштанске пошиљке, које употребљавају наше поште у унутрашњем и међународном саобраћају су дате у таблици T-1.1.

ђ)

Увод

7

T-1.1. Класификација и карактеристике поштанских пошиљки у нашој земљи

- Унутрашњи саобраћај -

Врста пошиљки

Највећа теж. (kg) Димензије

-Писмо 2

Збир дужине, ширине и висине 90 cm Стандардно писмо: - макс. 23,5 x 12 cm - мин. 14 x 9 cm - дебљина 0,5 cm

- Дописница - Највећа 15 x 10,5 cm Најмања 14 x 9 cm

- Тисковине 1 Као за писма

- Секограми 7 Као за писма - Мали пакети 1 Као за писма

- Вредносно писмо 2 Као за писма

- Пакети 15

Површински превоз: - дужина и ширина од 30-140 cm Ваздушни превоз: - највиша дужина 50 cm, а свака друга страна 40 cm

- Међународни саобраћај -

- Писма 2 Збир димензија 90 cm

- Дописнице - Највећа 105 x 148 mm Најмања 90 x 140 mm

- Секограми 7 Као код писма

- Тисковине 2 Као код писма -Мали пакети 1 Као код писма

- Пакети 20

Управе се изјашњавају у погледу димензија, због могућности свога транспорта. Међутим, аранжман о пакетима утврђује варијанте димензија


Писмоносне пошиљке, сл. 1.3а и б, са становишта средстава механизације и аутоматизације и њихове прераде деле се на LC - писма и дописнице стандардних димензија и AO - писмоносне пошиљке нестандардних димензија.

Поштански пакети, сл. 1.3в, се јављају као масовне транспортне јединице у поштанском саобраћају са карактеристикама наведеним у таблици Т-1.1 при чему, са становишта аутоматизоване прераде, овде спадају и мали пакети из групе писмоносних пошиљки.

Укрупњавањем поштанских пошиљки помоћу посуда, врећа, контенера и палета, процеси прераде, транспорта, претовара и складиштења постају ефикаснији.

Посуде, сл. 1.3г, се користе у процесима прераде. Поред посуда за смештај стандардних LC пошиљки користе се посуде већих димензија за смештај нестандардних AO писмоносних пошиљки.

Поштанске вреће, сл. 1.3д, као најмасовније товарне јединице поштанског саобраћаја служе за пренос свих врста писмоносних пошиљки и пакета. Вреће према садржају могу бити са обичним писмоносним пошиљкама, односно са појединачним писмима или са свежњевима писама, свежњевима штампаних пошиљки, са мешовитим садржајем писмоносних пошиљки, са штампаним материјалом, са пакетима и пакетићима. Према наведеном садржају основна подела врећа је на:

− писмоносне вреће − пакетске вреће

Вреће се означавају различитом бојом у зависности од садржаја: белом (за обичну коресподенцију), црвеном (за препоручене пошиљке), зеленом (за поштанске пакете) и жутом (за штампане материјале). Укрупњавање поштанских пошиљки помоћу поштанских контенера сл. 1.3ђ, који представљају колица са жичаном оградом, се врши путем аутомата за утовар контенера, сл. 1.4.

Увод

9

Слика 1.4. Аутомат за пуњење поштанских контенера

Палетизација пакета, сл. 1.3 з, се врши њиховим аутоматским слагањем по одређеном распореду на палете стандардних димензија (еуро-палете) које представљју ефикасне транспортне јединице спољњег транспорта (саобраћаја). Како палетизација захтева усклађене димензије пакета (за сада су дефинисане само њихове највеће и најмање мере Т-1.1) са стандардизованим димензијама палета, за сада је примена ових ефикасних транспортних јединица у поштанској пракси веома ретка. Међутим примена бокс, сл. 1.3е, или стуб, сл. 1.3ж, палета у поштанском саобраћају је знатно чешћа. Пуњење бокс палета врећама најчешће се врши ручно, директно са висећег транспортера, а у последње време се за ову операцију користе манипулатори и роботи.


2. ТЕХНОЛОГИЈЕ ПРЕРАДЕ ПОШТАНСКИХ ПОШИЉКИ

У овом делу ће се укратко приказати технологија прераде поштанских пошиљки, користећи разматрања дата у (12), са циљем сагледавања учешћа и улоге транспортних и претоварних средстава и уређаја у поштанском саобраћају. У свом развоју разликују се четири генерације машина за прераду поштанских пошиљки. Интегрисане машине последње генерације представљају модуларне системе за прераду састављене из модула који обезбеђују аутоматизовано извршавање свих фаза прераде. Разматрање технологија прераде поштанских пошиљки извршиће се по реду одвијања појединих фаза прераде пратећи ток поштанских пошиљки у поштанском центру. Поштанске вреће и пакети се јављају као најчешћи облик транспортних јединица у “спољњем“ поштанском саобраћају. Сходно томе и опрема-линије за прераду врећа, односно пакета у самом поштанском центру представљају засебне функционалне целине. Вреће најчешће садрже писмоносне пошиљке у облику појединачних писама, свежњева писама, свежњева штампаног материјала, пакета, пакетића и препоручених пошиљки. Технолошки процес прераде поштанских врећа и пакета обухвата следеће:

− истовар врећа и пакета из транспортних средстава спољњег транспорта − транспорт врећа и пакета до места за разврставање или до места за

складиштење − разврставање врећа и пакета у транзиту − прерада пакета и садржаја врећа адресираних на сам поштански центар − складиштење и утовар врећа и пакета, након прераде, у транспортна

средства спољнег транспорта На сл. 2.1 приказан је глобални ток поштанских пошиљки од њиховог приспећа на улазу до њихове отпреме на излазу из поштанског центра.

Технологије прераде поштанских пошиљки

11

Слика 2.1. Глобални ток материјала са технолошким операцијама

транспорта и прераде

Технолошки процес тока и прераде поштанских пошиљки ће бити условно подељен на три целине: истовар и магационирање (Ι), прерада поштанских пошиљки (ΙΙ) и складиштење и утовар (ΙΙΙ).

2.1 Технологија истовара и магационирања приспелих поштанских пошиљки

Поштанске пошиљке се до поштанских центара довозе железницом, камионима или аутомобилима. Пошта која се превози бродовима или авионима претовара се у вагоне или камионе, тако да све поштанске пошиљке улазе у поштански центар преко утоварно-истоварне ауто или железничке рампе. Најчешћи облик транспортних јединица у поштанском саобраћају су поштанске вреће и пакети. Поштанске вреће и пакети се на улазу јављају као појединачни комадни терети или се, због ефикасније манипулације, довозе у контејнерима или евентуално палетама. У зависности од врсте транспортних јединица које долазе у поштански центар, висинске разлике нивоа утоварне рампе и товарног сандука транспортног средства и распореда ( layout -a) опреме за прераду поштанских пошиљки за истовар транспортних јединица из средстава спољнег транспорта (камиони, вагони и евентуално аутомобили) примењују се различите врсте дизаличко-танспортних машина, сл.2.2.


а) б)

в) г)

д) ђ)

е) ж)

Слика 2.2. Примери механизованог истовара поштанских пошиљки


13

Иако у поштанским центрима прерада поштанских врећа и пакета има засебне токове на улазно-излазним рампама токови поштанских пошиљки су идентични па се често користи иста опрема. Све приспеле поштанске пошиљке (писмоносне пошиљке, вреће, пакети, контенери,...) су или адресиране на поштански центар, када је потребно обезбедити њихову прераду, или су у транзиту. Приликом истовара поштанских пошиљки, адресираних на поштански центар, одвајају се вреће од пакета и упућују на засебне линије за прераду врећа и пакета. На самом улазу се одвајају пошиљке које се машински не обрађују (хитни пакети, ручњаци, ...) и упућују директно на мануалну обраду. Поштанске вреће и пакети, када се јављају као појединачне транспортне јединице, се најчешће истоварају помоћу мобилних тракастих транспортера, сл. 2.2а, који се могу “увући“ у товарни сандук возила и висински подешавати. Пребацивање врећа и пакета на транспортер се врши ручно. Пакети се постављају на транспортер са адресном страном окренутом на горе. Поштанске пошиљке се даље могу транспортовати, у зависности од нивоа линије за прераду, до сабирног транспортера директним претоваром преко гравитационих клизница или претоваром преко ваљкастог транспортера на висећи транспортер са аутоматским захватним клештима за вреће, односно виљушкама носећег елемента за пакете, сл. 2.2е. Контенери са точковима се извлаче из транспортног средства мануално, каче за електро-колица (карете) и одвозе до места за пражњење контенера. Поштански контенери са точковима могу се одвозити помоћу висећих вучних транспортера сл. 2.2ђ, или подних транспортера сл. 2.2д. Истовар из транспортног средства контенера без точкова и палета се врши најчешће помоћу виљушкара, сл. 2.2в. Ако је претоварна рампа у истом нивоу са подом товарног сандука транспортног средства, виљушкар улази у транспортно средство, захвата контенер односно палету и директно их односи до уређаја за пражњење. Ако је растојање веће онда виљушкар претовара контенер односно палету на електро-колица, сл. 2.2г, која их онда одвозе до уређаја за пражњење. Истовар врећа и пакета са палета се врши ручно, а у новије време и помоћу робота и манипулатора, сл. 2.2ж. Пражњење контенера на местима почетка прераде се врши мануелно или помоћу уређаја за пражњење који закрећу контејнер за потребан угао до потпуног пражњења. У неким случајевима истоварна рампа је тако пројектована да се вреће и пакети директно из возила ручно стављају у отворе клизница уграђених на предњој површини рампе, сл. 2.3. Приликом истовара одвајају се пакети од


врећа убацивањем у одговарајуће отворе клизница тако да се одвојено одвозе у систем за прераду врећа односно пакета. Због стохастичког карактера допреме поштанских пошиљки оне се најчешће при истовару морају задржати одређено време на улазном делу поштанског центра пре уласка у процес прераде. Магационирање врећа и пакета, који не иду одмах на разврставање, изводи се на плочастом кружном транспортеру тзв. каруселу, сл. 2.3, слично оном који се често може видети на излазним терминалима на аеродромима који служи за преузимање пртљага. Вреће се могу магационирати и на делу висећег транспортера уколико је предвиђен за истовар. На сл. 2.3 приказан је део система за магационирање са кружним плочастим транспортером (2) где се преко клизница (1) са утоварне рампе пребацују вреће или пакети. Вреће и пакети се задржавају на кружном транспортеру до тренутка њиховог упућивања на прераду. Уместо кружног плочастог транспортера за магационирање се може користити и тактни тракасти транспортер са траком ширине 1-2 m и бочним страницама висине до 1 m.

Слика 2.3. Претовар и магационирање поштанских пошиљки

2.2 Технологија аутоматизоване прераде поштанских пошиљки

Како циљ овог уџбеника није детаљно разматрање технологија прераде поштанских пошиљки, већ само преглед ради сагледавања врсте и учешћа појединих транспортних средстава, у овом поглављу се даје кратак извод технологија аутоматизоване прераде поштанских пошиљки, а читаоци се упућују на детаљнија разматрања дата у (12).


15

Са становишта систематизације поштанских пошиљки, транспортних јединица и средстава механизације и аутоматизације разликују се три основна облика прераде:

− прерада писмоносних пошиљки − прерада поштанских врећа − прерада поштанских пакета

2.2.1 Технологија аутоматизоване прераде стандардних писмоносних пошиљки

Процес аутоматизоване и полуаутоматизоване прераде стандардних писмоносних LC пошиљки, обухвата пет фаза:

− селекцију пошиљки, − сређивање пошиљки, − жигосање пошиљки, − кодирање пошиљки и − разврставање (сортирање) пошиљки.

Ове фазе процеса прераде са шемат. распоредом опреме, дате су на сл. 2.4. При аутоматској селекцији пошиљки (1) издвајају се димензионо нестандардне пошиљке, које се упућују или на мануелну обраду или на тзв. flaf sorter за разврставање АО пошиљки (1.1).

Слика 2.4. Шематски приказ технолошког тока и распореда опреме у

систему за аутоматизовану прераду LC пошиљки

3


Аутоматско сређивање пошиљки (3) обухвата аутоматско слагање пошиљки марка на марку, проверу исправности поштарине и проверу обележавања пошиљки. На овом уређају се издвајају пошиљке без адресе (3.1) или погрешно означене пошиљке (3.2), пошиљке са неплаћеном поштарином (3.3) итд. Исправне пошиљке се аутоматски слажу марка на марку са положајем марке у зони жигосања и адресе у зони читања након чега се врши њихово жигосање-поништавање наношењем жига, места и датума. Након жигосања врши се аутоматско или полуаутоматско кодирање пошиљки. При полуаутоматском кодирању на тастатури машине за кодирање оператери укуцавају поштански код сагласан адреси пошиљке. На адресној страни пошиљке остају луминесцентни (светлећи) знаци у облику бар кода, које следећа машина може аутоматски да прочита. У новије време се најчешће користе видео читачи адреса (Video coding system VCS). Помоћу њих се на екрану види увећана адреса исписана на пошиљки тако да се могу чак и нечитки делови адресе “дешифровати” чиме се смањује број “враћених” пошиљки. Аутоматско читање адреса се врши помоћу оптичког читача (Optical Character Reader – OCR) који чита са занемарљивим процентом грешке како штампана слова и бројеве тако и ручно написане адресе. Кодиране пошиљке се разврставају-сортирају по правцима или одредишним поштама. На машини за претходно разврставање (5) се врши издвајање пошиљки без поштанског кода (5.1), хитних (5.2) и авионских (5.3) пошиљки. Пошиљке које одлазе на примарно разврставање (7) претходно пролазе поред уређаја OCR за аутоматско читање (декодирање) кодираних пошиљки (6). Разврстане и усмерене пошиљке се скупљају у преградке машине за разврставање. Разврстане писмоносне пошиљке из сваког преградка се пакују и повезују у свежњеве (усвежњавање), помоћу машина за повезивање. На модерним машинама повезивање свежњева се остварује аутоматски пластичним тракама, или се свежњеви пакују (завијају) у фолије. Кодирани свежњеви се упућују даље на разврставање крупних пошиљки, на линију за разврставање пакета, односно малих пакета. Улазне, већ жигосане, LC пошиљке и свежњеви од великих корисника (позиција 9, сл. 2.4) се усмеравају и транспортују директно на уређај за кодирање. Писмоносне LC пошиљке, које су већ раније кодиране (позиција 8, сл. 2.4), у регионалним центрима, се укључују директно у процес аутоматског разврставања. На сл. 2.5, 2.6, 2.7, 2.8 и 2.9 је у пластичнијој форми приказан изглед система за аутоматску прераду писмоносних пошиљки са детаљима основних машина и уређаја чија је основна шема дата на сл. 2.4.


17

Слика

2.5

. Интегрална модуларна машина за

аутоматско кодирање и разврставање писмоносних

пошиљки

Прерада

АО

пош

иљки

(f

laf s

orte

r)

Примарно

разврставање

(7)

O

CR

-уређај,

декодирање

(6)

Претходно

разврставање

(5)

Издвајање,

сређивањ

е,

жигосањ

е (3

)

Селекција

(1)

Кодирањ

е (4

)

2


Слика 2.6. Процес селекције и жигосања писмоносних пошиљки

Слика 2.7. Процес кодирања и претходног разврставања писмоносних

пошиљки

Слиака 2.8. Процес примарног разврставања

Селекција АО

Издвајање и сређивање марка на марку

Жигосање

LC

Кодирање Претходно разврставање

OCR или видеочитач

Декодирање, OCR читач

Примарно разврставање

2 2


19

Слика 2.9. Систем за прераду АО пошиљки

2.2.2 Технологија аутоматизоване прераде поштанских врећа

Како је већ напоменуто поштанске вреће се јављају као најмасовније транспортне јединице у робном поштанском саобраћају. Применом врећа се врши укрупњавање: појединачних или усвежњених писмоносних пошиљки, свежњева штампаних пошиљки (периодична издања, дневна штампа, ...), пакетића, пакета, препоручених пошиљки и празних врећа. Сходно овом садржају у основи се разликују писмоносне и пакетске вреће. На сл. 2.10 шематски је приказано кретање поштанских врећа при њиховој аутоматизованој преради. Вреће у систем прераде доспевају са истоварне рампе (1) преко отвора и гравитационих клизница (2). Ако се ради о транзитним пошиљкама оне се преко клизнице (3) претоварају на транспортер (6). Вреће предвиђене за даљу прераду се преко клизнице (4) усмеравају на тракасти транспортер (5).

Издвајање, жигосање, видео читач, кодирање

Примарно разврставање АО пошиљки


Слика 2.10. Дијаграм тока прераде врећа

Поштанске вреће у транзиту

C1

C0


21

Тракасти транспортер (5) преноси вреће до попречног ваљкастог транспортера (8) са радним местом – станицом за качење врећа (С1). У склопу станице за качење врећа је и пулт за кодирање (10). На самим хватаљкама је најчешће уграђен једноставан уређај за кодирање. На позицијама отварања (С0), вреће окренуте надоле се отварају (развезују) и садржина врећа пада у левак тракастог транспортера са уређајем за усисавање прашине или директно на радни сто. LC пошиљке преко тракастог транспортера (11) и клизнице (16) доспевају на радна места за прераду LC пошиљки (17), одакле се даље упућују на линију за прераду писмоносних пошињки чији је процес прераде описан у претходној тачки (2.2.1). АО пошиљке се преко клизнице (13), транспортера (12) и клизнице (18) упућују на место разврставања (19) одакле се преко клизница (20) убацују у празне вреће које се налазе на рамовима за вреће (21). Након пражњења вреће се аутоматски откаче са висећег транспортера (9) и упућују преко клизница (22) на машину за отпрашивање врећа (М0). Поштанске пошиљке након разврставања се убацују у отворене вреће које се налазе у рамовима (23) са дефинисаним одредиштима-адресама. После пуњења и везивања врећа на рамовима (21) и (23), стандардне LC писмоносне пошиљке се тракастим транспортерима (24) и (25), а нестандардне АО пошиљке путем клизнице (33) у врећама пребацују до међускладишта (27). Уз простор за међускладиштење прерађених пошиљки (27) и транзитних пошиљки (27тр), које су до овог међускладишта доспеле тракастим транспортерима (6) и (7), постављени су ваљкасти транспортери (28), (29) и (30) као радни столови за закључавање транзитних и прерађених поштанских врећа. Овако припремљене вреће се вешају на висећи транспортер (31) који истовремено служи и као складишни транспортер и као уређај за разврставање и упућивање врећа по правцима отпреме путем средстава спољнег транспорта. Вреће се аутоматски откачињу изнад хеликоидалних или косих клизница чији излаз одговара правцу упућивања врећа. У зависности од организације утовара ове клизнице најчешће служе и за привремено магационирање врећа до тренутка њиховог пребацивања у транспортна средства спољнег транспорта. Поред тога на овом месту се може извршити и укрупњавање убацивањем врећа у поштанске контејнере. Уместо висећег транспортера (31) за разврставање поштанских врећа могу се користити и други уређаји као што су нпр. плочасти транспортери - сортери, о чему ће у посебном поглављу бити више речи. У новије време операције вешања и пражњења врећа се аутоматизују применом робота и манипулатора.


2.2.3 Технологија аутоматизоване прераде пакета и садржаја пакетских врећа

Овде ће се укратко приказати проблематика прераде пакета и пакетских врећа која се односи пре свега на разврставање (сортирање) пакета, садржаја пакетских врећа, малих пакета (пакетића) из групе писмоносних пошиљки или усвежњених писмоносних пошиљки које су након примарног разврставања и повезивања у свежњеве упућене на даљу прераду. Уколико су пакети паковани у вреће онда се за пражњење пакетских врећа користи исти поступак као и код писмоносних врећа. Након истресања пакета из пакетских врећа на висећем конвејеру, прерада за све наведене групе пакета и усвежњених писмоносних пошиљки је иста. Као значајан сегмент прераде поштанских пошиљки, разврставање пакета је условило развој више различитих система од којих су најчешће у примени: сортери са тракастим транспортерима, сл. 2.11, сортери са плочастим транспортерима, сл. 2.12 и сортери са ваљкастим транспортерима, сл. 2.13.

Слика 2.11. Тракасти уређаји за разврставање пакета


23

Слика 2.12. Плочасти уређаји за разврставање пакета

Слика 2.13. Ваљкасти уређаји за разврставање пакета


За разврставање пакета најчешће се користе плочасти сортери са носећим елементима у облику плоча, и са носећим елементима у облику кратких тракастих транспортера док се за разврставање писмоносних пошињки и малих пакета најчешће користе сортери са носећим елементима у облику галебових крила, “кип” сортери итд. О овим уређајима детаљнија разматрања су дата у поглављу 7.3. Бeз oбзира o којем ce систему pади, процес код сваког од њих почиње уласком пакета или свежњева ca улазне јединице (станице) нa технолошко-транспортни систем зa непосредно разврставање. Процес, односно поступак разврставања састоји се из низа операција. Прва операција јесте кодирање пошиљки, пакета и свежњева, што је основа за информационо-управљачки систем разврставања. Кодирању претходи, ако то није раније урађено при истовару из средстава спољнег транспорта, постављање или окретање пошиљке (пакета, свежњева, пакетића) у положај са видном адресом, тј. са адресном страном окренутом на горе. Пакети се редом постављају пред систем за разврставање, а оператор или OCR урeђaj им кодирањем наноси (бар) код, који одговара жељеном циљу означеном на адреси. Зависно од начина обављања операције кодирања (као и осталих операција) разврставање може бити:

− полуаутоматско или − аутоматско

Код полуаутоматског разврставања пакет доспева на средство и радно место за кодирање, где оператер прочита адресу – поштански број (код) примаоца и потом га преко тастатуре система упише (кодира, откуца). Радно место кодера је опремљено уређајима за кодирање. Тастатура за кодирање налази се на радном столу (пулту) или управљачкој конзоли. Операцијом кодирања уписује се у меморију рачунара информација о коначном циљу упућивања пакета. У потпуно аутоматизованом систему за разврставање адресу одредишта и потребну информацију о одредишту, непосредно – аутоматски чита оптички OCR читач и уноси је у меморију рачунарског инфомационог – управљачког система. Савремена решења кодирања, којима се олакшава и омогућава потпуна аутоматизација технолошког процеса обраде пакета и врећа, подразумевају аутоматско наношење бар кода на пакет или лепљење налепнице са бар кодом на самом улазу пакета у процес прераде. После кодирања пакет (пошиљка) наставља кретање на магистрално средство маханизације за непосредно


25

разврставање, сл. 2.14, које може бити отвореног и затвореног типа са различитим решењима утовара и истовара пакета.

а) б)

Слика 2.14. Транспотрне линије; а) отвореног типа, б) затвореног типа

Пређени пут пакета на транспортеру (различитих типова извођења) за разврставање “прати” се рачунаром који по доласку пакета до задатог циља, на основу меморисаних података при кодирању, активира скретницу одговарајућег правца (одредишта). Ако се користи поштански или бар код на самом почетку онда се активирање скретнице врши исчитавањем (скенирањем) горње површине пакета односно декодирањем слично као код поштанских пошиљки, сл. 2.15.

Слика 2.15. Читање поштанског кода

Уз сами транспортер, обично са обе стране транспортне стазе, у зони разврставања, поставља се низ транспортних уређаја (најчешће клизнице и ваљкасти транспортери) за одвођење и магационирање прерађених пакета. Број ових уређаја одговара излазним правцима одредишта датог поштанског центра. На крајевима ових транспортних уређаја за одвод пакета постављају се утоварни левкови са врећама, или контејнери у које се скупљају разврстани пакети. У случајевима када се вреће или контејнери напуне, даје се сигнал са


звучним или светлосним сигналима. Истовремено се аутоматски активира скретница, тако да пакети са овом одредницом настављају да круже на магистралном транспортеру све до тренутка припреме одредишта за пријем нових пакета. Само разврставање, као фаза технолошког процеса, може бити спроведено на два начина (сл. 2.16) и то као:

− примарно разврставање и − примарно и секундарно разврставање.

Примарно разврставање подразумева да је разврставање изведено само у једној фази - пролазу пакета. Ово је увек случај код линија отвореног типа. Тада свакој скретници, односно сваком излазу одговара само један правац даљег кретања пакета, сл. 2.16а.

а)

б)

Слика 2.16. Технолошки токови процеса континуалних система прераде а) процес са примарним разврставањем; б) процес са примарним и секундарним

разврставањем


27

Неразврстани пакети (оштећени, оштећена или нетачна адреса), код линија затвореног типа, имају извесно време кружни ток (неколико затворених путања). Задужени радник неразврстане пакете упућује на ручну прераду. Међутим, у савременим производним процесима, још при кодирању се елиминишу пакети са оштећењима, тако да се практично сви пакети разврставају. Ако је разврставање спроведено кроз примарно и секундарно, секундарно разврставање се изводи мануелно. Тада се уз главни ток процеса, који одговара примарном разврставању, формира мањи кружни ток од неразврстаних пакета (сл. 2.16б). Радник узима наилазећи пакет, чита његову адресу и ставља га у колица, контејнер, врећу или преградак, који имају ознаку одредишта пакета.

2.3 Технологија складиштења и утовара прерађених поштанских пошиљки

Како су технолошко-транспортни токови поштанских пошиљки при утовару прерађене поште у транспортно возило идентични са фазом истовара, а опрема иста, све оно што је наведено за фазу истовара углавном важи и при утовару, само са обрнутим смером тока. Након разврставања, како је наведено, као последње операције прераде поштанских пошиљки, писмоносне пошиљке се повезују у свежњеве или слажу у посуде (АО пошиљке). Вреће и пакети се по завршеном разврставању транспортују до складишта за прерађене вреће и пакете где се складиште или непосредно шаљу на транспортна средства спољашњег транспорта. Додатна прерада се односи на укрупњавање транспортних јединица када се врши пуњење поштанских контејнера врећама, пакетима или посудама. Пакети се могу утоварати као појединачни терети или што је ређе слагати на стандардне Еуро палете или пунити као и вреће у контенере и бокс палете и на тај начин формирати ефикасну транспортну јединицу за интегрални транспорт. Вреће са прерађеном поштом се одвозе до транспортних средстава спољашњег транспорта на више начина: електро-колицима, виљушкарима, контејнерима на точковима, конвејерима и тракастим транспортерима. Контејнери на точковима са пакетима, врећама или свежњевима се транспортују – вуку електро-колицима (каретом) или вучним конвејером. Контејнери без точкова се преносе виљушкарима. Прерађени пакети и вреће уколико су у укрупњеним транспортно-манипулативним јединицама – контејнерима увлаче се у транспортно средство (контејнер са точковима), или их уносе виљушкари (контејнери без точкова).


Ако се утовар врећа обавља директно са конвејера, онда грана конвејера долази у непосредну близину транспортног средства изнад клизнице која спроводи вреће у товарни простор транспортног средства где се вреће и контејнери слажу ручно. На сл. 2.17а је приказан начин аутоматизованог утовара поштанских врећа са висећег транспортера користећи комбинацију ваљкастог и телескопског транспортера. Очигледно је да се потпуно исти систем може применити и при истовару поштанских пошиљки.

а)

б) в)

Слика 2.17. Утовар појединачних пакета и врећа у транспортна средства спољњег транспорта

Појединачни пакети и пакетске вреће утоварају се механизовано коришћењем разних облика гравитационих уређаја нпр. телескопских и завојних клизница, сл. 2.17б и в, као и других система за механизовани и аутоматизовани утовар. Телескопске клизнице и мобилни телескопски тракасти транспортери се прилагођавају по висини и дужини тако да имају могућност “увлачења” у товарни простор возила.

Класификација и капацитет транспортера

29

3. КЛАСИФИКАЦИЈА И КАПАЦИТЕТ ТРАНСПОРТЕРА

3.1 Класификација транспортера који се примењују у поштама

Високи захтеви савремене производње условили су развој и примену великог броја различитих типова транспортера тако да је практично немогуће дати универзалну и довољно детаљну њихову класификацију која би обухватала све меродавне карактеристике уређаја. Машине и уређаје непрекидног транспорта могуће је поделити, нпр. према врсти терета који преносе, на транспортере за комадни и за расути терет, затим ако се као критеријум изабере облик трасе разликују се транспортери са праволинијском трасом и трасом у вертикалној (сл. 3.1а) или хоризонталној равни (сл. 3.1б) и транспортере са просторним обликом трасе (сл. 3.1в). Такође је могуће транспортере поделити према могућности преношења са једног на друго место на стационарне и мобилне итд.

Слика 3.1. Шема транспортних траса

На основу прегледа технологија истовара, утовара, транспорта и прераде поштанских пошиљки, датог у претходном поглављу, на сл. 3.2 је приказана класификација транспортера на основу њихових конструктивно–функционалних карактеристика који ће се детаљније разматрати у наредном тексту.


Слика 3.2. Класификација транспортера у поштанском саобраћају

3.2 Капацитет машина непрекидног транспорта Капацитет је основна карактеристика транспортних машина и представља количину претранспортованог материјала у јединици времена. У зависности од тога шта је мера количине претранспортованог материјала, тежина (маса) расутих материјала или број комада, разликујемо:

− тежински капацитет [ ]h/tQ

− комадни капацитет [ ]h/komQK

Поред тога у зависности од конкретних услова рада разликујемо: технички капацитет ( Q ), који одговара називном режиму рада транспортера и експлоатациони капацитет ( eQ ) који се одређује за стварне услове рада укључујући све губитке који се дешавају при коришћењу транспортера. Експлоатациони капацитет, у односу на технички, обухвата губитке везане за конкретну примену и организацију рада транспортета и губитке услед неравномерног пуњења (утовара) транспортера. Овај однос се може изразити у облику:

21e kkQQ ⋅⋅= (3.1)


31

где је:

eQ - експлоатациони капацитет,

Q - технички (рачунски) капацитет,

1k - коефицијенат искоришћења времена,

2k - коефицијенат неравномерности пуњења

Потребан технички капацитет, као основна карактеристика транспортера се може одредити на основу:

21

e

kkQ

Q⋅

= (3.2)

Рад транспортног средства треба организовати тако да су коефицијенти 1k и

2k што ближи јединици.

Технички капацитет транспортера (у даљем тексту капацитет), при равномерно расподељеној маси транспортног материјала по његовом дужном метру ( q ) који се креће брзином ( v ) износи:

[ ]h/tvq6,3v1000

q3600Q ⋅⋅=⋅⋅= (3.3)

где је: [ ]m/kgq - равномерно расподељена маса терета по дужном метру

транспортера (линијска маса), [ ]s/mv - брзина транспортовања.

У случају транспортовања комадних терета равномерно распоређених на транспортеру (тракасти, плочасти, елеватори, висећи, ...), сл. 3.3а, б и в, равномерно распоређена маса по дужном метру транспортера је:

[ ]m/kgTMq = (3.4)

где је: [ ]kgM – маса терета

[ ]mT – размак терета

па је тежински капацитет:

[ ]h/tvTM6,3Q ⋅⋅= (3.5)


Ако се претходни израз подели са масом терета израженом у тонама добија се израз за комадни капацитет у облику:

[ ]h/komTv3600Qk ⋅= (3.6)

а) б)

в) г)

Слика 3.3. Примери транспортовања комадног терета

У случају транспортовања расутих терета (поштанске пошиљке пре сређивања и жигосања), сл. 3.3г, тежински комадни капацитет би се одредио на основу претходног израза кроз дефинисање средње вредности равномерно расподељеног оптерећења q . Средња вредност равномерно расподељене масе терета по дужном метру транспортера се добија делењем масе терета са средњим растојањем између њих:

[ ]m/kgTMq = - средња маса терета по дужном метру транспортера


33

где је:

[ ]kgM - средња вредност (математичко очекивање) масе терета,

[ ]mT - средња вредност (математичко очекивање) размака између терета (корак терета),

тако да је на основу (3.2) капацитет одређен изразом:

[ ]htv

TM6,3Q ⋅⋅= (3.7)

Слично као и у претходном случају комадни капацитет се добија ако се тежински капацитет подели масом просечног терета, што коначно даје:

[ ]hkom

Tv3600Qk ⋅= (3.8)


4. ТРАКАСТИ ТРАНСПОРТЕРИ

4.1 Основне карактеристике и опис уређаја Тракасти транспортери се користе за транспорт насипног и комадног терета претежно у хоризонталном правцу или под малим нагибом (до 25°) помоћу траке као вучног и носећег елемента. Због својих изузетно повољних техноекономских карактеристика представљају најраспрострањеније уређаје непрекидног транспорта у експлоатацији. Нашли су примену у свим областима друштвених делатности. Основне предности тракастих транспортета су:

− велики капацитети, недостижни за друге транспортне уређаје, − релативно мали отпори кретања односно мала потрошња енергије, − једноставна и лака конструкција, заузима мало простора, − висока рентабилност, мали експлоатациони трошкови и лако

одржавање, − велика поузданост у раду и бешуман рад, − погодност даљинског управљања и могућност потпуне

аутоматизације, На сл. 4.1 је дат приказ и шема тракастог транспортера са основним елементима.

Слика 4.1 Основни елементи тракастог транспортера

Материјал се преко утоварног уређаја (3) утовара на бескрајну траку (1) која представља носећи и вучни елеменат уређаја. Да не би дошло до великих угиба траке под сопственом тежином и тежином материјала трака је ослоњена

1. трака, 2.елементи за ослањање(чврста површина или ваљци), 3. утоварно место, 4. истоварно место, 5. погонски уређај, 6. затезни уређај, 7. отклонски ваљци, 8. носећа конструкција, 9. чистач 10. носећа конструкција

Тракасти транспортери

35

на носеће и повратне ваљке или чврсте глатке површине (2). На крајевима транспортера налазе се погонски (5) и затезни уређај (6), помоћу којих се остварује кретање траке. Ради компактности конструкције и повећања обухватног угла користе се отклонски бубњеви (7) који се налазе на повратној страни траке. Материјал се истовара на чеоном бубњу (4) или помоћу специјалног истоварног уређаја. Чишћење траке се врши помоћу чистача (9). На сл. 4.2 приказане су неке од изведби краћих тракастих транспортера.

Слика 4.2.Различите изведбе тракастих транспортера:положај погона и затезања, са равном трасом, угаони елемент и просторна угаона траса

Због тешкоћа остваривања кривина у хоризонталној равни и веће цене, трасе тракастих транспортера већих дужина обично се изводе само у вертикалној равни. На сл. 4.3 приказани су неки облици траса тракастих транспортера.

Слика 4.3. Шематски прикази траса транспортера


4.2 Основни елементи и делови

4.2.1 Транспортне траке Трака је основни и најодговорниии елеменат транспортера. За поуздан и ефикасан рад транспортета трака мора поседовати одређене особине као што су: савитљивост (гипкост), мала сопствена тежина, велика чврстоћа, мала релативна издужења, мала хидроскопност, велика отпорност на хабање, мала цена итд.

Транспортна трака направљена од неколико носећих слојева са текстилним влакнима, сједињених гумом ткз. гумена транспортна трака, је најраспрострањенија у примени јер добрим делом поседује претходно набројане особине. На сл. 4.4 је приказана трака са носећим слојевима од памучне тканине обложених са свих страна заштитном гумом. Носећи слојеви преносе силе које се јављају при кретању док гумени слој штити носеће слојеве од дејства влаге, механичких оштећења и хабања.

Слика 4.4. Транспортна трака са текстилним носећим слојевима и профили

носећих површина трака

Ознаке квалитета памучних тканина које се користе као носећи слојеви су 60B;50B и 80B где се бројне ознаке односе на јачину материјала на кидање

носећег слоја [ ]mm/N80;60;50K = . Основни параметри траке су ширина и број носећих слојева. Ширина траке се одређује у зависности од потребног


37

капацитета, док се потребан број носећих слојева траке одређује према максималној радној сили у траци ( maxS ):

KBSn

z max

⋅⋅

= (4.1)

где је: n - степен сигурности (Т-4.2) [ ]mmB - ширина траке,

[ ]mm/NK - јачина материјала на кидање носећег слоја.

Вредности степена сигурности су дате у табели Т-4.1.

Т-4.1. Степен сигурности

Број слојева траке z 2÷4 4÷5 6÷8 9÷11 12÷14

Степен сигурности n 9 9,5 10 10,5 11

Уколико трака са носећим слојевима од памучне тканине нема одговарајућу носивост примењују се траке са носећим слојевима од синтетичких материјала (Раyон, Полyамид, Полyестер) са знатно већом јачином материјала на кидање [ ]mm/N350250K −= . Као облога се поред гуме користи и PVC или полиуретан. Ако је потребно вршити транспортовање насипног материјала под већим нагибним угловима примењују се специјалне траке са посебно профилисаном горњом површином Т-4.2.

Т-4.2. Дозвољени углови нагиба транспортера

PVC – глатко Трака са профилисаном површином

Картон 12÷15° 22°

Пластичне посуде 10÷12° 20°

Металне посуде 10÷12° 20°

Дрво 15° 22÷25°

Крајеви траке се деле тако да је носивост споја најмање једнака јачини кидање траке што се постиже посебном припремом траке, сл.4.5.


B

20° Слика 4.5. Спајање крајева траке

4.2.2 Елементи за ослањање траке Као елементи за ослањање траке између погонског и затезног бубња користе се ваљци, сл. 4.6а, или равне, глатке површине од лима или дрвета, сл. 4.6б. Ваљци се примењују код транспортера већих дужина ( m15L ≥ ) при транспортовању насипног материјала, док се равне површине користе код транспортера малих дужина и брзина кретања при транспорту лаког комадног материјала

а) б)

Слика 4.6. Начини ослањања траке

Како ваљци поред траке представљају најзначајније елементе транспортера, јер од квалитета њихове израде зависе укупни отпори кретању, мора се посебна пажња посветити њиховом правилном избору. Улежиштење код савремених конструкција транспортера се искључиво остварује путем котрљајућих лежајева. На сл. 4.7 су приказани параметри и неке могућности улежиштења применом лавиринтског заптивања. Основни параметри ваљака за ослањање су пречник и размак (коак) између ваљака.


39

Слика 4.7. Параметри ваљака и начини улежиштење ослоних елемената

Избор пречника ваљка зависи од великог броја фактора. Ваљак мора имати такав пречник како би момент спољњег трења о траку био већи него моменат отпора обртања ваљка јер би у противном долазило до клизања траке преко ваљака и њеног брзог трошења. Пречник ваљка се одређује у зависности од ширине и брзине траке и облика транспортованог материјала. У зависности од брзине кретања пречник ваљка треба тако одредити да број обртаја не прелази вредност [ ]min/o500400 ÷ .

Размак између ваљака утиче, посебно код дугачких транспортера на величину отпора односно утрошак енергије за кретање. Повећањем размака између ваљака повећава се оптерећење лежајева и скраћује век њиховог трајања а са друге стране се смањује њихов број и цена. На основу овога може се уочити да је за сваки конкретан случај могуће одредити оптималан размак између ваљака. Код тежих комадних терета размак између ваљака треба да је мањи од трћине дужине терета како би се терет увек ослањао на најмање два ваљка (исто као код ваљкастих транспортера). У осталим случајевима корак ваљака се одређује на основу дозвољеног угиба траке.

Размак између ваљака утиче на величину сила у траци јер угиб траке услед сопствене тежине и тежине материјала не треба да буде већи од:

t025,0fdoz ⋅= (4.2)


На сл. 4.8 је приказан угиб траке под сопственом тежином траке ( oq ) и тежином материјала ( q ). Код транспорта тешких комада, сл. 4.8-б, мора бити

испуњен услов 3lt ≤ где је t растојање (корак) ваљака а l дужина комада у

правцу траке.

а) б) в) г)

Слика 4.6. Угиб траке на радној страни код насипног материјала (а), код тешких комадних терета (б) и лаких комадних терета (в) и (г)

За расути материјал, односно за мале лаке терете, угиб траке се може изразити релацијом:

( )S8

tqqf

2o

⋅⋅+

= (4.3)

где је: [ ]m/kgq - маса материјала по дужном метру транспортера

[ ]m/kgq0 - сопствена маса траке по дужном метру

Ако се (4.3) замени у претходни израз (4.2) може се добити израз за минималну силу на радној страни траке:

( ) tqq5S omin ⋅+⋅= (4.4)

На повратној страни корак ваљка се обично узима да је двоструко већи него на радној страни. За комадни терет важе претходне релације према сл.4.8. г.

2t

2GfS ⋅=⋅

где је: G - тежина комадног терета што након замене величине за максимално дозвољен угиб према (4.2) и сређивања даје вредност максималне силе у траци:

G10Smin ⋅= (4.5)


41

4.2.3 Бубњеви Бубњеви се према намени могу поделити на: погонске, затезне, превојне и отклонске. Погонски бубњеви имају задатак да омогуће пренос снаге путем трења на траку транспортера. Превојни и отклонски бубњеви омогућују промену правца траке а затезни поред промене правца врше и затезање траке. Правилан избор пречника бубња има велики значај за рад тракастих транспортера. При избору пречника бубња треба узимати у обзир следеће факторе:

− број и врста материјала носећих слојева траке (дебљина траке) јер од овог параметра зависе напони на савијање траке при њеном преласку преко бубњева, односно век трајања траке;

− специфични притисак између бубња и траке не сме прелазити дозвољену вредност;

− број савијања траке, који зависи од шеме њеног премотавања и броја обртаја бубњева;

− врста и место уградње транспортера. За веће дужине транспортера и капацитете у пракси се најчешће пречник бубња одређује у зависности од врсте материјала, броја носећих слојева траке и његове намене према изразу:

zkD o ⋅≥ (4.6)

где је: z - број носећих слојева траке,

ok - коефицијенат који узима у обзир врсту материјала носећег слоја.

У табели Т-4.3 су дате вредности коефицијента ok :

Т-4.3. Вредности коефицијента ok

Јачина на кидање материјала нос. слоја [ ]mm/NK Намена бубња

100 120÷200 250÷300 350÷400

Погонски 150÷160 170÷180 180÷190 190÷200

Затезни 120÷130 135÷145 145÷150 150÷160

Отклонски 100÷110 120÷125 125÷135 135÷140


Код краћих транспортера пречници се могу узимати и знатно мањи,

mm7060Dmin ÷= , али се тада мора рачунати смањен век трајања траке.

Дужина бубња ( L ) зависи од ширине траке ( B ) тако да она износи ( )[ ]mm150120BL ÷+= . Ради бољег центрирања траке примењује се

“буричасти” бубњеви, сл. 4.9а и бубњеви са конусним завршецима, сл.4.9б

тако да смањење полупречника на крајевима износи 400Lf = .

а) б)

Слика 4.9. Бубњеви тракастих транспортера

Код кратких транспортера са тракама већих ширина је посебно изражен проблем центрирања траке па се препоручује примена погонског бубња са конусним завршетцима док је слободни цилиндричан а код дугачких транспортера треба примењивати оба бубња са конусним завршетцима. Могућност центрирања траке се постиже и комбинованим закретањем затезног, превојног и отклонског бубња (подешавање у експлоатацији). Бубњеви се израђују ливењем, за веће серије, и од лима савијањем и заваривањем. Због повећања могућности преноса снаге путем трења погонски бубњеви се облажу материјалом који са траком остварују већи коефицијенат трења (гума, текстил, кожа, дрво).

4.2.4 Погонски уређаји Покретање траке транспортета се врши помоћу погонског механизма који се састоји, из електромотора (1), спојнице (2), редуктора (3) спојнице и кочнице (4) и погонског бубња (5). На сл. 4.10 су приказане различите могућности извођења погонског механизма. На сл. 4.10ц је приказан погонски механизам код кога су и мотор и редуктор смештени у унутрашњост бубња.


43

а) б)

ц)

Слика 4.10. Погонски уређаји тракастих транспортера

Уколико се захтева регулисано заустављање транспортера или се ради о транспортеру са нагибним деоницама неопходна је примена кочнице (4). Најчешће је то стандардна кочница са две папуче, сл. 4.11а, која се поставља између мотора и редуктора у случају већих кочионих момената или, што је чешће код тракастих транспортера, између редуктора и погонског бубња. Код кратких нагнутих транспортера се може применити устављач у облику ролни, сл.4.11в, или скакавице, сл. 4.11г, или врло једноставно решење приказано на сл. 4.11б код кога је искоришћен уметак од траке (1). Уметак је постављен на силазној страни радне траке тако да услед своје еластичности или деловањем додатне опруге има сталну тенденцију увлачења између радне траке и бубња. При раду транспортера смер обртања је такав да бубањ и радна трака стално одбијају тракасти уметак, међутим, након искључења погона трака са материјалом има тенденцију обрнутог кретања што доводи до увлачења тракастог уметка између бубња и траке и заустављања даљег кретања.


а)

б) в) г)

Слика 4.11. Кочница (а) и устављачи траке (б, в, г)

Теорија преноса снаге и кретања путем трења између бубња и траке заснива се на Ојлеровом обрасцу који дефинише однос сила у наилазном и силазном краку траке у тренутку почетка њеног проклизавања по бубњу, сл. 4.10:

αµ⋅⋅= eSS 2m1 (4.7)

где је: m1S - максимална сила у наилазном краку траке,

2S - сила у силазном краку траке,

µ - коефицијенат трења између траке и бубња,

α - обухватни угао траке на бубњу.

Како се у раду транспортера не сме дозволити клизање траке по бубњу, јер у противном долази до интензивног трошења, загревања и евентуалног паљења траке, дефинише се степен сигурности против проклизавања у облику:

25,1U

U max ≥=ϕ (4.8)

где је: ( )1eSSSU 22m1max −⋅=−= ⋅αµ - максимално могућа обимна сила,

21 SSU −= - радна обимна сила.

Ако се горње релације уврсте у израз (4.8) добија се:


45

( )25,1

SS1eS

21

2 ≥−

−⋅=

⋅αµ

ϕ (4.9)

Обухватни угао траке на погонском бубњу се састоји из угла на коме се јавља релативно мало померање траке по површини бубња, као последица еластичних деформација траке, који се зове угао еластичног клизања ( )kα и угла где нема релативног померања контактне површине траке и бубња, који се зове угао релативног мировања ( )oα сл. 4.12а. На делу угла еластичног клизања меродаван је Ојлеров образац. Сила се мења од 2S до 1S (Архимедова спирала), тако да на углу релативног мировања нема промене силе. У суштини угао релативног мировања представља зону сигурности јер при повећању силе 1S долази до смањења угла релативног мировања све до тренутка када је m11 SS = односно када долази до клизања траке као целине по бубњу. На сл. 4.12б је приказан случај на граници проклизавања а на сл. 4.12в је приказан распоред сила при регуларном раду транспортера.

S

SS Umax.

U

k

а) б) в)

Слика 4.12. Механизам преноса оптерећења

Ако се анализира израз за максималну обимну силу ( )1eSU 2max −⋅= ⋅αµ може се констатовати да се пренос снаге путем бубња може повећати на следећи начин:

− повећањем обухватног угла (α ). У пракси треба користити максималне вредности обухватних углова или вишебубањски погон сл. 4.13;

− повећањем коефицијента трења између бубња и траке ( µ ) и то облагањем погонског бубња фрикционим материјалима. Вредности коефицијената трења се могу узети на основу података датих у табели Т-4.4;


− повећањем затезања тракастог транспортера чиме се повећава и сила у

силазном краку траке односно могућност преноса снаге.

Т-4.4. Коефицијента трења између бубња и траке ( µ )

Површина погонског бубња

Стање површина

траке и бубња

Атмосферски услови

Коефицијент трења µ

Челични бубњеви без облоге

чисто

прашњаво

суво

суво

0,40

0,30

Гумена облога бубња

чисто

прашњаво

суво

суво

0,50

0,40

Бубањ обложен тканином чисто суво 0,35

У зависности од капацитета и дужине тракастих транспортера примењују се различити начини погона транспортера. На сл. 4.13 су приказане неке основне шеме и могућности погона транспортера.

Слика 4.13. Шеме размештаја погона

а) б) в)

г)

д)

ђ)

е)


47

Шеме на сл.4.13а,б,в приказују транспортер са једнобубањским погоном при чему се погонски механизам, уколико је могуће, због повољнијег оптерећења и преноса снаге, ставља на предњи (чеони) део транспортера. Шеме на сл.4.13г,д,ђ представљају различите варијанте двобубањског погона. Погон са три бубња, сл.4.13е, се примењује само у изузетним случајевима при преносу великих снага. Код свих вишебубањских погона јавља се значајан проблем синхронизације рада и прерасподеле снаге између погонских бубњева.

Правилна локација погонског механизма је веома битна јер умањује напрезање траке и отпоре кретању транспортера а повећава сигурност од проклизавања. На овај начин се повећава могућност преноса снаге погонским бубњем, односно смањење затезања траке што има за последицу продужење века њеног трајања и смањење броја носећих слојева, односно примену јефтиније траке. Погодан положај погонског механизма је на чеоном односно задњем делу транспортера у зависности од висинског положаја ова два дела транспортера и то тако да се погонски механизам налази увек на вишој коти. Код транспортера са успоном, хоризонталних транспортера или при транспорту материјала наниже са малим углом нагиба погонски механизам треба поставити на предњи (чеони) део транспортера. Поред набројаних могућности, које директно следе из израза за обимну силу, повећање могућности преноса снаге се може остварити и повећањем притиска између траке и бубња, без повећања затезања траке, сл. 4.14. На сл. 4.14а је приказан погон са помоћном траком која врши притисак на радну траку и бубањ на целом обухватном углу при чему се затезна сила ( S ) остварује регулисањем тежина тега или помоћу посебног затезног механизма. Како је сила у помоћној траци приближно константна у свим тачкама на обухватном углу следи да на силазној страни погонског бубња делује укупно оптерећење SSS 22 +=′ . Максимална могућност преноса оптерећења се утврђује за тренутак проклизавања траке по бубњу при чему је укупно оптерећење наилазне стране радне и помоћне траке SSS 11 +=′ .

Слика 4.14. Могућности повећања преноса снаге

a) b)


Слично се може повећати вучна способност погона са помоћним ваљком, сл. 4.14б, који под дејством опруге врши притисак на главну траку нормалном силом ( N ) у силазној тачки радне траке са бубња. Повећање преноса може се остварити ако се уместо једног ваљка употреби батерија ваљака на целом обухватном углу а егзистирају и решења бубњева код којих се повећани притисак између бубња и траке остварује применом перфорираног бубња са вакумом на унутрашњој страни бубња .

4.2.5 Затезни уређаји Затезни уређаји имају два основна задатка:

− да обезбеде довољну силу у силазном краку траке са погонског бубња, неопходну за пренос снаге без клизања траке по бубњу,

− да одржавају прописан угиб траке на радној страни између ваљака На сл. 4.15 представљене су неке од могућности затезања траке транспортера.

а) б)

в) г)

д) ђ)

e)

Слика 4.15. Врсте и положај затезних уређаја


49

На сл. 4.15а је приказано ручно затезање помоћу навојног вретена. Мана овог начина затезања је опадање силе у траци због њеног издужења што може довести до проклизавања траке по погонском бубњу тако да се мора често контролисати и према потреби дотезати. Користи се само за транспортере мањих дужина. Нешто повољније особине овог уређаја се добијају ако се убаци опруга између навојног вретена и носача вођице затезног бубња, сл. 4.15б. На сл. 4.15б,в и г је приказано затезање помоћу затезног тега. Ово је уједно и најчешће примењено затезање због своје једноставности и одржавања константне силе у траци. Сл. 4.15д, ђ и e приказују шеме затезних уређаја са аутоматском регулацијом силе затезања и то пнеуматским, електромеханичким и електрохидрауличним путем. Положај затезног бубња односно механизма треба усвојити у зони најмањих сила јер је тада конструкција овог механизма јефтинија. Постављање затезног бубња се обично врши на повратној страни траке или на крајевима транспортера. Ход затезног бубња зависи од врсте материјала и величине издужења траке. Препоручене вредности за ход у зависности од дужине транспортера ( L ) су:

− трака са текстилним носећим слојевима ( ) L020,0015,0S ⋅÷= ,

− трака са носећим слојевима од синтетике ( ) L015,0005,0S ⋅÷= .

На сл. 4.16 су приказани основни елементи затезних уређаја који се најчешће примењују код краћих транспортера.

а) б) в) г)

Слика 4.16. Елементи затезних уређаја

Сл. 4.16а и б приказују затезање навојним вретеном где се обртање вретена врши ручно или путем електромотора. На сл. 4.16в је приказан случај затезања помоћу хидроцилиндра док сл. 4.16г приказује начин затезања код кратких транспортера ( L <5m).


4.2.6 Утоварни уређаји Утовар на транспортер се може да врши ручно или помоћу робота и манипулатора, додавача, специјалних аутомата, гравитационих клизница и утоварног левка. У поштама се, због мале тежине терета, материјал веома често претовара ручним путем. Када се ради о већој количини терета а посебно у случајевима претовара терета већих тежина мануелни претовар се замењује роботима, манипулаторима, додавачима или специјалним аутоматима. Утоварни левак, сл. 4.17 а, се користи за случај рада са расутим материјалима (писмоносне пошиљке). Да би се материјал правилно распоредио по траци, на месту утовара, постављају се вертикалне вођице дужине 1 до 2 m са висином од 100÷150 mm и проширењем у правцу кретања траке.

а) б)

в)

Слика 4.17. Утоварни уређаји


51

У случају претовара материјала веома често се користе гравитационе клизнице (стрма раван) тако обликоване да ублаже вертикални удар материјала о траку смањујући му брзину и усмеравајући га у правцу кретања траке, сл. 4.17 б. За равномерно додавање терета на траку користе се додавачи и дозатори који у основи представљају прилагођене кратке тракасте, плочасте или вибрационе транспортере. Код аутоматизованог транспорта за утовар комадног терета се у последње време све више примењују манипулатори и роботи, сл. 4.17в .

4.2.7 Уређаји за истовар материјала Постоји више могућности истовара материјала са траке. Најједноставнији истовар, када се терет истовара увек на истом месту, је преко чеоног бубња. При томе је неопходно познавати трајекторију кретања материјала због исправног постављања усмеривача код претовара материјала, тачног одређивања места истовара и због избегавања клизања материјала по траци на чеоном бубњу код транспортера са малим брзинама.

Када се материјал нађе на бубњу иза тачке А, сл. 4.18, на њега делује поред сопствене тежине и центрифугална сила. Почетак одвајања материјала од траке се дешава у тачки ( B ) где су у равнотежи радијална компонента тежине ( NF ) честице и центрифугална сила ( CF ) па је:

2Dvmcosgm

2⋅=⋅⋅ α

где је: m - маса честице,

g - убрзање земљине теже,

α - угао почетка одвајања честице од траке,

v - брзина кретања траке,

D - пречник бубња,

односно угао почетка одвајања честице од траке је одређен изразом:

Dgv2cos

2

⋅⋅

=α (4.10)


Слика 4.18. Истовар на чеоном бубњу

Путања честице након одвајања од бубња се одвија по закону косог хица при чему по тангенти ( x ) она изводи једнолико кретање tvx ⋅= а по ординати

( y ) једнако убрзано кретање са убрзањем земљине теже, тако да је 2tgy

2⋅= .

Једначина путање се добија елиминацијом времена у облику:

22 x

v2gy ⋅⋅

= (4.11)

Из обрасца (4.11) може се одредити гранична вредност брзине траке при којој би дошло до одвајања материјала у тачки (А). Како је у том случају 1cos =α , добија се:

2Dgv1

⋅= (4.12)

Код транспортера са брзинама траке већим од ове вредности одвајање материјала се врши у наилазној тачци (А) траке на бубањ. Истовар комадног терета на било ком делу трасе може се извршити помоћу клизне скретнице односно плужног истоваривача који може бити једностран, сл. 4.19.а, или двострани, сл. 4.19.в. Мана ових истоварних уређаја је што изазивају релативно велике отпоре, хабање траке, а једносмерни плужни истоваривачи још имају и тенденцију бочног померања траке. Због ових недостатака ови истоварни уређаји се примењују само при транспорту лаких терета. Ови уређаји могу бити закретни у хоризонталној или вертикалној


53

равни или смештени на колица чиме се може мењати место истовара. Ради побољшања карактеристика, посебно за истовар комадне робе, примењују се специјални истоваривачи са покретном траком (скретнице са погоном), сл. 4.19.в.

а) б)

в)

Слика 4.19. Плужни истоваривачи – скретнице

Истовремено кретање комадног материјала (пакети, вреће) по носећој равни траке транспортера и вертикалној равни непокретне скретнице је сложено, посебно у почетном периоду због неравномерног кретања, које почиње при контакту терета са вертикалном равни скретнице. После тога настаје равномерно кретање терета дуж скретнице брзином svr .


)(90 ραβ +−= sts vv ≥

а) Брзине в) Скретни транспортер

б) Растојања

Слика 4.20. Брзине и растојање терета на скретници и траци транспортера

На основу сл. 4.20а брзина кретања терета по скретници ( sv ) се може одредити на основу Синусне теореме:

γβ sinv

sinvs =

односно након сређивања је:

ρρα

cos)cos(vvs

+⋅= (4.13)

Слично за релативну брзину терета на скретници у односу на траку важи:

αγ sinv

sinv 0=


55

односно :

ρα

γα

cossinv

sinsinvv0 ⋅== (4.14)

где је према сл. 4.20а:

ρ+=γ 90 (4.15)

Угао релативне брзине је:

)(180 γ+α−=β

односно

( )ρ+α−=β 90 (4.16)

Да би дошло до кретања терета по скретници мора бити испуњен услов 0≥β односно услов за угао закретања скретнице који би обезбедио њен нормалан рад је:

ρ−≤α 90 (4.17)

где је: 0arctgµ=ρ

0µ - угао трења између терета и скретнице

Како су вредности угла трења за готово све материјале који се транспортују мањи од 400 следи да је максимални угао закретања 0

max 50≤α . Као најповољнији углови закретања имајући у виду и потребну дужину скретнице у пракси се усвајају углови 00 4525 ÷=α . Растојање (корак) терета на скретници у односу на његово растојање (корак) на траци је:

αρ

ρα≥⋅

+=⋅= t

cos)cos(t

vvt s

s (4.18)

Максималан број терета на скретници је:

( )ρααρ

+⋅⋅==

cossincos

tB

tLn

s

smax (4.19)

где је: αsin

BLs = - дужина скретнице

Максимално време кретања терета по скретници:


( )ρααρ

+⋅⋅==

cossincos

vB

vLT

s

ss (4.20)

Анализа сила на скретници је дата у поглављу 4.3.1.

4.3 Прорачун тракастих транспортера да би се извршио прорачун тракастих транспортера морају дефинисани технички подаци а пре свега:

− капацитет Q ,

− врста транспортног материјала и подаци о његовим карактеристикама − траса транспортера (дужина L , висина H и угао нагиба α ), − експлоатациони услови (време рада транспортера, радни услови

транспортера, начин утовара и истовара). Величине које се одређују при општем прорачуну су:

− ширина траке B , − отпори кретања и потребна снага за кретање, врста, број и положај

погонских бубњева, − величина сила у карактеристичним тачкама транспортера (дијаграм

сила по контури), − врста и положај затезног уређаја и величина силе затезања, − врста транспортне траке (број носећих слојева и заштитни слој), − пречници бубњева и ваљака транспортера.

Ширина траке у зависности од димензија материјала одређује се према:

mm)10050(aB L+≥ - комадни терет

a)0,43,3(B ⋅≥ L - расути материјал

где је: [ ]mma - максимална димензија терета

Експлоатациони капацитет који може да оствари транспортер са ширином траке B и брзином кретања v је одређен изразима 3.5, 3.6, 3.7 и 3.8 (види поглавље 3.0) односно:

[ ]h/tTvkkk3600Q 321e ⋅⋅⋅⋅= - комадни материјал


57

[ ]h/tvqkkk6,3Q 321e ⋅⋅⋅⋅⋅= - расути материјал (поштанске пошиљке)

где је: 9,04,0k1 ÷= - коефицијент неравномерности утовара

95,04,0k2 ÷= - коефицијент искоришћења времена

0,176,0k3 ÷= – коефицијент смањења капацитета због нагиба транспортера ( 00 220 ÷=α )

q - средња вредност масе терета по дужном метру

T - средње растојање (корак) терета на траци

Прорачун потребне снаге за кретање врши се на основу одређивања величине отпора који се јављају код тракастих транспортера. Овде ће бити приказане две методе за дефинисање отпора односно потребне снаге и то метода обиласка контуре, као тачна метода за завршне прорачуне и тзв. приблинжни прорачун који се користи при изради идејних пројеката.

4.3.1 Метода обиласка контуре (метода појединачних отпора)

Ова метода омогућује тачнније одређивање величина сила у карактеристичним тачкама траке транспортера а заснива се на одређивању величина отпора на појединим деловима транспортера крећући се по контури у смеру кретања траке. Због свог значаја ова метода ће бити детаљно обрађена у наредном тексту, при чему се као основни проблем јавља одређивање отпора кретања. Отпори кретања се према свом карактеру деле на подужне и локалне.

4.3.1.1 Подужни отпори

Подужни отпори се јављају на одређеним дужинама транспортера карактеристичног облика. Разликују се отпори на хоризонталном делу, косом делу и отпори у кривини. У суштини они представљају збир локалних отпора који се јављају на ваљцима постављеним на карактеристичним дужинама.

.1 Отпори на хоризонталном делу транспортера

Одређивање ових отпора извршиће се користећи аналогију са отпором котрљања точка по деформабилној подлози. На сл. 4.21 представљено је оптерећење ваљка при раду. При дефинисању отпора посматраће се


равномерно оптерећен тракасти транспортер са средњим оптерећењем

[ ]m/kgTMq = (види поглавље 3.2).

t

S

qo q

S

t

v

L

t

21

Ni S+ Si

do

S

v

d

FTiGo

Nif

Слика 4.21. Оптерећење ваљка на хоризонталном делу

Због деформације доње облоге траке при преласку преко ваљка резултанта силе притиска на ваљак ( iN ) не делује у правцу осе ваљка већ је померена за величину ( f ) коју називамо краком отпора котрљања. Ако се посматра равнотежа момената сила које оптерећују ваљак за осу обртања ваљка може се написати:

2dFfN

2dS o

Tiii ⋅+⋅=⋅∆

Како је сила трења у лежишту ваљка ( ) µ⋅+= oiTi GNF након сређивања горњег израза се добија:

( ) [ ]Ndd

df

GNS ooii ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

⋅+⋅

⋅+≈∆ µ2

(4.21)

где је: iS∆ [ ]N - отпор ваљка,

[ ]mmd - пречник ваљка,

[ ]mmd0 - пречник на коме се јавља трење у лежишту ваљка,

[ ]NFTi - сила трења у лежишту ваљка,

µ - коефицијент трења у лежишту ваљка,

[ ]NNi - оптерећење једног ваљка тежином траке и материјала,

[ ]NG0 - тежина обртних делова ваљка.


59

Међутим, како је у реалним условима веома тешко одредити крак отпора котрљања, јер зависи од дебљине и тврдоће гумене облоге и величине сила у траци, а такође и коефицијент трења у лежишту ваљка ( µ ), због утицаја услова рада (нечистоће,...), у пракси се веома често користи израз:

( ) cGNS Oii ⋅+=∆ (4.22)

при чему се величина d

dd

f2c O⋅+⋅

= µ назива коефицијентом отпора кретања

траке. Вредности коефицијента отпора кретања ( c ) у зависности од услова рада дате су у табели Т-4.5.

Т-4.5. Коефицијент отпора кретања ( c )

Коефицијент отпора ваљака )c( Услови рада

траке Карактеристике радних услова равних Олучастих

Добри Рад у чистој сувој средини при одсуству наслага материјала на траци и ваљцима

0,018 0,020

Средњи Рад у условима незагреване средине нормалне влажности, са малим количинама наслага

0,022 0,025

Тешки

Рад у незагреваној средини на спољњем ваздуху са присуством веће количине наслага, повећана влажност и други фактори који утичу на кретање траке и рад лежишта

0,035 0,040

Ако се на посматраној дужини ( l ) налази ( n ) ваљака укупан подужни отпор би био:

∑=

=n

1iiSS ∆∆

Како се на карактеристичној дужини транспортера налазе исти ваљци, са истим оптерећењем и коефицијентом отпора, онда је:

( ) cGNnSnS Oii ⋅+⋅=⋅= ∆∆ (4.23)


где је: t

n l≈ - број ваљака на посматраној дужини,

l - карактеристична дужина на којој се одређује отпор

Сређивањем израза (4.23) отпор на хоризонталном делу траке се може написати у облику:

cgqS t ⋅⋅⋅= l∆ (4.24)

при чему тежину покретних делова транспортера по дужном метру ( )tq треба узимати:

- радна страна

[ ]m/kgtg

Gqqq nOt ⋅

++= (4.25)

- повратна страна

[ ]m/kgtg

Gqq

p

pOt ⋅

+= (4.26)

где је: ( ) [ ]NtqqgN Oi ⋅+⋅= - оптерећење једног ваљка на радној страни траке тежином материјала и траке,

[ ]NtqgN pOi ⋅⋅= - оптерећење једног ваљка на повратној страни траке тежином траке,

pt,t [ ]m - корак ваљка на радној и повратној страни траке,

Oq,q [ ]m/kg - тежине траке и материјала по дужном метру,

[ ]NG,G np - тежине обртних делова ваљака на повратној и радној страни.


61

Отпори на косом (нагнутом) делу транспортера

t L

t

v

S αt

Ni

1

q qoS+ S

h

l

l1

Nisinα

Nicosα

f

α

v

S

d

Go

do

FF

T2

T1

Ni sinαNi cos

α S+ Si

Слика 4.22. Оптерећење ваљка на косом делу

Слично као у претходном случају може се из услова равнотеже одредити отпор кретања траке преко једног ваљка са тим што се у овом случају јавља и компонента тежине материјала и траке у правцу кретања:

( ) αα∆ sinNcGcosNS iOii ⋅+⋅+⋅≈

Ако на посматраној дужини има t

n 1l≈ ваљака укупни отпор ће бити:

( ) αα∆ sinNt

cGcosNt

S iOi ⋅⋅+⋅+⋅⋅= 11 ll

Ако се има у виду да је αcosl=l1 и α⋅= tgh l , заменом оптерећења ваљака за

радну и повратну страну и након сређивања се добија: - радна страна

( ) [ ]Nhgqqcgtg

GqqS 0

n0 ⋅⋅+±⋅⋅⋅⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

++= l∆ (4.27)

- повратна страна

[ ]Nhgqcgtg

GqS 0

p

p0 ⋅⋅±⋅⋅⋅⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

⋅+= l∆ (4.28)


где је ( h ) висинска разлика а ( l ) хоризонтална пројекција посматране дужине косог дела транспортера. У другом члану се знак (+) узима ако се при кретању врши издизање, а знак (-) ако се врши спуштање материјала. Поређењем израза (4.24) са (4.27) може се закључити да се отпор на нагнутом делу транспортера састоји од отпора који одговара отпору на хоризонталном делу (хоризонтална пројекција) и отпора који одговара тежини стуба материјала услед висинске разлике крајњих тачака.

.3 Отпор у кривини транспортера

Кривине су делови транспортера који омогућују прелазак из једног у други правац кретања. Њиховом комбинацијом са хоризонталним и косим деловима омогућава се формирање произвољне трасе у вертикалној равни. Према облику разликујемо конкавне (удубљене) и конвексне (испупчене) кривине. На сл. 4.23 приказани су основни облици кривина.

а) б) в) г)

Слика 4.23. Основни облици кривина: а ,б - конкавне; в ,г - конвексне

Да би се одредили отпори у кривини посматраће се конвексна кривина и одговарајућа оптерећења, сл. 4.24. Извођење ће бити урађено на основу аналогије са отпором на косом делу. Може се приближно узети да је отпор једнак отпору који би се јавио при кретању терета по спојници крајњих тачака кривине (i) и (i+1), према изразима 4.27 односно 4.28 као отпор на косом делу. Додатни утицај кривине се манифестује кроз повећање притиска на ваљке (dN"). Како је на основу равнотежног полигона сила у облику равнокраког троугла, сл. 4.26б величина елементарне силе притиска )(" αdSdN ⋅≈ , интегралењем овог израза добија се укупна нормална сила притиска, као последица додатног утицаја кривине, као:

α⋅= SN"

односно одговарајући део отпора кретању:

α⋅⋅= cSFt"


63

1α

t lk

1α

S

α21α −

ki

S

dNdN' β

S+dSdT

2α

hk

S+∆Sα2

q q0

αdα

(i+1)

(i)

S+dS

dN'' S

dα

а) б)

Слика 4.24. Оптерећења у кривини

Додајући у изразима 4.27 и 4.28 утицај повећања (смањења) силе притиска на ваљке приближан образац за одређивање отпора у кривини је:

− за радну страну

( ) α⋅⋅±⋅⋅+±⋅⋅⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++=∆ cShgqqcg

tG

qqS kknk

n0

,0 l (4.29)

− повратна страна

( ) α⋅⋅±⋅⋅+±⋅⋅⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++=∆ cShgqqcg

tG

qqS kknk

n0

,0 l

(4.30)

при чему се прва два члана горњих израза односе на отпор косог дела кривине а трћи члан на додатни утицај кривине. Позитиван знак трећег члана се узима уколико је кривина конвексна (повећање притиска на ваљке) а негативан знак се узима код конкавне кривине јер долази до смањења притиска услед сила у траци. Ради прегледности на сл. 4.25 су дати, за основне облике кривина, карактер другог и трећег члана у изразима (4.29) и (4.30).


конкавна кривина конвексна кривина

Слика 4.25. Одређивање знака члановау изразима (4.29) и (4.30)

4.3.1.2 Локални отпори

Локални отпори су везани за карактеристична места транспортера као што су: бубњеви, утоварно место и истоварно место и чистачи траке.

.1 Отпор на бубњу

Отпор на бубњу се јавља услед трења у лежишту бубња и губитака због крутости траке при њеном преласку преко бубња. На сл. 4.26 је приказано оптерећење бубња. Величина отпора обртању бубња услед отпора у његовом лежишту може се одредити из услова равнотеже за осу обртања (бубња). Након сређивања се добија:

DdSS 0

R ⋅⋅=′ µ∆

Слика 4.26. Отпор бубња

где је: bi1iR GSSSrrrr

++= +

µ - коефицијент трења,


65

0d - пречник на коме се јавља трење у лежишту бубња,

bG - тежина обртних делова бубња,

1ii S,S + - силе у наилазном односно силазном краку траке са бубња.

Како је тежина обртних делова бубња ( G ) далеко мања од сила у траци може се, уз мале грешке, занемарити и на основу сл. 4.26 написати:

2sinS2S iR

α⋅⋅≈

тако да је:

2sin

DdS2S 0

iαµ∆ ⋅⋅⋅⋅=′

Због крутости и унутрашњег трења у самој траци јављају се губици при њеном савијању и преласку преко бубња. Услед крутости крак силе у траци у наилазној тачки на бубањ је већи од крака силе у силазној тачки са бубња, сл. 4.27, па је повећање силе односно отпор услед крутости траке пропорционалан величини силе у наилазној тачки.

Si

Si+1

a2

a1D/2

ω

Слика 4.27. Отпори услед крутости траке

Орјентационо отпор услед крутости траке се може одредити према:

[ ]NSkS i⋅=′′∆

где је k - коефицијент крутости траке (4.31)

Према томе укупан отпор на бубњу, SSS ′′+′= ∆∆∆ је:

iSpS ⋅=∆ (4.32)


где је: k2

sinDd2p 0 +⋅⋅⋅=

αµ - коефицијент отпора бубња. (4.33)

У пракси се вредности коефицијента отпора бубња могу оријентационо узети у зависности од величине обухватног угла траке (α), као најутицајнијег параметра у изразу (4.33), према:

06,005,0p ÷= за °≥ 180α

04,003,0p ÷= за °÷= 18090α α

03,002,0p ÷= за α < °90

.2 Отпор на утоварном месту

На утоварном месту, у зависности од начина утовара, се јављају отпори због разлике у брзини кретања траке и материјала који доспева на њу тако да се један део енергије троши на убрзање материјала а други се, путем трења, претвара у топлоту, сл. 4.28.

Слика 4.28. Брзине и отпори на утоварном месту

Код комадног терета отпор на утоварном месту представља укупну атхезиону силу између терета и стране која врши убрзање дела терета са убрзањем fga −= .

Пређени пут терета ( ms ) на траци за време убрзања ( ut ) је:

U0

m t2vvs ⋅

+=

где је: v - брзина траке

0v - компоннта брзине терета у правцу траке


67

fgvv

avv

t 00u ⋅

−=

−= - време убрзања

Ако је размак између терета (корак) већи од пута убрзања (убрзава се само један терет) онда је отпор на утоварном месту:

fgMfGfFS N ⋅⋅=⋅=⋅=∆ (4.34)

Ако је размак између терета мањи од пута убрзања (убрзава се већи број терета) онда је:

∑ ⋅= fGS i∆

где је: ii GnG ⋅=∑ - укупан терет који се убрзава,

Како је број терета који се убрзава:

fgvv

T2vv

tT2vv

Ts

n 00u

0m

⋅−

⋅+

=⋅+

==

Отпор на утоварном месту је:

GgT2

vvS

20

2

⋅⋅⋅

−=∆

(4.35)

Код расутих материјала отпор се може одредити на основу закона о одржању енергије.

Кинетичка енергија материјала је:

( )( )2

vvvv6,3

Q2

vvmE 0020

2

k−+

⋅=−

⋅= &

Рад силе трења при клизању материјала по траци у односу на кинетичку енергију материјала се изражава преко односа пута клизања ks и пута материјала за време убрзања ms , јер је:

Рад адхезионе силе (сила трења) је:

ktk sFA ⋅=

Сопствена кинетичка енергија при убрзању је:

mtk sFE ⋅=


па је:

0

0

0

0

m

k

k

k

vvvv

t2vv

t2vv

ss

EA

+−

=⋅

+

⋅−

==

односно:

0

0kk vv

vvEA+−

=

Укупна енергија се може изразити као збир енергије, која се губи због клизања и претвара у топлоту, и саопштене кинетичке енергије, односно:

kk EAE +=

Укупна енергија се надокнађује радом силе отпора на утоварном месту у јединици времена:

kk EAvS +=⋅∆

Након сређивања добија се исти израз као и код комадног материјала

( ) ϕ∆ ⋅−= 0vv6,3

QS (4.36)

где је ϕ - коефицијент отпора на утоварном месту у случају да на утоварном месту постоје вођице за усмеравање материјала

Отпор на истоварном месту

Отпор на истоварном месту се одређује у зависности од врсте истоварног уређаја. У случају истовара на чеоном (крајњем) бубњу отпор је једнак нули, 0S =∆ , сл. 4.18. На основу резматрања датих у тачци 4.27 одрђује се отпор клизне скретнице односно плужног истоваривача. При истовару комадног терета овај отпор представља компоненту силе трења у правцу кретања траке, сл. 4.29, и износи:

[ ])(90cosFcosFS trtri ραβ∆ +−=⋅=


69

Како је сила трења једнака атхезионој сили отпор на скретници је:

[ ])(90cosfgmSi ρα∆ +−⋅⋅⋅= (4.37)

У случају већег броја терета на скретници отпор би био:

[ ])(90cosfgmnS maxi ρα∆ +−⋅⋅⋅⋅= (4.38)

где је maxn максимални број терета на скретници одређен изразом (4.19)

Слика 4.29. Клизна скретница

Како је већ у поглављу 4.2.7 наведено али овде изражено преко сила, услов за нормалан рад скретнице без погона, исказује се потребом да закошење непокретне површине скретнице у односу на уздужну осу траке транспортера (α) буде такво да сила која делује на терет дуж скретнице ( sF ) буде већа од силе трења на скретници ( stF ) која се супротставља померању терета по скртници односно sF > stF . Како је сила на скретници последица компонента силе трење између траке и терета следи:

αcosfGFs ⋅⋅=

док је сила трења на скретници:

ssNst fsinfGfFF ⋅⋅⋅=⋅= α

након сређивања следи да је услов померања терета дуж скретнице ,fsincos S⋅> αα односно

ρα ctgftg s =< или

ρα −< 090 што одговара раније наведеном услову у 4.27 да је 0≥β .


где је:

f - коефицијент трења између терета и траке

sf - коефицијент трења између терета и скретнице

sarctgf=ρ - угао трења који одговара коефицијенту трења терета о непокретну вертикалну раван скретнице ( sf ).

За расути материјал може узети, према експерименталним испитивањима, да отпор орјентационо износи:

( ) Bq3525S ⋅⋅÷=∆ (4.39)

где је: [ ]m/kgq - маса материјала по дужном метру транспортера,

[ ]mB - ширина траке

.4 Одређивање сила у траци и потребне снаге за кретање

Како је наведено силе у траци тракастог транспортета одређују се методом обиласка контуре односно методом појединачних отпора крећући се од једне, произвољно изабране тачке у смеру кретања траке. Због тога је потребно извршити нумерацију карактеристичних тачака које дефинишу делове или елементе транспортера за које је, према претходним анализама, могуће израчунати величину отпора. Иако је избор полазне тачке произвољан због одређених погодности препоручује се да то буде или силазна тачка са погонског бубња или тачка са минималном силом на радној страни траке. На сл. 4.30 приказан је тракасти транспортер сложене трасе са нумерисаним карактеристичним тачкама и дијаграмским приказом сила у траци. Израчунавајући отпоре на појединим деловима транспортера, полазећи од силазне тачке са погонског бубња (2), добијају се силе у означеним карактеристичним тачкама у функцији 2S :

n,...,2,1i,ySxS i2ii =+⋅= (4.40)

где је: ii y,x - бројне вредности фактора које зависе од величине отпора.


71

Слика 4.30. Силе у траци транспортера

На овај начин се добија систем једначина чији је број једнак броју карактеристичних тачака. За добијање решења потребно је увести још један, додатни услов. Услови да на погонском бубњу не дође до клизања траке су детаљно разматрани у поглављу 4.2.4. При томе је дефинисан степен сигурности против проклизавања у облику:

25,11

SS

1e

2

1≥

−

−=

⋅αµ

ϕ

односно:

25,11e1

SS n

2

1 −+≤

⋅α

(4.41)

Уколико није задовољен услов (4.41) мора се мењати или коефицијент трења облагањем бубња фрикционим материјалима или повећавати обухватни угао преласком на двобубањски погон или повећати затезање траке. Ово подешавање параметара погона се врши докле год се не задовољи релација (4.41). Потребна снага погонског мотора је:

ηvUP ⋅

= (4.42)

где је: 21 SSU −= - обимна сила на погонском бубњу,


v - брзина кретања траке, η - степен искоришћења погонског механизма.

Потребна сила затезног уређаја, у зависности од његовог положаја, одређује се као збир сила у одговарајућим тачкама траке. Тако за пример приказан на сл. 4.30 потребна сила затезног уређаја је:

( ) 7827878Z yySxxSSS ++⋅+=+=

Провера броја носећих слојева траке се може извршити на основу максималне силе према обрасцу (4.1). Оријентациона вредност кочионог момента се одређује на основу:

[ ]m/N2DHgqM k ⋅⋅⋅= (4.43)

где је: [ ]mH - максимална висинска разлика тачака траке са материјалом,

[ ]mD - пречник погонског бубња.

4.3.2 Приближно одређивање отпора и потребне снаге за кретање

Ова врста прорачуна се користи онда када су потребни само орјентациони подаци о величини снаге транспортера ради одређивања инвестиционих или експлоатационих трошкова при изради идејних пројеката. Приближан прорачун дефинише ЈУС М.Д2.050. Укупни подужни отпори се одређују за целу трасу транспортера на основу коригованог израза за отпоре на косом делу транспортера (4.27) и (4.28) тако да су отпори тј. обимна сила ( )1U једнаки:

( ){ } [ ]kNHqqqLU tl1 ⋅±+⋅⋅⋅= µβ (4.44)

где је: β - фактор повећања вучне силе који узима у обзир споредне отпоре у погону транспортера,

lµ - коефицијент трења у лежиштима бубњева, ваљака, итд.

L - дужина транспортера (од осе до осе крајњих бубњева),


73

[ ]m/kgtG

tG

g1q2q

p

p

n

n0t ⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⋅+⋅= - маса покретних делова

транспортера,

[ ]m/kgq0 - маса траке по дужном метру,

[ ] [ ]NG,NG pn - тежина обртних делова носећих и повратних ваљака,

[ ] [ ]mt,mt pn - корак носећих и повратних ваљака,

[ ]m/kgv6,3

Qq⋅

= - маса транспортног материјала по дужном метру,

[ ]s/m81,9g = - убрзање земљине теже,

[ ]mH - висина дизања или спуштања материјала (висинска разлика крајњих тачака активног дела траке),

[ ]s/mv - брзина транспортера.

Вредности фактора β зависе од дужине транспортера и дате су у табели Т-4.6.

Т-4.6. Вредности фактора β

[ ]mL

β [ ]mL

β [ ]mL

β [ ]mL

β [ ]mL

β [ ]mL

β [ ]mL

β

< 4 9 8 5,1 20 3,2 50 2,2 125 1,64 320 1,29 800 1,12

4 7,6 10 4,5 25 2,9 63 2 160 1,53 400 1,23 1000 1,10

5 6,6 12,5 4 32 2,6 80 1,85 200 1,45 500 1,19 1250 1,08

6 5,9 16 3,6 40 2,4 100 1,74 250 1,37 630 1,15 - -

Коефицијент трења ( lµ ) дат је у Т-4.7.


Т-4.7. Коефицијент трења ( lµ )

0,016 ÷ 0,018 За стабилна, добро збијена постројења са котрљајним лежајевима, а за транспорт материјала са незнатним унутрашњим трењем

0,018 ÷ 0,020 За постројења која раде у просечним условима рада

0,020 ÷ 0,025 За тешке услове рада (могућност продирања прашине у лежаје, лепљив материјал)

0,050 За постројења са клизним лежиштима Погонска снага без допунских отпора је:

[ ]kWvUP 11 ⋅= (4.45)

Ако се на транспортеру налазе уређаји који стварају допунске отпоре, као што су плужни истоваривачи-скретнице и слично, онда је додатна снага:

[ ]kWnvB6,1P2 ⋅⋅⋅= (4.46)

где је: [ ]mB - ширина траке,

n - број уређаја који стварају додатне отпоре. Ако тракасти транспортер има бочне вођице, онда, да би се савладали отпори трења на вођицама, додаје снага:

[ ]kWL08,0P V3 ⋅= (4.47)

где је: [ ]mLV - дужина вођица.

Потребна снага погонског мотора је:

[ ]kWPPP

P 321m η

++= (4.48)

где је: η - степен искоришћења погонског механизма.

На основу овако одређене снаге, максимално могућа вучна сила на погонском бубњу је:

[ ]kNv

PPPU 321 ++

= (4.49)

па је максимална сила у траци:


75

[ ]kN1e

11USm ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

−+⋅=

⋅αµ (4.50)

где је: µ - коефицијенат трења између траке и бубња,

[ ]radα - обухватни угао на погонском бубњу.

Потребан број носећих слојева траке је одређен изразом (4.1)

4.4 Специфична претоварна постројења са тракастим транспортером

Постоје разне врсте претоварних уређаја са тракастим транспортером који су прилагођени за операције утовара и истовара како комадног тако и расутог материјала. Овде де бити приказана нека претоварна постројења која су погодна за утовар и истовар пакета и поштанских врећа у поштанском центру. На сл. 4.31 су приказана постројења за утовар врећа у друмска возила и жељезничке вагоне. Комбинацијом кретања појединих чланова који се могу померати и закретати у хоризонталној и вертикалној равни, са најчешће телескопским извођењем последњег члана, може се заузети било који положај у простору, при чему је знатно олакшано слагање врећа и пакета у вагоне и камионе. У последње време постоје потпуно аутоматизовани уређаји са транспортним тракама који омогућују слагање врећа, посебно пакета према жељеном распореду једноставним избором програма за управљање.

Слика 4.31. Постројења за утовар и истовар врећа и пакета у средства

спољашњег транспорта


На сл. 4.32 су приказани специјални транспортери са две траке за вертикални транспорт. Једна трака је погонска, а друга је помоћна (притисна) која служи за остваривање силе трења веће од тежине терета. Примењује се за транспорт релативно малих терета (вреће и пакети) при чему висина дизања може бити и до 50 m .

Слика 4.32. Специјални тракасти транспортери са две траке

Ланчасти транспортери

77

5. ЛАНЧАСТИ ТРАНСПОРТЕРИ Посебну групу транспортних машина са непрекидним радом чине транспортери код којих се као вучни елеменат појављује ланац а носећи елеменат је прилагођен намени транспортера. Овде ће бити обрађени само транспортери погодни за примену у поштама где спадају: плочасти транспортери, висећи транспортери, флексибилни подни, подно-висећи транспортери и елеватори.

5.1 Заједнички елементи и делови ланчастих транспортера

5.1.1 Ланци и ланчаници Предности ланаца као вучних елемената транспортера у односу на траку су:

− велика носивост (јачина на кидање) уз мало издужење, − велика савитљивост тако да захтевају мале пречнике ланчаника, − лако савладавање кривина у хоризонталној и вертикалној равни,

односно омогућују извођење просторних траса, − сигурнији пренос вучне силе на ланац преко зуба ланчаника, − лако и брзо повезивање крајева, скраћивање и продуживање.

Недостаци ланаца су: − велика сопствена тежина и потрошња енергије, − ограничена брзина кретања (до 1,2 s/m ), − трошење у зглобовима ланца и потреба њиховог повременог

подмазивања, − појава динамичких оптерећења при устаљеном кретању погонског

механизма. Врсте ланаца, које се најчешће примењују као вучни елемент транспортера су: заварени, ковани и ламеласти ланци. На сл. 5.1 су приказане неке врсте ланаца које се често налазе у употреби. Код транспортера се примењују заварени ланци са кратким, сл. 5.1а, и дугим, сл. 5.1б, карикама код којих, због спрезања са ланчаницима, корак ( t ) мора бити израђен са одговарајућом тачношћу што задовољавају ткз. калибрисани ланци. Веома често се код транспортера примењују ламеласти (Галови) ланци, сл. 5.1в. Ради једноставнијег везивања са носећим елементом примењују се


ламеласти ланци са деловима прилагођеним за учвршћење носећег елемента, сл. 5.1г. У случају када се ламеласти ланци користе за транспортере који имају просторну трасу примењују се ланци са двоструком осовином (кардански зглоб) која омогућује закретање ламела у обе равни, сл. 5.1д. Код висећих транспортера се примењују ковани ланци, сл. 5.1ђ, који такође омогућују формирање просторне трасе због одређене покретљивости у два међусобно управна правца.

а) б) д)

в)

г)

ђ)

Слика 5.1. Врсте ланаца


79

Прорачун ланца се врши на основу силе кидања ланца:

rk SnS ⋅≥ (5.1)

где је: n - степен сигурности (Т-5.1),

rS - рачунска радна сила у ланцу.

Рачунска радна сила у ланцу се одређује на основу:

( )dinmaxpr SSKS +⋅= (5.2)

где је: maxS - максимална радна сила у ланцу,

dinS - динамичка сила при устаљеном режиму рада (види тачку 5.2.4),

pK - коефицијент неравномерности прерасподеле оптерећења, који се узима

1K p = код транспортера са једним ланцем и 25,1K p = код транспортера са два ланца.

Избор ланаца се врши на основу рачунске силе кидања ( rS ) и корака ланца из каталога произвођача.

Т-5.1. Коефицијент сигурности ланаца

Врста ланца Утицајни фактори Коефицијент сигурности

Хоризонтална траса; добри радни услови 6÷7 Ламеласти ланци Транспортери под нагибом, тешки радни

услови 8÷10

Траса у једном правцу 10÷12 Ковани ланци

Просторна траса 12÷14

Добри радни услови 8÷10 Калибрисани ланци (заварени) Тешки радни услови 10÷14

У зависности од врсте ланца користе се различити типови ланчаника. Основни параметер ланчаника је његов подеони пречник oD , који зависи од


броја зуба и корака ланца. Од врсте ланца зависи облик профила зуба ланчаника. Пречник подеоног круга ( oD ) код ланчаника за ламеласти ланац, сл.5.2а, се одређује на основу израза:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

z180sin

tD0 (5.3)

Код ланчаника са завареним калибрисаним ланцима сл. 5.2б и в подеони пречник је:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

≈

z90sin

tD0

где је: [ ]mmt - корак ланца.

z - број зуба ланчаника.

а) б) в)

Слика 5.2. Ланчаници за ламеласте ланце

5.1.2 Погонски и затезни механизми Погонски механизами ланчастих транспортера, сл. 5.3а, су исти као и погони тракастих транспортера само што се уместо бубња овде појављује ланчаник односно ланчаници. Угаони погонски механизам је приказан на сл.5.3, а састоји се, слично као и погонски механизам тракастих транспортера, од погонског мотора (ЕМ), редуктора (Р), спојница (С) и погонског ланчаника. Ако се транспортер налази под нагибом обавезна је уградња кочнице између мотора и редуктора или редуктора и погонских ланчаника (С+К).


81

Погонски механизми код ових транспортера се могу поделити, у зависности од начина преношења вучне силе, на угаоне (преко погонског ланчаника) и линијске (путем тзв. средишњег погона). Најчешће се користе угаони погонски механизми са ланчаником, сл. 5.3б, при чему се спрезање ланца и ланчаника изводи на обухватном углу одређене величине ( 00 18090 ÷ ). За разлику од тракастих транспортера, примена линијских (средишњих) погона код транспортера са вучним ланцем, је знатно погоднија. Ово је веома значајно јер су тежине покретних делова ланчастих транспортера знатно веће тако да је исправним постављањем линијских погона омогућен знатно повољниии распоред оптерећења у вучном ланцу. На сл. 5.3 су приказане неке од могућности остварења линијског погона, сл. 5.3б, г, д, ђ и дијаграм распореда оптерећења у ланцу сл. 5.3е.

а) б)

в) г)

д) ђ)


г)

Слика 5.3 Погон ланчастих транспортера

Да би се омогућило правилно спрезање ланца и ланчаника неопходно је извршити затезање ланца. Ово затезање се остварује помоћу затезног уређаја. За разлику од тракастих транспортера овде сила претходног затезања нема толики значај јер се пренос снаге кретања врши спрезањем зуба ланчаника са ланцем а не путем трења. Како је дужина ових транспортера релативно кратка најчешће се затезање изводи помоћу навојног вретена са или без опруге, сл. 5.4а,б.

а) б)

Слика 5.4. Затезање ланчастих транспортера

Ход затезних уређаја је у овом случају знатно мањи него код тракастих транспортера и обично износи:

( ) t0,26,1l ⋅÷=∆

где је: [ ]mmt - корак ланца.

У случају већих издужења ланца могуће је дужину регулисати убацивањем односно избацивањем одређеног броја карика.


83

5.2 Одређивање отпора кретању Слично као и код тракастих транспортера отпори се могу поделити на подужне и локалне. Подужни отпори се јављају на хоризонталним, нагнутим и криволинијским деловима транспортера услед отпора кретању ланца, најчешће ослоњених преко точкова на носећу конструкцију. При њиховом одређивању може се применити потпуна аналогија са тракастим транспортерима. Локални отпори се јављају на ланчаницима, док се отпори на утоварном месту, због мале брзине кретања, могу занемарити, а на истоварном месту се рачунају у зависности од начина истовара (клизне скретнице, чеони истовар,…). За разлику од тракастих транспортера, због услова спрезања ланаца и ланчаника, код ланчастих транспортера се при устаљеном режиму рада погона јављају динамичка оптерећења.

5.2.1 Подужни отпори на праволинијској траси При овом извођењу, како је већ напоменуто, се може применити потпуна аналогија са поступком одређивања отпора на хоризонталном и косом делу тракастог транспортера (одељак 4.3.1).

v=0f=0

R

v>0f>0

Nf

∆S`

Слика 5.5. Отпори на праволинијском делу транспортера


У овом случају се уместо отпора обртању ваљака јавља отпор котрљања ослоначких точкова по носећој конструкцији. На основу израза за подужне отпоре на праволинијском делу тракастих транспортера (4.27) и (4.28) може се написати:

− радна страна

( ) ( ) [ ]NhgqqcgqqS 00 ⋅⋅+±⋅⋅⋅+= l∆ (5.4)

− повратна страна

[ ]NhgqcgqS 00 ⋅⋅±⋅⋅⋅= l∆ (5.5)

где је: [ ]m/kgtg

Gtg

Gqq

n

n

t

tl0 ⋅

+⋅

+= - маса покретних делова транспортера,

[ ]m/kgql - линијска маса ланца,

[ ]NGt - тежина ослоначких точкова,

[ ]NGn - тежина носећих елемената (плоче, кофице),

[ ]mt - корак ланца,

[ ]mtit 1t ⋅= - корак ослоначких точкова ( 1i - број карика),

[ ]mtit t2n ⋅= - размак носећих елемената ( ,...3,2,1i2 = )

c - коефицијент отпора који зависи од врсте ланчастог транспортера.

У зависности од тога да ли се транспортује комадни или расути терет (писма) маса материјала по дужном метру транспортера је: - комадни терет (пакети, вреће,…)

[ ]mkgTM

qq /== (5.6)

- расути материјал (писмоносне пошиљке)

[ ]m/kgv6,3

Qq⋅

= (5.7)

где је: [ ]kgM - просечна маса комадног терета,

[ ]mT - размак комадног терета,


85

[ ]h/tQ - капацитет транспортера,

[ ]s/mv - брзина кретања.

5.2.2 Отпор на криволинијској траси Промена правца кретања код ланчастих транспортера се врши помоћу ланчаника и криволинијских вођица. Због карактеристика ланца као вучног елемента који поседује одређену савитљивост у две равни, за разлику од тракастих транспортера, могуће је формирање кривина у хоризонталној и вертикалној равни, односно њиховом комбинацијом остваривање просторне трасе.

У овом случају посебно ће се разматрати отпори који се јављају код кривина у хоризонталној и вертикалној равни користећи аналогију са извођењем израза за отпоре код тракастих транспортера (види 4.3.1).

Отпори у вертикалној кривини

На сл. 5.6 су приказани криволинијски делови транспортера. Код конвексне кривине, сл. 5.6а, у потпуности се може применити израз (4.29) за радну и (4.30) за повратну страну. Како се код конкавних кривина ланчастих транспортера поставља вођица и са горње и са доње стране, сл. 5.6б, више није потребно испунити веома неповољан услов који обезбеђује ослањање само на доњу вођицу што омогућује примену кривина са полупречником истог реда величине као код конвексних кривина. Анализирајући израз (4.29) и (4.30) може се закључити да прва два карактеристична члана у загради представљају отпор који зависи од притиска на ослоначка места и да је њихова сума:


( ) i0 ScosRgqq ±⋅⋅⋅+ β

− нерадна страна

i0 ScosRgq ±⋅⋅⋅ β

код тракастих транспортера увек већа од нуле ако је задовољен услов који обезбеђује сталан притисак на доње ослоначке точкове. Како код ланчастих транспортера овај услов не мора бити испуњен, суму ова два члана треба узимати по апсолутној вредности јер се јавља отпор кретању било да је ослањање точкова на горње или доње вођице.


а) б)

Слика 5.6. Криволинијски делови у вертикалној равни

На основу овога и израза (4.20) и (4.21) може се написати образац за одређивање отпора у вертикалној кривини ланчастих транспортера у коначном облику:


( ) ( ) [ ]NhgqqcSlgqqS k0ik0 ⋅⋅+±⋅⋅±⋅⋅+= α∆ (5.8)

− нерадна страна

[ ]NhgqcSlgqS k0ik0 ⋅⋅±⋅⋅±⋅⋅= α∆ (5.9)

Отпори у хоризонталној кривини

На сл. 5.7 су приказани начини вођења ланца кроз хоризонталну кривину. Без обзира на начин вођења ланца кроз хоризонталну кривину сматрајући да су коефицијентом отпора ( c ) обухваћене специфичности ослањања, може се на јединствен начин одредити величина отпора. За разлику од вертикалних кривина овде се не појављује отпор услед издизања материјала (кретање у хоризонталној равни) док се вертикална оптерећења, од тежине материјала који се транспортује и покретних елемената транспортера, преносе преко вертикалних точкова на вођице. Вођење кроз хоризонталну кривину се врши путем вођица и хоризонталних точкова, сл. 5.7 б и в, или директним ослањањем ланца на вођицу, сл. 5.7а.


87

Слика 5.7. Криволинијски делови траса у хоризонталној равни

Узимајући да је коефицијент отпора кретању у хоризонталној кривини ( 1c ) и задржавајући ознаку за коефицијент отпора за вертикалне точкове ( c ), укупан отпор у хоризонталној кривини представља збир отпора вертикалних точкова и отпора на хоризонталној вођици, па је:

− деоница са теретом (радна страна)

( ) [ ]NCSClgqqS 1ik0 α∆ ⋅⋅+⋅⋅⋅+= (5.10)

− деоница без терета (нерадна страна)

[ ]NCSClgqS 1ik0 α∆ ⋅⋅+⋅⋅⋅= (5.11)

где је: [ ]m/kgtg

Gtg

Gqq

n

n

t

tl0 ⋅

+⋅

+= - сопствена тежина покретних делова

транспортера.

5.2.3 Отпори на ланчанику (локални отпор) Отпор на ланчанику, слично као отпор на бубњу тракастог транспортера, састоји се из отпора у лежишту ланчаника и отпора услед крутости ланца.

Отпор услед трења у лежишту ланчаника одређује се на исти начин као и код тракастог транспортера:

( )iO0

R S,D,d,,fDdSS µαµ∆ =⋅⋅=′ (5.12)

а) б) в)


где је: 2

sinS2S 1iRα

⋅⋅≈ − - резултанта сила које делују на лежиште,

α - обухватни угао,

µ - коефицијент трења у лежишту ланчанику.

Отпор услед крутости ланца у овом случају се јавља услед трења у зглобовима ланца због међусобног закретања карика за угао (α) у наилазној ( i ) и силазној тачки ланчаника, сл. 5.8.

Слика 5.8. Отпори на ланчанику

Овај отпор зависи од трења између карика ланца, геометријских параметара ланца и ланчаника и силе у наилазном краку ланца односно:

( )i11 S,D,d,fS µ∆ =′′

Слично као код тракастих транспортера, тешко је тачно утврдити стварну вредност коефицијента трења у лежишту ланчаника и осовини карике ланца због утицаја нечистоћа. За практичне сврхе се примењује исти израз као код тракастих транспортера:

1iSpS −⋅=∆

где је: ( )D,d,d,,,fp 101µµα= - коефицијент отпора ланчаника,

Вредности коефицијента отпора ланчаника, у зависности од обухватног угла су:

o90za05,0p == α


89

o180za07,0p == α

Остале вредности се могу одредити интерполацијом.

5.2.4 Динамичка оптерећења у вучном ланцу Поред статичких оптерећења, као резултат претходног затезања и отпора који се јављају у току кретања, јављају се динамичка оптерећења у прелазним режиминиа рада погонског механизма - пуштање у рад и кочење транспортера. Поред ове појаве која је уобичајена за све механичке системе код ланчастих транспортера се јављају динамичка оптерећења и при устаљеном раду погонског механизма као последица кинематике преноса кретања са погонског ланчаника на вучни ланац. Због компактности конструкције (мали пречник ланчаника) примењују се погонски ланчаници са малим бројем зуба ( )124z ÷= јер се користе ланци са кораком од 100 до 1000 mm . Кинематика кретања при ланчастом преносу ланчаником са 4z = зуба приказана је на сл.5.9. Ланчаник се обрће константном угаоном брзином (ω) при чему се зуби ланчаника 1, 2, 3, и 4 спрежу са осовинама ланца 1′, 2′, 3′ и 4′. При томе долази до промене брзине кретања ланца према:

ϕωϕ cosRcosvv 0 ⋅⋅=⋅= (5.13)

где је: t⋅= ωϕ - угао обртања ланчаника,

t - време кретања.

Слика 5.9. Карактеристика преноса ланчаником


Свака карика ланца пролази кроз три карактеристична положаја B,A и C , сл. 5.9, који одређују екстремне вредности брзине кретања ланца. Убрзање ланца се добија диференцирањем по времену израза (5.13),

( )2/cosvv,vv 0min0max α⋅== :

ϕω sinRdtdva 2 ⋅⋅−== (5.14)

при чему се појављују максимуми за 2αϕ ±= тако да је:

2sin

2Da 2

maxαω ⋅⋅±= (5.15)

Максимално динамичко оптерећење је:

maxmax amSd ⋅=

На сл. 5.9 је приказан дијаграм промене брзине и убрзања у функцији угла обртања при устаљеном режиму погонског механизма. Динамичке силе су највеће у тренутку спрезања новог зуба са осовином ланца - положај А, сл. 5.9. Због тренутног пораста убрзања јављају се динамички удари. Ова промена оптерећења има посебан утицај на век трајања ланца јер изазива замор материјала и то је основни узрок ограниченим брзинама кретања код свих ланчастих транспортера на вредности које су мање од 1,25 s/m .

5.3 Плочасти транспортери

5.3.1 Основне карактеристике и опис уређаја На сл. 5.10 је приказана принципијелна шема плочастог транспортера.


91

Слика 5.10. Шематски приказ плочастог транспортера

Плочасти транспортер се састоји из плоча као носећих елемената (2) које су везане са једним или два вучна ланца (1), на чијем се једном крају налази погонски механизам са ланчаником (4) а на другом крају затезни ланчаник (5) са затезним уређајем (6). Вучни ланци са плочама се преко точкова ослањају на вођице (7) односно носећу конструкцију (9). Утовар комадне робе (3) се врши ручно или помоћу манипулатора на било ком месту дуж трасе транспортера. Пражњење се врши на крајњем ланчанику (8) или на траси транспортера ручно односно путем манипулатора. Сви делови танспортера су везани или ослоњени на носећу конструкцију (9)

a) б)


в) г)

д) ђ) .

е)

Слика 5.11. Разне врсте плочастих транспортера


93

Код плочастих транспортера опште намене користе се ламеласти ланци који дозвољавају произвољну конфигурацију трасе у вертикалној, сл. 5.12, или хоризонталној равни, сл. 5.11б.

Слика 5.12. Траса плочастих транспортера

Вучни ланци који дозвољавају мале радијусе на криволинијским деловима ( 85R ÷= ) како за конвексне тако и за конкавне кривине при чему се морају користити вођице са обе стране. Углови нагиба код ових транспортета са равним плочама се крећу до 20°. У већини случајева се користе два вучна ланца а код малих ширина и у специфичним условима, може да се користи један ланац. Брзина транспортовања је ограничена, обзиром на појаву динамичких оптерећења, и креће се од sm25,11,0 ÷ . Корак вучних ланаца се креће од

mm100040 ÷ , са ширином плоча mm1500100B ÷= .

Дужине транспортера се крећу до m100 , код транспортера са једним погоном, док се применом већег броја линијских погона ова дужина може знатно повећати. Недостаци плочастих транспортера у односу на тракасте су:

− велика сопствена тежина покретних делова транспортера и релативно велика потрошња енергије за кретање,

− сложена конструкција неких елемената транспортера (ланци са великим бројем осовиница и точкова),

− релативно сложено и скупо одржавање, У примени се налазе разне врсте плочастих транспортера. За расуте и комадне терете се примењују транспортери са плочама без међусобног размака


сл.5.11а, б, в, г. Док за транспорт комадног терета се примењују транспортери са размакнутим елементима (плочама) сл. 5.11д, ђ е који се најчешће користе за раздвајање ( сортирање) писмоносних пошиљки.

5.3.2 Основни елементи и делови

Вучни ланац

Код плочастих транспортера се као вучни елеменати најчешће користе ламеласти ланци, сл. 5.1в, г. Ради повећања века трајања ланца обично се користе ламеласти ланци са чаурама, сл. 5.1б, које обезбеђују повољнија оптерећења и мање хабање при савијању преко ланчаника. На сл. 5.13а су приказани детаљи ламеластих ланаца са чаурама. Поред тога због смањења отпора кретању израђују се ламеласти ланци са точковима, сл. 5.13б, в.

Слика 5.13. Ламеласти ланци плочастих транспортера

Носећи елементи

Као носећи елементи плочастих транспортера користе се плоче од метала, дрвета. пластике итд. На сл. 5.14 су приказани носећи елементи плочастих транспортера.


95

в)

Слика 5.14. Носећи елементи плочастих транспортера

На сл. 5.14а и б су приказане плоче за транспорт комадног терета. Ослањање вучног ланца може бити изведено и преко точкова уграђених у носећу конструкцију, што омогућује лакше одржавање и замену точкова без демонтаже ланца. На сл. 5.14в су дати прикази носећих елемената сортера.

Карактеристике и опис погонских и затезних уређаја који се примењују код плочастих транспортера су дати у тачки 5.1.2.

5.3.3 Прорачун плочастих транспортера

Одређивање капацитета и потребне ширине транспортера

При транспортовању комадног терета плочастим транспортерима капацитет се одређује на основу израза (3.8).

a)

б)


[ ]hkom

Tv

Q ⋅= 3600

Односно ако се захтева одређен капацитет потребан размак између терета (корак) је:

Qv

T ⋅= 3600

Потребна ширина плоче за комадни терет је:

[ ]mm10050aB ÷+= (5.16)

Потребна ширина плоча за расути материјал се усваја према услову:

[ ]mm200a7,1B +′⋅≥

где је: [ ]mma′ - називна димензија терета (тачка 1.1)

Отпори при кретању и потребна снага

Отпори који се јављају при кретању плочастог транспортера су отпори на хоризонталном, косом и криволинијском делу пута (подужни отпори) и отпор на ланчаницима (локални отпор). Одређивање ових отпора се врши на начин како је то изложено у одељку 5.2. Као што је већ напоменуто, због мале брзине кретања, занемарује се отпор на утоварном месту док је отпор на истоварном месту раван нули јер се примењује истовар на крајњем ланчанику. У случају истовара помоћу скретница могу се користити разматрања дата при анализи ових отпора код тракастих транспортера. Препоручене вредности минималне силе у ланцу су:

[ ]kN31Smin ÷=

Орјентациона вредност тежине покретних делова транспортера је:

[ ]m/kgKB60q q0 +⋅= (5.17)

где је: [ ]mB - ширина носећег елемента (плоча),

qK - коефицијент тежине (Т-5.2),

[ ]m/kgtG

tG

qqn

n

t

tl0 ++= - тежина покретних делова транспортера.


97

Т-5.2. Коефицијент тежине qK

Ширина носећег елемента [ ]mB Тип носећег елемента 0,4 ÷ 0,5 0,65 ÷ 0,8 > 0,8

Лаки

Средњи

Тешки

40 60 80

50 70 110

70 100 150

При одређивању подужних отпора коефицијент отпора ( c ) се може за плочасте транспортере узети према подацима датим у табели Т-5.3. Коефицијент отпора ланчаника који узима у обзир трење у његовом лежишту и крутост ланца према тачки 5.2.3 07,005,0p ÷= .

Т-5.3. Коефицијент отпора кретања ( c ) Врста лежаја точкова Услови рада

транспортера клизни котрљајни Добри Средњи Тешки

0,06÷0,08 0,08÷0,10 0,10÷0,13

0,020 0,030 0,045

Потребна снага за кретање се одређује на основу релације:

ηvUP ⋅

= (5.18)

где је: 21 SSU −= - обимна сила на погонском ланчанику,

[ ]s/mv - брзина кретања,

85,06,0 ÷=η - степен искоришћења погонског механизма,

21 S,S - силе у ланцу на наилазној и силазној страни ланчаника које се методом обиласка контуре на исти начин као код тракастих транспортера.


5.4 Висећи транспортери Висећи транспортери се првенствено користе за транспорт комадног терета (пакети и вреће) по сложеној просторној траси, сл. 5.15. Карактеристика ових транспортера је постављање носеће конструкције изнад радног простора (испод плафона) по којој се крећу колица, са носећим елементом, међусобно повезаних вучним ланцем.

Слика 5.15. Траса висећег транспортера

Ови транспортери имају веома важну улогу као средство унутрашњег транспорта у поштама, монтажним погонима и складиштима. Захваљујући карактеристикама ових транспортера омогућена је потпуна аутоматизација процеса прераде. Висећи транспортери се могу поделити, сл. 5.16, на:

− једношинске или вучене висеће транспортере, − двошинске или потискујуће висеће транспортере ( freePower − ),

− висећи транспортери са навојним вретеном − висећи транспортери са аутономним погоном (електричне висеће

стазе)


99

Карактеристика прве групе, сл. 5.16а, је стална веза између вучног ланца и носећег елемента са колицима која се крећу по носећој шини. Овај тип транспортера је просте конструкције и релативно јефтин али са ограниченом флексибилношћу. Друга група висећих транспортера сл. 5.16б, има две одвојене вођице (шине) по којима се крећу две групе независних колица. По горњој шини се крећу колица која носе вучни ланац а по другој шини се крећу колица са носачем терета. Веза између те две групе колица се остварује путем потискивача на вучном ланцу и закретних зуба на доњим колицима, види сл. 5.26. Према потреби може се извршити одвајање односно повезивање доњих колица са вучним ланцем и на тај начин управљати кретањем колица сходно захтевима технолошког процеса. На овај начин омогућена је велика флексибилност кретања и остваривање високог степена аутоматизације са даљинским управљањем. За разлику од једношинских и двошинских висећих транспортера, који као вучни елемент имају ланац, код висећих транспортера са навојним вретеном покретање колица са носећим елементом се врши обртањем навојног вретена спрегнутог са одговарајућом навртком на колицима. Дужине и облици траса ових транспортера су ограничени па су знатно мање у примени у односу на остале врсте висећих транспортера.. Електричне висеће стазе представљају висеће транспортере са сопственим погоном колица (нема ланца) при чему се енергетски и управљачки проводници смештају у габрите носеће шине (вођице).

а) б) в) г)

Слика 5.16. Врсте висећих транспортера


5.4.1 Једношински (вучени) транспортери На сл. 5.17 је дата траса, шематски приказ и изглед једношинског транспортера.

Слика 5.17. Једношински висећи транспортер


101

Основни елементи и делови

Као вучни елеменат (сл. 5.18) код једношинских висећих транспортера могу се користити ковани ланци, заварени ланци и ланци са двоструком осовином (кардански зглоб), сл. 5.1. Понекад се као вучни елеменат користи и челично уже које је лакше и јефтиније од ланца али њихова веза, путем трења са носећим елементом ограничава примену само на транспорт лаких предмета у хоризонталној равни.

Слика 5.18. Пример везе ланца и шине; 1-шина, 2-носећи точак, 3-ланац

Колица су код једношинских транспортера стално везана за вучни ланац сл. 5.16а и она истовремено носе ланац и носећи елеменат са теретом. На сл. 5.19 су приказана решења колица и веза са вучним ланцем. Носећа конструкција се састоји од вођице (шине) и носача за вешање, најчешће о плафон објекта. Као вођице се користе стандардни хладно ваљани профили и цеви. На сл. 5.19 дати су примери извођења носеће конструкције.

Слика 5.19. Колица и носећа конструкција једношинских транспортера

а) б) в) г) д)


Носећи елементи су прилагођени облику терета који се транспортује. На сл. 5.20 приказани су носећи елементи који се користе за транспорт пакета и врећа у поштама. Носећи елементи за пакете сл. 5.20а могу бити опремњени са закретним виљушкама за аутоматски истовар. За транспорт врећа висећим транспортерима користи се хватаљка у облику клешта сл. 5.20б која могу бити механичка и аутоматска са уређајем за кодирање.

а) б)

Слика 5.20. Носећи елементи висећих транспортера

Отклонски уређаји се користе на криволинијским деловима трасе. Прелазак из једног у други правац кретања у основи се може извести на два начина - са отклонским ланчаницима, сл. 5.21а, и отклонским ваљкастим батеријама, сл. 5.21б. Код ламеластих ланаца са карданским зглобом, сл. 5.1д, вођење се може извести директно без отклонских уређаја, сл. 5.21в. Полупречник криволинијског дела зависи од величине предмета и корака ланца. Ковани ланци, у зависности од њиховог корака, захтевају полупречнике вертикалне кривине од 2 до 8 m .


103

а)

б) в)

Слика 5.21. Отклонски уређаји висећих транспортера

Погонски уређаји. За погонске уређаје висећих транспортера важе разматрања дата у уводном делу ланчастих транспортера. На сл. 5.22 је дат изглед угаоног и линијског погонског механизма.


Слика 5.22. Погонски уређаји

Затезни уређаји. Код висећих транспортера се користе две врсте затезних уређаја - са затезним тегом и опругом. Постављање ових уређаја се врши на оним местима где се врши промена правца кретања вучног елемента за 180°. На сл. 5.23 је приказано затезање помоћу тега и део трасе са затезним уређајем са навојним вретеном.

Слика 5.23. Затезни уређаји

Утоварни и истоварни уређаји. Пошто се носећи елеменат не зауставља ради прихватања и одлагања терета оптимално решење овог проблема у првом реду

а)

б)


105

зависи од облика и карактеристика терета. У случају терета мале тежине може се применити ручни утовар и истовар мада су у последње време ове операције углавном аутоматизоване применом робота. Неки општи принципи, који се могу применити при решавању тог проблема, приказани су на сл. 5.24. Аутоматски утовар или истовар врећа са висећег на тракасти или ваљкасти транспортер се изводи коришћењем аутоматске хватаљке (клешта) приказан је на сл. 5.24а. На сл. 5.24б је приказан начин утовара терета правоугаоног облика док сл. 5.24в приказује могућност истовара оваквих терета преко профилисане вођице. На сл. 5.24г је приказан утоварно-истоварни уређај са тракастим транспортером.

a) б)

в) г)

Слика 5.24. Утоварни и истоварни уређаји


5.1.1.1. Прорачун једношинских транспортера

За прорачун транспортера неопходно је имати све податаке о терету: маса, врста, облик и димензије. Поред тога потребни су тачни подаци о транспортној траси, карактеристикама прозводног процеса и условима рада. Капацитет висећих транспортера [ ]h/komQk се одређује на основу израза (1.4). Ако се захтева одређени капацитет транспортера могуће је израчунати потребно растојање (корак) између терета:

zmQv3600T

k⋅⋅= (5.19)

при чему брзину кретања, [ ]s/mv , треба бирати у границама од 0,1 до [ ]min/m25 где z представља број комада терета по једном носећем

елементу. Овако одређена вредност размака између терета мора да задовољи услов да на косим, криволинијским и вертикалним деловима транспортера размак између терета, због њихања, не буде мањи од mm200100 ÷=∆ , сл. 5.25, односно мора бити minTT > .

За коси део трасе:

max

maxmin cos

bT

α∆+

= (5.20)

где је: oomax 6045 ÷=α - максимални углови косог дела трасе.

За вертикални део трасе је:

∆+= maxmin hT (5.21)


107

а) б)

в) г)

Слика 5.25. Шема за одређивање растојања и отпора

Поред тога размак терета мора одговарати одређеном броју корака ланца:

[ ]mmtn2T ⋅⋅= (5.22)

где је: ,...3,2,1n = - цео број

[ ]mmt - корак ланца.

Отпори кретања се одређују на сличан начин као и код осталих ланчастих транспортера. Отпор на праволинијском делу трасе (хоризонталан део и део под нагибом):

[ ]NhgqclgqS TT ⋅⋅±⋅⋅⋅=∆ (5.23)


Отпор на вертикалном делу:

hgqcnF2S TN ⋅⋅±⋅⋅=∆

Како је према сл. 5.25г сила притискања точкова на шину (вођицу):

( )1

nTN| tbgmmF ⋅⋅+=

а број колица на посматраном вертикалном делу:

Thn ≈

отпор на вертикалном делу је:

( ) [ ]Nctbgmm

Th2hgqS

1nTT ⋅⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅=∆ (5.24)

где је други члан последица трења у точковима ланца због конзолног деловања тежина терета ( )Tm и носећег елемента ( )nm . Како се приближно може узети да је:

tqmm TnT ⋅≈+

коначно се добија:

[ ]Nctb21hgqS1

T ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⋅+⋅⋅⋅≈∆ (5.25)

Отпор у вертикалној кривини:

{ } [ ]NhgqcSclgqS kTikT ⋅⋅±⋅⋅+⋅⋅⋅⋅= αβ∆ (5.26)

Овај израз одговара изразу (5.8) и (5.9) с тим што се у овом случају јављају већи отпори због трења венца точка или дела носача колица о вођице, што се узима у обзир преко коефицијента β. Отпор у кривини са отклонским ланчаником (хоризонталан или вертикалан) је:

iSpS ⋅=∆ (5.27)

Отпор у хоризонталној кривини са отклонском батеријом се одређује аналогно изразу (5.27) и изразом:


109

iSS ⋅= λ∆ (5.28)

где је: [ ]m/kgqT - укупна маса покретних делова - за празне деонице 0T qq = а за део са теретом qqq 0T += ,

[ ]m/kgT

mq T= - маса терета по дужном метру,

[ ]m/kgqTm

Tm

q lk

kn0 ++= - маса покретних делова транспортера,

[ ]m/kgql - маса ланца,

[ ]kgm,m,m knT - масе терета, носећег елемента и колица,

[ ]mT,T k - кораци терета и колица,

[ ]mh,l - дужина и висина издизања на праволинијском делу,

[ ]mh,l kk - дужина и висина издизања у кривини,

λ,p,c - коефицијенти отпора кретању Т-5.4,

20,115,1 ÷=β - коефицијент допунских отпора.

Т-5.4. p λ

Праволинијски део Обухватни угао на

ланчанику ⏐°⏐ Обухватни угао на батерији ⏐°⏐

Услови рада транспортера

c 90 180 <30 45 60

Добри Средњи Тешки

0,015 0,020

0,027

0,025 0,033 0,045

0,030 0,040 0,055

0,020 0,025 0,030

0,025 0,032 0,040

0,030 0,037 0,045

НАПОМЕНА: Подаци важе за колица са котрљајним лежајевима точкова

Величина сила у ланцу и потребна снага се одређују методом обиласка контуре при чему је минимална сила у ланцу ових транспортера

[ ]N1500500Smin ÷= .


5.4.2 Двошински (потискујући) транспортери На почетку поглавља 5.4 образложене су основе функционисања двошинског транспортера, сл. 5.16. Основна предност ових транспортера се огледа у могућности независног кретања колица са теретом у односу на вучни ланац што их опредељује за коришћење при решавању сложених транспортних проблема. Ови уређаји се веома често користе у склопу аутоматизованих транспортних система (тзв. freePower − транспортери) На сл. 5.26 су приказани примери двошинског висећег транспортера. Састоји се у основи од две раздвојене шине (двошински) које омогућавају независно кретање ланца као вучног елемента и колица са захватним средством као носећим елементом (ланац погоњен - power а носећи елемент слободан - free ) што преко одговарајућих скретница и вертикалних подизача обезбеђује велику флексибилност ових уређаја.


111

Слика 5.26. Двошински висећи транспортери

На сл. 5.27 је приказана шема транспортних траса више међусобно повезаних двошинских транспортера. Пример приказан на тој слици показује велике могућности ових транспортера чијом применом може бити повезан целокупан циклус рада. Т-Ι је висећи транспортер који опслужује улазно складиште, Т-ΙΙ се налази у одељењу за прераду док се Т-ΙΙΙ користи у одељењу за разврставање и магационирање. Висећи транспортер Т- IV се налази у излазној зони. Носећа колица са теретом прелазе са једне на другу трасу главних транспортера посредством везних транспортера (4) или посредством међуоперационог складишта (5). На сваком транспортеру су предвиђени помоћни колосеци (2) где се издвајају носећа колица. На крају циклуса празна колица са носећим елементом се, преко везног транспортера (6), враћају на почетну позицију спремна за отпочињање новог циклуса.


Слика 5.27. Траса двошинских висећих транспортера

Већина основних елемената и делова двошинских транспортера је истоветна као код једношинских (вучни ланац, погонски уређаји, отклонски уређаји и затезни уређаји). Основни елементи и делови који су карактеристични само за двошинске транспортере, и не примењују се код једношинских, су уређаји за спрезање колица носећих елемената и вучног ланца, сл. 5.28а, затим скретнице, сл. 5.28б и систем за аутоматско управљање. На сл. 5.28а је приказан начин функционисања хватачког уређаја у случају наиласка колица на претходна колица која мирују. На сл. 5.28б је приказано више облика скретних уређаја којима се одређује правац кретања терета.


113

а)

б)

Слика 5.28. Принцип заустављања и скретања носећих колица

Прорачун двошинских транспортера

Начин прорачуна двошинских транспортера се разликује од једношинских по томе што се морају одредити отпори кретања посебно горњих и доњих колица. Брзина кретања ланца код ових транспортера је од 0,3 до 25 m min .

Отпори кретању за различите делове траса су: − хоризонтални део

( ) [ ]NlgcqcqS ddgg ⋅⋅⋅′+⋅=∆ (5.29)

− за коси део

( ) ( ) [ ]NhgqqlgcqcqS dgddgg ⋅⋅′+±⋅⋅⋅′+⋅=∆ (5.30)


− за отклонски ланчаник у хоризонталној равни

( ) [ ]NgmmmzSpS Tnkgi ⋅++⋅⋅+⋅= ξ∆ (5.31)

Ако се стави T

Rz α⋅= и сходно изразу (3.85) уведе одговарајућа смена добија

се:

[ ]NRqgSpS di αξ∆ ⋅⋅′⋅⋅+⋅= (5.32)

− за хоризонталну отклонску батерију

( ) [ ]NgmmmzSS Tnkgi ⋅++⋅⋅+⋅= ξλ∆ (5.33)

Ако се уведу смене, као у претходном случају, добија се:

[ ]NRqgSS di αξλ∆ ⋅⋅′⋅⋅+⋅= (5.34)

− за кривину у вертикалној равни

( ) ( ){ }[ ]NhgqqcSlgcqcgS dgiddg ⋅⋅′+±⋅+⋅⋅⋅′+⋅⋅= αβ∆ (5.35)

где је: [ ]mkgqd′ - распоређена маса која је на делу транспортера без терета

dod qq =′ и на делу транспортера са теретом dd qq =′ ,

gc - коефицијент отпора при кретању по горњој шини,

dc - коефицијент отпора при кретању по доњој шини,

βλ ,,p - коефицијенти отпора на криволинијским деловима као код једношинских,

ξ - коефицијент допунског отпора при кретању у хоризонталној кривини,

z - број носећих колица која се истовремено налазе у кривини

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅

=T

Rz α .

При прорачуну отпора одговарајуће расподељене масе покретних елемената транспортера и терета су:

[ ]mkgqTm

q lg

kgg += (5.36)


115

[ ]mkgT

mmq nkddo

+= (5.37)

[ ]mkgT

mqq Tdod += (5.38)

где је: [ ]kgmkg - маса горњих колица за ношење ланца,

[ ]kgmkd - маса доњих (носећих) колица,

[ ]kgmn - маса носећег елемента,

[ ]mTg - корак горњих колица,

[ ]mT - корак терета,

[ ]mkgq1 - маса дужног метра ланца.

Вредности коефицијената отпора dg c,c и ξ су у зависности од услова рада дати у табели Т-5.5.

Т-5.5.

Коефицијент ξ Услови рада

Коефицијент gc

Коефицијент dc α = 90o α = 180o

Добри Средњи Тешки

0,014÷0,035 0,020÷0,045 0,025÷0,050

0,015÷0,020 0,020÷0,030 0,025÷0,040

0,05 0,06 0,07

0,08 0,10 0,12

Напомена: [ ]oα - угао скретања у хоризонталној равни. Мање вредности за коефицијенте се односе за веће тежине терета

Величина сила у вучном ланцу и потребна снага се одређују методом обиласка контуре при чему минималну силу у ланцу код ових транспортера треба узети да износи [ ]kN35,1Smin ÷= , поред тога треба имати у виду да су углови нагиба трасе у вертикалној равни ограничени на 45°.


5.4.3 Висећи транспортери са аутономним погоном (Електричне висеће стазе)

Слика 5.29. Шематски приказ висећег транспортера са аутономним погоном

Основна карактеристика ових транспортера је, слично као и висећих транспортера, постављање носеће конструкције испод плафона, по којој се крећу колица са носећим елементом. Разлика је у томе што висећи транспортери за кретање колица са носећим уређајем користе ланац као вучни елемент, док се код ових уређаја кретање остварује помоћу независног погонског механизма који је постављен на самим колицима (аутономни погон). Овакво решење кретања омогућава већу флексибилност али уз већу цену у односу на двошинске висеће транспортере. Основна подела ових уређаја може да се изврши према начину обезбеђења напајања и управљања са погонским механизмом. Код тзв. монореја напајање и управљање се изводи преко једног флексибилног кабла који колица при кретању вуку са собом. Овакви уређаји су били раније у примени али се данас ретко срећу због значајних ограничења као последице напајања путем кабла. Друга група ових транспортера тзв. висеће електричне стазе ( EHB ), за напајање и управљање са погонским механизмом колица користи сет клизних вођица смештених у сам носач транспортера (Ι-профил). На местима гранања или спајања делова шинске стазе обезбеђено је континуално напајање и веза преко одговарајућих одузимача струје који се налазе на колицима - возилу. Ово возило може да се заустави, ручно помера, да се врши дизање и спуштање (раздвојен сегмент шине) возила заједно са носећим уређајем, да мења правац кретања (скретнице) на сличан начин као и двошински висећи транспортери при чему постоји и могућност регулације брзине (од 10 до 100 м/мин) у току кретања самог возила што даје одређену предност са становишта маневарских способности. Основни недостаци овог уређаја у односу на висеће двошинске транспортере је већа цена јер је број погонских уређаја једнак броју возила у односу на један погон код висећег транспортера и проблем обезбеђења


117

преноса снаге путем трења између погонског точка и шине, што са једне стране ограничава носивост посебно на деловима под нагибом а са друге стране узрокује проблеме везане за хабање погонских точква. На сл. 5.30 приказане су неке од горе набројаних могућности транспорта са електричним висећим стазама.

Слика 5.30. Приказ могућности транспорта са електричним висећим

стазама.

На сл. 5.31 је приказана електричних висећих стаза у поштама.


Слика 5.31. Примена електричних висећих стаза у поштама

На сл. 5.32 су приказане носеће шине - стазе транспортера која је најчешће у облику ваљаног I-профила или профила од цевних елемената израђених од челика или алуминијума. У унутрашњости профила су смештене клизне вођице које служе за напајање струјом и управљање возилом. Саме стазе се, на истоветан начин као и код висећих транспортера, преко конзолних носача вежу за стубове или носећу конструкцију објекта. Код колица са погоном (возила) се погонски точак, који је директно везан са излазним вратилом моторедуктора, ослања на горњу хоризонталну површину профила. У зависности од намене и носивости бочно вођење је или преко клизних вођица, венца точкова или преко хоризонталних точкова који се ослањају на бочне ивице профила. На сл. 5.33 су приказане неке од изведби возила.

а)


119

б)

Слика 5.32. Шинске стазе и носећа конструкција

Слика 5.33. Колица са аутономним погоном

Стандардно возило се састоји од тзв. погонске главе коју сачињава погонски механизам са погонским точком и носачем на кога се качи или учвршћује носећи елемент. Ако су терети већих димензија онда се користи варијанта са слободним точком који је везан преко полуге са погонском главом. На сл. 5.34 су дате основне комбинације које налазе примену у пракси.


а) б) в)

Слика 5.34. Варијанте возила: (а) погонска глава, б) стандардна варијанта, ц) удвојена варијанта за веће носивости

Носећи уређај је прилагођен облику терета који се транспортује, и важе у потпуности сва разматрања и констатације наведене за висеће транспортере. На сл. 5.35 су дате варијанте извођења носећег уређаја и његове везе са возилом за транспорт контенера, сл. 5.35а, пакета и палета, сл. 5.35б и врећа сл. 5.35в.

a) б) в)

Слика 5.35. Приказ различитих облика носећих уређаја

Ради обезбеђења флексибилности у погледу избора трасе ових транспортера, слично као и код двошинских висећих транспортера, предвиђени су различити уређаји – скретнице. На сл. 5.36 су приказане шеме различитих варијанти ових уређаја а у основи се могу поделити на оне који врше промену правца пре уласка возила на скретницу без заустављања возила (а, б) и на оне где се врши промена правца са возилом у скретници са зауствљањем возила(в, г и д).


121

а) б)

в) г) д)

Слика 5.36. Различите варијанте скретница и подизача: а) скретница са два правца, б) скретница са три правца, в) обртна скретница, г) двострука

обртна скретница, д) подизач – “лифт”

5.5 Флексибилни подни транспортери Подни транспортери сл. 5.37., се састоје од колица (1) - која се крећу по поду хале и носе терет, вучног ланца (4) - преко кога се остварује вуча колица, слично као код двошинских висећих транспортера спрезањем вертикалног подизача (2) са граничницима на ланцу, сл. 5.37б. Постављање вучног ланца може бити непосредно изнад пода (а) или у каналу урезаном у поду (б).


а)

б)

Слика 5.37. Флексибилни подни транспортер: а) ланац изнад пода, б) ланац у поду

Предности варијанте постављања ланца изнад пода су једноставност уградње и одржавања а основни недостатак је што се ограничава кретање других средстава по поду хале. Код варијанте уградње вучног ланца у канале урезане у поду, омогућено је несметано кретање других транспортних средстава у нивоу пода али недостатак је теже одржавање због упадања ситних комада у канал што може да изазове застоје у раду. Ипак ова варијанта је чешће у примени у односу на претходну. Пример примене ове врсте подног транспортера у поштама је приказан на сл. 5.38.


123

Слика 5.38. Примена подног транспортера у поштанском складишту

Траса ових транспортера може бити у хоризонталној равни када се опслужује један ниво (примена ламеластог ланца као вучног елемента) или слично као код висећих транспортера затворена просторна путања, сл. 5.39а, када се транспорт терета врши у више нивоа. Носивост колица оваквог транспортера се креће у широким границама 50÷3200 kg са вучним ланцима корака 80÷160 mm и брзинама кретања од 0,3÷47,5 min/m при чему се дубине канала у поду крећу до 250 mm . Треба нагласити да постоје колица носивости и до 20 t . Највећи угао нагиба трасе је до 15° а укупна дужина са једним погоном се креће од 50÷500 m а са више погона и до 3 km .

а)


б) в)

Слика 5.39. Траса транспортера (а), детаљ везе колица са кованим ланцем (б) и са ламеластим ланцем (в)

Колица имају најчешће четири или ређе шест точкова. У варијанти са четири точка предњи точкови су закретни око вертикалне осовине а задњи су вертикално непомерљиви и чврсто спојени преко осовина са колицима што им омогућује задовољавајуће маневарске способности. У варијанти са шест точкова средњи точкови не могу док се крајњи (4ком.) могу закретати око вертикалне осе чиме се обезбеђује још боље маневарске способности од претходне варијанте. Колица су снабдевена полугом (вертикални подизач) која се може ручно или аутоматски дизати и спуштати чиме се остварује или ослобађа веза са вучним ланцем. Слично као и код аутоматски вођених возила, постоји заштитни уређај, сл. 5.37 поз 3, зглобно везан за предњи део колица који реагује при наиласку на препреку тако што закретањем издиже вертикални подизач (2), ослобађа везу са вучним ланцем и зауставља колица. Карактеристике осталих елемената ових транспортера (ланци, вођице, погон, затезни и отклонски уређај) одговарају карактеристикама елемената који су детаљније обрађени код висећих транспортера. Што се тиче управљања, користи се тзв. централизовани и децентрализовани системи управљања. Код централизованог система управљање се врши са једног места а најчшће се користе магнетни добоши са адресама одредишта. Магнетни добош се обрће синхронизовано са кретањем ланца при чему се врши тзв. симулација кретања у размери. Након утовара, колица се укључују на трасу транспортера спуштањем полуге вертикалног подизача и терет се отпрема на одредиште са одговарајућом адресом при чему се његово кретање прати на додељеној управљачкој стази магнетног добоша. Након приспећа колица са теретом до назначеног места, сигнал са командног пулта укључује сигналну лампицу на одредишту и активира скретницу за скретање колица. Основна предност


125

оваквог начина је у одсуству носиоца адреса и уређаја за очитавање на колицима и дуж трасе јер се елементи за адресирање и управљање налазе на једном месту (командни орман). Децентрализован систем се одликује већом једноставношћу, нарочито ако је у питању мањи број одредишта (адреса). Користе се различити начини контактног (механичког) и безконтактног управљања. На сл. 5.40 је приказан систем контактног управљања. На предњем крају колица се налазе са леве и десне стране плочице (5) са отворима (до 10 отвора) чије комбинације омогућују адресирање до 100 одредишта. Дуж трасе се испред скретница постављају тзв. читачи са граничницима (7) који су постављени у различитим комбинацијама попречно у односу на трасу транспортера. Када се поклопе комбинације одређене положајем чивија (5) и граничника (7) долази до спуштања клина (9) у ниво пода тако да клин, при даљем кретању колица наилази, на граничник (8) који усмерава колица на другу стазу. Клин (9) је двострани тако да омогућује скретање колица лево и десно. Након приспећа на одредиште клин (9) се враћа у горњи положај ручно или аутоматски.

а) б) ц)

Слика 5.40. Контактни систем вођења (управљања)

Код безконтактног система управљања, сл. 5.41, колица имају такође двострани носач адреса (1) са прорезима у које оператор ставља две чивије (2) са магнетом на доњем крају чији положај на носачу адреса одговара адреси одредишта исто као у претходној варијанти. Дуж трасе, у близини скретница су постављени индуктивни давачи (5) у распореду који одговара адреси. Kада се подудари комбинација положаја чивија са положајем индуктивних давача, долази до закретања чивија чиме се спушта клин (9) и даљи процес тече на исти начин као код децентрализованог система.


Слика 5.41. Безконтактни начин управљања

Поред горе описаних начина, у новије време се користе начини управљања базирани на кодним ознакама (видети поглавље 7.0).

5.6 Подно-висећи транспортери Ови транспортери представљају комбинацију подних (ослањање и кретање колица по поду) и висећих транспортера (вучни ланац је постављен изнад радног простора). Све карактеристике наведене код једношинских висећих транспортера за вучу и кретање колица код подних транспортера овде се могу у потпуности променити. На сл. 5.42 је приказан један комплексан подно-висећи систем са различитом варијантом носећих колица.

а)


127

б)

Слика 5.42. Систем подно-висећих возила

Качење колица за вучне полуге може да се изврши ручно сл. 5.42а или аутоматски сл. 5.42б. Ови транспортери имају предност у односу на висеће јер се тежина терета и колица преноси директно на под. Док им је предност у односу на подне транспортере потпуно слободна површина пода за несметано коришћење у остале сврхе. Међутим карактер везе између колица и вучног ланца је сложенији, мање поуздан и мање флексибилнан него код висећих и подних транспортера што је од посебне важност код аутоматизованих транспортних система.

5.7 Уређаји за вертикално дизање - елеватори

5.7.1 Врсте и области примене Елеватори се користе за вертикалан транспорт или, ређе, за транспорт под угловима нагиба мањим од 90° а већим од 60° јер је конструкција знатно сложенија и скупља. Елеватори се могу поделити према врсти транспортног материјала на:

− елеваторе за насипне материјале (кофичасти елеватори), − елеваторе за комадни терет.

Кофичасти елеватор се користе за транспорт прашкастих, зрнастих, ситно до средњекомадастих материјала у разним гранама привреде а посебно у прехрамбеној и хемијској индустрији, као и при претоварно-транспортним манипулацијама у лукама, пристаништима, силосима, итд.


Елеватори могу бити стационарни и покретни, било као самостални претоварно-транспортни уређаји или у комбинацији са неким другим претоварно транспортним машинама. У поштанским центрима се јавља потреба за вертикалним транспортом појединачних писмоносних пошиљки у облику свежњева, пакета, врећа и контенера као комадног терета. Елеватори за комадни терет се првенствено користе за транспорт производа истог облика или на сличан начин пакованих производа (кутије, сандуци, палете, вреће). Сличност облика терета је условљена због избора одговарајућег облика носећег елемента и аутоматизације утовара и истовара ових материјала. Ови елеватори, за разлику од кофичастих елеватора, дозвољавају транспорт у оба смера са могућношћу истовара материјала на више места на траси. Овде ће укратко бити разматране карактеристике виљушкастих елеватора, елеватора са љуљашкама и плочастих елеватора са четири ланца, сл. 5.45 тзв. C или Z елеватор. Као специјална врста елеватора за комадни терет се јавља и уређај са две траке приказан на сл. 4.32. и неке врсте подизача посебно обрађених у поглављу 7.3.1.

5.7.2 Виљушкасти елеватори Виљушкасти елеватори могу бити вертикални и ређе и коси. Користе се за подизање различитих комадних материјала (пакети, сандуци, вреће итд.).

Виљушкасти елеватор, сл. 5.43, састоји се из два вертикална ланца, који су пребачени преко горњег односно доњег ланчаника. Ланцима су на одређеном растојању чврсто везани конзолни носачи у облику виљушки. Пуњење и пражњење елеватора остварује се аутоматски или ручно. Обично се пражњење елеватора остварује у горњој тачки силазне гране, сл. 5.43б, а могуће је такође и пражњење материјала на вертикалном делу трасе, уградњом отклонског ланчаника, сл. 5.43а.


129

а) б)

Слика 5.43. Виљушкасти елеватори

5.7.3 Елеватори са љуљашкама Елеватори са љуљашкама, сл. 5.44, намењени су за вертикално транспортовање различитих комадних материјала.

а) б)

Слика 5.44. Елеватори са љуљашкама


За разлику од виљушкастих елеватора, елементи за ношење терета код ових елеватора су зглобно везани за ланце (3) при чему је тежиште носећих елемената (8) са теретом или без њега испод тачке вешања. Захваљујући вешању носећих елемената могуће је пражњење елеватора не само на страни дизања као код виљушкастих елеватора већ и на било ком месту силазне стране. Погонски ланчаници (2) се налазе у горњем делу а затезни (5) на доњем делу елеватора. Код ових елеватора се примењују, као вучни елементи, најчешће два ланца, када је носећи елеменат везан између њих, сл. 5.44а, али се може за транспорт лакших терета користити и један ланац, када се носећи елементи вешају конзолно о ланац, сл. 5.44б.

5.7.4 Плочасти елеватори ( C или Z елеватори) На сл. 5.45 приказани плочасти елеватори. У зависности од распореда улазне и излазне зоне разликују се C и Z елеватори. Ако је улазна и излазна зона на истој страни онда се ради о тзв. C елеватору, сл. 5.45б, а ако су оне на различитим странама онда је то Z елеватор, сл. 5.45а. Њихова карактеристика је специјална плочаста платформа која се формира од ламела на радном делу и представља чврсту носећу површину док се ламеле у другом правцу могу несметано савијати и на тај начин “премотавати” преко ланчаника. Плоче су у четири тачке везане за по два пара ланаца, сл. 5.45в.

а) б)

Слика 5.45. Плочасти елеватори; а) Z елеватор , б) C елеватор


131

5.7.5 Прорачун елеватора На основу израза 5.1 потребан корак носећих елемената елеватора да би се остварио комадни капацитет kQ је:

[ ]mzQv3600T

k⋅⋅= (5.39)

где је z – број терета на носећем елементу.

[ ]h/komQk - комадни капацитет

Отпори кретања. Како су трасе виљушкастог елеватора и елеватора са подизачима једноставне, одређивање отпора и сила у вучном елементу је релативно лако. У овом случају се од подужних отпора јављају само отпори услед издизања (спуштања) материјала и покретних делова елеватора, док се од локалних отпора присутни само отпори на утоварном месту и отпори на погонском односно затезном бубњу (ланчанику) елеватора јер је отпор на истоварном месту у зависности од начина истовара најчешће једнак нули. Применом методе обиласка контуре могуће је одредити силе у карактеристичним тачкама вучног елемента елеватора, сл. 5.46. Минимална сила затезања код елеватора са ланцем износи [ ]Nq50S min ⋅= , где је

[ ]m/kgq - линијска маса.

Отпор на утоварном месту се може узети да орјентационо износи:

[ ]NMgS u ⋅⋅= ϕ∆

где је: [ ]kgM - маса терета

8,11,1 ÷=ϕ - коефицијент удара при утовару

2s/m81,9g = - убрзање Земљине теже


Слика 5.46. Оптерећење елеватора

Полазећи од минималне силе у вучном елементу 2

FS z

3 ≈ могу се дефинисати

вредности сила у осталим карактеристичним тачкама елеватора као:

[ ]NgHqSS 032 ⋅⋅+= (5.40)

( ) u34 Sp1SS ∆++⋅= (5.41)

( ) ( ) ( ) gHqqSp1SgHqqSS 03041 ⋅⋅++++⋅=⋅⋅++= ∆ (5.42)

где је: [ ]mH - висина елеватора,

p - коефицијент отпора бубња или ланчаника,

[ ]m/kgTMq = - линијска маса терета

[ ]mT - корак (растојање) носећих елемената

TM

qq NL0 += - линијска маса покретних делова елеватора

[ ]m/kgql - линијска маса ланца

[ ]kgM N - маса носећих елемената


133

У случају елеватора са два ланца треба узети у обзир и фактор неравномернсти прерасподеле оптерећења тако да се прорачун и избор ланца у овом случају врши према:

[ ]N2S

kS 1max ⋅= (5.43)

где је: k - фактор неравномерности прерасподеле оптерећења између вучних елемената (два ланца)

Потребна снга погонског мотора је:

( )η

vSSP

⋅−= 21 (5.44)


6. ТРАНСПОРТЕРИ БЕЗ ВУЧНОГ ЕЛЕМЕНТА За разлику од претходно разматраних транспортера који су имали вучни елемент у облику траке или ланца постоје и транспортери без вучног елемента који немају сагласно кретење извршног елемента транспортера са кретањем материјала где спадају:

− гравитациони транспортери − ваљкасти транспортери − инерциони транспортери и − пужни транспортери

Из ове групе механичких транспортера се у поштама често примењују гравитациони уређаји (клизнице) и ваљкасти транспортери.

6.1 Гравитациони уређаји Гравитациони уређаји (клизнице) су најједноставнија транспортна средства за транспорт терета који се крећу по стрмој равни, са вишег на нижи ниво под дејством сопствене тежине. Према начину транспортовања ови уређаји се могу поделити на праволинијске, комбиноване праволинијске, криволинијске и завојне клизнице.

6.1.1 Праволинијске клизнице Праволинијске клизнице се користе за премештање материјала са вишег на нижи ниво који се налазе на кратком растојању а у већини случајева служе као помоћни уређаји за претовар терета са једног транспортера на други. У поштама се веома често примењују за транспорт врећа и пакета са спрата на спрат.

Транспортери без вучног елемента

135

а) б)

Слика 6.1. Гравитационе клизнице

Праволинијске клизнице се израђују најчешће од челичног лима, пластике и дрвета. Основни параметри гравитационих клизница су угао нагиба и попречни пресек који обезбеђује потребан капацитет. Ако се материјал масе ( m ), сл. 6.1б, са почетном брзином 0v , креће по стрмој равни са нагибом (α) на основу закона о одржању енергије се може написати:

( )20

2 vv2mcosLgmHgm −⋅+⋅⋅⋅⋅=⋅⋅ αµ (6.1)

где је: µ - коефицијент трења између материјала и олука,

v - крајња брзина кретања материјала на посматраној дужини ( L ).

На основу израза 6.1 се може закључити да услови транспортовања не зависе од тежине материјала већ само од почетне брзине ( ov ), коефицијента трења ( µ ) и геометријских параметара клизнице ( )α,H,L .

Имајући у виду да је αsinHL = , према горњем изразу, потребан угао нагиба

олука је:

20

2 vvHg2Hg2tg

+−⋅⋅⋅⋅⋅

=µα (6.2)

или крајња брзина кретања материјала:

20v

tg1Hg2v +⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⋅⋅⋅=

αµ (6.3)


Ако је µ>αtg односно ако је ρ>α где је µ=ρ arctg угао трења, кретање ће бити убрзано а ако је ρ<α тада ће кретање по стрмој равни бити успорено.

На основу израза (6.2) потребан угао нагиба (α0) стрме равни за устаљено кретање материјала ( 0vv = ) је ρα = . Такво равномерно кретање је у пракси тешко реализовати због променљиве вредности коефицијента трења ( f ) не само при транспорту различитих материјала већ и истог материјала због утицаја великог броја фактора на његово стање (стање и храпавост контактних површина итд.). Кретање је најчешће једнакоубрзано са ρα > . Код комадног терета, због избегавања великих удара на крају стазе, брзина кретања треба да буде мања од sm32 ÷ у зависности од врсте терета. У пракси се најчешће узима да угао нагиба олука (α) буде већи за oo 105 ÷ од угла трења између материјала и зидова олука:

)105( °÷°+= ρα

6.1.2 Комбиноване праволинијске клизнице Да би се кретање поклизници реализовало без застоја а брзина терета на крају клизнице била мања од граничних вредности примењују се комбиноване праволинијске клизнице, сл. 6.2. а, б. На сл. 6.2а је приказана клизница са смањеним углом на крају клизнице ( )ρα <2 тако да долази до успоравања или заустављања терета на њеном крају. На сл. 6.2б је приказана праволинијска клизница која је на крају обложена неким фрикционим материјалом ( )12 µµ > .

За оба случаја је могуће у зависности од укупне висинске разлике почетка и краја клизнице одредити параметре комбиноване клизнице ( 212121 ,,h,h,,, µµααα ) тако да се оствари захтевани капацитет и кретање без застоја са одговарајућом брзином кретања терета (писмоносне пошиљке, вреће, пакети, ...) на крају клизнице.


137

а) б)

Слика 6.2. Комбиноване гравитационе клизнице

6.1.3 Криволинијске клизнице Код криволинијске клизнице сл. 6.3 поред континуалног смањења угла клизнице од почетка до краја клизнице на ефекат регулације брзине кретања има и центрифугална сила која повећава притисак односно силу трења између клизница и терета чиме га успорава у зависности од квадрата тренутне брзине кретања. Слично као и код комбинованих праволинијских клизница могуће је за конкретне случајеве одредити параметре клизнице ( µ,L,H,r ) тако да на крају клизнице брзина кретања терета буде у дозвољеним границама. Траса криволинијске клизнице у принципу може бити било крива линија али у пракси се најчешће користе криве облика круга, параболе и циклоиде.

Слика 6.3. Криволинијска клизница


6.1.4 Завојне клизнице Уколико је потребно извршити спуштање материјала са већих висина онда је примена праволинијских и криволинијских клизница непогодна јер би дужина тих клизница, или брзина кретања материјала, била неприхватљиво велика. У том случају се примењују завојне клизнице, сл. 6.4а или у одређеним специјалним случајевима нпр. за спуштање врећа, цеви са степенастом трасом, сл. 6.4в.

а) б) в)

Слика 6.4. Уређаји за вертикално спуштање терета са већих висина

Код уређаја са завојном површином важе слични принципи као код праволинијских клизница јер се материјал спушта по завојној површини са углом нагиба:

Rh

tg⋅⋅

=π

α2

(6.4)

где је: h - ход завојнице,

R - растојање материјала од осе завојне површине.

Како се радијус кретања ( R ) мења у границама од 0R до SR на основу израза (6.4) је уочљиво да ће углови нагиба бити већи на унутрашњем делу него на спољашњем делу завојне површине. Према изразу 6.2 ово директно утиче на брзину кретања и омогућава саморегулацију брзине кретања материјала. При повећању брзине кретања повећава се центрифугална сила, сл. 6.4б, и материјал ће тежити ка спољној ивици клизнице односно ка већем растојању ( R ) где су мањи углови нагиба клизне површине, ово ће утицати на смањење


139

брзине и померање материјала ка унутрашњости завојнице са већим угловима нагиба због чега долази поново до повећања брзине чиме се процес понавља. При транспорту комадног терета у зависности од облика материјала, користе клизнице правоугаоног пресека (хеликолидалне клизнице) сл. 6.5а, или заобљеног профила (олучасте клизница) сл. 6.5б. Правоугаони профил је погодан за транспорт материјала у ткз. тврдом паковању (пакети, посуде), а заобљени за меко паковање (вреће) .

Код цеви са степенастом трасом, сл. 6.4в, брзина се регулише променом правца кретања материјала тако да се максимална брзина кретања може одредити према изразу (6.3) при чему је меродавна висина једнака висини једног косог чланка цеви ( h ). Последњи чланак цеви се обично може обртати и на тај начин бирати место истовара. Ову врсту гравитационих уређаја могуће је применити код спуштања врећа са већих висина.

а) б)


в)

Слика 6.5. Различити облици завојних клизница

У поштанским центрима се често користи комбинација класичних клизница са гравитационим ваљкастим транспортерима посебно на местима где долази до магационирања нагомилавања материјала. Овакве комбинације су на пример примењене код уређаја за разврставање, сл. 6.5в. На првом делу се примењује правоугаона клизница а у завршном делу ваљкасти транспортер који може на адекватан начин да амортизује настале разлике у дужини пута кретања терета у случају “празног” и “пуног” краја клизнице односно чекања на утовар.

Слика 6.6 Комбинација гравитационе клизнице и ваљкастог транспортера


141

6.2 Ваљкасти транспортери Ваљкасти транспортери се користе за хоризонталан или под малим угловима нагиба ( °≤ 5 ) праволинијски или криволинијски транспорт комадног терета, првенствено правилног облика са равном и чврстом контактном површином (кутије, палете). Ваљкасти транспортери се састоје од ваљака распоређених на малом растојању један од другог учвршћених у раму носеће конструкције. Корак између ваљака треба да буде такав да се терет при његовом кретању ослања на најмање два ваљка. Због мирног кретања терета у пракси се корак ваљака не узима већи од 1/3 дужине терета, сл. 6.8а. Ваљкасти транспортери могу бити са и без погона. Код хоризонталних ваљкастих транспортера без погона терет се помера ручно али се ти транспортери много чешће користе са малим углом нагиба ( )oo 51 ÷ . Терет се у том случају креће под дејством сопствене тежине тако да ови транспортери представљају ваљкасте гравитационе уређаје. Код погоњених ваљкастих транспортера ваљци имају групни или појединачни погон при чему се терет путем трења које се јавља између ваљака и терета транспортује дуж трасе. Трасе ових транспортера могу бити сложене криве линије у хоризонталној равни које у комбинацији са тракастим транспортерима, за транспорт под већим угловима нагиба (до 25°), омогућавају формирање аутоматизованих транспортних линија које се у последње време све више примењују посебно у домену разврставања (сортирања) поштанских пошиљки.

6.2.1 Ваљкасти транспортери без погона Трасе ваљкастих транспортера без погона се формирају комбинацијом праволинијских и криволинијских секција са скретницама које омогућују промену правца кретања терета, сл. 6.7. Општа конструкција праволинијске секције приказана је на сл. 6.8. Сл. 6.8а приказује стационаран ваљкасти транспортер за транспорт тежих комадних терета док сл. 6.8б приказује ваљкасти транспортер за лакше терете који се може регулисати по висини. Сл. 6.8в приказује варијанту ваљкастог транспортера који се може регулисати по висини са маказастим конструкцијом носача ваљака која обезбеђује регулисање по дужини и формирање произвољне кривине у хоризонталној равни.


Слика 6.7. Основни облици траса ваљкастих транспортера без погона

При кретању терета на криволинијском делу, сл.6.9, јавља се разлика у пређеним путевима односно брзинама унутрашње и спољашње ивице терета. То показује да ће у кривинама са цилиндричним ваљцима, сл. 6.9а, долазити до клизања терета по ваљцима што је везано са повећањем отпора кретању и са опасношћу од неконтролисаног кретања терета. Због тога се криволинијске секције са цилиндричним ваљцима користе само код транспортера мале ширине - до mm650 . При већим ширинама транспортера може се укупна ширина поделити на два, у неким случајевима чак и три, дела са кратким цилиндричним ваљцима, сл. 6.9б. У том случају спољашњи и унутрашњи ваљци имају различит број обрта што побољшава услове кретања у кривини.


143

а)

б) в)

Слика 6.8. Основни елементи ваљкастих транспортера

Примена конусних ваљака је теоријски најисправнија чије се изводнице секу у центру кривине, сл. 6.9в. Код њих се постиже тачно поклапање обимне брзине ваљака са брзином кретања терета. Међутим, примена ових ваљака је релативно ретка због тога што се за њихову израду не могу користити стандардне цеви што је уобичајено при изради ваљака, чиме се знатно поскупљује производња. На сл. 6.9г је приказан случај конусних ваљака формираних од посебних елемената добијених ливењем од алуминијума или израђених од пластичне масе. Средњи полупречник кривине код ваљкастих транспортера је обично ( ) B43R ⋅÷= , где је ( B ) ширина транспортера.


а) б) в) г)

Слика 6.9. Криволинијске секције ваљкастих транспортера

За промену правца кретања материјала користе се специјалне секције ваљкастих транспортера тзв. скретнице. На сл. 6.7 су приказана нека решења ових секција. Постављање скретнице са ваљцима у жељени положај може да се изврши ручно или механички при чему се процес може потпуно аутоматизовати. Код гравитационих ваљкастих транспортера, слично као код клизница, тешко је осигурати константну брзину кретања терета због утицаја великог броја променљивих фактора (отпор котрљања, отпор обртања ваљака). Обично се угао транспортера одређује тако да се терет креће једнакоубрзано, при чему се јавља опасност од прекомерног повећања брзине кретања што може изазвати оштећење терета при његовом заустављању када се јавља удар о крајње граничнике или при судару са теретом испред њега. Због тога је неопходна примена уређаја за регулисање брзине кретања (кочница). Ови уређаји се постављају на одређеном растојању један од другог, сл. 6.10в, које зависи од кочионог ефекта уређаја, масе терета, угла нагиба транспортера, коефицијента отпора кретања итд. Користе се различите врсте ових уређаја - механички, електромагнетни и хидраулични. На сл. 6.10а је приказан центрифугални регулациони ваљак који је обично обложен по спољњој површини гумом (5) ради обезбеђења већег коефицијента трења односно кочионог ефекта. Опруге (6) држе полуге (1) са масама (2) одвојеним од унутрашње стране цилиндра ваљка (скупљени положај). Када брзина ваљака достигне одређену вредност, услед центрифугалоне силе, доћи ће до притиска облога клизнице (3) о унутрашњу страну ваљка чиме ће се ваљак успорити а путем трења ће се смањити и број обрта кочионих ваљака (9) преко којих прелази терет. Због смањеног броја обрта кочионих ваљака (9) терет ће клизати по њима и смањити своју брзину. Размак између “кочионих ваљака” обично износи 5-8 m .


145

б) г)

в)

Слика 6.10. Гравитациони ваљкасти транспортер са регулационим уређајем

На сл. 6.10б је приказан пример примене регулатора брзине на ваљкастом транспортеру. У случају када је потребно терет транспортовати са већих висина тада се може уместо гравитационог олука (клизнице) применити завојни ваљкасти транспортер, сл. 6.10г. Предност овог транспортера у односу на гравитациони олук је мањи отпори кретања и мање хабање контактних површина терета и транспортера јер се трење клизања замењује отпором котрљања.

а)


Прорачун ваљкастих транспортера без погона

Прорачун ваљкастих транспортера се састоји у одређивању потребног корака ваљака, отпора при кретању односно одређивању потребне силе за кретање терета по хоризонталној равни, или угла нагиба трасе код гравитационих ваљкастих транспортера. Како је наведено корак (размак) ваљака треба бирати тако да буде:

tl41

31T ⋅⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ÷≤ (6.5)

док је ширина транспортера:

[ ]mm10lB v += (6.6)

где је: [ ]mmlt - дужина пакета који се транспортује,

[ ]mmlv - дужина ваљака.

Код ових транспортера, дужина ваљака се креће од 100 до 1250 mm , пречник ваљака од 25 до 160 mm (стандарне бешавне цеви), корак ваљака од 50 до 500 mm и унутрашњи пречник кривина од 400 до 1500 mm . При стационарном кретању терета са константном брзином по хоризонталном ваљкастом транспортеру укупни отпор се састоји од отпора кретања терета преко ваљака (деформација контактне површине терета - отпор котрљања), отпора обртања ваљака (трење у лежишту ваљака) и инерцијалног отпора (периодично убрзавање ваљака). Отпор кретања терета преко ваљака ( )1S∆ и отпор обртања ваљака ( )2S∆ може да се одреди користећи потпуну аналогију са поступком одређивања отпора на хоризонталном делу код тракастих транспортера:

df2GS1

⋅⋅=∆ (6.7)

( )ddGnGS o

o12 ⋅⋅⋅+= µ∆ (6.8)

где је: gMG ⋅= - тежина терета,

M - маса терета,

f - крак отпора котрљања,

d - пречник ваљака,


147

od - средњи пречник лежишта ваљака,

µ - коефицијент трења у лежишту ваљка,

oG - тежина обртних делова ваљака,

1n - број ваљака на које се ослања терет.

Да би се одредио инерцијални део отпора потребно је посматрати промену брзине кретања ваљака при наиласку терета, сл. 6.11. На сл. 6.11а приказана је промена обимне брзине ваљака при преласку терета који се креће константном брзином ( v ), при чему је претпостављено да се промена обимне брзине ваљака врши са константним убрзањем односно успорењем. У моменту када терет наилази на ваљак (тачка О) он почиње да се убрзава од обимне брзине 0v1 = до брзине кретања терета vv1 = (тачка А) након чега се креће заједно са теретом све до тренутка када га терет напушта (тачка B ). Због трења у лежишту ваљака обимна брзина ваљка се смањује до нуле (тачка C ). Због тога што обимна брзина ваљака не може тренутно да порасте од нуле до брзине кретања терета, у периоду његовог убрзавања долази до клизања између ваљака и терета. Према томе у овом случају се јављају два отпора - отпор због убрзавања ваљака односно због повећања кинетичке енергије ваљака и отпор због клизања између ваљака и терета. Како се повећање кинетичке енергије ваљка и рад клизања врше путем адхезионе силе између ваљка и терета, значи исте силе, а одговарајући пређени путеви (површина OEA ) и ваљка (површина OAD ), сл. 6.11а, су такође исти може се констатовати (види образложење за одређивање отпора на утоварном месту тракастих транспортера) да је рад клизања ( TA ) једнак саопштеној кинетичкој енергији ( kE ), односно да је укупан рад инерционог отпора једнак двострукој кинетичкој енергији:

gvGE2EAA

2o

kkT⋅

⋅=⋅=+= ψ (6.9)

где је: g2vGE

2o

k ⋅⋅

⋅=ψ - саопштена кинетичка енергија ваљку,

9,08,0 ÷=ψ - коефицијент који узима у обзир да укупна обртна маса

ваљка ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

gG

m oo није сконцентрисана на његовом обиму.


Како је изразом (6.9) дефинисан рад инерцијалног отпора за један ваљак тада ће укупан рад овог отпора ( )3S∆ на дужини транспортера ( L ) бити:

nALS3 ⋅=⋅∆

где је: tLn = - број ваљака на посматраној дужини ( L ) транспортера.

На основу претходног инерцијални отпор је:

tgvGS

2o

3 ⋅⋅

⋅=ψ∆ (6.10)

Укупан отпор кретању терета по хоризонталном ваљкастом транспортеру је:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

⋅+⋅⋅⋅+⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ +⋅⋅⋅

=++=tg

vdd

nGf2

ddG2SSSS

20

1o0

321 ψµµ∆∆∆∆ (6.11)

а) в)

б) г)

Слика 6.11. Дијаграми брзина терета и ваљака код ваљкастих транспортера


149

Уколико се ради о ваљкастим транспортерима под нагибом ( )α онда се поред претходно набројаних јавља још један отпор који је једнак компоненти тежине терета α∆ sinGS4 ⋅±= односно:

4321 SSSSS ∆∆∆∆∆ ±++=

при чему треба имати у виду да су вредности 21 S,S ∆∆ у овом случају:

( )ddGncosGS;

df2cosGS 0

0121 ⋅⋅⋅+⋅=⋅

⋅⋅= µα∆α∆ (6.12)

тако да је:

αψµµα∆ sinGgv

dd

nGf2

ddcosG2S

20

100 ⋅±⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅+⋅⋅⋅+⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ +⋅⋅⋅⋅

= (6.13)

где код трећег члана знак (+) треба узимати када се при кретању терет издиже, што није чест случај код ваљкастих транспортера, а знак (-) када се терет спушта (гравитациони ваљкасти транспортери). На основу израза (6.13) може се одредити потребан угао нагиба транспортера за случај да се терет креће константном брзином што је испуњено у случају када је 0S =∆ , односно:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅+⋅⋅⋅+⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ +⋅⋅=gv

dd

nGG

f2

dd2tg

20

100 ψµµα (6.14)

Код гравитационих транспортера, како је то напред напоменуто, угао нагиба се узима већи од вредности дате изразом (6.14) да би се остварило сигурно кретање при чему се на одређеном растојању постављају регулатори брзине. Претходна разматрања су изведена за случај наиласка терета на ваљак који мирује, сл. 6.11а, што се дешава при већим растојањима између терета на транспортеру (Т) при чему је 11 tt ′′< . Најмањи отпор по јединици тежине претранспортованог материјала се јављају у случају када би терети следили један други ( 0T = ), тј. када нема инерцијалних отпора, што се у пракси дешава веома ретко. На сл. 6.11б је приказана промена брзине кретања терета када је његова почетна брзина једнака нули. Тестерасти облик дијаграма указује на утицај ваљака на брзину кретања терета што у првом реду зависи од односа масе терета и инерционог момента ваљка. Брзина терета се постепено повећава и асимптотски се приближава називној брзини кретања ( Tv ) што је неповољно јер захтева дуго време за кретање зато се чешће користе транспортери са


већим угловима нагиба тако да је повећање брзине знатно брже, сл. 6.11г, при чему код одређене брзине ( v ) долази до дејства регулатора брзине чиме се брзина смањује на minv . Даљим кретањем брзина расте до ( v ) када се поново терет кочи аутоматским укључењем регулатора брзине, итд. Допуштене средње брзине кретања терета код гравитационих ваљкастих транспортера зависе пре свега од врсте и тежине терета као и од начина заустављања терета на транспортеру.

6.2.2 Ваљкасти транспортери са погоном Ова врста транспортера при аутоматизацији кретања материјала има веома значајну улогу као савремено средство унутрашњег транспорта са посебно великом применом при сортирању писмоносних пошиљки. Према начину преношења кретања са погонског механизма на ваљак ови се транспортери могу поделити на ваљкасте транспортере са групним и индивидуалним погоном ваљака. Групни погон се може остварити на различите начине а неки од њих су приказани на сл. 6.12. На сл. 6.12 а, б је приказан начин погона ваљака помоћу конусних зупчаника и ланаца, који се користе за транспорт тежих терета док сл. 6.12 в,г приказују различите варијанте погона са траком и округлим гуменим ременима који су погодни за транспорт лакших терета. Индивидуални погон сваког ваљка, због високе цене, су се користили само код транспорта терета велике тежине у специјалним случајевима када је потребно задовољити одређене технолошке захтеве као нпр. у металургији код ваљаоничких станова. На данашњем степену развоја погона и управљања све се више користе ваљци са погонима који су смештени у унутрашњост самог ваљка, сл. 6.12.г, са којима се може вршити независно управљање а тиме и регулација брзине кретања терета прихватљивих цена. Код оваквих транспортера могућа је примена како индивидуалних тако и групних погона.

а)


151

б) в)

г)

Слика 6.12. Групни погони ваљкастих транспортера

Криволинијски делови се најчешће изводе са погонским конусним ваљцима. Поред тога промена правца може да се изврши коришћењем специјалних уређаја од којих су неки приказани на сл. 6.13.

Ови транспортери су веома погодни за аутоматизацију па се веома често користе у склопу аутоматизованих транспортних линија нпр. за сортирање поштанских пошиљки, сл. 6.14.


Слика 6.13. Уређаји за промену правца транспортовања

Слика 6.14. Аутоматизација кретања терета


153

Прорачун ваљкастих транспортера са погоном

Капацитет ваљкастих транспортера је одређен изразима (1.3) и (1.4). За разлику од ваљкастих транспортера без погона у овом случају се не јавља инерцијални отпор ( )3S∆ тако да је отпор по једном комадном терету према (6.13):

αµµα∆ sinGdd

nGf2

ddcosG2S 0

t00 ⋅±⋅⋅⋅+⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ +⋅⋅⋅⋅

= (6.15)

при чему је tTnt ≈ - укупан број ваљака придружених једном терету (број

ваљака испод терета и број слободних ваљака између два терета - s1t nnn += ).

Потребна снага за кретање се добија, ако се на транспортеру дужине ( L ) налази ( N ) терета тежине ( G ) у облику:

[ ]kW1000

vNSPη

∆⋅⋅⋅

= (6.16)

где је: TLN = - број предмета на транспортеру,

η - степен искоришћења погонског механизма.


7. АУТОМАТИЗОВАНИ ТРАНСПОРТНИ СИСТЕМИ

Транспортни систем представља комбинацију више истих или различитих транспортних средстава који раде на испуњавању (реализацији) одређених транспортних задатака. Основни задатак транспортног средства а тиме и транспортног система је премештање терета, скупљање разгранавање (дељење) транспортних токова односно повезивање места одпреме (извор) ( )Q са местима допреме (понор) ( )S , сл. 7.1.

а)

б)

Слика 7.1. Линијска и мрежна структура тока материјала

За изучавање токова материјала се користе модели. Један од првих корака је дефинисање структуре кретања материјала при чему се могу појавити облици токова материјала једноставне - линијске структуре, сл. 7.1а, или веома сложене мрежне структуре, сл. 7.1б. Посебно деликатну проблематику код мрежне структуре транспортних токова материјала представљају места спајања (интегрални чвор) и раздвајања (диференцијални чвор) транспортних јединица, тзв. чворна места. На тим местима се врши претовар терета са једног транспортног средства на друго и управља "густином саобраћаја" најчешће према захтевима технолошког процеса или дистрибуције робе. За ове потребе развијена је теорија редова чекања а у новије време се све више примењују, поготово у сложеним условима, методе симулације транспортних токова. На сл. 7.2 су приказане врсте чворних места путем симбола са основним параметрима.

Аутоматизовани транспортни системи

155

Слика 7.2. Симболи и приказ параметара карактеристичних облика токова

материјала (чворна места)

У савременој привреди, због рационализације трошкова и правовременог одговора на све сложеније захтеве тржишта, се све више примењују аутоматизовани системи транспорта материјала. Интеграција и аутоматизација рада претходно обрађених механичких транспортера представља основу аутоматизованих транспортних система који се примењују како у савременој производњи тако и у поштама. На сл. 7.3 је дат приказ два система транспортера у оквиру аутоматизованих транспортних система за транспорт комадног материјала (пакети, вреће, посуде,…), где се могу уочити разне комбинације тракастих и ваљкастих транспортера.


Слика 7.3. Аутоматизовани систем транспортера

Сходно претходним напоменама одговарајућа флексибилност ових система се остварује применом уређаја за повезивање, раздвајање и спајање, при чему је код пошта посебно интересантна подгрупа уређаја за раздвајање (разврставање) терета која служи за сортирање поштанских пошиљки.

У оквиру аутоматизованог транспорта када параметри терета нису унифицирани јавља се потреба за одређеном флексибилношћу танспортног средства (облик, димензије, носивост, путања, ...). За такве потребе развијена су посебна транспортна средства која се могу прилагођавати променљивим параметрима терета од којих су најзаступљенија аутоматски вођена возила (АВВ) и манипулатори односно индустријски роботи.

7.1 Аутоматски вођена возила (АВВ) У условима савремене привреде, ради повећања њене ефикасности, се већ више година успешно употребљавају различите врсте аутоматски вођених возила на транспортно-манипулационим операцијама првенствено у оквиру аутоматизоване производње, за транспорт у дистрибуционим центрима, сл. 7.4а, поштама, сл. 7.4б, болницама, канцеларијама итд.


157

а)

б)

Слика 7.4. Пример примене АВВ у поштама и дистрибуционим центрима


Ови уређаји се, у стручној литератури и пракси, срећу под различитим називима, зависно од говорног подручја. На енглеском говорном подручју користи се назив VehicleGuidedAutomated - AGV или SystemCarrier , на немачком systemeTransportFahrerlose − - FTS а на руском Автоматическаја транспортнаја тележка или робокар.

7.1.1 Основне карактеристике и врсте АВВ Постоји неколико основних типова АВВ: вучно возило, палетно возило, возило за “јединичне терете”, возило-виљушкар, возило за лаке терете, возила за монтажу и специјална возила. Вучна возила, сл. 7.5, вуку за собом 2÷5 приколица формирајући тзв. “вучни воз”. Користе се за транспорт терета на већа растојања (преко 150 m ) нпр. између зграда и на отвореном простору. Брзина ових возила је 30÷120 min/m са минималним радијусом кривине око 2 m . Разликују се два система тзв. отворени и затворени систем. Ако се приколице на утоварно истоварним станицама одвајају од возила ради се о отвореном систему који је знатно флексибилнији од затвореног система, где приколице остају закачене за возило па цео “вучни воз” мора да чека утовар или истовар терета на одредиштима.

Слика 7.5. Вучно возило

Палетна возила, сл. 7.6, се обично користе у складиштима за транспорт терета (робе). Возила су на предњем делу опремљена виљушкама што им омогућава дизање и спуштање терета са пода или утоварно истоварне станице. Висина дизања виљушкара код ових возила се креће од 0,2÷0,3 m а посебно су


159

ефикасна на путевима од неколико десетина метара са мањим бројем утоварно-истоварних станица. Носивост возила се креће од 2÷3 тоне са брзинама 15÷75 min/m .

Слика 7.6. Палетна возила

Возила за “јединични терет”, сл. 7.7, представљају највише примењивана возила због своје флексибилности у погледу могућности прихвата различитих терета, а служе за повезивање утоварно истоварних станица (транспортери, улазно излазне зоне складишта,…) на краћим растојањима са релативно великим интензитетом саобраћаја. Веома су покретна (радијус кривине се креће од 0,9÷1,5 m ) са уобичајеним брзинама у границама 30÷75 min/m . Опремљена су различитим врстама “постоља за прихватање терета”. Најчешће се јавља сегмент погонског ваљкастог транспортера који може бити непокретан и покретан. Покретни ваљкасти транспортер је или обртан у хоризонталној равни или вертикално померљив (0,2÷0,3 m ) што обезбеђује додатну флексибилност овој врсти возила. Основни облик возила је приказан на сл. 7.7. Главни елементи и уређаји на возилу су: постоље за прихват терета (1), тастери за ручно управљање (2), светло за упозорење (3), контролни дисплеј (4), показивач правца кретања (5), браник (нот-стоп прекидач) (6) и шасија са точковима (7).


a)

б) в)

Слика 7.7. Возило за “јединични терет”; а) основни облик АВВ, б) са ваљкастим транспортером , в) возило на претоварној станици

Возила типа виљушкара личе на конвенционалне мануално управљане виљушкаре, сл. 7.8. Возила су опремљена виљушкама које се могу издизати до

m6 , што омогућује њихову примену за опслуживање складишта и система са утоварно истоварним станицама на различитим висинама. Носивост ових возила се креће до 2 t мада специјалне изведбе могу да имају и знатно веће носивости. Мана ових возила је потребан велики маневарски простор, дуже време за утовар и истовар терета и велика цена.


161

Слика 7.8. АВВ виљушкар

Возила за лаке терете, сл. 7.9 имају носивост мању од 250 kg и користе се за транспорт малих делова, посуда, пакета, поштанских пошиљки, и других малих терета кроз поште, болнице, канцеларије итд. Ова возила се често користе и као вучна возила при чему се приколице одвлаче до одредишта и откаче а могу да превозе нпр. лекове, пакете у поштама итд.

Слика 7.9. Возила за лаке терете

У табели Т-7.1 је дат преглед основних карактеристика за наведене врсте аутоматски вођених возила.


Т-7.1.

врста возила носивост ( t )

дизање ( m )

брзина ( min/m )

прос. дуж. транс. ( m )

индекс цене

вучно возило 1÷22 0 30÷120 150÷1500 0,85

палетно возило 2÷3 0,2÷0,3 15÷75 50÷80 0,65

возило за “јед.терет” 0,5÷3,5 0,3 30÷75 >80 1,0

(50000$)

AGV -виљушкар 2÷9 1,2÷6 45÷75 око 50 1,5

возило за мале терете 0,05÷0,25 0 15÷30 око 80 0,60

Флексибилност, коју обезбеђује само возило, се може значајно повећати интеграцијом са околином. Тако се могу савладати мање разлике у нивоу постављањем косог пода (нагиб до 10%), сл. 7.10а, аутоматско отварање врата која повезују суседне просторије, сл. 7.10б, улазак у лифт за промену спрата, сл. 7.10в, управљање саобраћајем путем семафора, сл. 7.10г.

a) б)


163

в) г)

Слика 7.10. Неке од могућности флексибилне интеграције АГВ-а са околином

7.1.2 Ослањање и управљање кретањем возила. Врсте и распоред точкова

Возило се преко точкова ослања на под. У зависности од функције разликујемо погонске, управљане, слободне и мерне точкове. Концепције распореда точкова базирају на теорији развијеној за конвенционална возила при чему је од посебног интереса мобилност ових возила.

Врсте точкова

Погонски точкови омогућују кретање возила. Као и код конвенционалних возила, путем адхезионе силе са подлогом омогућују пренос снаге са погонског механизма на шасију возила. Ова возила се углавном крећу по хоризонталној подлози али се пројектују тако да омогуће савладавање нагиба до 10% при називном оптерећењу возила. Погонски точкови су везани за возило преко опруга. На тај начин се остварује константан притисак точка на подлогу, спречавајући његово проклизавање на неравним површинама. Управљани (непогонски) точкови имају основну улогу, да поред ослањања возила (обезбеђење стабилности), омогуће боље маневарске способности возила. Преко посебног погонског механизма се програмски врши управљање закретањем точка у хоризонталној равни при чему су ови точкови слободно обртни око вертикалне осовине. Овај точак се може користити и као мерни точак. Слободни точкови служе за обезбеђење стабилности возила. Веза са возилом се остварује преко вертикално закретне осовине ексцентрично постављене у односу на тачку контакта точка са подлогом што омогућује аутономно


закретање точка у хоризонталној равни чиме је обезбеђено боље маневрисање возилом и смањење отпора у кривинама. Мерним точком се омогућава кретање возила изван путева за вођење. Техника мерног точка се користи за извођење полукружних заокрета, за лучно вођење возила при постављању индуктивног кабла под правим углом на раскрсницама, при ротирању возила око сопствене осе, за кретање возила преко површина где је тешко поставити кабл за вођење (металне плоче, шине и друге специјалне површине у поду), и извођење разних других маневара, а све у циљу да се возило по напуштању путање за вођење поново на њу врати. Точак за мерење може бити сваки непогонски точак који је опремљен инкременталним енкодером. Важно је да точак за мерење буде непогонски да би се избегли нетачни резултати изазвани могућим проклизавањем точка. Растојање које возило може да пређе ван путање за вођење је због акумулације грешака ограничено и обично износи 3÷10 m .

Распоред точкова

Распоред точкова и могућност управљања са њима директно одређује маневарске способности возила. Распоред зависи од мреже путева за вођење, ширине путних пролаза, толеранције позиционирања возила на радним или утоварно-истоварним станицама и конструкције механизма за трансфер терета на возилу. На сл. 7.11 су приказани основни распореди точкова најчешће у примени код АВВ. На истој слици су приказане маневарске способности у зависности од распореда точкова

a) б) в) г)

- погонски точак, - управљачки точак, - слободан точак

Слика 7.11. Распоред точкова и могућност кретања: а) трицикл, б) двоструки трицикл, в) диференцијални распоред, г) четири погонско закретна

точка


165

7.1.3 Системи вођења Класификација АВВ према систему вођења дата је на сл. 7.12.

Слика 7.12. Класификација АВВ према систему вођења

Основни захтеви који се постављају при вођењу оваквих возила су: − поуздано праћење дефинисаних путања, − тачно усмеравање возила до референтних тачака, − избегавање судара са стационарним објектима, људима и другим

возилима. Остали фактори везани за начин вођења возила, од којих зависи који ће се систем применити су: тачност којом возило прати путању, трајност путање, погодност инсталације, дужина путање, нечистоће, утицај дневне светлости, трошкови опреме итд.

Индуктивни систем

Овај систем за вођење АВВ детаљније је обрађен јер већина произвођача АВВ користи овај систем за вођење због следећих особина:

− велика поузданост у раду, − могућност прилагођавања интензивном саобраћају и нечистој средини, − мала цена у односу на друге системе, − дуг радни век, − минимално одржавање.


Трасе путева за вођење дефинисане су мрежом жичаних петљи, постављених у поду. Крајеви жичаних петљи се повезују са генераторима наизменичне струје, који производе ниске фреквенције у опсегу од 5÷30 kHz , стварајући концентрично магнетно поље око жице. У комплексним системима интензивног саобраћаја, потребно је 3÷6 различитих фреквенција путева за вођење, а за сваких 1500 m жице потребан је један генератор фреквенција. Одређивање положаја возила у току кретања, одвија се уз помоћ референтних тачака (кодних ознака поред стазе), чијим повременим очитавањем и упоређивањем са заданим кодним ознакама, проверавамо да ли возило ради према задатом алгоритму. Комуникација између надређеног рачунара (контролора) и возила (рачунара на возилу), се може обављати преко посебних комуникационих жица, које се постављају у исти жљеб са жицама за вођење. Осим овог начина, код безконтактног начина комуникација, примењују се микроталасни предајници кратког домета (1,5÷2), инфрацрвени зраци и радио везе. Принцип индуктивног начина вођења приказан је на сл. 7.13.

Слика 7.13. Индуктивни начин вођења

У склопу погонског точка налазе се једносмерни серво-мотори за погон и закретање, преносници и антена са два калема. Приликом кретања АВВ детектује се магнетно поље помоћу антене, која се налази изнад кабла за вођење. Сигнал се генерише у сензорима (калемима) и преноси до јединице за управљање вођењем возила. Ако се уочи разлика сигнала између левог и десног калема, индукује се сигнал који активира једносмерни серво-мотор за закретање, како би се возило исправило и тачно следило путању. Максимални угао закретања који се може постићи код возила која су предвиђена за кретање напред назад износи 60÷70°.


167

Вођење возила кроз раскрснице путева

Решавање проблема вођења возила кроз раскрснице може се остварити на два начина: пребацивањем напајања путева, сл. 7.14а, и избором фреквенција, сл. 7.14б. Код првог начина, управљачке јединице су постављене у поду близу раскрснице и када возило пређе референтну тачку, управљачка јединица укључује напајање главне путање, а искључује остале путеве за вођење. Овакав метод се мање користи од метода избора фреквенција, а главна мана му је мања поузданост и што возило мора потпуно да ослободи раскрсницу, да би друго возило могло да уђе у раскрсницу. За разлику од првог метода, који је користио само једну фреквенцију, код друге методе се у раскрсницама користе путеви различитих фреквенција, а возило по преласку референтне тачке зна тачно, према програму, коју фреквенцију треба да следи. Свака раскрсница има неколико константних фреквенција које омогућују возилу да промени трасу.

a)

б)

Слика 7.14. Принцип избора пута: а) метод пребацивања, б) метод избора фреквенција


Предност другог метода вођења кроз раскрснице састоји се у једноставнијем управљању системом. Овај метод је јефтинији за инсталацију и одржавање и примењује га већи број произвођача. У неким случајевима није могуће користити индуктивно вођење (металне плоче, цевоводи,…) на одређеним деловима пута. Због проблема усецања пода или због смањења инвестиционих трошкова, на раскрсницама се постављају индуктивни каблови под правим углом, док се заокрет возила у кривини врши програмски слободним вођењем возила помоћу система мерног точка како је напред већ наведено.

Пасивни систем

Ови системи могу бити оптички и са металном траком, сл. 7.15. Пасивни системи вођења се примењују у технолошким системима са повољним условима - чистим срединама (поште, канцеларијски услови, електронска индустрија, …)

Слика 7.15. Пасивни систем вођења АВВ

Путеви за вођење код ових система су најјефтинији и брзо се инсталишу. Комуникација возила са централним рачунаром се врши преко радио или инфрацрвених таласа. Метода рефлектујућег контраста путање заснива се на препознавању рефлектујућег контраста путање (траке), која користи светлу контрастну боју у односу на подлогу, којом се премазује под у облику траке. На возилу се налази ултраљубичасти извор светлости, који осветљава траку, од које се одбија сноп светлости до фотоћелијског сензора, где се региструје рефлектујући одсјај. Уколико возило скрене са путање, помоћу фотоћелије се генерише сигнал, који покреће погон закретања управљачког точка и враћа возило на праву путању. Мане оваквих система су осетљивост на


169

амбијенталну светлост (сунчево светло), нечистоће и оштећење траке (прекиди могу бити до 150 mm , а да се возило не заустави). Друга метода оптичког вођења заснива се на стимулисаној емисији светлосне енергије, где путеви (траке) за вођење користе флуоросцентне честице у течној супстанци, како би се могле лако, путем четке, наносити на под. Помоћу ултраљубичастог извора светлости, који се налази на возилу стимулишу се флуоросцентне честице, које емитују светлосну енергију а њих прикупља глава за скенирање која има облик звонасте површине. Када ослаби "сјај пута" за вођење, треба премазати (освежити) новим слојем хемијске течности постојеће путеве за вођење, као и кодне ознаке. Период без освежења може да траје годину дана па и више, а да се вођење одвија без проблема. Металне траке од нерђајућег челика, отпорне на алкалне растворе, агенсе за чишћење итд. постављају се на површину пода или испод подних облога. Вођење се врши помоћу детектора метала (сензора), који се налазе на возилу. Помоћне радње као што су звучно оглашавање, заустављање возила итд. код пасивног вођења, могу се остварити постављањем ознака од материјала од чега је направљена трака за вођење под правим углом у односу на путању. Ове попречно постављене траке дужине неколико сантиметара при пролазу возила формирају код који носи одговарајућу информацију за управљање возилом (нпр. позиција возила).

Слободно вођена возила

Слободно вођена возила су возила са системом за вођење који не користи жице инсталисане у поду или траке у поду, а користе се у случајевима, где се вођење са претходно наведеним системима не може применити (неравне дрвене подлоге, метални објекти у поду, присуство јаких електромагнетних поља,…). Код ових система, возила се орјентишу на основу дефинисаног координатног система објекта и положаја референтних тачака, мреже путева за вођење и утоварно-истоварних станица. У ове системе спадају системи ласерског вођења, вођење путем мерног точка, инерцијално навигациони системи и системи визије (препознавање слике). Основна предност система слободно вођених возила у односу на класичне начине вођења се огледа у потпуној флексибилности при изменама путање које се врше у софтверу за управљање возилом а не на путевима за вођење, међутим њихова примена је још увек ограничена због велике цене или још увек недовољне усавршености за практичну примену. Будућност слободно вођених возила је свакако систем визије, али основни проблем примене оваквог начина вођења, поред високе цене, је још увек


непостојање брзих графичких процесора за анализу слике односно проблем функционисања у тзв. оn-line режиму.

Слика 7.16. Начини вођења возила кроз раскрсницу

7.1.4 Управљање аутоматски вођеним возилима Управљачки систем АВВ-а треба да омогући реализацију неколико функција: извршавање транспортног задатка сваког возила, координацију рада међу возилима и праћење токова материјала у систему. Величина система, број утоварно-истоварних станица и сложеност активности АВВ-а ће, разумљиво, утицати на повећање сложености управљачког система. Управљање системом АВВ најчешће је организовано у три нивоа: управљање возилима, управљање саобраћајем и управљање системом АВВ као целином.

Управљање возилима

На овом нивоу се управља: вођењем возила одређеном путањом, скретањем, брзином возила, убрзањем, заустављањем, спречавањем судара, повезивањем са утоварно-истоварним станицама и другом опремом за руковање материјалом. У савременим управљачким системима АВВ-а је присутна тежња да се максимално повећа аутономија возила у односу на централни управљачки систем. Комуникација са надређеним рачунаром се може остварити преко индуктивних каблова, инфрацрвених зрака и радио везе, сл. 7.17.


171

а) б) в)

Слика 7.17. Варијанте комуникације возила са надређеним рачунаром: а) индуктивни кабл, б) инфрацрвени зраци, в) радио веза

Управљање возилом може бити реализовано на више начина, али се могу уочити два основна прилаза: први прилаз где се захтевају детаљне возне и навигационе инструкције од виших управљачких нивоа да би се возило кретало између две тачке и други прилаз где само возило у потпуности има могућност навигације и управљања сопственим кретањем између два одредишта без детаљних инструкција од надређених нивоа управљања. У првом случају задаци се АВВ-у задају инструкцијама које описују кретање возила од места на коме се тренутно налази до првог следећег места на коме се добијају нове инструкције. Инструкције могу да садрже читав низ информација као што су: потребна растојања, фреквенције путања које возило треба да следи, промена брзине и смера возила, итд. У другом случају, задатак се даје АВВ-у са инструкцијама које одређују само крајње одредиште АВВ-а. Програм у возилу, који садржи детаљне инструкције за сваки сегмент путева за вођење од којих је састављена путања, омогућује возилу да се самостално креће од једног одредишта до другог. У оба случаја, на крајњем одредишту, АВВ добија нове задатке или се зауставља и чека даље задатке. Управљање возилом се врши на основу система референтних тачака. Референтне тачке представљају важан део система управљања АВВ-а. Користе се за идентификацију положаја возила при њиховој навигацији, за означавање места где возила морају да комуницирају са управљачким јединицама које се налазе у систему и за иницирање активности возила као што су промена брзине, промена смера, аудио-визуелна сигнализација, итд. Разликују се два основна типа референтних тачака: пасивни уређаји (попречне жице, перманентни магнети и металне плочице) који се користи на споредним путевима и активни кодни уређаји (транспондери). Транспондери, се састоје од антене и микрочипа. Када возило пређе преко неког од ових уређаја, оно га


микроталасним зрацима одређене фреквенције побуди, при чему се емитују информације садржане у чипу. Возило прочита своју позицију и уједно резервише део пута између две тачке, спречавајући друга возила да уђу у заузету зону. Предност транспондера је што се могу репрограмирати ради измене информација које садрже. Блокирање сензорима се најчешће користи за спречавање судара возила. Заснива се на примени сензора који су уграђени у возила. Обично се користе ултразвучни и оптички сензори у комбинацији са механичким браницима, сл. 7.18. Сензор на предњем делу возила врши детекцију пута за вођење. Када се региструје присуство другог возила или неког објекта, возило смањује брзину и наставља да се креће спорије све док механички браник на возилу не додирне препреку. У том тренутку погон возила се прекида и возило мирује. По отклањању препреке, након извесног времена, погон се поново активира и возило наставља са кретањем.

Слика 7.18. Оптички и механички сензори

Управљање саобраћајем

Проблем управљања возилима без појаве конфликтних ситуација, са порастом броја АВВ-а у систему, постаје сложен проблем који треба решавати у реалном времену. Поред тога, возилима са новим задацима се мора омогућити укључивање у систем без утицаја на друга возила која се у њему већ налазе. Ове активности као и информације које се односе на путну мрежу, трасе и термине вожње свих возила, чине основу управљања саобраћајем у систему АВВ-а. У основне проблеме који се решавају на нивоу управљања саобраћајем спадају проблеми проласка возила кроз раскрснице, проблеми двосмерног саобраћаја на путевима са само једном саобраћајном траком, и проблеми који


173

се односе на спречавање и избегавање загушења у систему. Управљање саобраћајем је најчешће базирано на систему блокирања зона. Већина управљачких система возила ослања се на неку уд четири метода блокирања зона:

− блокирање локалним управљачким јединицама, − блокирање централном управљачком јединицом, − блокирање управљачким јединицама возила и − континуално блокирање.

Избор зависи од величине система, захтеване ефикасности у управљању саобраћајем и цене. У систему блокирања зонама, путеви су подељени референтним тачкама у зоне. Тачке се постављају у под у близини пута за вођење. Растојање између две референтне тачке (сензора или комуникационе тачке) је једна зона. Када возило пређе преко референтне тачке проверава се да ли је оно ушло или изашло из зоне. Управљање блокирањем дозвољава само једном возилу да буде у зони. Док је возило у зони, она је заузета и ни једно друго возило не може да уђе. Зона може да садржи једну или неколико утоварно-истоварних станица. Број зона зависи од дужине и брзине возила, захтеваног безбедоносног растојања између возила и броја раскрсница унутар система. Већи број зона повећава цену система блокирања, али повећава и покретљивост возила унутар система, његову флексибилност и проток материјала.

Управљање системом АВВ као целином

На овом нивоу управљања се врши управљање целим системом АВВ и комуникација са тзв. главним рачунаром који служи за управљање токовима материјала, сл.7.19.


Слика 7.19. Управљање системом АВВ и веза са надређеним рачунаром

У управљању системом АВВ се разликују два основна прилаза, тзв. централизовано и децентрализовано управљање. Централизован управљачки систем обједињује “управљање системом” и “управљање саобраћајем” у један централни део који управља целокупним системом АВВ-а, сл.7.20. Ове две функције се могу остваривати на једној или на одвојеним управљачким јединицама што зависи од величине АВВ система. У оквиру “управљања системом” обухваћена је и комуникација са возилима. Комуникација је континуална током времена и обично се остварује радио везом. Ток информација у централизованом систему је следећи: на нивоу управљања системом се креирају захтеви за транспортом материјала који се испостављају систему за руковање материјалом. Захтеви се прослеђују до централне управљачке јединице у којој се, избором возила и трасе којом возило треба да се креће, формира транспортни задатак који се затим додељује возилима. Преко централне управљачке јединице се обезбеђује комуникација и прате положаји свих возила у систему. То је, уједно, и централно место за пријем информација од осталих елемената опреме система за руковање материјалом (транспортера, робота, утоварно-истоварних станица, итд.) на основу којих се


175

прате токови материјала у систему. У делу за управљање саобраћајем је садржан комплетан опис мреже путева за вођење на основу кога се, уз познавање текућих позиција сваког АВВ-а, врши избор траса и регулација саобраћаја.

Слика 7.20. Блок шема централизованог управљања

Предности: − сва возила и активности унутар система је, захваљујући континуалној

комуникацији, могуће пратити у реалном времену, − измене у управљачком систему се лакше реализују јер се користи само

једна управљачка јединица за регулацију саобраћаја; поред физичког мењања мреже путева за вођење у систему, треба једино извршити репрограмирање мапе путева садржане у управљачкој јединици саобраћаја,

− могу се инсталисати сложене мреже путева за вођење.

Недостаци:

− број возила у систему је ограничен услед константне комуникације између возила и централне управљачке јединице. Ограничење је условљено брзином комуникације и могућим бројем расположивих комуникационих канала,

− централна управљачка јединица у великим АВВ системима у хардверском смислу мора да буде врло “снажна”. Ова јединица мора да благовремено ажурира све податке везане за систем руковања материјалом, мора да комуницира са АВВ-ма и да садржи комплетну мрежу путева за вођење.


Децентрализован управљачки систем садржи исте нивое управљања као и централизован систем али су они другачије интегрисани у управљачку целину. У децентрализованом управљачком систему, поред једне централне, постоји и читав низ локалних управљачких јединица. Централна управљачка јединица је одговорна за координацију рада локалних управљачких јединица и глобално управљање системом АВВ-а, док су функције управљања саобраћајем пренете на локалне управљачке јединице. Централна и локалне управљачке јединице се налазе изван возила. Све локалне јединице су међусобно повезане, поред тога, повезане су са централном управљачком јединицом као и са свом осталом периферном опремом, сл.7.21.

Слика 7.21. Блок шема децентрализованог управљања

Свака од локалних управљачких јединица има своју мапу сегмента путева за вођење на основу које се управља возилима у том сегменту. Комуникација између возила и локалних управљачких јединица се, најчешће, одвија преко индуктивних комуникационих петљи и преко посебних жица које те петље повезују са локалним јединицама. Петље се постављају у под на одређена места дуж путева за вођење па је због тога константна комуникација између возила и локалних управљачких јединица немогућа. Информације о положају АВВ-а нису сасвим прецизне јер локална јединица једино “зна” да је возило лоцирано негде између две комуникационе тачке. Управљачка јединица на возилу обично садржи запис времена за које АВВ путује између две комуникационе тачке. Ако време путовања између две тачке прекорачи очекивано време, централна управљачка јединица зауставља АВВ и извештава


177

систем оператера о постојању проблема. Секција пута за вођење биће блокирана, а саобраћај се неће усмеравати кроз њу док се проблем не отклони. Ток информација при реализацији транспортног задатка био би следећи: по пријему транспортног захтева од надређеног нивоа, централна управљачка јединица одлучује којем ће возилу доделити задатак. Информација се шаље до локалне управљачке јединице која управља секцијом пута за вођење где се возило налази. Возило добија задатак од локалне јединице преко комуникационе петље. Локална јединица прати АВВ све до тренутка изласка из секције којом управља. Све информације се затим шаљу наредној локалној управљачкој јединици. Описана процедура се понавља док возило не стигне до свог одредишта, када се обавештава централна управљачка јединица о коначном завршетку транспортног задатка. Основне карактеристике у односу на централизовано управљање су: Предности:

− сваку секцију путева за вођење је током инсталације могуће поставити и тестирати по фазама и то пре повезивања локалних са централном управљачком јединицом; сложене фазе је могуће поделити у операције,

− локалне управљачке јединице олакшавају измене у систему; измене се врше само на једној локалној управљачкој јединици, или се једноставно дода нова јединица; за време промена, систем или део система може несметано да ради,

− управљање саобраћајем је независно од централне управљачке јединице и у потпуности је подржано на нивоу локалних управљачких јединица; систем са аспекта саобраћаја остаје парцијално оперативан чак и када централна управљачка јединица откаже; поред тога, локалне управљачке јединице могу решавати проблеме створене на нижем нивоу, чинећи време одзива и време обраде много бржим,

− могу се користити мањи централни рачунари јер се многе одлуке у систему доносе у локалним управљачким јединицама; централна управљачка јединица једино одређује крајња одредишта АВВ-а,

− може се ефикасно управљати већим бројем возила. Недостаци:

− индуктивне петље, преко којих се одвија комуникација између возила и локалних управљачких јединица, захтевају додатно сечење пода и полагање жица што битно повећава цену система,

− возила са локалним управљачким јединицама комуницирају једино на одређеним тачкама, па је њихова тачна локација непозната.


Приликом одређивања управљачког система АВВ-а, мора се водити рачуна о токовима материјала и транспортним растојањима. Обично су децентрализовани системи бољи у апликацијама са интензивним токовима материјала на кратким транспортним растојањима, у којима постоји већи број возила и где су комплексније мреже путева. Централизовани управљачки системи су бољи у апликацијама са дужим али једноставним распоредом путева, малим бројем возила, где се захтева управљање у реалном времену и где су честе промене у кретању материјала.

7.2 Манипулатори и роботи

7.2.1 Дефиниција и класификација Роботи и манипулатори представљају ефективна средства механизације и аутоматизације токова материјала, омогућавајући висок степен флексибилности (прилагодљивости). Најефикаснија је примена манипулатора и робота на операцијама претовара материјала из складишта на транспортере, са транспортера на транспортер или аутоматска колица, паковања комадног терета у специјалну амбалажу итд. Под појмом манипулатора се углавном подразумевају уређаји који омогућују испуњавање функција које су аналогне кретању руке човека при премештању тела у простору. По начину управљања у основи се разликују манипулатори са ручним, интерактивним и аутоматским управљањем. Ако се има у виду дефиниција индустријских робота према RIA ( nAssociatioIndustriesRobotic ): "Индустријски робот је вишефункционални манипулатор који се може репрограмирати и који је намењен да помера радни материјал, предмете, алат и специјалне уређаје на разне задате начине у циљу извршавања различитих задатака". Класификација манипулатора се може приказати као на сл. 7.22.

Слика 7.22. Класификација манипулатора


179

На сл. 7.23 су дати примери манипулатора који се користе за претовар терета. Манипулатори могу бити стационарни или уграђени на покретна колица или АВВ чиме им се повећава маневарски простор. За разлику од наведене дефиниције робота може се кренути од једне популарније дефиниције, према којој је робот "аутоматизован уређај који обавља функције које се обично приписују човеку". Назив је изведен из чешке речи "робота" (драма К. Чапека) која означава присилни рад. Уобичајена визија аутора научне фантастике је да су роботи механички савршени и поседују изузетну интелигенцију. "Механичка савршеност" и "велика интелигенција" постају главне одреднице за појам робота. Како на основу претходног роботи представљају аутоматизоване манипулаторе који се могу репрограмирати у даљем тексту ће се разматрати проблематика робота као најкомплекснијег манипулатора.

Слика 7.23. Претоварни манипулатори


7.2.2 Врсте робота Индустријске роботе делимо у три генерације на основу тога у којој мери су изражене главне одреднице робота: универзалност кретања и аутономност у раду што су синоними за напред наведену “механичку савршеност” и “велику интелигенцију”. При томе треба имати у виду да индустријски аутомати извршавају задата кретања, тако што се покретање и заустављање обезбеђују прекидачима или механичким граничницима, па они не представљају роботе јер не поседују могућност репрограмирања. Роботи прве генерације су у стању да аутоматски понављају задати покрет. Заправо, не ради се о само једном одређеном покрету, већ о произвољном покрету који се роботу задаје програмски за разлику од аутомата. Нови задатак подразумева нови програм. Тиме се исцрпљује могућност комуникације са роботом, а његова самосталност се огледа у прецизном аутоматском понављању задатог кретања. Роботи прве генерације пружају приличне могућности за извршење различитих практичних задатака. Медутим, без обзира на њихов аутоматски рад, њихова самосталност је ипак ограничена. На пример ако се посматра робот који премешта предмете са транспортне траке и ставља их на предвиђена места он ће тај посао обављати успешно све док су предмети које узима на тачно одређеним местима и док су места на која се предмети одлажу празна, итд. Сваки поремећај радних услова онемогућиће да робот изврши задатак, на пример ако предмет који се хвата није постављен на предвиђено место сасвим прецизно, или ако се у радном простору појави препрека. Да би се робот могао сналазити у таквим непредвиђеним ситуацијама у радном простору, он мора бити опремљен чулима-сензорима. Помоћу њих ће добијати информације и испитивати услове у радном простору при чему мора имати програмиране поступке понашања, односно сналажења у појединим ситуацијама. Тако долазимо до робота друге генерације. Да би се остварила одговарајућа комуникација са роботом, он мора бити опремљен са чулима, односно давачима информација или сензорима. Даваче информација срећемо још код робота прве генерације. То су уређаји који мере и дају информације о међусобном положају и брзини покретних делова робота. Тако је робот добијао информације о свом положају и те даваче називамо унутрашњим. Роботи друге генерације морају добијати и информације о простору и стварима које их окружују. За то служе давачи такозваних спољашњих информација. Нпр. хватаљка робота се израђује обично у облику клешта, односно хватаљке са два прста. На унутрашњој страни хватаљке могу се поставити давачи који ће регистровати додир са предметом који се хвата чиме робот добија информацију да ли је ухватио


181

предмет или је хватаљка стиснула "у празно". Сложенији давач измерио би силу којом хватаљка стиска предмет. Сензори додира могу се поставити и на спољашње стране хватаљке да би регистровали додир са евентуалном препреком. Може се рећи да је у одређеним ситуацијама понашање робота друге генерације донекле слично понашању слепог човека. Он не може осмотрити ситуацију, донети одлуке, па тек онда приступити кретању, већ он информације прикупља упоредо са кретањем и одмах доноси одлуке. Роботи треће генерације способни су да раздвоје просес прикупљања информација и доношења одлуке од каснијег кретања којим се одлуке спроводе. На пример ако су делови расути по подлози робот треће генерације поступа на следећи начин; телевизијска камера снима подлогу, а рачунар врши анализу слике и закључује где се налазе делови које треба покупити и како су оријентисани. После тога утврђује редослед скупљања који омогућава најбрже извршење. Ако су, међутим, делови различити, а битан је редослед скупљања, онда ће рачунар при анализи слике препознати сваки од облика. Након овог пријема и анализе робот креће на извршење задатка тј. сакупљање делова по одговарајућем редоследу.

7.2.3 Геометрија и кинематика механизма робота Геометрија и кинематика су од фундаменталног значаја за ефикасно функционисање робота и представљају веома комплексну и сложену проблематику са теоријско – конструкционог становишта. Овде ће се указати само на основне карактеристике овог сегмента које су неопходне за разумевање начина функционисања робота. Слободно тело у простору има шест степени слободе кретања: може да се креће транслаторно дуж оса x, y, z и може да се обрће око сваке од тих оса. Механизам робота се добија повезивањем више елемената (тела). Свака веза елементима одузима одређени број степени слободе кретања. Веза ова два елемента се назива кинематски пар. У табели Т-7.2 су дати кинематски парови са различитим бројем степени слободе кретања. За примену у роботици најважнији су кинематски парови који дозвољавају само једну ротацију (ротациони пар или ротациони зглоб), и пар који дозвољава само једну транслацију (транслациони пар или транслациони зглоб), тзв. кинематски парови пете класе.


Т-7.2.

класа кинем. пара

број степени слободе

I 5

(3Р+2Т)

II 4

(3Р+1Т)

III 3

(3Р+0Т) (1Р+2Т)

IV 2

(1Р+1Т)

V 1

(1Р+0Т) (0Р+1Т)

Више повезаних кинематских парова називамо кинематским ланцима. Кинематски ланци су посебно важни у роботици зато што механизам сваког робота представља, у ствари, један кинематски ланац. На сл.7.24 представљено је неколико манипулационих робота и шематски су приказани одговарајући кинематски ланци.


183

Слика 7.24. Примери манипулационих робота са кинематским ланцима

7.2.4 Минимална конфигурација манипулационог робота Минимална конфигурација робота подразумева механизам са три зглоба, односно три степена слободе. На такву минималну конфигурацију надовезује се такозвани захватни механизам робота који се условно назива хватаљка, захватни уређај односно шака. На сл.7.25 шематски је представљена подела кинематског ланца на минималну конфигурацију и хватаљку.

Слика 7.25. Минимална конфигурација и хватаљка робота


Назив минимална конфигурација се користи зато што сваки манипулациони робот поседује тај део механизма. Минамална конфигурација се дефинише као механизам са три степена слободе који врши позиционирање тј. довођење хватаљке на жељено место у радном простору. На основу тога се може рећи да минимална конфигурација одређује положај корена механизма хватаљке, (тачка C на сл.7.25) а тиме и терета којим се рукује. На сл.7.26 приказана је подела робота према конфигурацији робота.

Слика 7.26. Основна подела робота према геометрији

На сл. 7.27 и сл. 7.28 детаљније је приказана цилиндрична и портална конфигурација робота.

Слика 7.27. Цилиндрична конфигурација робота

1 - Постоље робота, 2 - Хватаљка, 3 - Основни ротациони модел, 4 - Модул за хоризонталну транслацију, 5 - Ротациони модул са две ротације, 6 - Модул за вертикалну транслацију, 7 - Носећа конструкција, Z - вертикално кретање, X - хоризонтално кретање, C - ротација око Z -осе,

A - ротација око X -осе, B - ротација око Y -осе


185

Слика 7.28. Портална и лактаста конфигурација робота

7.2.5 Захватни механизам (хватаљка робота) Како је наведено минимална конфигурација доводи хватаљку у жељени део радног простора, односно позиционира корен хватаљке. Захватни механизам робота састоји се такође од одређеног броја зглобова, а на крају се причвршћује такозвани захватни уређај или стезаљка-клешта. Зглобови завхватног механизма су по правилу ротациони. Механизам хватаљке има један, два или три зглоба и исто толико степени слободе. Број зглобова зависи од намене тј. од задатака који робот обавља. С обзиром на то да минимална конфигурација има три степена слободе, значи да ће робот укупно имати четири, пет или шест степени слободе. Механизам хватаљке, заједно са минималном конфигурацијом, обезбеђује да врх хватаљке дође у жељени положај и да хватаљка заузме жељену оријентацију у простору односно хватаљка има задатак да обезбеди орјентацију терета у простору. Хватаљке се деле према начину хватања на:

− механичке хватаљке, − хватаљке са механичким прстима, − хватаљке са вакумским или магнетним системом хватања, − универзалне хватаљке.

Механичке хватаљке представљају уређаје развијене за рад са дизалицама, сл.7.29. На слици су приказане хватаљке у облику клешта развијене за аутоматско прихватање танких терета као што су лимови и плоче док се у поштама примењују за преношење врећа.


Слика 7.29. Механичке хватаљке

Хватаљке са прстима су најчешћа врста уређаја за хватање. Према броју прстију могу бити: хватаљке са два прста и хватаљке са више прстију. У индустријским применама претежно срећемо хватаљке са два прста са зглобним механизмом. На сл 7.30 приказана су нека од изведених решења ове врсте хватаљки.

Слика 7.30. Примери хватаљке робота

Вакумске хватаљке, сл.7.31, остварују захват са предметом на тај начин што пумпа извлачи ваздух стварајући тако потпритисак. Ради остваривања задовољавајућег контактног заптивања, или хватаљка (сисаљка) или радни предмет морају бити од меког материјала. Најчешће су у питању меке ивице сисаљке.


187

Слика 7.31. Вакумске хватаљке

Под појмом универзалних и прилагодљивих хватаљки подразумевају се хватаљке које могу да хватају предмете различитог облика и величине. Сл. 7.32 приказује једну могућност за покретање зглобова прста повлачењем траке (ужета).

Слика 7.32. Пример прилагодљиве хватаљке

7.2.6 Погонски системи Прости индустријски манипулатори или аутомати као претходница индустријских робота обично су имали пнеуматски погон. Такав погон је омогућавао ефикасан, јефтин и веома брз рад уређаја. Без обзира на те квалитете, пнеуматски погон се врло ретко среће код савремених робота јер се такав погон, због компресибилности ваздуха тешко регулише, односно тешко је остварити кретање по задатом закону.

Један од првих, али још увек актуелних погонских система у роботици је хидраулични погон. Регулација кретања постиже се регулацијом притиска у цилиндру и протока уља кроз цилиндар. Напајање цилиндра уљем и регулација протока врши се помоћу серворазводника. Како се у склопу серворазводника налази електромотор, овај погон се често назива електрохидраулични погон. Највеће предности хидрауличног погона се огледају при манипулисању са већим теретима (од 100 кг па и више). Хидраулични погон, за разлику од других, врло лако остварује велике силе и лако се регулише. Поред тога, робот нема редуктор, а није потребна компензација статичког оптерећења.


Уз све предности које поседује хидраулични погон, у последње време се све више примењује електрични погон чак и при манипулисању са већим теретима. Њихова широка употреба последица је најпре чињенице да је њихова регулација релативно једноставна, а затим и неких недостатака хидрауличних погонских система као што је ограничена максимална брзина клипа у цилиндру, чиме је ограничена и брзина робота, а такође је увек присутан проблем цурења уља. Уз констатацију да се све више користи електричан погон робота треба указати и на низ проблема које такав погон доноси. Стандардни електромотори имају прилично велике брзине обртања, а остварују релативно мале погонске моменте. Зато су неопходни редуктори који ће смањити брзину и повећати моменат. Преносни односи редуктора морају некада бити прилично велики (и до 300). Пошто је трење у редуктору увек присутно, губи се добар део снаге, па је то једна од непогодности оваквог погона. Следећи проблем је место постављања електромотора. Да би се постигла боља статичка уравнотеженост робота, мотори се често постављају тако да су удаљени од зглобова које покрећу. Зато је потребно пројектовати механизам којим ће се погон пренети од мотора до зглоба. Такав механизам не само да усложњава конструкцију робота, већ доноси и неке друге проблеме као што је, на пример, проблем еластичних деформација и осцилација у преносном механизму. Код мањих робота срећу се често корачни електромотори (stepping motors) који су веома погодни за повезивање и управљање са рачунаром. Међутим, будући да раде у отвореној спрези, још увек није разрешено питање њихове потпуне поузданости у смислу прецизног позиционирања поготово у раду са већим теретима. Назив долази отуда што се они крећу у виду низа дискретних углова померања-корака. Нешто квалитативно ново представљају тзв. мотори за директни погон за који се често користи енглески термин direct drive или gearles motors. Ови мотори, захваљујући изузетно снажним магнетима и специфичној конструкцији, остварују изузетно велике погонске моменте и мале бројеве обрта, па se користе за погон без редуктора. Такви мотори постављају се директно у зглобове и нема посебног преносног механизма. У последње време се све више за погон робота употребљавају мотори наизменичне струје са тиристорским управљањем. У роботици се користе најчешће два начина постављања мотора:

− први начин предвиђа постављање мотора директно у зглобове робота које покрећу. Овај начин омогућава једноставну конструкцију међутим овај начин има значајних недостатака јер се повећава статичко и динамичко оптерећење робота чиме се значајно смањује


189

тачност робота − други начин, који је чешћи, полази од идеје да моторе треба

постављати што ближе основи робота јер се тако смањује статичко оптерећење. Мотори су постављени тако да представљају контратежу полугама. Погонски моменти се од мотора до одговарајућих зглобова најчешће преносе посебним преносницима или флексибилним вратилима.

Проблем преноса погонског момента од мотора до зглоба је веома значајан. Постоји велики број различитих решења преносног механизма. Да би се остварио жељени преносни однос редуктора неопходно је применити вишестепени редуктор при чему се јавља проблем зазора. Један начин да се овај проблем реши је конструкција специјалних врста редуктора који успевају да остваре велике преносне односе са малим бројем зупчастих парова. У роботици се користи специјалан тзв. хармоник драјв редуктор, сл.7.33.

Слика 7.33. Хармоник драјв редуктор

Елипсасти унутрашњи зупчаник добија погон преко улазног вратила у облику елипсе која је спојена за осовину мотора. Између елипсастог вратила и зупчаника налази се куглични лежај. Зупчаник је спрегнут са кућиштем са унутрашњим озубљењем. Зупчаник је од еластичног материјала који омогућује извесну деформацију зуба при спрезању са унутрашњим озубљењем. Зупчаник је везан за излазну осовину редуктора, која покреће зглоб редуктора. Ако је број зуба зупчаника за један мањи од броја зуба унутрашњег озубљења кућишта то значи да, ако се улазно елипсасто вратило обрне за пун круг, утискујући при томе зубе зупчаника у зубе кућишта, генератор ће се померити за један зуб уназад. Ако се посматра уопштено, зупчаник ће се обрнути уназад у односу на вратило за онолико зуба колико их је мање него на кућишту. Треба још напоменути да се хармоник драјв

n2

n1

z1 z2

Ако је: z1 = z2 – 1, онда је: i = z2


редуктори одликују јако малим зазором, али мана им је да се не могу применити за пренос већих оптерећења. Да би се смањило оптерећење погонског механизма потребно је извршити компензацују момената насталих услед тежине полуга механизма робота. Један од начина је метода контра тега. Та идеја је већ спомињана при постављању мотора за погон хватаљке. Мотори за погон хватаљке постављају се са супротне стране зглоба тако да представљају контра тег који делимично уравнотежује тежину механизма робота, хватаљке и радног предмета. Ово је свакако корисно, али с обзиром на уобичајене тежине мотора већи део статичког оптерећења остаје неуравнотежен. Да би компензација била потпуна требало би да контра тежина буде довољна велика. Међутим, то би знатно увећало укупну тежину робота, а тиме и динамичко оптерећење при раду. За случај манипулације са мањим теретима често се примењује управо оваква делимична компензација, па мотор мора савладати некомпензовани део статичког оптерећења и цело динамичко оптерећење. То, међутим, није добро решење у случају робота за рад са већим теретима. У том случају може да се примени механизам за компензацију са полужно-опружним механизмом, пнеуматским или хидрауличним цилиндром.

7.2.6 Сензори у роботици Како је у уводу наведено да би робот могао радити самостално он мора бити "свестан" себе и своје околине. Прецизније речено, робот мора имати могућност мерења сопственог положаја и брзине као и мерења различитих величина у радној околини, чиме стиче представу о спољном простору. Различити мерни уређаји и системи којима робот добија информације о себи и околини називају се сензори. Данас су то уређаји за мерење угаоног и транслаторног померања, различити сензори додира, уређаји за мерење растојања, силе, убрзања и сл. Посебну класу сензорских система чине визуелни системи. Како се од робота у будућности очекује изузетна самосталност, то је неопходан услов значајан напредак у сензорској техници као што је, на пример, чуло додира са могућношћу одређивања глаткоће и мекоће површине, тродимензионална визија, чуло слуха са препознавањем говора итд. Податке о сопственом положају и брзини робот добија мерењем померања у зглобовима и времена трајања тих померања. С обзиром на то да се мере тзв. унутрашње координате и брзине, одговарајуће мерне уређаје називамо унутрашњим сензорима. Постоје и уређаји који мере различите величине везане за однос робота и спољашње средине (на пример, удаљеност од препреке итд.). Такве уређаје називамо спољашњим сензорима. Унутрашњи


191

сензори постојали су већ код првих типова робота (роботи прве генерације). Наиме, мерење положаја и брзине неопходно је за реализацију било каквог сервосистема. Такви сензори и данас постоје код свих робота. Ако претпоставимо да савремени робот има управљачку шему са више нивоа, тада унутрашњи сензори обезбеђују информације за рад најнижег нивоа управљања (сервосистемски ниво). Спољашњи сензори по правилу дају информације за више нивое управљања и на основу њих се доносе одлуке. Пошто су ово углавном познати уређаји који налазе широку примену у општој аутоматизацији овде ће се само укратко дати преглед оних сензора који се најчешће срећу у роботици.

− аналогно - дигитална (А/Д) и дигитално-аналогна (Д/А) конверзија представља превођење аналогне величине у дигиталну и обрнуто. На пример ако је аналогна величина напон онда се он доводи на улаз А/Д конвертора а на излазу се добија његова бројна (дигитална) вредност у бинарном систему. Ова конверзија се врши на основу еталона чији се бројни еквиваленти знају. Код Д/А конвертора је обрнуто на улаз се доводи бројна вредност напона (у бинарном бројном систему), а на излазу се добија напон.

− сензори положаја се базирају углавном на мерењу углова закретања зглобова помоћу потенциометара (користе принцип линеарне зависности електричне отпорности проводника од његове дужине), резолвера (величина индукованог напона у намотају ротора зависи од угла закретања у односу на намотај статора) и енкодера који представљају оптичке уређаје за мерење угла.

− као сензор брзине се најчешће среће тахогенератор (користи принцип рада генератора једносмерне струје код кога је индуковани напон пропорционалан угаоној брзини).

− сензори додира су бинарни уређаји тј. дају информацију у облику 0 или 1, сигнализирајући додир са неким предметом, а представљају различите врсте микропрекидача. Најчешће се користе као сензори хватања.

− сензори силе дају податак о величини силе користећи чињеницу да неки материјали под дејством силе мењају неке своје физичке особине (елекрична отпорност, диелектрична константа итд.) или на основу мерења еластичних деформација путем мерних трака.

− као сензори близине могу се користити индуктивни давачи (за металне материјале) затим капацитативни, ултразвучни и оптички сензори


− сензори растојања (визуелни системи). Визуелни системи

представљају "чуло вида" робота. Овај систем обухвата уређаје и методе за добијање једнодимензионалне, дводимензионалне или тродимензионалне визуелне информације о одређеном предмету или делу простора, затим обраду и анализу добијених података и, коначно, препознавање објеката у оној мери колико је то потребно у конкретној примени. При паковању производа визуелни систем може контролисати да ли су предмети правилно разврстани. Овај проблем је већ у тесној вези са другом применом вештачке интелигенције - идентификацијом. Идентификација подразумева препознавање предмета. Ово је проблем који се често поставља пред визуелне системе у роботици, нпр. у задатку сортирања када робот, након идентификације предмета, врши њихово разврставање и одлагање на предвиђена места. Визуелно управљање роботом је најновија област примене вештачког вида. Визуелни системи могу се користити у две етапе управљања роботом. У етапи планирања кретања неопходно је извршити идентификацију предмета који се хвата и одредити његов положај и орјентацију. Такође, могуће је таквим планирањем путање да се избегну евентуалне препреке у радном простору. У овим случајевима визуелна информација се користи на неком од виших нивоа управљања. Могуће је међутим, коришћење визуелне информације и на најнижем, сервосистемском нивоу управљања. Тада се хватаљка визуелно наводи на предмет тј. одступање се мери директно у спољашњем систему, уз помоћ одговарајућег визуелног уређаја. У светлу описаних примера вештачког вида уочавамо да визуелни систем мора обавити две главне функције. Прво, мора "примити слику" и формирати једно-дво или тродимензионалну визуелну информацију у дигиталном облику. Оваква визуелна информација се анализира подразумевајући под тим препознавање облика и димензија предмета као и налажење његовог положаја и орјентације.

7.2.7 Основни појмови управљања роботима Управљање роботима се своди на регулисање појединих врста погона. У случају ЕМ једносмерне струје у питању је напон на мотору, а у случају електрохидрауличног погона, струја серворазводника. Задатак управљања се може дефинисати на следећи начин: Обезбедити такву промену управљачких величина која ће произвести задато кретање у зглобовима робота. Управљање роботима се врши у више нивоа при чему сваки виши ниво припрема задатак и управља радом нижег нивоа:


193

− сервосистемски ниво представља најнижи ниво управљања и он непосредно извршава кретање. Зато се често и назива извршни ниво. Задатак мора бити у облику захтева за одређеним кретањем зглобова. Сервосистеми у сваком зглобу обезбеђују извршавање траженог кретања. Овај управљачки ниво прима задатак од вишег нивоа или непосредно од човека - оператора ако виши ниво не постоји. Од могућих сензорских информација сервосистемски ниво користи податке о положају и брзини померања зглобова.

− тактички ниво је први виши ниво управљања и он врши расподелу кретања на подсистеме зглобова. Задатак прима од вишег нивоа (човека-оператора) непосредно и то у облику захтева за извшење одређеног функционалног покрета. На овом нивоу решава се инверзни задатак кинематике чиме се дефинишу потребна кретања зглобова робота.

− стратегијски ниво. На овом управљачком нивоу, проблемски орјентисан задатак (формулисан у облику захтева за извршење одређене радне операције) рашчлањује се на елементарне функционалне покрете. При томе је неопходно извшити и планирање кретања које некада укључује и различите врсте оптимизације која омогућава да се рашчлањавање изврши на једнозначан начин. Стратегијски ниво често укључује визуелне системе и сл. Проблем обилажења препрека у радном простору може се решавати на стратегијском нивоу или га препустити следећем вишем нивоу.

− највиши ниво управљања прима задатак орјентисан ка циљу, анализира га и формулише радне операције потребне за његово постизање.

На крају треба нагласити да се већина данашњих робота задржава на тактичком нивоу, мада се интензивно развијају методе вештачке интелигенције које омогућавају реализацију стратегијског нивоа. Ако посматрамо робот чији управљачки систем располаже извршним (сервосистемским) и тактичким нивоом управљања, тада задавање задатка подразумева специфицирање кретања механизма робота и радног режима захватног уређаја. Под овим другим подразумевамо нпр. отварање и затварање хватаљке робота. Код савремених индустријских робота срећемо два основна начина програмирања кретања:

− програмирање вођењем. Идеја овог поступка је да се у фази обучавања робот води путањом која се захтева при извршењу задатка. Тада робот памти извршено кретање и понавља га у фази практичног


рада. Овде разликујемо ручно вођење и посредно вођење. Ручно вођење подразумева да човек-оператор ручно води захватни уређај робота онако како он у практичном раду треба да се креће. Посредно вођење је савременији начин програмирања робота. Робот се креће следећи команде које човек-оператор задаје помоћу једне врсте даљинског управљача. Текстуално програмирање подразумева програмски језик помоћу кога човек-оператор комуницира са роботом и задаје му манипулациони задатак. Данас је у употреби читав низ роботских програмских језика различитог нивоа сложености.

7.2.8 Примери примене робота У даљем тексту се дају само неки примери примене робота за операције преношења, претовара и паковања материјала. На сл.7.34 је приказан део аутоматизованог транспортног система за претовар материјала.

Слика 7.34. Аутоматизација претовара материјала

У пословима преноса материјала роботи су заменили просте манипулационе аутомате. У случајевима када радни предмети који долазе имају увек исту оријентацију и положај на траци тада се обично може користити робот просте кинематске конфигурације (до четири степена слободе) као што је приказано на сл.7.34. Међутим, уколико се поред позиционирања захтева и орјентација у простору тада се захтевају сложенији механизми (до шест степени слободе).

а) б) в)

Слика 7.35. Примери примене робота при паковању и палетизацији


195

Код операција паковања и палетизације робот узима предмете са транспортера и слаже их на палету или у кутију. Обрнут посао, када робот узима предмете са палате и ставља их на траку, називамо депалетизацијом. На сл.7.35 приказани су примери палетизације и депалетизације пакета, врећа и флаша. Сличну употребу робота срећемо и у прехрамбеној индустрији индустрији цемента и креча, и сл. На сл.7.36 је приказана аутоматизована контејнерска дизалица - робот која ради на железничком терминалу и аутоматизована мосна дизалица за манипулацију тешким теретима.

Слика 7.36. Контенерска и мосна дизалица као манипулациони уређаји

7.3 Уређаји за повезивање, раздвајање и спајање Елементи за повезивање, сл. 7.37, врше повезивање транспортера за допрему и отпрему терета. Највећи део претоварних уређаја представљају елементе за повезивање, нпр. претовар из камиона на пријемни транспортер путем виљушкара. Помоћу манипулатора и робота као претоварних уређаја повезују се две линије транспортера. Код елемената за повезивање важи једнакост:

21 QQ =


Слика 7.37. Симболи и карактеристике контактног чвора за повезивање

Елементи за спајање(интегрални чвор) , сл. 7.38, врше спајање више улаза. Релација која дефинише капацитет елемента за повезивање је:

QQ...QQ K21 =+++ .

улази

2Q1 Q QK

QQ

QQ1 Q2 K

излаз магистрални транспортер

Слика 7.38. Симболи и примери елемента за спајање (интегрални чвор)


197

Код елемената за раздвајање(диференцијални чвор) , сл. 7.39, капацитети су међусобно повезани изразом: K21 Q...QQQ +++= .

улаз магистрални транспортер

Q

Q

QQ1 2 K

Q

K1 2Q Q Q

Слика 7.39. Шема елемента за раздвајање

Универзални елемент , сл. 7.40, врши спајање и раздвајање више праваца.

Слика 7.40. Универзални елемент

У наредном тексту ће бити разматрани уређаји за раздвајање и сортирање погодни за примену при преради поштанских пошиљки. Иако се ради о

излази


принципски истим уређајима, због значаја уређаја за сортирање, они су издвојени у посебну групу јер обезбеђују велике капацитете раздвајања што одговара захтевима који се јављају у робном поштанском саобраћају.

7.3.1 Раздвајачи терета У ову групу спадају уређаји за раздвајање са заустављањем терета при промени правца кретања. Због заустављања терета капацитети раздвајања су обично мањи од 1000 kom/h.

Ваљкасто-ланчасти раздвајачи

Помоћу ових уређаја се врши промена правца кретања терета за 90°, сл. 7.41. Два ланца (или клинаста каиша) се могу подизати и спуштати изнад и испод нивоа транспортера, које повезују, чиме се врши преузимање терета и промена правца кретања за 90°. При кретању терета по транспортеру Б, сл. 7.41, он наилази на граничник који га зауставља изнад ланчастог транспортера који је нешто испод нивоа ваљака транспортера А и Б. У том тренутку се добија сигнал за издизање и покретање ланчастог транспортера који пребацује терет на транспортер А.

Слика 7.41. Преусмеравање помоћу ваљкасто-ланчастих раздвајача

Користи се и варијанта тзв. континуалног ланчастог потискивача која представља ланчасти транспортер, са два гурача (зуба) која захватају терет и гурају га испред себе тако да се на овај начин избегава потреба за издизањем ланаца.


199

Обртни столови

На сл. 7.42а је приказан обртни сто са ваљкастим сегментом који може да повеже више транспортера са различитим правцима. Дужина обртног сегмента зависи од брзине кретања терета, максимално потребног угла закретања и брзине обртања. На сл. 7.42б се виде елементи ваљкастог обртног усмеривача са заустављањем терета ради промене правца кретања. На сл. 7.42в се могу уочити краћи ваљци чиме се обезбеђује бољи прихват транспортованог материјала мањих димензија. Користе се код транспортних система са релативно малим капацитетима. Као специјални облик обртних столова јавља се решење са обртним подизачем, сл. 7.42 г.

а) б)

в) г)

Слика 7.42. Обртни ваљкасти усмеривачи


Универзални раздвајачи (бочно померљива колица)

На колицима се налази сегмент ваљкастог транспортера који служи за повезивање (претовар) више паралелно постављених транспортера, сл. 7.43а,б. На колицима се може поставити и неки други уређај за претовар као нпр. робот, сл. 7.43 в, чиме се обезбеђује велика флексибилност при претовару.

а) б)

в)

Слика 7.43. Универзални уређај за раздвајање

Елевациони раздвајачи-подизачи

Ови уређаји повезују транспортере који се налазе на различитим нивоима (два до три нивоа). На сл. 7.44а је приказана принципска шема раздвајача за три нивоа. На сл. 7.44б,в је приказан сегмент ваљкастог транспортера где се


201

издизање-спуштање врши путем пнеуматског цилиндра. Издизање и спуштање сегмента ваљкастог транспортера се може извршити и на друге начине; неки од њих су приказани на сл. 7.44г,д где се промена висине врши преко бубња и челичних ужади односно тракастих каишева.

а) б)

в) г) д)

Слика 7.44. Специјални вертикални раздвајачи

Заустављачи и упуштачи

Ови уређаји имају функцију задржавања терета, његовог сакупљања (одређени број терета) и његовог раздвајања на одговарајући размак према управљачком програму да би се извршила одређена припремна операција за реализацију технолошког процеса или за упуштање терета на линију транспорта по захтеваном распореду. Применом ових уређаја долази до акумулирања - пуферовања терета када транспортни систем игра улогу


проточног складишта. У поштама су погодни за примену заустављачи са ваљкастим транспортерима. У пракси се примењују два принципа при заустављању терета. Ако је тежина терета већа односно ако се зауставља већи број терета (пуфер) онда се врши заустављање ваљака са или без граничника, а уколико се ради о лакшим теретима тада се он зауставља без заустављања ваљака уз клизање на ослоним ваљцима. Начин заустављања терета на граничницима без заустављања носећих елемената често се користи код плочастих транспортера који се веома често користе у прехрамбеној, хемијској или фармацеутској индустрији али није карактеристичан за примене у поштама. На сл. 7.45 је приказан принцип рада заустављача. У овом случају погонска трака или клинасти каиш (3) преко фрикционих ваљака (1) путем трења погони ваљке транспортера (2). Ако дође до заустављања терета на граничнику, потискује се полуга са фрикционим ваљцима што узрокује заустављање ваљака транспортера све дотле док се не уклони препрека (граничник).

Слика 7.45. Принцип заустављања терета и ваљака

На Сл. 7.46 је приказан принцип рада упуштача-раздвајача терета са два граничника. Заустављање и раздвајање терета без заустављања обртања ваљака се врши преко два граничника при чему се граничници померају програмски најчешће путем пнеуматских цилиндара.


203

а) б)

Слика 7.46. Граничници (хватачи) терета са доње (а) и са бочне стране (б)

7.3.2 Уређаји за сортирање Као што је напоменуто, ови уређаји представљају уређаје за раздвајање а издвојени су у посебну групу јер су од посебног интереса за примену у поштама, сл. 7.47, за разврставање писама, пакета и врећа према доставним адресама.

Слика 7.47. Транспортни систем са уређајима за сортирање

Ови уређаји углавном представљају комбинацију основних елемената уређаја непрекидног транспорта и могу се класификовати према комбинацији главног транспортера и скретног уређаја према сл. 7.48.


Слика 7.48. Класификација уређаја за сортирање

Тракасто-ваљкасти ( UPPOP − ) сортери

Ови сортери се користе за разврставање комадног материјала до 7000 h/kom . Између два транспортера A и B , сл. 7.50.б, су постављени ваљчићи (дискови) који су у нивоу транспортера A и B ако се врши транспорт у назначеном правцу. У случају сортирања, ваљчићи се преко пнеуматског цилиндра закрећу и издижу око 3 mm изнад нивоа транспортера. Ваљчићи су гумирани и погоњени преко округлих ременова. Међуваљак D на бочном транспортеру треба да је погоњен што знатно помаже преусмеравању. Угао скретања се креће од 30°÷60°. Брзина ваљчића при сортирању износи 2÷2,5 s/m при чему се могу раздвајати комади који се практично налазе један поред другог. Управљање закретањем ваљчића се врши на основу кодних ознака као и код осталих сортера.


205

д) ђ)

Слика 7.49. Тракасто-ваљкасти сортери

а) б)

в) г)


Тракасти сортери са скретницама и гурачима

Поред тракасто-ваљкастих сортера код тракастих транспортера се за сортирање веома често користе гурачи и скретнице. На сл. 7.50 приказани су тракасти сортери са гурачима, сл. 7.50а и скретницама, сл. 7.50б.

а) б)

Слика 7.50. Тракасти сортери са скретницама и гурачима

Плочасти КИП - сортери

Ови сортери се примењују такође у случајевима када се постављају екстремни захтеви у погледу капацитета јер могу да остваре сортирање и до 15000 h/kom . На сл. 7.52 је приказан изглед линије са КИП-сортерима. Сортирање се врши једноставно бочним закретањем (киповањем) плоча. Плоче се налазе на носећим елементима са точковима који су повезани међусобно у један “ланац” а њихово покретање се врши директно преко линијског погона или индиректно преко ланца који је везан за сваки сегмент носача. “Киповање” на десну или леву страну се врши преко полуге која на крају има магнет. Наиласком на место киповања активира се електромагнет преко управљачког система чиме се врши померање полуге и “киповање” терета на леву или десну страну.


207

У зависности од облика носећег елемента разликују се ламеласти сортери, сл. 7.51, шкољкасти сортери са плочама, сл. 7.52 и сортери са носачима у облику галебових крила, сл. 7.53. Код “шкољкастих“ КИП сортера терет се, слично као и код плочастих транспортера за расуте терете поставља преко више плоча, чиме је олакшан утовар. На месту раздвајања се управљањем преко вођица закрећу само ламеле на којима је ослоњен терет. Капацитет раздвајања ове врсте сортера је нешто мањи него код осталих КИП сортера и креће се до 12000 kom/h.

Слика 7.51. Приказ ламеластог КИП сортера са основним елементима

Код “шкољкастих“ КИП сортера носећи елементи су равне или на крајевима мало савијене плоче. На сваку плочу се најчешће поставља један терет тако да “утовар“ на транспортер захтева уређај за упуштање али је зато разврставање знатно погодније него код ламеластих КИП сортера јер се врши истовар једноставно нагињањем једне плоче са теретом.


а)

б) в)

г)

Слика 7.52. Изглед и детаљи “шкољкастог“ КИП-сортера


209

На сл. 7.53 је приказан КИП сортер са носачима у облику галебових крила који је веома погодан за разврставање писмоносних пошиљки, при чему се истовар најчешће врши на гравитационе клизнице постављене у низу са једне и друге стране транспортера.

Слика 7.53. КИП – сортер са носачима у облику галебових крила

ЗИП – сортери

Овај систем сортирања је применљив у условима непрекидног тока комадног материјала релативно великог капацитета (до 7000 h/kom ). Као основа служи плочасти транспортер са попречно померљивим плочицама које врше бочно померање терета на транспортеру, сл. 7.54.

Слика 7.54. Примери ЗИП -сортера

1-Носач терета, 2-Осовина носача, 3-Носећи стуб, 4-Осовина носећих точкова, 5-Вучни елемент, 6-Носач са вођицама за вучни ланац, 7-Вођице носећих точкова


Померање плочица се врши преко управљивих вођица-клизача које се налазе испод радне површине транспортера. У зависности од одредишта (места за усмеравање) које је одређено кодном ознаком на транспортној јединици врши се управљање са вођицама тако да је материјал на крају процеса транспортовања сортиран према постављеном захтеву. На сл. 7.55 је приказан изглед једне линије за сортирање са ЗИП-сортерима. У случају да се одредишта – излази налазе на обе стране сортера мора се, пре доласка – утовара терета (пакета) на сортер, извршити померање плочица на један или други крај плоча у зависности од података садржаних у бар коду пакета које прочита уређај који се налази испред улаза на овај сортер.

Слика 7.55. Линија за сортирање са ЗИП-сортерима

Плочасто-тракасти сортери

Ови сортери се такође примењују у случајевима сортирања великих количина комадног материјала (до 17000 h/kom ). Принцип рада је идентичан са плочастим кружним транспортерима (карусел), при чему су носећи елементи у облику плоче замењени кратким тракастим транспортерима чије је кретање омогућено у попречном правцу у односу на основно кретање транспортера. На месту раздвајања се укључује погон кратког тракастог транспортера и на тај начин се терет усмерава под углом од 900 на други правац. На сл. 7.56 је дат приказ оваквих сортера.


211

Слика 7.56. Плочасто-тракасти сортери

Носећи елемент – колица на којима се налази попречни тракасти транспортер се налазе на точковима и међусобно су повезана. Покретање колица се врши преко линијског погона а покретање траке попречног транспортера путем мотора једносмерне струје (засебни погони за сваки попречни транспортер). Напајање и управљање (смер и брзина кретања траке) тракастих транспортера се врши преко клизних вођица и одузимача струје који напајају једну групу колица - транспортера (до 10 ком.). Максимална брзина кретања колица са транспортером је 2,5 s/m , а максимална тежина терета код ових сортера је 50 kg .

Ваљкасто-тракасти

Код ових уређаја се врши закретање терета за 30° односно 45°. Како и у овом случају не долази до заустављања терета већ се његово преусмеравање врши у току кретања омогућено је постизање капацитета до 5000 h/kom . Приликом промене правца врши се издизање скретне траке у односу на ниво ваљкастог транспортера. На сл. 7.57 је приказана ова врста сортера.


Слика 7.57. Ваљкасто-тракасти сортери

Скретнице

На сл. 7.58 су приказане скретнице на ваљкастом транспортеру.

а) б)

Слика 7.58. Ваљкасти транспортер: а) клизна скретница, б) тракаста скретница са погоном

а) б)

Слика 7.59. Тракасти транспортер: а) клизна скретница, б) тракаста скретница са погоном


213

Усмеривачи приказани на сл. 7.59а су класични клизни усмеривачи (који одговарају истоварном уређају тракастих транспортера). Због смањења трења између терета и “даске” скретнице и ефикаснијег усмеравања постављају се погоњени кратки транспортери са зупчастим или клинастим каишом односно траком, сл. 7.59б. Капацитет раздвајања ових сортера се креће до 2500 kom/h, а углови скретања од 300 до 450.

Потискивачи –гурачи

Слично као и код тракастих сортера и код ваљкастих се веома често користе потискивачи односно гурачи, сл. 7.60, при мањим брзинама, а капацитет им је до 1200 h/kom . Скретање је за 900.

Слика 7.60. Потискивач са реверзибилним кретањем

Елевациони сортери

Ови уређаји слично као елевациони раздвајачи имају задатак да повежу транспортере који се налазе на различитим нивоима. Капацитет раздвајања је до 2500 kom/h. Недостатак у односу на остале сортере им је да се раздвајање може вршити само на два до три нивоа. Конструкције ових уређаја су веома различите и прилагођене конкретној намени. На сл. 7.61 су приказана могућа принципијелна решења ових уређаја.


Слика 7.61. Eлевациони сортери

Како је број нивоа који се на овај начин повезују обично два или три, ређе више; овакви се уређаји могу користити нпр. за предразврставање односно грубо разврставање поштанских пошиљки.

7.4 Управљање транспортним и претоварним уређајима

Да би се обезбедили аутоматски токови материјала развијен је комплексан систем управљања кретањем материјала који базира на размени информација између управљачког програма и система за индентификацију терета. Најважнији елементи система индентификације, сл. 7.62, су:

− уређаји за очитавање основних информација (адресе) − уређаји за кодирање и декодирање − системи за пренос и предају информација и управљање актуаторима


215

Сл. 7.62. Елементи идентификационог система

На сл. 7.63 је дата класификација идентификационоих система према врсти сензора или врсти носача информација.

Слика 7.63. Класификација идентификационих система

Механички или електромеханички системи идентификације користе механичке елементе, као што су брег, чивија, лимена трака, контакте и капацитивне или индуктивне даваче као бинарне носаче информација. Значај овог идентификационог система је јако опао због његове робусности, мале количине информација, захтева за веома блиским контактима и релативно високих трошкова.


Магнетни идентификациони системи за меморисање информација користе магнетско поље једног или више перманентних магнета или магнетизираних трака. Магнетни идентификациони системи користе се ретко у системима тока материјала због захтева да се идентификациони елементи морају налазити на малом растојању од терета односно условљавају вођење терета у уским толеранцијама. Њихова главна област примене је у банкарским пословима (EC-карте итд.). Оптичко-електронски идентификациони системи за меморију информација користе боје, рефлексне маркере, графичке симболе, линијски или доткод. Репродукција настаје помоћу оптоелектронског уређаја за очитавање као што су: оловка, ласерска камера или CCD-камере. Оптоелектронски идентификациони сyстем са линијским-бар кодом као носачем информација највише је распрострањен (70% тржишта) нарочито због уведене стандардизације кодова широм света. Електронско - електромагнетни идентификациони системи за меморију користе електронске медије као носаче информација. Информације се преносе без додира посредством електромагнетских таласа. Зависно од врсте медија за меморију разликују се непроменљиво кодиране тзв. PROM меморије и репрограмабилне тзв. EEPROM/RAM меморије. PROM меморије добијају у производњи, код од више цифара, који се може очитавати али се не може мењати. Меморисана количина података може, код сада присутних идентификационих система на тржишту, износити до 128 kByt-а чиме је вишеструко изнад меморијских могућности других идентификационих система.

Системи идентификације са бар кодом

Принцип носача података са бар кодом је врло једноставан. На светлој површини подлоге исцртава се сет паралелних тамних линија, сл 7.64. Зависно од врсте кода наносе се тамне линије и светли међупростори (празнине) различитих ширина. При очитавању тзв. скенером производи се карактеристичан редослед импулса који се декодирају у рачунарски разумљиве сигнале (ASCI знаке). Структура бар кода је стандардизована. Нпр. бар код се састоји од две празне (мирне) зоне, сл. 7.64, старт и стоп зона (да би се дефинисао смер очитавања) и простора који се користи за пренос информација (података) у облику знакова. Сваки знак се састоји од одређеног броја тамних и светлих поља различите ширине (1 до 4 модула).


217

Слика 7.64. Структура бар-кода

За означавање података, широм света развијени су различити прописи кодирања. За индустријску примену користе се углавном следеће врсте кодова: Code 39 (за кодирање алфа-нумеричких знакова), 2/5 industrial код (види сл. 7.65), 2/5 interleaved код (кодирање цифара 0 до 9) представљен на сл. 7.66. Code 39 као и 2/5 interleaved се релативно лако декодирају пошто се примењују само две ширине тамних и светлијих простора (код са две ширине). У области трговине примењује се Codе 128, EAN, UPC, JAN . То су кодови са више ширина тако да је могуће кодирати велики број информација. Поред наведених класичних врста кодова, егзистирају и кодови у више редова, матрични кодови, дот кодови итд.


Слика 7.65. Шема кодирања индустриске врсте кода 2/5

Слика 7.66. Различити облици бар-кодова у примени за означавање

поштанских пошиљки и производа

Читачи бар кодова-скенери

На сл. 7.67 је дат преглед уређаја који се користе за исчитавање бар кода.


219

Слика 7.67. Класификација скенера за читање бар кодова

Уредаји за аутоматско очитавање линијских кодова примењују се у системима токова материјала, при чему терети које треба идентификовати пролазе поред уређаја за очитавање. Код стационарних, полуаутоматских уредаја за очитавање, користе се ласерски скенери, CDD - редне камере, читачи са дистанце и матричне камере са системом прераде слике.

Мануелно управљани читачи у облику писаљке, пиштоља и CCD - ручног скенера, који се могу срести на касама робних кућа примењују се и у индустрији, претежно на стационарним местима (тачкама), као замена за уношење података преко тастатуре.

Ласерски скенер

Код ласерског скенера ласер производи концентрисан светлосни зрак, који је управљен на полигонални точак по чијем је обиму уграђено 6 до 10 малих огледала, сл. 7.68а. На површини за исчитавање појављује се за човечје око подношљива црвена линија сл. 7.68б. Радна област исчитавања је дуга до једног метра. Фреквенција ласерског зрака којом се исчитава бар код је између 200 и 800 херца. .


а) б)

Слика. 7.68. Елементи ласерског скенера

Овако велика радна област је веома битна, ако транспортне јединице (нпр. пакети на ваљкастом транспортеру) немају тачно вођење (сл. 7.69). Унакрсно кретање (цик-цак) скенерског зрака омогућује очитавање таблица на којима је оштампан бар-код без обзира на његов положај и смер у односу на зону дејства оптичког читача. Ласерски читач се врло успешно користи при читању оштећених бар-кодова и то готово без грешке.


221

Слика 7.69. Радна област ласерског скенера

Читач у облику оловке и пиштоља

У оптичком врху држача оловке за очитавање (сл. 7.70) налази се црвена или инфрацрвена луминисцентна диода (LEDs), која нејасно (дифузно) осветљава површину бар кода. Светлост која пада на међупросторе (празнине) кода снажно се рефлектује преко оптичког система (бленде, сочива, огледала) и пројектује на фото транзистор (пријемник). Преласком оловке преко бар кода, систем оптички разлаже тамне линије и празна поља и претвара их у електрични редослед импулса. Од појачивача уграђеног у држач оловке примљени сигнали бар кода се претварају у аналогне или дигиталне импулсе.


Слика 7.70. Елементи и коришћење оловке за очитавање

Читачи облика пиштоља (сл. 7.71) за исчитавање бар кодова примењују се слично ласерским скенерима. Преласком ласерског зрака у облику линије преко кода она сече сва његова тамна поља, чиме настаје декодирање. Фреквенција исчитавања износи 40 до 50 у секунди.

Слика 7.71. Пиштољ за очитавање

угао читача правац читача

стаклени прозородашиљач

капа- заштита


223

Примена кодирања при преради поштанских пошиљки

Поштански код може бити алфабетски, алфа – нумерички и нумерички. Нумерички код је шифра састављена искључиво од бројева (0-9). Савремена аутоматска прерада поштанских пошиљки, прилагођена је систему нумеричког поштанског броја, због чега је овај систем највише у употреби. У савременим условима нумерички број је обавезан део адресе, што значи да поштански број мора на пошиљци да означи сам пошиљалац. Машине за полуаутоматско и аутоматско сортирање (разврставање) са модулом са оптичким читачем лако исчитавају бројеве исписане писаћом машином или штампане, стилизоване и руком написане бројеве. Квалитет написаних бројева утиче на брзину читања а самим тим и на брзину прераде. Поштански број се преко кодних ознака преводи (шифрира) у поштански код. У поштанском коду свакој бројки из поштанског броја одговара низ вертикалних цртица, распоређених на одређеном растојању по правилима означавања сл. 7.72).

Слика 7.72. Приказ претварања поштанског броја у поштански код


Савремене аутоматске машине за разврставање са OCR читачем успешно читају поштански код или бар-код при брзини кретања поштанске пошиљке и са брзинама до 3,5 s/m .

Литература

225

ЛИТЕРАТУРА 1. Алексадров М.: Подъемно-транспортные машины, Выщая школа, Москва, 1985. 2. Алексеев И.,...: Гибкые производственые системы зборки, Ленинград, Машиностроение, 1989.

3. Асфаль: Роботы и автоматизация производства, Москва, Машиностроение, 1989. 4. Aumund H., F.Mechtold: Hebe-und Förderanlagen, Springer- Verlag, Berlin, 1969. 5. AxmannN.: Handbuch Materialflusstechnik, exspert Verlag, Böblingen, 1993. 6. Бабин Н.: Транспортне машине II део, Факултет техничких наука, Нови Сад, 1975. 7. Бабин Н., Владић Ј., Шостаков Р.: Транспортна средства I, скрипта, ФТН Нови Сад,

1999 8. Bahke E.: Materialflusstechnik und Steuerungstechnik, Univ. Karlsruhe, 1988. 9. Берман М., Олевский М.: Управленые ГПС и РТК, Выщая школа, Москва, 1985. 10. Боровић Б.: Транспортне траке, Савремена администрација, 1979. 11. Böttcher S.: Fördertechnik, Krausskopf Verlag, Mаinz, 1969. 12. Букумировић М.: Аутоматизација процеса рада у поштанским системима, Саобраћајни

факултет, Београд, 1999. 13. Букумировић М.: Механизација и аутоматизација процеса прераде поштанских

пошиљки, Саобраћајни факултет, Београд, 1997. 14. Букумировић М.: Механизација и аутоматизација у поштанском саобраћају, Виша

техничка ПТТ школа, Београд, 1997. 15. Владић Ј.: Механизација претовара II, ФТН Нови Сад, 1991. 16. Владић Ј.: Непрекидни и аутоматизовани транспорт, ФТН Нови Сад, 1999 17. Владић Ј.: Транспортно-манипулациони системи, ФТН Нови Сад, 1999 18. Владић Ј.: Транспортна и претоварна средства и уређаји, скрипта, ФТН Нови Сад, 1999 19. Владов Л., ...: Сбалансированые манипулаторы, Машиностроение, Москва, 1988. 20. Вукобратовић М.,...: Увод у роботику, Инст. М. Пупин, Београд, 1987. 21. Вукобратовић М.: Основи роботике, књига 1, Техничка књига, Београд 22. Colijn H.: Mechanical Conveyors for Bulk Solids, Elsevier, Amsterdam-Oxford, 1985. 23. Дедијер С.: Основи транспортних уређаја, Грађевинска књига, Београд, 1978. 24. Desoyer K., Kopacek P., Troch I.: Industrierobotem und HandhabungsgerMte, Verlag

Milnchen-Wien, 1985. 25. Дячков В.: Машины непреривного транспорта, Машгиз, Москва, 1961. 26. Eastman R.: Materials Handling, Marcel Dekker, New York, 1987.


27. Егоров А., ...: Транспортно-накопителъные системы для ГПС, Ленинград,

Машиностроение, 1989. 28. Жавнер Л., Крамской И.: Погрузочные манипулаторы, Ленинград, Машиностроение,

1975. 29. Zachan H., Buschbech H., Helm W.: Einsatz von Industrierobotern, VEB Verlag Technik,

Berlin, 1986. 30. Zebisch H.: Fördertechnik 2, Vogel-Verlag, Würzburg, 1980. 31. Зенков Р., Ивашков И., Колобов Л.: Машины непреривного транспорта,

Машиностроение, Москва, 1987. 32. Зрнић Д., Петровић Д.: Стохастички процеси у транспорту, Машински факултет,

Београд, 1994. 33. Ивановский К., Раковщик A., Коглин А.: Роликовые и дисковые конвейеры и

устройства, Машиностроение, Москва, 1973. 34. Ивановский К., Оболенский A.: Перегрузочные устройства, Машиностроение, Москва,

1966. 35. Јамполъский С., ...: Промышленая робототехника, Киев, Техника, 1984. 36. Кобринский A., Кобринский Е.: Манипулационые системы, Москва, Наука, 1985. 37. Koster K.: Leichttransportbandtechnik, Vulkan-Verlag, Essen, 1984. 38. Лапкин Ј., Малкович А.: Перегрузочные устройства, Машиностроение, Ленинград,

1984. 39. Ленов J.,...: Автоматизиране на транспортно-манипулационни операции, Техника,

Софија, 1985. 40. Lindkvist T.,...: Handbook of Materials Handling, John Wiley & Sons, New York, 1985. 41. Пашков В.: Робототехническые системы в сборочним устростве, Выщая школа,

Москва, 1987. 42. Pajer G., H.Kubnt, F.Kurth: Stetigförderer, VEB Verlag, Technik, Berlin, 1983. 43. Палишчук Н., Васюков Г.: Наладка промишленых роботов и автоматических линий,

Киев, Техника, 1987. 44. Панов П., Пысьменний: Основы робототехники, Выщая школа, Москва, 1990. 45. Пертен Ј.: Конвейеры, Машиностроение, Ленинград, 1984. 46. Петренко С.: Подвесные релъсовые дороги, Машиностроение, Москва, 1981. 47. Плавинский V.: Машины непреривного транспорта, Машиностроение, Москва, 1969. 48. Попов Е., Юревич Е.: Robotics, Mir Publishers, Moscow, 1987. 49. Поткоњак В.: Роботика, Научна књига, Београд, 1989. 50. Проспектни материјали произвођача транспортно- манипулационе опреме

Литература

227

51. Rathmil K.: Robottic Assembly, Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-New York-Tokyo, 1985. 52. Rittinghausen H.: Integrierte Materialflussautomatisierung in der Einzel- und Serienfertigung,

Hanser Verlag, München -Wien, 1980. 53. Спиваковаковский O., Дмитриев Г.: Теория летночных конвейеров, Наука, Москва,

1982. 54. Спиваковскы A., Дыацхков В.: Conveying Machines I i II, MIR, Moscow, 1985. 55. Стандарди и правилници за пројектовање дизаличко - транспортне опреме 56. Тошић С.: Транспортни уређаји, Машински факултет, Београд 57. Ходолич Ј., Боројев Љ.,...: Флексибилни технолошки системи, књига III,

Манипулациони и мерно контролни системи, ФТН, Нови Сад, 1989. 58. Черпаков И.: Транспортно накопительные системы ГПС, Выщая школа, Москва, 1989. 59. Шахмейстер Г., Дмитриев Г.: Теория и расчет ленточных конвейеров,

Машиностроение, Москва, 1978. 60. Шкурин А., ...: Техническые средства и оборудованые для пакетоформирования

продукции, Машиностроение, Москва, 1987.

III Садржај

С а д р ж а ј 1. УВОД..........................................................................................................1

1.1 Транспортни материјал, врсте, својства и карактеристике ............4 2. ТЕХНОЛОГИЈЕ ПРЕРАДЕ ПОШТАНСКИХ ПОШИЉКИ........10

2.1 Технологија истовара и магационирања приспелих поштанских пошиљки ...................................................................................................11 2.2 Технологија аутоматизоване прераде поштанских пошиљки .....14

2.2.1 Технологија аутоматизоване прераде стандардних писмоносних пошиљки 15 2.2.2 Технологија аутоматизоване прераде поштанских врећа ................ 19 2.2.3 Технологија аутоматизоване прераде пакета и садржаја пакетских врећа 22

2.3 Технологија складиштења и утовара прерађених поштанских пошиљки ...................................................................................................27

3. КЛАСИФИКАЦИЈА И КАПАЦИТЕТ ТРАНСПОРТЕРА ...........29 3.1 Класификација транспортера који се примењују у поштама.......29 3.2 Капацитет машина непрекидног транспорта.................................30

4. ТРАКАСТИ ТРАНСПОРТЕРИ ..........................................................34 4.1 Основне карактеристике и опис уређаја ........................................34 4.2 Основни елементи и делови ............................................................36

4.2.1 Транспортне траке ............................................................................... 36 4.2.2 Елементи за ослањање траке............................................................... 38 4.2.3 Бубњеви ................................................................................................ 41 4.2.4 Погонски уређаји ................................................................................. 42 4.2.5 Затезни уређаји..................................................................................... 48 4.2.6 Утоварни уређаји ................................................................................. 50 4.2.7 Уређаји за истовар материјала ............................................................ 51

4.3 Прорачун тракастих транспортера .................................................56 4.3.1 Метода обиласка контуре (метода појединачних отпора) ............... 57 4.3.2 Приближно одређивање отпора и потребне снаге за кретање......... 72

Транспортна и претоварна средства и уређаји

II

4.4 Специфична претоварна постројења са тракастим транспортером 75

5. ЛАНЧАСТИ ТРАНСПОРТЕРИ .........................................................77 5.1 Заједнички елементи и делови ланчастих транспортера..............77

5.1.1 Ланци и ланчаници .............................................................................. 77 5.1.2 Погонски и затезни механизми........................................................... 80

5.2 Одређивање отпора кретању ...........................................................83 5.2.1 Подужни отпори на праволинијској траси ........................................ 83 5.2.2 Отпор на криволинијској траси .......................................................... 85 5.2.3 Отпори на ланчанику (локални отпор) .............................................. 87 5.2.4 Динамичка оптерећења у вучном ланцу ............................................ 89

5.3 Плочасти транспортери ...................................................................90 5.3.1 Основне карактеристике и опис уређаја ............................................ 90 5.3.2 Основни елементи и делови ................................................................ 94 5.3.3 Прорачун плочастих транспортера .................................................... 95

5.4 Висећи транспортери .......................................................................98 5.4.1 Једношински (вучени) транспортери ............................................... 100 5.4.2 Двошински (потискујући) транспортери ......................................... 110 5.4.3 Висећи транспортери са аутономним погоном (Електричне висеће стазе) 116

5.5 Флексибилни подни транспортери ...............................................121 5.6 Подно-висећи транспортери .........................................................126 5.7 Уређаји за вертикално дизање - елеватори ..................................127

5.7.1 Врсте и области примене................................................................... 127 5.7.2 Виљушкасти елеватори ..................................................................... 128 5.7.3 Елеватори са љуљашкама.................................................................. 129 5.7.4 Плочасти елеватори ( C или Z елеватори) ..................................... 130 5.7.5 Прорачун елеватора ........................................................................... 131

6. ТРАНСПОРТЕРИ БЕЗ ВУЧНОГ ЕЛЕМЕНТА ............................134 6.1 Гравитациони уређаји ....................................................................134

6.1.1 Праволинијске клизнице ................................................................... 134 6.1.2 Комбиноване праволинијске клизнице ............................................ 136 6.1.3 Криволинијске клизнице ................................................................... 137

III Садржај

6.1.4 Завојне клизнице ................................................................................ 138

6.2 Ваљкасти транспортери .................................................................141 6.2.1 Ваљкасти транспортери без погона.................................................. 141 6.2.2 Ваљкасти транспортери са погоном................................................. 150

7. АУТОМАТИЗОВАНИ ТРАНСПОРТНИ СИСТЕМИ .................154 7.1 Аутоматски вођена возила (АВВ).................................................156

7.1.1 Основне карактеристике и врсте АВВ ............................................. 158 7.1.2 Ослањање и управљање кретањем возила. Врсте и распоред точкова 163 7.1.3 Системи вођења.................................................................................. 165 7.1.4 Управљање аутоматски вођеним возилима ..................................... 170

7.2 Манипулатори и роботи ................................................................178 7.2.1 Дефиниција и класификација............................................................ 178 7.2.2 Врсте робота ....................................................................................... 180 7.2.3 Геометрија и кинематика механизма робота................................... 181 7.2.4 Минимална конфигурација манипулационог робота ..................... 183 7.2.5 Захватни механизам (хватаљка робота) ........................................... 185 7.2.6 Сензори у роботици ........................................................................... 190 7.2.7 Основни појмови управљања роботима........................................... 192 7.2.8 Примери примене робота .................................................................. 194

7.3 Уређаји за повезивање, раздвајање и спајање .............................195 7.3.1 Раздвајачи терета ............................................................................... 198 7.3.2 Уређаји за сортирање......................................................................... 203

7.4 Управљање транспортним и претоварним уређајима ................214 ЛИТЕРАТУРА......................................................................................225

Предговор

ПРЕДГОВОР Материја коју обрађује овај уџбеник, обухвата наставни програм другог дела предмета Транспортна и претоварна средства и уређаји (непрекидни и аутоматизовани транспорт) који се предаје у шестом семестру на Саобраћајном одсеку Факултета техничких наука у Новом Саду. Убрзани развој науке и технике условио је значајне промене у начину прераде поштанских пошиљки. Механизација и аутоматизација прераде поштанских пошиљки, са циљем повећања квалитета и њене ефикасности, тесно је повезана са развојем транспортних средстава и уређаја, електронике и информационих технологија. Сходно томе за правилан избор, пројектовање, експлоатацију и одржавање оваквих система неопходна су интердисциплинарна знања која поред доброг познавања функционално-конструктивних карактеристика машина и уређаја за прераду поштанских пошиљки захтевају знања из области организације токова материјала, аутоматизације и управљања. Због тога је уложен значајан напор да се ова материја прилагоди потребама студената смера за Поштански саобраћај и телекомуникације. Књига садржи седам поглавља. У уводном делу су анализиране карактеристике поштанских пошиљки као транспотног материјала. У другом поглављу дат је приказ основних технологија прераде поштанских пошиљки чиме је створена подлога за избор и класификацију релевантних транспортних машина и уређаја карактеристичних са становишта примене у савременим поштанским центрима. Машине и уређаји непрекидног транспорта су обрађени у трећем до шестог поглавља са неопходним прорачунима и приказима конструктивних решења савремених претоварних уређаја. У седмом поглављу је детаљније обрађена специфична област транспортно-претоварне проблематике која се односи на аутоматизоване транспортне системе за прераду поштанских пошиљки (роботи и манипулатори, аутоматски вођена возила, аутоматизовани ситеми за спајање раздвајање писмоносних пошиљки). Посебна пажња је посвећена линијама за сортирање поштанских пошиљки које су од примарног значаја за савремене поштанске центре. Рецензенти проф. др Н. Бабин и проф. др М. Букумировић су конструктивним саветима допринели побољшању квалитета овог уџбеника за чега им дугујем велику захвалност. Посебно се захваљујем асистенту дипл. инж. В. Васићу и стручном сараднику дипл. инж. Р. Ђокићу на труду који су уложили око техничке припреме ове књиге.

Аутор

Нови Сад, март 2005.

Knjiga PTT

Documents

Transcript of Knjiga PTT