utilaj tehnologic

Upload: ely-elizabeth

Post on 18-Jul-2015

1.098 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

NICOLAE FARCA

UTILAJE TEHNOLOGICE

ef de lucrri dr.ing. NICOLAE FARCA

UTILAJE TEHNOLOGICE

Bucureti 2006

Prefa

CUPRINS

1. NOIUNI INTRODUCTIVEUtilajele din industria alimentar i alimentaie public sunt maini de lucru utilizate pentru efectuarea unor operaiuni diversificate n cadrul procesului de producie. Aceste maini trebuie s ndeplineasc o serie de condiii: - realizarea unor operaiuni de calitate superioar; - consumuri energetice reduse iar costurile pe unitatea de produs s fie ct mai mici; - posibilitatea creterii gradului de automatizare a unor operaiuni din cadrul proceselor de producie; - creterea productivitii muncii; - deservirea utilajelor s fie ct mai facil; - utilajele s fie prevzute cu aparatur de msur i control a funcionrii acestora; - liniile tehnologice s fie prevzute cu dispozitive de siguran care s permit blocarea lor n cazul defectrii unei maini. Clasificarea utilajelor tehnologice se poate face dup urmtoarele criterii principale: a). Dup ciclul de lucru se mpart n: - maini i utilaje cu aciune sau funcionare continu; - maini i utilaje cu aciune sau funcionare periodic. b). Dup tipul aciunii se mpart n: - maini i utilaje cu aciune mecanic asupra produsului (cu schimbarea formei i dimensiunilor); - maini i utilaje cu aciuni fizico-chimice ale produselor). c) Dup gradul de automatizare se mpart n: - maini i utilaje fr elemente de automatizare la care cea mai mare parte din operaiuni sunt realizate prin intervenia omului (ncrcare, descrcare, deplasare, etc);

maini i utilaje semiautomate la care procesele tehnologice sunt realizate automat iar procesele auxiliare (transport, control) sunt realizate manual; - maini i utilaje automate la care att procesele tehnologice ct i cele auxiliare sunt realizate automat. d) Dup tipul operaiunii executate se mpart n: - maini i utilaje pentru mrunire; - maini i utilaje pentru amestecare; - maini i utilaje pentrusplare; - maini i utilaje pentrudozare; - maini i utilaje pentru ambalare; - etc. e) Dup numrul de operaiuni executate se mpart n: - maini individuale (care execut o singur operaiune); - maini complexe (care execut operaiuni complexe). Sistema de maini trebuie s acopere toate operaiunile din cadrul procesului de producie. Aceast sistem se bazeaz pe analiza unor factori: - tehnico organizatorici gruparea raional a agregatelor de producie, mecanizarea proceselor de producie, automatizarea controlului, etc; - tehnologici proprietile materiei prime, caracterul proceselor de producie; - energetici echilibrul permanent ntre material i energie. Fluxul tehnologic reprezint circulaia continu a materiei prime, n succesiunea operaiilor dintr-un proces de producie. Dup caracterul produciei continue se deosebesc: - fluxuri pe o singur linie n care dintr-un anumit tip de materie prim se fabric un singur tip de produs finit omogen; - fluxuri pe mai multe linii cu o linie principal i mai multe linii auxiliare.

-

Utilajul reprezint totalitatea uneltelor, aparatelor, mainilor, etc., necesare pentru efectuarea unei anumite lucrri din cadrul procesului de producie. Linia tehnologic reprezint un ansamblu de maini de lucru, instalaii i mijloace de transport, dispuse n ordinea succesiunii operaiilor de fabricare.

MATERIALE UTILIZATE N CONSTRUCIA I EXPLOATAREA UTILAJELOR DIN INDUSTRIA ALIMENTARMaterialele folosite n construcia i exploatarea utilajelor tehnologice sunt n general materiale metalice i nemetalice. Pe lng acestea, n exploatarea utilajelor se mai folosesc combustibilii i lubrifianii. Astfel, materialele utilizate se mpart n : Materiale metalice: - feroase ; - neferoase. Materiale nemetalice. Combustibili i lubrifiani. Recunoaterea materialelor se face dup proprietile lor i anume : proprieti fizice : -luciul ; -culoarea ; -structura ; -conductibilitatea termic i electric proprietatea materialelor metalice de a conduce cldura i electricitatea ; -dilatabilitatea nsuirea materialelor metalice de a-i mri volumul la creterea temperaturii ; -fuzibilitatea nsuirea materialelor metalice de a se topi. proprieti chimice : -oxidarea reacia prin care o substan se combin cu oxigenul. proprieti mecanice : -duritatea caracterizeaz rezistena opus de materialul metalic la ptrunderea n el a unui corp cu o duritate mai mare ; -maleabilitatea proprietatea unor materiale de a se deforma permanent, fr fisurare (ex. laminarea n foi subiri) ; -tenacitatea proprietatea unui material metalic de a prezenta deformaii plastice mari, nainte de a se rupe ;

-elasticitatea proprietatea unui material metalic deformabil de a reveni la forma i dimensiunile iniiale ; -rezistena proprietatea materialelor solide de a se opune aciunilor mecanice care tind s le deformeze sau s le rup (rezistena la forfecare, compresiune, ntindere, rsucire, etc) ; -rezistena la coroziune proprietatea unui material de a se opune aciunilor distructive ale agenilor fizico-chimici din exterior ; -rezistena la uzur proprietatea materialelor de a se opune distrugerii prin frecare ; -plasticitatea proprietatea materialelor de a nu reveni la forma iniial dup deformare. proprieti tehnologice : -forjabilitatea proprietatea unui material metalic de a se deforma fr fisurare sub influena unor aciuni de ciocnire sau presare (la cald sau la rece) ; -sudabilitatea proprietatea materialului metalic de a putea fi sudat. etc. 2.1. Materiale metalice feroase Aceste materiale sunt reprezentate prin fonte i oeluri. Fonta reprezint un aliaj fier carbon (Fe + C) care conine ntre 1,7-6,67 % C. Pe lng acestea mai cuprinde elemente nsoitoare (Mn, Si, P i S) sau de aliere (Cr, Ni, Mo, Cu, Al, Mg, etc.). Se obine din minereurile de fier n urma topirii acestora. Fonta se utilizeaz ca materie prim pentru obinerea oelurilor i a pieselor turnate. Fontele se clasific n : fonte ordinare (fonta cenuie, fonta alb, fonta maleabil i fonta cu grafit nodular) ; fonte speciale sau aliate (fontele refractare, antifriciune i nalt aliate) ; Fonta cenuie (fonta cu grafit lamelar) datorit grafitului ce intr n compoziia sa se prelucreaz uor prin achiere, este rezistent la uzur , coroziune i compresiune. Din ea se obin piese prin turnare.

Fonta alb are o mare duritate i fragilitate i un coninut bogat n siliciu i mangan. Din ea se obin piese prin turnare, care trebuie s aib suprafee dure. Fonta maleabil (fonta cu grafit n cuiburi) se obine din fonta alb n urma unei nclziri la temperaturi ridicate urmat de o rcire lent (procedeu de maleabilizare. Din ea sunt relizate piese care trebuie s aib rezisten mare la oc, presiune i oboseal. Fonta cu grafit nodular este o font superioar obinut prin modificarea compoziiei chimice a fontei cenuii (adugare de elemente grafitizante). Din ea sunt realizate piese importante care au caliti apropiate cu a celor din oel (arbori, roi dinate, etc). Fonta refractar are un coninut mare de Cr, Mn i Si , fiind utilizat pentru obinerea pieselor care trebuie s reziste la temperaturi ridicate i la oxidare. Fonta antifriciune are un coninut ridicat de Cr, Ni, Mn, Mo, Al, Mg, Cu i Si. Din ea sunt realizate piese cu rezisten mare la uzur (cilindri, arbori, etc). Fonta nalt aliat are n compoziie Ni, Si, Al i este utilizat n construcia unor repere din instalaiile de prelucrare a vinului, industria chimic i alimentar. Oelul reprezint un aliaj fier carbon (Fe + C) care are un coninut de 0,04 1,7 % C. Se obine din font prin oxidarea acesteia. Din oel se obin piese prin turnare, laminare, forjare, prelucrare prin achiere, etc. Oelurile se mpart n : -oeluri de uz general (oeluri carbon) utilizate la obinerea majoritii reperelor de la tractoare i maini agricole (ex. oeluri pentru scule, oeluri pentru evi, oeluri pentru arcuri, oeluri rezistente la coroziune, oeluri refractare, etc.). -oeluri aliate cu Ni, Cr, Si, Co, W, Mn, Ti, Va, Al, Cu, pentru mbuntirea proprietilor mecanice, fizice i chimice. Sunt utilizate pentru obinerea unor piese cu rezisten mare la uzur, oxidare, i temperaturi ridicate. Pentru mbuntirea proprietilor pieselor din oel, acestea pot fi supuse unor tratamente termice i termochimice.

Tratamentele termice aplicate pieselor din oel sunt urmtoarele : clirea, revenirea, recoacerea. Clirea este tratamentul termic aplicat pieselor din oel pentru mrirea rezistenei i a duritii. Tratamentul const n nclzirea pieselor la o temperatur de 800 850 0 C, urmat de o rcire brusc n ap, ulei sau soluie de sruri. Revenirea este tratamentul termic aplicat pieselor din oel dup ce au fost clite, pentru nlturarea tensiunilor interioare i micorarea fragilitii. Tratamentul const n nclzirea pieselor la temperaturi de 300 350 0 C, urmat de o rcire lent n aer. Recoacerea este tratamentul termic aplicat pieselor din oel turnate, laminate sau forjate pentru anularea tensiunilor interioare n vederea executrii altor prelucrri. Tratamentul const n nclzirea pieselor la temperaturi de 800 900 0 C urmat de o rcire lent. Tratamentele termochimice aplicate pieselor din oel sunt urmtoarele : cementarea, nitrurarea, cromizarea, aluminizarea, etc . Aceste tratamente se execut pentru mrirea duritii i rezistenei la uzur, coroziune. Tratamentele constau n modificarea compoziiei chimice a straturilor superficiale ale pieselor din oel. Piesele se nclzesc la temperaturi de 900 1000 0 C n medii bogate n carbon, azot, sau alte substane. Grosimea stratului mbogit va fi n funcie de durata de nclzire. 2.2. Materiale metalice neferoase n construcia i exploatarea utilajelor tehnologice sunt utilizate materiale metalice neferoase reprezentate prin metale neferoase (cuprul, staniul, zincul, aluminiul, plumbul,etc.) i aliaje neferoase (bronzul, alama, duraluminiul, aliajul antifriciune). Cuprul (Cu) sau arama este un metal neferos de culoare roiatic, maleabil, ductil, cu o foarte bun conductibilitate electric i termic i rezistent la coroziune. Este utilizat pentru confecionarea conductorilor electrici, conductelor, garniturilor,

etc., i ca element de aliere n obinerea bronzurilor, alamei i duraluminiului. Staniul (Sn) este un metal neferos de culoare alb - argintie, maleabil, ductil i rezistent la coroziune. Se folosete la cositorirea tablelor din oel, material de aport pentru lipirea moale i ca element de aliere pentru obinerea bronzului i aliajului antifriciune. Zincul (Zn) este un metal neferos de culoare alb albstruie, maleabil n intervalul de temperatur de 100 150 0 C, cu rezisten mare la coroziune. Este utilizat pentru acoperiri galvanice ale tablelor din oel (tabl zincat) i ca element de aliere n obinerea alamei. Aluminiul (Al) este un metal neferos de culoare argintie, cu o foarte bun conductibilitate termic i electric, greutate specific mic, rezistent la solicitri mecanice i la oxidare. Este utilizat pentru confecionarea conductorilor electrici, conductelor, pieselor turnate, etc. Plumbul este un metal neferos de culoare cenuiu albstruie, maleabil i rezistent la coroziune. Este folosit la confecionarea conductelor, fabricarea plcilor pentru acumulatorii electrici i la obinerea aliajelor antifriciune. Bronzul este un aliaj neferos de culoare alb rocat, obinut din Cu i Sn. Este folosit la realizarea lagrelor cu frecare de alunecare (cuzinei, buce) iar prin alierea cuprului cu Al, Zn, Pb, Ni, rezult bronzurile speciale. Alama este un aliaj neferos de culoare roie glbuie, obinut din Cu i Zn. Este utilizat la confecionarea conductelor, recipienilor, robineilor i ca material de aport la lipirea tare (almire). Duraluminiul este un aliaj neferos obinut din Al i Cu, cu o mare rezisten mecanic, folosit la realizarea blocurilor motoare, chiulase, pistoane. Aliajul antifriciune se obine prin alierea unor metale neferoase precum Sn, Pb, Zn, Sb. Cele mai utilizate aliaje antifriciune sunt cele pe baz de Sn i Pb, din care se obin lagrele.

2.3. Materiale nemetalice n construcia de utilaje tehnologice se folosesc urmtoarele materiale nemetalice : lemnul, sticla, pielea tehnic, cauciucul, fibrele textile, masele plastice, hrtia i cartonul, materiale ceramice, ferodoul, klingheritul, ebonita, lacurile i vopselurile, etc. Lemnul se utilizeaz la confecionarea ambalajelor din agricultur, platformelor , a unor piese de la mainile agricole i combustibil pentru foc. Este un material higroscopic, supus putrezirii i arderii, cu mas specific mic, se prelucreaz uor i rezist bine la ocuri. Sticla este o topitur de silicai rcit brusc. Se utilizeaz pentru obinerea de geamuri, recipieni, lmpi, faruri, etc. Este un material transparent, fr conductibilitate termic i electric. Pielea tehnic obinut din pielea animalelor (n general de bovine), prelucrat prin tbcire. Se utilizeaz pentru confecionarea curelelor de transmisie, garniturilor de etanare, membranelor,etc. Cauciucul natural sau sintetic este folosit la confecionarea anvelopelor, benzilor transportoare, curelelor de transmisie, nveliurilor pentru cablurile electrice, garniturilor, etc. Este caracterizat prin elasticitate, rezisten bun la rupere i nu este higroscopic. Fibrele textile sunt utilizate pentru confecionarea elementelor de filtrare, curelelor de transmisie, benzilor transportoare, garniturilor de etanare. Ele pot fi de origine vegetal (bumbac, cnep), de origine animal (pr, ln) i de origine mineral (azbest). Masele plastice sunt utilizate pentru obinerea unei mari diversiti de organe de maini. Din mase plastice se realizeaz roi dinate, tuburi flexibile, flane, robinete, izolatori electrici, organe de lucru ale mainilor agricole. Materialele plastice sunt reprezentate prin policlorura de vinil, polietilena, polistirenul, bachelita, textolitul, etc.

Hrtia i cartonul sunt utilizate la obinerea de garnituri, elemente de filtrare, etc. Sunt obinute din celuloz prin prelucrarea materialelor vegetale. Materialele ceramice sunt folosite la realizarea unor elemente electroizolante. Au mas specific redus i duritate mare. Ferodoul se obine din azbest i inserii metalice neferoase. Are un coeficient de frecare mare, rezistent la temperatur i uzur. Din el sunt realizate discurile de friciune ale ambreiajelor i frnelor. Klingheritul este un amestec de azbest (70 %) i cauciuc (30 %), fiind utilizat la realizarea garniturilor de etanare (garnitura de chiulas). Ebonita este obinut prin amestecul cauciucului brut cu plastifiante i sulf. Este un material electroizolant, utilizat pentru confecionarea unor carcase electroizolante, piese turnate, tuburi, bare, roi dinate, etc. Lacurile i vopselurile sunt folosite pentru acoperirea suprafeelor din metal i lemn pentru a le proteja de aciunea coroziv a agenilor fizici i chimici.

3. ORGANE DE MAINI I MECANISME UTILIZATE N CONSTRUCIA I EXPLOATAREA UTILAJELOR TEHNOLOGICE3.1. Aspecte generale Organul de main reprezint partea component a unui utilaj sau main, cu rol funcional bine definit i care st la baza construciei de subansamble. Organele de maini pot fi alctuite dintr-o singur pies sau dintr-o structur mai complex format din mai multe elemente simple. Organele de maini pot fi mprite n urmtoarele grupe: 1. Organe de maini pentru asamblri - demontabile (uruburi, pene, caneluri, etc); - nedemontabile (nituri, sudare, lipire); - elastice (arcuri). 2. Organe de maini pentru susinerea micrii de rotaie (lagre, arbori, osii); 3. Organe de maini pentru transformarea micrii (mecanismul biel-manivel, mecanismul cu cam, mecanismul cremalier, etc). 4. Organe de maini pentru transmiterea micrii de rotaie (transmisii cu roi de friciune, transmisii cu curele, transmisii cu roi dinate, transmisii cu lanuri). 5. Organe de maini pentru mecanismele de cuplare (cuplajele). 3.2. Organe de maini pentru asamblri filetate uruburile n cele mai multe dintre situaii, mbinarea filetat cuprinde: urubul, piulia i elementul de asigurare mpotriva desfacerii accidentale. Piulia poate lipsi atunci cnd nurubarea se face direct n elementele asamblrii.

urubul este format dintr-un cap de diferite forme (hexagonal, ptrat, eliptic, cilindric, tronconic, necat) i o tij cu o poriune filetat. Filetul urubului este caracterizat printr-o serie de parametrii: pas, profil i adncime. Pasul filetului reprezint distana parcurs de un punct de pe filet, pe direcia generatoarei, la rotirea urubului cu 3600. Profilul filetului poate fi: dreptunghiular, ptrat, trapezoidal (pentru transmiterea micrii) triunghiular (pentru uruburile de fixare). uruburile pot fi prevzute cu filetul pe stnga sau pe dreapta, cu unul sau mai multe nceputuri. Piuliele pot avea i ele forme diferite: hexagonal, ptrat, crenelat, fluture, etc. Ele prezint un filet interior care trebuie s aib aceleai valori ale parametrilor n vederea realizrii unei mbinri urub-piuli. Pentru asigurarea mpotriva desfacerii sunt utilizate diferite elemente reprezentate prin: piulia crenelat i cuiul spintecat, aibele plate i elastice, contrapiulia, etc. 3.3. Asamblri demontabile prin pene Sunt organe de maini utilizate pentru solidarizarea a doi arbori aflai unul n prelungirea celuilalt sau pentru asamblarea roilor pe arbori. Asamblrile prin pene se mpart n dou categorii: - pene transversale se monteaz perpendicular pe axele elementelor mbinate; - pene longitudinale se monteaz paralel cu axul arborelui. Dup modul n care transmit momentul de torsiune, penele se mpart n: - pene paralele i pene disc care transmit prin form; - pene nclinate care transmit prin frecare;

-

pene tangeniale care transmit prin form i prin frecare. 3.4. Asamblri demontabile prin caneluri

Canelurile sunt canale practicate pe arbore (pe direcia longitudinal) i n butucul roilor i se folosesc pentru solidarizarea roilor, tamburilor pe arbori. Se ntlnesc trei forme standardizate de caneluri (profile): - profil dreptunghiular (au cea mai mare rspndire pentru asamblri fixe i mobile); - profil triunghiular (numai pentru asamblri fixe); - profil evolventic (corespunztor profilului dinilor roilor dinate). 3.5. Asamblri nedemontabile prin intermediul niturilor Niturile sunt organe de maini pentru asamblri nedemontabile (acele mbinri la care pentru desfacere se distruge organul de mbinare). Un nit este format dintr-o tij cilindric care prezint la extremitate un cap iniial, de forme diferite (semirotund, cilindric, seminecat, tronconic, necat, etc). n urma operaiunii de nituire se formeaz cel de-al doilea cap denumit cap de nchidere. Operaiunea de nituire se poate realiza prin suprapunerea pieselor ce urmeaz a fi mbinate sau prin dispunerea lor cap la cap cu ajutorul unor eclise. Dup destinaie, niturile se mpart n 3 categorii: - nituri de rezisten; - nituri de etanare; - nituri de rezisten i etanare. 3.6. Asamblarea nedemontabil prin sudare

Sudarea reprezint procedeul de mbinare nedemontabil cu sau fr material de aport, prin aducerea suprafeelor elementelor de mbinat la starea de topire. Se ntlnesc mai multe procedee de sudur, respectiv: - sudura electric; - sudura oxiacetilenic; - sudura cu plasm; - sudura prin presiune; - sudura cu laser; - sudura cu flux de electroni. Sudura este folosit n construciile metalice, construciile de maini i utilaje, etc. Din punct de vedere al metodei folosite, mbinrile sudate se mpart n: - mbinri sudate prin dispunere cap la cap; - mbinri sudate de col; - mbinri prin puncte. 3.7. Asamblri nedemontabile prin lipire Lipirea este un procedeu de asamblare nedemontabil prin intermediul unui material de adaos, adus n stare topit i care difuzeaz n stratul de suprafa al elementelor mbinate. n funcie de materialul de adaos folosit, lipiturile se mpart n 2 categorii: - lipirea moale (temperatura de topire de pn la 4500C, i se folosesc aliaje pe baz de SnPb, SnPbAg); - lipirea tare (temperatura de topire este cuprins ntre 450 i 9000C i se folosesc aliaje CuZn, aliaje pe baz de Ag i Au sau Ni). Ca metode de lipire, ntlnim: - metoda prin suprapunere; - metoda circular. 3.8. Asamblarea elastic prin intermediul arcurilor

Arcurile sunt organe de maini folosite pentru a realiza legturi elastice ntre diferite pri ale mainilor, utilajelor. Sunt confecionate din oeluri speciale pentru arcuri sau din aliaje neferoase sau din cauciuc. Din punct de vedere al destinaiei, domeniului de utilizare i tipul solicitrii, arcurile se mpart astfel: - arcuri pentru exercitarea unei fore elastice permanente (ex. Arcurile contactelor electrice); - arcuri de amortizare (suspensii, fundaii); - arcuri pentru limitarea forelor (supape de sigurane); - arcuri pentru msurarea forelor (dinamometre); - arcuri pentru acumularea de energie (arcurile ceasurilor, ntreruptoarelor); - arcuri pentru reglarea forelor (supape de reglare a presiunii). Din punct de vedere constructiv se mpart n: arcuri elicoidale, spirale, conice, lamelare, disc, bare de torsiune, etc. Dup solicitarea la care sunt supuse se mpart: - arcul lamelar solicitare la ncovoiere; - arcul spiral solicitare la torsiune; - arcul bar de torsiune solicitare la ncovoiere i rsucire; - arcul elicoidal solicitare la compresiune, traciune, torsiune. 3.9. Lagrele Lagrele sunt organe de maini utilizate pentru sprijinirea arborilor aflai n micare de rotaie. Clasificarea lagrelor se poate face dup urmtoarele criterii: Dup frecarea ce apare ntre elementele componente se mpart n: - lagre cu frecare de alunecare; - lagre cu frecare de rostogolire; - lagre combinate. Dup direcia solicitrii din lagr se mpart :

- lagre radiale; - lagre axiale; - lagre radial-axiale. Lagrele cu frecare de alunecare se mpart n: - lagre cu frecare uscat; - lagre cu frecare fluid (hidrodinamice, hidrostatice, combinate). Un lagr cu frecare de alunecare este format din corp, capac, cuzinet sau buc, organe de asamblare i dispozitiv de ungere (orificiu de ungere). ntre fusul arborelui i partea interioar a lagrului se dispune o pelicul de lubrifiant. Lagrele cu frecare de rostogolire (rulmeni) se caracterizeaz prin faptul c frecarea dintre fus i lagr se face prin intermediul corpurilor de rulare. Un lagr cu frecare de rostogolire este format dintr-un inel interior, inel exterior, corpurile de rulare i colivia. Corpurile de rulare pot avea form sferic, cilindric, tronconic, acicular, etc. 3.10. Arbori i osii Arborii i osiile sunt organe de maini ale micrii de rotaie. Spre deosebire de osii, arborii transmit momente de torsiune i cuplu de fore. Arborii se clasific dup urmtoarele criterii: Dup form: - arbori drepi; - arbori cotii; - arbori flexibili. Dup poziia lor: - arbori orizontali; - arbori verticali; - arbori nclinai. La un arbore distingem ca pri componente: fusurile (zonele pe care se sprijin arborele) i locaurile de calare (zonele arborelui pe care se monteaz alte organe de maini).

Osiile sunt elemente de rezemare pentru alte organe de maini aflate n micare de rotaie. Osiile pot fi: - fixe; - mobile (se rotesc odat cu organele de maini pe care le sprijin). 3.11. Mecanisme Mecanismele sunt cupluri cinematice utilizate pentru transmiterea i transformarea micrii. Principalele mecanisme utilizate la utilajele tehnologice sunt reprezentate prin: - mecanismul biel-manivel care transform micarea rectilinie alternativ n micare de rotaie sau invers; - mecanismul cu cam transform micarea de rotaie n micare rectilinie alternativ; - mecanismul cu urub i piuli transform micarea de rotaie n micare rectilinie alternativ; - mecanismul cu cremalier transform i transmite micarea de rotaie n micare rectilie alternativ sau invers; - mecanismul cu excentric transform micarea de rotaie n micare de translaie. 3.12. Organe de maini pentru transmiterea micrii de rotaie Aceste organe de maini sunt reprezentate prin: - transmisii cu roi de friciune; - transmisii prin curele; - transmisii cu roi dinate; - transmisii cu lanuri. Transmisii cu roi de friciune. Roile de friciune transmit momente de torsiune prin frecare, prin contactul direct al acestora. Sunt utilizate pentru transmiterea de puteri mici ntre arbori apropiai iar micarea nu se transmite cu precizie.

Dup forma roilor, aceste transmisii se mpart n: - transmisii cu roi de friciune cilindrice paralele; - transmisii cu roi de friciune cilindrice perpendiculare; - transmisii cu roi de friciune conice; - transmisii cu roat i tambur. Raportul de transmitere a micrii it se poate calcula cu relaia: It = n1/n2 = D2/D1 n care: n1, n2 turaiile roilor; D1, D2 diametrele roilor. Transmisii prin curele. Aceste organe de maini transmit momente de torsiune prin frecarea ce apare dintre roat i curea. Se folosete atunci cnd distana dintre arbori este mare, micarea nu trebuie transmis cu precizie. Dup profilul curelei n seciune, curelele pot fi: - rotunde (circulare); - late (dreptunghiulare); - trapezoidale. Dup modul de aezare (dispunere) a curelei, aceste transmisii se mpart n: - transmisii cu curea deschis; - transmisii cu curea ncruciat; - transmisii cu curea ndoit n unghi. Raportul de transmitere a micrii se calculeaz cu relaia: It = n1/n2=D2/D1 Transmisii cu roi dinate (angrenaje). Aceste organe de maini sunt utilizate pentru transmiterea micrii ntre doi arbori. Transmiterea micrii prin roi dinate se realizeaz cnd distana ntre arbori este mic, fora de transmisie este mare iar micarea trebuie transmis cu precizie. Angrenajele se clasific dup urmtoarele criterii: Dup poziia roilor se mpart n:

- angrnaje exterioare; - angrenaje interioare. Dup poziia arborilor se mpart n: - angrenaje cu arbori paraleli i roi dinate cilindrice; - angrenaje cu arbori concureni i roi dinate conice; - angrenaje ncruciate cu urub i roat melcat. Dup poziia dinilor, roile dinate se mpart n: - roi cu dini drepi; - roi cu dini nclinai; - roi cu dini curbi. O roat dinat este format din butuc, disc i dantur. Dantura roii dinate este caracterizat printr-o serie de parametrii reprezentai prin profilul i lungimea dinilor, nlimea i grosimea dinilor, pasul, modulul i numrul de dini. Pasul danturii roii reprezint distana dintre un plin i un gol, msurat pe circumferina primitiv (corespunztoare diametrului primitiv Dp) i se calculeaz cu relaia: P = Dp/z n care Dp- diametrul primitiv sau de divizare; z numrul de dini al roii dinate. Modulul reprezint lungimea ce revine pe diametrul de divizare pentru un dinte al roii i se calculeaz cu relaia: m = p/ Raportul de transmitere a micrii se calculeaz cu relaia: It = n1/n2=Dp2/Dp1=z2/z1 Transmisii prin lanuri. Aceste transmisii se folosesc atunci cnd distana dintre arbori este mare i micarea trebuie transmis cu precizie. O astfel de transmisie este format din lan i roi de lan (pinioane). Sunt utilizate mai multe tipuri de lanuri din care cele mai reprezentative sunt

urmtoarele: lanuri cu eclise, cu zale articulate, cu zale turnate, cu zale ovale, etc.

3.13. Organe de maini pentru mecanismele de cuplare cuplaje Cuplajele sunt organe de maini folosite ca elemente de legtur ntre doi arbori aflai unul n prelungirea celuilalt sau sub un anumit unghi. Mai sunt utilizate i pentru protecia contra suprasolicitrii organelor antrenate. Cuplajele se clasific astfel: - cuplaje permanente fixe i mobile; - cuplaje intermitente comandate (ambreiaje) i automate. Ca tipuri constructive ntlnim: cuplajele cu flan, n cruce, cu craboi, cuplaje cardanice, cu bile, etc.

4. SURSE DE ENERGIE FOLOSITE N INDUSTRIA ALIMENTAR, ALIMENTAIE PUBLICPrincipalele forme de energie utilizate sunt reprezentate de energia mecanic, energia termic, energia electric, luminoas, hidraulic, pneumatic. Aceste surse de energie sunt transformate succesiv dintr-o form n alta pn n faza final n care sunt folosite pentru un anumit proces de producie. 4.1. MOTOARE TERMICE CU ARDERE INTERN, N 4 TIMPI Motoarele sunt maini de for care transform o energie oarecare n energie mecanic, n scopul efecturii unui lucru mecanic util. n cazul motorului termic, energia termic este transformat n energie mecanic. Motoarele termice cu ardere intern se clasific dup urmtoarele principale criterii : a) dup procedeul de aprindere a combustibilului : -motoare cu aprindere prin scnteie MAS; -motoare cu aprindere prin comprimare MAC. b) dup procedeul de admisie : -motor cu admisie normal; -motor cu admisie forat. c) dup modul de realizare a ciclului sau numrul de rotaii ale arborelui cotit n care se realizeaz ciclul motor :

-motor n 2 timpi la care ciclul de funcionare se realizeaz la dou curse ale pistonului, respectiv o rotaie a arborelui cotit; -motor n 4 timpi la care ciclul de funcionare se realizeaz la patru curse ale pistonului, respectiv dou rotaii ale arborelui cotit. d) dup natura agentului de rcire : -motor rcit cu lichid; -motor rcit cu aer. e) dup numrul de cilindrii : -motor monocilindric; -motor policilindric. f) dup poziia cilindrilor : -motor n linie; -motor n V; etc. Un motor termic cu ardere intern funcioneaz corespunztor unui ciclu motor. Ciclul motor reprezint succesiunea proceselor termice care se repet periodic n interiorul cilindrului. Cursele pistonului n care se realizeaz ciclul motor se numesc faze sau timpi de funcionare. Ciclul motor comport urmtoarele faze: timpul 1 pistonul se deplaseaz de la PMI la PME iar prin deschiderea supapei de admisie, n cilindru este aspirat aer proaspt (la MAC) i respectiv amestec carburant (la MAS). Acest timp se numete admisie. timpul 2 pistonul se deplaseaz de la PME la PMI, ambele supape sunt nchise i are loc comprimarea aerului (la MAC) respectiv comprimarea amestecului carburant (la MAS). La sfritul acestei faze este introdus combustibilul n interiorul cilindrului (la MAC), respectiv producerea scnteii electrice (la MAS). Acest timp este denumit comprimare. timpul 3 Prin arderea combustibilului rezult gazele de ardere, care n destinderea lor, imprim pistonului o micare de la PMI la PME. Aceasta este singura faz n care se produce lucru mecanic util. La aceast faz ambele supape sunt nchise. Acest timp este denumit detent.

timpul 4 pistonul se deplaseaz de la PME la PMI, iar prin deschiderea supapei de evacuare, gazele de ardere sunt evacuate n atmosfer. Acest timp se numete evacuarea. PMI punct mort interior; PME punct mort exterior; MAC motor cu aprindere prin comprimare; MAS motor cu aprindere prin scnteie. Motorul termic cu ardere intern este format din mecanisme i sisteme, reprezentate prin: - mecanismul motor sau mecanismul biel-manivel; - mecanismul de distribuie a gazelor; - sistemul de alimentare; - sistemul de ungere; - sistemul de rcire; - sistemul de supraalimentare; - sistemul de aprindere (la motoarele MAS). Mecanismul motor asigur spaiul necesar desfurrii proceselor de lucru ale motorului, contribuind la transformarea cldurii rezultat prin arderea combustibilului n lucru mecanic util i la transformarea micrii rectilinii alternative a pistoanelor n micare de rotaie continu la arborele cotit. Mecanismul motor este din pri fixe i pri mobile. Prile fixe ale mecanismului motor sunt : blocul carter (suportul de prindere a componentelor motorului), cilindrii motorului (asigur spaiul necesar proceselor de lucru ale motorului) i chiulasa (etanarea cilindrilor la partea superioar). Prile mobile ale mecanismului motor sunt: grupa piston (pistonul propriu zis, segmenii i axul pistonului - asigur etanarea cilindrului i permite evoluia fluidului motor n cilindru), biela (realizeaz legtura ntre piston i arborele motor), arborele motor (cumuleaz energia mecanic obinut n cilindrii motorului i o cedeaz mecanismelor i sistemelor auxiliare sub form de micare de rotaie) i volanta (uniformizeaz micarea de rotaie a arborelui motor i permite pornirea motorului).

Mecanismul de distribuie a gazelor comand nchiderea i deschiderea orificiilor de admisie i evacuare n vederea schimbului de gaze cu exteriorul, la momente precis determinate de timp i n ordinea de funcionare a motorului. Este format din: galerii de admisie i evacuare i un mecanism de comand (la distribuia superioar acesta cuprinde urmtoarele elemente: arbore cu came, tacheii, tijele mpingtoare, culbutorii, axul culbutorilor, supapele de admisie, supapele de evacuare i transmisia). Arborele cu came comand deschiderea supapelor de admisie i de evacuare. Tacheii primesc micarea de la camele arborelui i mpreun cu acestea transform micarea de rotaie n micare rectilinie alternativ. Tijele mpingtoare transmit micarea primit de la tachei ctre culbutori. Culbutorii acioneaz asupra supapelor n vederea deschiderii orificiilor de admisie i de evacuare. Supapele realizeaz nchiderea i deschiderea orificiilor de admisie i de evacuare. Arcurile pentru supape realizeaz nchiderea orificiilor acionnd asupra supapelor. Sistemul de alimentare al motoarelor termice cu aprindere prin comprimare pstreaz o anumit cantitate de combustibil n imediata apropiere a motorului, filtreaz componentele amestecului carburant pe care le introduce n cilindrii motorului la momente precis determinate de timp i n ordinea de funcionare a motorului. Sistemul de alimentare este format din filtru de aer, galerie de admisie i elementele circuitului de combustibil: rezervor, pomp de alimentare, filtre de combustibil, pomp de injecie, regulator de turaie, injectoare, conducte de joas i de nalt presiune, conducte de retur a surplusului de motorin. Rezervorul stocheaz cantitatea necesar de combustibil pentru funcionarea motorului.

Pompa de alimentare asigur trecerea combustibilului din rezervor la pompa de injecie, nvingnd rezistena opus de filtrele de combustibil. Filtrele de combustibil i de aer asigur curarea componentelor amestecului carburant, de impuriti. Pompa de injecie asigur presiunea de injecie a combustibilului i dozeaz cantitatea de combustibil n funcie de sarcina motorului. Injectorul pulverizeaz combustibilul n interiorul cilindrului. Regulatorul de turaie are rolul de a menine turaia constant a motorului indiferent de sarcina acestuia prin modificarea debitului de motorin. Sistemul de ungere al motoarelor termice cu ardere intern asigur o pelicul de lubrifiant ntre suprafeele aflate n contact ale unor subansamble mobile cu scopul reducerii frecrii i uzurii, contribuind n acelai timp la rcirea i splarea pieselor cu care vine n contact lubrifiantul. Cel mai rspndit tip de sistem este cel cu ungere mixt, care cuprinde urmtoarele elemente: baia de ulei, pompa de ulei, filtrul de ulei, radiatorul de ulei, canalele i conductele pentru ulei. Baia de ulei stocheaz cantitatea de ulei necesar pentru ungerea motorului. Pompa de ulei asigur presiunea necesar i ciculaia lubrifiantului n sistem. Filtrul de ulei realizeaz curarea lubrifiantului de impuritile rezultate n urma frecrii. Radiatorul de ulei asigur schimbul de cldur cu mediul ambiant. La acest sistem o parte din piese se ung prin presiune (lagrele paliere i manetoane ale arborelui motor, lagrele paliere ale arborelui cu came i culbutori) iar alt parte prin stropire (supapele, tijele mpingtoare, tacheii i camele).

Sistemul de rcire al motoarelor termice cu ardere intern asigur rcirea pieselor motorului care se nclzesc datorit arderii combustibilului n interiorul cilindrului (cilindrii, pistoane i chiulas), meninnd o temperatur optim de funcionare. Cel mai rspndit sistem este cel cu rcire indirect (cldura este preluat de un lichid i apoi cedat mediului ambiant), cu circulaie forat i cu termostat. Prile componente principale ale acestui sistem de rcire sunt urmtoarele: radiatorul de ap, ventilatorul, pompa de ap, termostatul, cmaa de rcire a cilindrilor i cmaa de rcire a chiulasei. Radiatorul de ap stocheaz cantitatea necesar de lichid utilizat pentru rcirea motorului i realizeaz schimbul de cldur cu mediul ambiant. Ventilatorul realizeaz intensificarea rcirii, absorbind un curent de aer prin miezul radiatorului. Pompa de ap asigur circulaia forat a lichidului de rcire n sistem. Termostatul menine constant temperatura lichidului. Cmile de rcire sunt spaii necesare pentru circulaia lichidului, practicate n blocul cilindrilor i n chiulas. Supraalimentarea motoarelor termice cu ardere intern permite introducerea unei cantiti suplimentare de aer n cilindrii motorului, injecia i arderea complet a unei cantiti suplimentare de combustibil, n vederea creterii puterii motorului. Sistemul de supraalimentare este format din urmtoarele elemente: turbin, suflant, ax turbosuflant, galerie de admisie i galerie de evacuare. Turbina transform energia gazelor de evacuare ale motorului n energie mecanic sub form de micare de rotaie. Suflanta are rolul de a antrena aerul din atmosfer ctre interiorul cilindrului, fiind acionat de turbin. Sistemul de aprindere are rolul de a realiza scnteia electric necesar aprinderii amestecului carburant, la momente precis determinate de timp i n ordinea de

funcionare a motorului de tip MAS. Cel mai rspndit tip de sistem de aprindere este cel cu baterie i transformator care cuprinde urmtoarele pri componente: bateria de acumulatori, transformatorul, coloana ruptor-distribuitor, condensatorul, bujiile, conductorii electrici de joas i nalt tensiune. Bateria de acumulatori reprezint sursa de curent de joas tensiune. Transformatorul realizeaz transformarea curentului de joas tensiune n curent de nalt tensiune. Coloana ruptor-distribuitor realizeaz ntreruperea curentului de joas tensiune i distribuirea ctre bujii a curentului de nalt tensiune. Condensatorul capteaz curenii de autoinducie care tind s distrug ruptorul. Bujia realizeaz scnteia electric necesar aprinderii amestecului carburant. 4.2. COMBUSTIBILI I LUBRIFIANI UTILIZAI N EXPLOATAREA UTILAJELOR TEHNOLOGICE Combustibilii principali, folosii n exploatarea utilajelor tehnologice se clasific n : - combustibili clasici benzina i motorina i petrolul; - combustibili neconvenionali - metanolul, etanolul i uleiul de rapi; Benzina este un combustibil folosit la motoarele cu ardere intern cu aprindere prin scnteie (MAS). Proprietile principale ale benzinei sunt: neutralitatea (proprietatea de a fi neutr din punct de vedere chimic), stabilitatea chimic (de a nu-i modifica structura chimic), volatilitatea i antidetonana (arderea combustibilului la o vitez normal de 15 20 m/s). Caracteristica principal a benzinei este reprezentat de cifra octanic care arat tendina benzinei de a nu produce fenomenul de detonaie (o vitez de propagare a flcrii de 1500 2000 m/s).

Cifra octanic a benzinei (CO), se determin prin compararea probei de benzin date, cu un amestec etalon format din izooctan (care are tendin mic de detonaie) i heptan (care are tendin mare de detonaie). Procentul de izooctan din amestecul etalon care se comport la fel ca benzina dat reprezint cifra octanic a combustibilului. Proprietile antidetonante ale benzinei pot fi mbuntite prin adugarea unor substane denumite aditivi (alcooli). Motorina este un combustibil folosit la motoarele cu ardere intern cu aprindere prin compresie (MAC). Principalele proprieti ale acestui combustibil sunt urmtoarele: neutralitatea, stabilitatea chimic, pulverizare bun, temperatur de fierbere ridicat i capacitatea de se autoaprinde (autoaprinderea motorinei datorit temperaturii i presiunii ridicate din interiorul cilindrului) . Caracteristicile motorinei sunt reprezentate prin cifra cetanic i temperatura punctului de congelare. Cifra cetanic (CC) arat tendina motorinei de a se autoaprinde. Se determin prin compararea motorinei date cu un amestec etalon format din cetan (care se autoaprinde uor) i alfametilnaftalenul (care se autoaprinde greu). Procentul de cetan din amestecul etalon care se comport ca motorina dat reprezint cifra cetanic a combustibilului. A doua caracteristic a motorinei este reprezentat de temperatura punctului de congelare (temperatura la care combustibilul trece din starea fluid n starea semifluid). Metanolul este un combustibil folosit la motoarele cu ardere intern cu aprindere prin scnteie, ca nlocuitor pentru benzin. El se obine din subsane uscate (lemn, crbune), din gaze naturale i din petrol. Etanolul este un combustibil folosit ca nlocuitor pentru benzin pentru motoarele termice cu ardere intern cu aprindere prin scnteie. Se obine prin distilarea unor produse (napi, cartofi, legume, fructe, trestie de zahr, etc.). Uleiul de rapi este un combustibil vegetal utilizat la motoarele termice cu ardere intern cu aprindere prin comprimare putnd fi folosit att sub form de ulei brut (obinut

prin presare la rece) sau sub form de ulei rafinat i esterizat (metil-ester). Lubrifianii sunt substane lichide sau solide folosite pentru micorarea frecrii dintre piesele subansamblelor mobile i pentru reducerea uzurii acestora. Dup starea de agregare lubrifianii se clasific n : -lichizi (uleiuri); -solizi (vaseline sau unsori consistente). Uleiurile se clasific dup origine n : -uleiuri minerale; -uleiuri sintetice; -uleiuri vegetale. Dup destinaie uleiurile se clasific n : -uleiuri de motor; -uleiuri de transmisii; -uleiuri pentru instalaii hidraulice. Principalele proprieti ale uleiurilor sunt urmtoarele: vscozitatea (proprietatea uleiului de a se opune curgerii), onctuozitatea (proprietatea uleiului de a adera la suprafeele metalice ale pieselor i de a forma o pelicul rezistent la presiunea de contact), stabilitatea chimic (proprietatea uleiului de a nu-i schimba compoziia chimic), rezistena la oxidare (proprietatea uleiului de a nu se oxida n timpul funcionrii motorului), punctul de inflamabilitate (este temperatura la care uleiul ncepe s ard). Uleiurile de motor au vscozitatea cuprins ntre 0-50 grade Engler (8 clase de vscozitate) i au indicativul M. Sunt utilizate de regul uleiurile multigrad n condiii diferite de temperatur a mediului ambiant. Uleiurile de transmisie sunt utilizate pentru ungerea transmisiilor (cutii de viteze, multiplicatoare de turaie, reductoare planetare, etc) i au indicativul T. Sunt rezistente la presiuni de contact ridicate i au vscozitate mai ridicat dect cele de motor (3 clase de vscozitate de la 75 la 90). Uleiurile hidraulice utilizate n instalaiile hidraulice ale utilajelor sunt caracterizate prin vscozitate sczut i rezisten la temperaturi i presiuni ridicate.

Vaselinele (unsorile consistente) reprezint suspensii coloidale ale acizilor grai n uleiuri minerale. Caracteristica principal ale acestor vaseline este reprezentat prin temperatura punctului de picurare care arat temperatura la care aceste substane trec din starea solid n starea lichid. 4.3. SURSE REGENERABILE DE ENERGIE Consumurile tot mai mari de energie provenite din combustibilii fosili, care se produce la costuri din ce n ce mai mari, a determinat gsirea i utilizarea unor energii noi, regenerabile. n prezent pot fi utilizate energii regenerabile furnizate de agricultur (biomasa i biogazul) i energii furnizate din afara procesului de producie agricol (energia solar, eolian, geotermic, etc). 4.3.1. Biomasa Biomasa cuprinde totalitatea reziduurilor produciei vegetale care pot fi transformate n energie sub diferite forme (bioalimentar, mecanic, termic). Valorificarea energetic a biomasei este important a fi realizat n unitile agricole unde aceasta se produce, astfel fiind eliminat transportul produselor agricole reziduale la distane mari. Biomasa poate fi valorificat diferit ca surs de energie: -sub form de combustibili solizi care se folosesc pentru nclzirea ncperilor, adposturilor pentru animale, uscarea produselor agricole. n acest scop se folosesc o serie de materiale precum lemnul i reziduurile din lemn, paiele, cocenii, cioclii, tulpinile de floarea soarelui i porumb, etc. -sub form de combustibili lichizi utilizai la funcionarea motoarelor termice i care sunt reprezentai prin bioetanol (obinut din sorg zaharat, topinambur, floarea soarelui), biometanol (obinut din plop) i biodiesel (sub form de ulei obinut din rapi).

Utilizarea biomasei prezint urmtoarele avantaje: - folosirea i vnzarea produselor reziduale poate aduce venituri n exploataiile agricole; - nu necesit folosirea de terenuri agricole suplimentare; - rezolv parial nclzirea locuinelor n zonele de cmpie lipsite de pdure, cu cheltuieli minime; - producerea biomasei nu este limitat teritorial, ea rezultnd pe orice teren agricol. Utilizarea biomasei prezint i dezavantaje: - are putere caloric sczut; - randament sczut n instalaiile de ardere, datorit faptului c biomasa conine substane volatile. Se recomand folosirea unor instalaii cu dou camere de ardere astfel nct n camera secundar s fie arse substanele volatile (ex. energia termic obinut prin arderea a 5 Kg paie = energia obinut prin arderea a 1 Kg combustibil lichid); - cheltuieli sporite cu colectarea, transportul i depozitarea biomasei. 4.3.2. Biogazul Biogazul este un gaz care conine 55 % CH4 i 45 % CO2 , obinut prin fermentaia substanelor organice (dejeciile de la animale, reziduurile vegetale) sub aciunea bacteriilor anaerobe, la o temperatur cuprins ntre 3060 0 C. Pentru obinerea biogazului materia organic trebuie diluat cu ap i inut la fermentaie ntre 721 zile. n procesul de fermentaie este nevoie s fie consumat o anumit cantitate de energie caloric care reprezint aproximativ 30% din energia coninut n biogaz. Biogazul rezultat are o putere caloric de aproximativ 20 24 MJ / m3 iar prin purificare (eliminare CO2, H2S i NH3) poate ajunge pn la 36 MJ / m3 i poate fi utilizat ca nlocuitor al motorinei la motoarele termice cu aprindere prin comprimare. Avantajele utilizrii biogazului sunt urmtoarele :

obinerea de combustibil cu cheltuieli minime; neutralizarea dejeciilor de la animale se face cu cheltuieli minime. Producerea i utilizarea biogazului prezint i dezavantaje : - cantitatea mic de gaz obinut, variabil n timp (de la o vac prin colectarea i fermentarea dejeciilor, n 40 zile se obin 1,6 m3 de biogaz); - cheltuieli de investiii mari, recuperabile ntr-o perioad mare de timp; - pentru creterea randamentului sunt necesare echipamente de purificare a biogazului brut i funcionarea continu a instalaiei prin utilizarea a dou fermentatoare. 4.3.3. Energia solar Energia solar reprezint o surs imens de energie. n agricultur este utilizat pentru uscarea seminelor, nclzirea adposturilor, nclzirea apei, etc. Astfel, aceast form de energie poate fi transformat n energie mecanic, termic, chimic i electric. Captarea energiei radiante solare se poate face prin intermediul unor instalaii reprezentate prin captatoare solare (cu focar sau plane, captatoare cu celule foto voltaice). Utilizarea energiei solare prezint o serie de avantaje : - este o surs de energie inepuizabil; - este disponibil chiar la locurile unde exist cerere de energie, fr s fie nevoie de sisteme de distribuie; - este o energie nepoluant, uor de supravegheat i fr riscuri de accidentare pentru utilizatori; - se obine energie la costuri mici. Prezint i dezavantaje : - n funcie de condiiile meteo, energia solar nu poate fi utilizat n orice moment al zilei;

-

energia radiant solar este variabil, n funcie de anotimpuri.

4.3.4. Energia eolian Energia eolian este una din cele mai vechi forme de energie utilizate n procesele de producie a bunurilor materiale. n ara noastr nainte de apariia energiei fosile, a avut o mare dezvoltare folosirea morilor de vnt pentru mcinat i pompat apa. n prezent energia eolian este utilizat pentru alimentrile cu ap n mediul rural, pentru producerea energiei electrice n zonele unde nu exist reea electric, pentru acionarea pompelor din cadrul instalaiilor de irigat, n zonele de cmpie cu vnt puternic. Avantajele pe care le prezint utilizarea energiei eoliene sunt urmtoarele : - este gratuit, inepuizabil i nepoluant; - vntul bate n perioada n care este mare nevoie de energie : iarna pentru nclzit, primvara i toamna cnd rezervele de ap din sol sunt reduse i aceast energie poate fi folosit pentru acionarea instalaiilor de pompare din cadrul sistemelor de irigaii. Dezavantajele utilizrii acestei forme de energie sunt : - vnturile au un caracter aleator (intensitatea, direcia i durata cunosc variaii mari) i pentru folosirea energiei eoliene sunt necesare instalaii de stocare; - viteza minim a vntului trebuie s fie de 3 m/s pentru a putea aciona turbina eolian; - cost ridicat al instalaiilor datorate nlimii lor. Pentru transformarea energiei eoliene n energie mecanic sunt folosite turbinele eoliene. Clasificarea turbinelor se face dup urmtoarele criterii : dup numrul de pale. -turbine multipale pornesc uor la viteze mici, dar puterea nu crete odat cu viteza vntului;

-turbine cu 2-3 pale pornesc greu la viteze mari ale vntului, dar puterea crete odat cu viteza vntului. dup poziia axului turbinei. -cu ax orizontal; -cu ax vertical (Savonius). 4.3.5. Energia geotermic Energia geotermic se utilizeaz pentru nclzirea ncperilor (sere, solarii), nclzirea apei n adposturile de animale, meninerea procesului de fermentaie la producerea biogazului, pentru uscarea i industrializarea produselor agricole. Avantajele utilizrii acestei forme de energie sunt urmtoarele : - este o energie nepoluant; - nu necesit instalaii speciale pentru convertirea ei n alte forme de energie. Dezavantajele utilizrii energiei geotermice sunt : - folosirea energiei geotermice este restricionat n zonele unde sunt amplasate instalaiile de foraj; - coninutul n minerale ale apei geotermale poate coroda instalaia de distribuie; - utilizarea apei geotermale este nsoit de zgomot i emanaii de gaze; - costuri ridicate pentru captarea ei. 4.4. UTILIZAREA ENERGIEI ELECTRICE N AGRICULTUR Energia electric este o form intermediar de energie care poate fi transformat n alte forme de energie: mecanic, termic, luminoas, etc. Energia electric este folosit pentru mecanizarea proceselor de producie din agricultur :

prepararea hranei animalelor; alimentarea cu ap; evacuarea dejeciilor de la animale; la instalaiile de muls; la instalaiile de iluminat, nclzit; la instalaiile de condiionare i prelucrare a produselor agricole; - etc. Energia electric este obinut n centralele electrice cu ajutorul unor maini electrice denumite generatoare. Energia mecanic necesar pentru acionarea generatoarelor provine din transformarea altor forme de energie (caloric, hidraulic, nuclear). Energia electric poate fi asigurat din sistemul energetic naional sau din surse proprii (grupuri electrogene, microhidrocentrale, turbine eoliene). Reeaua de producere, transport i distribuie cuprinde urmtoarele elemente : - generatoare sincrone de curent alternativ trifazat; - transformatoare ridictoare de tensiune; - liniile electrice de nalt tensiune (110, 220, 400 KV); - transformatoare zonale cobortoare de tensiune; - liniile electrice de tensiune medie (10, 15, 20 KV); - transformatoare cobortoare de tensiune, de alimentare; - reeaua de distribuie la consumatori (220, 380 V). n figura 11 este prezentat schema producerii, transportului i distribuiei energiei electrice. n timpul transportului energiei electrice se nregistreaz pierderi datorate efectului termic la trecerea curentului prin conductor. Cldura produs la trecerea curentului electric printr-un conductor se exprim prin relaia : Q = I2 R T, (J) (19)

n care : I = intensitatea curentului electric (A); R = rezistena electric a conductorului ();

T = timpul (s).

Fig.11. Schema producerii, transportului i distribuiei energiei electrice. 1. generator; 2. transformator ridictor de tensiune; 3. transformator zonal, cobortor de tensiune; 4. transformator de alimentare, cobortor de tensiune; 5. consumator electric (motor electric trifazat ); 6. consumator electric monofazat. Pentru ca pierderile de energie electric s fie ct mai mici trebuie ca intensitatea curentului s fie ct mai mic. Astfel, la aceeai putere pentru ca intensitatea curentului s fie mic trebuie ca valoarea tensiunii s fie mare. Puterea curentului electric reprezint produsul dintre intensitate i tensiune i este dat de relaia : P = I U, (KVA) (20)

n care : U = tensiunea curentului electric. Pentru pierderi minime de energie este nevoie ca transportul s se fac la tensiuni mari. Transformatoarele electrice (figura 12) de curent alternativ sunt aparate statice care modific valorile mrimilor electrice (tensiunea i intensitatea) dintr-un circuit electric i care funcioneaz pe principiul induciei electromagnetice. Ele pot fi : - monofazice;

-

trifazice.

Fig.12. Schema unui transformator electric 1. miez magnetic; 2. nfurare primar; 3. nfurare secundar; ns1. numrul de spire al nfurrii primare; ns2. numrul de spire al nfurrii secundare. Raportul de transformare este dat de relaia : K=

U1 I 2 ns1 = = U 2 I1 ns 2

(21)

Transformatoarele electrice pot fi : - ridictoare de tensiune (ns1 < ns2); - cobortoare de tensiune (ns1 > ns2). Mainile electrice produc i utilizeaz energia electric pentru alimentarea unor consumatori electrici sau acionarea unor dispozitive de lucru. Mainile electrice se mpart n : maini electrice de curent alternativ - sincrone; - asincrone; maini electrice de curent continuu.

Generatoarele sincroane de curent electric alternativ trifazat sunt maini rotative care transform energia mecanic n energie electric. Generatorul electric este format dintr-un inductor i un indus. El funcioneaz pe baza principiului induciei electromagnetice, potrivit cruia ntr-un conductor electric supus aciunii unui cmp magnetic variabil, se induce o tensiune electromotoare. Variaia cmpului magnetic poate fi provocat fie prin micarea inductorului fie a indusului. n practic sunt utilizate : - generatoare electrice cu rotor indus; - generatoare electrice cu stator indus. Tensiunea electromotoare indus se calculeaz cu relaia : E = B l v, (V) (22)

n care : B = inducia electromagnetic; l = lungimea conductorului electric; v = viteza periferic a conductorului electric. Frecvena curentului electric (f) se calculeaz cu relaia : F=

np , (Hz) 60

(23)

n care : n = turaia rotorului n=

60 f 60x50 = = 1500 rot/min; p 2

(24)

p = numrul de perechi de poli a unei nfurri induse; Frecvena curentului electric alternativ indus este proporional cu turaia rotorului i cu numrul de perechi de poli ai unei nfurri induse. Frecvena curentului electric alternativ are o valoare standardizat (f = 50 Hz) i de aici rezult c turaia generatorului trebuie s fie meninut constant.

Pentru producerea induciei magnetice, n practic se utilizeaz inductorul electromagnetic, prevzut cu miez magnetic i nfurare de excitaie, alimentat cu curent continuu. Dup modul de alimentare pot fi : - generatoare electrice cu excitaie independent (separat); - generatoare cu autoexcitaie (alimentate cu curent de la bornele indusului, dup ce curentul alternativ a fost redresat n curent continuu). Generatorul sincron de curent alternativ trifazat, cu rotor indus, cu autoexcitaie este format dintr-un stator (inductor) i rotor (indus). Statorul este prevzut cu o carcas care are la interior mai multe piese polare peste care se aplic bobinajele, legate ntre ele, formnd nfurarea de excitaie. Aceast nfurare este alimentat cu curent continuu obinut prin redresarea unei pri din curentul alternativ. Rotorul este alctuit dintr-un arbore, miez din tole de oel electrotehnic i cele trei nfurri rotorice induse. Pe rotor sunt amplasate patru inele colectoare, cu perii. Fiecare nfurare este legat cu un capt la un inel colector. Celelalte capete ale nfurrilor, rmase libere sunt legate ntre ele i prinse la cel de-al patrulea inel colector. Pentru funcionarea generatorului este nevoie de acionare prin intermediul unui motor. Generatorul sincron de curent alternativ trifazat, cu stator indus i excitaie separat. Rotorul (inductorul) generatorului este format dintr-un arbore de antrenare pe care sunt amplasate mai multe perechi de poli. Bobinele polilor electromagnetici sunt legate ntre ele formnd nfurarea de excitaie, alimentat cu curent continuu produs de un generator de curent continuu (echipament anex), denumit i excitatrice. Statorul (indusul) este prevzut cu o carcas care are la interior un miez din tole de oel n a crui degajri sunt amplasate cele trei nfurri induse.

Motoarele electrice sunt maini electrice care transform energia electric n energie mecanic. Motoarele electrice se clasific astfel : motoare electrice de curent alternativ trifazat. - motoare electrice sincrone; - motoare electrice asincrone : -trifazate (cu rotor n scurtcircuit i cu rotor bobinat); -monofazate (cu rotor n scurtcircuit i cu colector); motoare electrice de curent continuu. - cu excitaie n derivaie; - cu excitaie n serie; - cu excitaie mixt. Cele mai utilizate motoare sunt cele de curent alternativ trifazat, asincrone, datorit simplitii constructive i fiabilitii ridicate. Motoarele electrice, asincrone, trifazate sunt formate dintr-un stator i un rotor. Statorul acestor motoare produce cmpul magnetic nvrtitor. Este format dintr-o carcas prevzut la interior cu un miez din tole de oel n a crui degajri sunt dispuse cele trei nfurri inductoare. Capetele nfurrilor sunt scoase la cutia de borne. Rotorul bobinat este format dintr-un arbore care prezint n partea central un miez de oel i nfurrile rotorice. Trei capete ale nfurrilor sunt scurtcircuitate iar celelalte legate la inelele cu perii colectoare. Rotorul n scurtcircuit este alctuit dintr-un arbore, miezul de oel i nfurrile rotorice scurtcircuitate la ambele capete prin dou inele de contact. Funcionare. Statorul este alimentat de la reea cu curent alternativ trifazat care va produce n nfurrile statorice un cmp magnetic nvrtitor care se va roti cu turaia:

ns = 60

f , (rot / min) p

(25)

Acest cmp magnetic va induce n nfurrile rotorice un curent electric care va produce un cmp magnetic. Interaciunea dintre cele dou cmpuri magnetice va determina apariia unei fore electromotoare ce pune n micare rotorul. Acesta tinde s se roteasc cu aceeai turaie cu al cmpului magnetic nvrtitor, dar rmne n urm. Acest fenomen se numete alunecare iar motorul electric se numete asincron, pentru c turaia rotorului este mai mic dect turaia cmpului magnetic nvrtitor (alunecarea are valori de 28 %). Legarea la reeaua electric a motoarelor electrice asincrone, trifazate, se face n funcie de tensiunea de linie a reelei electrice i de tensiunea pe care o suport nfurrile statorice. Motoarele electrice se pot lega la reeaua electric, n stea i n triunghi. n figura 13 este prezentat schema legrii motoarelor trifazate n stea iar n figura 14 schema legrii n triunghi.

Fig.13. Schema legrii n stea la reeaua electric Ul = tensiunea de linie; Uf = tensiunea de faz.

La legarea n stea triunghi Uf = Ul.

Uf = Ul /

3 iar la legarea n

Motorul electric este prevzut cu o plcu indicatoare unde se precizeaz modul de conectare la reea i tensiunea pe care o poate suporta o nfurare statoric (ex :Y/ 220/380 V).

Fig.14. Schema legrii n triunghi la reeaua electric R, S, T fazele reelei; A, B, C i x, y, z capetele nfurrilor statorice. Cele mai utilizate metode de pornire a motoarelor electrice asincrone, trifazate sunt: pornirea n stea triunghi; pornirea cu reostat. Pornirea stea triunghi este cel mai des utilizat i are drept scop reducerea curentului de pornire prin micorarea tensiunii de alimentare pe faza statorului. Pornirea cu reostat se aplic numai la motoarele cu rotorul bobinat, situaie n care rezistena reostatului este legat n serie cu nfurarea rotorului. Astfel se diminueaz curentul de pornire n condiiile unui cuplu ridicat.