PÁSOVÝ ŠIKMÝ DOPRAVNÍK KAMENIVA

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY O TECHNOLOGY AKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ ACULTY O MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE O AUTOMOTIVE ENGINEERING PÁSOVÝ ŠIKMÝ DOPRAVNÍK KAMENIVA INCLINED BELT CONVEYOR O AGGREGATES BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR PETR ŠVÁSTA doc. Ing. MIROSLAV ŠKOPÁN, CSc. BRNO 0

2

3 Vysoké učení technické v Brně, akulta strojního inženýrství Ústav automobilního a dopravního inženýrství Akademický rok: 00/0 ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE student(ka): Petr Švásta který/která studuje v bakalářském studijním programu obor: Strojní inženýrství (30R06) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č./998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma bakalářské práce: v anglickém jazyce: Pásový šikmý dopravník kameniva Inclined belt conveyor of aggregates Stručná charakteristika problematiky úkolu: Proveďte konstrukční návrh samonosného šikmého pásového dopravníku, Hlavní technické parametry: dopravní výkon: kg/hod dopravní výška: do 3 m dopravní délka (rozteč mezi osami bubnů: 0 m dopravovaný materiál: drobné kamenivo max. zrnitost 50mm Cíle bakalářské práce: Proveďte funkční výpočet, určení hlavních rozměrů a návrh pohonu, zjednodušený pevnostní výpočet nosné konstrukce a dalších částí dle pokynů vedoucího BP. Nakreslete: celkovou sestavu dopravníku, podsestavu pohonného systému a napínacího zařízení.

4 Seznam odborné literatury:. Ondráček,E., Vrbka,J., Janíček,P. : Mechanika těles - pružnost a pevnost II VUT Brno, 988. Janíček P., Ondráček E., Vrbka J.: Pružnost a pevnost, VUT Brno, Gajdůšek, J., Škopán, M.: Teorie dopravních a manipulačních zařízení, skripta VUT Brno 988 Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc. Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven časovým plánem akademického roku 00/0. V Brně, dne..00 L.S. prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc. Ředitel ústavu prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc. Děkan fakulty

5 Anotace: Cílem bakalářské práce je návrh šikmého pásového dopravníku pro přepravu kameniva o zrnitosti do 50 mm. unkční výpočet je zhotoven podle normy ČSN ISO 5048 Pásové dopravníky s nosnými válečky. Zpráva obsahuje stručný popis funkce, použití i konstrukce dopravníku a jeho částí. Na základě zadaných rozměrů je zpracován funkční výpočet transportéru, zjednodušený návrh konstrukce a napínacího zařízení dopravníku. K práci jsou připojeny výkresy napínacího zařízení a sestavy dopravníku. Klíčová slova: Pásový dopravník, kamenivo, funkční výpočet, nosné válečky, stolice, dopravní pás, napínací zařízení Abstract: The aim of this work is the proposal inclined conveyor belt for transporting the aggregate maximum grain size up to 50mm. unctionalcalculation is made according to ISO 5048 Belt conveyor supportingrollers. The report contains a brief description of the function, use anddesign of the conveyor and its affiliates. On the basis of specifieddimensions is processed transporter function calculation, a simplifieddesign and conveyor tensioning devices. The work is accompanied bydrawings stretching equipment and conveyor assemblies. Keywords: Belt conveyor, aggregate, performance calculation, bearing rollers, mill,conveyor belt tensioner

6 Bibliografická citace mé práce: ŠVÁSTA, P. Pásový šikmý dopravník kameniva. Brno: Vysoké učení technické v Brně, akulta strojního inženýrství, s. Vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc..

7 Prohlášení: Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci Pásový šikmý dopravník kameniva vypracoval samostatně, s využitím rad vedoucího práce pana doc. Ing. Miroslava Škopána, CSc. a pomocí podkladů uvedených v seznamu použitých zdrojů. V Brně dně Petr Švásta

8 Poděkování: Děkuji všem za užitečné rady, které vedly ke zdárnému dokončení mé závěrečné bakalářské práce. Zejména děkuji vedoucímu mé práce panu doc. Ing. Miroslavu Škopánovi, CSc. za potřebné rady, typy, věcné námitky i vstřícnost. Zároveň bych chtěl poděkovat své rodině za podporu při studiu.

9 Obsah: Úvod Rozdělení pásových dopravníků... Koncepce řešení.... Dopravní pás.... Válečky Válečkové stolice Bubny Čistič pásu Napínací zařízení unkční výpočet Volba dopravního pásu Volba jmenovité dopravní rychlosti Určení šířky pásu B Volba válečků Volba válečkových stolic Pohybové odpory pásového dopravníku Hlavní odpory, h Vedlejší odpory, N Přídavné vedlejší odpory Odpor k překonání dopravní výšky, St Hnací síly a potřebný výkon Návrh pohonu Síly v pásu Pevnostní výpočet napínáku Kontrola šroubu na vzpěr Tlak v závitech Pevnostní kontrola dopravního pásu Pevnostní výpočet nosné konstrukce Závěr Seznam použitých zdrojů Seznam použitých symbolů Seznam příloh... 39

10 Úvod Pásový dopravník slouží pro kontinuální přepravu sypkého materiálu nebo kusového zboží ve vodorovném či mírně šikmém směru a je nejrozšířenější dopravní prostředek. Dopravní pás je nosný a zároveň i tažný prvek pro přepravovaný materiál. Vzhledem k jiným dopravním prostředkům má pásový transportér mnoho výhod, např.: plynulý chod, vysoký dopravní výkon, velmi úsporný a ekonomický provoz, bezhlučnost, jednoduchost údržby, jednoduchost konstrukce a nízká poruchovost. Naproti tomu jsou pásové dopravníky málo universální každý dopravník je navrhován a konstruován pro konkrétní použití. Díky svým vlastnostem jsou pásové dopravníky rozšířené v různých průmyslových odvětvích, nejvýznamněji však při těžbě v povrchových a hlubinných dolech. Obr. 0

11 . Rozdělení pásových dopravníků Podle dopravního pásu - dopravníky s gumovým nebo PVC pásem - dopravníky s ocelovým pásem - dopravníky s celogumovým pásem - dopravníky s pásem z drátěného pletiva Podle tvaru dopravníku - vodorovné - konvexní (přechod dopravníku ze šikmého směru na vodorovný) - konkávní (přechod dopravníku z vodorovného směru na šikmý) - kombinované (kombinace výše uvedených) Podle provedení nosné konstrukce - stabilní - pojízdné a přenosné - přestavitelné - Konstrukce dopravníku s gumovým pásem Koncepce řešení Pásový dopravník se skládá z více částí. Mnou navrhovaný dopravník bude dopravovat kamenivo do maximální zrnitosti 50 mm do vzdálenosti 0 m a výšky 3 m. Nosná větev dopravníku se skládá z válečkových stolic, každá válečková stolice má dva válečky, které jsou skloněné o 0 vůči horizontální rovině. Spodní (vratná) větev je tvořena rovnými válečkovými stolicemi, ve kterých jsou diskové válečky. V spodní části dopravníku je vratný napínací buben, který je připevněn k napínacímu zařízení. V horní části dopravníku je elektrický hnací buben, na jeho čelo se cca 0 pod osu dopravníku umísťuje čistící stěrač. Celou konstrukci pak obíhá dopravní pás, který je zpravidla normalizovaný. Koncepce pásového dopravníku je naznačena na následujícím obrázku.

12 Obr.. Dopravní pás Dopravní pás je nosný a zároveň unášecí prvek dopravníku. Skládá se z nosné kostry, ochranných gumových okrajů, horní a dolní krycí vrstvy a případně i z nárazníku. Obr. 3 zdroj [6] Kostra slouží k přenosu tahových sil z hnacího bubnu na dopravní pás. Je tvořena textilními vložkami z bavlny nebo polyamidu (či jejich kombinace). Jednotlivé vložky jsou vzájemně spojeny vrstvou měkké pryže. Podle typu použitého materiálu kostry rozlišujeme pásy na pásy s textilní či ocelovou kostrou. Podle počtu vložek pak pásy rozdělujeme na jednosložkové a vícesložkové. Horní krycí vrstva slouží jako ochrana kostry. Tato vrstva přichází do styku s dopravovaným materiálem, proto je širší než krycí vrstva spodní. Dopravní pásy se zpravidla navrhují tak, aby horní krycí vrstva odolala abrazi déle, než dojde

13 k úplnému přípustnému vytažení pásu. Dle použití pásu může být také horní krycí vrstva profilovaná. Dolní krycí vrstva má podobný význam jako vrstva horní, ale je tenčí. Dolní krycí vrstva přichází do styku pouze s válečky dopravníku, tudíž tolik nepodléhá opotřebení. S ohledem na dopravovaný materiál můžeme volit různé druhy dopravních pásů, např.: pásy s chemickou odolností, pásy pro dopravu mastných materiálů, pásy pro použití za vysokých teplot či pásy pro dopravu potravin. Dopravní pásy se obvykle vyrábějí v normalizovaných šířkách od 400 do 400mm. Válečky Válečky jsou jednou z nejdůležitějších součástí pásového transportéru. Slouží k podpírání a vedení dopravního pásu v horní i dolní větvi dopravníku. Válečky jsou usazeny ve válečkových stolicích. Podle uspořádání válečků ve válečkové stolici se významně mění i průřez náplně pásu. Na válečky jsou kladeny velké konstrukční nároky, protože musí mít co největší trvanlivost i v těžkých provozních podmínkách. Měly by být odolné proti opotřebení, měly by být dobře utěsněné, aby do nich nevnikaly nečistoty či vlhkost a tím se i prodloužila jejich životnost. Válečky by neměly klást velký odpor proti otáčení a měly by být dobře vyváženy. Válečky se skládají z čel, na která je přivařen skružený plech. Čela jsou osazena kuličkovými ložisky, která jsou chráněna těsněními. Celý váleček obíhá kolem osy. Skladba válečků je zřejmá z následujícího obrázku..3 Válečkové stolice Obr. 4 zdroj [7] Válečkové stolice jsou jednoduché konstrukce, do kterých se vkládají válečky. Jsou upevněny na nosném rámu dopravníku. Slouží jako podpěry pásu v horní i spodní větvi dopravníku. Uspořádáním válečků ve stolicích lze významně měnit 3

14 průřez dopravovaného materiálu na pásu. Proto se v horní větvi dopravníků užívá korýtkových stolic se dvěma a více válečky. Ve spodní vratné větvi dopravníku pás neunáší žádný materiál, proto je vhodné použít jednoválečkovou stolice s čistícími diskovými válečky. Vzájemná vzdálenost stolic na dopravníku se určuje výpočtem podle přípustného prověšení pásu. Válečkové stolice by měly být jednoduché, lehké a dostatečně tuhé konstrukce..4 Bubny Obr. 5 zdroj [8] Bubny bývají umístěny na koncích dopravníků a slouží k otočení pásu z horní větve do dolní a naopak. Zároveň bubny slouží k přenosu hnacích sil z pohonu na pás a k napínání pásu požadovanou silou. Bubny bývají mírně bombírované či rovné s konickými konci. Bubny bývají obdobné konstrukce jako dopravníkové válečky. Na přepadávací stranu dopravníku se většinou umísťuje hnací buben, který zabezpečuje přenos hnací síly z pohonu na pás. Pro zvýšení třecího součinitele mezi bubnem a pásem bývá povrch bubnu pogumován. K hnacímu bubnu bývá připojena poháněcí stanice. U dopravníků malých rozměrů se používají elektrobubny, které v sobě mají zabudovaný hnací elektromotor i převodové ústrojí. Obr. 6 zdroj [9] Na straně, kde se materiál přivádí, se obvykle dopravník osazuje nepoháněnými bubny. Vratné bubny bývají obvykle menší než bubny hnací..5 Čistič pásu 4

15 Pásové transportéry často dopravují lepkavý, agresivní či vlhký materiál. V dolní větvi dopravníku běží znečištěná strana pásu po vratných válečcích. Aby nedocházelo k nalepování dopravovaného materiálu na válečky v dolní větvi dopravníku a nadměrnému opotřebení pásu, osazuje se dopravník čistícím zařízením. Většinou jde o jednoduchou plastovou stěrku, která se umisťuje za hnací buben dopravníku..6 Napínací zařízení Obr. 7 zdroj [0] Napínací zařízené je další nezbytnou součástí dopravníku. Slouží ke správnému napnutí pásu, aby nedocházelo k prokluzu a tím k nadměrnému opotřebení pásu. Podle konstrukce rozlišujeme několik typů napínacích zařízení: Tuhá napínací zařízení používají se zejména pro krátké dopravníky. Vratný buben je umístěn na saních a změnou jeho polohy se docílí správného napnutí pásu. K posunu bubnu se používají šrouby nebo napínací lana. Správné napnutí pásu se určuje odhadem tak, aby vždy docházelo k úplnému přenosu hnací síly na pás. Samočinná napínací zařízení se závažím tento typ napínacího zařízení je velmi výhodný, protože zajišťuje konstantní napnutí pásu požadovanou silou bez ohledu na protažení pásu. Používá se u delších dopravníků. Samočinná či ručně regulovatelná napínací zařízení podle způsobu vyvození napínací síly mohou být tato zařízení pneumatická, elektrická či elektrohydraulická. Jejich výhodou je možnost okamžitého nastavení napínací síly podle potřeby, např. při rozběhu pásu. 5

16 Obr. 8 zdroj [] Podle potřeby či použití mohou být pásové dopravníky osazeny i dalšími díly, např. bočním vedením, oklepávacími válečky, shrnovačem, krytem, strážními válečky, naváděcími stolicemi, atd. V mém návrhu jsem všechny díly pásového dopravníku volil s ohledem na aktuální dostupnost v České republice a případně i na jejich cenu. 3 unkční výpočet Při výpočtu jsem postupoval podle platné normy Pásové dopravníky s nosnými válečky ČSN ISO 5048 [] a podle kapitoly ze skript Teorie dopravních a manipulačních zařízení []. 3. Volba dopravního pásu 3.. Volba jmenovité dopravní rychlosti Jmenovitá dopravní rychlost závisí na dopravovaném materiálu a druhu pásového dopravníku. Dopravovaný materiál je drobné kamenivo, proto volím dle [] str. 48, tab. 8.3 rychlost v,5 m s. Sklon dopravníku Dopravní výška H 3 m Dopravní délka L 0 m H sinδ L 3 sinδ 0 δ 7,5 () 6

17 Dle [] str. 5 tab. 8.5 je maximální sklon transportéru s hladkým pásem 8, sklon dopravníku vyhovuje. 3.. Určení šířky pásu B Teoretický průřez náplně pásu Dle [] str. 5, tab. 8.5 volím objemovou sypnou hmotnost Q ST 3600 ρ v S S T T ,5 0,06 m ρ 700 kg m 3 () Dle [] str. 49, tab. 8.4 by měla být zvolena šířka pásu B 400 mm. VZ praktických důvodů volím v mém případě šířku pásu B 500 mm. Výhodou použití širšího pásu je větší universálnost navrhovaného dopravníku. Dle [] se do šířky B 650 mm pásu používá korýtkový pás se dvěma nosnými válečky. Využitelná ložná šířka pásu b 0,9 B 50 b 0, b 400 mm (3) Dynamický sypný úhel Pro dopravovaný materiál volím dle [] str. 5, tab. 8.5 sypný úhel α 30 Θ 0,75 α Θ 0,75 30 Θ,5 (4) Největší plocha průřezu pásu Úhel sklonu bočních válečků horní dvouválečkové stolice volím dle [] str. 49, tab. 8.4 λ 0. 7

18 S S + S Obr. 9 zdroj [] S S S ( b cos ) λ ( 0,4 cos 0) 0,0 m tgθ 6 tg,5 6 (5) S S S b b cosλ sin β 0,4 0,4 cos 0 sin 0 0,03 m (6) S S S S + S 0,0+ 0,03λ (7) 0,03 m Součinitel korekce vrchlíku náplně pásu k k k cos δ cos Θ cos Θ cos 7,5 cos,5 cos,5 0,69 (8) 8

19 k k k Součinitel sklonu S S 0,0 0,03 0,834 ( k ) ( 0,69) Největší objemový dopravní výkon (9) I I I V V V S v k 0,03,5 0,834 0,09 m 3 s (0) Největší hmotnostní dopravní výkon I I I m m m 3600 I V ρ , kg h () Navrhnutý největší hmotnostní dopravní výkon tedy zadanému dopravnímu výkonu kg h. I m kg h vyhovuje Volba dopravního pásu Dle [4] volím dopravní pás MATADOR z internetové nabídky firmy STZ SERVIS Šířka pásu: B 500 mm Krycí vrstva: A (pro abrazivní materiál s velkou kusovitostí) Výstužný materiál kostry: EP vlákna polyester + polyamid Počet vložek: Dovolené namáhání v tahu: σ dov 50 N mm Pevnost v tahu: σ t 500 N mm Hmotnost m pásu: m P 0,9 kg m Tloušťka kostry: d k 3, mm Tloušťka horní krycí vrstvy: d h 4 mm Tloušťka dolní krycí vrstvy: d d mm Tloušťka pásu d 3, , mm Hmotnost m pásu V V P P 0,009 0,009 m 3 () 9

20 Dle [000] volím hustotu gumy ρ g 00 kg m 3 m m m P P P ρ g V P 00 0,009 0,9 kg m (3) 3..3 Volba válečků Volba válečků pro horní větev dopravníku Z internetového katalogu firmy STOMIL CZ s.r.o. [] volím: Váleček hladký Ø 89 / Ø 0 x C3 Délka: L h 35 mm Hmotnost rotujících částí: m h 3, Celková hmotnost: mc h 3, 7 kg Počet použitých válečků: n 8 Obr. 0 zdroj [] R Volba válečků pro dolní větev dopravníku h Z internetového katalogu firmy STOMIL CZ s.r.o. [] volím: Váleček diskový Ø 08 / Ø 63,5 / Ø 0 x C3 kg 0

21 Délka: L d 600 mm Hmotnost rotujících částí: m d 6, Celková hmotnost: mc d 8, 7 kg Počet použitých válečků: n 4 Volba strážních válečků Obr. zdroj [] d R 9 S ohledem na [3] bude pásový dopravník osazen strážními válečky. Dle [3] tab. 9.5, str. 05 volím strážní váleček Ø 89. Z internetového katalogu firmy STOMIL CZ s.r.o. [] volím: Váleček strážní Ø 89/ Ø 0 x C3 kg Délka: L s 00 mm Hmotnost rotujících částí: m s, Celková hmotnost: m C s, kg Počet použitých válečků: n 6 Obr. zdroj [] s R 7 kg

22 3..4 Volba válečkových stolic Horní větev Z katalogu [3] firmy AMG Karel Pícha, s.r.o. volím Pražec horní dvouválečkový Označení výrobku: PHD 500/Ø89/0st. Šířka pásu: B 500 mm Výška stolice: H s 5 mm Délka válečků: L h 35 mm Úhel sklonu válečků: λ 0 Hmotnost stolice: m s 5, 7 kg Počet stolic: n h 9 s Rozteč stolic: a0 m Obr. 3 zdroj [3] Z katalogu [3] firmy AMG Karel Pícha, s.r.o. volím Držák strážního válečku Označení výrobku: DSTRV 6 C

23 Šířka pásu: B 500 mm Výška stolice: L sv 8 mm Délka válečků: L s 00 mm Úhel sklonu válečků: λ 0 Hmotnost stolice: m s s 5 kg Počet stolic: n s 8 s Rozteč stolic: a s m Dolní větev Obr. 4 zdroj [3] Z katalogu [3] firmy AMG Karel Pícha, s.r.o. volím Držák spodního válečku Označení výrobku: DSV 500/Ø08/4 Šířka pásu: B 500 mm Délka válečků: L d 600 mm Hmotnost stolice: m d 5, 6 kg Počet držáků: n d 4 d Rozteč držáků: a u m Obr. 5 zdroj [3] 3

24 3. Pohybové odpory pásového dopravníku 3.. Hlavní odpory, H Rotační odpory válečků v horní a dolní větvi vznikající třením v ložiskách a těsnění válečků. Hmotnost rotujících částí válečků na m horní větve dopravníku q q q RO RO RO mr n m n h h R s + L L 3, 8, ,48 kg m s (4) Hmotnost rotujících částí válečků na m dolní větve dopravníku q q q RU RU RU mr n d d L d 6,9 4 0,76 kg m (5) Hmotnost dopravovaného materiálu na m délky dopravníku q q q G G G IV ρ v 0,09 700,5 3,87 kg m (6) Hmotnost m pásu Hmotnost q q q B B B m P B 0,9 0,5 5,46 kg m m m p 0,9 kg m (7) Globální součinitel tření Dle [3] str. 53 volím f 0, 03 pro provoz dopravníku nepřesně vyrobeného s nedostatečnou údržbou, který pracuje v nepříznivých podmínkách 4

25 Hlavní odpory celkem H H H 9,6 N [ qr + qr + ( qg + qb ) cos ] O U 9,8 [ 8,48 +,76 + ( 3,87 + 5,46) cos7,5] f L g δ 0,03 0 (8) 3.. Vedlejší odpory, N Odpor setrvačných sil v místě nakládání a v oblasti urychlování Složka rychlosti dopravované hmoty ve směru pohybu pásu je ba ba ba I ρ V 0,09 74 N ( v v0 ) 700 (,5 0) v m s 0 0 (9) Odpor ohybu pásu na bubnech Pro pásy s textilními vložkami: d 9 B ,0 B D , , ,0 0,5 0,3 5,6 N (0) Odpor v ložiskách bubnu t t t d 0 0,005 T D 0,04 0, ,3,9 N () Vedlejší odpory celkem N N N ba ,6 +,9 0,5 N t () 3..3 Přídavné vedlejší odpory Odpor čističe pásu Dle [0] volím čelní stěrač s břity z karbidu wolframu CJ. výrobce AB Technology s.r.o. 5

26 Dotyková plocha mezi čističem pásu a pásem A A A č č č B t 0,5 0,003 0,005 m (3) Dle [] str. 3 volím volím μ 3 0, 4 A p μ r r r č 3 p Pa, součinitel tření mezi pásem a čističem pásu 0, ,4 (4) 30 N Přídavné vedlejší odpory celkem S r 30 N (5) 3..4 Odpor k překonání dopravní výšky, St St St St q G H g 3,87 3 9,8 967,4 N (6) 3.3 Hnací síly a potřebný výkon Obvodová síla potřebná na poháněcím bubnu U U U H + N + S + 9,6 + 0, ,4 8,5 N st (7) 3.4 Návrh pohonu Potřebný provozní výkon pohonu pásového dopravníku P P P A A A U v 8,5,5 87,8 W (8) Potřebný provozní výkon poháněcího motoru Dle [] str. 9 volím účinnost převodů η 0, 9 6

27 P P P M M M PA η 87,8 0,9 030,9 W (9) Volba pohonu Volím poháněcí elektrobuben RULMECA [5] Motorized Pulley 30L, Ø 30 mm, 50 Hz Typ: 30L Výkon: P, kw Průměr bubnu: D 3 mm Šířka bubnu: L B 550 mm 3.5 Síly v pásu Obr. 6 zdroj [5] Přenos obvodové síly na poháněcím bubnu Dle [] str. 3, tab. 4. volím součinitel tření mezi poháněcími bubny a pryžovým pásem μ 0, 37 a úhel opásání poháněcího bubnu je 80 tedy ϕ 3,4 rad,min U,max μ ϕ e,min 8,5 (30) 0,37 3,4 e 554,9 N,min 7

28 Omezení podle průvěsu pásu Dle [] str. 0 volím největší dovolený průvěs pásu ( h / a) 0, 05 adm Horní (nosná) větev min N min N min N a 0 ( qb + qg ) g 8 ( h / a) adm ( 5,46 + 3,87) 8 0,05 333,5 N 9,8 (3) Dolní (vratná) větev min min min V V V a 8 u q B ( h / a) g adm 5,46 9,8 8 0,05 89,7 N (3) Největší tahová síla v pásu Dle [] str. 0 volím součinitel rozběhu ξ, 6 max max max U ξ e 8,5,6 e 837,5 N μ ϕ + + 0,37 3,4 (33) pásu Nejmenší potřebná tahová síla v pásu je dána největším dovoleným průvěsem 333, 5 N. N min min 3.6 Pevnostní výpočet napínáku Potřebný posuv napínacího zařízení s 0,05 L s 0,05 0 s 0,5 m (34) S ohledem na předpokládané provozní podmínky dopravního pásu volím dva šrouby napínáku dle [4] str. 40 ŠROUB M4x80 ISO Délka šroubu: l š 80 mm 8

29 Velký průměr závitu: d š 4 mm Rozteč závitu: P š 3 mm Střední průměr závitu: d, 05 mm Malý průměr závitu: d3 0, 39 mm Malý průměr závitu matice: D 0, 75 mm Materiál šroubu: ocel Modul pružnosti v tahu (tlaku): E, 0 MPa Mez pevnosti v tahu: R m 340 MPa Mez kluzu: R e 0 MPa 3.6. Kontrola šroubu na vzpěr Plocha průřezu šroubu S S S š š š 3 π d 4 π 0, ,3 mm (35) Kvadratický moment průřezu šroubu J J J 4 3 π d 64 4 π 0, , mm 4 (36) Poloměr osového kvadratického momentu průřezu i i J S 8367, 34,3 i 5 mm (37) Štíhlost prutu (šroubu) λ λ λ s i (38) 9

30 Mezní štíhlost prutu (šroubu) π Dle [5] str. 3 volím α š E λm α š R 5 π, 0 λm 0 λ 49,7 M e (39) Protože 30 < 49,7 λ < λm rozhoduje vznik plastických deformací, a proto se šrouby kontrolují pouze na tlak Tlak v závitech Průřez šroubu π d3 + d A 4 π 0,39 +,05 A 4 A 35,5 mm (40) Normálové napětí v tlaku σ σ σ d d d max A 333,5 35,5 8,9 MPa (4) σ D 0,8 R e 0,8 0 68MPa (4) σ σ navržený šroub vyhovuje d D Tlak v závitech p p p z z z π π 4 min ( d D ) š ( 4 0,75 ) 5,5 MPa i 4 333,5 5 Materiál matice je ocel, proto dle [4] str. 398 je p D 50 MPa. (43) 30

31 p p navržený šroub vyhovuje z D Pevnostní kontrola dopravního pásu dov dov dov σ dov B N dov navržený pás vyhovuje max (44) 3.7 Pevnostní výpočet nosné konstrukce Konstrukce pásového dopravníku je zatížena lineární silou, která je součtem váhy dopravovaného materiálu, válečkových stolic, válečků a samotného pásu. Celá konstrukce je zároveň zatížena silou, která je nutná pro správné napnutí pásu. Pro zjednodušený výpočet uvažuji nejhorší možný způsob namáhání konstrukce, který by mohl nastat při manipulaci s dopravníkem. V programu AutoCAD jsem nasimuloval popsanou situaci a provedl kontrolní výpočet. Pro zjednodušený výpočet uvažuji konstrukci jako příčný prut. Prut je vázán staticky určitě. Výsledné stykové síly určím z podmínky statické rovnováhy uvolněného prutu. Obr. 7 Určení výsledných stykových sil Obr. 8 x 0 : max + Ax max 0 y 0 : Ay Q + B 0 (45) L M o 0 : L B Q 0 Po úpravě a dosazení 3

32 Ax B Ay 0 N 3368 N 3368 N (46) Výsledné vnitřní účinky Obr. 9 Kde x ( 0, L), po úpravách N T ( x) M ( x) o( x) Ay x max q x Ax q Ay x (47) Určení napětí Prut je zatížen na ohyb a současně na tlak. Výsledné napětí je součtem dvou jmenovaných. L Maximální ohybové napětí vzniká v místě x, kvadratický moment průřezu jsem spočítal pomocí programu AutoCAD. Obr. 0 3

33 33 Mpa s I M W M o o t o o o o 5, 0,35, σ σ σ (48) Normálové napětí Mpa A A N N N N,7 803,3 333 σ σ σ (49) Celkové napětí Mpa o N 53,8,7 5, + + σ σ σ σ σ (50) Bezpečnost vzhledem k MS pružnosti 3,9 53,8 0 K K R K e σ (5) Obr.

34 Pro kontrolu jsem provedl výpočet v AutoCADu a vypočtená napětí se shodují, bezpečnost 3,9 je dostačující. 4 Závěr Podle zadaných parametrů jsem zpracoval potřebný výpočet šikmého pásového dopravníku pro přepravu drobného kameniva. S ohledem na dostupnost, případně i cenu jsem vybral nejvýhodnější komponenty, kterými jsem pásový dopravník osadil. V příloze jsou připojeny výkresy sestavení dopravníku a napínacího zařízení. Napínací zařízení jsem navrhoval dle vlastních dosavadních znalostí a zkušeností. Při návrhu jsem neobjevil žádné závažné komplikace, které by zabránili případné výrobě transportéru. V dnešní době je pásový dopravník velmi ekonomický způsob dopravy materiálu. Tuto skutečnost jsem v mém návrhu také zohlednil, a proto by měl mít navrhnutý dopravník universální použití. 34

35 5 Seznam použitých zdrojů Použitá literatura [] ČSN ISO Zařízení pro plynulou dopravu nákladů - Pásové dopravníky s nosnými válečky - Výpočet výkonu a tahových sil. Praha: Český normalizační institut, s. ISSN [] GAJDŮŠEK, Jaroslav; ŠKOPÁN, Miroslav. Teorie dopravních a manipulačních zařízení. První. Vysoké učení technické v Brně: Rektorát Vysokého učení technického v Brně, s. ISBN [3] ŠTROEK, Eduard, et al. Dopravné pásy v priemysle. I. vydanie. Košice: Štrofek, s. ISBN [4] LEINVEBER, Jan; VÁVRA, Pavel. Strojnické tabulky: Pomocná učebnice pro školy technického zaměření. Čtvrté doplněné vydání. Úvaly: ALBRA - pedagogické nakladatelství, s. ISBN [5] JANÍČEK, Přemysl, et al. Mechanika těles: Pružnost a pevnost I. Třetí přepracované vydání. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., s. ISBN X. Internetové zdroje [6] Delta Rubber: Products [online]. c00 [cit ]. Products. Dostupné z WWW: < [7] AMG Karel Pícha s.r.o. [online]. 0 [cit ]. Válečky hladké. Dostupné z WWW: < [8] Komponenty pro logistiku, manipulační a transportní techniku Válečky a soustavy pro pásové dopravníky ROLLCONTECH s.r.o. [online]. c00 [cit ]. Válečky a soustavy pro pásové dopravníky. Dostupné z WWW: < [9] Van der Graaf Drum Motor - A & M Today [online]. c0 [cit ]. Van der Graaf Drum Motor. Dostupné z WWW: < [0] AB Technology s.r.o. dopravní pásy dopravníky [online]. c008 [cit ]. CJ.. Dostupné z WWW: < --jpg/>. [] AB Technology s.r.o. dopravní pásy dopravníky [online]. c008 [cit ]. Dopravníky. Dostupné z WWW: < [] Stomil CZ s.r.o. - prodejce výrobků z pryže a polotovarů z plastických hmot: Katalog dopravníkových válečků[online]. c006 [cit ]. Dopravníkové válečky. Dostupné z WWW: < [3] Pražce - AMG Karel Pícha s.r.o. : Technické listy [online]. 0 [cit ]. Pražce. Dostupné z WWW: < [4] STZ-servis - dopravní pásy pryžotextilní [online]. 0 [cit ]. Dopravní pásy pryžotextilní. Dostupné z WWW: < 35

36 [5] Motorized pulley motorised pulley drum motor: RULMECA [online]. 0 [cit ]. Motorized Pulleys 30L, 30M & 30H Ø 30 mm. Dostupné z WWW: < 6 Seznam použitých symbolů označení Název jednotka A Průřez šroubu m a 0 rozteč horních stolic m A č Dotyková plocha mezi čističem pásu a pásem m a s rozteč stolic pro strážní válečky m a u rozteč dolních držáků m B Šířka dopravního pásu m b Využitelná ložná šířka pásu m d Tloušťka pásu m D Průměr hnacího bubnu m d 0 Průměr hřídele v ložisku m D Malý průměr závitu matice m d Střední průměr závitu m d 3 Malý průměr závitu m d d Tloušťka dolní krycí vrstvy m d h Tloušťka horní krycí vrstvy m d k Tloušťka kostry m d š Velký průměr závitu šroubu m E Modul pružnosti v tahu (tlaku) Mpa f Globální součinitel tření - Průměrný tah v pásu na bubnu N,min Tahová síla v pásu N AX Reakce v bodě A, ve směru osy x N AY Reakce v bodě A, ve směru osy y N ba Odpor setrvačných sil v místě nakládání a v oblasti urychlování N B Reakce v bodě B N dov Dovolená tahová síla v pásu N H Hlavní odpory N l Odpor ohybu pásu v bubnech N max Největší tahová síla v pásu N min Nejmenší potřebná tahová síla v pásu N minn Omezení podle průvěsu pásu v horní větvi N minv Omezení podle průvěsu pásu ve spodní větvi N N Vedlejší odpory N Q Síla ekvivalentní liniovému zatížení N 36

37 r Odpor čistčů pásu N s Přídavné vedlejší odpory N St Odpor k překonání dopravní výšky N T Vektorový součet tahů v pásu N t Odpor v ložiskách bubnu N U Obvodová síla potřebná na poháněcím bubnu N U Obvodová síla potřebná na poháněcím bubnu N g gravitační zrychlení m/s H Dopravní výška m H s Výška horní stolice m i Poloměr osového kvadratického momentu průřezu m I Kvadratický moment průřezu m 4 I m Hmotnostní dopravní výkon kg/h I v Objemový dopravní výkon m 3 /s J Kvadratický moment průřezu šroubu m 4 k Součinitel sklonu - K Bezpečnost vzhledem k MS pružnosti - k Součinitel korekce vrchlíku náplně - L Dopravní délka m L B Šířka hnacího bubnu m L d délka dolního válečku m L h délka horního válečku m L s délka strážního válečku m L sv Výška stolice pro strážní váleček m l š Délka šroubu m m cd celková hmotnost dolního válečku kg m cs celková hmotnost strážního válečku kg m d Hmotnost spodního držáku kg m ch celková hmotnost horního válečku kg M o(x) VVÚ ohybového momentu N.m m p Hmotnost m pásu kg m Rd Hmotnost rotujících částí dolního válečku kg m Rh Hmotnost rotujících částí horního válečku kg m Rs Hmotnost rotujících částí strážního válečku kg m s Hmotnost horní stolice kg m ss Hmotnost stolice pro strážní váleček kg N (x) VVÚ ve směru normály N n d počet válečků v dolní větvi - n dd počet držáků - n h počet válečků v horní větvi - n hs počet horních stolic - n s počet strážních válečků - 37

38 n ss počet stolic pro strážní válečky - p Tlak mezi čističem pásu a pásem Mpa P Výkon hnacího bubnu kw P A Potřebný provozní výkon pásového dopravníku kw p D Dovolený tlak v závitech napínacího šroubu MPa P M Potřebný provozní výkon poháněcího motoru kw P š Rozteč závitu m P z Tlak v závitech napínacího šroubu MPa q B Hmotnost m pásu kg/m q G Hmotnost dopravovaného materiálu na m délky dopravníku kg/m q Ro Hmotnost rotujících částí válečků na m horní větve dopravníku kg/m q Ru Hmotnost rotujících částí válečků na m dolní větve dopravníku kg/m R e Mez kluzu MPa R m Mez pevnosti v tahu MPa S Skutečný průřez náplně pásu m s Potřebný posuv napínacího zařízení m S Průřez vrchlíku náplne pásu m S Průřez dolní náplně pásu m S š Plocha průřezu šroubu m s t Vzdálenost extremní hodnoty napětí od osy symetrie průřezu m t šířka dotykové plochy čističe pásu m T (x) VVÚ ve tečném směru N v Jmenovitá rychlost pásu m/s V p objem pásu m 3 α sypný úhel δ Sklon dopravníku η Účinnost převodů - θ Dynamický sypný úhel λ Úhel sklonu bočních válečků horní stolice λ Štíhlost prutu (šroubu) - λ M Mezní štíhlost prutu (šroubu) - μ Součinitel tření mezi poháněcím bubnem a pásem - μ 3 Součinitel tření mezi pásem a čističem pásu - ξ Součinitel rozběhu - ρ objemová sypná hmotnost kg/m 3 ρ g Hustota gumy kg/m 3 σ Celkové napětí MPa σ d Normálové napětí v tlaku MPa σ D Dovolené namáhání napínacího šroubu v tlaku MPa σ dov Dovolené namáhání pásu v tahu MPa 38

39 σ N Normálové napětí MPa σ o Ohybové napětí MPa σ t Pevnost pásu v tahu MPa 7 Seznam příloh Výkresová dokumentace Sestava pásového dopravníku 0-0-0/ Seznam položek 4-0-0/ Držák hnacího zařízení -03-0/ Napínací zařízení -04-0/ 39