KONCEPČNÍ NÁVRH PORTÁLOVÉHO JEŘÁBU 4 TUNY

Transkript

1 VYSOKÉ UČEÍ TECHICKÉ V BRĚ BRO UIVERSITY O TECHOLOGY AKULTA STROJÍHO IŽEÝRSTVÍ ÚSTAV AUTMOBILÍHO A DOPRAVÍHO IŽEÝRSTVÍ ACULTY O MECHAICAL EGIEERIG ISTITUTE O AUTOMOTIVE EGIEERIG KOCEPČÍ ÁVRH PORTÁLOVÉHO JEŘÁBU 4 TUY COCEPTUAL DESIG O PORTAL CRAE 4 TOE BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR ZBYĚK LOPATA IG. MARTI KUBÍ BRO 011

2

3

4 ABSTRAKT V bakalářské práci se zabývám koncepčním návrhem portálového jeřábu s nosností 4 tun. Práce je zaměřena na návrh hlavních parametrů jeřábu, jeřábové kočky, hlavního nosníku, podpěr, kolejnic, pojezdových kol a pojezdových ložisek. Dále práce obsahuje kontrolní výpočet konstrukce jeřábu a pojezdových ložisek. V praktické části je rovněž doložen výkres sestavy a D model jeřábu. Klíčová slova portál, jeřáb, kočka, pojezd jeřábu ABSTRACT In my bachelor s thesis I deal with a concept suggestion of portal crane with a lifting capacity of 4 tonnes. The bachelor s thesis is aimed at suggestion of basic parameters of crane, hoist, main girder, shorings, rails, travelling wheels and travelling bears. Bachelor s thesis also contains control calculation of construction of crane and travelling bears. In practical part of thesis drawing of crane and three dimensional prototype of crane is claused. Keywords portal, crane, hoist, crane travel

5 Bibliografická citace LOPATA, Z. Koncepční návrh portálového jeřábu 4 tuny. Brno: Vysoké učení technické v Brně, akulta strojního inženýrství, s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Martin Kubín

6 Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracoval samostatně, za pomoci rad vedoucího, pana Ing. Martina Kubína a také na základě literatury a podkladů uvedených v seznamu použité literatury. V Brně dne 7. května podpis

7 Poděkování Tímto bych chtěl poděkovat vedoucímu bakalářské práce Ing. Martinu Kubínovi za užitečné rady, které mi poskytl při zpracování této práce.

8 Obsah 1 ÚVOD... 9 VOLBA TYPU PORTÁLOVÉHO JEŘÁBU VOLBA ZÁKLADÍCH PARAMETRŮ JEŘÁBU OSOST JEŘÁBU ROZPĚTÍ JEŘÁBU VÝŠKA ZDVIHU RYCHLOST POJEZDU JEŘÁBU VOLBA JEŘÁBOVÉ KOČKY KOCEPCE PORTÁLOVÉHO JEŘÁBU KOSTRUKCE JEŘÁBU Hlavní nosník Podpěra POJEZD JEŘÁBU Pojezdová kola Jeřábová kolejnice Pohon jeřábu APÁJEÍ A OVLÁDÁÍ JEŘÁBU KOTROLA ZATÍŽEÍ KOSTRUKCE JEŘÁBU KOTROLA RÁMU Úplné uvolnění Statický rozbor Výsledné vnitřní účinky Řešení Výpočet napětí a určení bezpečnosti rámu KOTROLA ZÁKLADU PODPĚRY Úplné uvolnění Statický rozbor Výpočet napětí a určení bezpečnosti základu KOTROLA PODPĚRY A VZPĚROU STABILITU Kvadratický moment průřezu Poloměr kvadratického průřezu Štíhlost Kritická štíhlost Kritická síla Bezpečnost ÁVRH A KOTROLA LOŽISEK KOL JEŘÁBU OTÁČKY POJEZDOVÉHO KOLA ZATĚŽUJÍCÍ SÍLA POJEZDOVÉHO KOLA AXIÁLÍ SÍLA V LOŽISKU RADIÁLÍ SÍLA V LOŽISKU URČEÍ KOEICIETŮ X A Y URČEÍ DYAMICKÉHO EKVIVALETÍHO ZATÍŽEÍ URČEÍ ZÁKLADÍ TRVALIVOSTI LOŽISKA ZÁVĚR SEZAM POUŽITÝCH ZDROJŮ SEZAM POUŽITÝCH OBRÁZKŮ A TABULEK SEZAM POUŽITÝCH ZAČEK A SYMBOLŮ... 41

9 1 ÚVOD Portálové jeřáby jsou typické pro svou nosnou konstrukci, tvořenou hlavním nosníkem (mostem) a dvěma podpěrami, která připomíná svým tvarem tzv. portál. Dále může portál pojíždět po kolejnicích umístěných na zemi nebo může být zakotven přímo k podkladu, což jsou jeřáby nepojízdné. Dle konstrukce a účelu se portálové jeřáby dělí na: a) jeřáby s kočkou - nepojízdné - pojízdné b) jeřáby s otočným výložníkem (přístavní) - s točnicí - sloupové c) překládací jeřáby Portálové jeřáby pracují především pod širým nebem a v dnešní době jsou z hlediska pohonu převážně elektrické. 9

10 VOLBA TYPU PORTÁLOVÉHO JEŘÁBU Pro svou práci jsem zvolil průmyslový portálový jeřáb, který bude využíván v dřevoprůmyslu. Rozhodl jsem se pro tento typ jeřábu zejména z důvodu jednoduché konstrukce a také proto, že se nejvíce blíží k návrhu jeřábu do nosnosti 4 tun. Ostatní druhy jeřábů, jako je např. přístavní, jsou na mnohem vyšší úrovni, zejména co se rozměrů a nosnosti týká. Obrázek 1: [5] Průmyslový portálový jeřáb Obrázek : [1] Přístavní portálový jeřáb (překládací) 10

11 VOLBA ZÁKLADÍCH PARAMETRŮ JEŘÁBU Základní parametry většiny jeřábů jsou obdobné, protože pracují na stejném principu. ení tomu jinak ani u portálového jeřábu. Jedná se o následující parametry: osnost jeřábu Rozpětí jeřábu Výška zdvihu Rychlost pojezdu jeřábu Rychlost pojezdu kočky Rychlost zdvihu břemene Obrázek : Schéma portálového jeřábu, poz. 1 - hlavní nosník, - podpěra, - kočka, 4 - pojezd jeřábu.1 osnost jeřábu osnost jeřábu vyjadřuje maximální jmenovité zatížení, pro které je jeřáb konstruován, a tudíž nesmí být překročeno. Tento parametr mám jako jediný zadán, činí 4 tuny. 11

12 . Rozpětí jeřábu Rozpětí portálového jeřábu udává vzdálenost mezi podpěrami, které nesou hlavní nosník. V našem případě to je maximální pracovní prostor, jelikož bude jeřáb bez funkčních převislých konců. Jeřáb bude pracovat v dřevoprůmyslu pod širým nebem, avšak pod zastřešením. Předpokládám vykládání a nakládání nákladu na jeden až dva kamióny. Při šířce nákladního vozu cca metry a šířce skladovací plochy dřevoprůmyslu 1 metrů navrhuji rozpětí jeřábu R = 0 m.. Výška zdvihu Stejně jako u rozpětí jeřábu, zde jde rovněž o maximální pracovní prostor, tentokrát ale ve směru svislém. Je to rozměr mezi hlavním nosníkem, resp. kočkou (kladkostrojem) a zemí, po které jeřáb pojíždí po kolejnicích. Vzhledem k výšce kamiónu cca 4,5 metru a případně dalšího manévrovacího prostoru nad vozem volím výšku zdvihu H Z = 9 m - viz také kapitola 4..4 Rychlost pojezdu jeřábu Dle [8] se u portálových jeřábů pohybuje pojezdová rychlost mez 1 až 0 metry za minutu. Dle velikosti navrhovaného jeřábu volím rychlost pojezdu 0 m/min. Rychlost pojezdu kočky a zdvihu břemene je uvedena v kapitole 4. 1

13 4 VOLBA JEŘÁBOVÉ KOČKY Jelikož se mi v zadání vyskytuje pouze jedna hodnota, a to maximální nosnost 4 tuny, rozhodl jsem se pro volbu normalizované jeřábové kočky, od které se bude dále odvíjet návrh zbylých částí jeřábu. Dnešní trh nabízí velké množství výrobců zabývající se výrobou a prodejem různých typů kladkostrojů. Zvolil jsem si firmu ABUS, která se mimo jiné zabývá také výrobou samotných jeřábů. Z katalogu jsem vybral elektrickou jednonosníkovou kočku, typ GM1000, jež nejlépe odpovídá zadaným a navrhovaným parametrům jeřábu. Tabulka 1: [] Parametry jeřábových koček 1

14 Vlastnosti vybrané jeřábové kočky jsou následující: lanový převod P K = 4/1 nosnost K = 5 tun výška zdvihu H K = 9 m hmotnost M K = 90 kg rychlost zdvihu V Z = 5/0.8 m/min rychlost pojezdu V K = 0/5 m/min C = 500 mm H = 196 mm Obrázek 4: [] Schéma jeřábové kočky Obrázek 5: [] Jeřábová kočka 14

15 5 KOCEPCE PORTÁLOVÉHO JEŘÁBU Portálový jeřáb bude pracovat ve středním provozu na již zmíněném zastřešeném dvoře dřevoprůmyslu ve dvou osmihodinových směnách 5 dní v týdnu. Časové využití jeřábu je zhruba 50%. Jeřáb bude bez funkčních převislých konců a bude pojíždět po jeřábové dráze - viz následující model. 5.1 Konstrukce jeřábu Obrázek 6: Portálový jeřáb osná konstrukce je sestavena převážně z běžně dostupných ocelových válcovaných profilů, což nám zaručuje relativně levnou a jednoduchou výrobu. Je tvořena hlavním nosníkem a podpěrami Hlavní nosník Pro tuto část konstrukce jsem zvolil ocelovou tyč profilu I s označením IPE 450, po níž bude pojíždět zavěšená jeřábová kočka. Materiál je dán výrobcem a jedná se o S55J. Obdoba ve značení je ocel třídy V místech podpěr jsou přivařeny plechy o tloušťce 15 mm, pomocí kterých se nosník připevní šrouby k podpěrám. a koncích nosníku jsou vyvrtané díry pro přichycení výztuh. 15

16 Obrázek 7: Hlavní nosník 5.1. Podpěra Podpěra se skládá z více částí, jak je možno vidět na Obrázku 8. Většina je tvořena dvěma U profily svařenými přírubami proti sobě taktéž ze stejného materiálu, jako hlavní nosník. Prvek umístěný svisle tvoří profily U 140 dlouhé 9 metrů. V horní časti je též přivařen plech o tloušťce 15 mm pro přišroubování hlavního nosníku. Otevřený profil v dolní časti je zavařen plechem a dále přivařen k základu podpěry, který je z profilu U 00 dlouhého 4 metry. Šikmé ztužení tvoří profily U 140 přivařené mezi základnou a svislou částí. Zbývající výztuha je přišroubována k boku svislého prvku. a druhém konci je přivařen plech pro přichycení k hlavnímu nosníku. Tato výztuha napomáhá k zamezení zborcení jeřábu do strany. 16

17 Obrázek 8: Podpěra 17

18 5. Pojezd jeřábu Zde je obsažena volba pojezdových kol, kolejnice a pohonu jeřábu. Pojezd je tvořen čtyřmi pojezdovými koly, z čehož dvě z nich jsou poháněná. Obrázek 9: Pojezd jeřábu 5..1 Pojezdová kola Pojezdová kola jsou zvolena dle [8]. Z důvodu sil působících ve vodorovném směru volím pojezdová kola se dvěma nákolky, které tyto vodorovné síly zachycují a také vedou jeřáb po kolejnici. Průměr pojezdového kola je normalizován a vzhledem k zatížení volím průměr kol D K = 0 mm. Kola se nejčastěji vyrábějí jako odlitek z oceli nebo mohou být kovaná v zápustkách. Z hlediska nepřesností jeřábové dráhy se u pojezdu na valivých ložiscích doporučuje ponechat vůli mezi nákolky a kolejnicí v rozmezí od 10 do 15 mm. 18

19 5.. Jeřábová kolejnice Dle [8] mohou být jeřábové kolejnice čtvercové a obdélníkové nebo pro nás vhodnější tvarové kolejnice, které se vyznačují snadnějším připojením, lepším využitím materiálu a vyšší tvrdostí. Vyrábějí se převážně z válcované oceli Délka kolejnic se volí s ohledem na jejich dostatečnou rovinnost. Se zřetelem na rozměry a tlak vznikající od pojezdových kol je dle [1] zvolena jeřábová kolejnice A 65. Obrázek 10: Pojezdové kolo a jeřábová kolejnice 5.. Pohon jeřábu Jeřáb je poháněn dvěma převodovými motory, které jsou umístěny na základu podpěr tak, aby poháněná kola byla situována proti sobě. Toto uspořádání zajistí stejný rozjezd obou podpěr jeřábu a eliminuje se tak možné příčení. Ačkoliv portálový jeřáb málokdy pojíždí se zavěšeným břemenem, jsou proti rozkývání břemena použity frekvenční měniče, které zajišťují plynulý rozjezd jeřábu. Dle [9] jsou zvoleny dva převodové motory SEW, typu DV 1S4, vybavené frekvenčním měničem. Dále je s motorem spojena převodovka R 97, která též obsahuje integrovanou elektromagnetickou kotoučovou brzdu. 19

20 5. apájení a ovládání jeřábu Pro napájení jeřábu je zvolena střídavá trojfázová síť s napětím 80 V a frekvencí 50Hz, což dnes bývá nejčastější případ. Pro zajištění přenosu elektrického proudu k jeřábu je zvoleno uzavřené trolejové vedení umístěné např. pod zastřešením areálu. Sběrač spojený pevně s jeřábem dokáže díky svému kyvnému uložení eliminovat případné montážní nerovnosti. Celý jeřáb i jeřábová kočka se bude ovládat pomocí závěsného ovladače lokalizovaného podél jeřábu bez ohledu na poloze jeřábové kočky. 0

21 6 KOTROLA ZATÍŽEÍ KOSTRUKCE JEŘÁBU 6.1 Kontrola rámu Celý rám převedeme na jednoduchou lomenou prutovou soustavu, kterou lze řešit za pomoci obecné pružnosti a pevnosti. Hlavní nosník a podpěry jsou chápány jako jeden celek uložený na jedné straně kloubovým spojením a na druhé straně jako obecná podpora, což nám nahrazuje uložení pojezdových kol na kolejnici. Obrázek 11: Schéma zatížení rámu Maximální zatížení od břemene G g G g , , , (1) C B K 9 kde: G kg - maximální tíha břemene B G kg - hmotnost jeřábové kočky K - g m s - gravitační zrychlení W - zatížení větrem, dáno dle [10] W 1, 5k 1

22 6.1.1 Úplné uvolnění Obrázek 1: Schéma úplného uvolnění rámu 6.1. Statický rozbor 0 s () Rám je staticky určitý kde: - - počet neznámých parametrů - - počet použitelných podmínek Z rovnic rovnováhy určíme neznámé parametry ve vazbách: L L L L L L M AY P C C AY P W AY C B B C AY y W AX W AX X 1870, ,9 0 : 0 : : ()

23 C L C LP 4065, C 4065,9 1195, (4) L 0 B Výsledné vnitřní účinky x (0; L 1 P ) T 1 M 1 O1 AX Ay AX x 1 (5) kde: 1 - normálová síla v bodě 1 T - posouvající síla v bodě 1 1 M m - ohybový moment v bodě 1 O1 x (0; L ) T M O AX AY AX L P AY x (6)

24 kde: - normálová síla v bodě T - posouvající síla v bodě M m - ohybový moment v bodě O x (0; L ) T M O AX AY AX C L P AY L x C x (7) kde: - normálová síla v bodě T - posouvající síla v bodě M m - ohybový moment v bodě O 4

25 x (0; 4 L P ) T 4 M 4 O4 AY AX AX C L P x 4 AY L C L (8) kde: 4 - normálová síla v bodě 4 T - posouvající síla v bodě 4 4 M m - ohybový moment v bodě 4 O4 x (0; 5 L P ) 5

26 T 5 M 5 O5 AY AX AX C W LP x 5 AY L C L W x 5 (9) kde: 5 - normálová síla v bodě 5 T - posouvající síla v bodě 5 5 M m - ohybový moment v bodě 5 O Řešení T 1 M 1 O1 AX AY 1870, AX L P m (10) T M O AX AY ,45 AX L P AY L , m (11) T M M O O AX AY 1500 AX C L 1870, ,9 1195,45 P AY L C L , , m (1) T 4 M M 4 O4 O4 AY AX C 1870, ,9 1195, LP L AX AY L C , ,9 0 0 m (1) 6

27 T 5 M M M 5 O5 O5 O5 AY AX AX C 0 m W 1870, ,9 1195,45 LP LP AY L C L , ,9 0 W LP (14) Výpočet napětí a určení bezpečnosti rámu Z hlediska zatížení konstrukce jeřábu bude nejhorší ohybové zatížení M O1, M O. O1 O1 M W R k E1 K1 O1 O1 k ,4 10 K1 R E1 O1 78,1 MPa 55 78,1 4,5 k K,min (15) 4,5 Zvolený profil podpěry vyhovuje s poměrně velkým předimenzováním pro ohybové napětí, avšak s ohledem na vzpěrnou stabilitu profil ponecháme. kde: MPa - ohybové napětí podpěry O1 O1 cm W - průřezový modul v ohybu, dáno dle [] W O 86, cm E1 MPa R - mez kluzu materiálu, dáno dle [11] R E 55MPa k - bezpečnost podpěry K1 K,min 1 k - minimální bezpečnost, zvoleno k K, min O O M W R k O O E K k K R E O 16,8 MPa 55 16,8,6 k K,min (16),6 Zvolený profil hlavního nosníku vyhovuje 7

28 kde: MPa - ohybové napětí hlavního nosníku O O mm W - průřezový modul v ohybu, dáno dle [] - - W O 1500 cm R MPa - mez kluzu materiálu, dáno dle [11] R E 55MPa E k - bezpečnost hlavního nosníku K K,min k - minimální bezpečnost, zvoleno k K, min 6. Kontrola základu podpěry Zatížení základu zde tvoří nejen maximální hmotnost břemena a hmotnost kočky, ale také zatížení hmotností hlavního nosníku a svislé části podpěry. Působení zatížení je zvoleno ideálně přímo nad osou podpěry, jelikož takové zatížení bude maximální možné, kterého bychom při reálném umístění kočky s břemenem nedosáhli. Obrázek 1: Schéma zatížení Pojezdová kola jsou nahrazena obecnými podporami, poněvadž mezi koly a základem podpěry uvažujeme jen působení svislých sil. Obrázek 14: Schéma zatížení základu podpěry 8

29 Maximální zatížení G G P Z G G, m P, m C L L G P 77, kg kg g G p 155 g 4065,9 9, ,81 550,7 (17) kde: G kg - hmotnost hlavního nosníku, dáno dle [] G kg - hmotnost části podpěry, dáno dle [] P - g m s - gravitační zrychlení G P m G, m 77, 6, 16kg m kg m Úplné uvolnění 6.. Statický rozbor Obrázek 15: Schéma úplného uvolnění a průběh napětí základu s 0 (18) Základ podpěry je staticky určitý kde: - - počet neznámých parametrů - - počet použitelných podmínek 9

30 Z rovnic rovnováhy určíme neznámé parametry ve vazbách: Y M : A A : B Z b Z B 0 A b 0 B Z B b Z b Z A B A Z Z B Z 550,7 550,7 6751, ,8 6751,9 (19) 6.. Výpočet napětí a určení bezpečnosti základu M OZ A b 6751,9, ,9 m M OZ 4066,9 10 OZ 106,5 MPa (19) W OZ O1 R k EZ KZ k KZ R EZ OZ ,6, k KZ,min, Zvolený profil základu podpěry vyhovuje kde: MPa - ohybové napětí základu podpěry OZ W OZ mm - průřezový modul v ohybu, dáno dle [] EZ MPa - - W OZ 191cm R - mez kluzu materiálu, dáno dle [11] R EZ 55MPa k - bezpečnost základu podpěry KZ k - minimální bezpečnost, zvoleno k KZ,min KZ, min 0

31 6. Kontrola podpěry na vzpěrnou stabilitu Ve výpočtu zanedbáme šikmé ztužení podpěry. Zatížení je tvořeno tíhou břemene, kočky a hlavního nosníku. Výpočet je proveden dle [4]. Obrázek 16: Schéma zatížení pro vzpěrnou stabilitu G 155 C g 4065,9 9, , (0) V 5 kde: - maximální zatížení od břemene C G kg - hmotnost hlavního nosníku - g m s - gravitační zrychlení 1

32 Obrázek 17: Schéma zatížení podpěry pro vzpěrnou stabilitu 6..1 Kvadratický moment průřezu Jelikož známe průřezový modul profilu kontrolované podpěry, můžeme rovnou určit kvadratický moment průřezu ze vztahu: W OX J ,8 10 X P OX 7 4 J X 1, mm (1) H P H W kde: W OX mm - průřezový modul v ohybu, dáno dle [] H mm - výška profilu P W OX 17,8 cm 6.. Poloměr kvadratického průřezu S S i X 1 profil J S X 0,4 40,8 cm 1, , ,5 mm () kde: 4 J mm - kvadratický moment průřezu X S mm - plocha průřezu profilu, dáno dle [] S profil 0 cm 1, 4

33 6.. Štíhlost LP ,1 () i 54,5 X kde: L mm - délka podpěry P 4 i X mm - poloměr kvadratického průřezu 6..4 Kritická štíhlost Způsob uložení podpěry nejvíce odpovídá druhému případu Eulerova vzpěru, čímž je dán součinitel uložení. Obrázek 18: [4] Případy Eulerova vzpěru KR E K, ,4 (4) λ λ KR 165,1 76,4 Aktuálním mezním stavem je stav vzpěrné stability kde: - - součinitel uložení MPa MPa 5 E - modul pružnosti v tahu materiálu, dáno dle [4] E,1 10 MPa K - mez kluzu materiálu, dáno dle [11] K 55 MPa

34 6..5 Kritická síla 5 7 E J X,1 10 1, , (5) L 9000 KR 8 P kde: - - součinitel uložení MPa 5 E - modul pružnosti v tahu materiálu, dáno dle [1] E,1 10 MPa 4 J X mm - kvadratický moment průřezu L mm - délka podpěry P 6..6 Bezpečnost k V KR 6, 1 V 09510, ,5 k D (6) 6,1 5 Podpěra vyhovuje kde: KR - - kritická síla - zatěžující síla pro vzpěr V k - dovolená bezpečnost vzpěrné stability, D dáno dle [4] k 5 D 4

35 7 ÁVRH A KOTROLA LOŽISEK KOL JEŘÁBU Dle [1] jsou z katalogu zvolena dvouřadá soudečková ložiska ZKL 1. Výhodou soudečkových ložisek je především přenos velkých radiálních a současně i axiálních zatížení. Vypočteno dle [6]. Hlavní údaje: vnitřní průměr ložiska d = 60 mm vnější průměr ložiska D = 110 mm šířka ložiska B = 8 mm dynamická únosnost ložiska C r = 15 k koeficient e e = 0,4 Obrázek 19: Schéma uložení pojezdového kola a ložisek 5

36 7.1 Otáčky pojezdového kola v 0 J 1 n Kolo 9,84 min (7) DK 0, kde: -1 v J m s - rychlost pojezdu jeřábu D m - průměr pojezdového kola jeřábu K 7. Zatěžující síla pojezdového kola Zatěžující síla na jedno pojezdové kolo je rovna reakci v podporách, jež máme vypočítané - viz kapitola , (8) K A B 4 7. Axiální síla v ložisku 0,1 0,1 79,4 79, (9) AX, L K Radiální síla v ložisku c 0,145 K 79,4 1646, (6) c c 0,145 0,145 RAD 7 kde: c m - vzdálenost mezi zatěžující silou a osou ložiska 7.5 Určení koeficientů X a Y AX, L RAD 79,4 1646,7 0, (7) 0, e = 0,4 dle [6] dáno X = 1 Y =,8 6

37 7.6 Určení dynamického ekvivalentního zatížení P X Y 11646,7,8 79,4 188, (8) R RAD AX, L Určení základní trvanlivosti ložiska P CR L H 097,9 hod (9) PR 60 nkolo 188,9 60 9,84 kde: C R - dynamická únosnost ložiska R p - - mocnitel valivých elementů P - dynamické ekvivalentní zatížení ložiska -1 n Kolo min - otáčky pojezdového kola Zvolený typ ložiska vyhovuje. 7

38 8 ZÁVĚR V bakalářské práci jsem se zabýval koncepčním návrhem portálového jeřábu o nosnosti 4 tun. Snažil jsem se vytvořit takový návrh, který by bylo možné realizovat i v praxi. Zaměřil jsem se zejména na návrh a pevnostní výpočet konstrukce jeřábu, přičemž jsem dbal na správnost výpočtů a celkovou funkčnost jeřábu. Celý návrh se odvíjí od zvolené jeřábové kočky, která je běžně dostupná. Základní parametry, pojezdová kola, jeřábovou kolejnici a pohon jeřábu jsem volil se zřetelem na technicky zaměřenou literaturu, v níž jsou uvedeny používané varianty. avrhovanou konstrukci jeřábu jsem pojal trochu netradičním uspořádáním, lišící se od jiných portálových jeřábů. Pevnostní výpočet ohybového napětí hlavního nosníku a podpěr vyhovuje. Taktéž byla podpěra zkontrolována na vzpěrnou stabilitu. Tato namáhání jsou pro konstrukci jeřábu hlavní. V neposlední řadě jsem se zabýval návrhem a kontrolou ložisek pro pojezdová kola. Životnost zvoleného typu ložiska je dostačující. Podle mého názoru by mohl být navržený jeřáb v budoucnu vyráběn a uplatněn v reálném životě. 8

39 9 SEZAM POUŽITÝCH ZDROJŮ [1] Evraz Vítkovice Steel [online]. 007 [cit ]. Jeřábové kolejnice. Dostupné z WWW: < [] erona [online]. 004 [cit ]. Válcované profily. Dostupné z WWW: < [] Iteco [online]. 006 [cit ]. Jeřáby a zdvíhací technika. Dostupné z WWW: < [4] JAÍČEK, ODRÁČEK, VRBKA. Mechanika těles, Pružnost a pevnost I. Brno : VUT Brno, 004. [5] Krantechnik [online]. 011 [cit ]. Kolejový portálový jeřáb. Dostupné z WWW: < [6] LEIVEBER, Jan; VÁVRA, Pavel. Strojnické tabulky. Úvaly : Albra, s. [7] MIÁŘ, Břetislav; KAŠPÁREK, Jaroslav. Dopravní a manipulační zařízení. Brno, Skriptum pro bakalářské studium. [8] REMTA, rantišek; KUPKA, Ladislav. Jeřáby, I-III. díl. Praha : STL, [9] Sew Eurodrive [online]. 010 [cit ]. Pohony. Dostupné z WWW: < [10] STUDIČKA, Jiří; HOLICKÝ, Milan. Ocelové konstrukce 0 : Zatížení staveb podle Eurokódu. Praha : ČVUT, s. [11] STUDIČKA, Jiří. Ocelové konstrukce 10. Praha : ČVUT, s. [1] Wikipedie [online]. 010 [cit ]. Portainer. Dostupné z WWW: < [1] ZKL Group [online]. 010 [cit ]. Ložiska. Dostupné z WWW: < 9

40 10 SEZAM POUŽITÝCH OBRÁZKŮ A TABULEK Seznam obrázků OBRÁZEK 1: [5] PRŮMYSLOVÝ PORTÁLOVÝ JEŘÁB OBRÁZEK : [1] PŘÍSTAVÍ PORTÁLOVÝ JEŘÁB (PŘEKLÁDACÍ) OBRÁZEK : SCHÉMA PORTÁLOVÉHO JEŘÁBU, POZ. 1 - HLAVÍ OSÍK, OBRÁZEK 4: [] SCHÉMA JEŘÁBOVÉ KOČKY OBRÁZEK 5: [] JEŘÁBOVÁ KOČKA OBRÁZEK 6: PORTÁLOVÝ JEŘÁB OBRÁZEK 7: HLAVÍ OSÍK OBRÁZEK 8: PODPĚRA OBRÁZEK 9: POJEZD JEŘÁBU OBRÁZEK 10: POJEZDOVÉ KOLO A JEŘÁBOVÁ KOLEJICE OBRÁZEK 11: SCHÉMA ZATÍŽEÍ RÁMU... 1 OBRÁZEK 1: SCHÉMA ÚPLÉHO UVOLĚÍ RÁMU... OBRÁZEK 1: SCHÉMA ZATÍŽEÍ... 8 OBRÁZEK 14: SCHÉMA ZATÍŽEÍ ZÁKLADU PODPĚRY... 8 OBRÁZEK 15: SCHÉMA ÚPLÉHO UVOLĚÍ A PRŮBĚH APĚTÍ ZÁKLADU... 9 OBRÁZEK 16: SCHÉMA ZATÍŽEÍ PRO VZPĚROU STABILITU... 1 OBRÁZEK 17: SCHÉMA ZATÍŽEÍ PODPĚRY PRO VZPĚROU STABILITU... OBRÁZEK 18: [4] PŘÍPADY EULEROVA VZPĚRU... OBRÁZEK 19: SCHÉMA ULOŽEÍ POJEZDOVÉHO KOLA A LOŽISEK... 5 Seznam tabulek TABULKA 1: [] PARAMETRY JEŘÁBOVÝCH KOČEK

41 11 SEZAM POUŽITÝCH ZAČEK A SYMBOLŮ Symbol ázev Jednotka a délkový rozměr mm b délkový rozměr mm B šířka ložiska mm c vzdálenost síly k ose ložiska m C rozměry jeřábové kočky mm C r dynamická únosnost ložiska d vnitřní průměr ložiska mm D vnější průměr ložiska mm D K průměr pojezdového kola mm e koeficient valivého tření - E modul pružnosti v tahu - A reakční síla v bodě A AX reakční síla v bodě A ve vodorovném směru AX,L axiální síla v ložisku AY reakční síla v bodě A ve svislém směru B reakční síla v bodě B C zatěžující síla od břemene K zatěžující síla pojezdového kola KR kritická síla vzpěru R radiální síla v ložisku V zatěžující síla pro výpočet vzpěru W zatěžující síla od působení větru X suma sil v ose x Y suma sil v ose y Z zatěžující síla základu podpěry g gravitační konstanta m.s - G B tíha břemene kg G K hmotnost jeřábové kočky kg G hmotnost hlavního nosníku kg G,m hmotnost 1 m hlavního nosníku kg.m -1 G P hmotnost části podpěry kg G P,m hmotnost 1 m podpěry kg.m -1 H rozměry jeřábové kočky mm H K výška zdvihu m H P výška profilu vzpěry mm H Z výška zdvihu m i X poloměr kvadratického průřezu mm J X kvadratický moment průřezu mm 4 k D minimální bezpečnost vzpěrné stability - k K1 bezpečnost podpěry - k K bezpečnost podpěry - k K,min minimální bezpečnost - k KZ bezpečnost základu podpěry - k KZ,min minimální bezpečnost základu podpěry - k V bezpečnost podpěry na vzpěr - 41

42 L H základní trvanlivost ložiska hod L délka hlavního nosníku m L P délka podpěry m L Z délka základu podpěry m M A suma momentů v místě A.m M B suma momentů v místě B.m M K hmotnost jeřábové kočky kg M O1 ohybový moment v bodě 1.m M O ohybový moment v bodě.m M O ohybový moment v bodě.m M O4 ohybový moment v bodě 4.m M O5 ohybový moment v bodě 5.m M OZ ohybový moment základu podpěry.m n Kolo otáčky pojezdového kola min -1 1 normálová síla v bodě 1 normálová síla v bodě 1 normálová síla v bodě 1 4 normálová síla v bodě 1 5 normálová síla v bodě 1 K nosnost kočky kg p mocnitel valivých elementů - P K lanový převod jeřábové kočky - P R dynamické ekvivalentní zatížení ložiska R rozpětí jeřábu m R E1 mez kluzu materiálu podpěry MPa R E mez kluzu materiálu hlavního nosníku MPa R EZ mez kluzu materiálu základu podpěry MPa s počet statické určitosti - S plocha průřezu profilu podpěry mm S 1profil plocha průřezu 1 profilu mm T 1 posouvající síla v bodě 1 T posouvající síla v bodě T posouvající síla v bodě T 4 posouvající síla v bodě 4 T 5 posouvající síla v bodě 5 v J rychlost pojezdu jeřábu m.s -1 V K rychlost pojezdu kočky m.s -1 V Z rychlost zdvihu kočky m.s -1 W O1 průřezový modul v ohybu podpěry cm W O průřezový modul v ohybu hlavního nosníku cm W OX průřezový modul v ohybu podpěry pro vzpěr cm W OZ průřezový modul v ohybu základu podpěry cm x 1 rozměr VVÚ m x rozměr VVÚ m x rozměr VVÚ m x 4 rozměr VVÚ m x 5 rozměr VVÚ m X koeficient dynamického ekvivalentního zatížení - 4

43 Y koeficient dynamického ekvivalentního zatížení - α součinitel uložení vzpěrné délky - λ štíhlost - λ KR kritická štíhlost - μ počet neznámých parametrů - ν počet použitelných podmínek - π Eulerovo číslo - σ K mez kluzu materiálu MPa σ O1 ohybové napětí podpěry MPa σ O ohybové napětí hlavního nosníku MPa σ OZ ohybové napětí základu podpěry MPa 4

44 1 SEZAM PŘÍLOH Výkresy sestav 1-D1/00 -D1/01 -D1/0 -D1/0 Výkresy součástí -D1/ D1/01.0 -D1/ D1/0.0 -D1/0.0 4-D1/ D1/ D1/ D1/0.07 -D1/0.01 -D1/0.0 4-D1/0.0 44