Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ převody. Přednáška 12

Transkript

1 Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ převody Přednáška 12

2 Lanové převody Výhody a nevýhody. Druhy převodů. Ocelová lana. Lanové kladky. Lanové bubny. Pevnostní výpočet lan. Únavový život lan. Lanové kladkostroje a záchytná zařízení. Ohebné hřídele Příklady použití. Druhy hřídelů a jejich konstrukce. Poloměr ohnutí hřídele a směr otáčení. Obsah

3 Lanové převody The knowledge of man is as the waters, some descending from above, and some springing from beneath. FRANCIS BACON

4 Výhody a nevýhody Výhody lanových převodů Vysoká únosnost ocelových lan (pevnost až MPa). Vysoká mechanická účinnost (až 98%). Nízká pořizovací cena. Nízké provozní náklady. Snadná montáž. Nevýhody lanových převodů Značné prodlužování lan (většinou však nevadí funkci). Nutnost stálé kontroly lan (porušení jednotlivých drátků) a uchycení jejich konců. Velké zatížení hřídelí a ložisek.

5 Druhy převodů Přímé zavěšení břemene i = 1 Jednoduchý i = 2 Zdvojený i =2 Jednoduchým lanem i = 3 Dvojitý i = 3 Dvojitý i = 4

6 Ocelová lana Jednopramenné ČSN Šestipramenné Standard 6 ( ) + v ČSN Šestipramenné Standard 6 (1 + 6) + 1 (1 + 6) ČSN Šestipramenné Seal drátěná duše ČSN Šestipramnenné Warrington 6 19 ČSN Vícepramenné Herkules 36 7 ČSN

7 Lanové kladky Ocelové deskové S kluzným ložiskem Svařované Ocelové s nábojem S valivými ložisky Tvářené za studena

8 Lanové bubny Buben typizované kočky Uchycení lana na bubnu zubová spojka naklápěcí ložisko klínem napínací kladka příložkami

9 Pevnostní výpočet lan Zatížení lana od zvedaného břemene F = ( m + m ) Q N η g m Q hmotnost břemene m G hmotnost ostatních zvedaných částí N počet nosných průřezů lana η účinnost lanového převodu napínací kladka d průměr drátu D průměr kladky nebo bubnu J kvadratický moment průřezu drátu M ohybový moment E modul pružnosti v tahu lana S průřez lana ekvivalentní ohybové zatížení F o G snížení pevnosti lana v % Napětí v drátu způsobené jeho ohybem M 1 2 M D = = ; J = E J r D 2 E d d M M σ 2 = 2 = o J M D 2 E σ = o d D E F o = σ o S D/d

10 Pevnostní výpočet lan Minimální průměr kladek a bubnů Z hlediska minimalizace ohybového namáhání je vhodné používat kladky a bubny velkých průměrů. Minimální roztečný průměr kladky nebo bubnu se stanoví jako násobek průměru lana. Minimální hodnoty poměru D/d lana napínací pro kladky kladka a bubny S WS S WS WS SFW 18 Součinitel bezpečnosti Součinitel bezpečnosti se stanoví jako podíl jmenovité pevnosti lana ku maximálnímu zatížení lana. Jmenovitá pevnost lana musí být snížena o pokles jeho pevnosti způsobený ohybem. Minimální hodnoty součinitele bezpečnosti dle ANSI Nosná lana 3,2 Kotevní lana 3,5 Důlní kabely 5,0 8,0 Lana zdvihadel 5,0 Lana jeřábů 6,0 Lana nákladních výtahů 4,5 Lana osobních výtahů 7,5 D/d

11 Únavový život lan Stykový tlak mezi lanem a kladkou p = 2 F d D lana Mez pevnosti drátu 0,001 R R F m f m 2 F = d D lana 2000 F = d D lana napínací kladka Síla odpovídající mezi únavy drátu = ( p R ) m R 2 m d lana D Bezpečnost vůči únavě materiálu 1000 p/r m Meze pevnosti ocelových drátů Ocel vyšší kvality < R m < MPa Standardní ocel < R m < MPa Ocel nižší kvality < R m < MPa k f = F f F F o počet ohybů do lomu v milionech

12 Lanové kladkostroje lanový buben regulační brzda spouštěcí brzda elektrický motor napínací kladka kladnice ovladač

13 Záchytná zařízení brzdná lana katapulty můstek výtah runway ocelové lano ø 35 mm hydraulický tlumič

14 Ohebné hřídele La macchina deve nascere de la conoscenza. La conoscenza de la macchina. Questo e il metodo de la nuova scienza. GALILEO GALILEI

15 Příklady užití Spojení nesouosých hřídelů Spojení různoběžných hřídelů Spojení hřídelů v relativním pohybu Stroje pracující v nebezpečném prostředí Tlumení a absorpce vibrací Připojení mechanických přístrojů Přednáška 12 - Ohebné hřídele

16 Druhy hřídelů Přednáška 12 - Ohebné hřídele

17 Konstrukce hřídelů objímka ochranná ohebná hadice ohebný hřídel spojka délka hřídele objímka střední drát první vrstva poslední vrstva Na střední drát je v šroubovici navinuto 4 až 8 vrstev tenkého drátu o průměru 0,3 až 3 mm vždy v opačném smyslu. Poslední vrstva má smysl souhlasný se smyslem otáčení hřídele. Přednáška 12 - Ohebné hřídele

18 Poloměr ohnutí hřídele a směr otáčení Poloměr ohnutí hřídele musí být větší než jeho minimální přípustná hodnota. Se snižováním poloměru ohnutí dochází ke zvyšování vnitřního tření mezi jednotlivými vrstvami hřídele. vzdálenost mezi hnacím a hnaným hřídelem, y konec hřídele R R vyosení, x motor L o konec hřídele ve směru hodinových ručiček proti směru hodinových ručiček Poloměr ohnutí 2 2 x + y R = 4 x Minimální poloměr ohnutí R min = 30 d Jestli-že se hřídel otáčí opačně, než je smysl vinutí jeho poslední vrstvy, jeho únosnost se sníží o 30%. Přednáška 12 - Ohebné hřídele