1.0 STROJE A ZAŘÍZENÍ PRO DOPRAVU A MANIPULACI

Transkript

1 -1-

2 1.0 STROJE A ZAŘÍZENÍ PRO DOPRAVU A MANIPULACI Technologický aspekt strojů zařízení pro dopravu a manipulaci je zřejmý. Jedná se o přemísťování materiálu v prostoru. Potřeba měnit prostor a polohu u materiálů může mít z technologického pohledu několik důvodů. Prvním je doprava technologická, která vyžaduje transport a polohování materiálu během jeho technologického zpracování. Příkladem může být technologická doprava vytěžené horniny, např. kamene. Po odstřelu, těžbě nebo vylomení je nutné kámen transportovat k jeho zpracování. Mezi jednotlivými operacemi je nutná doprava a jeho polohování až po jeho uskladnění a manipulaci. Druhým důvodem dopravy je doprava (dálková), která je vykonávána obvykle na větší vzdálenosti a vyžaduje upravené trasy, jako jsou námořní cesty, vodní toky, železnice, silnice apod. Mezi takto specifikovanými technologickými důvody dopravy není jednoznačná hranice. Rozdělení mezi technologickou dopravou a dálkovou dopravou, např. u pásové dopravy, lanovek, dopravy potrubím apod., je velmi složité a sporné. Stroje a zařízení pro dopravu a manipulaci můžeme členit podle několika možných znaků. Prvním znakem může být převládající pohyb těchto zařízení, podle tohoto aspektu je dělíme na: - stroje a zařízení pro svislou dopravu a manipulaci, - stroje a zařízení pro vodorovnou dopravu a manipulaci. Pojem doprava bude pro účely této učebnice chápán jako změny polohy v prostoru, které Technologické procesy vyžadují s ohledem na dopravovaný materiál podle jeho konzistence (plyn, kapalina, pevná sypká látka, pevná kusovitá látka apod.) rozčlenění dopravy na: - cyklickou, - kontinuální. mají větší rozměr, přičemž stroje k tomuto účelu určené nemají jiný úkol než přemístit materiál jako břemeno. Pojem manipulace je pak změna polohy břemene v prostoru v malých rozměrech, která navíc s břemenem vykonává ještě jiné pohyby nebo technologické operace. Typickým zařízením pro dopravu je např. nákladní automobil, který břemeno přepraví na jiné místo. V případě manipulace požadujeme vedle dopravy např. přesné polohování břemene. Takové požadavky se vyskytují při montáži, otočení břemene do požadovaného směru, obrácení desky pro povrchovou úpravu apod. Technologické operace spojené s transportem mohou být mísení směsí, nabrání materiálu a jeho vysypání apod. 1.1 STROJE PRO SVISLOU DOPRAVU A MANIPULACI 1.2 JEŘÁBY Jeřáby jsou technická zařízení, která manipulují materiálem s převažujícím směrem pohybu svislým. Výška manipulace je řádově v metrech až ve stovkách metrů výšky. Základní technickou charakteristikou je nosnost jeřábu. Jeřáby lze členit podle několika znaků: - podle tvaru konstrukce, - způsobu pohonu, - způsobu pohybu, - nasazení. -2-

3 Tvar konstrukce je hlavním a viditelným znakem pro určení druhu jeřábu. Podle tohoto kritéria rozeznáváme: - jeřáby mostové, - jeřáby portálové, - jeřáby poloportálové, - jeřáby sloupové, - jeřáby věžové, - jeřáby lanové, - jeřáby výložníkové, - jeřáby konzolové. Způsob pohonu je dán hmotností břemene, podmínkami jeho používání, způsobem pohybu apod. Podle pohonu členíme jeřáby na: - pohon ruční, - pohon elektrický, - pohon spalovacím motorem mechanický, - pohon spalovacím motorem hydraulický. Způsob pohybu jeřábu, nutno dodat ustaveného jeřábu, určuje manipulační plochu, na které je jeřáb schopen ve vodorovné rovině dosáhnout k břemenu. Podle tohoto členění známe jeřáby: - pevné, - otočné, - pojízdné. Podle nasazení nebo druhu práce se jeřáby liší svými podvozky a konstrukci přizpůsobenou druhu práce. Podle druhu práce mohou jeřáby být: - montážní, - dílenské, - hutní, - skládkové, - stavební, - železniční, - přístavní, - vodní. Podvozky jeřábů slouží u mobilních jeřábů pouze k transportu vlastního jeřábu na místo použití, protože při zvednutí břemene se nesmí podvozku použít ke zvětšení manipulační plochy. To se týká podvozků kolových a housenicových. Jiné podvozky umožňují pohyb se zavěšeným břemenem. Těmito podvozky jsou plovoucí a kolejové. Podvozky jeřábů mohou být: - podvozky kolové, - podvozky kolejové, - podvozky housenicové, - podvozky plovoucí. -3-

4 1.2.1 JEŘÁBY MOSTOVÉ Mostové jeřáby jsou hojně používané jeřáby v provozních halách a skladištích. Manipulačním prostorem je obdélník, jehož šířka je dána rozpětím mostového jeřábu a délka je dána délkou pojezdové dráhy. Jejich nosnost je v desítkách až stovkách tun. Pracují v pravoúhlých kartézských souřadnicích. Jejich výhodou je, že nezavazí provozu, který obsluhují. Výška pojezdové dráhy obvykle přesahuje deset metrů. Umístění pojezdové dráhy ve výšce umožňuje i více drah nad sebou, kdy jednu manipulační plochu mohou obsluhovat dva jeřáby, aniž by si zavazely obvykle se také odlišují nosností. Pohon mostových jeřábů je většinou elektrický, v případě malých montážních mostových jeřábů může být pohon ruční. Elektrický proud je přiváděn k motorům buď sběrači a trolejí, nebo kabelem. Ovládání může být z kabiny na jeřábu nebo dálkovým ovládáním ze země. kočka pohon pojezdu příhradová konstrukce mostu pojezdová dráha kladnice konstrukce pojezdové dráhy Obr. 1 Schéma mostového jeřábu příhradové konstrukce Mostový jeřáb může mít konstrukci mostu jednonosníkovou a dvounosníkovou. Jednonosníkový mostový jeřáb je obvykle určen pro malé nosnosti. Most je zde tvořen obvykle válcovaným nebo svařovaným profilem průřezu I, který může být ještě tzv. prolamovaný. V takovém případě je kočka podvěšená a pojíždí na dolní přírubě profilu. -4-

5 profil I jednonosníkového mostového jeřábu pojezdové kladky zavěšené kočky Obr. 2 Schéma jednonosníkového mostového jeřábu a zavěšení pojezdových kladek zavěšené kočky Obr. 3 Prolamovaný nosník profilu I Dvounosníková konstrukce mostu mostového jeřábu znamená, že nosné konstrukce jsou dvě vedle sebe. Po nich pojíždí kočka a lana s kladnicí prochází mezi oběma konstrukcemi. Dvounosníková konstrukce může být příhradová, jak je zřejmé z obrázku č.1. Druhou variantou je plnostěnný nosník. Průřez takového nosníku je na obrázku 4. dvounosníková plnostěnná konstrukce mostu procházející nosné lano kolejnice pro pojezd kočky Obr. 4 Schéma dvounosníkové konstrukce mostového jeřábu (průřez) -5-

6 Konstrukce mostu mostového jeřábu jsou plnostěnné a příhradové. Příhradová dvounosníková konstrukce je lehčí a je vyráběna z válcovaných profilů - nejčastěji L. Plnostěnné nosníky jsou svařené z ocelových plechů a průřez mají uzavřený, jako je tomu u obrázku 4. Druhou možností je průřez II. Plnostěnné konstrukce jsou tužší. Pojezd mostu svojí délkou limituje délku manipulačního prostoru. Jeřábovou dráhu tvoří dvojice kolejnic, které jsou uloženy na nosnících spojujících sloupy. Rozteč kolejnic je vysoká a bývá tvořena moduly násobku 6, tedy 6, 12, 18, 24 metrů. Naopak rozteč pojezdových kol mostu je řádově menší. Takováto konstelace roztečí má sklony k zapříčení podélného pojezdu. Hnací kola se proto musí otáčet synchronizovaně a musí mít obrobeny průměry s vysokou přesností. Tím se zásadně odlišují např. od železničních kol spojených nápravou. Synchronizace kol vyžaduje mechanický přenos rotačního pohybu na vzdálenost desítek metrů mezi hnacími koly. Zde se musí počítat i se zkroucením hřídelů. Proto je delší část spojovacího hřídele obvykle trubka s větším průměrem než zbývající krátká část. Jiným řešením je umístění pohonu podélného pojezdy doprostřed mostu. Při náhodném proklouznutí jednoho kola, vlivem např. ledové námrazy, se most tzv. vzpříčí a musí být nadzvednutím vyrovnán. Konstrukce pohonu je zřejmá ze schématického obrázku. kolejová pojezdová dráha volná pojezdová kola hnací elektromotor hnací kola pojezdu hřídel spojující hnací kola (velký Ø) brzda pojezdu převodovka vnější převod Obr. 5 Schéma konstrukce synchronizovaného pohonu podélného pojezdu Hnací pojezdová kola se od např. železničních kol odlišují tím, že mají dvě osazení na hlavě kolejnice. S ohledem na tepelné dilatace dlouhého mostu musí mít možnost axiálního (osového posunu). Brzda slouží k zastavení a změnám rychlosti podélného pojezdu. Konstrukčně se jedná o brzdu čelisťovou, která je ovládána elektricky elhou. Kotouč brzdy je integrován na přírubu pružné spojky, která spojuje motor a převodovku. -6-

7 mechanizmus brzdy axiální vůle pojezdové kolo kolejnice čelist brzdy brzdový kotouč elha Obr. 6 Schéma pojezdového kola na kolejnici a čelisťové brzdy pojezdu Poznámka: Nadále bude v textu užíván pojem operační prostor jeřábu. Pro mostový jeřáb vypadá tento prostor jako obdélník. Třetím rozměrem je výška zdvihu. zdvih pojezdová dráha příčný pojezd kočky manipulační plocha jeřábu podélný pojezd mostu výška zdvihu délka podélného pojezdu rozpětí mostu jeřábu Obr. 7 Schéma manipulační plochy mostového jeřábu (obdélník) -7-

8 1.2.2 JEŘÁBY PORTÁLOVÉ Portálové jeřáby mají podobné užití jako jeřáby mostové. Jejich manipulační plochou je obdélník. Kolejová dráha je umístěna na zemi. Nivelizace a údržba podélného pojezdu je tak jednodušší. Konstrukční řešení je opět možné v provedení příhradové konstrukce nebo kombinace příhradové konstrukce (podpěry) a plnostěnného nosníku (most). Schéma konstrukce je patrné z obrázku. kočka podpěra příhradová konstrukce mostu podpěra Obr. 8 Schéma portálového jeřábu Portálové jeřáby mohou rozšiřovat šířku manipulačního prostoru prodloužením mostu přes rozteč kolejí pojezdu a podpěry. Toto provedení může být na jedné nebo obou koncích. Provedení je zřejmé z obrázku. převislý most kladnice pojezd portálu příhradová konstrukce mostu Obr. 9 Schéma portálového jeřábu s jednostranným rozšířením -8-

9 Pojezd portálu musí řešit stejný problém, který nastává u podélného pojezdu mostového jeřábu. Kolejové podvozky každé z podpěr portálu mají velmi malou rozteč oproti rozteči kolejnic. Opět zde hrozí vzpříčení celé konstrukce a je nutné synchronizované otáčení hnacích kol podvozků. Mechanickým řešením je přenesení otáček jednoho hnacího kola podvozku na podvozek na protější koleji. U mostového jeřábu se tato kola spojí hřídelí. U portálového jeřábu se provede totéž, ale rotační pohyb se přenáší pomocí řetězu do mostu portálového jeřábu. Schéma je patrné z obrázku. Hnací podvozky jsou opatřeny brzdou, která má kotouč integrovaný ve spojce mezi motorem a převodovkou. podvozky podélného pojezdu spojovací hřídel řetězy řetězová kola kolejnice pohon pojezdu (el. motor + převodovka) Obr. 10 Schéma synchronizace otáčení hnacích kol podvozku podélného pojezdu portálového jeřábu Vedle kolejových podvozků existují i podvozky kolové, jejichž pojezdovými koly jsou pneumatiky. Takovýmto portálem lze i zatáčet. Konstrukce je však mnohem složitější. Tyto jeřáby se pak pohybují po zpevněné ploše, např. panelech. Most portálového jeřábu může být proveden jako jednonosníkový i dvounosníkový. U jednonosníkových je kočka podvěšena stejně, jako je tomu u mostových jeřábů. Pohon jednotlivých motorů je elektrický a používány jsou asynchronní elektromotory. Přívod elektrické energie je u portálových jeřábů řešen kabely, které se podél dráhy vedou na vozíčcích podvěšených na profilu I, avšak i jiná řešení jsou možná. Nosnost portálových jeřábů je v desítkách tun a výška zdvihu je v desítkách metrů. Největší portálové jeřáby se používají v přístavech. Rozpětí mostu je až 90 metrů a výška podpěr rovněž 90 metrů. Nosnost těchto jeřábů je ve stovkách tun JEŘÁBY POLOPORTÁLOVÉ Poloportálové jeřáby jsou kombinací jeřábů portálových a mostových. Jejich konstrukce se volí obvykle v rámci rekonstrukce výrobních prostor, kdy se např. podél výrobní haly buduje sklad. Podvozky se pohybují na kolejích, z nichž jedna je vedena ve výšce mostu a druhá je -9-

10 na zemi. Podélný pojezd je proto nutno velmi pečlivě nivelovat a měření roztečí kolejnic je také složitější. Konstrukce tohoto typu jeřábu je rovněž buď příhradová nebo plnostěnný nosník. Provedení mostu může být jednonosníkové i dvounosníkové. Synchronizace otáček hnacích kol podvozku je řešena kombinací řetězu a průběžného hřídele. Most na straně podpěry může být prodloužen a zvětšuje tak manipulační plochu, která je zde obdélníková. Konstrukce je patrná z obrázku. kočka pojez na visuté dráze plnostěnná konstrukce mostu pojezd na zemi pilíř Obr. 11 Schéma poloportálového jeřábu JEŘÁBY SLOUPOVÉ Základní charakteristikou sloupových jeřábů je svislá konstrukce ocelového sloupu, který je otočný nebo částečně otočný. Jde o jeřáby několika typů, ale v oboru je nejpoužívanější systém derik. Z technologického hlediska se používá jako jeřáb stabilní pro manipulaci bloky z jámových lomů. Jeho manipulační plochou je ve vodorovné rovině kruhové mezikruží nebo častěji výseč z mezikruží. Mezikruží lze docílit při kotvení sloupu lany, kdy jeřáb musí být umístěn tak, aby bylo možné kotvicí lana kotvit ve výškách vyšších než je sloup. Taková podmínka je obtížně splnitelná. mezikruží při otoči 360 výseč z mezikruží při α< 360 Obr. 12 Manipulační prostor sloupových jeřábů -10-

11 kotvení sloupu lany navíjecí bubny pro zdvih kladnice a naklápění výložníku sloup výložník lana Obr. 13 Schéma sloupového jeřábu kotveného lany otoč kladnice Velmi častá je konstrukce sloupového třínožkového jeřábu, který se nazývá derik. Jde o velmi starou konstrukci, kdy se sloup, nožky i výložník vyráběly z kmene stromu, později z ocelových trubek. Ve třicátých letech se používal např. pro stavbu mrakodrapů v New Yorku. konstrukce vzpěr konstrukce sloupu konstrukce výložníku lana zdvihu otoč Obr. 14 Schéma sloupového jeřábu derik (axonometrie) -11-

12 Nosnost sloupových jeřábů je v desítkách tun. Jejich zdvih, měřen od nivelety kotvení sloupu, je relativně malý, protože není důvod břemena zvedat vysoko na niveletu s ohledem na technologické aspekty použití. Zajímavý je tím, že břemena zdvihá z velkých hloubek pod niveletou kotvení, tedy dnes především z jámových lomů. Délka výložníku může být značná, protože jeřáb nemá kočku. Konstrukce výložníku namáhána toliko vzpěrem. Pohon zajišťují asynchronní elektromotory JEŘÁBY VĚŽOVÉ Věžové jeřáby se z technologického hlediska nejčastěji používají jako stavební jeřáby. Mohou být v provedení pojízdné nebo pevné. Z toho vyplývá manipulační plocha, kterou je buď mezikruží (stabilní) nebo ovál (kolejový podvozek). stabilní jeřáb Obr. 15 Manipulační prostor věžových jeřábů délka pojezdu pojezd na kolejovém podvozku Existuje několik základních konstrukcí věžových jeřábů. Stejně jako sloupové jeřáby nemá většina konstrukcí kočku a radiální pohyb od středu otáčení je řešen změnou polohy výložníku. Toto řešení zmenšuje manipulační plochu, protože výložník nelze zvedat v celém rozsahu úhlů. Konstrukce jeřábu podle obr. 17 se používá u staveb výškových budov. Věž se neotáčí a otoč je přímo na výložníku. Výška jeřábu se mění vkládáním segmentů věže, které se následně kotví k samotné stavbě. Výložníky jsou velmi dlouhé a manipulační plocha obsáhne půdorys celé stavby nebo se použije více jeřábů. -12-

13 protizávaží výložník věž navíjecí bubny zdvihu a výložníku otoč kladnice Obr. 16 Schéma věžového jeřábu podvozek nebo kotvící podpěry protizávaží otoč kočka výložník kotvení věže ke stavbě vkládání segmentu věž (neotočná) lana zdvihu kladnice Obr. 17 Schéma věžového jeřábu -13-

14 1.2.6 JEŘÁBY LANOVÉ Lanové jeřáby se ve starší literatuře nazývají kabelovými. Základem tohoto jeřábu je kočka pojíždějící po tzv. pojezdovém laně. Konstrukčně se tak podobají lanovkám. Tyto jeřáby lze rozdělit na dvě základní skupiny: - lanové jeřáby pojízdné, - lanové jeřáby nepojízdné. kočka kladky pojezdu pojezdové lano pohon pojezdu vzpěra navíjecí buben zdvihu kladnice Obr. 18 Schéma lanového jeřábu Technologicky se tyto jeřáby používají v jámových lomech ke zdvihu bloků. Další aplikací jsou stavby přehradních hrází. Pojezd, který je roztečí podpěr, může být dlouhý v řádu stovek metrů, což není v případě použití klasických konstrukcí možné. Nejčastější variantou jsou nepojízdné (pevné) lanové jeřáby. Ze silového rozboru hmotnost břemene pojezdové (nosné) lano je zřejmé, že kotvení podpěr vyžaduje mimořádně masivní základy, které jsou kombinovány ještě kotvicím lanem. U nepojízdných lanových jeřábů je manipulační plocha teoreticky úsečka, prakticky se připouští minimální vyosení břemene při zdvihu od průmětu pojezdového lana ve svislé rovině. Pojízdné konstrukce jsou podle obrázku 19. Jednak se podpěry mohou pohybovat rovnoběžně nebo v oblouku, kdy tvoří vějíř. Jde o mimořádné složité konstrukce pojezdu. manipulační plocha je pak zřejmá. pevné podpěry - úsečka pojezdové lano rovnoběžný pojezd obdélník podpěra pojízdná v oblouku kruhová výseč Obr. 19 Manipulační plochy lanového jeřábu -14-

15 Pojezdová lana jsou namáhána značnými silami, které závisejí na hmotnosti břemene a na průhybu pojezdového lana. Velikost sil je patrná z vektorového řešení: síly v pojezdovém laně F l = (m.g)/2.sinα zátěž břemenem F = m. g Při průhybu lana vyjádřeném ve sklonu oproti vodorovné rovině v řádu několika stupňů je síla v lanech větší v řádu násobku několika stovek. Konstrukčně proto existují i lanové jeřáby, kdy jsou dvě pojezdová lana. Taková konstrukce vyniká větší nosností a menšími průměry lan JEŘÁBY VÝLOŽNÍKOVÉ Výložníkové jeřáby jsou jeřáby pohyblivé na nějakém podvozku. Z technologického hlediska se jedná o zařízení, která se dopravují operativně k břemenu na nějakém podvozku. Používají se tam, kde technologie vyžaduje velký operační prostor. Tedy rychlou dopravu na místo a krátké a jednoduché ustavení. Nevyžadují stavby speciálních nivelovaných drah. Pro častý transport jsou uzpůsobeny možností složení jejich výšky i délky. Základní rozdělení těchto jeřábů je podle použitého podvozku: - kolový podvozek, - housenicový podvozek, - železniční podvozek, - plovoucí podvozek. Samotný výložník může být konstruován jako příhradový nebo plnostěnný. Výložník může být: - pevný (nemá proměnnou délku), - teleskopický (má proměnnou délku), - nastavitelný (lze jeho délku nastavit přimontováním dalšího dílu). Manipulační plocha výložníkových jeřábů je obvykle mezikruží, ale obecně jde o úlohu stability jeřábu v následující kapitole. Pro železniční a plovoucí podvozek se nejedná o kruh, protože stabilita v ose kolmé na délku podvozku nebo plováku je menší. Kolový podvozek je nutné tzv. zapatkovat a znivelovat. Pohon agregátů konzolových jeřábů, jako jsou navíjecí bubny, otoče a podvozky, je limitován použitím motoru podvozku. Moderní konstrukce využívají lineárních a rotačních hydromotorů, které nevyžadují brzdy. Druhou možností je elektrický pohon. -15-

16 výložník (příhradová konstrukce) lana zdvihu a naklánění výložníku housenicový podvozek kolový podvozek železniční podvozek plovoucí podvozek Obr. 20 Konstrukce výložníkových jeřábů podle podvozku -16-

17 1.2.8 JEŘÁBY KONZOLOVÉ Konzolové jeřáby jsou obvykle dílenské jednoduché otočné jeřáby. Mnohdy s ručním ovládáním otoče. Technologicky jsou odůvodnitelné při montážích a demontážích zařízení, která se dají opravovat v dílně nebo se montují v místech, kde se očekává nutnost často zdvihat na technologickém zařízení nějaké břemeno, např. čelisti drtiče apod. Zdvih a pojezd je buď ruční, nebo elektrickým kladkostrojem zavěšeným na výložníku. Typickým požadavkem je vedle zdvihu i polohování součásti, tedy možnost přesného zastavení. Manipulační plocha je kruhová výseč s úhlem obvykle menším 180. radiální ložisko kladkostroj pilíř stavby axiální ložisko Obr. 21 Schéma konzolového jeřábu s kladkostrojem STABILITA JEŘÁBŮ Stabilita jeřábů je problematika, která je zásadní pro bezpečnost práce těchto manipulačních prostředků. Z pohledu statiky je stabilita jeřábů řešením úlohy změny polohy těžiště, kdy jeřáb při zdvihu břemene mění významně polohu těžiště soustavy konstrukce jeřábu + hmotnost břemene. U jeřábů typu mostový, portálový, poloportálový a kabelový jsou problémy se stabilitou vyřešeny principem jejich práce. Pokud mají podélný pojezd, je jejich dráha nivelizována do vodorovné roviny. Jeřáby typu věžový sloupový a především výložníkový na podvozcích mají se stabilitou problém. Pokud jsou nepohyblivé, tak nemají ve všech konstelacích polohy kočky nebo výložníku (ramene) stejnou nosnost. Princip statické rovnováhy vychází z polohy těžiště jeřábu jako stroje se zavěšeným břemenem v dané konstelaci polohy kočky nebo výložníku. Názorně lze tuto úlohu rovnováhy popsat dle obrázku

18 T poloha těžiště nezatíženého jeřábu T poloha těžiště zatíženého jeřábu m 1 nezatížený jeřáb poloha těžiště stabilní T obrys podvozku jeřábu T zatížený jeřáb těžiště se posouvá a mění výšku T T m 1 m 2 >m 1 T T jeřáb mění sklon výložníku jeřáb zvyšuje břemeno ztráta rovnováhy -18-

19 Obr. 21 Stabilita věžového jeřábu Vlastní konstrukce jeřábu bez zátěže je konstruována tak, že protizávaží umístěné co nejníže na točně posouvá těžiště co nejníže a co nejvíce k opačné straně plochy ohraničující podvozek. Pokud jeřáb zatížíme při stejné poloze výložníku břemenem o určité hmotnosti, těžiště se posouvá směrem k břemenu. Jeřáb s břemenem má větší hmotnost, a proto se zvyšuje gravitační síla (prodlužuje se vektor tíže). Projekce tohoto vektoru v ploše ohraničující podvozek se posouvá. Působiště vektoru síly se zvedáním břemene se posouvá vzhůru. Jeřáb mění polohu ramene, břemeno se tak ve vodorovné rovině posouvá dále od věže jeřábu a tím posouvá vektor tíže blíže ke straně plochy ohraničující podvozek. Jeřáb je v této konstelaci stabilní. Jeřáb zůstává polohou ramene, ale mění hmotnost břemene. Tíže jeřábu a břemene přesouvá těžiště blíže k břemenu a hmotnost je větší (prodlužuje se vektor tíže). Projekce vektoru tíže se promítá mimo šrafovanou plochu. Jeřáb ztrácí stabilitu a padá. Poznámka: Šrafovaná plocha vyznačuje půdorys podvozku jeřábu. Zobrazený typ jeřábu, pokud je pohyblivý, se pohybuje zásadně na soustavě kolejových podvozků. Pro ostatní typy podvozku je konstrukce této plochy obdobná: -19-

20 housenicový podvozek kolový podvozek zapatkovaný a nezapatkovaný železniční podvozek Obr. 22 Obrysová plocha podvozků plovoucí podvozek (složitější o vztlak) Tato plocha je odvozena od os náprav, jejich rozvoru a rozchodu. U jednotlivých podvozků je zřejmé, že se jedná o obdélník. Pro stabilitu jeřábu nebo obecně jakéhokoliv stroje je zřejmé, že stabilita nebo nosnost závisí i na úhlu pootočení otoče jeřábu. U kolového podvozku se v případě jeřábů využije tzv. zapatkování, kdy této ploše dáme tvar bližší tvaru čtverce. U kolejového podvozku není na svršku násypu k zapatkování prostor. Plovoucí podvozek je na posuzování stability složitější, protože zde se řeší úloha vztlaku plováků. Vztlak má také své těžiště. Úloha stability spočívá tedy v tom, že pokud se průmět těžiště jeřábu (obecně jakéhokoliv stroje) promítne dovnitř obrysu, je celá sestava (stroj + břemeno) stabilní. Jakmile se průmět dostane na obrysovou čáru, ztrácí stabilitu a jeřáb (obecně stroj) se kácí. Obrázek 22 ukazuje výškovou polohu těžiště. Pokud je pojezdová dráha v rovině, nemá výšková poloha těžiště na stabilitu žádný vliv. Výška těžiště se projeví nepříznivě i při sebemenším sklonu pojezdové pláně, kdy vychýlení i o malý úhel svislý vektor tíže posouvá v průmětu. Stabilita jeřábů se proto řeší protizávažím na otoči jeřábu. Protizávažím na výložníku podle obr. 17, které se posouvá podle zatížení. Dnešní stav techniky umožňuje snímáním zatížení automaticky udržovat bezpečnost s ohledem na stabilitu. Dále je zřejmé, že jeřáb nemá stejnou nosnost v každé konstelaci polohy břemene. Takové případy vyžadují znalost nomogramů, které dávají přehled o nosnosti jeřábu s ohledem na konstelaci jeho částí. Na obrázku 23 je znázorněn výložníkový jeřáb na zapatkovaném kolovém podvozku s různými délkami výložníku a jeho polohou. Nosnosti jsou napsány -20-

21 v síti. Takto lze projektovat manipulaci s ohledem na požadovanou výšku a vodorovnou vzdálenost podvozku od břemene. Obr. 23 Nomogram výložníkového jeřábu s teleskopickým výložníkem PŘÍSLUŠENSTVÍ JEŘÁBŮ LANOVÉ PŘEVODY - LANA Lanové převody jsou aplikací jednoduchého stroje - kladky. Jeřáby a další technická zařízení využívají výhod lanových převodů, které se realizují soustavami volných kladek. Výsledkem je snížení síly v jednom lanu, které je kompenzováno úměrným zvětšením délky navíjeného lana. Velikost převodu je počet průřezů lan v pomyslném řezu nad kladnicí. V podstatě říká, že kolikrát zmenšíme sílu v jednom laně, tolikrát více lana je nutné navinout. Konstrukce jeřábu s ohledem na lanový převod je vždy kompromisem, protože navíjecí bubny na stovky metrů lana jsou konstrukční problém. -21-

22 pevná kladka volná kladka F F m h m h F = m. g m. g F = 2 l = h l = h. 2 kladkostroj s lanovým převodem 4 kladkostroj s lanovým převodem 8 F F m h m h m. g F = 4 m. g F = 8 l = h. 4 l = h. 8 Obr. 24 Schéma lanových převodů -22-

23 LANA Lana jsou význačnou částí jeřábů, které patří do skupiny součástí se zkrácenou životností. Na jejich bezpečnosti závisí celková bezpečnost manipulace. Jejich provoz je sledován podle zvláštních předpisů, které nařizují prohlídky, diagnostiku a výměnu. JEDNOPRAMENNÁ LANA otevřené polouzavřené uzavřené LANA PODLE POČTU PRAMENŮ dvojramenné lano trojpramenné lano víceramenné lano (Herkules) KLASICKÉ KONSTRUKCE OCELOVÝCH LAN lano 6(1+6+12) lano 8( ) lano s trojbokými prameny Obr. 25 Průřezy lan Základní terminologie Jednopramenná lana jsou spletena z drátků okolo jednoho drátu. Počet dalších vrstev a průměrů drátů může být různý. Takováto lana mohou být podle obrázku 25 tvořena dráty různého průřezu. Je zřejmé, že uzavřené lano nedovolí nečistotám vniknout mezi dráty, ale tato užitná vlastnost je kompenzována složitou výrobou drátů s nekruhovým průřezem, které -23-

24 se nesmí při navíjení překroutit. Otevřená lana jsou výrobně i technologicky jednodušší, ale vyžadují vetší ochranu nebo mají kratší životnost. Polozavřená jsou kompromisem. Jednopramenná lana zpravidla nemají velký počet vrstev. Vícepramenná lana se splétají z pramenů, tedy jednopramenných lan. Osou takového vícepramenného lana je duše. Duše je drátěná nebo z textilu a je silně promazána plastickým mazivem. Udržuje tak lano uvnitř odolné korozi a snižuje tření drátů při ohybu lana. Plochá lana jsou víceramenná lana, která jsou šitá do průřezu přibližně obdélníku, jejich použití je specifické. Dráty pramene (jednopramenného lana) mohou být splétány do levotočivé nebo pravotočivé šroubovice podobným způsobem, jako je tomu u textilních vláken. U jednopramenných lan nemá smysl stoupání žádný vliv na fyzikální vlastnosti jednopramenného lana. Jednotlivé vrstvy drátů mohou být navíjeny ve šroubovici se stejným stoupáním, kdy se dráty jednotlivých vrstev dotýkají podél délky šroubovice. Druhou možností je navíjet další vrstvy s větším stoupáním šroubovice. V takovém případě se kontakt drátů jednotlivých vrstev redukuje na bodový dotyk. Lana na obrázku jsou navíjena s pravotočivou šroubovicí. navíjení s bodovým dotykem navíjení s přímým dotykem konstrukce plochého lana Obr. 26 Navíjení lan a konstrukce plochého lana Pokud z jednotlivých pramenů navíjíme lano, je smysl stoupání již složitější. V zásadě můžeme lano navíjet z pramenů se stejným smyslem stoupání šroubovice (levý levý nebo pravý pravý), taková lana se nazývají stejnosměrně vinutá. Obráceně můžeme prameny svíjet v opačném smyslu stoupání šroubovice, než v jakém byly navíjeny prameny (pravý levý nebo levý pravý). Taková lana se nazývají protisměrně vinutá. Víceramenná lana už smyslem navíjení projevují rozdílné vlastnosti. Stejnosměrně vinutá lana se lépe ohýbají, a proto vyžadují menší průměry kladek a navíjecích bubnů. Průměr kladek a navíjecích bubnů může být přibližně 15násobek průměru lana. Jejich logickou nevýhodou je, že při zatížení tahem mají tendenci se roztáčet, což je tendence rozmotat šroubovici. Důsledkem jsou sklony lan ke vzniku smyček. Protisměrně vinutá lana nemají tendenci se rozmotávat, protože tyto síly se v pramenci a laně kompenzují. Jsou však méně ohebná tvrdší na ohyb. Vyžadují proto větší průměry kladek a navíjecích bubnů. Poměr mezi průměrem bubnu nebo kladky a průměrem lana je nejméně 30. Materiály lan jsou v případě jeřábů a lanovek ocelové dráty. Ty jsou tepelně zpracovány tzv. patentováním, což je obdoba kalení, ale lázeň je tvořena kapalným kovem nebo solí (olovo nebo kuchyňská sůl). Takový materiál má vysokou pevnost v tahu, což je faktor, podle kterého se lana mohou dělit. Pevnost se pohybuje od 130 do 200 MPa. Povrch drátů je galvanicky pokoven, např. zinkem nebo jiným kovem, jako ochrana proti korozi. Obecně mohou být lana pro jiná použití vyráběna stejnými technologiemi z přírodních nebo syntetických vláken. Mezi takové materiály patří: - přírodní materiály konopí, bavlna, len apod., - syntetické polyamidová vlákna -24-

25 NAVIJÁKY Naviják je obecně zařízení, které vyvíjí tažnou sílu v laně, jejž zároveň navíjí na navíjecí buben. U jeřábů navijáky ovládají lana zdvihu, případně lana, která mění polohu výložníku u některých typů jeřábů. Obecně navijáky mohou při stejné konstrukci sloužit i k jiným účelům, např. k posunování železničních souprav, kde se požaduje přesná rychlost a případně koordinace pohybu při nakládání. Navijáky slouží k vyprošťování vozidel a u těžby z vody slouží k pohybu plovoucích rypadel po hladině. Zvlášť mohutné a přesné navijáky se vyskytují u vrtných souprav při těžbě ropy a zemního plynu. Přesnost spočívá ve schopnosti nejenom manipulovat s břemenem o váze stovek tun, ale s milimetrovou přesností zátěž polohovat. Jeřábové navijáky, spolu s navijáky výtahů, mají jedno specifikum oproti ostatním aplikacím. Jejich konstrukce obsahuje vedle motoru, převodovky a navíjecího bubnu ještě brzdu, která se uvolňuje pouze při spuštění motoru navijáku. Obráceně, pokud vypneme motor navijáku nebo dojde k vypnutí sítě, brzda okamžitě zabrzdí buben v momentální poloze. navíjecí buben elektromotor spojka s brzdou navíjené lano navíjená lana čelní převodovka kuželočelní převodovka Obr. 27 Schéma navijáku podle typu převodovky s jedním a dvěma navíjenými lany -25-

26 závaží elha Obr. 28 Schéma čelisťové brzdy navijáku Ze schématu čelisťové brzdy vyplývá, že pokud je spuštěn motor navijáku, je spuštěn i motor elhy a ta zvedne páku se závažím a odbrzdí kotouč. Kotouč brzdy je umístěn na spojce mezi motorem a převodovkou, kde je malý kroutící moment. Při vypnutí motoru navijáku nebo výpadku napětí závaží automaticky vyvolá potřebnou sílu na mechanizmu pák a naviják zabrzdí. Lana tak zastaví veškerý pohyb a spolehlivě udrží břemeno v dané poloze. Poznámka: Elha je elektrohydraulické zařízení složené ze dvou kuželových plášťů spojených přírubou. V jedné časti je elektromotor, který má na výstupním hřídeli nalisováno oběžné kolo podobné oběžným kolům rychlostních čerpadel. Dolní kužel obsahuje olej, který je tímto oběžným kolem čerpán. Tím vznikne osová síla s malou setrvačností. Při zapnutí se z elhy vysouvá hřídel silou v rozmezí N. Tato síla postačí ke zvednutí závaží a uvolnění brzdy. Druhým typem brzd, které se používají na navijácích, jsou brzdy pásové. Vyznačují se velice silným brzdicím účinkem, který působí velmi rychle, což se projevuje až kousavým průběhem brzdění. Používají se u největších navijáků, např. u vrtných souprav. Základem brzdy je pás, který po obvodu opásá brzdový kotouč. Na obrázku 29 jsou patrné základní konstrukce těchto brzd. derivační Obr. 29 Schéma konstrukce pásových brzd integrační -26-

27 Motory navijáků jsou nejčastěji asynchronní elektromotory. U mobilních jeřábů, zejména u kolových podvozků, mohou být navíjecí bubny poháněny přímo rotačními hydromotory. U těchto konstrukcí odpadají brzdy i převodovky. Tyto hydromotory patří do skupiny statických hydromotorů. Vynikají značným krouticím momentem, velmi malými rozměry a vysokou spolehlivostí. Efekt spojený u mechanických pohonů s brzdou je v případě hydraulických obvodů nahrazen hydraulickým zámkem, což je malá součástka v hydraulickém obvodu, která zablokuje průtok oleje. Lanové bubny mohou mít hladký plášť nebo na povrchu pláště mohou být obrobeny závity, které ukládají lano. Lana se navíjejí ve šroubovici těsně k sobě. Hladký buben je jednodušší, ale lana na něm trpí sklony ke zborcení pramenů zplacatění. Drážkované bubny drží lano v drážce bez tendence jej bortit. Navíjecí bubny mohou navíjet lana i do více vrstev. Počet stoupání (závitů) na navíjecím bubnu nesmí být nikdy nižší než 3 závity. Průměry pláště jsou odvozeny od průměru a typu vinutí lana. Velikost navíjecích bubnů je také odvozena od potřebné délky navinutého lana, který souvisí s lanovým převodem a výškou zdvihu. Tyto délky mohou být až v řádu stovek metrů. Navijáky mohou být na jeřábech umístěny na kočce, jako je tomu u mostových, portálových a poloportálových jeřábů. Nebo jsou umístěny na konstrukci otoče u jeřábů sloupových, věžových a výložníkových. Lanové jeřáby mají naviják zdvihu umístěn u jedné z podpor. Obr. 30 Kladení lana na hladkém a drážkovaném bubnu KOČKY Kočky jeřábů jsou zařízení, která realizují příčný pojezd na konstrukci jeřábu, jak je zřejmé z obrázků jejich jednotlivých konstrukcí. Kočky mohou kromě pojezdu integrovat i naviják (mostové, portálové, poloportálové). Druhým typem kočky je kočka, která nemá vlastní pohon, protože je vlečená lanem. A nemá ani naviják, nýbrž pouze převáděcí kladky (např. některé věžové jeřáby a lanový jeřáb). -27-

28 pojezdová dráha na konstrukci jeřábu - kolejnice hnací náprava podvozku kočky s pohonem naviják na konstrukci kočky Obr. 31 Schéma konstrukce kočky s pojezdem a navijákem hnací kladka pojezdu kočky pojezdová kola nebo kladky pojezdová dráha kolejnice nebo lano(na) vodicí kladky navíjecí buben zdvihu Obr. 31 Schéma konstrukce kočky bez pojezdu a navijáku HÁKY A MANIPULAČNÍ PROSTŘEDKY Kladnice jeřábů jsou nejčastěji osazeny háky, ale není to jediný prostředek, kterým lze bezpečně uchopit břemena. Jeřáb je zařízení, které dokonce může pracovat jako nakladač, pokud se namísto kladnice osadí např. drapákem. Háky představují univerzální prostředek, který lze aplikovat kombinací s ostatními prostředky pro manipulaci. Háky lze v zásadě dělit podle tvaru na: - hák jednoduchý, - hák dvojitý. Dalším způsobem dělení konstrukcí háků je na háky s pojistkou a bez pojistky, háky otočné (mají ložisko) a háky s okem. -28-

29 Obr. 32 Základní konstrukce háků Jeřáby manipulují se širokou škálou břemen, jež vyžadují složitější manipulaci. Mezi taková břemena patří dlouhé a štíhlé pruty, které ve vodorovné poloze mají problém s ohybovým namáháním od vlastního zatížení. Dále jsou to plechy, kterými je nutné manipulovat a polohovat je ve svislé poloze, a součásti, které je obtížné vázat opásáním. C hák kleště traverza přísavka magnet nosiče plechů Obr. 33 Speciální manipulační přípravky zavěšované na hák jeřábů -29-

30 1.3 JEDNODUCHÁ ZDVIHADLA Jednoduchá zdvihadla jsou zařízení, která slouží k operativnímu použití při manipulaci břemene ve svislém směru. Oproti jeřábům však jde o malou výšku a žádné nebo omezené možnosti pohybu ve vodorovném směru. Kromě manipulace slouží také k polohování břemene. Z hlediska získávání energie je lze rozdělit na ruční a motorické, u kterých se používá elektrická energie. Podle základních znaků konstrukce je rozdělujeme na: - zvedáky, - kladkostroje, - navíjedla ZVEDÁKY Zvedáky vyvozují sílu při změně své výšky. Tato síla může být překvapivě vysoká od několika set kilogramů až po stovky tun hmotnosti břemene. Velikost zdvihu je obvykle několik desítek centimetrů, výjimečně je zdvih až dva metry. Podle konstrukce je dělíme na: - šroubové zvedáky, - hřebenové zvedáky, - hydraulické zvedáky. Základním principem šroubového zvedáku je princip jednoduchého stroje nakloněné roviny, která je navinuta na válec. Takto vzniká závit. Pro šroubové zvedáky se používají závity metrický, čtvercový a lichoběžníkový. Výhodou závitu je tzv. samosvornost. Existují i šroubové zvedáky s kuličkovým šroubem, které nejsou samosvorné. Otáčením šroubu nebo matice je vyvozována osová síla. Šroubové zvedáky nejsou příliš účinné z pohledu vynaložené energie, ale jsou oblíbené pro jednoduchost, bezpečnost a bezúdržbovost. Ke zvýšení síly lze využít závitů s menším stoupáním nebo se matice otáčí pomocí převodu, např. šnekového. hlava zvedáku šroub matice metrický závit lichoběžníkový závit rám zvedáku stoupání závitu Obr. 34 Schéma principu šroubového zvedáku, používané závity -30-

31 Pohon šroubových zvedáků může být ruční nebo je realizován elektromotorem. Je obvykle přenosný a lze jej snadno ustavit i v málo přístupných místech. Poznámka: Samosvornost lze vysvětlit na příkladu. Pokud otáčím např. čelním soukolím a krouticí moment přenáším na jeden hřídel, otáčet se začne hřídel druhý v určitém převodovém poměru. Jakmile momentem působíme obráceně, kdy hřídele zaměníme, opět se volný hřídel otáčí v obráceném převodovém poměru. Pokud otáčíme šnekem u šnekové převodovky, točí se šnekové kolo v příslušném převodovém poměru. Při záměně hřídele, když chceme otáčet šnekové kolo, toto neroztočí obráceně šnek ani při sebevětším krouticím momentu. Takovéto vlastnosti se říká samosvornost. Pro šroubový zvedák platí, že při otáčení šroubem nebo maticí se osově pohybuje šroub. Ale na šroub obráceně můžeme vyvinout libovolnou osovou sílu a šroub nebo matici neroztočíme. Takové převody svého druhu jsou výhodné pro přesné nastavování polohy nebo pohony, které nevyžadují brzdy. Hřebenové zvedáky, nazývané také hevery, vyvozují sílu záběrem ozubeného kola s malým počtem zubů (pastorku) do ozubeného hřebene (ozubené kolo s nekonečně velkým průměrem). Jejich předností je velmi malá hmotnost a vynikající manipulovatelnost. Zvýšení vyvozované síly, tedy nosnosti hřebenového zvedáku, se dociluje převodovkou mezi klikou a pastorkem zabírajícím do ozubeného hřebene. Hřebenové zvedáky nejsou samosvorné, a proto se jejich poloha skokově jistí systémem rohatka západka. Při spouštění břemene je nutné držet kliku, uvolnit západku a břemeno spouštět. hlava zvedáku převodovka západka F pastorek klika rohatka hřeben západka se neotáčí Obr. 35 Schéma principu hřebenového zvedáku a systém rohatka - západka -31-

32 Hydraulický zvedák je velmi výkonným zvedákem. Základní členění této skupiny zvedáků vyplývá z pohonu. Ten může být ruční, když pákou ovládáme pístové čerpadlo. Druhou možností je elektricky poháněné vysokotlaké čerpadlo. Podle Pascalova zákona tlak na plochu pístu ve válci vyvozuje osovou sílu. Tyto zvedáky mají nosnost běžně ve stovkách tun. Výška zdvihu je velmi malá a zvětšit se dá teleskopickým válcem. Hydraulický zvedák obvykle používá ke stabilizaci polohy tzv. hydraulický zámek, který uzavře přívod a odvod tlakového oleje. Spouštění břemene je řízeno uvolněním hydraulického zámku. těsnění píst válec D hydraulický agregát Obr. 36 Schéma principu hydraulického zvedáku Nosnost hydraulického zvedáku je dána vztahem: F = p. S, kde: F [N] - síla vyvozená hydraulickým zvedákem, p [Pa] - tlak oleje ve válci, S [m 2 ] - plocha pístu. Pro zvedáky obecně platí široká variabilita konstrukcí za použití třech základních principů. Šroubové zvedáky kombinují osovou sílu šroubu s mechanizmem nůžek, pák apod. Hydraulické zvedáky mají ruční čerpadlo integrováno do tělesa zvedáku nebo je čerpadlo zcela nezávislé na válci. Pro zlepšení vizualizace zvedáků slouží následující přehled. varianta šroubového zvedáku hřebenový zvedák Obr. 37 Vizuální pohled na zvedáky ruční hydraulický zvedák -32-

33 1.3.2 KLADKOSTROJE Kladkostroj je zařízení, jenž zvedá břemeno ve svislém pohybu tím, že je vytahuje - na rozdíl od zvedáků, které je vyzdvihují. Podobně jako u zvedáků je základním požadavkem na kladkostroj malá hmotnost, protože častou aplikací je přenést je na požadované místo a zavěsit, a to ručně. Zavěšení je obvykle na hák, kterým je kladkostroj opatřen. Prostředek nesoucí zatížení je lano, ale častěji je použito řetězu, který se ovšem nenavíjí. Tomu odpovídá i konstrukce zvedacího zařízení. Lano vyžaduje navíjecí buben, řetězy vyžadují řetězovou hnanou kladku. Pohon je ruční nebo elektromotorem. Kladkostroje se rozdělují podle konstrukce do těchto skupin: - kladkostroj násobný, - kladkostroj diferenciální, - kladkostroj šroubový, - kladkostroj s čelními koly. Kladkostroj násobný je principiálně založen na lanovém převodu, který je patrný z obrázku č. 24 kapitoly jeřáby. Nosným prvkem je ocelové lano a soustava kladek. Lano je nutné navíjet na buben. Pohon je ruční nebo elektrický. Díky nutnosti navíjecího bubnu je tento typ kladkostroje velký a má větší hmotnost. Jeho konstrukce je nesamosvorná. Jeho fixace v určité poloze proto vyžaduje další konstrukční uzel, kterým je brzda. V poněkud sofistikované podobě je tento kladkostroj používán ke kotvení výložníků jeřábů, rypadel, napínání pásových dopravníků apod. Tento typ kladkostroje je relativně složitý a vyžaduje kontrolu a údržbu. Jako operativní zařízení s ruční obsluhou se již nepoužívá. nekonečný řetěz, je navinut dle obrázku. V této konstelaci je kalibrovaný řetěz hnacím i Kladkostroj diferenciální je již zastaralá konstrukce. Přestože jde o samosvorné zařízení, je mimořádně jednoduchý a má i velký převodový poměr. Převod má relativně malou účinnost. Dvojitá řetězová kladka se liší v počtech zubů o 1. Řetěz, resp. smyčka nebo nosným prvkem kladkostroje. Samosvornost kladkostroje má být taková, aby i při spouštění břemene bylo nutné vyvinout sílu. dvojitá řetězová kladka zvedání břemene spouštění břemene Obr. 38 Schéma principu diferenciálního kladkostroje -33-

34 Šroubový kladkostroj je nejběžněji používaným kladkostrojem. Jeho konstrukce je odvozena od šnekové převodovky. Ta je z principu samosvorná a poskytuje převodový poměr i = 40 80, který je plně dostačující pro běžná břemena. Účinnost není vysoká, protože šnekové převody nejsou příliš účinné. Pro šnekovou převodovku platí následující varianty konstrukce: válcové šnekové kolo válcový šnek, válcový šnek hypoidní šnekové kolo a hypoidní šnek hypoidní šnekové kolo. Jsou konstrukce i s dvouchodým závitem šneku, kdy převodovka ztrácí samosvornost a je nutné konstrukci spojit s kuželovou brzdou pro spouštění. Nosným i hnacím prvkem jsou článkové řetězy. šnekové kolo poháněcí řetězová kladka kladka zdvihu šnek hnací řetěz kladnice s nosným řetězem Obr. 38 Schéma principu šroubového kladkostroje Kladkostroje s čelními koly jsou účinnější než kladkostroje se šnekovou převodovkou šroubové. Jsou však komplikovanější, protože čelní převody nejsou samosvorné. Vedle nutnosti kladkostroj osadit brzdou s rohatkou a západkou vyžadují i násobné převody čelních kol. Základním principem je čelní převodovka. Při ručním pohonu jsou používány tzv. řehtačky, tedy páky se systémem rohatky a západky podobné utahovacím klíčům. Řehtačka vyžaduje přístup k tělesu samotného zvedáku, ale násobí sílu lidské ruky běžně v rozsahu Tyto kladkostroje se vyrábí s elektrickým pohonem. Obecně platí, že každý kladkostroj může být konstruován i jako podvěsná kočka. Namísto háku k zavěšení je mechanizmus kladkostroje integrován na podvozku, který lze zavěsit nejčastěji na profil I na jeho dolní přírubu. Vedle elektrického pohonu zdvihu lze pohánět i pojezd. Tím se stává z kladkostroje kočka. Ta však není už hmotností přizpůsobena operativnímu použití s ruční manipulací. -34-

35 kladkostroj s čelními koly řetězový kladkostroj zavěšený řetězový kladkostroj s pojezdem kladkostroj - řehtačka lanový kladkostroj násobný kladkostroj Obr. 39 Vizuální pohled na kladkostroje -35-

36 1.4 VÝTAHY Výtahy jsou technická zařízení, která manipulují břemenem po svislé nebo šikmé dráze. Rozdíl od jeřábů, které manipulují břemeny rovněž ve svislé poloze, je ten, že břemena se neváží, ale jsou na plošině, která je v příslušném směru unáší. Plošina se pak pohybuje na určitém vedení, které omezuje její stupně volnosti. Podle použití dělíme výtahy na: - výtahy osobní, - výtahy nákladní. Podle konstrukce pohonu lze výtahy dělit na: - trakční (lanové) výtahy, - hydraulické výtahy, - páternoster, - šikmý výtah, - zdvihací plošina OSOBNÍ VÝTAHY Osobní výtahy slouží k vertikální přepravě osob nebo drobných předmětů. Z hlediska bezpečnosti konstrukce vynikají mimořádnými konstrukčními opatřeními. Pohon těchto výtahů může být lanem, hydraulicky a jsou známé i pneumatické osobní výtahy. Výběr pohonu je podřízen mnoha faktorům, mezi něž patří i požadovaná výška. Výtahy pro mrakodrapy a velmi vysoké budovy vyžadují úměrné technologie, které souvisejí s rychlostí pohybu kabin a zrychlením na požadovanou rychlost, ohledy na poměry proudění vzduchu ve výtahových šachtách apod. Tam jsou vyloučena lana. Mezi osobní výtahy patří i výtahy pro osoby ležící, např. v nemocnicích, a výtahy pro invalidy. Kabiny takových výtahů vyžadují větrání nebo klimatizaci, osvětlení, prostředky komunikace apod. Poznámka: Výtahy typu páternoster (pater noster otčenáš) jsou již EU zakázány. Z hlediska právních předpisů nepatří mezi výtahy, ale zdvihadla. Jde o řetěz, který se pohybuje se zavěšenými kabinami. Jde o jakousi kombinaci kontinuální dopravy. Pasažéři naskakují do výtahu za pomalého chodu. Osobní výtahy se pohybují v šachtě, kde je kabina vedena pomocí vedení ve tvaru T. Existují i konstrukce osobních výtahů, které nejsou v šachtě budovy, ale jsou vně budovy. Někdy se nazývají panoramatické, protože vedle funkce transportu osob poskytují i zajímavý výhled s proměnlivou výškou. Z obrázku č.40 je patrná základní konstrukce osobních jeřábů. Hydraulický jeřáb má zdvih realizovaný teleskopickým lineárním hydromotorem. Z konstrukce teleskopických lineárních hydromotorů je zřejmé, že výška je velmi omezena. Z konstrukčního hlediska má tento typ výtahu strojovnu dole a těleso válce vyžaduje vybudování šachty. Chod těchto výtahů je velmi tichý, regulace rychlosti a zrychlení je velmi jednoduchá a provoz je tak měkký. Existují i konstrukce, při nichž je hydraulický pohyb kombinován s lany. Dosáhne se tak vyššího zdvihu. Konstrukce je podobná jako zdvih vysokozdvižných vozíků. -36-

37 osobní výtah s hydraulickým pohonem kabiny Obr. 40 Základní konstrukce osobních výtahů osobní výtah s trakčním pohybem kabiny Trakční osobní výtah má v horní části šachty strojovnu, kde je umístěn naviják. Strojovna obvykle přesahuje výškou výšku domu. Existují však i trakční výtahy, které nemají strojovnu. Kabina se pohybuje zavěšena na lanech a je vedena vodítky v šachtě budovy. Zrychlení je ovládáno při spouštění elektromotoru. V dolní části šachty je napínací zařízení. Proti kabině se pohybuje protizávaží, které eliminuje průměrné zatížení kabiny. Hydraulické výtahy protizávaží nemají NÁKLADNÍ VÝTAHY Nákladní výtahy slouží k vertikálnímu transportu různých břemen a někdy také i lidí. Konstrukce může být přizpůsobena i typu nákladů. Příkladem jsou jídelní výtahy, které dopravují teplá jídla. Většina nákladních výtahů má vyšší nosnost než u výtahy osobní. -37-

38 Kabiny se nemusejí pohybovat v šachtě, ale mohou to být plošiny pohybující se vně budovy na šplhavých konstrukcích apod. Trajektorie dráhy může být i šikmá, kdy se výtahem dopravuje materiál na sedlové střechy domů. Kategorie nákladních výtahů lze členit podle užití na: - automobilové výtahy, - lodní výtahy, - stavební výtahy, - důlní výtahy. Automobilové výtahy slouží k transportu automobilů v garážových prostorách, kde jsou následně zasouvány manipulační plošinou do regálů. Lodní výtahy slouží na vojenských plavidlech, kde transportují z podpalubí např. letadla nebo munici. Existují však i výtahy, které zvedají celé říční lodě na jinou výšku hladiny. Děje se tak v zemích, kde je velmi rozšířená síť vodních kanálů a lodní doprava je považována za ekologicky čistou. Protizávažím pro zatížení ve stovkách tun plavidel je obvykle další loď, která potřebuje transportovat opačným směrem. Stavební výtahy představují širokou škálu konstrukcí, které dopravují do výšky materiál, jenž není vhodné dopravovat úvazem na jeřáb. Konstrukce těchto výtahů je obvykle lanová. Takové výtahy nemají kabinu, ale klec, případně se jedná o plošinu POHONY VÝTAHŮ A ZABEZPEČOVACÍ ZAŘÍZENÍ Základem pohonu výtahu je obvykle elektromotor. S ohledem na řízený rozběh, zejména u trakčních výtahů, je jeho spouštění řízeno elektronicky nebo dříve byl použit stejnosměrný motor. U trakčních výtahů motor pohání převodovku a ta hnací kladku, pokud je použito protizávaží. Pohon je tak navijákem, který má stejné vlastnosti jako u jeřábu, tj. je opatřen brzdou pro případ výpadku elektrického proudu a dobrzďování ve stanicích. Hydraulické pohony mají čerpadlo a rozvaděče, které programově řídí pohyb. Pohony se umisťují do strojoven výtahů, kde vedle vlastních hnacích agregátů jsou umístěny i rozvaděče a prvky řízení. Zabezpečení výtahů nespočívá v pevnosti lan. Vedle brzdy navíjecího bubnu nebo hnací kladky má kabina nebo klec speciální brzdy nebo západky, které nedovolí pohyb kabiny nebo klece se zvýšenou rychlostí. Tyto brzdy jsou klínové. Kabina nebo klec nemůže spadnout ani při přetržení lan. K bezpečnostním opatření dnes patří také snímače hmotnosti, které kabinu zváží. Dále je zde soustava zabezpečení související se zavřenými dveřmi u vstupu do šachet, uzavření dveří kabiny apod ZDVIHACÍ A SPOUŠTĚCÍ PLOŠINY Tato zařízení patří do skupiny strojů pro svislou dopravu. Z technologického pohledu se jedná většinou o plošiny, které slouží k dopravě materiálu a montážním pracím. Zdvihací plošiny se pohybují vzhůru, spouštěcí plošiny jsou spouštěny dolů obvykle z výškových budov. Zdvihací plošiny mohou mít různé mechanizmy zdvihu od nůžkových až po výložníky, které dovolují více stupňů volnosti. Spouštěcí plošiny jsou odkázány na dvě spouštěcí lana. Navijáky lan mohou být buď na ploché střeše budov, nebo jsou přímo na -38-

39 spouštěcí plošině, kde se lano odvíjí. Pro jednoduchost mají takové navijáky samosvornou čili šnekovou převodovku, ale jsou i jiné konstrukce. akumulátorová plošina pevná plošina montážní plošina na podvozku Obr. 41 Některé konstrukce plošin 1.5 ELEVÁTORY Elevátor je dopravník pro svislou nebo šikmou dopravu. Technologicky představuje kontinuální dopravu ve svislém směru. Jeho základním konstrukčním prvkem je uchopovací prostředek, který je unášen tažným prostředkem. Uchopovací prvek je nejčastěji koreček. Unášecím tažným prostředkem může být řetěz, pás nebo lana. Jejich dělení je podle uchopovacího prostředku: - policové elevátory, - korečkové elevátory, - lavičkové elevátory. hlava elevátoru (pohon) UCHOPOVACÍ PRVKY ELEVÁTORŮ výsyp materiálu koreček tažný prostředek uchopovací prostředek police plnění lavička napínací kladky Obr. 42 Schéma elevátorů a jejich uchopovací prvky -39-