MULTIFUNKČNÍ NAKLÁPĚCÍ PÁNEV

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MACHINE AND INDUSTRIAL DESIGN MULTIFUNKČNÍ NAKLÁPĚCÍ PÁNEV MUTIFUNCTION TILTING PAN DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. DAVID KOPECKÝ Ing. JAN BRANDEJS, CSc. BRNO 2009

2 ABSTRAKT Pedmtem této diplomové práce je konstrukní návrh gastronomické multifunkní naklápcí pánve o objemu 100 l. Model zaízení je vytvoen v programu Autodesk Inventor Návrh zaízení je podpoen analytickými výpoty a také pevnostní analýzou v programu Ansys Workbench 11. KLÍOVÁ SLOVA Multifunkní naklápcí pánev, gastronomické vybavení, konstrukce, MKP SUMMARY The subject of this diploma thesis is costructional design gastronomical multifunction tilting pan with capacity 100 l. CAD model of equipment is designed in Autodesk Inventor Engineering design of equipment is supported by analytical calculation as well as strtuctural analyses in software Ansys Workbench 11. KEYWORDS Multifunction tilting pan, gastronomical equipment, construction, MKP BIBLIOGRAFICKÁ CITACE KOPECKÝ, D. Multifunkní naklápcí pánev. Brno: Vysoké uení technické v Brn, Fakulta strojního inženýrství, s. Vedoucí diplomové práce Ing. Jan Brandejs, CSc.

3

4 ESTNÉ PROHLÁŠENÍ estn prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracoval samostatn, za použití uvedené literatury a pod odborným vedením pana Ing. Jana Brandejse, CSc. V Brn dne David Kopecký

5 .

6 OBSAH OBSAH OBSAH 11 ÚVOD 13 1 PEHLED SOUASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Rozdlení gastronomického vybavení Typy konstrukcí Možnosti ustavení pánve Rozdlení pánví podle pracovního tlaku v pánvi Tlakové pánve Pánve pracující za atmosferického tlaku Varná nádoba Ohev pánve Materiál Tvarování vany Izolace Víko pánve Naklápní pánve Typy pohon pro motorické naklápní Další prvky konstrukce Ovládací panel Pívod vody 20 2 FORMULACE EŠENÉHO PROBLÉMU A JEHO TECHNICKÁ A VÝVOJOVÁ ANALÝZA 21 3 VYMEZENÍ CÍL PRÁCE 22 4 NÁVRH METODICKÉHO PÍSTUPU K EŠENÍ Výbr typu konstrukce Výbr materiálu Návrh konstrukce Pevnostní výpoty 23 5 NÁVRH VARIANT EŠENÍ A VÝBR OPTIMÁLNÍ VARIANTY Konstrukce s hídelemi na elní stn varné nádoby Konstrukce s hídelemi na boku varné nádoby 25 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Popis navrhované konstrukce Výpoet tloušky izolace Volba tepelné izolace Urení souinitele pestupu tepla Hustota tepelného toku Výpoet teploty na povrch varné nádoby Pepoet povrchové teploty pro novou tloušku izolace Materiál Konstrukce varné nádoby Varná nádoba Topná tlesa Instalace tepelné izolace Pohon naklápní pánve Volba uložení 37 11

7 OBSAH Pevnostní analýza varné nádoby Nosný rám pánve Pravý bok rámu Levý bok rámu Propojovací prvky Pevnostní analýza rámu Víko pánve Volba uložení Naklápní víka Oplechování rámu Plechování pravé strany rámu Plechování levé strany rámu Ovládací panel 56 7 KONSTRUKNÍ, TECHNOLOGICKÝ A EKONOMICKÝ ROZBOR EŠENÍ Ekonomický rozbor 58 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJ 60 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOL 62 SEZNAM OBRÁZK 64 SEZNAM TABULEK 66 SEZNAM PÍLOH 67 12

8 ÚVOD ÚVOD Multifunkní naklápcí pánev je jedním ze zástupc tzv. multifunkních varných zaízení. Tyto zaízení se v souasné dob zaínají stále více používat v moderních gastronomických provozech. Výhodou tchto zaízení je možnost snížení potu aktivních technologií v prostoru varny, s ímž jsou spojeny tyto výhody: menší nároky na prostor varny, menší poet zamstnanc, možnost zrychlení úprav pokrm [1]. Multifunkní pánev je zaízení pro pípravu vtšího množství pokrm. Hlavními gastronomickými operacemi které tyto pánve umožují jsou tyto: smažení, vaení, peení, dušení atd. Díky relativn velkému objemu tchto pánví (vtšinou litr) jsou ureny pedevším pro vtší gastronomické provozy jako jsou centrální kuchyn, letištní kuchyn, nemocnice, závodní jídelny, velké hotely a restaurace [2]. Charakteristickým znakem tchto pánví je možnost naklápní varné nádoby. Naklápní varné nádoby je vhodné pedevším pro snadnjší vyjímání hotových pokrm z pánve a také pro snadnjší ištní. 13

9 1 PEHLED SOUASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 1 PEHLED SOUASNÉHO STAVU POZNÁNÍ V této kapitole je strun uvedeno rozdlení multifunkních pánví a popis nejdležitjších prvk konstrukce. 1.1 Rozdlení gastronomického vybavení Gastronomické vybavení je možno rozdlit do dvou základních skupin. První skupinou je vybavení neaktivní (nap. vozíky, stoly, atd.). Druhou skupinou jsou zaízení aktivní, ty se pímo podílí na procesu pípravy pokrm. Multifunkní naklápcí pánve patí do skupiny aktivního gastronomického vybavení [1]. 1.2 Typy konstrukcí Pánve vyrábné v souasné dob mžeme dle celkového provedení jejich konstrukce rozdlit na dva typy. Základní rozdíl mezi tmito konstrukcemi je v umístní hídelí pro naklápní varné nádoby. První typ jsou pánve s hídelemi umístnými na bocích varné nádoby. Nosný rám tchto pánví je tvoen dvmi boními ástmi mezi nimiž je umístna varná nádoba (Obr. 1-1). Obr. 1-1 Multifunkní naklápcí pánev Elektrolux [3] 14

10 1 PEHLED SOUASNÉHO STAVU POZNÁNÍ U druhého typu konstrukce je varná nádoba usazena shora na nosné konstrukci. Hídele pro otáení pánve jsou u tchto pánví umístny na spodní hran elní stny varné nádoby (Obr. 1-2). Obr. 1-2 Multifunkní naklápcí pánev Fagor [4] Možnosti ustavení pánve Nejpoužívanjší typ pánví jsou modely voln stojící u kterých je konstrukce pánve nejastji opatena nohami (Obr. 1-2), dalšími možnostmi je ustavení na nerezový (Obr. 1-1) nebo zdný sokl. Druhým typem jsou modely, které se upevují na nosnou ze (Obr. 1-3). Výhodou konstrukce pipevnné na ze je absence nohou, což usnaduje ištní prostoru pod pánví Obr. 1-3 Pánev Firex v provedení pro instalaci na ze [5] 15

11 1 PEHLED SOUASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 1.3 Rozdlení pánví podle pracovního tlaku v pánvi Podle toho pi jakém tlaku lze pokrmy v pánvi pipravovat mžeme pánve rozdlit do dvou skupin Tlakové pánve U tchto pánví je možnost pánev uzavít tlakovým víkem a pipravovat pokrmy za zvýšeného tlaku. Jejich vlastnosti jsou v prospektu k tmto zaízením spolenosti Elektrolux charakterizovány takto:,,díky velké kapacit (až 150 l ) jsou tyto pánve schopny pipravit velké množství jídla v kratším ase a levnji, pi maximálním petlaku (0,5bar). Výhodou multifunkních tlakových pánví je ideální penos tepla do pokrmu (více než 5x vtší než ve vod). Zkrácení doby pípravy jídla, které mže být až o 50% kratší v porovnání s tradiním ohevem (viz. Obr. 1-5). Pi tlakovém vaení se snižuje spoteba energie a to v obou cyklech; jak pi ohevu (až do 60%), tak pi vlastním vaení (až o 40%). Další výhodou tchto zaízení jsou nízké váhové ztráty pokrm (-13% až -15%). Menší pítomnost kyslíku v okolí zajišuje menší oxidaci živin a vitamín, a tím jejich vtší zstatek v pokrmu. Proto zelenina mže být vaena bez pedchozího namáení ve vod (tzn., že neztratí svoje aroma, minerály a vitamíny jako pi vaení ve vod) a nutriní hodnoty se vytrácejí mén. [6]. Tyto pánve nabízí jen velmi málo výrobc. Ukázka tlakové pánve je zobrazena na obrázku 1-4. Obr. 1-4 Multifunkní tlaková pánev Rosinox [7] Pánve pracující za atmosferického tlaku V tchto pánvích lze pokrmy pipravovat pouze za stejného tlaku jaký je v okolním prostedí. Konstrukce tchto pánví je jednoduší a je v nabídce výrobc tchto zaízení výrazn více zastoupena. 16

12 1 PEHLED SOUASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Obr. 1-5 Srovnání tlakového a normálního vaení [6] 1.4 Varná nádoba Ohev pánve U multifunkních pánví je používán pímý ohev varné nádoby. Pímý ohev znamená, že varná nádoba je pímo ohívána zvoleným zdrojem tepla. Ohíváno je pouze dno varné nádoby. Jako zdroj tepla pro ohev se používá ohevu elektrickými topnými tlesy nebo je použito ohevu plynovými hoáky Pímý elektrický ohev Pro ohev jsou v tomto pípad použita elektrická topná tlesa urená pro kontaktní ohev. V nkterých pípadech jsou topná tlesa zalita v hliníkovém bloku, aby bylo dosaženo lepšího rozvodu tepla. Topná tlesa pro tyto úely jsou nejastji vyrábna z nerezové oceli (nap. SN 17240). Elektrický ohev varné nádoby je používán výrazn astji než ohev plynovými hoáky. Pímý plynový ohev Pi použití tohoto ohevu je dno pánve pímo ohíváno plamenem plynových hoák. Zapalování hoáku se provádí piezoelektrickým zapalovaem. Topný systém je vybaven bezpenostní pojistkou, která pi zhasnutí plamene automaticky uzave pívod plynu. Provedení pánve s plynovým ohevem je konstrukn složitjší a to je pravdpodobn dvod menšího využívání této konstrukce. 17

13 1 PEHLED SOUASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Materiál Ve vtšin pípad je varná nádoba vyrábna z nerezové oceli urené pro využití v potravináství. Nejastji používané oceli jsou SN nebo V menší míe je využívána litina. Povrchové úpravy Vnitní plocha pánve se asto ješt povrchov upravuje pro zlepšení vlastností varné plochy. Úpravy které se napíklad používají jsou leštní, tryskání, atd Tvarování vany U naklápcích pánví je vnitek pánve tvarován tak, aby bylo možné pánev snadno vyprazdovat. Z tchto dvod je vtšinou elní stna varné nádoby sklonna smrem k hornímu okraji, kde je uprosted umístn otvor, který usnaduje vyprazdování varné nádoby (Obr. 1-6). Obr. 1-6 Detail varné nádoby pánve Firex [5] Izolace Aby bylo co nejvíce zamezeno tepelným ztrátám jsou nkteré pánve tepeln izolovány. Další funkcí izolace je snížení povrchové teploty zaízení, což pispívá ke zvýšení bezpenosti pro obsluhu pánve Víko pánve Víko je standardn konstruováno na runí otevírání. Z dvodu omezení tepelných ztrát a zvýšení bezpenosti je také víko pánve u nkterých pánví tepeln izolováno. Horní plocha víka je u vtšiny pánví rovná, což z víka pi piklopení pánve vytvoí potenciální odkládací nebo pracovní plochu. 18

14 1 PEHLED SOUASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 1.5 Naklápní pánve U multifunkních naklápcích pánví se používají dva zpsoby jejich naklápní. Starším typem je naklápní manuální u kterého je pánev naklápna pes soustavu ozubených pevod. Novjší typ naklápní je takový, že naklápní se dje automaticky pomocí akního lenu. U tohoto typu naklápní se používá nkolik typ pohon Typy pohon pro motorické naklápní Nejastji používanými pohony u pánví naklápných motoricky jsou tyto ti: lineární aktuátor (Obr.1-7), pevodový motor a hydraulický válec Obr. 1-7 Lineární aktuátor Lectrotab [8] 1.6 Další prvky konstrukce Ovládací panel Ovládací panel slouží k nastavení základních funkcí pánve a k jejich ovládání. Ovládací panel se používá ve dvou rzných provedeních a to dotykový digitální panel (Obr. 1-8), popípad je pánev ovládána pomocí analogových ovlada nebo je ovládání tvoeno kombinací tchto prvk

15 1 PEHLED SOUASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Popis ovládacího panelu (Obr. 1-8): 1-hlavní vypína ON/OFF 3-vypína pro zahájení ohevu START/STOP 4-display zobrazující nastavené hodnoty 5-tlaítka pro zmnu hodnot 6-nastavení teploty ohevu 7-nastavení doby ohevu 8-naklopení pánve do pvodní polohy 9-sklopení pánve Obr. 1-8 Ovládací panel multifunkní pánve Firex [9] Pívod vody Nkteré pánve jsou pro zjednodušení obsluhy osazeny smšovací baterií (Obr. 1-9), která usnaduje doplování vody do pánve jak pro vaení tak pro následné ištní. Obr. 1-9 Multifunkní pánev Rosinox s vodní smšovací baterií [10] 20

16 2 FORMULACE EŠENÉHO PROBLÉMU A JEHO TECHNICKÁ A VÝVOJOVÁ ANYLÝZA 2 FORMULACE EŠENÉHO PROBLÉMU A JEHO TECHNICKÁ A VÝVOJOVÁ ANALÝZA Multifunkní varné technologie se v souasné dob stále více prosazují pi návrzích a realizacích moderních gastronomických provoz. Výhodou tchto zaízení je možnost jejich použití pro více zpsob úpravy pokrm. Mezi tyto zaízení patí nap. konvektomaty, multifunkní pánve atd. Tato práce má za cíl konstrukní návrh multifunkní naklápcí pánve s takovou kombinací požadovaných parametr, která se v nabídce výrobc v souasné dob tém nevyskytuje. Jedná se pedevším o kombinaci požadovaného objemu nádoby, motorického naklápní pánve a celkov tepeln izolované varné nádoby. 2 21

17 3 VYMEZENÍ CÍL PRÁCE 3 VYMEZENÍ CÍL PRÁCE Cílem této diplomové práce je konstrukní návrh multifunkní naklápcí pánve na vaení o objemu varné nádoby 100 l. Zaízení by mlo umožovat úpravu pokrm pi maximální teplot 250 C. Z dvodu zvýšení bezpenosti a snížení tepelných ztrát by mla být vyešena izolace varné nádoby. Maximální teplota na povrchu zaízení by nemla pesáhnout 50 C. Z ohledem na snadnjší vyprazdování a ištní varné nádoby by mlo být umožnno její naklápní. Dalším dílím úkolem je návrh vzhledu ovládacího panelu. Celý konstrukní návrh by ml být podpoen tvorbou 3D modelu zaízení, výkresové dokumentace vybraných ástí a návrhovými a kontrolními výpoty. Shrnutí požadovaných parametr: Objem varné nádoby 100 l Pibližné rozmry varné nádoby 900 x 700 x 200 mm Maximální teplota v pánvi 250 C Maximální teplota na povrchu pánve 50 C Motorické naklápní pánve Runí odklápní víka 22

18 4 NÁVRH METODICKÉHO PÍSTUPU K EŠENÍ 4 NÁVRH METODICKÉHO PÍSTUPU K EŠENÍ 4.1 Výbr typu konstrukce Ped samotným zahájením prací na návrhu konstrukce je dležité zvolit vhodný typ konstrukce s ohledem na kladené požadavky. 4.2 Výbr materiálu S ohledem na typ konstruovaného zaízení je teba vybrat vhodný materiál urený ke konstrukci potravináského vybavení, který bude splovat požadavky na nj kladené. 4.3 Návrh konstrukce Samotná konstrukce musí být navrhnuta s ohledem na zadané rozmry a parametry, které by mlo zaízení splovat. Práce by mla obsahovat návrh konstrukce pánve a její tepelné izolace. Dležitou ástí je také vyešení uložení pánve a pohonu pro naklápní. Dalšími dležitými prvky konstrukce jsou nosný rám a víko pánve. Tvorba 3D model jednotlivých ástí konstrukce bude realizována v programu Autodest Inventor 2008, pro tvorbu výkresové dokumentace bude použit program AutoCAD Design ovládacího panelu pánve bude navrhnut v programu Adobe Illustrator Pevnostní výpoty Dležitou souástí návrhu této konstrukce je také realizace pevnostních výpot nkterých ástí navrhované konstrukce. Výpoty budou provedeny s využitím programu Ansys Workbench

19 5 NÁVRH VARIANT EŠENÍ A VÝBR OPTIMÁLNÍ VARIANTY 5 NÁVRH VARIANT EŠENÍ A VÝBR OPTIMÁLNÍ VARIANTY Pro návrh multifunkní naklápcí pánve se nabízely dv varianty konstrukcí, ze kterých bylo po zhodnocení jejich konstrukce nutné vybrat variantu vhodnjší pro dané zadání. Ob varianty byly již krátce popsány v kapitole 1.2. Nejvtší rozdíl u tchto dvou variant tvoí zpsob usazení varné nádoby na nosném rámu a umístní hídelí pro naklápní pánve. 5.1 Konstrukce s hídelemi na elní stn varné nádoby Tento typ konstrukce je tvoen rámem, na který je shora usazena varná nádoba. Hídele pro naklápní jsou umístny ve spodní ásti elní stny varné nádoby. Pohon pro naklápní je u této konstrukce umístn pod varnou nádobou. Výhodou této varianty jsou menší rozmry. Obr. 5-1 Multifunkní pánev Rosinox [11] 24

20 5 NÁVRH VARIANT EŠENÍ A VÝBR OPTIMÁLNÍ VARIANTY 5.2 Konstrukce s hídelemi na boku varné nádoby U takto konstruovaných pánví jsou hídele, které umožují naklápní varné nádoby umístny na bocích varné nádoby. Rám pánve je tvoen pravým a levým bokem mezi než je vsazena varná nádoba (Obr. 5-2). Oba boky rámu jsou v zadní ásti konstrukce propojeny. Pohon pro naklápní pánve i ovládací prvky pánve jsou umístny v boních dílech rámu. Tato konstrukce má pi stejném objemu varné nádoby vtší šíku než pedchozí varianta díky bonímu provedení rámu. Výhodou tohoto ešení je možnost využití více druh pohon pro naklápní varné nádoby než u pedchozí varianty (lineární pohon i pevodový motor). Tato varianta také umožuje vhodnji umístit ovládací panel zaízení, který se umisuje na elní stranu boní konstrukce a je možno jej uložit ve vtší výšce, což je vhodnjší pro pohodlnjší obsluhu zaízení. 5.2 Obr. 5-2 Multifunkní pánev Rosinox [10] Zhodnocení Z uvedených dvou variant vybírám pro mé konstrukní ešení variantu s hídelemi na boku varné nádoby. Tato konstrukce se jeví výhodnjší z hlediska používání pro obsluhu. Její další výhodou je umístní jak ovládacího panelu tak pohonu naklápní a dalších prvk v boku konstrukce což usnaduje pípadný servis zaízení. Na boní konstrukci je také možno umístit další doplkové prvky, jako je napíklad smšovací vodní baterie. 25

21 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ 6.1 Popis navrhované konstrukce Základ multifunkní naklápcí pánve tvoí varná nádoba usazená na nosném rámu. Rám je rozdlen na pravou a levou boní ást, které jsou mezi sebou spojeny propojovacími tyemi (jedna vpedu (viz Obr. 6-1), další dv jsou umístny za varnou nádobou). Naklápní pánve je realizováno pomocí lineárního aktuátoru uloženého na pravé stran rámu. Varnou nádobu je možné uzavírat run naklápným víkem. Pi odklápní je víko nadlehováno pomocí plynových vzpr. Oba boní díly konstrukce jsou pekryty plechováním, které zakrývá prvky umístné na rámu. Na elní starn pravého krycího plechování je umístn ovládací panel pánve. Obr. 6-1 Hlavní ásti pánve: 1-varná nádoba, 2-pravý bok rámu,3- levý bok rámu, 4-prvek propojující boní díly rámu, 5-víko pánve, 6-plechování pravé strany rámu, 7-plechování levé strany rámu, 8-odnímatelný kryt plechování, 9-ovládací panel, 10-pohon naklápní pánve (aktuátor), 11-rameno aktuátoru, 12-ložisko pro uložení varné nádoby v rámu, 13-plynová vzpra 26

22 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ 6.2 Výpoet tloušky izolace Jelikož je na povrchu pánve požadována maximální teplota 50 C je teba vypoítat píslušnou tloušku tepelné izolace, která bude urovat výsledné rozmry varné nádoby. Pokud není uvedeno jinak jsou vzorce v této kapitole pevzaty z literatury [12] Volba tepelné izolace Ped vlastním výpotem bylo nutné zvolit tepelnou izolaci. Z nabídky technických tepelných izolací jsem zvolil izolaci Rockwool WM 80, která se vyznauje dobrým souinitelem tepelné vodivosti i za zvýšených teplot [13]. Vlastnosti izolace: Maximální provozní teplota T p = 700 C 1 1 Souinitel tepelné vodivosti pi 250 C 0,07 W.m. K i Urení souinitele pestupu tepla Pro výpoet teploty vnjšího povrchu pánve je teba urit souinitel pestupu tepla z vnjší stny do okolního vzduchu. Díky souiniteli pestupu tepla bude možné vypoítat hustotu tepelného toku a z nj následn povrchovou teplotu vany. Problém je v tom, že pro urení souinitele je teba znát teplotu vnjšího povrchu pánve (Obr. 6-2,t 4 ), kterou se v této kapitole snažím vypoítat, z toho dvodu tuto teplotu pro potebu vypotení souinitele odhadnu. Souinitel pestupu tepla bude z tohoto dvodu uren pouze pibližn. S ohledem na zadání volím vnjší teplotu pánve pro tento výpoet 50 C t 2 t 1 t 5 t 4 t 3 Obr. 6-2 Prbh zmny teploty ve stn pánve t 1 - teplota vnitního povrchu pánve t 5 - teplota okolního prostedí 27

23 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Výpoet Grashofova ísla t t5 323, 15K 293, 15K t u 4 308, 15K 2 2 kde: t u [K] -urující teplota t 4 [K] -teplota vnjší stny (pro potebu tohoto výpotu volím 50 C) t 5 [K] -teplota okolí (volím 20 C) t t4 t5 323, 15K 293, 15K 30K kde: t [K] -teplotní diference stny a okolního vzduchu t 4 [K] -teplota vnjší stny t 5 [K] -teplota okolí t.g.l 30 K.9,81m.s.0,3m Gr 2 t u 308,15 K. 17,9.10 m.s ,9 kde: Gr[1] -Grashofovo íslo t [K] -teplotní diference stny a okolního vzduchu g [m.s -2 ] -tíhové zrychlení L [m] -charakteristický rozmr (výška varné nádoby) t u [K] -urující teplota [m 2.s -1 ] -kinematická viskozita vzduchu Výpoet Nusseltova ísla n Nu C.(Pr.Gr ) 1 / 3 0,195.( 0, ,9 ) 75,107 kde: Nu [1] -Nusseltovo íslo C [1] -konstanta závislá na hodnot souinu Pr.Gr [12] n [1] -konstanta závislá na hodnot souinu Pr.Gr [12] Pr[1] -Prandtlovo íslo [14] Gr[1] -Grashofovo íslo Výpoet souinitele pestupu tepla 1 1 Nu. 75, , 0262W.m.K 2 1 v 6, 56W.m. K L 0, 3m kde: [W.m 2.K 1 ] -souinitel pestupu tepla Nu[1] -Nusseltovo íslo 1 1 v [W.m.K ] -souinitel tepelné vodivosti vzduchu [14] L[m] -charakteristický rozmr (výška varné nádoby) 28

24 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Hustota tepelného toku Souinitel prostupu tepla 1 k 1 i 2 1 o 0,002m 1 16,27W.m.K 0,99W.m kde: 1 [m] 2 [m] [m] i o i 2.K o 1 1 0,06m 1 0,07W.m.K 1 0,002m 1 16,27W.m.K 1 -tlouška vnitní stny varné nádoby -tlouška vnjší stny varné nádoby -tlouška tepelné izolace (volím 60mm) 1 6,56W.m [W.m -1.K -1 ] -souinitel tepelné vodivosti nerezové oceli [15] i [W.m -1.K -1 ] [W.m -2.K -1 ] -souinitel tepelné vodivosti tepelné izolace -souinitel pestupu tepla 2.K 1 Hustota tepelného toku q k. t1 k.( t1 t5 ) 0, 99W.m.K.( 523, 15K 293, 15K ) 227, 8W. m kde: q [W.m -2 ] -hustota tepelného toku k [W.m -2.K -1 ] -souinitel prostupu tepla t 1 [K] -teplotní diference mezi vnitní stnou a okolním vzduchem t 1 [K] -teplota vnitní stny t 5 [K] -teplota okolního vzduchu Výpoet teploty na povrch varné nádoby t t q , 15 K 227, 8W.m. 6, 56W.m kde: t 4 [K] -teplota vnjší stny q [W.m -2 ] -hustota tepelného toku t 5 [K] -teplota okolního vzduchu [W.m -2.K -1 ] -souinitel pestupu tepla 2.K 1 327, 85 K 54, 7 C Jak vyplývá z vypotené teploty na povrchu pánve pro tloušku izolace i =60 mm, tak tato izolace tém vyhovuje požadavku ze zadání na maximální povrchovou teplotu 50 C. Po konzultaci výsledk s vedoucím práce jsme stanovili jako maximální tloušku izolace na 40 mm s tím, že nebude dodržen požadavek na maximální teplotu na povrchu. 29

25 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Po stanovení maximální pípustné tloušky je teba pepoítat maximální povrchovou teplotu pro tloušku izolace 40 mm Pepoet povrchové teploty pro novou tloušku izolace Souinitel prostupu tepla 1 k 1 i 2 1 o 0,002 m 1 16,27W.m.K 1,38 W.m kde: 1 [m] 2 [m] [m] i o i 2 [W.m -1.K -1 ].K i [W.m -1.K -1 ] [W.m -2.K -1 ] o 1 1 0,04m 1 0,07W.m.K 1 0,002 m 1 16,27W.m.K 1 -tlouška vnitní stny varné nádoby -tlouška vnjší stny varné nádoby -tlouška tepelné izolace (volím 40mm) 1 6,56W.m -souinitel tepelné vodivosti nerezové oceli -souinitel tepelné vodivosti tepelné izolace -souinitel pestupu tepla 2.K 1 Hustota tepelného toku q k. t1 k.( t1 t5 ) 1,38W.m.K.( 523,15K 293,15K ) 317,6 W. m kde: q [W.m -2 ] -hustota tepelného toku k [W.m -2.K -1 ] -souinitel prostupu tepla t 1 [K] -teplotní diference mezi vnitní stnou a okolním vzduchem t 1 [K] -teplota vnitní stny t 5 [K] -teplota okolního vzduchu Teplota na povrchu pánve t t q , 15 K 317, 6W.m. 6, 56W.m t 4 [K] -teplota vnjší stny q [W.m -2 ] -hustota tepelného toku t 5 [K] -teplota okolního vzduchu [W.m -2.K -1 ] -souinitel pestupu tepla 2.K 1 341, 55 K 68, 4 C Výsledná maximální teplota povrchu pánve 68,4 C je pro takovéto zaízení stále vyhovující. Výrobci multifunkní pánví pokud uvádjí tuto limitní teplotu, tak její hodnota bývá 70 C. 30

26 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ 6.3 Materiál Celá konstrukce pánve a všechny její ásti jsou vyrobeny z nerezové oceli, pokud nebude výslovn uvedeno jinak. Jako vhodný materiál pro tento úel volím nerezovou ocel urenou pro užití v potravináství SN ( DIN , AISI 304). Vlastnosti materiálu: Austenitická, chromniklová ocel schválená pro teplotní namáhaní do 300 C. Svaitelnost elektrickým obloukem je dobrá pi použití všech metod svaování. Ocel je dobe leštitelná a obzvláš dobe tvárná hlubokým tažením, ohraováním, zakružováním atd. Ocel je odolná proti vod, vodní páe, vlhkosti vzduchu, jedlým kyselinám i slabým organickým a anorganickým kyselinám a má velmi rozliné možnosti použití jako nap. v potravináském prmyslu. Mez pevnosti- R m =540 MPa Mez kluzu- R p0,2 =220 Mpa Konstrukce varné nádoby Základ varné nádoby tvoí svaenec z ocelových plech. Dále je varná nádoba doplnna o instalaci tepelné izolace a topných tles Varná nádoba Nádoba je konstruována jako dvouplášová z dvodu snížení vnjší povrchové teploty (viz. kapitola 6.2). Pánev je ešena jako svaenec z plechových díl. Tlouška plech ze kterých je tvoen základ nádoby je 2 mm. Dno nádoby je z plechu o tloušce 8 mm Obr. 6-3 Varná nádoba pohled na pední ást 31

27 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Obr. 6-4 Varná nádoba pohled na zadní ást Aby bylo možné pánev natáet je varná nádoba osazena hídelemi. Hídele jsou na bocích umístny blíže elní stran varné nádoby, což umožuje vyprazdování obsahu pánve i do vyšších nádob. Hídele jsou vyrobeny ze silnostnných trubek 65x15 mm. Pravou hídelí bude vedeno elektrické vedení od topných tles do pravého boku rámu v nmž bude umístna elektrická instalace zaízení. Pravá hídel má na svém konci vytvoen tyhran 42x42 mm ukonený závitem M40 a drážkou pro MB podložku. Na tyhranu bude nasazeno rameno aktuátoru zajištné KM maticí s MB podložkou (Obr. 6-5). Levá hídel je na konci osazena drážkou pro pojistný kroužek zamezující axiálnímu posuvu hídele vi ložisku (Obr. 6-5). Obr. 6-5 Detail hídelí: 1-pravá hídel, 2-levá hídel, 3-rameno aktuátoru, 4-KM matice, 5- MB podložka 32

28 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Topná tlesa Pro ohev pánve volím ohev elektrickými topnými tlesy, který je konstrukn jednodušší než ohev plynovými hoáky. Jelikož jsem na trhu nenalezl odpovídající topná tlesa pro rozmry mnou navrhnuté konstrukce je teba tvar topných tles navrhnout. Pi návrhu tvaru jsem se ídil pravidly pro tvarování tles dle požadavk vybraného výrobce [16] Parametry topných tles: Materiál SN Prez tyí oválný 13x5,5 mm Maximální mrné zatížení povrchu 4 W/cm 2 Ukonení topné tye svorníkem M4 Obr. 6-6 Odporové topné tleso Obr. 6-7 Uspoádání topných tles 33

29 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Upevnní topných tles Pro upevnní topných tles jsou na spodní stnu dna varné nádoby pivaeny dv ady závitových tyí M6x68 mm (Obr. 6-8). Pomocí tchto tyí, pítlaných podložek a matic M6 jsou tlesa pitažena k varné desce. Topná tlesa jsou po pipevnní k varné desce pekryta krytem z hliníkového plechu, který je také pipevnn pomocí matic M6 a závitových tyí. Kryt slouží k odrazu tepelného záení produkovaného topnými tlesy (Obr. 6-9). Obr. 6-8 Detail uchycení topných tles: 1-závitová ty M6, 2- matice M6, 3-pítlaná podložka, 4-topné tleso, 5-dno varné nádoby Obr. 6-9 Pipevní krytu topných tles 34

30 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Instalace tepelné izolace Zvolená tepelná izolace (viz. kapitola 6.2.1) je standardn výrobcem dodávána v rolích o šíce 1 m a délce 5 m. Z role jsou nadleny tyi díly izolace do stn varné nádoby a jedna deska do spodní ásti na pekrytí topných tles (Obr. 6-10). Spodní díl izolace je pomocí dvou pítlaných pásk (Obr. 6-10) zajištn tak, aby tsn piléhal ke krytu topných tles. Celá spodní ást varné nádoby je uzavena plechovým krytem upevnným k nádob šrouby M6x10 mm. Mezi spodním dílem izolace a uzavíracím krytem je mezera umožující vedení elektrických kabel od topných tles Obr Instalace desek izolace: 1-varná nádoba, 2-upevnná topná tlesa, 3-hliníkový kryt, 4-díly izolace v bocích varné nádoby, 5-spodní díl izolace, 6-pítlané pásky, 7-spodní kryt varné nádoby Pohon naklápní pánve Jako pohon pro naklápní pánve byl zvolen lineární aktuátor, ten bude naklápt pánev psobením pes rameno spojené s pravou hídelí. Aktuátor je v základní pracovní poloze pánve sklopen o 45 od svislé roviny (Obr. 6-11). Tato poloha zajišuje velmi malou zmnu úhlové rychlosti naklápní pánve pi konstantní rychlosti vysouvání aktuátoru

31 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Obr Umístní aktuátoru v konstrukci Výpoet axiální síly v aktuátoru Síla F t použitá pro výpoet síly aktuátoru byla zjištna z výpotového modelu analyzovaného v programu Ansys Workbench 11 (viz. kapitola 6.4.6). r M F t F a Ft F a Obr Síly na rameni aktuátoru cos kde: [ ] F t [N] F a [N] Ft Ft 2955N Fa 4180N F cos cos45 a -úhel sklopení aktuátoru od svislé roviny -reakní síla psobící proti kroutícímu momentu vyvolanému vlastní tíhou pánve na konci ramena naklápní -axiální síla aktuátoru Dle vypotené maximální axiální síly potebné pro naklopení varné nádoby volím pro pohon lineární aktuátor SKF Matrix MAX6-A [17]. 36

32 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Technické parametry aktuátoru: Maximální síla v tlaku F tl N Maximální síla v tahu F th N Zdvih C mm Maximální rychlost bez zátže - 8 mm/s Maximální rychlost pi plné zátži - 6 mm/s Obr Model lineárního aktuátoru SKF Matrix MAX6-A Volba uložení Z konstrukce pánve vyplývá, že je teba zvolit radiální typ ložisek. Ložiska bhem svého provozu nebudou vykonávat pohyb rotaní nýbrž pohyb kývavý a to v rozmezí 0 až 90. Rychlost naklápní bude malá, proto mžeme uvažovat zatížení ložiska za statické. Aby byl zajištn nenároný provoz je vhodné zvolit ložiska u kterých není nutné provádt domazávání v prbhu jejich života. Ložiska by také mla být schopna vyrovnávat pípadné nesouososti mezi pravým a levým hídelem. S ohledem na výše uvedenou specifikaci volím pro uložení varné nádoby bezúdržbová kluzná kloubová ložiska SKF GE 60 TXE-2L v kombinaci materiál nerezová ocel-ptfe kompozit [18] Technické parametry ložiska: Prmr hídele d Vnjší prmr ložiska D Šíka vnitního kroužku B 1 Šíka vnjšího kroužku B 2 Statická únosnost Co Dynamická únosnost C Hmotnost m -60 mm -90 mm -44 mm -36 mm -610 kn -245 kn -1,1 kg 37

33 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Výpoet zatžující síly Obr Kloubové ložisko [19] F.sin F 4180N.sin N N 2 2 F L Fxa Fyv a yv 3516 kde: F L [N] -celková síla psobící na ložisko F xa [N] -složka síly psobí od aktuátoru ve smru osy x F a [N] -axiální síla aktuátoru [ ] -úhel sklopení aktuátoru od svislé roviny F yv [N] -síla psobící ve smru osy y od vlastní tíhy varné nádoby (zjištno z výpotového modelu v kapitole 6.4.6) Statická únosnost Jelikož pi naklápní vany nedochází k jejímu otáení a pouze ke kývavému pohybu postaí jeho kontrola vzhledem ke statické únosnosti ložiska C o. 610 kn>3,52 kn - maximální zátžná síla je výrazn menší než statická únosnost ložiska uložení tedy z hlediska kontroly únosnosti vyhovuje Uložení ložiska Pro poteby uložení zvolených ložisek jsem navrhl ložiskový domeek. Ložisko je v domeku zajištno proti axiálnímu posunutí vnitním pojistným kroužkem pro prmr 90 mm. Ve spodní desce ložiskového domeku jsou dva otvory pro uchycení domeku k rámu šrouby M10x70 mm. Obr Kloubové ložisko v ložiskovém domeku 38

34 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Pevnostní analýza varné nádoby Vana nádoby je analyzována z dvodu zjištní maximální deformace, naptí a zjištní reakních sil psobících v míst uložení ložisek a na rameni aktuátoru Okrajové podmínky Vazby -Na plochách pro uložení ložisek jsou aplikovány válcové vazby (Obr. 6-16,C,D). -Na otvor pro uchycení oka aktuátoru je aplikována vazba vetknutí (Obr. 6-16,F). Zatížení -Zatížení vlastní vahou (Obr. 6-16,A). -Dno vany je zatíženo tlakem p=1, odpovídajícímu psobení kapaliny pi úplném zaplnní varné nádoby (Obr. 6-16,B). Fk N 3 p ,. 10 MPa 2 Sv mm kde: p[mpa] -tlak psobící na dno nádoby F k [N] -síla vyvolaná vlastní tíhou kapaliny S v [mm 2 ] -plocha dna vany Obr Vana okrajové podmínky Sí konených prvk Velikost prvk na tlese vany je 10 mm. Zjemnní sít na 2 mm je provedeno v míst uchycení ramene aktuátoru a na jeho povrchu. Vytvoenou sí konených prvk tvoí element (Obr. 6-17). 39

35 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Obr Vana sí konených prvk Obr Vana redukované naptí Von-Mises 40

36 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Výsledky Maximální naptí o velikosti 90,66 MPa se objevuje na rameni aktuátoru, dále se zvýšené hodnoty naptí objevují v rozích varné nádoby (Obr. 6-18). Maximální deformace má velikost 1,58 mm (Obr. 6-19). Obr Vana deformace Vyhodnocení Bezpenost vzhledem k meznímu stavu pružnosti: Rp0,2 220 MPa k 2,43 red 90,66 MPa kde: k [1] -bezpenost vzhledem k meznímu stavu pružnosti R p0,2 [MPa] -mez kluzu materiálu [MPa] -maximální redukované naptí red Konstrukce varné nádoby pi svém plném zaplnní vykazuje bezpenost vzhledem k meznímu stavu pružnosti k=2,43. Tuto hodnotu považuji za vyhovující. 41

37 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ 6.5 Nosný rám pánve Rám pánve se skládá ze dvou boních konstrukcí, které jsou propojeny temi spojovacími díly (Obr. 6-20). Obr Rám pánve celek: 1-pravý bok rámu, 2-levý bok rámu, 3-propojovací tye Pravý bok rámu Základ rámu je svaen ze tvercových trubek 50x50x2 mm. Celková výška rámu je 880 mm. Osová rozte nohou rámu je 770 mm. Nohy rámu jsou opateny stavitelnými šroubovacími koncovkami pro lepší ustavení pánve. Na spodním vodorovném profilu je navaena konzolka z profilu 50x50x3 mm o délce 40 mm na níž je navaen držák pro uchycení spodního oka lineárního aktuátoru. Na zadní noze rámu je v horní ásti umístno pouzdro kluzného ložiska pro uložení hídele víka. Dále je na této noze pivaen ep pro uchycení spodního oka plynové vzpry. Z opané strany konstrukce jsou navaeny ti konzolky umožující spojení obou boních konstrukcí rámu pomocí propojovacích tyí. Konzolky jsou svaeny z profilu 50x40x3 mm a ploché tye 40x4 mm o délce 120 mm s dvma otvory. Dále jsou na rámu ješt navaeny konzolky z plechu o tloušce 2mm umožující na rám pichytit krycí plechování (viz. kapitola 6.7). 42

38 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Obr Pravý bok rámu: 1-držák aktuátoru, 2-konzole pro propojení boních díl rámu, 3-pouzdro kluzného ložiska, 4-ep pro uchycení plynové vzpry, 5-úchyty oplechování, 6- stavitelné nohy Levý bok rámu Levá rámu je konstrukn ešena stejn jako pravá. Jediným výrazným rozdílen je nepítomnost držáku pro uchycení aktuátoru Obr Levý bok rámu 43

39 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Propojovací prvky Aby bylo dosaženo vtší boní tuhosti rámu jsou pravý a levý bok spojeny propojovacími tyemi. Tye jsou s boky rámu propojeny pomocí vratových šroub M10x20 mm. Boky rámu jsou propojeny celkem temi tyemi. Jedna propojovací ty umístná za varnou nádobou je opatena dvmi konzolami, na které vana pi sklopení do pracovní pozice dosedá. Obr Propojovací tye Pevnostní analýza rámu Pro analýzu rámu byla použita pouze jedna jeho ást a to sice pravý bok konstrukce, který je více zatížen. Rám je nejvíce namáhán silou, kterou na rám psobí lineární aktuátor. Okrajové podmínky Vazby -Rám je vetknut na koncích nohou (Obr.6-24,B). Zatížení -Nejvtší síla psobící na rám je od lineárního aktuátoru (4180 N viz. Obr.6-24,D). -Zatížení rámu v míst kloubového ložiska (3516 N viz. Obr. 6-24,B). -Zatížení epu od plynové vzpry (400 N viz. Obr.6-24,F). -Zatížení kluzného ložiska od hmotnosti víka (200 N viz. Obr.6-24,E). -Zatížení od vlastní hmotnosti rámu (Obr.6-24,A). Sí konených prvk Hlavní velikost prvk je 10 mm a v místech pedpokládaných maxim naptí bylo provedeno její zjemnní na 2 a 1 mm (Obr. 6-25). Vygenerovaná sí obsahuje element. 44

40 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Obr Rám okrajové podmínky Obr Rám sí konených prvk 45

41 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Výsledky Maximální redukované naptí Von-Mises dosahuje hodnoty 250,93 MPa a to v míst napojení držáku aktuátoru na tvercový profil (Obr. 6-27,Max). Další maximum naptí se vyskytuje v míst styku pední nohy rámu a vodorovné horní tye (Obr. 6-26). Obr Rám redukované naptí Von-Mises Obr Rám redukované naptí Von-Mises detail 46

42 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Zhodnocení Jelikož maxima redukovaného naptí, které se na konstrukci vyskytují pevyšují hodnotu meze kluzu R p0,2 =220 MPa je nutné konstrukci rámu upravit tak, aby bylo dosaženo snížení tchto špiek naptí. Kontrola rámu s konstrukními úpravami Aby bylo dosaženo snížení naptí byl upraven tvar držáku aktuátoru a v míst napojení pední nohy a vodorovného profilu byla umístna dv žebra z plechu o tloušce 4 mm. Obr Rám upravený redukované naptí Von-Mises Obr Rám upravený naptí Von-Mises detail 47

43 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Obr Rám deformace Výsledky Po konstrukních úpravách rámu se maximální naptí snížilo na 161,64 MPa, toto naptí je lokalizováno v míst držáku pro uchycení aktuátoru (Obr. 6-29). Maximální deformace rámu je 0,73 mm (Obr. 6-30). Vyhodnocení Bezpenost vzhledem k meznímu stavu pružnosti: Rp0, MPa k 1, 36 red 16164, MPa kde: k [1] -bezpenost vzhledem k meznímu stavu pružnosti R p0,2 [MPa] -mez kluzu materiálu [MPa] -maximální redukované naptí red Maximální naptí se vyskytuje v ostrém pechodu mezi dvma profily. U reálné souásti by k sob byly profily svaeny, ímž by se naptí v tomto pechodu ješt snížilo. Spotenou bezpenost k=1,36 u rámu s provedenými konstrukními úpravami považuji za vyhovující. 48

44 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ 6.6 Víko pánve Tvar víka pánve je odvozen od navrhnutého tvaru varné nádoby. Stejn jako varná nádoba je i víko pánve tepeln izolováno. Tlouška izolace je stejn jako u varné nádoby 40 mm. Konstrukn je víko ešeno jako svaenec z plechových desek o tloušce 0,8 mm. Vrchní deska (Obr. 6-31, žlut) je pivaena k spodní desce (Obr. 6-32, zelen). Spodní deska je vyrobena s prolisem, který kopíruje vnitní tvar varné nádoby. 6.6 Obr Pohled na víko shora Obr Pohled na spodní ást víka: 1-horní plech, 2-spodní plech, 3-držadlo, 4-hídel, 5- zadní plech 49

45 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Hídel pro naklápní víka je vyroben ze silnostnné trubky prmr 22x6 mm. Oba konce hídele jsou ukoneny tyhranem 15x15 mm, závitem M15 a drážkou pro MB podložku (Obr. 6-33). Na tyhranech budou nasazena ramena pro upevnní plynových vzpr (Obr. 6-34). Plynové vzpry vytváí na hídeli kroutící moment usnadující odklápní víka. Obr Detail konce hídele víka Obr Konec hídele s ramenem Volba uložení Víko pánve stejn jako varná nádoba nevykonává rotaní pohyb, ale pouze pomalý kývavý pohyb. Také u tohoto uložení bylo vybráno ložiska s ohledem na jejich bezúdržbový provoz. Pro toto uložení byla zvolena kluzná ložiska SKF PCMF E [20]. Jedná se o bezúdržbová kluzná ložiska s výstelkou z PTFE kompozitu. Technické parametry ložiska: Prmr hídele d Vnjší prmr ložiska D Vnjší prmr osazení ložiskad 1 Šíka vnitního kroužku B Statická únosnost Co Dynamická únosnost C Hmotnost m -20 mm -23 mm -30 mm -21,5 mm -90 kn -30,5 kn -0,021 kg 50

46 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Obr Geometrie kluzného ložiska [20] Naklápní víka Z dvodu usnadnní naklápní víka a jeho zajištní ve vyklopené pozici jsem se rozhodl na obou koncích hídele umístit plynové vzpry. Vzpry budou víko pi zvedání nadlehovat a pi úplném vyklopení víka budou zajišovat, aby se samovoln nesklopilo. Plynové vzpry jsou navrženy tak, aby pibližn po naklopení víka o 50 již dokázaly bez dalšího psobení obsluhy víko otevít na plných 80, což je maximální úhel naklopení víka. Zvolil jsem dv plynové vzpry GF 8/ [21] Technické parametry plynových vzpr: Síla vzpry F p -400 N Zdvih C -100 mm Vysunutá délka E -260 mm Obr Plynová vzpra - rozmry [21] 51

47 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Obr Model plynové vzpry V tabulce 6-1 jsou uvedeny momenty psobící od vlastní tíhy víka M V a proti nmu psobící moment od plynových vzpr M p. Hodnoty jsou uvedeny pro úhel odklopení víka v rozmezí od 0 do 80. V posledním sloupci je uveden rozdíl obou moment. Tab. 6-1 Momenty psobící na hídeli víka natoení [ ] M V [N.m] M P [N.m] M V - M P [N.m] 0 80,26 31,18 49, ,95 35,24 44, ,04 38,86 40, ,52 42,02 35, ,42 44,70 30, ,74 46,90 25, ,51 48,63 20, ,74 49,90 15, ,48 50,74 10, ,75 51,15 5, ,59 51,16 0, ,03 50,79-4, ,13 50,06-9, ,92 49,00-15, ,45 47,63-20, ,77 45,97-25, ,94 44,05-30,11 Z tabulky vyplývá, že mezi 50 a 55 naklopení je víko již zvedáno pouze silou psobících vzpr. To je okamžik, kdy kroutící moment od plynových vzpr pevýší hodnotu momentu od vlastní tíhy víka. 52

48 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ F v 80 r 1 r 2 F p Obr Síly psobící na víko pánve F pk Vztahy použité pro výpoet moment v tabulce 6-1: M v Fv.cos.r 1 kde: M v [N.m] F v [N] [ ] r 1 [m] -moment od vlastní tíhy víka -síla od vlastní tíhy víka -úhel naklopení víka -vzdálenost tžišt víka M p F.cos p 1.r2 Fpk. r2 kde: M p [N.m] -moment od plynové vzpry F p [N] -síla plynové vzpry F pk [N] -složka síly plynové vzpry psobící kolmo na rameno 1 [ ] -úhel odklonní plynové vzpry od smru kolmého na rameno r 2 [m] -polomr ramena 6.7 Oplechování rámu Ob boní ásti rámu jsou osazeny plechovým krytem, který pekrývá prvky upevnné na konstrukci (lineární aktuátor, plynové vzpry, ložiska) Plechování pravé strany rámu Krytování rámu je vyrobeno z plechu o tloušce 1 mm. Jak je vidt na obrázku 6-39 kryt se skládá ze tí samostatných díl. Jednotlivé díly jsou mezi sebou spojeny ozdobnými šrouby s plkulatou hlavou a límcem M6x10 mm, které se šroubují do nýtovacích matic upevnných vždy na jednom z díl

49 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Obr Díly krytu Spodní díl Na spodním dílu jsou pomocí šroub pipevnny oba zbývající díly konstrukce. Tento díl je navleen na boní konstrukci rámu a je k ní pivaen (Obr. 6-40). Obr Spodní díl krytu Hlavní díl Hlavní díl plechování (Obr. 6-41) je vyroben z jednoho dílu plechu ohýbáním a následným svaováním. Z zadní stn jsou otvory pro hídel vany, víka a otvory pro šrouby spojující rám s propojovacími tyemi. Tento díl má na lemu ve své spodní a boní ásti umístny otvory pro upevnní nýtovacích matic umožujících spojení s ostatními díly plechování. Dále je tento díl ješt spojen šroubovými spoji pímo s konstrukcí rámu na níž jsou pro tento úel navaeny píslušné držáky (viz. kapitola 6.5.1). 54

50 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Obr Hlavní díl krytu Odnímatelný kryt Odnímatelný kryt umožuje pístup ke komponentám umístným pod krytem zaízení. Kryt je pipevnn k hlavnímu i spodnímu krytu šrouby. Pi nasazování se kryt nejdíve zavlékne za lem v horní ásti hlavního plechování a poté se k nmu piklopí a pišroubuje (Obr. 6-42). Obr Odnímatelný kryt Plechování levé strany rámu Plechování levé strany rámu je ešeno totožným zpsobem jako plechování na stran pravé (viz. pedchozí kapitola). Jediným rozdílem je menší šíka plechování (Obr.6-43), ta je na pravé stran 160 mm a na stran levé jen 120 mm. Toto zmenšení je umožnno nepítomností aktuátoru na této stran rámu

51 6 KONSTRUKNÍ EŠENÍ Obr Plechování levé strany Ovládací panel Jedním z úkol v zadání této práce byl také návrh vzhledu ovládacího panelu pánve. Panel slouží k nastavování rzných parametr pánve. Pro návrh designu ovládacího panelu byl použit program Adobe Illustrator 10. Obr Design ovládacího panelu Popis ovládacího panelu (Obr. 6-44): 1-hlavní vypína ON/OFF 2-vypína pro zahájení ohevu START/STOP 3-display zobrazující nastavenou teplotu 4-display zobrazující nastavený as vaení 5-tlaítka pro zmnu hodnot teploty a asu 6-nastavení teploty ohevu 7-nastavení doby ohevu 8-sklopení pánve 9-naklopení pánve zpt do pracovní polohy 56

52 7 KONSTRUKNÍ, TECHNOLOGICKÝ A EKONOMICKÝ ROZBOR EŠENÍ 7 KONSTRUKNÍ, TECHNOLOGICKÝ A EKONOMICKÝ ROZBOR EŠENÍ 7 Stanovený cíl diplomové práce, kterým byl konstrukní návrh multifunkní naklápcí pánve byl splnn. Byla navržena konstrukce pánve o objemu varné nádoby 100 l, kterou je možno pomocí zvoleného pohonu naklápt v rozmezí Z dvodu snížení teploty na vnjším povrchu zaízení byla varná nádoba izolována. Zde došlo k úprav parametr oproti zadání, kde byla stanovená maximální teplota povrchu 50 C. Tato hodnota byla v prbhu návrhu zaízení zmnna tak, aby šíka zvolená tepelné izolace nepesahovala 40 mm. Pi této tloušce izolace byla vypotena maximální teplota povrchu 68,4 C. Víko pánve bylo stejn jako varná nádoba navrženo jako dvouplášové a tepeln izolované. Z dvodu usnadnní odklápní víka byla na oba konce hídele víka umístna plynová vzpra usnadující jeho odklápní. Rám pánve je rozdlen na dv boní ásti, které jsou spolu spojeny temi propojovacími tyemi. Souástí konstrukního návrhu byla tvorba 3D modelu. Model a výkresová dokumentace byli vytvoeny v programu Autodesk Inventor 2008 a AutoCAD Navržená konstrukce byla podrobena pevnostní analýze v programu Ansys Workbench 11. Dílím úkolem bylo také navržení vzhledu ovládacího panelu pánve. Design ovládacího panelu byl vytvoen v programu Adobe Illustrator 10. V závru práce je také uvedeno ekonomické zhodnocení (viz. kapitola 7.1). V této práci nebyla ešena otázka elektrické instalace. Elektrické prvky by bylo vhodné umístit na pravou boní ást rámu, kde je umístn lineární aktuátor a ovládací panel. Obr Multifunkní naklápcí pánev 57

53 7 KONSTRUKNÍ, TECHNOLOGICKÝ A EKONOMICKÝ ROZBOR EŠENÍ Ekonomický rozbor V ekonomickém rozboru jsou uvažovány pouze ceny nakupovaných díl. Cena práce není v rozboru zahrnuta. Ceny jsou pevzaty z internetových stránek prodejc nebo z poptávek. Jednotlivý dodavatelé jsou uvedeni u každé tabulky. Veškeré uvedené ceny jsou vetn DPH. U nkterých materiál bylo nutné pevést cenu z cizí mny, pro tyto pípady byl uvažován kurz 1 EURO=26,780 K ze dne Celková cena komponent uvedených v tomto ekonomickém rozboru je 37946,59 K. Tab. 7-1 Hutní materiál Název polotovaru Rozmr Norma ks Cena K/ks Cena K/ks Ty tvercová 50x50x DIN ,08 899,8 971,8 Ty 50x40x DIN ,56 626,7 351 obdelníková Trubka 63x DIN , ,2 tlustostnná Trubka 40x DIN , ,2 137,9 tlustostnná Trubka 112x DIN , ,5 tlustostnná Trubka 22x DIN , ,8 301,8 bezešvá Trubka 15x DIN , ,4 283,31 bezešvá Ty kruhová DIN 671 0, ,8 2,5 Ty kruhová DIN 671 0, ,5 Ty plochá 25x DIN , ,5 Ty plochá 40x DIN , ,9 75,1 Ty plochá 40x DIN , ,16 23,82 Ty plochá 40x DIN , ,2 15,9 Ty plochá 80x DIN , ,3 21,6 Ty plochá 70x DIN , ,1 41,69 Plech 0,8 mm 1250x Plech 1 mm 1259x Plech 1,5 mm 1000x2000 SN EN ,5 569,89 284,9 Plech 2 mm 1250x Plech 8 mm 1000x ,8 6604, ,8 Jako dodavatele nerezového hutního materiálu volím firmu EH NEREZ Edelstahl s.r.o. [22], hliníkového plechu Ferona a.s [23]. 58

54 7 KONSTRUKNÍ, TECHNOLOGICKÝ A EKONOMICKÝ ROZBOR EŠENÍ Tab. 7-2 Spojovací materiál Název Norma ks Cena K/ks Cena K/ks Vratový šroub M10x20 [24] DIN ,24 74,88 Šroub M10x70 [24] DIN ,02 40,08 Závitová ty M6 [24] DIN 975 1,36m 130/2m 88,4 Šroub M6x15 [24] DIN ,3 31,5 Matice M6 [24] DIN ,34 13,6 Matice M6 [24] DIN ,45 9 Nýtovací matice M6 [24] 115 3,7 425,5 Matice M10 [24] DIN ,72 27,52 Podložka 6 [24] DIN ,19 11,4 Podložka 10 [24] DIN ,61 12,2 Podložka 6 [24] DIN 127B 40 0,24 9,6 Podložka 10 [24] DIN 127B 16 0,6 9,6 Matice KM2 [25] DIN Matice KM8 [25] DIN ,14 48,14 Podložka MB 2 [25] DIN ,92 39,84 Podložka MB 8 [25] DIN ,47 7,47 Pojistný kroužek 8 [25] DIN ,9 7,6 Pojistný kroužek 12 [25] DIN ,4 9,6 925,93 Jako dodavatele spojovacího materiálu volím firmy AKROS spol s.r.o. [24] a Killich s. r. o. [25]. Tab. 7-3 Další prvky Název Oznaení ks Cena K/ks Cena K/ks Plynová vzpra [18] GF 10/ Aktuátor [26] SKF Matrix M ,1 7485,1 Kloubové ložisko [27] GE 60 TXE-2L , ,9 Kluzné ložisko [27] PCMF E 2 64,64 129,28 El. topné tleso [28] Tepelná izolace [29] Rockwool WM 80 2,9m 2 252,27/1m 2 731, ,86 59

55 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJ SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJ [1] Fanyinfo [online].c2006, [cit ]. Dostupné z: < > [2] Elektrolux [online]. c2008, [cit ]. Dostupné z: < ech/daga010.pdf> [3] Elektrolux Multifunkní sklopná pánev Thermaline [online].c2008, [cit ]. Dostupné z: < [4] Fagor-Electric tilting bratt pans[online].c2008, [cit ]. Dostupné z: < [5] Firex-Betterpan [online].c2008, [cit ]. Dostupné z: < [6] Elektrolux Thermaline tlakové pánve [online].c2008, [cit ]. Dostupné z: < 9JEDG_1_5_21_3_9JEDGC.pdf> [7] Rosinox Multi-function pressure bratt pans [online].c2008, [cit ]. Dostupné z: < [8] Lectrotab-Linear actuator [online].c2008, [cit ]. Dostupné z: < [9] Firex [online].c2008, [cit ]. Dostupné z: < [10] Evolution-Kitchen confidence [online].c2006, [cit ]. Dostupné z: < [11] Rosinox Bratt pans 900mm [online].c2008, [cit ]. Dostupné z: < [12] Doc. Ing. Milan Pavelek, CSc., Ing. Josef Šttina, TERMOMECHANIKA Studijní pomcky (opora) pro kombinovanou formu bakaláského studia [online].c2008, [cit ]. Dostupné z: < [13] Rockwool-technické izolace [online].c2009, [cit ]. Dostupné z: < [14] The engineering toolbox-air Properties [online].c2005, [cit ]. Dostupné z: < > [15] Engineering Material Properties [online].c2004, [cit ]. Dostupné z: < > [16] ETTO-Výroba odporových topných tles [online].c2007, [cit ]. Dostupné z: < > [17] SKF-Linear actuator MAX6 [online].c2008, [cit ]. Dostupné z: < [18] SKF- [online].c2009, [cit ]. Dostupné z: < 1_10a&lang=en > 60

56 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJ [19] Lokres-Prodejce se strojním zaízením [online].c2008, [cit ]. Dostupné z: < > [20] SKF- Composite dry sliding flanged bushings [online].c2008, [cit ]. Dostupné z: < wlink=3_4_81> [21] Montako [online].c2007, [cit ]. Dostupné z: < [22] EH NEREZ - Dodavatel nerezu [online].c2009, [cit ]. Dostupné z: < [23] Ferona- Velkoobchod hutního materiálu [online].c2009, [cit ]. Dostupné z: < [24] AKROS Nerezový spojovací materiál [online].c2007, [cit ]. Dostupné z: < [25] Killich s. r. o. Nerezový spojovací materiál [online].c2009, [cit ]. Dostupné z: < > [26] Exvalos [online].c2008, [cit ]. Dostupné z: < [27] Prmyslové poteby [online].c2006, [cit ]. Dostupné z: < [28] Backer elektro [online].c2009, [cit ]. Dostupné z: < [29] Dewitky-technické izolace [online].c2009, [cit ]. Dostupné z: < 5m2-5m2-> [30] SVOBODA, P.,BRANDEJS, J., PROKEŠ, F. Základy konstruování. 2.pepracované vydání. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s. ISBN