FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY O TECHNOLOGY AKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ ACULTY O MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE O AUTOMOTIVE ENGINEERING NÁVRH NÁKLADNÍHO VÝTAHU PROJECT O SERVICE LIT DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR BC. HUY LONG NGUYEN VEDOUCÍ PRÁCE DOC. ING. JIŘÍ MALÁŠEK, PH. D. SUPERVISOR BRNO 015

2 Sem vložte první stranu zadání. Původní zadání je samozřejmě oboustranné. Do druhého výtisku diplomové práce se doporučuje vložit kopii zadání taktéž v oboustranném provedení. Na číslování stránek se tím nic nemění.

3 Sem vložte druhou stranu zadání. Veškerý níže uvedený červený text musí být nahrazen konkrétními údaji a jeho barva změněna na černou pomocí označení textu a kliknutí na styl Normální (resp. Proměnná v případě názvu diplomové práce v bibliografické citaci) na kartě Styly v záložce Domů! Poznámka 1: mřížka následujících tabulek viditelná jako modrá čárkovaná čára se nebude tisknout a slouží pouze pro orientaci. Poznámka : pro komunikaci s vedoucím diplomové práce upřednostňujte studentský před VUT zprávami.

4 ABSTRAKT, KLÍČOVÁ SLOVA ABSTRAKT Cílem této diplomové práce bylo navrhnout nákladní výtah pohaněný netradičním mechanismem s využitím tlačného řetězu. Hlavními součástmi práce je návrh a popis klíčových konstrukčních celků, výpočtová část a řešení pohonu výtahu. KLÍČOVÁ SLOVA Nákladní výtah, vertikální doprava, tlačný řetěz, elektromotor, klec výtahu, rám výtahu. ABSTRACT Task of this diploma thesis is to design service lift which is driven by unordinary mechanism using thrust chain. Main parts of this diploma are design and description of main construction parts, strength analysis and drive design. KEYWORDS Service lift, vertical transport, thrust chain, electric motor, lift cage, lift frame. BRNO 015

5 BIBLIOGRAICKÁ CITACE BIBLIOGRAICKÁ CITACE NGUYEN, L. Návrh nákladního výtahu. Brno: Vysoké učení technické v Brně, akulta strojního inženýrství, s. Vedoucí diplomové práce doc. Ing. Jiří Malášek, Ph.D. BRNO 015

6 ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že tato práce je mým původním dílem, zpracoval jsem ji samostatně pod vedením doc. Ing. Jiří Maláška, Ph.D a s použitím literatury uvedené v seznamu. V Brně dne 1. května Bc. Huy Long Nguyen BRNO 015

7 PODĚKOVÁNÍ PODĚKOVÁNÍ Děkuji panu doc. Ing. Jiří Maláškovi, Ph.D za cenné rady, které mě pomohly k napsání této diplomové práce. Dále bych chtěl poděkovat své rodině a blízkým za jejich podporu při studiu na vysoké škole. BRNO 015

8 OBSAH OBSAH Úvod Výtahy Charakteristika a rozdělení výtahů Historický vývoj výtahů Parametry výtahů Parametry výtahu Koncepční návrh Princip výtahu poháněného tlačným řetězem Popis jednotlivých konstrukčních celků a výpočet Rám klece výtahu Svislé nosníky Lyžina Příčník Horní nosník Spodní nosník Vodící čelisti Zachycovač Ovládací páka zachycovače Omezovač rychlosti Klec Konzola Vodítka Volba vodítek a jejich parametry Výpočet sil ve vodících čelistech Výpočet odporu proti pohybu klece Výpočet vodítek Vedení řetězu Tlačný řetěz Volba řetězu Výpočet odporu řetězu při pohybu ve vodící drážce Pevnostní kontrola řetězu Spojení rámu klece s řetězem Pohon výtahu Rám sestavy pohonu Volba elektromotoru BRNO 015 8

9 OBSAH 5.3 Hnací řetězové kolo Výpočet předběžného roztečného průměru Výpočet zubů Výpočet konečného průměru Výpočet krouticího momentu Kontrola krouticího momentu na výstupní hřídeli Základní rozměry hnacího řetězového kola Kontrola pera hnacího řetězového kola Technické zhodnocení vůči hydraulickým výtahům Přímý pohon s plunžrem Přímý pohon s teleskopickou pístnicí Přímý pohon s plunžrem a hydraulickým válcem vedle klece Nepřímý pohon v kombinaci s lanovým nebo řetězovým převodem Porovnání navrženého výtahu s hydraulickým Závěr Seznam použitých zkratek a symbolů Seznam příloh BRNO 015 9

10 ÚVOD ÚVOD Cílem této diplomové práce je provést konstrukční návrh nákladního výtahu, který bude poháněn tlačným řetězem. Jedná se o zajímavou alternativu ke klasickým výtahům s elektrickým pohonem, s hydraulickým pohonem nebo pneumatickým pohonem. Pohon tlačným řetězem se v současnosti používá především u nůžkových zvedáků, aktuátorů nebo v koncertních sálech jako pódiové výtahy. Stěžejními body této diplomové práce budou návrh výtahu, jeho pevnostní výpočet dle daných norem a pevnostní výpočet s pomocí metody konečných prvků. V poslední části této práce bude provedeno vyhodnocení rychlosti zdvihu vůči plynulému rozjezdu, brzdění a přesnému zastavení. BRNO

11 1 VÝTAHY Mluvíme-li o vertikální dopravě, máme tím na mysli systémy a prostředky, které jsou určeny k překonání výškového rozdílu a jsou určeny pro přepravu osob a nákladu. Jejich trajektorie je přitom svislá. Mezi prostředky pro vertikální dopravu podle [4] patří: a) Výtahy b) Pohyblivé schody c) Pozemní lanové dráhy Dle [] se stroje pro vertikální dopravu dělí následovně: Podle způsobu práce, dopravní vzdálenosti a konstrukčního provedení do tří kategorií. a) Zdvihadla přemísťovaní břemena jen ve svislém směru b) Jeřáby přemísťování břemena ve svislém i vodorovném směru ve vymezeném prostoru c) Výtahy Na stroje pro vertikální dopravu je kladen rozsáhlý soubor požadavků, mezi ty patří []: velký dopravní výkon a nízká vlastní hmotnost, bezpečnost a spolehlivost provozu, jednoduchost obsluhy, možnost automatizace nebo robotizace, přizpůsobitelnost zařízení a jeho implementace do transportního celku, normalizace a typizace zařízení 1.1 CHARAKTERISTIKA A ROZDĚLENÍ VÝTAHŮ Pod pojmem výtah se označují stabilní zdvihací zařízení, které obsluhuje dvě nebo více stanic v různých výškových úrovních. Výtah obsahuje klec, jež slouží k přepravě osob nebo nákladu. Klec je umístěna mezi pevná vodítka ve svislém směru nebo odkloněném směru, ale však max. o 15 od svislé osy výtahu. Vodítka umožňují pohyb klece jen v jednom směru, tím je přímočarý svislý pohyb. [4] Výtah patří mezi stroje s cyklickým přerušovaným pohybem. Nastupování a vystupování osob či nakládka a vykládka břemene se provádí ve stanicích při stojící kleci výtahu. Speciální kategorii jsou pak tzv. páternostery, které mají cyklický nepřerušovaný pohyb. Ty slouží především pro přepravu osob, nástup a výstup je pak prováděn za pohybu klece či více klecí. [] Výtahy lze rozdělit do několika skupin podle mnoha kritérií. Nejzákladnějším rozdělením je dle pohonu výtahu, volba pohonu velkou měrou ovlivňuje konstrukci. Dle [4] se výtahy dělí podle pohonu následovně: a) elektrické b) hydraulické c) pneumatické BRNO

12 Pohon elektrických výtahu může být řešen několika způsoby s pomocí: a) bubnu b) trakčního kotouče c) pastorku s ozubeným hřebenem d) řetězového kola Výtahy lze podrobněji rozdělit do následujících skupin a podskupin: a) výtahy osobní a nákladní s doprovodem osob 1) samoobslužné výtahy ) výtahy s obsluhou b) výtahy nákladní se zakázanou dopravou osob 1) výtahy s povoleným vstupem osob pro manipulaci s břemeny ) výtahy se zakázaným vstupem osob c) výtahy nákladní s nosností do 100kg d) stolové výtahy 1) s obsluhou ) se zakázanou dopravou osob e) osobní oběžné výtahy tzv. páternostery f) výsypné výtahy Podle nosného orgánu se pak výtahy dělí následovně: a) výtahy s nosným lanem b) výtahy s pohonem pomocí kloubového řetězu 1. HISTORICKÝ VÝVOJ VÝTAHŮ Lidstvo odjakživa řešilo problém vertikální dopravy materiálů a osob. První funkční výtah byl sestrojen řeckým učencem Archimédem okolo roku 36 př. n. l. Tento výtah byl na ruční pohon, kdy kabina zavěšená na konopném laně byla zvedána pomocí rumpálu. Mezi další historický milník patřil výtah postavený stavitelem Velayerem pro krále Ludvíka XIV., u něj bylo poprvé použito protizávaží. Až do roku 1830 byly výtahy poháněné výlučně lidskou silou nebo pomocí zvířat. V tomto roce byl v anglickém městě Derby postaven první výtah s parním pohonem. [6] Dále byl vyvinut pohon výtahu s pomocí hydrauliky. V šachtě výtahu byl umístěn hydraulický píst, s pomocí vstřikování vody do válce, tím byl zajištěn svislý pohyb klece výtahu. Regulace byla prováděna s pomocí změny toku vody, to zajišťovala obsluha výtahu. Výhodou této koncepce bylo, že nepotřebovala protizávaží, kabina výtahu klesala samovolně jen s pomocí gravitace a rychlost klesání byla řízena rychlostí toku odpouštěné vody. [7] BRNO 015 1

13 Obr. 1 Historický výtah [7] Výtah jak jej známe dnes, byl poprvé sestrojen v roce Za jeho zrodem stál Elisha Otis. Výtah byl vybaven lanem, kladkami, protizávažím a dokonce zachycovači, které jsou stěžejním bezpečnostním prvkem. [8] Obr. Otisův výtah [8] Otisovu koncepci dále rozvedl německý inženýr Werner von Siemens, který umístil elektromotor, jenž otáčel ozubeným pastorkem, přímo pod podlahu. Samotný výtah se pak pohyboval po ozubeném hřebenu. S dalším rozvojem této koncepce se elektromotor přemístil nad nejvyšší podlaží a začalo převládat použití lanového bubnu, to taky znamenalo návrat protizávaží do koncepce výtahu. Použití závaží přineslo úsporu energií a významně zvětšilo výšku zdvihu. [6] BRNO

14 Dalším milníkem byl rok 1903, kdy elektrický výtah nahradil ozubené převody, to přineslo možnost použití výtahů ve výškových budovách a jejich velké rozšíření. Také bylo nahrazeno ruční přepínání a brzdění, to umožnilo použití elektromagnetů. Výtahy jsou od tohoto období ovládány pomocí tlačítek a signálních systémů. V současnosti jsou řídící a ovládací systémy plné mikroprocesorů, které umožní maximální přesnost řízeni, vysokou míru kontroly a nejvyšší možnou bezpečnost. [6] 1.3 PARAMETRY VÝTAHŮ Výtahy jsou určeny dvěma základními parametry, těmi jsou nosnost a jmenovitá rychlost. Nosnost výtahu je definovaná jako největší dovolená hmotnost břemena, kterou může být klec zatížena v provozu. Jmenovitou rychlostí zase rozumíme konstrukční teoretickou rychlost klece. Provozní rychlost se pak od jmenovité rychlosti může lišit o ± 15%. [4] Mezi doplňující parametry pak dle [4] patří následující: a) zdvih, počet a poloha stanic b) rozměry výtahové šachty, klece a strojovny c) napětí elektrické sítě, hustota spínání a zatěžovatel d) druh řízení e) provedení a ovládání šachetních dveří f) umístění výtahu v budově BRNO

15 PARAMETRY VÝTAHU Dle zadání má nákladní výtah splňovat kritéria uvedená v Tab. 1. Tab. 1 Zadané parametry výtahu Označení Hodnota Rychlost zdvihu v 0, m.s -1 Nosnost Q 750 kg Výška zdvihu H v 30 m Rozměry klece, šachty, dveří a prohlubně jsou dány normou ČSN EN 81-1+A3. Norma určuje maximální užitnou plochu pro danou maximální nosnost výtahu kg, v tomto případě je to m. [10] Tab. unkční rozměry výtahu Označení Rozměr [mm] Šířka A 100 Klec Výška V 00 Hloubka B 1550 Šachta Klecové a šachetní dveře Šířka C 500 Hloubka D 000 Šířka E 800 Výška 100 Prohlubeň Výška P 1500 Výška nad posledním podlažím Výška Q 3800 BRNO

16 Obr. 3 unkční rozměry výtahu BRNO

17 3 KONCEPČNÍ NÁVRH Na obr. 4. je znázorněn model sestavy nákladního výtahu. Celá konstrukce je umístěna v betonové šachtě, pohon výtahu je pak umístěn na dně šachty, pod úrovní nejnižšího podlaží. 3.1 PRINCIP VÝTAHU POHÁNĚNÉHO TLAČNÝM ŘETĚZEM Trojřadý válečkový tlačný řetěz je vedeno ve vedení řetězu, které je uchyceno ke konzolám, jako zásobník řetězu je využito zpětné vedení. Na konci zpětného vedení je umístěno řetězové kolo, přes které je řetěz naveden do tlačného vedení a tlačí rám klece. Rám klece je veden ve dvou výtahových vodítkách s pomocí vodících čelistí. Vedení je kluzné a samotná vodítka jsou pak připevněna na konzoly, ty jsou připevněny ke stěnám výtahové šachty. Na rámu klece je pak připevněna samotná klec výtahu přes silentbloky a s pomocí šroubů. Pohon je složen z převodového elektromotoru, který obsahuje i kotoučovou brzdu, ruční kolo a šnekovo převodovku. V následujících kapitolách je uveden detailní popis jednotlivých částí, jejich funkce a výpočet. Obr. 4 Návrhový model sestavy výtahu BRNO

18 4 POPIS JEDNOTLIVÝCH KONSTRUKČNÍCH CELKŮ A VÝPOČET 4.1 RÁM KLECE VÝTAHU Nosnou konstrukci výtahové klece tvoří rám klece. Pro navrhovaný způsob pohonu a pro navrhovaný typ klece je nejvhodnější použít rám klece s bočním vedením. Rám klece je veden ve vodítkách a poháněn tlačným řetězem přes spodní nosník. Hlavní části rámu jako svislé nosníky, horní nosník, spodní nosník, bočnice a příčník jsou vyrobeny. Ostatní díly, kterými jsou zachycovače, ovládací páka zachycovačů, vodící čelisti a šroubové spoje jsou nakupované SVISLÉ NOSNÍKY Obr. 5 Rám klece Svislé nosníky jsou vyrobeny z ohýbaného plechu o tloušťce 6 mm. Ke svislým nosníkům jsou přišroubovány vodící čelisti, zachycovače, bočnice, horní nosník a spodní nosník. BRNO

19 4.1. LYŽINA Lyžina jsou vyrobeny z ohýbaného plechu o tloušťce 4 mm. K lyžině je přes silentbloky přišroubována klec výtahu PŘÍČNÍK Obr. 6 Lyžina rámu klece Příčník je vyroben z profilu U 40 a na obou koncích má navařené kryty z plechu tloušťky 5 mm. Jeho funkcí je zamezit kroucení rámu klece HORNÍ NOSNÍK Obr. 7 Příčník Horník nosník je tvořen ze svařence trubky čtvercového profilu, dvou plechů o tloušťce 6 mm a závěsu, ten je složen z plechu tloušťky 5 mm a tří žeber o stejné tloušťky. K hornímu nosníku je přes silentbloky uchycena klec výtahu a zabezpečuje konstantní vzdálenosti vodících čelistí. BRNO

20 4.1.5 SPODNÍ NOSNÍK Obr. 8 Horní nosník Spodní nosník je svařencem trubky obdélníkového průřezu a ohýbaných plechových dílů o tloušťce 6 mm. Ke spodnímu nosníku je přivařen závěs rámu z plechu o tloušťce 15 mm VODÍCÍ ČELISTI Obr. 9 Spodní nosník Pro daný výtah byla zvolena, s ohledem na nízkou jmenovitou rychlost, vodící čelist AL 1400G od výrobce Asray s kluzným vedením. Jedná se o výhodné řešení s vzhledem k ceně a jednoduchosti řešení oproti variantě s valivým vedením. BRNO 015 0

21 Obr. 10 Vodící čelist Asray AL 1400G Vodící čelist se skládá z hliníkového odlitku, ve kterém je nalisována silikonová vložka. K rámu klece je připevněna s pomocí čtyř šroubů M1. [13] ZACHYCOVAČ Jedná se o zařízení, jehož účelem zachytit klec, dojde-li k přetržení nosných orgánů, nebo pokud dojde k překročení mezní dopravní rychlosti při pohybu klece směrem dolů. Zachycovačem musí být vybaven každý výtah, do kterého je povolen vstup osob a jeho klec je zavěšena na nosném laně nebo řetězu. Zpravidla je nalezneme pod rámem podlahy klece. Dále je nutno, aby zachycovač působil na obě vodítka, jejich působení bylo okamžité a měla by být zajištěna jejich dobrá přístupnost pro pravidelnou údržbu a revizi. [4] Zachycovače rozdělujeme dle provozních charakteristik: a) zachycovače klouzavé b) zachycovače samosvorné c) zachycovače samosvorné s tlumením Pro daný výtah je zvolen jednosměrný samosvorný zachycovač ASG100 od výrobce Dynatech. [11] Jednosměrný zachycovač lze zvolit, protože výtah není vybaven protizávažím a nehrozí tak jeho nekontrolovaný pohyb směrem vzhůru. BRNO 015 1

22 4.1.8 OVLÁDACÍ PÁKA ZACHYCOVAČE Obr. 11 Zachycovač ASG100 Jelikož je potřeba dvou zachycovačů, každý pro jedno vodítko, a mechanismus omezovače rychlosti pouze jeden, je nutno použít propojení obou zachycovačů. K tomu slouží ovládací páka zachycovačů, která zajistí, aby docházelo k působení na obou vodítkách zároveň. Je zvolena ovládací páka zachycovačů T5v od výrobce Dynatech. [11] OMEZOVAČ RYCHLOSTI Obr. 1 Ovládací páka T5v se zachycovačem ASG100 Omezovač rychlosti slouží k zamezení pohybu kabiny směrem dolů při překročení předem stanovené mezní rychlosti. Omezovač rychlosti funguje na principu roztažení čelisti odstředivým točivým momentem, kdy při zvýšení rychlosti přemůže odstředivá síla na čelistech sílu pružiny nastavené na danou rychlost. Čelisti se v tomto případě zachytí o výstupky na zachycovači. Omezovač je umístěn na rámu kabiny a je propojen přímo se zachycovači. Pro daný výtah byl zvolen jednosměrný omezovač rychlosti Dynatech Star LS, který je určen pro nízké rychlosti. [11] BRNO 015

23 4. KLEC Obr.13 Omezovač ryhlosti STAR LS Klec je vyrobena z plechových dílů, které jsou k sobě spojeny buď rozebíratelně pomoci šroubových spojů, nebo nerozebíratelně svařeny. K rámu klece je klec připevněna na dvou místech, na stropě přes horní nosník rámu klece a dole na bočnice. Odpružení klece je řešeno silentbloky. Rozměry klece jsou uvedeny v Tab KONZOLA Konzola slouží k upevnění vodítek a vodících drážek tlačného řetězu. Je vyrobena z profilu tvaru U a plechových dílců o tloušťce 6 mm. Svislá rozteč mezi konzolami je.mm a je ke stěně výtahové šachty připevněna závitovými tyčemi. 4.4 VODÍTKA Jedná se o součástky, které mají zajistit vedení výtahu ve výtahové šachtě a zabraňují kývání klece. Vodítka jsou připevněny na konzoly. Klec je vedena ve dvou vodítkách, jejichž svislá vzdálenost mezi kotvami je 1800 mm. Z hlediska bezpečnosti je nutno, aby vodítka splnila tyto podmínky: a) zajisti vedení klece b) omezit průhyby, tak aby: i. nedošlo k neúmyslnému odjištění šachetních dveří ii. nebyla ohrožena funkce zachycovačů iii. nemohl nastat vzájemný střet pohyblivých dílů s jinými VOLBA VODÍTEK A JEJICH PARAMETRY Pro daný výtah je voleno za studena tažené vodítko R90 od výrobce Monteferro. Vodítka jsou použita v délce 5000mm a jsou spojeny rozebíratelným šroubovým spojem. V Tab.. jsou uvedeny rozměry vodítka a v Tab. 3. pak technické parametry vodítka. [1] BRNO 015 3

24 Obr. 14 Profil vodítka R90 [1] Tab. Parametry vodítka R90 b 1 [mm] h 1 [mm] k 1 [mm] n [mm] c [mm] f [mm] e [mm] g [mm] r s [mm] ,6 8 4 Tab. 3 Parametry vodítka R90 S [mm ] W xx [mm 3 ] W yy [mm 3 ] i xx [mm] i yy [mm] I xx [mm 4 ] I yy [mm 4 ] q 1 [kg.m - 1 ] ,3 17, ,55 Kde: S plocha příčného průřezu vodítka W xx modul průřezu v ohybu k ose x W yy - modul průřezu v ohybu k ose y i xx poloměr setrvačnosti k ose x i yy - poloměr setrvačnosti k ose y I xx moment setrvačnosti k ose x I yy moment setrvačnosti k ose y q 1 hmotnost 1 metru vodítka BRNO 015 4

25 Tab. 4 Dovolené hodnoty napětí pro vodítka T- profilu dle [10] Zatěžovací stav Normální provoz jízda/nakládání R m [MPa] Působení zachycovačů VÝPOČET SIL VE VODÍCÍCH ČELISTECH Pro výpočet je uvažováno s plným zatížením výtahu břemenem, to je umístěno excentricky ve dvou navzájem kolmých směrech. Velikost sil v čelistech jsou ovlivněny pouze momentem od tíhy spodního dílu rámu klece, momentu od tíhy klece a moment od excentricky umístěného břemene. Svislé nosníky a součástky na nich umístěné nevytváří vůči ose y vodítka žádný moment. Silové poměry jsou uvedeny na Obr. 15 a v Tab. 5 jsou uvedeny rozměry rámu klece a velikost jednotlivých zatížení. Tab. 5 Rozměry rámu klece a velikost jednotlivých zatížení K K [kg] K SN [kg] Q [kg] b [mm] h [mm] m [mm] A [mm] B [mm] Kde: K K hmotnost klece K SN hmotnost spodního dílu rámu klece Q nosnost výtahu b šířka rámu klece h svislá vzdálenost mezi vodícími čelistmí m vzdálenost klece od osy vodítka A šířka klece B hloubka klece BRNO 015 5

26 Obr. 15 Schéma zatížení rámu klece Obr. 16 Zjednodušené schéma zatížení rámu klece Obr. 16 ukazuje zjednodušené schéma použité pro výpočet sil ve vodících čelistech. Po zjednodušení se využije pro výpočet nosník na dvou podporách, který je namáhán od jednotlivých momentů. BRNO 015 6

27 Určení přípustné excentricity zatížení Q Je dáno normou ČSN EN Excentricita v ose x: A e x [mm] (1) 8 e x e 150 mm x Excentricita v ose y: B e y [mm] () 8 e y e 193,75 mm y Výpočet reakcí Z momentové rovnováhy dle obr. X a obr. X vyvozujeme tyto rovnice: Q g ey y h 0 (3) A b A b Q g m ex ey K K K SN g m x h b 0 (4) A b A b Q g m ex ey K K K SN g m x 1 h b 0 (5) Vyřešením rovnice (3) získáme: y y Q g ey [N] (6) h 750 9,81193, ,06 N y BRNO 015 7

28 Upravením rovnice (5) získáme vztah pro výpočet síly x1: A b A b Q g m ex ey K K K SN g m x1 [N] (7) h b x , ,75 h b ,81 00 x1 913 N A b A b Q g m ex ey K K K SN g m x [N] (8) h b , ,75 x h b x 1986 N VÝPOČET ODPORU PROTI POHYBU KLECE ,81 00 Ve vodítkách vzniká vinnou kluzného tření velký odpor proti pohybu klece. Z tohoto důvodu jsou vodítka mazána, aby se snížil odpor proti pohybu. Jako mazivo se používají lehké oleje. Nejlepší kombinací nízkého součinitele smykového tření a dlouhé životnosti vykazují silikonové vložky vodících čelistí. Tyto silikonové vložky jsou zalisovány do hliníkového odlitku, který tvoří tělo vodící čelisti. Silový rozbor na vodících čelistech Sestavíme tyto rovnice statické rovnováhy: 0 (9) N 1 x 1 0 (10) N x 0 (11) N 3 x 3 BRNO 015 8

29 Vyřešením těchto rovnic získáme velikosti normálových sil na vodítkách. 913 N N 1 x N N x N 3 x 3 570,06 N Velikost třecích sil mezi vodítkem a vodící čelistí Součinitel tření mezi vodítkem f je dle [4] f 0, 3. f [N] (1) t1 N1 t1 0,3 913 t1 670,068 N f [N] (13) t N t 0, ,79 t N f [N] (14) t3 N3 t3 0,3570,06 t3 131,147 N Určení celkového odporu proti pohybu klece Celková třecí síla působící proti pohybu klece se určí následujícím vztahem (15). Třecí síly je nutno započítat dvakrát, protože reakce ve vodících čelistech x1, x, y jsou silovou dvojicí. t t 1 t t 3 [N] (15) t 670, ,79 131, ,887 N t BRNO 015 9

30 Výpočet síly potřebné ke zdvižení klece z z Q K K KSN g t [N] (16) ,81 515, ,087 N z VÝPOČET VODÍTEK Tento výpočet je proveden dle normy ČSN EN Vodítka musí být navržena na namáhání ohybem a tlakem. Kontrola napětí a průhyby se provádí pro 3 zatěžovací stavy [10]: a) normální provoz jízda b) normální provoz nakládání c) působení zachycovačů Součinitel rázu Hodnoty součinitele rázu jsou čerpány z [10]. Tab. 6 Součinitele rázu Ráz při Součinitel rázu Hodnota Působení samosvorných zachycovačů nebo svěracího zařízení (ne válečkového) Působení samosvorných zachycovačů nebo svěracího zařízení válečkového nebo dosedacího zařízení s tlumením nárazníkem kumulujícím energie nebo nárazníku kumulující energii Působení klouzavých zachycovačů nebo klouzavých svěracích zařízení nebo dosedacího zařízení pohlcujícím energii nebo nárazník pohlcující energii k Bezpečnostní ventil Jízda k 1, Pomocné části k 3 * *Stanovení hodnoty provádí výrobce s ohledem na skutečné zatížení BRNO

31 Tab. 7 Součinitel bezpečnosti dle [10] Případ zatížení Poměrné prodloužení Součinitel bezpečnosti Normální provoz - nakládání A 5 1%,5 8% A 5 1% 3,75 Působení zachycovačů A 5 1% 1,8 8% A 5 1% 3,0 Normální jízda: Součinitel rázu je odečten z Tab. 6 a součinitel bezpečnosti z Tab. 7. Hodnota součinitele rázu pro normální jízdu činí k 1,. Hodnota součinitele bezpečnosti pří poměrném prodloužení 8% A 5 1% pak S t, 5. Mez průtažnosti se rovná R 370 MPa. Dovolené napětí vodítka R m DOV [MPa] (17) St m DOV 370,5 164,444 MPa DOV Rozložení zatížení Obr. 18 Rozložení zatížení BRNO

32 Hmotnost rámu a klece P ( K ) K K SN [kg] (18) P ( 450 0) P 670 kg Souřadnice bodu xp je zjištěna na modelu sestavy výtahu v programu CATIA v5. Body x Q a y Q pak následujícími vztahy. x Q 5 m A 8 [mm] (19) x Q x 950 mm Q y Q 1 B 8 [mm] (0) y Q y 193,75 mm Q Namáhání na ohyb k ose y vodítka Síla ve vodící čelisti: x x k g Q xq P xp [N] (1) n h 1, 9,81 497,783 N x BRNO 015 3

33 Ohybový moment: M y 3 x lv 16 () [N.mm] M y 3 497, M y 8,43010 N.mm Napětí v ohybu: M y y [MPa] (3) W yy y 8, ,441 MPa y 5 Namáhání na ohyb k ose x vodítka Síla ve vodící čelisti: y y k g Q y 1, 9,81 684,48 N y n h Ohybový moment: Q P y P , [N] (4) M x M x 3 y lv [N.mm] (5) , M x,30910 N.mm BRNO

34 Napětí v ohybu: M x x [MPa] (6) Wxx y, ,065 MPa y Kombinované namáhání na ohyb m [MPa] (7) x y m 11,065 71,441 8,506 MPa m Namáhání příruby vodítka na ohyb 1,85 x f [MPa] (8) c f 1,85, f 46,09 MPa Hodnoty všech napětí jsou nižší než dovolené napětí uvedené v Tab. 4, z toho vyplývá, že navržené vodítko vyhovuje. Průhyby vodítek: Vzhledem k ose x: l 3 x v x 0,7 [mm] (9) 48 E I yy x,49810,7 48, ,909 mm x BRNO

35 Vzhledem k ose y: 3 y lv y 0,7 [mm] (30) 48 E I xx y 3 684, ,7 48, ,7 mm y Získané hodnoty průhybu jsou nižší než dovolený průhyb, vodítka v tomto ohledu vyhovují. Působení zachycovačů: V tomto stavu dochází k namáhání vodítka na ohyb a vzpěr, jedná se tak o nejkritičtější stav. Součinitel rázu a součinitel bezpečnosti stanovíme dle [10]. V případě součinitele rázu využijeme hodnotu k 1 3 a součinitel bezpečnosti volíme pro poměrné prodloužení 8% A 5 1%, v tomto případě je tedy součinitel bezpečnosti S 1, t1 8. Stanovení ω pro výpočet vzpěrné stability Štíhlost prutu k ose x: l v x [-] (30) ixx x ,3 x 74,074 Štíhlost prutu k ose y: l v y [-] (31) i yy y y ,5 10,657 Z vypočtených hodnot 10,657. x a y. Tu použijeme dále ve výpočtu jako součinitel štíhlosti BRNO

36 Součinitel ω: 5,35 1, ,04 [-] (3) 1, , ,657,35 Dovolené napětí vodítka: R 1,04 m DOV [MPa] (33) St1 370 DOV 1,8 05,56 DOV MPa Namáhání na ohyb k ose y vodítka Síla ve vodící čelisti: k g Q xq P xp x 1 [N] (34) n h x 39,81 644,457 x N Ohybový moment: M M y y 3 x lv [N.mm] (35) , M y,10810 N.mm BRNO

37 Napětí v ohybu: M y y Wyy [MPa] (36) y, ,60 y MPa Namáhání na ohyb k ose x vodítka Síla ve vodící čelisti: y y k1 g 3 9,81 Q y 1710,619 y N Ohybový moment: n h Q P y , P [N] (37) M M x x 3 y lv [N.mm] (38) , M x 5,77310 N.mm Napětí v ohybu: M x x Wxx [MPa] (39) x 5, ,663 x MPa BRNO

38 Vzpěrná síla k k k g P Q 1 [N] (40) n 3 9, k 0895,3 N Napětí od vzpěru k k [MPa] (41) S k 0895,3 1, k 3,68 MPa Kombinované namáhání na ohyb a vzpěr: Namáhání na ohyb: [MPa] (4) m x y m 7, ,60 m MPa Namáhání na ohyb a vzpěr: c c k 0, 9 m [MPa] (43) 3,68 0,9 06,65 c 09,67 Namáhání na ohyb a tlak: k c m [MPa] (44) S c 06,65 187,075 c 0895, MPa BRNO

39 Namáhání příruby vodítka na ohyb: Pro profil vodítka ve tvaru použijeme následující vztah: 1,85 x f [MPa] (45) c f 1,85 644, ,5 f MPa Průhyby vodítek: Průhyb vodítka k ose x: l 3 x v x 0,7 [mm] (46) 48 E I yy x 3 644, ,7 48, ,77 x mm Průhyb vodítka k ose y: 3 y lv y 0,7 [mm] (47) 48 E I xx y , ,7 48, ,679 y mm Dovolený průhyb na vodítku činí 5 mm, obě hodnoty vypočítaných průhybů jsou nižší a můžeme konstatovat, že vodítko vyhovuje. BRNO

40 4.5 VEDENÍ ŘETĚZU Vedení řetězu podél celé výšky zdvihu výtahu, jak v tlačném tak i zpětném, tvoří vedení vyrobené ze dvou U profilů, ve kterých jsou navařeny dvě vodící lišty, které jsou vyrobené z ploché tyče s broušeným povrchem. Vedení je rozděleno po částech dlouhých 1800 mm a na konci každé části jsou přivařeny příruby, které slouží k přišroubování na konzoly. 4.6 TLAČNÝ ŘETĚZ Obr. 19 Vedení řetězu Je nosným elementem výtahu a tvoří jej trojřadý válečkový řetěz, ten je veden ve vodících drážkách, které vedou dvě krajní řady řetězu. Řetěz byl volen s ohledem na tyto podmínky: a) největší možná rozteč řetězu b) nejnižší možná hmotnost řetězu c) pevnost řetězu d) statická a dynamická bezpečnost VOLBA ŘETĚZU Na základě výše zmíněných požadavků byl zvolen trojřadý řetěz typ 4B-3 od výrobce Řetězy Vamberk. V následující kapitole bude provedena pevnostní kontrola řetězu, dle pokynů a postupu výrobce. [14] Tab. 9 Parametry trojřadého válečkového řetězu 4B-3 p r [mm] b 1r [mm] b r [mm] d 1r [mm] d 3r [mm] l 1r [mm] l r [mm] 38,1 5,4 37,9 14,63 5,40 150,0 155, g r [mm] s 1r [mm] s r [mm] e r [mm] f r [mm ] Br [kn] q r [kg.mm -1 ] 33,4 6,0 5,0 48, ,0 0,7 BRNO

41 Obr. 0 Profil řetězu [14] 4.6. VÝPOČET ODPORU ŘETĚZU PŘI POHYBU VE VODÍCÍ DRÁŽCE Pro výpočet předpokládáme, že jednotlivé válečky se odvalují po vodící liště ve vedení řetězu. Na obr. 1 je zobrazen průběh zatížení na řetěz a je patrné, že síla Z potřebná ke zdvižení klece je po celé délce řetězu konstantní. Zatížení od tíhové síly G narůstá lineárně s délkou řetězu, stejně jako celkový valivý odpor R. Celková hnací síla na poháněcím řetězovém kole je pak součtem odporů všech zatížení. hn BRNO

42 Obr. 1 Průběh sil na řetězu H Pro zjednodušení výpočtu valivého odporu se použije pouze jeden článek řetězu ve výšce 1. Valivý odpor celého řetězu pak musíme vynásobit počtem článku řetězu, které jsou ve styku s vodící lištou. Obr. Silový rozbor článku řetězu BRNO 015 4

43 Z uvedeného schématu získáme tyto rovnice statické rovnováhy: 0 (48) X : NA NB, : 0 (49) Y G tb ta M ZB v d3r d 3r : v G NB NA x tb ta v M M 0 ČA ČB (50) Pro výpočet je nutno stanovit doplňkové rovnice: ta f [N] (51) NA Č M M ČA ČB NA NB d d 3 r f [N.mm] (5) Č 3 r f [N.mm] (53) Č ta tb [N] (54) NA NB [N] (55) Zatížení vlastní hmotností řetězu ve výšce H 1 / Výškou H 1 rozumíme výšku, která je součtem zdvihu výtahu H V,svislé vzdálenosti mezi klecí ve spodním patře a osou řetězového kola h 1. Výška h 1 se odvíjí od uspořádání strojovny. H 1 H V h 1 [m] (56) H H 1 31 m Tíhová síla: G G H 1 qr g [N] (56) 0,7 9, ,539 N G BRNO

44 Rameno valivého odporu Hodnotu ramene valivého odporu 0, 05 pro styk ocelového válečku s ocelovou podložku stanovíme dle [Strojnické tabulky]. Součinitel čepového tření Hodnotu součinitel čepového tření pro mazané plochy ocel ocel stanoví výrobce řetězu na hodnotě f 0, 0. [14] Č Výrobní vůle mezi řetězem a vedením řetězu Do výrobní vůle je potřeba zahrnout výrobní toleranci vedení řetězu ±0,1 mm, výrobní toleranci válečku h10, výrobní toleranci válečku a čepu řetězu 0, 015 mm. Konečná vůle mezi řetězem a vedením řetězu je pak stanovena jako 0, mm. Velikost vůle ve velké míře ovlivňuje velikost valivého odporu, proto je důležité, aby docházelo k co nejmenšímu příčení řetězu. Zároveň musí být dostatečně velká, aby nedošlo k zadření řetězu vlivem zvětšování průměru válečku zahříváním při posunu řetězu. Řešení soustavy rovnic statické rovnováhy Dosazením doplňkových rovnic (43) až (47) do rovnice (41) získáme následující vztah: NA G [N] (56) p f r Č NA 0, 16446,087 0, 3147,539 38,1 0, 0,0 0, 94,604 N NA Úpravou rovnice (41) získáme: / G NA f Č [N] (57) / 16446, ,539 94,604 0,0 / 1959,741 N BRNO

45 Do rovnice (43) dosadíme vypočtené hodnoty: ta ta f [N] (58) NA Č 94,604 0,0 1,89 N ta Určení valivého odporu celého řetězu: Počet článků, které jsou ve styku při maximálním zdvihu výtahu, se vypočítá následovně: H 1 3 n 10 [-] (59) Č pr n Č n Č , Celkový valivý odpor řetězu ve vedení: R R n [N] (60) ta Č 1, ,48 N R Tíha řetězu nutná k překonání pro vyzvednutí klece do výšky H 1 řet řet q g [N] (61) r H 1 11, 9, ,077 N řet Velikost hnací síly na poháněcím kole hn hn [N] (61) R řet 16446, ,48 695, ,646 N hn BRNO

46 4.6.3 PEVNOSTNÍ KONTROLA ŘETĚZU Pro pevnostní kontrolu jsou využity pokyny výrobce, dle [14]je třeba provést pevnostní kontrolu na: a) dynamickou bezpečnost b) statickou bezpečnost c) stanovení měrného tlaku v kloubech řetězu Stanovení statického bezpečnostního koeficientu: Celkové zatížení řetězu se násobí bezpečnostním koeficientem, aby byla zajištěna dostatečná bezpečnost jednotlivých elementů řetězového převodu. Br stat [-] (6) hn stat ,646 17,504 > 7 stat Vypočtená hodnota je vyšší než požadovaná hodnota, řetěz z tohoto hlediska vyhovuje. Stanovení dynamického bezpečnostního koeficientu: Volíme součinitel rázu Y, 5. r Br dyn [-] (6) hn Yr dyn ,646,5 7,001 > 5 dyn Vypočtená hodnota je vyšší než požadovaná hodnota, řetěz tudíž vyhovuje. Stanovení dovoleného tlaku v kloubech řetězu: Stanovení měrného tlaku v kloubech řetězu p i : Dle Tab. H v pokynech výrobce stanovíme hodnotu p i. Ta pro danou obvodovou rychlost v 0, m.s -1 a daný počet zubů z 3, činí p 31, 5 MPa. i BRNO

47 Stanovení součinitele tření: Z Tab. I v pokynech výrobce řetězu můžeme vyčíst, že pro převodový poměr 1 a součinitel rázu Y r, 5, je součinitel tření I 1 0, 5. Stanovení součinitele mazání: V Tab. D v pokynech výrobce se udává, že pro obvodovou rychlost v 4 m.s -1 a mazání kapkami oleje, je vhodné zvolit součinitel mazání I 1. Stanovení dovoleného tlaku v kloubech řetězu p dovr : p dovr p dovr pi I 1 I [MPa] (63) 31,5 0,5 1 p 15,75 MPa dovr Stanovení výpočtového tlaku p v : hn pv [MPa] (63) f r p v 480, p 14,601 MPa v Hodnota výpočtového tlaku hlediska řetěz vyhovuje. p v je nižší než dovolený tlak v kloubech řetězu p dovr, z tohoto BRNO

48 4.7 SPOJENÍ RÁMU KLECE S ŘETĚZEM Připojení rámu klece na tlačný řetěz je řešeno s pomocí čepového spoje. Čep spolu se závěsem a kluzným členem jsou svařeny. Čep je zasunut do závěsu rámu klece na spodním nosníku a zajištěn pojistkou. Kluzný člen je napojen na řetěz a společně se pohybují ve vedení řetězu. Obr. 3 Kluzný člen BRNO

49 5 POHON VÝTAHU Sestava pohonu výtahu je umístěna v prohlubni výtahové šachty pod spodním podlažím. Pohonná sestava je uložena na svařovaném rámu z profilu U, tento rám je přišroubován ke dnu výtahové šachty. Na rámu je umístěn převodový elektromotor, který v sobě obsahuje kotoučovou brzdu, šnekovou převodovku a ruční kolo. Na výstupní hřídeli z převodovky je umístěno hnací řetězové kolo, které je uloženo ve skříni, ta zároveň tvoří i vedení řetězu. 5.1 RÁM SESTAVY POHONU Rám tvoří svařenec ze čtvercových profilů, na kterém je z vrchu přivařen plech o tloušťce 10 mm, ten slouží k přichycení převodového elektromotoru a skříně řetězového kola. 5. VOLBA ELEKTROMOTORU Potřebný výkon elektromotoru: Obr. 5 Sestava pohonu výtahu P m P m v hn [W] (64) c 480,646 0, 0,6 P 8093,549 W m Na základě vypočteného potřebného výkonu byl z katalogu výrobce SEW Eurodrive zvolen trojfázový asynchronní elektromotor S97DRE160M4BE0, s kotvou na krátko a v patkovém provedení. U tohoto motoru není nutnost použití pružné spojky, protože díky frekvenčnímu měniči a pokročilému řídícímu softwaru disponuje velmi přesným řízením a rychlou odezvou. Parametry zvoleného motoru jsou uvedeny v Tab. 10. [15] BRNO

50 Obr. 6 Převodový elektromotor SEW Eurodrive S97DRE160M4BE0 Tab. 10 Parametry převodového elektromotoru S97DRE160M4BE0 [15] P i [kw] i [-] n [s -1 ] M km [Nm] Moh [N] m m [kg] 9, 56 0, HNACÍ ŘETĚZOVÉ KOLO Jedná se o jedno z nejvíce namáhaných součástí. Je vyrobeno z plechového výpalku o tloušťce 90 mm, použitým materiálem je legovaná ocel 14 0, která se vyznačuje dobrou obrobitelností. Pro zvýšení povrchové tvrdosti zubů je řetězové kolo cementováno a kaleno. V obou krajních řadách zmenšena šířka zubů, protože jsou použity naváděcí členy VÝPOČET PŘEDBĚŽNÉHO ROZTEČNÉHO PRŮMĚRU d t 1 v [mm] (65) n d t1 0, 3,14 0,433 d t1 146,91 mm BRNO

51 5.3. VÝPOČET ZUBŮ p d r t o 180 [mm] (66) 1 sin z Úpravou (66) získáme vztah pro výpočet počtu zubů. o 180 z [-] (67) pr arcsin d t1 180 o z 31,75 arcsin 146,91 z 11,975 1 Bude použito 1 zubů. 5.4 VÝPOČET KONEČNÉHO PRŮMĚRU d t pr [mm] (68) o 180 sin z 31,75 dt 180 sin 1 d 147,07 mm t o 5.5 VÝPOČET KROUTICÍHO MOMENTU d t 3 M hn 10 [Nm] (69) 147,07 M 480, M 1787,14 Nm 3 BRNO

52 5.6 KONTROLA KROUTICÍHO MOMENTU NA VÝSTUPNÍ HŘÍDELI Nejdříve je potřeba stanovit si provozní součinitel K A. K tomu je také potřeba určit provozní součinitele. Výpočet probíhá dle [15] pokynů výrobce. a) součinitel poháněného stroje elektromotoru f 1 1 b) součinitel druhu provozu, pro silné rázy a provozní dobu 8 h/den f 1, 5 c) rozběhový součinitel pro 50 rozběhů za hodinu f 1 d) časový součinitel, pro 60% činnosti pod zatížením z provozní doby f 4 0, 8 e) teplotní součinitel, pokojová teplota 0 C f K A K A K A f [-] (70) 1 f f3 f 4 f 5 11,5 10,8 1 1, Ekvivalentní kroutící moment provozním součinitelem K A. M e získáme, když krouticí moment M vynásobíme M M [Nm] (71) e K A M e 1787,141, M 144,570 Nm e Ekvivalentní krouticí moment elektromotor vyhovuje. M e je nižší než jmenovitý krouticí moment 5.7 ZÁKLADNÍ ROZMĚRY HNACÍHO ŘETĚZOVÉHO KOLA Průměr roztečné kružnice: d 147,07 mm t Vzdálenost mezi řadami zubů: e 38,1 mm Poloměr dna zubové mezery: R1 0, 505 d3r M km, zvolený [mm] (7) R 1 0,505 5,4 R 1 1,87 mm BRNO 015 5

53 Průměr hlavové kružnice: da dt 0,5 d3r [mm] (73) d a 147,07 0,5 5,4 d 16,447 mm a Průměr patní kružnice: d f dt R 1 [mm] (74) d f 147,07 R 1 d 11,553 mm f Poloměr zaoblení zubu: rx 1,5 d3r [mm] (75) r x 1,5 5,4 r 38,1 mm x Úhel boku zubu: 60 Úhel otevření: o o [ ] (76) z 0 10 o o Šířka zubu: B1 0, 93 d3r [mm] (77) B 1 0,93 5,4 B 1 3,6 mm BRNO

54 Největší průměr věnce kola: d g d 1, 4 p [mm] (78) t r d g 147,07 1,4 38,1 d 93,867 mm g Poloměr boku zubu: re 0,1 d3r z [mm] (79) r e 0,1 5,4 1 r 4,67 mm e Obvodové házení na průměru patní kružnice: 0,0008 d 0,08 0,000811,553 0,08 0,177 mm (80) f Čelní házení na průměru patní kružnice: 0,0006 d 0,08 0,000911,553 0,08 0,189 mm (81) f 5.8 KONTROLA PERA HNACÍHO ŘETĚZOVÉHO KOLA Od výrobce je na výstupní hřídeli navrženo těsné pero 0e7x1-15 ČSN Kontrola pera se provádí dle [1]. Obr. 7 Profil hřídele BRNO

55 Výpočet činné délky pera: l l [mm] (8) v b p l v 15 0 l 105 mm v Kontrola pera na otlačení: Pro výpočet kontroly pera na otlačení je použit vyšší vypočtený krouticí moment, tak aby byla zajištěna dostatečná bezpečnost v provozu, proto je volen ekvivalentní krouticí moment M e. Vypočtená hodnota musí být nižší, než dovolený tlak na pero p 130 MPa. M e 3 p p 10 [MPa] (83) d h t1 lv pd p p 144, , p 16,860 MPa p Pero vyhovuje požadavků. BRNO

56 6 TECHNICKÉ ZHODNOCENÍ VŮČI HYDRAULICKÝM VÝTAHŮM Hydraulický výtah používá jako pracovní médium tlakovou kapalinu. Hydraulické výtahy byly nejvíce populární na přelomu 18. a 19. století. Později byly stále více nahrazovány výtahy s elektrickým pohonem. Po. světové válce zažily hydraulické výtahy renesanci, když se v USA začaly hojně montovat v budovách do 6 podlaží jak pro dopravu osob, tak i dopravu nákladů. Mezi hlavní klad hydraulického výtahu patří plynulá regulace rychlosti a přesný dojezd kabiny do podlaží, nezávisle na zatížení kabiny. Jako další výhodu se dají považovat menší zástavbové rozměry výtahové šachty, protože odpadá potřeba protizávaží a pokud se jedná o přímý pohon, tak i zachycovače. V následujících kapitolách jsou uvedeny různé konstrukce hydraulických výtahů. 6.1 PŘÍMÝ POHON S PLUNŽREM Nejjednodušší co se týče konstrukce a díky tomu se jedná o nejčastěji používané řešení. Hydraulický výtah této konstrukce mají zpravidla jeden válec do nosnosti 10 t, pro vyšší nosnosti je potřeba využít více válců v paralelním zapojení. Obvykle se používají pro zdvih do 10 m. 6. PŘÍMÝ POHON S TELESKOPICKOU PÍSTNICÍ Hlavní výhodou je podstatně menší hloubka otvoru ve dně šachty pro uložení hydraulického válce. Velkým problémem je vznik rázů při přechodu mezi jednotlivými sekcemi při jejich vysouvání. Komplikované je také dokonalé utěsnění těchto přechodů. 6.3 PŘÍMÝ POHON S PLUNŽREM A HYDRAULICKÝM VÁLCEM VEDLE KLECE Hydraulický válec je namontován vedle klece ve výtahové šachtě, odpadá nutnost vrtání otvoru pro válec ve dně šachty. Tuto koncepce lze použít jen pro zdvih do 10 m. 6.4 NEPŘÍMÝ POHON V KOMBINACI S LANOVÝM NEBO ŘETĚZOVÝM PŘEVODEM Píst hydraulického válce je uložen ve svislé nebo vodorovné poloze, síla na klec výtahu není přenášena přímo, ale přes lanový nebo řetězový převod. Stejně jako u elektrického výtahu je nutno použít zachycovač proti zabránění pádu kabiny. Délka válce odpovídá přibližně polovině zdvihu výtahu. 6.5 POROVNÁNÍ NAVRŽENÉHO VÝTAHU S HYDRAULICKÝM Za hlavní klady hydraulických výtahů se považuje možnost plynule regulovat rychlost výtahu, s tím související přesný dojezd kabiny a to vše nezávisle na zatížení kabiny. Z praktického hlediska je výhodou taktéž menší půdorysný rozměr výtahové šachty díky absenci protizávaží. Oproti tomu za největší výhodu se považuje, že tyto výtahy lze použít pouze pro malé zdvihy, což v případě požadovaného zdvihu, vychází možnost hydraulického výtahu jako nepoužitelná. Dále je třeba provádět pravidelné kontroly těsnosti systému, protože hrozí únik BRNO

57 pracovního média do okolí a s tím souvisí vysoké nároky na utěsnění pracovní ploch. Také je nutné opatřit dno šachty a strojovnu natřít nepropustným nátěrem. Navržený výtah s pohonem tlačným řetězem se v mnoha ohledech podobá hydraulickému výtahu. Obě koncepce mají strojovnu umístěnou ve dně šachty, mají stranové vedení a nemají protizávaží, tudíž i menší zástavbové rozměry výtahové šachty. Pomocí frekvenčního měniče, lze také dosáhnout podobné plynulé regulaci rychlosti a přesnosti zastavení. Oproti hydraulickému výtahu lze očekávat zvýšenou hlučnost a nižší dopravní rychlost způsobenou odporem při vedení řetězu ve vodících drážkách. Taktéž je nutno implementovat omezovač rychlosti a zachycovač pro případ poruchy. BRNO

58 ZÁVĚR ZÁVĚR Cílem této práce bylo navrhnout nákladní výtah poháněný tlačným řetězem. Jedná se o netradiční a dosud nepříliš probádanou možnost pohonu výtahů. Pro hlavní konstrukční celky byl proveden konstrukční návrh a funkční výpočet provedený dle normy ČSN 81-1+A3. Při konstrukčním návrhu byla zohledněna jednoduchost výroby a výrobní náklady, z tohoto důvodu je velká část komponent vybrána od různých dodavatelů. Tato koncepce vykazuje v jistých ohledech značné výhody, zejména možnost umístění strojovny ve dně šachty, přesnou regulaci rychlosti a přesné dojezdy díky použití frekvenčního měniče a celkově menší rozměry výtahové šachty. Proti těmto výhodám se však objevují značné nevýhody navržené koncepce. Jako hlavní problém se jeví značný odpor při vedení řetězu ve vodící drážce a z toho plyne nízká dopravní rychlost a omezená maximální výška zdvihu výtahu. Jako další překážku lze vidět hlučnost navržené koncepce, která vzniká pohybem tlačného řetězu ve vodících drážkách. Možným problémem by také mohlo být opotřebení řetězu a jeho vedení, tím může docházet k vysokým nárokům na údržbu, zvýšeným nákladům na provoz a menší životnost. BRNO

59 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ POUŽITÉ INORMAČNÍ ZDROJE [1] SHIGLEY J. E.,MISCHKE Ch. R., Budynas R.G.: Konstruování strojních součástí ISBN [] BIGOŠ P.,KUĽKA J.,KOPAS M.,MANTIČ M.: Teória a stavba zdvíhacích a dopravných zariadení. TU v Košiciach. 01. ISBN [3] GERE, James M a Barry J GOODNO. Mechanics of materials. 8th ed. Stamford, CT: Cengage Learning, c013, xx, 1130 p. ISBN [4] JANOVSKÝ L.: Systémy a strojní zařízení pro vertikální dopravu. 1991, ČVUT Praha. [5] Patentový spis , B6, B66 3/8, číslo přihlášky , přihlášeno , věstník č.8/0005. [6] Výtah od počátku k dnešku. Výtahy [online]. [cit ]. Dostupné z: [7] Historie výtahového průmyslu v ČSR KAŠÁK, Judr. Vladimír, Václav VANĚK a Vladimír HULENA. TZB Info [online]. [cit ]. Dostupné z: [8] Historie OTIS. Otis [online]. [cit ]. Dostupné z: [9] LEINVEBER, Jan a Pavel VÁVRA Strojnické tabulky: pomocná učebnice pro školy technického zaměření. 5., upr. vyd. Úvaly: Albra, xiv, 97 s. ISBN [10] ČSN EN A3: 010, Bezpečnostní předpisy pro konstrukci a montáž výtahů - Část 1: Elektrické výtahy. [11] Overspeed Governor STAR A3 / STAR. Dynatech Elevation [online]. [cit ]. Dostupné z: chk.a855099d764698bbfb4b61366d16d.html [1] Monteferro [online]. Monteferro brochure. 01 [ ]. Dostupné z [13] Metal Lift [online]. Vodiče klece Al litina. 007 [ ]. Dostupné z [14] Řetězy Vamberk [online]. iremní katalog. 011 [ ]. Dostupné z [15] SEW Eurodrive [online]. iremní katalog. 013 [ ]. Dostupné z BRNO

60 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ A [mm] šířka klece B [mm] hloubka klece b [mm] šířka rámu klece b 1 [mm] šířka vodítka B 1 [mm] šířka zubu b 1r [mm] šířka válečku řetězu b r [mm] šířka řady řetězu C [mm] šířka šachty c [mm] šířka dříku vodítka D [mm] hloubka šachty d 1r [mm] vnitřní průměr válečku řetězu d 3r [mm] vnější průměr válečku řetězu d a [mm] průměr hlavové kružnice d f [mm] průměr patní kružnice d g [mm] průměr věnce kola d t [mm] průměr roztečné kružnice d t1 [mm] předběžný roztečný průměr E [mm] šířka klecových a šachetních dveří E [MPa] modul pružnosti v tahu e r [mm] vzdálenost mezi řadami řetězu e x [mm] excentricita v ose x e y [mm] excentricita v ose y [mm] výška klecových a šachetních dveří f [-] součinitel tření [N] síla potřebná ke zdvižení klece [N] síla potřebná ke zdvižení plného zatížení klece f 1 [mm] výška základny vodítka Br [N] zatížení odpovídající mezi pevnosti řetězu f č [-] součinitel čepového tření G [N] síla od vlastní hmotnosti řetězu hn [N] hnací síla na poháněcím kole k [N] vzpěrná síla BRNO

61 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ N [N] normálová síla na vodítkách NA,B [N] normálová síla mezi vedením a válečkem R [N] celkový valivý odpor řetězu řet [N] tíha řetězu nutná k pro vyzvednutí do výšky H 1 t [N] celková síla odporu proti pohybu klece t1,,3 [N] třecí síla mezi vodítkem a čelistí ta,b [N] tečná reakce x [N] zatěžující síla v ose x x [N] síla ve vodící čelisti y [N] zatěžující síla v ose y y [N] Síla ve vodící čelisti k ose x vodítka g 1 [mm] výška paty základny vodítka h [mm] svislá vzdálenost mezi vodícími čelistmí h 1 [mm] výška vodítka H 1 [m] délka řetězu ve svislé vodící drážce H V [m] výška zdvihu I 1 [-] součinitel třeni řetězu I [-] součinitel mazání řetězu i xx [mm] poloměr setrvačnosti k ose x I xx [mm 4 ] moment setrvačnosti k ose x i yy [mm] poloměr setrvačnosti k ose y I yy [mm 4 ] moment setrvačnosti k ose y k 1 [mm] šířka činné části vodítka k 1,,3 [-] součinitel rázu K A [-] provozní součinitel K K [kg] hmotnost klece K SN [kg] hmotnost spodního dílu rámu klece l v [mm] vzdálenost mezi kotvami vodítek l v [mm] činná délka pera m [mm] vzdálenost klece od osy vodítka M [N.mm] krouticí moment na řetězovém kole M č [N.mm] moment čepového tření M e [N.mm] ekvivalentní krouticí moment BRNO

62 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ M x [N.mm] ohybový moment k ose x vodítka M x [N.mm] ohybový moment k ose x vodítka M y [N.mm] ohybový moment k ose y vodítka M y [N.mm] ohybový moment k ose y vodítka n 1 [mm] délka činné části vodítka n č [-] počet článku řetězu ve styku s vedením P [mm] výška prohlubně P [kg] hmotnost rámu a klece p dovr [MPa] dovolený tlak v kloubech řetězu p i [MPa] měrný tlak v kloubu řetězu P m [W] potřebný výkon elektromotoru p p [MPa] tlak na pero p pd [MPa] dovolený tlak na pero p r [mm] rozteč řetezu p v [MPa] výpočtový tlak řetězu Q [kg] nosnost výtahu q 1 [kg.m -1 ] hmotnost 1 metru vodítka q r [kg.mm -1 ] hmotnost 1m řetězu Q v [mm] výška nad posledním podlažím R 1 [mm] poloměr dna zubové mezery r e [mm] poloměr boku zubu R m [MPa] mez pevnosti materiálu r s [mm] poloměr zaoblení základny vodítka r x [mm] poloměr zaoblení zubu S [mm ] plocha příčného průřezu vodítka S t [-] součinitel bezpečnosti v [ms -1 ] rychlost zdvihu V [mm] výška klece v [mm] výrobní vůle W xx [mm 3 ] modul průřezu v ohybu k ose x W yy [mm 3 ] modul průřezu v ohybu k ose y x [mm] svislá vzdálenost mezi válečky řetězu x Q [mm] poloha bodu Q v ose x BRNO 015 6

63 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ y Q [mm] poloha bodu Q v ose y z [-] počet zubů α [ ] úhel boku zubu α 0 [ ] úhel otevření γ stat [-] statický bezpečnostní koeficient γ stat [-] dynamický bezpečnostní koeficient δ x,y [mm] průhyb vodítek λ x,y [-] štíhlost prutu ξ [mm] rameno valivého odporu σ c [MPa] namáhání na ohyb a vzpěr σ c [MPa] namáhání na ohyb a tlak σ dov [MPa] dovolené napětí vodítka σ dov [MPa] dovolené napětí vodítka σ f [MPa] namáhání příruby vodítka na ohyb σ f [MPa] namáhání příruby vodítka na ohyb σ k [MPa] napětí od vzpěru σ m [MPa] kombinované namáhání na ohyb σ m [MPa] namáhání na ohyb σ x [MPa] napětí v ohybu v ose x vodítka σ x [MPa] napětí v ohybu k ose x vodítka σ y [MPa] napětí v ohybu v ose y vodítka σ y [MPa] napětí v ohybu k ose y vodítka ω [-] součinitel pro výpočet průhybu vodítek BRNO

64 SEZNAM PŘÍLOH SEZNAM PŘÍLOH BRNO