VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING ZDVIHOVÝ MECHANISMUS JEŘÁBOVÉ KOČKY STROKE MECHANISM OF CRANE TROLLEY BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR PETR JULÍNEK Ing. PŘEMYSL POKORNÝ, Ph.D. BRNO 2014

2 Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav automobilního a dopravního inženýrství Akademický rok: 2013/2014 ZADÁNÍ BAKALÁSKÉ PRÁCE student(ka): Petr Julínek který/která studuje v bakalářském studijním programu obor: Stavba strojů a zařízení (2302R016) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem c.111/1998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma bakalářské práce: v anglickém jazyce: Zdvihový mechanismus jeřábové kočky Stroke mechanism of crane trolley Stručná charakteristika problematiky úkolu: Navrhněte zdvihový mechanismus jeřábové kočky. Technické parametry: Nosnost kg Zdvih 12 m počet navíjených lan 2 převod kladkostroje 2 Zdvihová skupina H2 Rychlost zdvihu 10 m/min Cíle bakalářské práce: Technická zpráva obsahující - výpočet hlavních rozměru zdvihu, - pevnostní kontrolu lanového bubnu - další výpočty dle pokynu vedoucího BP Nakreslete: - celkovou sestavu mechanismu - svařovací podsestava jeřábového bubnu - další výkresy dle pokynu vedoucího BP

3 Seznam odborné literatury: 1. SHIGLEY, J.E. - MISCHKE, Ch.R. - BUDYNAS R.G.: Konstruování strojních součástí, Vydalo VUT v Brně, nakladatelství VUTIUM 2010, ISBN GAJDUŠEK, J.; ŠKOPÁN, M.: Teorie dopravních a manipulačních zařízení, skripta VUT Brno, REMTA, F., KUPKA, L., DRAŽAN, F.: Jeřáby, 2., přeprac. a dopln. vyd., SNTL Praha, 1975 Vedoucí bakalářské práce: Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D. Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2013/2014. V Brně, dne L.S. prof. Ing. Václav Píštek, DrSc. prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc., dr. h. c. Ředitel ústavu Děkan fakulty

4 ABSTRAKT, KLÍČOVÁ SLOVA ABSTRAKT Tato bakalářská práce se zabývá návrhem základních parametrů zdvihového mechanismu jeřábové kočky pro břemena o maximální hmotnosti kg. V práci se navrhuje průměr lan, rozměry lanového bubnu, rozměry kladek, elektromotor, převodovka, ložisko, uložení. Jednotlivé kapitoly obsahují zdůvodnění volby jednotlivých zařízení. KLÍČOVÁ SLOVA Zdvihový mechanismus, jeřábová kočka, lano, lanový buben, kladka, ABSTRACT This bachelor s thesis deals with proposal basic parameters of stroke mechanism of crane trolley for the weights kg. At work is proposed to rope mean, rope drum dimensions, dimensions of pulleys, motor, gearbox, bearing deposit. Individual chapters provide justification for choice of devices. KEYWORDS Stroke mechanism, travelling crab, rope, cable drum, pulley

5 BIBLIOGRAFICKÁ CITACE BIBLIOGRAFICKÁ CITACE JULÍNEK, P. Zdvihový mechanismus jeřábové kočky. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D.

6 ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že tato práce je mým původním dílem, zpracoval jsem ji samostatně pod vedením Ing. Přemysla Pokorného, Ph.D. a s použitím literatury uvedené v seznamu. V Brně dne 29. května Petr Julínek

7 PODĚKOVÁNÍ PODĚKOVÁNÍ Za obětavou pomoc, poskytnuté rady a připomínky při psaní bakalářské práce, bych tímto chtěl poděkovat mému vedoucímu bakalářské práce panu Ing. Přemyslu Pokornému, Ph.D. Dále bych chtěl poděkovat rodině za podporu při studiu na vysoké škole.

8 OBSAH 1 OBSAH... 1 Úvod ZÁKLADNÍ PARAMETRY ZDVIHU ZADANÉ TECHNICKÉ PARAMETRY VOLBA PROVOZU DYNAMICKÝ SOUČINITE ZDVIHU NÁVRH LANA ÚČINOST LANOVÉHO PŘEVODU CELKOVÉ ZATÍŽENÍ ZATÍŽENÍ SVISLÉHO LANA JMENOVITÁ ÚNOSNOST LANA VOLBA PRŮMĚRU LANA PŘEPOČET SKUTEČNÉ BEZPEČNOSTI VÝPOČET ZÁKLADNÍCH ROZMĚRŮ KLADEK NÁVRH VODÍCÍ KLADKY NÁVRH VYROVNÁVACÍ KLADKY ZÁKLADNÍ ROZMĚRY KLADEK ZÁKLADNÍ ROZMĚRY BUBNU PRŮMĚR LANOVÉHO BUBNU ZÁKLADNÍ ROZMĚRY BUBNU NAVÍJENÁ DÉLKA LANA V JEDNÉ LANOVÉ VĚTVI POČET ZÁVITŮ LANA NA BUBNU V JEDNÉ LANOVÉ VĚTVI DÉLKA ZÁVITOVÉ ČÁSTI BUBNU DÉLKA STŘEDNÍ HLADKE ČÁSTI BUBNU DÉLKA KRAJNÍ HLADKE ČÁSTI BUBNU CELKOVÁ DÉLKA BUBNU TLOUŠŤKA STĚNY BUBNU PEVNOSTNÍ VÝPOČET LANOVÉHO BUBNU NAMÁHÁNÍ NA OHYB NAMÁHÁNÍ NA KRUT NAMÁHÁNÍ VNĚJŠÍM PŘETLAKEM REDUKCE NAPĚTÍ DLE HYPOTÉZY HMH POMĚRNÉ PRODLOUŽENÍ LANA NÁVRH ZDVIHOVÉHO ÚSTROJÍ OTÁČKY LANOVÉHO BUBNU... 21

9 OBSAH VÝKON ELEKTROMOTORU VOLBA ZATĚŽOVATELE VOLBA ELEKTROMOTORU ZÁKLADNÍ PARAMETRY PŘEVOD MEZI ELEKTROMOTOREM A LANOVÝM BUBNEM VOLBA PŘEVODOVKY ZÁKLADNÍ PARAMETRY PŘEPOČET SKUTEČNÝCH OTÁČEK BUBNU PŘEPOČET SKUTEČNÉ RYCHLOSTI ZDVIHU ODCHYLKA ZDVIHOVÉ RYCHLOSTI KONTROLA ROZBĚHOVÉHO MOMENTU STATICKÝ MOMENT BŘEMENE, REDUKOVANÝ NA HŘÍDEL MOTORU MOMENT SETRVAČNOSTI VŠECH POHYBLIVÝCH HMOT SOUSTAVY, REDUKOVANÝCH NA HŘÍDEL MOTORU MINIMÁLNÍ DOBA ROZBĚHU ÚHLOVÉ ZRYCHLENÍ ROZBĚHOVÝ MOMENT KONTROLA ROZBĚHOVÉHO MOMENTU NÁVRH BRZDY: STATICKÝ MOMENT BŘEMENE,REDUKOVANÝ NA RYCHLOBĚŽNOU HŘÍDEL: SETRVAČNÝ MOMENT VŠECH POHYBLIVÝCH HMOT SOUSTAVY REDUKOVANÝ NA HŘÍDEL BRZDY: ÚHLOVÉ ZPOŽDĚNÍ: BRZDNÝ MINIMÁLNÍ MOMENT: MOMENT NA BRZDNÉM KOTOUČI: VOLBA BRZDY: VOLBA BRZDOVÉHO BUBNU: PEVNOSTNÍ VÝPOČET BUBNU: VÝPOČET SIL V PODPORÁCH: NÁVRH PODPĚRNÉHO ČEPU: URČENÍ OHYBOVÉHO MOMENTU V JEDNOTLIVÝCH PRŮŘEZECH:. 31 MODUL PRŮŘEZU V JEDNOTLIVÝCH PRŮŘEZECH: NAPĚTÍ V JEDNOTLIVÝCH PRŮŘEZECH: NÁVRH A VÝPOČET LOŽISKA: MINIMÁLNÍ A MAXIMÁLNÍ ZATÍŽENÍ LOŽISKA... 34

10 OBSAH 7.2 STŘEDNÍ ZATÍŽENÍ LOŽISKA DYNAMICKÉ EKVIVALENTNÍ ZATÍŽENÍ LOŽISKA STATICKÉ EKVIVALENTNÍ ZATÍŽENÍ LOŽISKA KONTROLA STATICKÉ ÚNOSNOSTI LOŽISKA ZÁKLADNÍ TRVANLIVOST LOŽISKA VOLBA LOŽISKOVÉHO TĚLESA ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ: SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY: SEZNAM PŘÍLOH... 40

11 UVOD ÚVOD Při výběru tématu bakalářské práce jsem se přiklonil k mému tématu proto, že jeřáby jsou v dnešní době nedílnou součástí skoro každého průmyslového podniku, a také z osobních zkušeností s jeřáby v provozu. Cílem této bakalářské práce je navrhnout zdvihový mechanismus jeřábové kočky. Zdvihový mechanismus spolu s mechanismem pojezdu je jednou z hlavních součástí jeřábové kočky. Zdvihový mechanismus má mnoho konstrukčních variant, které se liší např. druhem pohonu, nebo převodovým členem. Pohon může být např. ruční, elektrický, hydraulický, nebo spalovacím motorem. Převodový člen může být např. ocelové lano, řetěz, konopné lano. Ze zadání nevyplívá, kde bude jeřáb pracovat, proto dále uvažuji o mostovém jeřábu pracujícím uvnitř v hale a jako zdvihací člen budu navrhovat ocelové lano. Při návrhu se nejprve ze zadaných hodnot vypočítá průměr ocelového lana, od kterého se poté odvíjí konstrukční rozměry lanového bubnu, vodící a vyrovnávací kladky. Dále je potřeba určit výkon motoru, od kterého se odvíjí převodovka a brzda. U všech navrhnutých zařízení je nutná zpětná kontrola a pevnostní kontrola. Při návrhu se vychází z technických norem, katalogů výrobců a ohledu na vyrobitelnost a montáž. Bakalářská práce také obsahuje výkresovou dokumentaci svařence bubnu a zdvihového mechanismu. 11

12 ZÁKLADNÍ PARAMETRY ZDVIHU 2 ZÁKLADNÍ PARAMETRY ZDVIHU 2.1 ZADANÉ TECHNICKÉ PARAMETRY Nosnost kg výška zdvihu 12 m počet navíjecích lan.2 převod kladkostroje..2 zdvihová skupina.h2 rychlost zdvihu 10 m/min 2.2 VOLBA PROVOZU [3, s.9] S ohledem k pracovnímu umístění jeřábu je volen provoz jeřábu D2 (jeřáby v provozech s malou pravděpodobností přetížení) Součinitel zatížení od jmenovitého břemene 1, DYNAMICKÝ SOUČINITE ZDVIHU [3, s.10] Dynamický součinitel zdvihu počítá s dynamickým působením sil při zvedání a spouštěním břemene Rychlost zdvihu v h =10 [m/min] (2.1) Zdvihová skupina..h2 1,20,26 1,20,26 0,166 1, NÁVRH LANA ÚČINOST LANOVÉHO PŘEVODU [5, s.44] Při výpočtu účinnosti lanového převodu je nutné vědět, jakou bude mít celý mechanismus konstrukci uspořádání (druh převodu, uložení kladek,..) pro valivé uložení.# 1 =0,98 počet nosných průřezů v jedné polovině lanového systému m =2 # $ % &'( ) * +,&'( ) - (2.2) 12

13 ZÁKLADNÍ PARAMETRY ZDVIHU # $ % 1.0,98 1 2,1.0,98- # $ 0, CELKOVÉ ZATÍŽENÍ [4, s. 2] Při výpočtu zatížení musíme také uvažovat se silou způsobenou jednotlivými částmi mechanismu, jako jsou např. kladnice, lana, hák odhadovaná hmotnost kladnice m K odhadovaná hmotnost lan. m l hmotnost břemene m b $ 4 (2.3) Qc : ZATÍŽENÍ SVISLÉHO LANA tíhové zrychlení g [m s -2 ] počet větví lanového převodu...z =2 počet nosných průřezů v jedné polovině lanového systému m =2 ; & < = > +? ( [4, s. 4] (2.4) ; & ,81 0,99 ; & 40429,1@ JMENOVITÁ ÚNOSNOST LANA Bezpečnost v laně.k 1 =5 [4, s. 2] ; ABC D E F ) G ; & (2.5) F I GJ & ; & F I G ,1 F I G202145,5N 13

14 ZÁKLADNÍ PARAMETRY ZDVIHU VOLBA PRŮMĚRU LANA Z vypočtených hodnot volím lano šestipramenné LANO 20 ČSN Průměr lana 20 mm pevnost drátů lana MPa únosnost lana..219,6 kn [2, s. 56] Obr.1. Lano šestipramenné dle [5, s. 34] PŘEPOČET SKUTEČNÉ BEZPEČNOSTI J L D E MNON D ) (2.6) J L ,1 J L 5, VÝPOČET ZÁKLADNÍCH ROZMĚRŮ KLADEK NÁVRH VODÍCÍ KLADKY Při výpočtu je jedna z nejdůležitějších hodnot průměr lana a součinitel α Při návrhu se vypočtené průměry převádějí na normalizované [5, s. 37] součinitel závislý na druhu kladky a provozu..α =22 jmenovitý průměr lana..d =20 mm P +QR& S T (2.7) P +QR& P +QR& P $& P +QR.S (2.8) P $& P $& S ohledem na normalizované průměry volím D k1 =450 mm dle [5, s. 38] 14

15 ZÁKLADNÍ PARAMETRY ZDVIHU NÁVRH VYROVNÁVACÍ KLADKY α =15 [5, s. 37] P +QR1 S T (2.9) P +QR P +QR P $1 P.S (2.10) P $ P $ S ohledem na normalizované průměry volím D k2 =315 mm r =10,6 mm γ =45 b =36 mm a =54 mm ZÁKLADNÍ ROZMĚRY KLADEK [2, s. 566] Obr.2. Průměr kladky dle [5, s. 38] 2.5 ZÁKLADNÍ ROZMĚRY BUBNU PRŮMĚR LANOVÉHO BUBNU α =20 [5, s. 39] P 5 S T (2.11) P P Obr.3. Drážka lanového bubnu dle [2, s. 657] 15

16 ZÁKLADNÍ PARAMETRY ZDVIHU P & P 5.S (2.12) P & P & S ohledem na normalizované průměry a pevnost bubnu volím D b =450 mm dle [5, s. 37] Dle ČSN r =10,6 mm t = 22 mm a =6 mm ZÁKLADNÍ ROZMĚRY BUBNU [2, s. 567] NAVÍJENÁ DÉLKA LANA V JEDNÉ LANOVÉ VĚTVI lanový převod i k =2 zdvihová výška..h =12 m [5, s. 40] U V $ W (2.13) U 2 12 U POČET ZÁVITŮ LANA NA BUBNU V JEDNÉ LANOVÉ VĚTVI [5, s. 39] X Y Z A [,2\3- (2.14) X ] X 20,77^21_áVaů DÉLKA ZÁVITOVÉ ČÁSTI BUBNU [5, s. 40] U X a (2.15) U U

17 ZÁKLADNÍ PARAMETRY ZDVIHU DÉLKA STŘEDNÍ HLADKÉ ČÁSTI BUBNU Dle konstrukčního řešení c & DÉLKA KRAJNÍ HLADKÉ ČÁSTI BUBNU [5, s. 41] c 1 d4 a (2.16) c c CELKOVÁ DÉLKA BUBNU Se určí jako součet všech jeho jednotlivých délek [5, s. 40] c 5 2 cc & 2 c 1 (2.17) c c Obr.4 Lanový buben [5, s. 40] TLOUŠŤKA STĚNY BUBNU [5, s. 41] e 0,8 S (2.18) e 0,8 20 e 1644 ^_ fghijahíkl SůiSů icí

18 PEVNOSTNI VYPOCET 3 PEVNOSTNÍ VÝPOČET LANOVÉHO BUBNU 3.1 NAMÁHÁNÍ NA OHYB ohybový moment.mo [Nmm] modul pružnosti v průřezu...wo [mm 3 ] [5, s. 41] m n o n ; &,c 1 c- (3.1) n 40429,1, n o 0,8,P &.j- 1 j (3.2) o 0,8, o ,6 44 p m 111pqrrs 1tttp&,q (3.3) m 9,1nuv m Aw G m 10 nuv G 9,1 MPa Vyhovuje 3.2 NAMÁHÁNÍ NA KRUT modul pružnosti v krutu. Wk [mm 3 ] kroutící moment..mk [Nmm] [5, s. 41] x $ n $ o $ n $ 2 ; A [ 1 ; P 5 (3.4) n $ 40429,1 450 n $ 18

19 PEVNOSTNI VYPOCET o $ 2 o B (3.5) o $ 2 0,8, o $ ,2 44 p x $ &y&zprzs tyyyq1{,1 (3.6) x $ 3,72 nuv x $ w G x $ 5 nuv G3,72 nuv Vyhovuje 3.3 NAMÁHÁNÍ VNĚJŠÍM PŘETLAKEM m } D ~ } [5, s. 42] (3.7) m } 40429, m } 102,09nuv 3.4 REDUKCE NAPĚTÍ DLE HYPOTÉZY HMH [5, s. 42] m m m }.m m } 3 x 1 (3.8) m 9, ,09 1.9,1 102,093 3,72 1 m 98,07nuv m Aw G m 110 nuv G 98,07 nuv Vyhovuje 19

20 PEVNOSTNI VYPOCET 3.5 POMĚRNÉ PRODLOUŽENÍ LANA Vychází se z Hookova zákona [5, s. 37] poměrné prodloužení.ε modul pružnosti lana..e = MPa dle [5, s. 36] D ) ƒ (3.9) ; & e 40429, s ] ,

21 NAVRH ZDVIHOVÉHO USTROJI 4 NÁVRH ZDVIHOVÉHO ÚSTROJÍ Obr.5 schéma zdvihového ústrojí 1.motor 2.vložený hřídel 3.převodovka 4.lanový buben 5.zubová spojka 6.zubová spojka 7.brzda 4.1 OTÁČKY LANOVÉHO BUBNU Převod kladkostroje.i K =2 h 5 Q w Z A [ [5, s. 67] (4.1) h ] 0,45 h 5 14,15 4Vh '& 4.2 VÝKON ELEKTROMOTORU celková mechanická účinnost zdvihacího ústrojí # C účinnost kladkostroje.# K účinnost bubnu na valivých ložiskách..# b =0,96 účinnost převodovky.# p =0,965 [5, s. 67] # # F # 5 # (4.2) # 0,99 0,96 0,965 # 0,917 21

22 NAVRH ZDVIHOVÉHO USTROJI u <? w qr &rrr ( (4.3) u , ,917 u 29,09 Jo 4.3 VOLBA ZATĚŽOVATELE Volím zatěžovatele ε pro lehký a střední provoz [5, s. 37] ε =25% 4.4 VOLBA ELEKTROMOTORU [6, s. 29] Při výběru elektromotoru jsou nejdůležitější parametry výkon, jmenovitý moment a otáčky. Dále je důležité vědět, v jakých podmínkách bude motor pracovat. Dle vypočtených hodnot pro motor, volím z katalogu firmy siemens elektromotory s.r.o. Trojfázový asynchronní motor hutní jeřábový kroužkový P 250 M ZÁKLADNÍ PARAMETRY otáčky motoru. n m výkon motoru..p jmenovitý moment.. M N moment setrvačnosti J přetížitelnost.. + R = Tab.1 Parametry motoru dle [6, s. 29] 22

23 NAVRH ZDVIHOVÉHO USTROJI 4.5 PŘEVOD MEZI ELEKTROMOTOREM A LANOVÝM BUBNEM [5, s. 68] V R * R [ (4.4) V ,15 V 51, VOLBA PŘEVODOVKY [7, s. 13] Z parametrů motoru a z vypočteného převodového poměru mezi elektromotorem a lanovým bubnem volím kuželočelní třístupňovou převodovku RHC 80S50CS ZÁKLADNÍ PARAMETRY převodový poměr..i p =50 výkon převodovky.. P j =67 kw vstupní otáčky..n 1 =750 min -1 výstupní otáčky n 2 =15 min -1 kroutící moment..m K =40700 Nm Obr.6 schéma převodovky 4.7 PŘEPOČET SKUTEČNÝCH OTÁČEK BUBNU V R * ^ h R [ 5 R * {pr Q š sr (4.5) h 5 14,6 4Vh '& 23

24 NAVRH ZDVIHOVÉHO USTROJI 4.8 PŘEPOČET SKUTEČNÉ RYCHLOSTI ZDVIHU h 5 Q w Z A [ ^ œ~f R [ Z A [ Q (4.6) œ~f 14,6 ] 0,45 2 œ~f 10,32 4 4Vh '& 4.9 ODCHYLKA ZDVIHOVÉ RYCHLOSTI Zkontrolovat odchylku zdvihové rychlosti je důležité, z důvodů zadaných parametrů od zákazníka. Odchylka nesmí překročit 6% w w 100% (4.7) ,89% 10, ,83,11% 3,11% Ÿ6% ^ li g [5, s. 68] 4.10 KONTROLA ROZBĚHOVÉHO MOMENTU Celkový převod V 3 Převod kladkostroje V F Převod převodové skříně... V [5, s. 68] V 3 V F V (4.8) V V STATICKÝ MOMENT BŘEMENE, REDUKOVANÝ NA HŘÍDEL MOTORU [5, s. 68] n ~} <? A [ 1 Q ( (4.9) n ~} ,81 0, ,917 n ~} 392,83@4 24

25 NAVRH ZDVIHOVÉHO USTROJI 4.12 MOMENT SETRVAČNOSTI VŠECH POHYBLIVÝCH HMOT SOUSTAVY, REDUKOVANÝCH NA HŘÍDEL MOTORU Moment setrvačnosti všech hmot na rychloběžné hřídeli...j1 [6, s. 26] & + 1,5 J:4 1 Moment setrvačnosti součásti na předlohách a pomaluběžném hřídeli..j2 [5, s. 69] α = 1,1 \ 1,5 1 T & (4.10) 1 1,3 1,5 1 1,95 J:4 1 Moment setrvačnosti posuvných hmot redukovaný na rychloběžnou hřídel..j2 [5, s. 69] p < w t Z R * ( (4.11) p ,321 4 ] ,917 p 0,09 J:4 1 Moment setrvačnosti všech pohyblivých hmot soustavy..j [5, s. 69] & 1 p (4.12) 1,51,950,09 3,54 J:4 1 n ~ [5,s.69] n ~ 3,54 1,48 (4.13) n ~ 4.13 MINIMÁLNÍ DOBA ROZBĚHU Zrychlení..a =0,2\0,3 m s -2 a +QR w qr [5, s. 71] (4.14) a +QR 10, ,2 a +QR 0,86j 25

26 NAVRH ZDVIHOVÉHO USTROJI 4.14 ÚHLOVÉ ZRYCHLENÍ Z R * pr } * O [5, s. 70] (4.15) ] 12, ,86 1,48 j ' ROZBĚHOVÝ MOMENT [5, s. 68] n n ~} n ~ (4.16) n 392,835,24 n 4.16 KONTROLA ROZBĚHOVÉHO MOMENTU momentová přetížitelnost... [5, s. 70] n + n R (4.17) n + 3,1 432 n + n n + ^ li g 26

27 NAVRH BRZDY 5 NÁVRH BRZDY: 5.1 STATICKÝ MOMENT BŘEMENE,REDUKOVANÝ NA RYCHLOBĚŽNOU HŘÍDEL: [5, s. 71] n ~} <? A [ 1 Q # (5.1) n ~} ,81 0, n ~} 330,32@4 0, SETRVAČNÝ MOMENT VŠECH POHYBLIVÝCH HMOT SOUSTAVY REDUKOVANÝ NA HŘÍDEL BRZDY: 3,549: ÚHLOVÉ ZPOŽDĚNÍ: Doba brzdění při spouštění..t b =1 s Z R * pr } [ [5, s. 72] (5.2) ] 12, ,27j '1 5.4 BRZDNÝ MINIMÁLNÍ MOMENT: Bezpečnost brzdy dle druhu provozu β=1,75 [5, s. 71] n 5+QR n ~} (5.3) n 5+QR 1,75 330,32 n 5+QR 578,06@4 27

28 NAVRH BRZDY 5.5 MOMENT NA BRZDNÉM KOTOUČI: n~ n~ n~ 3,54 1,27 n5 n5 n5 n~} n~ 330,32 4,5 [5, s. 71] (5.4) (5.5) 5.6 VOLBA BRZDY: [8] Dle vypočteného momentu volím dvoučelisťovou brzdu s elektrohydraulickým posilovačem od firmy GALVI. Typ N(NV). 250.HYD.051/06 Základní parametry: Min brzdný moment..mbmin =43 Nm Max brzdný moment.mbmax =720 Nm Obr.7 schéma brzdy dle [8] Tab.2 Parametry brzdy dle [8] 28

29 NAVRH BRZDY 5.7 VOLBA BRZDOVÉHO BUBNU: [9] Dle vypočtených brzdných momentů volím brzdový buben GD od firmy GALVI Obr.8 brzdového bubnu dle [9] Tab.3 Parametry brzdového bubnu dle [9] 29

30 PEVNOSTNI VYPOCET 6 PEVNOSTNÍ VÝPOČET BUBNU: Lanový buben je nejčastěji vyroben jako svařenec, který se následně obrábí. Při výpočtu se lanový buben kontroluje na ohyb, krut a vnější přetlak. Obr.9 schéma zatížení bubnu 6.1 VÝPOČET SIL V PODPORÁCH: ; ƩF Q 0 (6.1) ;ª «.;.; ;ª 0 ;ª «2;.;ª ;ª « , ,2 ;ª ƩM Q 0 (6.2) ;ª 1,313.; 0,670.; 0,4700 ;ª «2;ª 1,313.; 0,670.; 0,4700 ;ª ; 0,670; 0,470 1,313 ;ª 40429,1 0, ,1 0,470 1,313 ;ª 30

31 PEVNOSTNI VYPOCET 6.2 NÁVRH PODPĚRNÉHO ČEPU: Obr.10 schéma podpěrného čepu URČENÍ OHYBOVÉHO MOMENTU V JEDNOTLIVÝCH PRŮŘEZECH: Součinitelé vrubu: 2,3 3 2,2 Průřez A: ni «;ª 0,180 (6.3) ni «35102,2 0,180 ni «3791 Nm Průřez B: ni ;ª 0,083 (6.4) ni 35102,2 0,083 ni 2913,48 Nm Průřez C: ni 3 ;ª 0,023 (6.5) ni ,2 0,023 ni 3 807,35 Nm 31

32 PEVNOSTNI VYPOCET MODUL PRŮŘEZU V JEDNOTLIVÝCH PRŮŘEZECH: Průřez A: oi «Z ± p1 (6.6) oi «] 125p 32 oi «191747,11 44 p Průřez B: oi Z ² ± p1 (6.7) oi ] 115p 32 oi ,06 44 p Průřez C: oi 3 Z ± p1 (6.8) oi 3 ] 100p 32 oi ,77 44 p NAPĚTÍ V JEDNOTLIVÝCH PRŮŘEZECH: Mat Dovolený míjivý ohyb..m AB³³³ 85 nfv [2, s. 55] Průřez A: m «(6.9) m « p ,11 32

33 PEVNOSTNI VYPOCET m «19,77 MPa m «m AB³³³ Průřez B: m ² ² ² (6,10) m 2913,48 2,3 10p ,06 m 44,88 MPa m m AB³³³ Průřez C: m 3 = = = (6.11) m 3 807,35 2,2 10p 98174,77 m 3 18,09 MPa m 3 m AB³³³ 33

34 VYPOCET LOZISKA 7 NÁVRH A VÝPOČET LOŽISKA: [10] Z důvodu možnosti vzniku nepřesností během výroby lanového bubnu, bylo zvoleno dvouřadé naklápěcí soudečkové ložisko od firmy SKF s označením 22220E dle ČSN Ložisko má dobrou naklopitelnost a dokáže přenášet vysoké radiální zatížení. Parametry ložiska: vnitřního průměr kroužku 100 mm vnějšího průměr kroužku 180 mm šířka ložiska 46 mm dynamická únosnost ložiska C=425 kn statická únosnost ložiska C 0 =490 kn 7.1 MINIMÁLNÍ A MAXIMÁLNÍ ZATÍŽENÍ LOŽISKA Minimální zatížení je takové, které zatěžuje ložisko stálou silou. Budeme uvažovat zatížení od kladnice a zatížení od lan. Maximální zatížení je největší zatížení, způsobené tíhou břemene. F min =3315 N F max =35102,2 N 7.2 STŘEDNÍ ZATÍŽENÍ LOŽISKA Součinitel provozu φ=1,2 [1, s. 140] ; ~}ř D * O 1 D *N (7.1) p ; ~}ř ,2 1,2 3 ; ~}ř 7.3 DYNAMICKÉ EKVIVALENTNÍ ZATÍŽENÍ LOŽISKA V našem případě je ložisko namáháno pouze radiálním zatížením. Součinitel pro radiální ložisko..x=1 [2, s.506] u A ¹ ; ~}ř (7.2) u A ,76 u A 34

35 VYPOCET LOZISKA 7.4 STATICKÉ EKVIVALENTNÍ ZATÍŽENÍ LOŽISKA V našem případě je ložisko namáháno pouze radiálním zatížením. Součinitel pro radiální ložisko..x 0 =1 [2, s.506] u r ¹ r ; ~}ř (7.3) u ,76 u 7.5 KONTROLA STATICKÉ ÚNOSNOSTI LOŽISKA Součinitel bezpečnosti e r 1,5 [10, s.20] º r» u r e r ^ 29407,76 1,5 (7.4) Ložisko vyhovuje 7.6 ZÁKLADNÍ TRVANLIVOST LOŽISKA [10, s.18] Základní trvanlivost ložiska závisí na dynamické únosnosti ložiska C, dynamickém zatížení u A a skutečných otáčkách lanového bubnu h 5 Požadovaná minimálni trvanlivost ložiska.l h dle [1, s. 139] U &r ¼ 3 )À ± ½ ¾ &r Á qr R [ (7.5) U &r  &r 29407,76 à p 10 q 60 14,6 U &r ,5 l L h L 10h 8000 h ,5 h Ložisko vyhovuje 7.7 VOLBA LOŽISKOVÉHO TĚLESA [11] K ložisku volím dělení stojaté ložiskové těleso SNL s válcovou dírou, se standartním těsněním. 35

36 ZÁVĚR 8 ZÁVĚR Cílem bakalářské práce bylo dle zadaných parametrů navrhnout zdvihové ústrojí jeřábové kočky. Při výpočtech jsem vycházel z norem a platných vztahů. Na základě vypočtených hodnot, byly s ohledem na bezpečnost a životnost, navrženy jednotlivé prvky mechanismu. Nejprve bylo navrženo lano, dále byl navržen lanový buben a kladky. Pro pohon byl navržen trojfázový asynchronní motor. Dle výkonu motoru a převodového poměru byla navržena třístupňová kuželočelní převodovka. Podle vpočteného brzdného momentu byla navržena dvoučelisťová brzda s elektrohydraulickým posilovačem. 36

37 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ 9 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ: a zrychlení [m s -2 ] c vzdálenost mezi silou FL a vazbovou silou FB [mm] C 0 dynamická únosnost ložiska [kn] C statická únosnost ložiska [kn] d průměr lana [mm] d a průměr čepu v místě A [mm] D b průměr lanového bubnu [mm] d b průměr čepu v místě B [mm] d c průměr čepu v místě C [mm] D k průměr kladky [mm] E modul pružnosti lana [MPa] F j jmenovitá pevnost lana [N] F RA síla v podpoře A [N] F RB síla v podpoře B [N] g tíhové zrychlení [m s -2 ] i k převod kladkostroje [-] i N převod mezi elektromotorem a lanovým bubnem [-] i p převod převodovky [-] F stř střední zatížení ložiska [N] J moment setrvačnosti [kg m 2 ] J 1 moment setrvačnosti všech hmot na rychl. hřídeli [kg m 2 ] J 2 moment setrvačnosti součásti na pomaluběžném hřídeli [kg m 2 ] J 3 moment setrvačnosti posuvných hmot [kg m 2 ] k 1 součinitel bezpečnosti lana [-] k j skutečná bezpečnost lana [-] L 10h základní trvanlivost ložiska [h] L h požadovaná min. trvanlivost ložiska [h] l b délka bubnu [mm] m b hmotnost břemena [kg] m k odhadovaná hmotnost kladnice [kg] M k kroutící moment [Nmm] m l odhadovaná hmotnost lan [kg] M n normálový moment [Nmm] M o ohybový moment [Nmm] M oa ohybový moment v průřezu A [Nmm] M ob ohybový moment v průřezu B [Nmm] M oc ohybový moment v průřezu C [Nmm] M r rozběhový moment [Nmm] M st statický moment redukovaný na hřídel motoru [-] n počet nosných průřezů lana [-] n 1 vstupní otáčky na převodovce [min -1 ] n 2 výstupní otáčky na převodovce [min -1 ] nm otáčky motoru [min -1 ] P výkon motoru [kw] P D dynamické ekvivalentní zatížení ložiska [N] 37

38 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ P 0 statické ekvivalentní zatížení ložiska [N] Pj jmenovitý výkon převodovky [kw] R e Mez kluzu [MPa] R m Mez pevnosti [MPa] s tloušťka stěny bubnu [mm] t rb doba brzdění při spouštění [s] t rmin minimální doba rozběhu [s] v z rychlost zdvihu [m s -1 ] W k průřezový modul v krutu [mm 3 ] W o průřezový modul pro ohyb [mm 3 ] W oa průřezový modul v průřezu A [mm 3 ] W ob průřezový modul v průřezu B [mm 3 ] W oc průřezový modul v průřezu C [mm 3 ] X součinitel pro radiální ložisko [-] Z počet závitů lana na bubnu v jedné větvi [-] α součinitel závislý na druhu kladky a provozu [-] α B součinitel vrubu v místě B [-] α C součinitel vrubu v místě C [-] β bezpečnost brzdy pro střední provoz [-] γ lo součinitel zatížení od jmenovitého břemene [-] δ h dynamický součinitel [-] ε poměrné prodloužení [-] σ o napětí v ohybu [MPa] σ oa ohybové napětí v místě A [MPa] σ ob ohybové napětí v místě B [MPa] σ oc ohybové napětí v místě C [MPa] σ red redukované napětí [MPa] σ tl namáhání přetlakem [MPa] τ k napětí v krutu [MPa] τ kdov dovolené napětí v krutu [MPa] # účinnost kladkostroje [-] #b účinnost uložení bubnu na valivých ložiskách [-] #k účinnost kladkostroje [-] #p účinnost převodovky [-] momentová přetížitelnost [-] 38

39 SEZNAM POUZITE LITERATURY 10 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY: [1] REMTA, F., KUPKA, L., DRAŽAN, F.:Jeřáby, 2., přeprac. A dopln.. vyd., SNTL Praha, 1974 [2] LEINVEBER, J., VÁVRA, P.:Strojnické tabulky: pomocná učebnice pro školy technického zaměření. 1. vyd. Úvaly: ALBRA, 2003, 865 s. ISBN [3] ČSN Navrhování ocelových konstrukcí jeřábů: Výpočet podle mezních stavů. Praha: Vydavatelství norem, 1990, 68 s. [4] ČSN Výpočet ocelových lan pro jeřáby a zdvihadla. Praha: Český normalizační institut, 1978, 8 s. [5] Mynář, B., Kašpárek J.: Dopravní a manipulační zařízení. Opory pro student [6] Katalog elektromotorů SIEMENS ELEKTROMOTORY s.r.o. [online ], 04/1998, [cit ] [7] Katalog převodovek MOTOR-GEAR, [online], [cit ] [8] Katalog brzd GALVI S.r.L., [online], [cit ] [9] Katalog brzdných bubnů GALVI S.r.L., [online], [cit ] [10] SKF.Katalog soudečkových ložisek, [cit ] [11] SKF.Katalog ložiskových těles, [cit ] 39

40 SEZNAM PRILOH 11 SEZNAM PŘÍLOH 1. Sestava A0-3K Sestava lanového bubnu A0-3K