VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra částí a mechanismů strojů

Transkript

1 VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra částí a mechanismů strojů Návrh stavební míchačky s užitečným objemem 0 l Design of a Building Mixer with a 0 l Effective Volume Student: Vedoucí bakalářské práce: Tomáš Jašek Ing. Daniel Pišťáček, Ph.D. Ostrava 00

2

3

4 Prohlášení studenta Prohlašuji, že jsem celou bakalářskou práci včetně příloh vypracoval samostatně pod vedením vedoucího bakalářské práce a uvedl jsem všechny použité podklady a literaturu.

5 Prohlašuji, že jsem byl seznámen s tím, že na moji bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č. /000 Sb., autorský zákon, zejména 35 užití díla v rámci občanských a náboženských obřadů, v rámci školních představení a užití díla školního a 60 školní dílo. beru na vědomí, že Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava (dále jen,,všb-tuo ) má právo nevýdělečně ke své vnitřní potřebě bakalářskou práci užít ( 35 odst. 3). souhlasím s tím, že bakalářská práce bude v elektronické podobě uložena v Ústřední knihovně VŠB-TUO k nahlédnutí a jeden výtisk bude uložen u vedoucího bakalářské práce. Souhlasím s tím, že údaje o kvalifikační práci, obsažené v Záznamu o závěrečné práci, umístěném v příloze mé kvalifikační práce, budou zveřejněny v informačním systému VŠB-TUO. bylo sjednáno, že s VŠB-TUO, v případě zájmu z její strany, uzavřu licenční smlouvu s oprávněním užít dílo v rozsahu odst. 4 autorského zákona. bylo sjednáno, že užít své dílo bakalářskou práci nebo poskytnout licenci k jejímu využití mohu jen se souhlasem VŠB-TUO, která je oprávněna v takovém případě ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, které byly VŠB-TUO na vytvoření díla vynaloženy (až do jejich skutečné výše). beru na vědomí, že odevzdáním své práce souhlasím se zveřejněním své práce podle zákona č. /998 Sb., o vysokých školách a o změně a doplnění dalších zákonů (zákon o vysokých školách), ve znění pozdějších předpisů, bez ohledu na výsledek její obhajoby. Květinová 847/3 Bolatice 747 3

6 ANOTACE BAKALÁŘSKÉ PRÁCE JAŠEK, T. Návrh stavební míchačky s užitečným objemem 0 l: bakalářská práce. Ostrava: VŠB Technická univerzita Ostrava, Fakulta strojní, Katedra částí a mechanismů strojů 347, 00, 35 s. Vedoucí práce: Pišťáček, D. Bakalářská práce se zabývá konstrukčním návrhem malé stavební míchačky. V úvodu je provedeno porovnání možných způsobů provedení pohonu stroje, jejich výhody a nevýhody použití. Následně je zpracován přehled nabídky malých konstrukčních míchaček na trhu. Dále je řešen pohon stavební míchačky základní návrhové a kontrolní výpočty zvoleného provedení pohonu stroje návrh a výpočet řemenového převodu a kuželového soukolí, zatížení hřídele a jeho průběh, bezpečnost hřídele. V příloze bakalářské práce je doložen sestavný výkres stavební míchačky a výrobní výkres hřídele. ANNOTATION OF BACHELOR THESIS JAŠEK, T. Design of a Building Mixer with a 0 l Effective Volume: Bachelor Thesis. Ostrava: VŠB Technical University of Ostrava, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Machine parts and Mechanisms 347, 00, 35 p. Thesis head: Pišťáček, D. The bachelor thesis deals with the design of a small cement mixer. In the introduction, there is comparison of possible manners of performance of a gear, their advantages and disadvantages of using. As next there is a summary of a small mixers on the market. It is solved gear of cement mixers - the basic design and check calculations of the selected drive performance of a gear - design and calculation of belt drive and bevel gear, shaft load, its progress and safety of a shaft. As an attachment of the bachelor thesis there are assembly drawing and manufacturing drawing of the shaft.

7 Obsah strana Seznam použitých značek a symbolů Úvod... Průzkum trhu Spádové míchačky Talířové míchačky Pohon stroje 4 Návrh a výpočet řemenového převodu dle [4] Návrh výpočtových průměrů řemenic D a D 4 4. Návrh osové vzdálenosti a délky řemene Výpočet předpětí řemene Návrh malé klínové řemenice Návrh kuželového soukolí s přímými zuby 5. Silové poměry v ozubení. 6 Zatížení hřídele Výpočet a průběh ohybových a točivých momentů a posouvajících sil Bezpečnost hřídele Definování nebezpečných průřezů a stanovení jejich namáhání Statická kontrola hřídele Dynamická kontrola hřídele Závěr Seznam použité literatury 33 0 Seznam příloh... 34

8 Seznam použitých značek a symbolů A Osová vzdálenost řemenového převodu [mm] A MAX Osová vzdálenost pro další napínání řemene během provozu [mm] A min Minimální osová vzdálenost řemenového převodu [mm] A MIN Osová vzdálenost pro nasazení řemene [mm] A sk Skutečná osová vzdálenost řemenového převodu [mm] A Neuberova konstanta [mm -0,5 ] C α Součinitel vlivu úhlu opásání [-] C k Součinitel počtu řemenů v převodu [-] C L Součinitel vlivu délky řemene [-] C P Součinitel dynamičnosti a pracovního režimu [-] D Normalizovaný výpočtový průměr řemenic [mm] D min Minimální výpočtový průměr řemenic [mm] D Výpočtový průměr hnací řemenice [mm] D Výpočtový průměr hnané řemenice [mm] F Přenášená obvodová síla [N] F 0 Předpětí řemene [N] F a Axiální síla působící na pastorek [N] F a Axiální síla působící na kolo [N] F NS Napínací síla řemene [N] F r Radiální síla působící na pastorek [N] F r Radiální síla působící na kolo [N] F t Tečná síla působící na pastorek [N] F t Tečná síla působící na kolo [N] F V Výslednice předepjatých sil [N] K Celkový počet řemenů [-] K A Dynamický součinitel [-] L Šířka náboje [mm] L P Uzavřená délka řemene [mm] L P Předběžná výpočtová délka řemene [mm] M Šířka řemene [mm] N 0 Ideální jmenovitý výkon na řemen [kw]

9 N p Skutečný výkon přenášený řemenem v provozních podmínkách [kw] P Jmenovitý výkon elektromotoru [kw] P Výkon na hřídeli [kw] P 3 Výkon na bubnu [kw] R xya Reakce v ložisku A v rovině xy [N] R xyb Reakce v ložisku B v rovině xy [N] R xza Reakce v ložisku A v rovině xz [N] R xzb Reakce v ložisku B v rovině xz [N] T Výška řemene [mm] T Točivý moment hnací řemenice [Nm] T,3 Točivý moment hnané řemenice a pastorku [Nm] T 4 Točivý moment bubnu [Nm] W Šířka řemene na vnější straně [mm] W p Výpočtová šířka řemene v rovině neutrálních vláken průřezu [mm] ohnutého řemene b Rozměr drážky řemenice [mm] d Průměr vrtání řemenice [mm] e Rozměr drážky řemenice [mm] f Rozměr drážky řemenice [mm] f Součinitel vláknového tření [-] f 0 Součinitel suchého smykového tření [-] f K Součinitel tření v klínové drážce [-] h Rozměr drážky řemenice [mm] i, Převodový poměr řemenového převodu [-] i 3,4 Převodový poměr kuželového soukolí [-] i sk Skutečný převodový poměr řemenového převodu [-] k Bezpečnost proti prokluzu [-] k s Součinitel statické bezpečnosti [-] k sη Součinitel statické bezpečnosti ve smyku [-] k dζ Součinitel dynamické bezpečnosti v ohybu [-] k v Výsledná bezpečnost [-] l Délka pera [mm] l p Výpočtová šířka drážky řemenice [mm] m n Modul kuželového soukolí [mm]

10 n Otáčky hnací řemenice [min - ] n,3 Otáčky hnané řemenice a pastorku [min - ] n 4 Otáčky bubnu [min - ] p D Dovolený měrný tlak [MPa] s Skluz řemene [-] t Hloubka drážky [mm] v Obvodová rychlost hnací řemenice [ms - ] v Obvodová rychlost hnané řemenice [ms - ] z Počet zubů pastorku [-] z Počet zubů kola [-] Δe Tolerance rozměrů drážky řemenice [mm] Δf Tolerance rozměrů drážky řemenice [mm] Δi Tolerance převodového poměru řemenového převodu [%] α Úhel opásání malé řemenice [ ] α 0 Úhel klínu řemene [ ] α ζ Součinitel vrubu pro ohyb [-] α η Součinitel vrubu pro krut [-] β Vrubový součinitel [-] γ Doplňkový úhel řemenice [ ] δ Úhel površky roztečného kužele pastorku [ ] ε v Součinitel velikosti [-] η Součinitel jakosti povrchu [-] ρ Součinitel vrubové citlivosti [-] ζ ao Amplituda napětí [MPa] ζ Co Mez únavy hladkého vzorku [MPa] ζ * Co Mez únavy skutečné součásti [MPa] ζ red Redukované napětí [MPa] ζ so Ohybové napětí [MPa] η D Dovolené napětí v krutu hřídele [MPa] η s Smykové napětí [MPa] ψ L Poměrná šířka kola [-] ψ m Poměrná šířka [-] ω Úhlová rychlost hnací řemenice [s - ] ω Úhlová rychlost hnané řemenice [s - ]

11 Úvod Stavební míchačky jsou určeny k míchání stavebních směsí. Jsou to spolehlivé, technicky vyzrálé stroje pro výrobu betonu a malty. Tato bakalářská práce řeší vlastní konstrukční návrh malé stavební míchačky. Zaměřuje se především na řešení provedení pohonu stroje. Pro pohon stavební míchačky je možné použít řemenový nebo řetězový převod. Výhody a nevýhody řemenového převodu jsou uvedeny v tab.., výhody a nevýhody řetězového převodu jsou uvedeny v tab... Navrhovaný pohon stroje se skládá z jednofázového asynchronního motoru, jednoduchého svislého řemenového převodu a kuželového soukolí. Tab.. Výhody a nevýhody řemenového převodu Výhody Nevýhody Tichý chod Převodový poměr není konstantní Pružný záběr Nižší účinnost η ~ 0,9 [-] Zachycení a tlumení rázů řemenem Nutné napínání řemenů napínací zařízení Pojistka proti přetížení Větší namáhání ložisek Jednoduchá a levná výroba Citlivost řemene na vysokou teplotu Snadné seřízení, údržba a provoz Větší rozměry převodu Tab.. Výhody a nevýhody řetězového převodu Výhody Bezpečný přenos obvodové síly Dobrá účinnost až 98% Nepotřebuje předpětí Řetěz není citlivý k pracovnímu prostředí Snadná montáž a výměna řetězu Velká trvanlivost Nevýhody Zvětšování délky řetězu nutné napínaní Nutná stavitelná vzdálenost hřídelů Vyžaduje přesnou montáž Nerovnoměrnost chodu převodu Hlučnost převodu Nemožnost prokluzu při přetížení

12 Cíle bakalářské práce: Vypracování konstrukčního návrhu malé stavební míchačky dle zadaných podmínek. Zpracování přehledu nabídky malých stavebních míchaček na trhu. Zpracování základních návrhových a kontrolních výpočtů zvoleného provedení pohonu a dalších prvků stroje.

13 Průzkum trhu Stavební míchačky mají různá konstrukční provedení. Mohou se rozdělit na: spádové talířové. Spádové míchačky Pro prezentaci spádových míchaček byly použity hlavně výrobky firmy Atika, protože je jedna z předních výrobců stavební techniky a je známá po celém světě svou kvalitou a spolehlivostí. Všechny uvedené typy jsou pro elektrické napájení x30 V, mohou však být i v provedení 3x400 V. Podle objemu bubnu se míchačky rozdělují na: Objem bubnu cca 30 l ATIKA Comet 30 Touto míchačkou (obr..) se na jedno namíchání vyrobí směs přibližně pro,5 stavebního kolečka. Předností je stabilní konstrukce, stabilní pojezd, robustní buben a velice tichý chod. K přenesení síly využívá pohon kuželovými koly. Míchačka má dvouplášťový buben, hnací hřídel je uložen v kuličkovém ložisku [9]. 3

14 Obr.. ATIKA Comet 30 Technické parametry jsou uvedeny v tab... Tab.. Technické parametry Elektrické napájení Hmotnost Rozměr Objem bubnu Výkon P/S Ochranná izolace Max. objem mokré směsi 30 V/50 Hz 53 kg 00x680x80 mm 30 l 600/750 W Dvojitá 00 l 4

15 Rollbeta Lehká, kompaktní a snadno přemístitelná míchačka od firmy IMER (obr..). Možná verze s plastovým bubnem. S monofázovým motorem má převody z oceli a technopolimeru, se spalovacím motorem má jen ocelové převody [5]. Obr.. Rollbeta Technické parametry jsou uvedeny v tab... Tab.. Technické parametry Objem bubnu Objem směsi Hmotnost stroje Rozměr kol Výkon motoru Rozměry stroje 34 l 00 l 46 kg 370x60 mm 0,3 kw 70x90x660 mm 5

16 BELLE Minimix 50 Tuto míchačku (obr..3) lze použít jak bez stojanu, tak i na stojanu. Má pohon přes uzavřenou šnekovou převodovku. Buben je na závit a lze jej pro údržbu snadno vytočit [4]. Obr..3 BELLE Minimix 50 Technické parametry jsou uvedeny v tab..3. Tab..3 Technické parametry Objem bubnu 36 l Max. objem suché směsi 0 l Max. objem mokré směsi 80 l Otáčky bubnu 4 min - Příkon: Motor 30 V 550 W Výška se stojanem 660 mm Výška bez stojanu 880 mm Šířka 600 mm Délka 60 mm Váha včetně stojanu 78,5 kg Váha bez stojanu 6 kg 6

17 Objem bubnu cca 45 l ATIKA Profi 45 Míchačka (obr..4) pro objem cca stavebních koleček stavební směsi. Má robustní pojezd s pevnými elastickými kolečky, včetně stabilní konstrukce a posíleným rámem. Dlouhá životnost, tichý chod, vynikající výsledky míchání [9]. Obr..4 ATIKA Profi 45 Technické parametry jsou uvedeny v tab..4. Tab..4 Technické parametry Hlučnost Elektrické napájení Hmotnost Rozměr Objem bubnu Výkon P/S Ochranná izolace Max. objem mokré směsi 78 db 30 V/50 Hz 60 kg 00x680x80 mm 45 l 700/750 W Dvojitá 5 l 7

18 Objem bubnu cca 65 l ATIKA Dynamic 65 Míchačka (obr..5) na cca 3 stavební kolečka, robustní konstrukce, celogumová kolečka, posílený rám, naddimenzované ruční ovládání bubnu, nastavitelný hnací řemen [9]. Obr..5 ATIKA Dynamic 65 Technické parametry jsou uvedeny v tab..5. Tab..5 Technické parametry Hlučnost Elektrické napájení Hmotnost Rozměr Objem bubnu Výkon P/S Ochranná izolace Max. objem mokré směsi 80 db 30 V/50 Hz 80 kg 360x9x355 mm 65 l 800/750 W Dvojitá 0 l 8

19 . Talířové míchačky Míchačky s nuceným oběhem (cyklonové míchačky) ATIKA Compact 00 Míchačka (obr..6) na,5 stavebního kolečka. Rychlost míchání je 4-5 krát vyšší než u klasické bubnové míchačky. Funguje na principu míchacích ramen rotujících vysokou rychlostí kolem vnitřní osy statické míchací nádrže. Míchání je prováděno několika rameny, která zároveň zajišťují stírání směsi z boku i celého dna míchací nádoby [9]. Obr..6 ATIKA Compact 00 Technické parametry jsou uvedeny v tab..6. Tab..6 Technické parametry Elektrické napájení Hmotnost Rozměr Výkon Objem bubnu 30 V/50 Hz 80 kg 70x690x90 mm 000/500 W 00 l 9

20 Aktivační míchačky A 00 Aktivační míchačka (obr..7) od firmy FILAMOS. Podstata fungování míchačky je založena na rychle rotujícím válcovitém míchadle umístěném na výkyvném zvedacím ramenu. K míchání směsi dochází mezi tímto rychle rotujícím míchadlem a stěnou nádoby, která má protisměrný pomalý otáčivý pohyb. Pohon míchačky je řešen prostřednictvím dvou samostatných elektromotorů poháněcích míchadlo a míchací nádobu []. Obr..7 A 00 Technické parametry jsou uvedeny v tab..7. Tab..7 Technické parametry Max. objem nádrže 00 l Max. užitný objem 70 l Max. otáčky míchadla 40 min - Max. otáčky nádoby 5 min - Výkon míchadlo/nádoba 3/0,75 kw Napětí 400 V Hmotnost 50 kg 0

21 3 Pohon stroje Navrhovaný pohon stroje (obr. 3.) se skládá z: jednofázového asynchronního motoru s rotorem nakrátko, provedení patkové, značka Siemens, označení motoru LF7083-AB. Technické parametry elektromotoru jsou uvedeny v tab. 3.. Tab. 3. Technické parametry elektromotoru Jmenovitý výkon 0,75 kw Velikost 80 mm Otáčky 405 min - Účinnost 7% Napětí 30 V Hmotnost 0, kg jednoduchého svislého řemenového převodu, převodový poměr i = 4 kuželového soukolí s přímými zuby, převodový poměr i = 8 Obr. 3. Schéma pohonu stroje

22 Převodový poměr řemenového převodu: n i, (3.) n,3 Otáčky hnané řemenice a pastorku: 405 n,3 35 min (3.), 4 i n Otáčky bubnu: n min i i 4 8 n 43,9 (3.3), 3,4 Jmenovitý výkon elektromotoru: P T n 60 (3.4) Točivý moment hnací řemenice 3 P 60 0, T 5, 0 Nm n 405 (3.5) Výkon na hřídeli: P P 0,75 0,98 0, 74 kw (3.6), Točivý moment hnané řemenice a pastorku: 3 P 60 0, T,3 0, 3 Nm n 35,3 (3.7) Výkon na bubnu: P P 0,75 0,98 0,98 0, 7 kw (3.8) 3, 3,4 Točivý moment bubnu: 3 P3 60 0, T4 56, 6 Nm n 43,9 4 (3.9)

23 4 Návrh a výpočet řemenového převodu dle [4] Návrh jednoduchého svislého převodu pomocí klínového řemene je na obr. 4.. Hnací klínový řemen klasického průřezu podle ČSN 0 30 přenáší jmenovitý výkon P = 0,75 kw a jmenovité otáčky n = 405 min -. Převod je určen převodovým poměrem i = 4 a tolerancí převodového poměru Δi = 4%. Obr. 4. Schéma jednoduchého převodu pomocí řemene Dle ČSN 0 3 [] je průřez řemene velikosti Z, který se používá do kw přenášeného výkonu. 3

24 4. Návrh výpočtových průměrů řemenic D a D Minimální výpočtový průměr řemenic je D MIN = 63 mm. Dle ČSN [] je průměr hnací řemenice D = 63 mm (obr. 4.). Obr. 4. Výpočtové průměry řemenic D D i mm D = 50 mm (4.) i i i isk i (4.) ,97 4,05 3, ,8 4,05 4,3 Teoretický převodový poměr: D 50 i 3,97 (4.3) D 63 Skutečný převodový poměr: D 50 i SK 4,05 (4.4) D s 63 0,0 Volen skluz s = 0,0 pro řemen typu Industrial. 4

25 Obvodová rychlost: v D n 60 0, , 65 ms (4.5) 4. Návrh osové vzdálenosti a délky řemene Obr. 4.3 Úhly opásání řemenového převodu Úhel opásání hnací řemenice (obr. 4.3): cos D D A (4.6) Minimální osová vzdálenost: 90 cos D D A MIN D D A MIN 5

26 A MIN D D , 3 mm (4.7) Obvykle se volí osová vzdálenost poněkud větší a to v rozmezí: D D A D 0,7 D (4.8) ,7 A 9, A 66 Volena osová vzdálenost A = 50 mm. Obr. 4.4 Předpětí řemene Předběžná geometrická délka řemene (obr. 4.4): L P Asin D D (4.9) 80 (4.0) 6

27 80 (4.) L P Asin D 80 D D D sin ,05 mm (4.) Doplňkový úhel: (4.3) Dle ČSN 0 30 [] je výpočtová délka řemene normalizována na L P = 000 mm. Skutečná osová vzdálenost: A SK,04 LP 80 sin D D D D, sin ,98 mm (4.4) Celkový počet řemenů: P 0,75 K,7 řemeny (4.5) N p C k 0,46 0,95 Dle ČSN 0 3 [] je součinitel počtu řemenů v převodu C k = 0,95. Skutečný výkon přenášený řemenem: C CL 0,89,06 N P N0 0,54 0, 46 kw C, P (4.6) 7

28 4.3 Výpočet předpětí řemene Předpětí řemene (obr. 4.4): F fk,4,46 6,9,78 0,5 f,4,46 F e k e K,78 9,44 N (4.7) Přenášená obvodová síla: T 5, F 6, 9 N (4.8) D 0,063 Součinitel tření v klínové drážce: f 0,4 f K,4 (4.9) 34 sin sin Součinitel vláknového tření: f f,0 v 0,35 0,0 4,65 0,4 (4.0) 0 0 Osová vzdálenost musí být měnitelná v těchto mezích (obr. 4.5): A A 0,05 L 56,98 0, , mm (4.) MIN SK P 98 A A 0,030 L 56,98 0, , mm (4.) MAX SK P 98 Obr. 4.5 Osové vzdálenosti pro nasazení a napínání řemene 8

29 4.4 Návrh malé klínové řemenice Hnací řemenice (obr. 4.6) je vyrobena soustružením z konstrukční oceli 500. Rozměry a tolerance drážky jsou v tab. 4. dle ČSN []. Obr. 4.6 Kreslení hnací řemenice Tab. 4. Rozměry drážky v [mm] Průřez řemene l P b MIN h MIN e Δe f Δf Z 8,5,5 7 0,3 8 Šířka věnce řemenice: K e f 8 mm M 8 (4.3) Průměr vrtání řemenice se zjednodušeně navrhne z namáhání krutu [3], η D = (5 5) MPa, volím η D = 0 MPa: d 3 6 T D ,9 mm (4.4) Dle průměru hnacího hřídele motoru Siemens, LF7083-4AB je volen průměr vrtání řemenice d = 9 mm. 9

30 Šířka náboje L [mm] se volí podle délky těsného pera l L []. Délka těsného pera l dle ČSN 0 56 [] z pevnostní kontroly na otlačení (obr. 4.7): l l b,5 6 7, 5 mm (4.5) p pd F 474,4 l,5 mm (4.6) p t 5,5 D T 500 F 474, 4 N (4.7) d t 9,5 Dovolený měrný tlak pro ocelovou řemenici je v rozmezí p D = (00 50) MPa, volen p D = 5 MPa. Volena délka pera l = 3 mm. Obr. 4.7 Kontrola těsného pera na otlačení 0

31 5 Návrh kuželového soukolí s přímými zuby Aby byl průměr bubnu cca 500 mm, musí být vnitřní hlavový průměr d ai cca 600 mm. Toto je zajištěno volbou modulu m = 5 mm. Dále je volen počet zubů pastorku z = zubů. Geometrie ozubení je uvedena v příloze (obr. 5. Geometrie kuželového soukolí). Počet zubů kola: z z i 8 68 zubů (5.) 3,4 Volena poměrná šířka kola: b, L 0,3 (5.) R Úhel površky roztečného kužele pastorku: arctg 7,3 arctg i3,4 8 (5.3) Poměrná šířka: z m L 0,3,7 (5.4) sin sin 7,3

32 5. Silové poměry v ozubení Na obr. 5. jsou znázorněny silové poměry působící na pastorek. Obr. 5. Silové poměry na kuželovém pastorku Tečná síla působící na pastorek i kolo: 3 T,3 0,30 Ft Ft 440, 67 N (5.5) d 9,36 m Radiální síla působící na pastorek: Fr Ft tg cos 440,67 tg 0 cos 7,3 59, 5 N (5.6) Axiální síla působící na pastorek: Fa Ft tg sin 440,67 tg 0 sin 7,3 9, 9 N (5.7) Radiální síla působící na kolo: Fr Fa 9, 9 N (5.8) Axiální síla působící na kolo: Fa Fr 59, 5 N (5.9)

33 6 Zatížení hřídele Na hřídel působí síla F V z hnané řemenice (obr. 4.4), je to výslednice předepjatých sil F 0. Od kuželového soukolí působí tečná síly F t, radiální síla F r a axiální síla F a, které jsou spočteny v kapitole 5.. Síla působící z hnané řemenice: F V F0 F0 F0 F0 cos 9,44 9,44 9,449,44 cos 40,03 N (6.) 6. Výpočet a průběh ohybových a točivých momentů a posouvajících sil V příloze je na obr. 6. znázorněno působení sil na hřídel v rovině x y a průběhy ohybových a točivých momentů a posouvajících sil. Výpočet reakcí: R R M B Fr a b Fa rm RxyA b FV c 0 (6.) xya F a b F r F c 59,5 97, 5 9,9 45,68 40,03 4,9 5 r a m V b 47,44 N (6.3) b c 0 M A Fr a Fa rm RxyB b FV (6.4) xyb R F a F r F b c 59,597, 9,9 45,68 40,03 5 4,9 r a m V b 5,74 N (6.5) F F R R F 59,5 47,44 5,74 40,03 0 (6.6) y r xya xyb V F 9, a N (6.7) aa 9 5 Průběh ohybových a točivých momentů a posouvajících sil v oblasti řezu A-A. Rovnice průběhu ohybových momentů: M oxyx Fr x Fa rm (6.8) 3

34 x M oxyx 59,5 0 9,9 45,68 909, 49 Nmm (6.9) 0 x a M oxyx 59,597, 9,9 45, , 89 Nmm (6.0) Rovnice průběhu točivých momentů: T xyx T 030 Nmm (6.),3 Rovnice průběhu posouvajících sil: F F 59, N (6.) xyx r 5 Průběh ohybových a točivých momentů a posouvajících sil v oblasti řezu B-B. Rovnice průběhu ohybových momentů: M oxyx Fr x Fa rm RxyA x a (6.3) x a M oxyx 59,597, 9,9 45,68 47,44 97, 97, 4559,89 Nmm (6.4) 97, 5 9,9 45,68 47,44 97, 5 97, x a b M oxyx 59,5 0057,0 Nmm (6.5) Rovnice průběhu točivých momentů: T xyx T 030 Nmm (6.6),3 Rovnice průběhu posouvajících sil: F F R 59,5 47,44 88, N (6.7) xyx r xya 9 Průběh ohybových a točivých momentů a posouvajících sil v oblasti řezu C-C. Rovnice průběhu ohybových momentů: M F (6.8) oxyx3 V x 3 x M oxyx 40, Nmm (6.9) x c M oxyx 40,03 4,9 0057, 6 Nmm (6.0) 3 3 4

35 Rovnice průběhu točivých momentů: T xyx T 030 Nmm (6.) 3,3 Rovnice průběhu posouvajících sil: F 3 FV 40, N (6.) xyx 03 V příloze je na obr. 6. znázorněno působení sil na hřídel v rovině x z a průběhy ohybových a točivých momentů a posouvajících sil. Výpočet reakcí: R R M B Ft a b RxzA b 0 (6.3) a b 440,67 97, 5 Ft 80, N (6.4) b 5 xza 54 M A Ft a RxzB b 0 (6.5) Ft a 440,67 97, 839, N (6.6) b 5 xzb 87 F F R R 440,67 80,54 839,87 0 (6.7) y t xza xzb Průběh ohybových a točivých momentů a posouvajících sil v oblasti řezu A-A. Rovnice průběhu ohybových momentů: M F (6.8) oxzx t x x M oxzx 440, Nmm (6.9) 0 x a M oxzx 440,67 97, 4833, Nmm (6.30) Rovnice průběhu točivých momentů: T xzx T 030 Nmm (6.3),3 Rovnice průběhu posouvajících sil: F F 440, N (6.3) xzx t 67 5

36 Průběh ohybových a točivých momentů a posouvajících sil v oblasti řezu B-B. Rovnice průběhu ohybových momentů: M oxzx Ft x RxzA x a (6.33) 97, 97, 4833, Nmm x a M oxzx 440,67 97, 80,54 (6.34) 97, 5 80,54 97, 5 97, x a b M oxzx 440,67 0,46 Nmm (6.35) Rovnice průběhu točivých momentů: T xzx T 030 Nmm (6.36),3 Rovnice průběhu posouvajících sil: F F R 440,67 80,54 839, N (6.37) xzx t xza 87 6

37 7 Bezpečnost hřídele Průřezy s největší koncentrací ohybového a točivého momentu a průřezy, kde může nastat největší koncentrace napětí je nutné zkontrolovat (obr. 7.). Na hřídeli je více těchto průřezů, přičemž početně kontrolovány jsou jen průřezy B-B a C-C. 7. Definování nebezpečných průřezů a stanovení jejich namáhání Obr. 7. Definování průřezů pro statickou a dynamickou kontrolu Rovnice průběhu ohybových momentů v oblasti řezů B-B a C-C v rovině x y podle rovnice 6.8: x x 74, M oxyx BB 59,5 74, 9,9 45, , 44 Nmm (7.) 97, M oxyx3cc 59,597, 9,9 45, , 89 Nmm (7.) 3 Rovnice průběhu ohybových momentů v oblasti řezů B-B a C-C v rovině x z podle rovnice 6.8: x 74, M oxzx BB 440,67 74, 3697, 7 Nmm (7.3) x3 97, M oxzx3cc 440,67 97, 4833, Nmm (7.4) 7

38 Průběh točivých momentů se započtením dynamického součinitele K A =,5: TxyxBB x3cc T,3 030 Nmm (7.5) Výsledný ohybový moment v průřezu B-B se započtením dynamického součinitele K A =,5: M obb K M K M,5 0899,44 A,5 3697, oxyx BB A oxzx BB ,7 Nmm (7.6) Výsledný ohybový moment v průřezu C-C: M occ K M K M,5 4559,89 A,5 4833, oxyx3cc A oxzx3cc 67860,5 Nmm (7.7) 7. Statická kontrola hřídele Ohybové napětí v průřezu B-B: 3 M obb ,7 sobb BB,7 39, 57 MPa 3 (7.8) 3 d 33 BB BB podle [5] Smykové napětí v průřezu B-B: 6 TxyxBBx3 CC sbb BB,8 5, 4 MPa 3 (7.9) 3 d 33 BB podle [5] BB Redukované napětí v průřezu B-B podle Guesta: 4 39,57 45,4 40, MPa (7.0) redbb sobb sbb 88 Součinitel statické bezpečnosti v průřezu B-B: k sbb R e 600 redbb 35 40,88 7,95 (7.) 8

39 Ohybové napětí v průřezu C-C: 3 M occ ,5 socc 6, MPa 3 3 d 35 (7.) CC Smykové napětí v průřezu C-C: 6 TxyxBBx3 CC scc, 39 MPa 3 3 d 35 (7.3) CC Redukované napětí v průřezu C-C podle Guesta: 4 6, 4,39 6, MPa (7.4) redcc socc scc 8 Součinitel statické bezpečnosti v průřezu C-C: k scc R e 600 redcc 35 6,8 9,33 (7.5) 7.3 Dynamická kontrola hřídele Mez únavy v ohybu oceli 600. podle [5] pro hladký vzorek: Co 600 0,49 R m 600 0, MPa (7.6) Vrubový součinitel v průřezu B-B podle Neubera [5]: BB,7 BB,95 (7.7) A 0,35 0,55 BB A, BB podle [5] Mez únavy skutečné součásti v průřezu B-B: vbb * pbb 0,86 0,78 CoBB 600 Co , 4 MPa (7.8),95 vbb, pbb podle [5] BB 9

40 Amplituda napětí v průřezu B-B: 3 M obb ,7 aobb 4, 65 MPa 3 3 d 33 (7.9) BB Součinitel dynamické bezpečnosti v ohybu v průřezu B-B: k d * CoBB 600 0,4 BB 6,9 (7.0) 4,65 aobb Součinitel statické bezpečnosti ve smyku v průřezu B-B: 0,577 Re 600 0, ks BB 36,48 (7.) 5,4 sbb Výsledná bezpečnost v průřezu B-B: k vbb kd BB ks BB 6,936,48 6,79 (7.) k k 6,9 36,48 dbb sbb Vrubový součinitel v průřezu C-C podle Neubera [5]: CC CC (7.3) A 0,35 CC A, CC podle [5] Mez únavy skutečné součásti v průřezu C-C: vcc * pcc 0,86 0,9 CoCC600 Co , 6 MPa (7.4) vcc, pcc podle [5] CC Amplituda napětí v průřezu C-C: 3 M occ ,5 aocc 6, MPa 3 3 d 35 (7.5) CC 30

41 Součinitel dynamické bezpečnosti v ohybu v průřezu C-C: k d * CoCC600 3,6 CC 4,43 (7.6) 6, aocc Součinitel statické bezpečnosti ve smyku v průřezu C-C: 0,577 Re 600 0, ks CC 78,46 (7.7),39 scc Výsledná bezpečnost v průřezu C-C: k vcc kd CC ks CC 4,43 78,46 4,9 (7.8) k k 4,43 78,46 dcc scc 3

42 8 Závěr Výsledkem této bakalářské práce je stavební míchačka s užitečným objemem 0 litrů. V úvodu byly stanoveny cíle, kterých mělo být dosaženo. Nyní, v závěru práce lze konstatovat, že stanovené cíle byly splněny. Byl vypracován konstrukční návrh stavební míchačky dle zadaných podmínek, zpracován přehled stavebních míchaček na trhu a byly provedeny základní návrhové a kontrolní výpočty zvoleného provedení pohonu stroje. V úvahu připadaly ještě další prvky stroje, kde mohly být provedeny návrhové a kontrolní výpočty, ale rozsah práce toto neumožnil. Proto byly výpočty zaměřeny jen na pohon stroje. Závěrem bych rád poděkoval Ing. Danielu Pišťáčkovi, Ph.D. a také prof. Dr. Ing. Miloši Němčekovi za cenné rady a vedení při zpracování bakalářské práce. 3

43 9 Seznam použité literatury Knihy a příručky: [] LEINVEBER, J., VÁVRA, P.: Strojnické tabulky. Albra Pedagogické nakladatelství, Úvaly, 003. ISBN [] KALÁB, K.: Části a mechanismy strojů pro bakaláře. Části spojovací.. vyd. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 008, 9 s., ISBN [3] KALÁB, K.: Části a mechanismy strojů pro bakaláře. Části pohonů strojů.. vyd. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 008, 30 s., ISBN [4] KALÁB, K.: Návrh a výpočet řemenového převodu vysokoškolská příručka. Ostrava 008 [5] MORAVEC, V., HAVLÍK, J.: Výpočty a konstrukce strojních dílů.. vyd. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 005, 7 s. ISBN [6] ŠVERCL, J.: Technické kreslení a deskriptivní geometrie. Scientia Pedagogické nakladatelství, Praha, 003. ISBN Internet: [7] Elprim-tech s.r.o. [online]. Poslední revize < [8] Míchačky a míchadla stavebních směsí [online]. c00. < [9] Stavební míchačky Atika [online]. c00. < [0] Aba-service Bocker [online]. c008. < [] Filamos [online]. c006. < [] Stavební míchačka 5 L s ocelovým ozubením [online]. < stavebni-michacka-5-l-s-ocelovym-ozubenim-d_4.html> [3] Manual_abm_35 [online]. c008. < manual_abm_35.pdf> [4] Stavební míchačka Belle Minimix 50 [online]. c008. < stavebni-michacka-belle-minimix-50~z html> [5] ITAL-EST spol. s.r.o. [online]. c007. < [6] Stavební stroje Míchačky stavební Belle [online]. c004. < cz/ index.php?id=stroje3_michacky_belle> [7] MONTAKO [online]. c007. < 33

44 0 Seznam příloh NÁZEV OZNAČENÍ FORMÁT Míchačka JAS43-SB3KSS04 A Hřídel JAS43-SB3KSS04- A3 Kusovník JAS43-SB3KSS04-K A4 Geometrie ozubení Obr. 5. A4 Působení sil na hřídel v rovině x y Obr. 6. A3 Působení sil na hřídel v rovině x z Obr. 6. A3 Použitý software: Microsoft Office Word 007 Microsoft Office Powerpoint 007 Autodesk AutoCAD 00 34