VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY KONCEPČNÍ NÁVRH MOSTOVÉHO JEŘÁBU 8 TUN CONCEPTUAL DESIGN OF BRIDGE CRANE 8 TONNE

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 KONCEPČNÍ NÁVRH MOSTOVÉHO JEŘÁBU 8 TUN CONCEPTUAL DESIGN OF BRIDGE CRANE 8 TONNE BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR ŠIMON FRANC VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR ING. MARTIN KUBÍN BRNO 2011

2 ABSTRAKT Tato bakalářská práce se zabývá koncepčním návrhem mostového jeřábu o nosnosti 8 tun. Cílem této práce je návrh hlavních parametrů jeřábu a jeho hlavních rozměrů. Nejprve je spočítán a navrhnut hlavní nosník mostu. Poté jsou navrženy a spočítány příčníky a pojezdová kola. Nakonec se navrhne elektromotor pro pohon pojezdu jeřábu. Klíčová slova most, příčník, kočka, jeřáb ABSTRACT This bachelor thesis deals with conceptual scheme of a bridge crane with carrying capacity of 8 tons. Intention of this thesis is to scheme out the main specifications and size of this bridge crane. First of all we design and calculate the main bridge girder. Afterwards we calculate and design the cross bars and the travelling wheels. At last the desigh of an electromotor for powering the movement of the bridge crane takes its place. Keywords bridge, cross beam, hoist, crane

3 Bibliografická citace FRANC, Š. Koncepční návrh mostového jeřábu 8 tun. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Martin Kubín. Prohlášení Prohlašuji, že jsme bakalářskou práci na téma Koncepční návrh mostového jeřábu 8 tun vypracoval samostatně, díky konzultacím s vedoucím mé bakalářské práce a pomocí odborné literatury a pramenů, které jsou uvedeny v seznamu použitých zdrojů. Datum. Podpis

4 Poděkování Tímto bych chtěl poděkovat všem, kteří mi pomáhali na této práci, zvláště pak vedoucímu mé bakalářské práce panu Ing. Martinu Kubínovi, firmě ITECO s.r.o. a svým rodičům za celkovou pomoc při studiu.

5 Obsah 1 Úvod Koncepce řešení Klasifikace jeřábu Kočka Příslušeství Výpočty Návrh nosníku mostu Volba nosníku mostu Kontrolní výpočet nosníku s přihlédnutím k dynamickým silám Výpočet příčníků Volba příčníků Spojení mostu s příčníkem Kontrola šroubů na střih Kontrola šroubů na otlačení Pojezdový mechanizmus jeřábu Volba kolejnice Volba pojezdových kol Předběžný návrh elektromotoru Předběžná volba elektromotorů Kontrolní výpočet elektromotoru Volba ložisek Výpočet per na otlačení Závěr Seznam použitých symbolů Seznam použitých zdrojů Přílohy... 34

6 1 ÚVOD K dopravě břemen ve svislém i vodorovném směru se pro použití v různých výrobních halách, skladovacích prostorech atd. v hojné míře využívá mostových jeřábů. Jejich poměrně jednoduchou ocelovou konstrukci tvoří most, na kterém je z každé strany připevněn příčník. V příčnících jsou uložena pojezdová kola a pohonný agregát pojezdu jeřábu. Pohyb nákladu ve svislém směru zajišťuje jeřábová kočka. Ta pojíždí po jeřábovém mostě, pod ním, popřípadě uvnitř. Kočka je vybavena zdvihacím ústrojím, které je nejčastěji opatřené hákem, nebo drápkem, podle druhu přepravovaného materiálu. Pro řešení zvláštních úkolů přepravy, je možné vybavit jeřáby například manipulátory s vakuovými přísavkami pro uchopení desek, nebo různě tvarovanými háky vyrobenými pro konkrétní manipulaci. Základními parametry pro konstrukci mostových jeřábů jsou: - nosnost - rozpětí - pracovní rychlosti pojezdu, zdvihu, pojezdu kočky - výška zdvihu Běžné mostové jeřáby (obr.1.1) pojíždějí po horních plochách jeřábové dráhy, kterou je zpravidla kolejnice. Obr.1.1 Běžný mostový jeřáb (schéma) 1

7 Podvěsné mostové jeřáby (obr.1.2), jež mají most zavěšen pod jeřábovou dráhou, nacházejí uplatnění v prostorách s komplikovanými podmínkami pro zástavbu běžného jeřábu. Montáž dráhy jeřábu pod stropem haly umožňuje vysoce hodnotná řešení i za ztížených podmínek, z hlediska prostoru a konstrukce. Obr.1.2 Podvěsný mostový jeřáb (schéma) S ohledem na maximální nosnosti a rozpětí jeřábů jsou jeřáby vyráběny jako jednonosníkové a dvounosníkové (obr. 1.3). Pro oba typy nosníků se zpravidla využívá dvou provedení. Volba jednotlivých provedení závisí na maximální nosnosti a rozpětí jeřábu. Nejběžnějšími typy konstrukcí mostů jsou vyrobeny z válcovaných profilových nosníků, nebo z krabicových svařovaných nosníků. Obr. 1.3 Jednonosníkový a dvounosníkový jeřáb ABUS [11] 2

8 Pohon jeřábu je nejčastěji elektrický, může však být proveden i s hydraulickými, nebo mechanickými převody. Pojezd elektrických jeřábů může zajišťovat jeden elektromotor, popřípadě dva, kdy je na každé straně jeden, z důvodů možného příčení jeřábu. V současné době jsou otáčky motorů řízeny elektronicky, pomocí frekvenčních měničů. 3

9 2 KONCEPCE ŘEŠENÍ 2.1 Klasifikace jeřábu Jelikož se jedná o koncepční návrh a jedinou zadanou hodnotou je nosnost 8 tun, je most navrhnut s ohledem na co nejmenší výrobní náklady, nejvyšší spolehlivost a jednoduchost výroby. Proto je jako hlavní nosník uvažován profilový válcovaný nosník. Stejný typ nosníku je použit i při navrhnutí příčníků. Jako pohon pojezdového mechanismu celého jeřábu volen vícemotorový pohon, kdy na každé straně příčníku bude jeden elektromotor řízen frekvenčním měničem. Jeřáb bude operovat ve skladovací hale výrobce elektromotorů. Klasifikace mostového jeřábu dle ČSN zdvihová třída H2 druh provozu S2 provozní skupina J3 Parametry jeřábu: Rozpět í L = 10 m Výška zdvihu z = 6 m Výška dráhy Z = 6.5 m Obr.2.2 Nákres jeřábu 4

10 2.2 Kočka Kočka volena dle [5] Abus GM 3080 o nosnosti 8 tun (obr.2.2.1). Obr Kočka ABUS GM 3080 [5] Pojezd kočky je zajištěn dvěma planetovými převody s brzdovými motory. Pojezdové ústrojí kočky se skládá ze čtyř kol s nákolky, jež jsou určeny pro provoz na drahách s rovinnými přírubami. Celé pojezdové ústrojí je nastavitelné na různé šířky přírub. Zdvih kočky je realizován pomocí motorů s válcovým rotorem a ploché převodovky. Zdvihový mechanizmus je vybaven bezpečnostní elektromagnetickou dvoukotoučovou brzdou, která zajišťuje automatické zabrzdění v případě výpadku proudu. Pohon a ovládání kladkostroje řídí řídící jednotka LIS. Tato jednotka je vybavena pojistkou proti přetížení, počítadlem provozních hodin a dalších systémů pro správou funkci a ovládání celé kočky. Obr Hlavní rozměry kočky Parametry kočky: - rychlost zdvihu: 0.8/5 m/min. - skupina mechanismu zdvihu FEM: 3m - výkon motorů (mikrozdvih/hlavní zdvih): 1,3/8 kw - bezpečnost lana k l = 6,6 - hmotnost M k = 655 kg - lanový převod 4/1 - průměr pojížděcích kol D k = 160 mm 5

11 2.3 Příslušeství Napájení kladkostroje je zajištěno pomocí programu W 230, kabelové vlečky s pojezdem v C profilu (obr ), od firmy Conductix Wampfler. Obr Kabelové vedení [12] Napájení jeřábu je realizováno pomocí uzavřené troleje z programu BoxLine 0842 (obr ) od téže firmy. Obr Uzavřená trolej [12] Nárazníky pro zachycení deformační energie vyrábí také firma Conductix Wampfler. V našem případě použijeme polyuretanový nárazník (obr ) Obr Polyuretanový nárazník [12] 6

12 3 VÝPOČTY 3.1 Návrh nosníku mostu Při výběru materiálu na celý jeřáb, se zaměříme na materiál Z této nelegované konstrukční oceli vhodné k svařování je vyrobena většina za tepla válcovaných tyčí a profilů, se kterými na konceptu pracujeme. Obr Nosník s kočkou Při předběžném výpočtu uvažujeme pouze hmotnost kočky M k a hmotnost břemena M b. Pro zjednodušení výpočtů nahrazujeme nosník prutem. Dle VVÚ na obr dochází k maximálnímu průhybu v polovině nosníku L/2. 7

13 Obr VVÚ prutu hlavního nosníku Maximální síla G k působící na most od hmotnosti kočky G k = M k g (1) G k = 655 9, 81 G k = 6425 N kde M k [kg] - celková hmotnost kočky včetně háku g tíhové zrychlení 9,81 m s -2 Maximální síla G b působící na most od hmotnosti břemena G b = M b g (2) G b = , 81 G b = N kde M b [kg] - přípustná hmotnost břemene 8

14 Maximální síla G c působící na most G c = G k + G b (3) G c = G c = N Maximální ohybový moment M omax působící na most M omax = M omax = G c L (4) 2 2 M omax = 42452,5 5 M omax = ,5 N m kde L [m] rozpětí jeřábu Minimální mez kluzu R eh materiálu [2] R eh = 345 MPa Modul průřezu v ohybu W o Bezpečnost vzhledem k meznímu stavu pružnosti K k volena 4 W o = M K omax R eh k (5) W o = , W o = cm Volba nosníku mostu Dle [6] ČSN EN volena tyč průřezu HEB 450 (Obr ), která má následující parametry 9

15 Obr tyč průřezu HEB [6] b = 300 mm, h = 450 mm, s = 14 mm, t = 26 mm, W ot = 3550 cm 3, hmotnost m m = 171 kg/m, I x =79890 cm 4, I y =15720 cm 4 Nosník HEB 450 je vhodný pro námi zvolenou kočku, která bude pojíždět po rovných přírubách. Rozchod kol pojezdového ústrojí kočky nastavíme s ohledem na šířku příruby b = 300 mm. Nyní bude provedena kontrolu výpočtu s přihlédnutím k hmotnosti samotného nosníku. Hmotnost mostu M m M m = m m L (6) M m = M m = 1710 kg kde m m [kg] hmotnost jednoho metru nosníku HEB 450 L [m] rozpětí jeřábu Síla působící od vlastní hmotnosti mostu G m = M m g (7) G m = , 81 G m = N Celková sílá G cm působící na most s přihlédnutím k vlastní hmotnosti mostu G cm = G c + G (8) m G cm = G cm = N 10

16 Maximální ohybový moment M omaxm působící na most včetně započítání hmotnosti mostu M omaxm = M omaxm = G cm L (9) M omaxm = M omaxm = N m Modul průřezu v ohybu W ot1 W ot1 = M omaxm R eh K W ot1 = 345 k (10) 3 W ot1 = 2947 cm Wo t1 < Wo t => zvolená tyč HEB 450 vyhovuje 3.2 Kontrolní výpočet nosníku s přihlédnutím k dynamickým silám Zatížení od svislých setrvačných sil G cdx - vznikající zvedáním, nebo spouštěním břemene (11) G cdx = Gb δ H G cdx = , 45 G cdx = N kde δ H [-] dynamický zdvihový součinitel [3] G b [N] síla působící od hmotnosti břemene Zatížení od vodorovných setrvačných sil G cdy - vznikající při rozjíždění, nebo brzdění (12) G cdy = G µ cm G cdy = , 14 G cdy = 14235,2 N kde µ [-] součinitel tření [3] G cm [N] celková sílá působící na most 11

17 Maximální ohybový moment od svislých setrvačných sil M oxmaxd M oxmaxd = M oxmaxd = G cdx L (13) M oxmaxd = M oxmaxd = N m Maximální ohybový moment od vodorovných setrvačných sil M oymaxd G cdy L M oymaxd = (14) 2 2 M oymaxd = 14235, M oymaxd = 7117,6 5 M oymaxd = N m Posouzení na únosnost - maximální ohybové napětí ve svislém směru σ x (15) σ x = σ x = σ x = M oxmaxd W x ,7 MPa - maximální ohybové napětí ve vodorovném směru σ y (16) σ y = σ y = M oymaxd W y σ y = 45,56MPa - maximální ohybové napětí (17) σ = σ x + σ y σ = 86,7 + 45, 6 σ = 132,3 MPa σ < R d = 210 MPa => vyhovuje kde R d [MPa] výpočtová pevnost materiálu 12

18 Posouzení deformace - maximální průhyb nosníku ve svislém směru W x (18) W x = W x = W x = 3 G L cdx 48E I x , ,28 mm 5 7, L W x < W xlim = 500 = = 20 mm => vyhovuje [3] kde W xlim maximální dovolený průhyb nosníku ve svislém směru E [MPa] modul pružnosti - maximální průhyb nosníku ve vodorovném směru W y (19) W y = W y = W y = 3 G L cdy 48E I y , ,1 10 8,98 mm 5 1, L W y < W ylim = 1000 = = 10 mm => vyhovuje [3] kde W ylim maximální dovolený průhyb nosníku ve vodorovném směru 3.3 Výpočet příčníků U příčníků volen rozchod pojezdových kol r = 2 m. (obr.3.2.1) Obr Příčník 13

19 Při výpočtech příčníku postupujeme stejně, jako v případě výpočtu hlavního nosníku. Příčník nahrazujeme prutem a tak jej počítáme. Obr VVÚ prutu příčníku Maximální síla Fmax p působící na příčník (kočka s břemenem v krajní poloze mostu, při uvažovaní poloviny hmotnosti mostu) F maxp = G m + Gc (20) 2 F maxp = 8387, F maxp = 93292, 5 N 14

20 Maximální moment M omaxp působící na příčník M omaxp = M omaxp = M omaxp r (21) , M omaxp = 46646,3 1 M omaxp = 46646,3 N m Modul průřezu v ohybu W op W op = M omaxp R eh K k (22) W op = 46646, W op = 3 540,8 cm Volba příčníků Dle [7] ČSN voleny tyče průřezu U 260 z materiálu (Obr ) Obr Tyč průřezu U válcovaná za tepla v = 260 mm, f = 90 mm, j = 10 mm, W op = 371 cm 3, hmotnost m = 37,9 kg/m 15

21 Pro jeden příčník voleny dvě tyto tyče o délce L p = 2,4 m, které k sobě budou svařené (obr.3.2.3). Mezi nimi bude prostor pro uložení pojížděcích kol. Celková hmotnost jednoho příčníku m p = 181,92 kg. U příčníků již ve výpočtech neuvažujeme jejich hmotnost, vzhledem k jejich menším rozměrům. Obr Průřez příčníku 16

22 3.4 Spojení mostu s příčníkem Pro spojení mostu s příčníkem (obr ) zvoleny šrouby dle [2] M16 x 40 dle ČSN (obr ) Obr Nákres šroubu M16 x 40 n = 23 mm, d s = 17 mm, l = 40 mm, x = 14,87 mm Kontrola šroubů na střih Maximální střihové napětí τ max τ max = 4 F π d maxp 2 s (23) τ max = τ max = ,5 0, ,43 MPa Jmenovitá mez kluzu pro šroub M je R p0,2 = 640 MPa [8] Dovolené střihové napětí τ D τ D = R p0,2 0,3 τ D = 640 0,3 τ D = 192 MPa Maximální střihové napětí τ max8 při použití osmi lícovaných šroubů M16 x 40 dle ČSN τ max8 = τ max 8 (24) τ max8 = τ max8 = 411, ,429 MPa => τ max8 < τ D => vyhovuje 17

23 3.4.2 Kontrola šroubů na otlačení Nejkratší styková délka šroubu S (obr ) S = x - j (25) S = 14,87-10 S = 4,87 mm kde x - délka lícované části šroubu (obr ) j - tloušťka stěny příčníku (obr ) Maximální napětí (otlačení) působící na nezávitovou část dříku šroubu p = F maxp S d s (26) p = 93292,5 4,87 17 p = 1126,8 MPa Obr Síly působící na šroub Dovolené napětí pro šroub M16 x 40 p d = 150 MPa [8] 18

24 Napětí působící na dříky p 8 při použití osmi lícovaných šroubů M16 x 40 dle ČSN p 8 = 8 p (27) 1126,8 p 8 = 8 p 8 = 140,85MPa => napětí na nezávitovou část dříku p 8 je menší než dovolené napětí p d, šrouby na otlačení vyhovují Obr Spojení mostu s příčníkem Uchycení mostu k příčníkům bude realizováno pomocí osmi lícovaných šroubů M16 x 40 dle ČSN Pojezdový mechanizmus jeřábu Volba kolejnice Kolejnice volena dle [9] JK 65 ČSN (obr ) - materiál hmotnost 43,5 kg/m - šířka hlavy 65 ± 1,25 mm - účinná šířka š = 65 2 R6 = 53 mm 19

25 Obr Kolejnice JK 65 [9] Volba pojezdových kol Pojezdová kola slouží k pojíždění jeřábu po jeřábové dráze, kterou bývá zpravidla kolejnice. Podle typu jeřábu, pojezdové dráhy, způsobu pohonu a dalších faktorů, se volí tvar, materiál i způsob uložení kol. Nejčastěji používanými pojížděcími koly jsou kola s nákolky. Nákolky slouží pro přenos boční síly a vedou jeřáb po kolejové dráze. Nejčastěji užívanými jsou kola se dvěma nákolky. Tam kde nelze z konstrukčního hlediska použít dva nákolky (jeřáby přejíždějící jiné koleje, např. železniční), jsou použity kola s jedním nákolkem. Kola bez nákolků lze použít jen v případě, kdy lze zanedbat boční síly. Kola jsou zpravidla litá, na činných plochách kalená. Průměr kol je normalizován na tyto hodnoty: 250, 320, 400, 500, 630, 710, 800 a 900 mm. Pro náš případ volíme kola se dvěma nákolky, která budou pojíždět po kolejnici JK 65. Maximální zatížení pojížděcího kola Celkovou sílu působící na kola musíme vydělit dvěmi, získáme tak sílu působící na jedno kolo F max = F max = F max = Fmaxp + Fp (28) , , ,6 N kde - F p [N] síla působící od hmotnosti jednoho příčníku podle vzorce (29) F p = m p g (29) F p = 181,92 9, 81 F p = 1784,6 N 20

26 Průměr pojížděcího kola Průměr pojížděcích kol vypočteme ze vzorce, který získáme dle [3]. F max = k f h D š f (30) min n kde k [N/mm 2 ] součinitel závislý na materiálu a druhu provozu dle [3] voleno k = 9 f n [-] součinitel počtu otáček dle [1] voleno f n = 0,9 f h [-] součinitel trvanlivosti dle [1] voleno f h = 1,5 Po úpravě vzorce (30) získáme minimální průměr pojížděcího kola D min D min = D min = D min = F max f k b f h n 47538,6 1, ,9 166,102 mm (31) Průměr pojížděcího kola volen D = 250 mm, poloměr R = 125 mm (obr ) Průměr hřídele pod pojížděcím kolem volen d = 40 mm, poloměr r = 20 mm Obr Schéma pojížděcího kola 21

27 3.5.3 Předběžný návrh elektromotoru Celková síla Q působící na kola Zatížení pojížděcích kol (váha celého jeřábu s břemenem včetně kočky) Q = G cm + 2 m g (32) p Q = ,92 9, 81 Q = ,2 N kde G cm [N] - celková síla od váhy mostu, včetně příslušenství m p [kg] - váha jednoho příčníku g tíhové zrychlení 9,81 m s -2 Tažná síla T Síla, která vzniká při pojíždění jeřábu po kolejnicích. Motor musí překonávat pasivní odpory, které vznikají valivým, čepovým třením a dalšími odpory (obr.3.4.3) T = R Q (e + fč r) κ (33) ,2 T = (0,7 0,015 20) 2, T = 2105 N kde Q [N] - celková síla působící na kola R - poloměr pojížděcího kola r poloměr hřídele pod pojížděcím kolem e součinitel valivého tření dle [1]str.373 voleno e = 0,7 mm f č [-] součinitel čepového tření dle [1]str.373 voleno pro valivá ložiska f č = 0,015 κ [-] součinitel přídavných odporů dle [1]str.373 voleno κ = 2,5 22

28 Obr Síly působící na pojížděcí kolo Výkon motorů při ustálené rychlosti T v P o = 60η j c (34) P o = 60 0,95 P o = 1477,2 W kde T [N] tažná síla v j [m min -1 ] pojezdová rychlost jeřábu η c [-] celková účinnost pojezdového ústrojí Moment motorů při ustálené rychlosti P0 60 M o = 2 π n m (35) 1477,2 60 M o = 2 3, M o = 10,08 N m kde n m [min -1 ] otáčky motoru 23

29 3.5.4 Předběžná volba elektromotorů Elektromotor pro pohon jeřábu volen dle [10] plochý - čelní převodový motor SEW FA 27 DT 90 S4 (obr.3.4.4) řízen frekvenčním měničem. Každý z převodových motorů má jmenovitý výkon p e = 1,5 kw, otáčky n m = 1400 min -1 a kroutící moment M a =22,2 N m. Na každém příčníku bude umístěn jeden převodový motor. Hmotnost motoru m e = 25 kg. Obr Plochý čelní převodový motor SEW [10] Kontrolní výpočet elektromotoru Zrychlující síla Q v F zp = 60 t j r (36) ,2 40 F zp = 60 6 F zp = N kde t r [s] čas rozběhu Otáčky pojížděcích kol n k = v j 1000 π D (37) n k = 3, n k = 50,92min 24

30 Převodový poměr i = n n m k 1400 i = 50,92 (38) i = 27, 49 Moment pasivních odporů R M po = T i η (39) cp 0,125 M po = ,49 0,9 M po = 10,6 N m kde η cp [-] mechanická účinnost pojezdového ústrojí Moment zrychlujících sil M zp = F zp R i η (40) cp 0,125 M zp = ,49 0,9 M zp = 59,1 N m kde η cp [-] mechanická účinnost pojezdového ústrojí Moment zrychlujících sil rotujícich hmot 2πn M zpr = β m Jmp (41) 60t r 2π 1400 M zpr = 1,,2 0, ,5 M zpr = 0,82 N m kde β [-] součinitel zrychlení rotujících hmot J mp [kg m 2 ]- moment setrvačnosti motoru 25

31 Rozběhový moment motoru Mpo + Mzp + M M r = 2 zpr 10,6 + 59,1 + 0,82 M r = 2 M r = 35,26 N m (42) Kontrola rozběhového momentu M r 2 γ M (43) 35, ,2 a 35,26 93, 24 => vyhovuje kde γ [-] přetížitelnost motoru Rozběhový výkon motoru P r = M r 2πnm (44) π1400 P r = 35, P r = 5,16 kw Kontrola rozběhového výkonu P r 2 γ P (45) 5, e 5,16 6, 3 => vyhovuje 26

32 3.5.6 Volba ložisek Plynulý rotační pohyb hřídele s minimálními třecími ztrátami je realizován pomocí valivých ložisek. Ložiska musí být schopna přenášet nejen radiální, ale i axiální síly. Proto jsou na každé hřídeli pojížděcího kola dva typy valivých ložisek jednořadé kuličkové, které je schopné přenášet pouze radiální síly a dvouřadé soudečkové, které je schopné přenášet i axiální síly. Ložiska jsou uložena v pouzdrech. Jednořadá válečková ložiska volena dle [2] LOŽISKO NUP 208 ČSN Dvouřadá soudečková ložiska volena dle [2] LOŽISKO ČSN Výpočet per na otlačení Mezi převodovkou a hřídelí Převodovka DT 90 S4 má průměr díry pro hřídel d p = 30 mm a šířku drážky pro pero 8 mm. Dle [2] str.467 voleno PERO 8e7 x 7 x l p1 - hloubka drážky v náboji t 11 = 2,9 mm - hloubka drážky v náboji t 1 = 4,1 mm - šířka bera b p1 = 8 mm P D F (46) S 1 kde S 1 [mm 2 ] kontaktní plocha pera s plochou náboje P D [MPa] dovolený tlak na pero Dle [5] str. 54 voleno P D = 90 MPa Dosazením hodnot do vzorce (26) dostáváme P D t 1 2 M d ( l - b ) p p a p 27

33 Z tohoto vzorce získáme potřebnou délku l p1 l p1 2 M a + bp 1 (47) dp t11 PD l p ,9 90 l p1 69,30 mm Voleno l p1 = 70 mm PERO 8e7 x 7 x 70 ČSN Mezi pojezdovým kolem a hřídelí Průměr hřídele pojezdového kola d = 40 mm. Dle [2] str.467 voleno PERO 12e7 x 8 x l p2 - hloubka drážky v náboji t 21 = 3,1 mm - hloubka drážky v náboji t 2= 4,9 mm - šířka bera b p2 = 12 mm l p2 2 M a + bp 2 (48) d t 21 PD l p ,1 90 l p1 55,01 mm Voleno l p2 = 60 mm PERO 12e7 x 8 x 60 ČSN

34 4 ZÁVĚR Podle zadání byl proveden koncepční návrh mostového jeřábu o nosnosti 8 tun. Většina dílů jeřábu je navrhnuta z běžně dostupných produktů. Pro nosník hlavního mostu navrhujeme tyč průřezu HEB 450, které byla zkontrolována a posouzena na únosnost a deformaci. Tento profil je vhodný pro pojezd zvolené kočky ABUS GM Jako příčníky jsou navrženy profily U 260. Každý příčník je složen z dvou těchto profilů. Tyče jsou k sobě svařeny přírubami. I tyto komponenty jsou zvoleny s dostatečnou rezervou vzhledem k jejich únosnosti. Spojení příčníků s mostem je řešeno pomocí osmi lícovaných šroubů M16 x 40 dle ČSN Šrouby byly zkontrolovány na střih a na otlačení. Pojezdová kola jsou litá se dvěmi nákolky, z materiálu ČSN a pojíždějí po kolejnicích JK 65 dle ČSN Pro pohon jsme volili dva ploché - čelní převodové motory SEW FA 27 DT 90 S4 řízené frekvenčními měniči. Hřídele jsou uloženy v ložiskách NUP 208 ČSN a ČSN Přenos kroutícího momentu z převodovky na hřídel je řešen pomocí těsného pera 8e7 x 7 x 70 ČSN , z hřídele na pojezdové kolo perem 12e7 x 8 x 60 ČSN

35 5 SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ b... šířka přiruby tyče HEB b p1 šířka pera v náboji převodovky b p2 šířka pera v náboji hřídele pojezdového kola d... průměr hřídele pod pojížděcím kolem D.. průměr pojezdového kola D k průměr pojížděcích kol kočky D min minimální průměr pojížděcího kola d s.. průměr nezávitové části šroubu d p.. průměr díry pro hřídel v převodovce DT 90 S4 f šířka průřezu tyče U f č.. součinitel čepového tření [-] f n.. součinitel počtu otáček [-] f h..součinitel trvanlivosti [-] F p.. síla působící od hmotnosti příčníku [N] F maxp. maximální síla působící na příčník [N] F zp zrychlující síla [N] g tíhové zrychlení [m s -2 ] G b. síla působící od váhy břemena [N] G c. maximální síla působící na most při zanedbání váhy mostu [N] G cdx..zatížení od svislých setrvačných sil [N] G cdy.zatížení od vodorovných setrvačných sil [N] G cm.. maximální síla působící na most s přihlédnutím k váze mostu [N] G k síla působící od váhy břemena [N] G m síla působící od vlastní váhy mostu [N] h... výška průřezu tyče HEB 450 j. tloušťka stojiny tyče U 260 k.. součinitel závislý na materiálu a druhu [-] k l.. bezpečnost lana [-] K k. bezpečnost vzhledem k MSP [-] l.délka šroubu L rozpětí jeřábu [m] L p.. délka příčníku m.. hmotnost [kg/m] m e hmotnost elektromotru [kg] m p. hmotnost příčníku [kg] Mb hmotnost břemena [kg] M m... hmotnost mostu [kg] M k... hmotnost kočky [kg] M omax...maximální ohyb. moment působící na most při zanedbání váhy mostu [Nm] M omaxm. maximální ohyb. moment působící na most s přihlédnutím k váze mostu [Nm] M omaxp.. maximální ohybový moment působící na příčník [Nm] M oxmaxd maximální ohybový moment od svislých sil [Nm] 30

36 M oymaxd maximální ohybový moment od vodorovných sil M po...moment pasivních odporů M r..rozběhový moment motoru M zp moment zrychlujících sil M zpr...moment zrychlujících sil rotujících hmot n délka závitové části šroubu [Nm] [Nm] [Nm] [Nm] [Nm] n k.otáčky pojížděcích kol [min -1 ] p maximální tlak v závitech p d.. maximální dovolený tlak v závitech P D.dovolený tlak na pero P r.rozběhový výkon motoru p 8.. maximální tlak v závitu jednoho šroubu při použití osmi šroubů M16 x 40 Q.. maximální síla působící na pojezdová kola r rozchod pojezdových kol příčníku R.. poloměr pojížděcího kola R d. výpočtová pevnost materiálu R p0,2. smluvní mez v kluzu s tloušťka stojiny tyče HEB 450 [MPa] [MPa] [MPa] [W] [MPa] [N] [m] [MPa] [MPa] S 1..kontaktní plocha pera s plochou náboje [mm 2 ] S.. nejkratší styková délka šroubu Š účinná šířka kolejnice t tloušťka příruby tyče HEB 450 t 1.. hloubka drážky v náboji díry u převodovky t 2.. hloubka drážky v náboji díry u hřídele kola t 11. hloubka drážky v náboji díry u převodovky t 21. hloubka drážky v náboji díry u hřídele kola T tažná síla v výška průřezu tyče U 260 [N] v j.. pojezdová rychlost jeřábu [m min -1 ] W o modul průřezu v ohybu mostu [cm 3 ] W p modul průřezu v ohybu [cm 3 ] W op.. modul průřezu v ohybu tyče U 260 [cm 3 ] W ot.. modul průřezu v ohybu [cm 3 ] W ot1. modul průřezu v ohybu tyče HEB 450 [cm 3 ] W x maximální průhyb nosníku ve svislém směru W xlim...maximální dovolený průhyb ve svislém směru W y maximální průhyb nosníku ve vodorovném směru W xlim...maximální dovolený průhyb ve vodorovném směru x.lícovaná délka šroubu z výška zdvihu jeřábu η c.. celková účinnost pojezdového ústrojí [-] κ součinitel přídavných odporů [-] τ D.dovolené smykové napětí [MPa] τ max.. maximální smykové napětí τ max 8.maximální smykové napětí při použití osmi šroubů M16 x 40 [m] [MPa] [MPa] 31

37 σ k. mez kluzu [MPa] σ p. mez kluzu [MPa] σ x.maximální ohybové napětí ve svislém směru [MPa] σ y.maximální ohybové napětí ve vodorovném směru [MPa] γ..přetížitelnost motoru [-] 32

38 6 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ [1] KUPKA, L. - REMTA, F.: Jeřáby 1. díl, 1. vydání, Praha: SNTL, 1956, 620 s. [2] LEINVEBER, J. VÁVRA, P.: Strojnické tabulky, 1. vydání, Úvaly: ALBRA, 2003, 874 s. [3] Vydavatelství norem: Navrhování ocelových konstrukcí jeřábů, 1. vydání, Vydavatelství norem, 1990, 68 s. [4] GAJDUŠEK, J. ŠKOPÁN, M.: Teorie dopravních a manipulačních zařízení, 1. vydání, VUT v Brně, 1988, 277 s. [5] ABUS : Electric wire hoists, [s.l.], [s.n.], 2008, 22 s. URL: < [6] FERONA : Sortimentní katalog [cit ]. URL: < [7] FERONA : Sortimentní katalog [cit ]. URL : < [8] Výpočet šroubových spojů [cit ]. URL: < [9] FERONA : Sortimentní katalog [cit ]. URL : < [10]SEW Eurodrive : Catalog DT/DV Germotors [s.l.] [s.n.], [200-], 660 s. URL: < > [11] ABUS : Mostové jeřáby, [s.l.], [s.n.], [200-], 31 s. [12] Conductix Wampfler : Přehled výrobků [cit ]. URL : < 33

39 7 PŘÍLOHY Výkresové dokumentace Výkres sestavení 0-3-P Mostový jeřáb Výkres sestavy 0-3-P Svařenec mostu 34

40 35