VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Transkript

1 VYSOKÉ UČEÍ TECHICKÉ V BRĚ BRO UIVERSITY OF TECHOLOGY FAKULTA STROJÍHO IŽEÝRSTVÍ ÚSTAV AUOTOMOBILÍHO A DOPRAVÍHO IŽEÝRSTVÍ FACULTY OF MECHAICAL EGIEERIG DEPARTMET OF AUTOMOTIVE EGIEERIG VODOROVÝ PÁSOVÝ DOPRAVÍK TITLE BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR S THESIS AUTOR PRÁCE MICHAL OVOTÝ AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR BRO 2007 IG. JIŘÍ ŠPIČKA, CSC

2 Anotace : Cílem této bakalářské práce bylo navrhnout vodorovný pásový dopravník o dopravním výkonu 80 t/hod. Přepravovaným materiálem je písek a štěrk. Funkční výpočet je proveden dle normy ČS ISO 5048, která stanovuje hlavní rozměry a návrh pohonu. Z pevnostních výpočtů je zde proveden výpočet hřídele napínacího bubnu.dopravník je snadno transportovaný a demontovatelný a tím pádem je vhodný i pro střední a malé provozy. Jednotlivé komponenty dopravníku jsou vybrány z katalogů současných firem. Annotation: The main aim of the bachelor thesis was proposed a horizontal belt conveyor with a transport output 80 tonnes per hour. The transported material is sand and gravel. Functional calculation is carried out ČS ISO 5048 which specifies main dimensions and proposal of propulsion. The shaft of tension drum is object of the strenght calculations. The conveyor is easily transportable and demountable. That means, it is also acceptable for middle and smaller functioning. Individual components of conveyor are chosen from catalogues of contemporary companies. Klíčová slova: Vodorovný pásový dopravník, poháněcí buben, napínací buben, válečková stolice, odpory dopravníku Key words: Horizontal belt conveyor, driving drum, tension drum, idler assembly, resistences of conveyor

3 Bibliografická citace mé práce: OVOTÝ, M. Vodorovný pásový dopravník. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, XY s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Jiří Špička, CSc.

4 Čestné prohlášení Prohlašuji, že při vypracovávání této bakalářské práce jsem pracoval sám bez cizí pomoci, dle svých možností a zkušeností.. Podkladem pro práci mi byli odborné konzultace, uvedená literatura a webové stránky. V Brně Michal ovotný.

5 Poděkování Chtěl bych poděkovat vedoucímu mé práce Ing. Jiří Špičkovi, CSc. Za poskytnutí mnoha cenných rad a podkladu při vypracovávání mé práce. A dalším lidem, kteří mě podporovali a pomohli mi k tomu abych došel tak daleko. V Brně Michal ovotný.

6 Obsah: 1.Úvod Konstrukční řešení pásového dopravníku Koncepce řešení Dopravní pás Spojení pásu Čističe pásu Poháněcí stanice Válečková stolice Horní válečková stolice Dolní válečková stolice Válečky Ložiskové jednotky Rám dopravníku apínací zařízení ásypka Funkční výpočet Volba jmenovité rychlosti pásu Teoretický průřez náplně Objemový dopravní výkon Určení šířky pásu Volba pásu Volba spojky pro pryžový pás Volba stolice Maximální teoretický průřez pásu Využitelná ložná šířka pásu Dynamický sypný úhel Průřez náplně pásu Výpočet odporu Hlavní odpory Hmotnost dopravovaného materiálu na 1m délky Hmotnost 1m pásu o šířce B Hmotnost rotujících částí válečků na 1 m Globální součinitel tření Vedlejší odpory Odpory setrvačných sil v místě nakládání Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením Urychlovaná délka Odpor v ložiskách bubnu Odpor ohybu pásu Přídavné odpory Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením Odpor čističe pásu Plocha styku čističe pásu s pásem Světlá šířka bočního vedení.27 6

7 3.9 Výsledná odporová síla Maximální obvodová síla Stanovení tahu v pásu Přenos obvodové síly na poháněcím bubnu ejmenší tahová síla v pásu s ohledem na omezení průřezu mezi 2 válečkovými stolicemi Součinitel tření mezi poháněcími bubny a pryžovým pásem ejvětší tahová síla pásu Pevnostní kontrola pásu Skutečný tah pásu Kontrola pevnosti pásu ávrh pohonu Potřebný provozní výkon pohonu pásového dopravníku Potřebný provozní výkon poháněcího motoru pro pásové dopravníky s kladným výkonem pohonu Výpočet výstupních otáček planetové převodovky Parametry pohonu Pevnostní výpočet osy napínacího bubnu Volba materiálu Výpočet reakcí Určení bezpečnosti v průřezech 1, Určení bezpečnosti v průřezu Průřezový modul Ohybové napětí Tečné napětí Statická bezpečnost Výpočet dynamické bezpečnosti Součinitel kontraxu Vrubový součinitel Komplexní vrubový součinitel Redukovaná mez únavy Dynamická bezpečnost Určení bezpečnosti v průřezu Průřezový modul Ohybové napětí Statická bezpečnost Výpočet dynamické bezpečnosti Součinitel kontraxe Vrubový součinitel Komplexní vrubový součinitel Redukovaná mez únavy Dynamická bezpečnost Určení maximálního průhybu Kvadratický moment průhybu Maximální průhyb hřídele Dovolený průhyb hřídele Podmínka správnosti průhybů Kontrola životnosti ložisek

8 4.6.1 Dynamické ekvivalentní zatížení ložiska Základní trvanlivost ložiska Závěr Seznam použitých symbolů Seznam použité literatury Seznam příloh. 44 8

9 1. Úvod Pásové dopravníky jsou nejrozšířenější prostředky určené ke kontinuální vodorovné nebo šikmé přepravě sypkých látek nebo kusového zboží. Jak nosný orgán tak i jako tažný element slouží dopravní pás. Mohou být použity pro široké spektrum dopravních výkonů a dopravních vzdáleností.pásové dopravníky jsou vesměs pracovní stroje, které zajišťují nepřetržitý a plynulý tok materiálu mezi místem nakládky a místem určení. Pásový dopravník je nejpoužívanější a nejvariabilnější dopravní prostředek sypkých hmot pro kontinuální přepravu velkých objemů na krátké a střední vzdálenosti. Od druhé poloviny 19. století je znám princip pásového dopravníku, kdy začal být používán zejména pro přepravu obilí. Přednosti pásových dopravníků: - jednoduchá konstrukce, se snadnou montáží a demontáží - vysoký dopravní výkon - vysoké dopravní rychlosti - velké dopravní vzdálenosti - jednoduchá údržba - umožňují nakládání a vykládání materiálu po celé délce dopravníku - malá spotřeba energie Při použití pásových dopravníků je hlavním omezením sypný úhel, který závisí na druhu přepravovaného materiálu. 2. Konstrukční řešení pásového dopravníku 2.1 Koncepce řešení Pásový dopravník slouží k přepravě materiálu od násypky k výsypce. ásypka je umístěna v blízkosti vratné stanice. Vratná stanice se skládá z napínacího bubnu, u kterého je napínání řešeno mechanickým způsobem pomocí napínacích šroubů, které pohybují a nastavují ložiskové domečky, v kterých je zalisována osa napínacího bubnu, která je zajištěna proti axiálnímu posuvu, a na které je připevněn napínací buben, který je zajištěn proti pootočení dvěmi pery a proti axiálnímu posuvu dvěmi pojistnými kroužky.úkolem vratné stanice je zajistit dostatečné tření mezi pásem a napínacím bubnem. a pásu u napínacího bubnu je umístěn stěrač pásu. Pohon pásového dopravníku je řešen elektrobubnem, který je umístěn na konci pásového dopravníku a na pás elektrobubnu je přitlačován stěrač pásu. Dopravní pás slouží jako tažný a nosný element, který se pohybuje po válečkových stolicích. Horní a dolní válečkové stolice jsou přišroubovány v určitých rozestupech na rámu pásového dopravníku.horní a dolní válečkové stolice mají jako rotační člen váleček s osou. Rám je tvořen svařováním ocelových profilů U, na které jsou navařeny nebo našroubovány všechny jeho komponenty.. Pásový dopravník se skládá z několika hlavních částí viz. obr. 1 9

10 obr. 1 schéma pásového dopravníku 1 dopravní pás 2 poháněcí stanice 3 napínací buben 4 dolní větev 5 horní větev 6 násypka 7 napínací zařízení 8 rám dopravníku 2.2 Dopravní pás: Rozdělení pásových dopravníků podle tažného elementu: - dopravník s gumovým pásem nebo s pásem z PVC - dopravník s ocelovým pásem - dopravník s celogumovým pásem - dopravník s pásek z drátěného pletiva Požadavky kladené na dopravní pás: - vysoká odolnost proti opotřebení otěrem - vysoká životnost - vysoká podélná tuhost - minimální navlhavost - schopnost odolávat účinkům střídavého namáhání Konstrukce pásu: 1. boční ochranný kraj 2. horní krycí vrstva 3. pogumované textilní vložky 4. dolní krycí vrstva obr.2 zobrazení konstrukce pásu 10

11 Dopravní pásy se vyrábí celistvé spojené, ty jsou již od výroby spojené vulkanizací na předepsanou délku. espojené pásy mají oba konce volné a spojují se dodatečně vulkanizací za studena nebo mechanicky. Mechanické spojení je schopno přenést pouze 70% pevnosti pásu. Boky pásu mohou být řezané nebo balené. Životnost pásu závisí na charakteru provozu, na správnosti volby pásu a v neposlední řadě na údržbě dopravníku. 2.3 Spojení pásu : Spojení pásu provedu při sestavování dopravníku na pracovním místě spojkou typ MS 45, kterou doporučuje výrobce pro můj zvolený typ dopravního pásu. 2.4 Čističe pásu : Dopravní pás musí být během provozu neustále čištěn, protože ve spodní větvi běží špinavá strana pásu po válečcích, tím by docházelo ke zvětšování opotřebení pásu a dopravních válečků. Zvolil jsem polyuretanový čelní stěrač pásu CJ PU 500. A to z důvodu lepšího čištění pásu na čelní straně.výrobce tohoto stěrače AB TECH a.s zaručuje vysokou kvalitu stírání a zařízení je uloženo v napínacích elementech, které tlumí rázy a zabezpečují ideální nastavení přítlaku. obr.3 polyuretanový čelní stěrač CJ PU 500 obr.4 umístění čelního stěrače na dopravníku 11

12 2.5. Poháněcí stanice: Poháněcí stanice slouží k zajištění pohonu dopravníku. Hlavní částí poháněcí stanice je elektrobuben nebo asynchronní motor s převodovou skříní a spojkou. Když jsem konzultoval výhody a nevýhody elektrobubnu s vedením obalovny, navrhl jsem jim použití tohoto řešení.toto řešení se jim velice líbilo, jelikož buben je rychle namontovaný do rámu a demontovatelný, nic z dopravníku netrčí (převodovka, spojka, motor),je menší spotřeba energie asi o 30% a to díky vyšší účinnosti, má také nižší poruchovost. Přesto je použití elektromotoru nákladnější. Motor je chlazen olejem, který zajišťuje dokonalé promazání celého mechanizmu. Těsnění je zajištěno speciálními symeringy, které se otáčí na pouzdrech vyrobených z tvrdé nerezové oceli.z nerezové oceli je také vyroben plášť bubnu, aby vydržel dlouhodobé vystavení povětrnostním vlivům. Elektrobuben byl volen od filmy Rulmeca typ 320L ke kterému jsou dodávány i držáky které se připevňují k rámu dopravníku. obr. 5 řez elektrobubnem Připojení Hodnoty Třífázové 230/400 V- 50 HZ Připojení -způsob do trojúhelníku 3 x 230V do hvězdy 3 x 400V tab.2.5 zapojení elektrobubnu dle [13] 2.6. Válečková stolice: Válečky se vkládají do nosných válečkových stolic, jejichž účelem je podpírat horní zatíženou větev pásu a dolní nezatíženou větev pásu.válečkové stolice jsou jednoválečkové, dvouválečkové a tříválečkové. 12

13 2.7 Horní válečková stolice: obr. 6 horní válečková stolice TRAZA, a.s typ: CF S 500 / 0 / A / P Pás v Rozměry v (mm) (mm) E D L L1 H tab.2.7 základní rozměry horní válečkové stolice dle [9] b 140 S 14 [ 1O-14 Váha (kg) 4,9 Horní válečková stolice slouží k uložení horního zatíženého válečku, která je přišroubovaná k rámu dopravníku. Horní válečková stolice byla volena jednoválečková od firmy TRAZA a.s, která byla volena podle šířky pásu. 2.8 Dolní válečková stolice : obr.7 Dolní válečková stolice TRAZA, a.s typ: RB - S 500 / 0 / A / PP Pás v Rozměry v (mm) (mm) E D L L1 H b tab.2.8 základní rozměry dolní válečkové stolice dle[9] 13 d 20 s 14 [ 1O-14 Váha (kg) 1,4

14 Dolní válečková stolice slouží k uložení dolního nezatíženého válečku, která je přišroubovaná k rámu dopravníku. Dolní válečková stolice byla volena jednoválečková od firmy TRAZA a.s, která byla volena podle šířky pásu. 2.9 Válečky : obr.8 konstrukce válečků Válečky podpírají a vedou dopravní pás ve válečkové stolici. Válečky se vkládají do nosných válečkových stolic. Válečky jsou jednou z nejdůležitějších součástí dopravníku. Požadavky na válečky : - malý odpor proti otáčení - malá hmotnost - jednoduchá konstrukce - dokonalé utěsnění proti vnikání nečistot - správné vyvážení. Volím ocelové hladké válečky s pevnou osou od firmy TRAZA a.s. Typ: F 063 x 600 / 6204 / A / PP Váleček obsahuje celozapouzdřená kuličková ložiska Dokonalé utěsnění válečků je zajištěno použitím labyrintového těsnění s guferem. 14

15 obr.9 Ocelový váleček TRAZA, a.s typ: F 063 x 600 / 6204 /A /PP.1003 L 600 Rozměry v (mm) L1 608 L2 646 Hmotnost (kg) Rotující části celek 2,6 4,2 Pás v (mm) 500 tab.2.9 základní rozměry válečku dle[11] obr.10 Rozměry konce osy ocelového válečku TRAZA, a.s typ: Ø63/600/6204/20/14 Ložisko 6204 Ød 20 s 14 a 9 tab základní rozměry konce ocelového válečku dle[11] 15 b 4

16 2.10 Ložiskové jednotky : obr. 11 ložisková jednotka SKF, typ: SYK 30 TF d (mm) 30 A (mm) 40 H (mm) 82 H1 (mm) 42,9 L (mm) 159 C (k) 19,5 Co (k) 11,2 m (kg) 0,49 tab.2.10 základní rozměry ložiskového domku dle [8] Ložiskový domek umožňuje umístit ložisko do požadované polohy. Výrobce doporučuje na osu použít toleranci h6 aby došlo k ideálnímu nalisování ložiska na hřídel. Ložisková jednotka je přiškrobována k rámu dopravníku. Volil jsem kompaktní jednotky od firmy SKF, typ ložiskové jednotky: SYK 30 TF, u které výrobce doporučuje použít ložiskový domek typu: SYK 506 a ložisko typu: YAR 206-2F. Změna: Výrobce dodává ložiskovou jednotkou včetně 2 závrtných šroubů do osy s plochou dosedací stranou. Jelikož jsem navrhoval konstrukci, která zabraňuje axiálnímu posuvu osy, tyto šrouby nejsou hodné k použití protože by také zabraňovali rozměrovým dilatacím osy.tím pádem tyhle šrouby dodávané od výrobce v mé konstrukci pásového dopravníku používat nebudu Rám dopravníku: obr.12 pohled v podélném a v příčném směru na rám z profilu U

17 Rám dopravníku je zhotoven z normalizovaných tyčí U 120/B ČS Horizontální podélná část je svařena z tohoto profilu, která je dvakrát ohlá po 45 z důvodu srovnání pásu dopravníku.a každou podélnou horizontální část dopravníku jsou svisle navařeny tři podpěry, které jsou ze stejného profilu.příčná část dopravníku je spojena také stejným profilem na dvou místech u těch podpěr.a konci podpěr je navařen plech ve kterém jsou díry na přišroubování.a rám jsou přišroubovány nebo přivařeny všechny komponenty pásového dopravníku apínací zařízení: apínací síla je nezbytná k vyvolání dostatečně vysokého tření mezi hnacím 366bubnem a pásem tak, aby mohla být přenesena na pás. Proto je napínací zařízení nedílnou částí každého dopravníku. Jako napínací zařízení jsem zvolil šrouby umístěné na rámu dopravníku které působí při utahování silou na ložiskové jednotky, které se pohybují po rámu dopravníku. K zajištění napínání se používají šrouby, které stáhnou ložiskový domek k rámu a tím zabrání jeho dalšímu posuvu. a každé straně napínacího zařízení je umístěno pravítko k měření napínací vzdálenosti.a tím pádem tato konstrukce zaručuje rovnoměrné jednoduché a rychlé napnutí napínacího bubnu. Při použití jediného klíče ásypka ásypka slouží ke snažšímu a přesnějšímu nakládání materiálu na pás. ásypka je vyrobena svařováním z ocelových plechů. ásypka má klínovitý tvar a je k rámu připevněna pomocí vzpěr a šroubů. 17

18 3. FUKČÍ VÝPOČET: 3.1 Volba jmenovité rychlosti pásu: Jmenovitá rychlost se volí podle druhu dopravovaného materiálu a druhu transportéru. Pro materiál: písek, štěrk (odírající, drobný) jsem zvolil rychlost v 1,6m/s dle[2], tab Teoretický průřez náplně: Při dopravě sypkých materiálů platí vztah pro dopravní výkon: Q 3600.ρ.v Ze kterého jsem určil teoretický průřez náplně dle[2], str.149: St Q ,00772m ρ.v ,6 Q kg/h ρ 1800kg/m3 v 1,6m/s (1) zadáno zadáno voleno z tab. 8.3 [2] 3.3 Objemový dopravní výkon: IV Q m 3 / s 3600.ρ Q kg/h ρ 1800kg/m3 (2) zadáno zadáno 3.4 Určení šířky pásu: Šířka dopravního pásu závisí na sypném úhlu dopravovaného materiálu, na teoretickém průřezu náplně a na tvaru ložného profilu. Rozhodl jsem se užít rovný profil, jelikož pro korýtkový profil mi při výpočtu vycházel velmi velký rozdíl mezi teoretickým průřezem náplně a průřezem náplně pásu. Podle vypočteného teoretického průřezu náplně a sypného úhlu přepravovaného materiálu jsem vyhledal v tab.8.4. nejbližší vyšší hodnotu průřezu a k němu odpovídající šířku pásu. Q kg/h St 0,00772m2 α 30 B 500mm zadáno vypočítáno (1) zadáno voleno dle[2], tab. 8.4 a dle výrobce 18

19 3.4.1 Volba pásu: Pás byl volen od firmy GUMEX, spol.s.r.o. Pryžový pás velmi odolný proti opotřebení. Parametry: - typ: EP 400/3 - šířka: 500mm - síla: 10,8mm - tloušťka horní krycí vrstvy: 4mm - tloušťka dolní krycí vrstvy: 2mm - počet vložek: 3 - minimální průměr hnacího bubnu: 315mm - hmotnost 1 metru pásu: 6,05kg/m3 - pevnost: 200/m - okraje řezané nebo balené obr.13 pryžový pás Volba spojky pro pryžový pás: Tato spojka byla doporučena výrobcem pásu od firmy GUMEX, spol.s.r.o. Parametry:- typ MS 45 - pevnost: 650/m - jsou určeny pro velké namáhání - šíře spojky: 50 mm - materiál: pozinkovaná ocel - upevnění pomocí samořezných šroubů - jednoduchá montáž bez užití speciálních přípravků - rychlé spojení s minimální odstávkou zařízení - minimální průměr hnacího bubnu: 125mm obr.14 spojka pásu Volba stolice: Volím stolici jednoválečkovou: B 500mm obr.15 horní válečková stolice typ: CF S 500 / 0 / A / PP obr.16 dolní válečková stolice typ: RB - S 500 / 0 / A / PP 19

20 3.5 Maximální teoretický průřez pásu: obr.17 průřez náplně pásu Využitelná ložná šířka pásu: b 0,9.B 50 0, mm B 500mm (3) voleno dle tab. 8.4 [2] a dle výrobce Dynamický sypný úhel: Θ 0,75. α 0, ,5 α 30 (4) zadáno Průřez náplně pásu: S b.tgθ tg 22, ,7 mm Θ 22,5 b 400mm (5) vypočteno (4) vypočteno (3) PODMÍKA: St < S 7720mm2 < 11045,7mm2 Podmínka je splněna a proto mohu použít pás o šířce B 500mm. Počítám s určitým objemovým nárůstem přepravovaného materiálu vlivem změn okolního prostředí (vlhkosti, atd.). Proto je průřez náplně pásu o 40% větší než teoretický průřez náplně při použití rovného profilu válečkové stolice, a také aby nedocházelo k sesypávání materiálu z pásu. Zvolená koncepce válečkové stolice a šířky pásu vyhovuje danému zadání. 20

21 3.6 Výpočet odporu: Celkový pohybový odpor pásového dopravníku se skládá z jednotlivých odporů, které lze rozdělit do následujících pěti skupin: - hlavní odpory - vedlejší odpory - přídavné hlavní odpory - přídavné vedlejší odpory - odpor k překonání dopravní výšky Hlavní odpory FH zahrnují: - rotační odpory válečků vznikající třením v ložiskách a těsnění válečků v horní a dolní větvi - odpory způsobené zamačkáváním válečků do pásu a opakovaným ohybem dopravovaného pásu s dopravovanou hmotou Hlavní odpory: Fh f.l.g [q rh + q rd + (2q B + q G ). cos δ ] Fh 0, ,81.[4,33 + 1,73 + (2.3, ,86 ). cos 0] (6) Fh 11,75 qb 3,025kg/m qg 3,86kg/m qrh 4,33kg/m qrd 1,73kg/m δ 0 L 3m f 0,025 vypočteno (8) vypočteno (7) vypočteno (9) vypočteno (10) volno dle konstrukce zadáno voleno dle str.7 [7] Hmotnost dopravovaného materiálu na 1m délky: qg I V.ρ ,86kg / m 3,6.v 3,6.1,6 IV m3/s v 1,6m/s ρ 1800kg/m3 (7) vypočteno (2) voleno z tab. 8.3 [2] zadáno Hmotnost 1m pásu o šířce B: q B B.m p 0,5.6,05 3,025kg / m B 0,5m mp 6,05kg/m2 (8) voleno dle tab. 8.4 [2] a dle výrobce voleno dle katalogu pásu 21

22 3.6.4 Hmotnost rotujících částí válečků na 1 m: - q rh pro horní větev Gr.nh 2,6.5 4,33kg / m th 3 q rh th L 3m Gr 2,6kg nh 5 - q rd (9) dle[2], str. 152 zadáno voleno dle katalogu výrobce válečků [11] voleno dle konstrukce pro dolní větev Gr.nd 2,6.2 1,73kg / m td 3 qrd L td 3m Gb 2,6kg nv2 2 (10) dle[2], str. 152 zadáno voleno dle katalogu výrobce válečků [11] voleno dle konstrukce Globální součinitel tření: Globální součinitel tření, f, zahrnuje valivý odpor valečkových stolic a pohybové odpory pásu a na základě výsledků velké série měření je stanovena hodnota 0,02 jako základní hodnota pro pásové dopravníky. A pro stabilní a dobře vyrovnané dopravníky s lehce otáčejícími válečky a dopravované hmoty s nízkým vnitřním třením se tato hodnota sníží o 20% (0,16). A pro špatně vyrovnané pasové dopravníky s těžko se otáčejícími válečky a s vysokým vnitřním třením dopravovaných hmot se může hodnota zvýšit o 50% (0,03) Volím pro můj dopravník globální součinitel tření f 0,025. Dle str.7 [7]. Vedlejší odpory F zahrnují: - odpory tření a setrvačných sil při urychlování dopravované hmoty v místě nakládání - odpor tření o boční stěny násypky v místě nakládání - odpor ložisek bubnu s výjimkou ložisek poháněcího bubnu - odpor ohybu pásu na bubnech 22

23 3.7 Vedlejší odpory: F FbA + Ff + Ft + F1 F 22,22 + 6,34 + 0, ,79 F 116,22 (11) vypočteno (12) vypočteno (13) vypočteno (15) vypočteno (16) FbA 22,22 Ff 6,34 Ft 0,87 F1 86, Odpory setrvačných sil v místě nakládání: FbA I V.ρ (v v0 ) (1,6 0,6 ) 22,22 IV m3/s ρ 1800kg/m3 v 1,6m/s v0 0,6m/s (12) vypočteno (2) zadáno voleno z tab. 8.3 [2] voleno dle konstrukce a technologie Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením: Ff Ff µ 2.I V2.ρ.g.l b v + v0 2.b1 2 2 ( ) 2 0, ,81.0,19 (13) 1,6 + 0,6 2.0,2 2 2 F f 6,34 IV m3/s v 1,6m/s v0 0,6m/s b1 0,2m ρ 1800kg/m3 µ 2 0,6 lb 0,19m vypočteno (2) voleno z tab. 8.3 [2] voleno dle konstrukce a technologie vypočteno (21) zadáno voleno dle tab.2 [7] vypočteno (14) 23

24 3.7.3 Urychlovaná délka: lb v 2 v02 1,6 2 0,6 2 0,19m 2 g.µ1 2.9,81.0,6 v 1,6m/s v0 0,6m/s µ1 0,6 (14) voleno z tab. 8.3 [2] voleno dle konstrukce a technologie voleno dle normy Odpor v ložiskách bubnu: Ft 0,005. d0 0,04.FT 0, ,5 0,87 D 0,32 D 0,32m d0 0,04m FT 1390,5 (15) voleno dle konstrukce voleno dle konsrukce vypočteno (34) Odpor ohybu pásu: - pro pásy s textilními vložkami: F d F1 9.B ,01 U max B D 715 0,04 F1 9.0, ,01 0,5 0,32 F1 86,79 D 0,32m FUmax 715 d 0,04m B 0,5m (16) voleno dle konstrukce vypočteno (23) voleno dle konstrukce voleno dle tab. 8.4 [2] a dle výrobce Přídavné odpory hlavní FS1, zahrnují: - odpor válečků vychýlených ve směru pohybu pásu - odpor tření o boční stěny násypky nebo bočního vedení, je-li po celé délce dopravníku vedlejší FS2, zahrnují: - odpor čističů pásu a bubnu - odpor tření o boční stěny násypky nebo bočního vedení, je-li pouze v části délky dopravníku - odpor obracení dolní větve pásu - odpor shrnovačů dopravované hmoty z pásu - odpor shazovacího vozu 24

25 3.8 Přídavné odpory: FS FS1 + FS2 FgL + Fr FS 17, FS 269,35 (17) vypočteno (18) vypočteno (19) FgL 17,35 Fr Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením: FgL µ 2.I V2.ρ.g.l b v 2.b12 FgL ( ) 2 0, ,81.1,1 1,6 2.0,2 2 17,35 FgL IV m3/s v 1,6m/s b1 0,2m ρ 1800kg/m3 µ 2 0,6 lb 1,1m (18) vypočteno (2) voleno z tab. 8.3 [2] vypočteno (21) zadáno voleno dle tab.2 [7] voleno dle konstrukce a technologie Odpor čističe pásu: Fr A. p.µ 3 0, ,6 252 µ3 0,6 A 0,006m2 p 7.104/m2 (19) voleno ze Strojně technické příručky od S. Černocha vypočteno (20) voleno dle tab.3 [7] Plocha styku čističe pásu s pásem: A B.z 0,5.0,012 0,006m 2 B 0,5m z 12mm (20) voleno dle tab. 8.4 [2] a dle výrobce voleno dle konstrukce 25

26 3.8.4 Světlá šířka bočního vedení: b1 Sp h mm 200.tgθ tgθ. Sp h θ (21) dle obrázku 18 dle obrázku 18 dle obrázku 18 obr.18 zachování ploch pro výpočet světlé šířky bočního vedení 3.9 Výsledná odporová síla: FU Fh + F + FS FU 11, , ,35 (22) FU 397,32 Fh 11,75 F 116,22 FS 269,35 vypočteno (6) vypočteno (11) vypočteno (17) Maximální obvodová síla: FU,max FU.ξ 397,32.1,8 715,18 FU 397,32 ξ 1,8 (23) vypočteno (22) voleno dle str.10 [7] 26

27 3.10 Stanovení tahu v pásu: Z Eulerova vztahu pro vláknové tření si odvodíme poměr tahů v pásu F1 ve větvi nabíhající a F2 ve větvi sbíhající : Přenos obvodové síly na poháněcím bubnu: Pro přenos obvodové síly, Fu, z poháněcího bubnu na pás, je zapotřebí udržovat tahovou sílu, F2, ve sbíhající větvy na hodnotě, kterou lze vypočítat podle následujícího vztahu: F2,min FU,max 1 e µϕ F2,min 715,18 F2,min 1 1 (24) e 0, 4.3, ,96 vypočteno (23) voleno dle tab.4 [7] voleno dle konstrukce FU,max 715,18 µ 0,4 φ 3, ejmenší tahová síla v pásu s ohledem na omezení průvěsu mezi dvěma válečkovými stolicemi: - pro horní větev (nosnou větev) Fmin a 0 (q B + qg )g 0,5.(3, ,86).9,81 422,14 8(h / a )adm 8(0,01) a0 0,5m qb 3,025kg/m qg 3,86kg/m h/a 0,01 (25) voleno dle konstrukce vypočteno (8) vypočteno (7) voleno dle str.10 [7] - pro dolní větev (vratnou větev) Fmin au.q B.g 1.3,025.9,81 370,94 8(h / a )adm 8.0,01 au 1m qb 3,025kg/m h/a 0,01 (26) voleno dle konstrukce vypočteno (8) voleno dle str.10 [7] 27

28 Součinitel tření mezi poháněcími bubny a pryžovým pásem: Hodnoty součinitele tření jsou závislé na povrchu bubnu, stavu stykové plochy a měrném tlaku mezi bubnem a pásem. Volím ho podle ČS ISO tab.4 Plášť bubnu Ocelový hladký µ 0,4 Povrch bubnu Čistý a suchý Voleno podle tab.4 [7] obr.19 působní výsledné odporové síly a působení tahových sil v pásu ejvětší tahová síla v pásu: 1 1 Fmax F1 FU ξ µϕ ,32.1,8 0, 4.3, ,13 1 e 1 e FU 397,32 ξ 1,8 µ 0,4 φ 3,19 vypočteno (22) voleno dle str.10 [7] voleno dle tab.4 [7] voleno dle konstrukce 3.11 Pevnostní kontrola pásu: Z Eulerova vztahu pro vláknové tření si odvodíme poměr tahů v pásu F1 ve větvi nabíhající a F2 ve větvi sbíhající : 28 (27)

29 F1 e µϕ F2 992,13104 e 0, 4.3,19 276, , ,58228 (28) vypočteno (27) vypočteno (24) voleno dle tab. 4 [7] dle konstrukce F1 992,13 F2 276,96 µ 0,4 φ 3, Skutečný tah pásu: Vypočtenou hodnotu napínací síly F1 se doporučuje zvýšit o 10%, bylo zajištěno že pás nebude prokluzovat. Fsk F1. 1,1 992,13. 1,1 1091,34 (29) vypočteno (27) F1 992, Kontrola pevnosti pásu: Skutečný tah v pásu nesmí překročit maximální dovolený tah na šířku pásu Fmax Fmax B B 500mm 40/mm (30) voleno dle tab. 8.4 [2] a dle výrobce voleno dle katalogu výrobce pásu [10] Fsk < Fmax 1091,34 < Podmínka pro dovolené napětí v tahu je splněna.tento typ pásu můžeme použít ávrh pohonu: Potřebný provozní výkon pohonu pásového dopravníku: PA FU.v 397,32.1,6 0,636kW v 1,6m/s FU 397,32 (31) voleno z tab. 8.3 [2] vypočteno (22) 29

30 Potřebný provozní výkon poháněcího motoru pro pásové dopravníky s kladným výkonem pohonu: PM PA η1 0,636 0,748kW 0,85 (32) vypočteno (31) voleno dle normy PA 0,636kW η1 0, Výpočet výstupních otáček planetové převodovky: np 60.v 60.1,6 95,5ot. min 1 π.d π.0,32 v 1,6m/s D 320mm (33) voleno z tab. 8.3 [2] dle konstrukce obr.20 elektrobuben RULMECA 320L Typ(mm) 320L A 323 B 319 C 50 D 40 E 96 F 30 G 15 TS9/11 19 H 25 K 54 L 41 M U 4 V 27 R 20 S 48 tab.3.11 rozměry elektrobubnu Parametry pohonu: Výkon: 1,5 kw Výstupní otáčky: 1,6 1/min Výstupní Mk: 143 m obr.21 řez elektrobubnem 30

31 Kontrola dovoleného radiálního zatížení elektrobubnu: Dle katalogu výrobce elektrobubnu je radiální maximální síla zatěžující buben A ta musí být větší než vypočítané radiální zatížení elektrobubnu Fr 1390,8. Aby elektrobuben mohl spolehlivě pracovat. Podmínka je vyhovující proto můžu použít tento typ elektroububnu ,8 vyhovuje. 4. Pevnostní výpočet osy napínacího bubnu: 4.1 Volba materiálu osy: Volím ocel Mez pevnosti v tahu Mez kluzu v tahu Mez únavy v ohybu Mez únavy v krutu Rm MPa Re MPa σoc MPa σc MPa volím 320MPa volím 180MPa volím 120MPa volím 85MPa voleno dle.[3] 4.2 Výpočet reakcí: obr.22 průběh VVÚ osy napínacího bubnu Fr (F1 + F2 )2 + (mb.g )2 F1 992,13 F2 276,96 mb 58kg (992, ,96)2 + (58.9,81)2 vypočteno (27) vypočteno (24) voleno dle konstrukce ,8 (34)

32 Platí pro statické zatížení: Fra Frb F3 F4 Fr 1390,8 695,4 2 2 (35) vypočteno (34) Fr 1390,8 4.3 Určení bezpečnosti v průřezech 1, 2: obr.23 základní rozměry osy napínacího bubnu a znázornění nebezpečného průřezu 1, Určení bezpečnosti v průřezu 1: obr.24 výpočtový průřez zmenšený o drážku pro pero Průřezový modul 1: W01 π.d d3 40mm d3 35,1mm t 4,9mm b 12mm π.35, ,27mm 3 (36) voleno dle obrázku 24 voleno dle obrázku 24 voleno dle str.463 [1] voleno dle str.463 [1] 32

33 Ohybové napětí 1: σ 01 M 01 Fra.B 695, ,8MPa W01 W ,27 (37) vypočteno (35) voleno dle obrázku 23 vypočteno (36) Fra 695,4 C 133mm W ,27mm Tečné napětí 1: Tečné napětí neuvažuji, protože je zapříčiněno jen třením v ložiskách a to je minimální Statická bezpečnost 1: K s1 Re σ ,26 21,8 Re 180MPa σ 01 21,8MPa (38) voleno dle str.31 vypočteno (37) Výpočet dynamické bezpečnosti 1: Součinitel kontraxe: R 0,6 0,015 d 2 40 t 4,9 0,1225 d 2 40 b 12 0,3 d 2 40 R 0,6mm d2 40mm b 12mm t 4,9mm αk 2,85.αk 2,85 voleno dle konstrukce voleno dle konstrukce voleno dle konstrukce voleno dle konstrukce voleno z grafu ze skript od Ing. P. Ždímala, CSc. 33 (39)

34 Vrubový součinitel: αk 1 2, ,17 0,45 ρ 1+ β ,6 R R 2mm αk 2,85 ρ 0,45 (40) voleno dle konstrukce voleno z grafu ze skript od Ing. P. Ždímala, CSc. voleno z grafu ze skript od Ing. P. Ždímala, CSc Komplexní vrubový součinitel: β ε p.ν β 0,95.0,85 0,372 2,17 ε p 0,95 ν 0,85 β 2,17 (41) voleno z grafu ze skript od Ing. P. Ždímala, CSc. voleno z grafu ze skript od Ing. P. Ždímala, CSc. vypočteno (40) Redukovaná mez únavy: σ c σ oc.β 120.0,372 44,64 MPa σ oc 120MPa β 0,372 (42) voleno dle str.31 vypočteno (41) Dynamická bezpečnost 1: K d1 σ c 44,64 2,05 σ 01 21,8 σ 01 21,8MPa σ c 44,64 MPa (43) vypočteno (37) vypočteno (42) 34

35 4.3.2 Určení bezpečnosti v průřezu 2: Průřezový modul 2: W02 π.d π ,11mm 3 d2 35mm t 5,5mm (44) voleno dle obrázku 23 voleno dle str.463 [1] Ohybové napětí 2: σ 02 M 02 Frb.D F4.( D C ) 695, ,4.( ) 21,98MPa W02 W ,11 (45) vypočteno (35) voleno dle obrázku 23 vypočteno (44) voleno dle obrázku 23 Fra 695,4 C 133mm W ,11mm3 D 173mm Statická bezpečnost 2: K s2 Re σ ,19 21,98 (46) Re 180MPa σ 02 21,98MPa voleno dle str.31 vypočteno (45) Výpočet dynamické bezpečnosti 1: Součinitel kontraxe: R 2 0,0571 d 3 35 d ,143 d 3 35 R 2mm d2 40mm d3 35mm α0 1,7.α0 1,7 voleno dle konstrukce voleno dle konstrukce voleno dle konstrukce voleno z grafu ze skript od Ing. P. Ždímala, CSc. 35 (47)

36 Vrubový součinitel: β 1+ α0 1 1, ,531 0,45 ρ R R 2mm α0 1,7 ρ 0,45 (48) dle konstrukce voleno z grafu ze skript od Ing. P. Ždímala, CSc. voleno z grafu ze skript od Ing. P. Ždímala, CSc Komplexní vrubový součinitel: β ε p.ν 0,95.0,85 0,527 β 1,531 ε p 0,95 ν 0,85 β 1,531 (49) voleno z grafu ze skript od Ing. P. Ždímala, CSc. voleno z grafu ze skript od Ing. P. Ždímala, CSc. vypočteno (48) Redukovaná mez únavy: σ c σ oc.β 120.0,527 63,24MPa σ oc 120MPa β 0,527 (50) voleno str.31 vypočteno (49) Dynamická bezpečnost 1: Kd2 σ c 63,24 2,88 σ 02 21,98 σ 02 23,96MPa σ c 63,24MPa (51) vypočteno (45) vypočteno (50) 36

37 4.5 Určení maximálního průhybu: obr.25 zatěžující síly a maximální průhyb Kvadratický moment průřezu: J π.d π ,4mm 4 d4 35mm (52) voleno dle obr Maximální průhyb osy: y max F ,4.C l.c. 744, ,032mm 5 8.E.J 4 8.2, ,4 4 F3 695,4 E 2, J 73624,4mm4 C 133mm l 744,8mm (53) vypočteno (34) voleno dle [1] vypočteno(52) voleno dle obr.23 voleno dle obr Dovolený průhyb osy: y dov 744,8 l 0,248mm l 744,8 mm (54) voleno dle obr.23 37

38 4.5.4 Podmínka správnosti průhybu: ymax < ydov 0,032mm < 0,248mm Maximální průhyb osy je menší než dovolený a proto osa z hlediska průhybů vyhovuje. 4.6 Kontrola životnosti ložisek: Ložiska volím kuličková dle [5] LOŽISKO: YAR 206-2F C C voleno dle katalogu výrobce [8] voleno dle katalogu výrobce [8] Fa 0 Fr 695,4 Fa 0 X 1, Y 0 Fr (55) Fa 0 Fr 695, Dynamické ekvivalentní zatížení ložiska: Pr X.Fr + Y.Fa 1.695, ,4 Fa 0 Fr 695,4 X1 Y0 (56) vypočteno vypočteno voleno z [1] voleno z [1] Základní trvanlivost ložiska: C Lh Pr P ,5h 695,4 C Pr 695,4 (57) voleno dle katalogu výrobce [8] vypočteno (56) 38

39 5. Závěr: Mým cílem této práce bylo vypracovat návrh vodorovného pásového dopravníku, podle zadaných parametrů. ejdříve jsem provedl rozbor řešení, ve kterém jsem se rozhodoval z různých konstrukčních možností. Dále jsem provedl funkční výpočet, navrhl hlavní rozměry pásového dopravníku a jeho komponentů. Poté jsem provedl pevnostní výpočet osy napínacího bubnu. Také při navrhování pásového dopravníku bylo mou snahou zajistit jeho snadnou a rychlou údržbu a to co nejmenším počtem nástrojů. Při konstrukci dopravníku jsem se snažil použít co nejvíce normalizovaných součástí a součástí vyráběných dodavatelskými firmami z důvodu snížení ceny dopravníku. 39

40 6. Seznam použitých symbolů: a0 au A b b1 B C C0 Do D e E f F1 F2 F3,4 Fa FbA Fgl Fh Fmax Fmin F Fr Fra Frb Fsk Ft FS FS1 FS2 FT FU FUmax g Gr h (h/a)adm Iv J KD Ks lb L Rozteč horních válečkových stolic Rozteč dolních válečkových stolic Dotyková plocha mezi pásem a čističem pásu Ložná šířka pásu Světlá šířka bočního vedení Šířka dopravního pásu Dynamická únosnost ložiska Statická únosnost ložiska Průměr hřídele v ložisku Průměr bubnu Základ přirozených logaritmů Modul pružnosti v tahu Globální součinitel tření Tah v pásu ve větvi nabíhající na buben Tah v pásu ve větvi sbíhající z bubnu Síly na hřídel Axiální síla v ložisku Odpor setrvačných sil v místě nakládání Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením Hlavní odpory ejvětší tah v pásu ejmenší tah v pásu Vedlejší odpory Radiální síla v ložisku Reakční síla v ložisku Reakční síla v ložisku Skutečný tah pásu Odpor v ložiskách bubnu Přídavné odpory Přídavné hlavní odpory Přídavné vedlejší odpory Vektorový součet tahů v pásu a tíhových sil otáčejícího se bubnu Potřebná obvodová síla na poháněcím bubnu (bubnech) Maximální obvodová síla Tíhové zrychlení Hmotnost rotujících částí válečkem Výška dopravního materiálu Dovolený relativní průvěs pásu mezi válečkovými stolicemi Objemový dopravní výkon Kvadratický moment průřezu Dynamická bezpečnost Statická bezpečnost Urychlovací délka Délka dopravníku (vzdálenost os bubnů) 40 m m m2 m2 m m m m Pa m/s2 kg mm m3/s mm4 m m

41 Lh mb mp Mo nh nv2 p PA PM Pr qb qg qrd qrh Q S Sp St v v0 Wo ydov ymax z α α0 αk β δ η1 θ µ µ1 µ2 µ3 ξ ρ σ c Základní trvanlivost ložiska Hmotnost rotačních částí napínací stanice Hmotnost 1m2 pásu Ohybový moment Počet horních válečků Počet dolních válečků Tlak mezi čističem pásu a pásem Provozní výkon na poháněcím bubnu Provozní výkon poháněcího motoru Dynamická ekvivalentní zatížení ložiska Hmotnost 1m dopravního pásu Hmotnost nákladu na 1m délky pásu Hmotnost rotujících částí válečků na 1m dolní větve dopravníku Hmotnost rotujících částí válečků na 1m horní větve dopravníku Dopravní výkon Průřez náplně pásu Plocha dopravovaného materiálu Teoretický průřez náplně Rychlost pásu Složka rychlosti dopravované hmoty ve směru pohybu pásu Modul v průřezu v ohybu Dovolený průhyb hřídele Maximální průhyb hřídele Šířka čističe pásu Sypný úhel Součinitel kontraxe Součinitel kontraxe Vrubový součinitel Úhel sklonu dopravníku ve směru pohybu Účinnost Dynamický sypký úhel (dopravované hmoty) Součinitel tření mezi poháněcím bubnem a pásem Součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a pásem Součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a bočnicemi Součinitel tření mezi pásem a čističem pásu Součinitel rozběhu Sypná hmotnost dopravované hmoty Redukovaná mez únavy h kg kg.m /m2 W W kg/m kg/m kg/m kg/m kg/h m2 mm2 mm2 m/s m/s mm3 mm mm stupně stupně stupně kg/m3 MPa φ ρ Úhel opásání poháněcího bubnu euberuv paremetr radiany - 41

42 7. Seznam použité literatury: [1] Leinveber, J; Vávra, P; Řasa, J : Strojnické tabulky, Scientia-pedagogické nakladatelství, Praha 6, 1999, ISB [2] Gajdůšek ; Škopán, M.: Teorie dopravních a manipulačních zařízení, 1.vydání Vysoké učení v Brně, 1988 [3] ČS ISO 1536 : Bibliografické citace. Zařízení pro plynulou dopravu sypkých hmot, [4] Janíček Přemysl.: Mechanika těles. Pružnost a pevnost, 3. vydání, Brno : CERM, 2004, ISB X [5] František Boháček a kolektiv.: Části a mechanismy strojů 2. Hřídele, tribologie, ložiska. vydání, Brno : PC-DIR spol. s r. o., 1983, ISB [6] Pavel Klimeš.: Části a mechanismy strojů 1. Spolehlivost, dimenzování, pružiny, spoje a hřídele. vydání, Brno : CERM, 2003, ISB [7] ČESKÁ ORMA: ČS ISO 5048, Zařízení pro plynulou dopravu nákladů. PÁSOVÉ DOPRAVÍKY S OSÝMI VÁLEČKY, Výpočet výkonu a Tahových sil. vydání, Brno : Český normalizační institut, 1993 [8] Katalog ložiskových jednotek firmy SKF [9] Katalog válečkových stolic firmy TRAZA, a.s [10] Katalog dopravních pásů firmy GUMEX, a.s [11] Katalog válečků firmy TRAZA a.s. [12] Katalog dopravních pásu a příslušenství firmy SavaTrade [13] Katalog elektrobubnů firmy RULMECA a.s [14] Katalog polyuretanových čelních stěračů firmy AB TECH a.s 42

43 8. Seznam příloh: Výkresová dokumentace : Výkres sestavení : Pásový dopravník 1-3P/21-00 Kusovník: Pásový dopravník 1-3K/ Pásový dopravník 1-3K/ Pásový dopravník 1-3K/ Podsestava napínacího bubnu : apínací buben 1-3P/21-00/01 Kusovník apínací buben 1-3K/21-00/01 Osa : apínací osy 1-3P21/00/01 43