KONSTRUKCE PŘÍDAVNÉHO ZAŘÍZENÍ NAKLADAČE VÝLOŽNÍKOVÉHO TYPU

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍ A DOBRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING KONSTRUKCE PŘÍDAVNÉHO ZAŘÍZENÍ NAKLADAČE VÝLOŽNÍKOVÉHO TYPU DESIGN OF THE SPECIAL DEVICE OF BOOM VERSION FOR WHEEL LOADER BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR THESIS AUTOR PRÁCE PAVEL NOSEK AUTOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR BRNO 009 Ing. JAROSLAV KAŠPÁREK, Ph.D

2

3

4 Abstrakt Bakalářská práce se zabývá návrhem a pevnostním výpočtem přídavného zařízení nakladače výložníkového typu. Zařízení je navrženo pro kolový nakladač CAT 906H a slouží ke zvedání a přemisťování předmětů. Dle výstupních parametrů nakladače jsou navrženy jednotlivé části zařízení. Jsou provedeny pevnostní výpočty nosných částí přídavného zařízení výložníku, spojovacích tyčí, držáku háku a spojovacích čepů, návrh přípojného prvku k výložníku zadaného nakladače a výběr vhodného háku pro uchycení břemen. Součástí práce je také kompletní výkresová dokumentace přídavného zařízení nakladače. Klíčová slova přídavné zařízení nakladače výložníkového typu; přídavné zařízení; výložník; konzola; jeřábové rameno; zdvihací zařízení; nakladač Abstract This bachelor s paper deals with proposal and fortification calculation of special device of boom version for wheel loader. Device is proposed for wheel loader CAT 906 H and is used for lifting and moving various subjects. According to outgoing parameters of loader, single parts of device are constructed. There were done fortification calculation of carrying parts of special device boom, mortise, tying rods, hook holder. Added is also proposal of connecting element for boom of chosen loader and selection of suitable hook for holding the load. Part of the paper is also complete plan documentation of special device of boom wheel loader. Key words additional device of wheel loader boom type; additional device; boom arm; bracket; crane arm; lifting device; loader

5 Bibliografická citace NOSEK, P. Konstrukce přídavného zařízení nakladače výložníkového typu. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Jaroslav Kašpárek, Ph.D.

6 Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracoval samostatně pod vedením vedoucího bakalářské práce pana Ing. Jaroslava Kašpárka, Ph.D. a s použitím uvedené literatury. V Brně, dne Podpis.

7 Poděkování Rád bych na tomto místě poděkoval všem, kteří mi pomáhali při vypracování této bakalářské práce. Především pak děkuji svému vedoucímu bakalářské práce panu Ing. Jaroslavu Kašpárkovi, Ph.D. za poskytnutí dostatečných a přehledných informací vedoucích k dokončení bakalářské práce. Zvláštní poděkování bych chtěl věnovat svým rodičům za všestrannou podporu po celou dobu studia.

8 Obsah 1 Úvod 10 Výpočet předběžného zatížení konzoly.11.1 Výpočet teoretické polohy těžiště nakladače..11. Stanovení vzdáleností pozic na výložníku konzoly 1.3 Výpočet zatížení v jednotlivých pozicích výložníku 1 3 Návrh výložníku konzoly Výpočet průměru čepu Šířka výložníku konzoly Výběr vhodného průřezu výložníku konzoly Výpočet rozměrů výložníku Ohybové momenty v nebezpečných průřezech Moduly průřezu v nebezpečných průřezech Výška výložníku konzoly.17 4 Kontrola průřezů konzoly Průřez Výpočet ploch Výpočet těžiště Odsunutí těžiště Výpočet kvadratického momentu plochy Průřezový modul v ohybu Kontrola napětí Průřez Určení ploch Určení těžiště Posunutí těžiště Výpočet kvadratického momentu plochy Průřezový modul v ohybu Kontrola napětí Průřez Určení ploch 4.3. Určení těžiště Posunutí těžiště Výpočet kvadratického momentu plochy Průřezový modul v ohybu Kontrola napětí Průřez Určení ploch Určení těžiště Posunutí těžiště Výpočet kvadratického momentu plochy Průřezový modul v ohybu Kontrola napětí Průřez Určení ploch Určení těžiště Posunutí těžiště Výpočet kvadratického momentu plochy Průřezový modul v ohybu.8 8

9 4.5.6 Kontrola napětí Volba připojovacího prvku výložníku Určení těžiště výložníku Výpočet hmotností jednotlivých částí výložníku konzoly: Určení vzdáleností těžišť částí výložníku konzoly: Určení výsledného těžiště výložníku konzoly Výpočet spojovacích tyčí Určení síly působící na tyč Výpočet průměru spojovací tyče.35 6 Kontrola stability nakladače Připojovací člen Hmotnost připojovacího členu Těžiště připojovacího členu Spojovací tyč Hmotnost spojovací tyče Těžiště spojovací tyče Výložník Hmotnost výložníku Těžiště výložníku Celková konzola Hmotnost celé konzoly Těžiště celé konzoly Přepočet bezpečných hmotností.39 7 Návrh háku Volba háku Návrh uchycení háku Výběr spojovacích čepů..4 8 Závěr.43 9 Seznam použitých zdrojů Seznam použitých zkratek a symbolů Seznam obrázků Seznam příloh

10 1 Úvod Tématem bakalářské práce je konstrukce přídavného zařízení nakladače výložníkového typu. Jedná se o konstrukci jeřábového ramene, sloužícího ke zvedání a přepravování předmětů za pomoci kolového nakladače CAT 906H. Jeřábová ramena slouží k manipulaci s břemeny, která lze uchopit hákem do závěsu, nebo vázání. Dle konstrukce a způsobu upnutí k pracovnímu stroji se dělí na klasická jeřábová ramena a jeřábové závěsy. Jeřábová ramena jsou tvořena závěsem, nosnou konstrukcí a jako celek se připojují přímo k upínací desce, nebo výložníku pracovního stroje. Jeřábový závěs se upíná na paletizační vidle a s nimi tvoří celek. Výhodou je nízká hmotnost celého zařízení oproti klasickému jeřábovému ramenu, ale nevýhodou je nižší zdvih. Cílem práce je ze zadaných parametrů nakladače stanovit dovolené zatížení výložníku konzoly, navrhnout jeho optimální tvar a rozměry, pevnostně navrhnout a zkontrolovat části konzoly, navrhnout vhodný připojovací prvek k výložníku nakladače, zvolit vhodný hák pro zvedání břemen a zhotovit kompletní výkresovou dokumentaci celého zvedacího zařízení. Obr. 1.1 Kolový nakladač CAT 906H [1] 10

11 Výpočet předběžného zatížení konzoly Jelikož není známa poloha těžiště, ale výrobce nakladače udává dovolené zatížení na rameni nakladače, lze vypočítat teoretickou polohu těžiště, ve které bude již zahrnuta bezpečnost nakladače při přetížení a následném překlopení..1 Výpočet teoretické polohy těžiště nakladače Dáno: mm 115 N mtn 5100 N Lr 1,77 m Lv 0,5 m Ftn Ltn Fm Lm Ltn (.1) Fm Lm 0748,15,7 0,93m Ftn Ftn mtn g , N Fm mm g 115 9, ,15 N (.) (.3) Lm Lr + Lv 1,77 + 0,5,7 m (.4) Fm Ftn Ltn Lm Lr Lv mm mtn - maximální síla, působící na rameno nakladače - síla od nakladače v těžišti - vzdálenost těžiště nakladače od bodu překlopení - vzdálenost působiště síly břemene od bodu překlopení - vzdálenost upínací desky na rameni nakladače od bodu překlopení, stanoveno dle [1] - vzdálenost působiště síly na paletizačních vidlích - maximální hmotnost, kterou uzvedne rameno nakladače, stanoveno dle zadání - hmotnost nakladače, stanoveno dle zadání Obr..1 Schéma nakladače 11

12 . Stanovení vzdáleností pozic na výložníku konzoly Ze zadání má konzola maximální délku vyložení,5 metru a 5 pozic pro uchycení břemene. Je zvoleno rozmístění otvorů pro čep na uchycení břemene po 0,5 metrech. Dáno, voleno: Lr 1,77m p 0,5m L1 Lr + p 1,77 + 0,5,7m L Lr + p 1,77 + 1,77m L3 Lr + 3p 1,77 + 1,5 3,7m L4 Lr + 4p 1,77 + 3,77m L5 Lr + 5p 1,77 +,5 4,7m L1 L L3 L4 L5 p (.5) - vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 1 - vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici - vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 3 - vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 4 - vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 5 - rozteč otvorů Obr.. Rozmístění otvorů na výložníku konzoly.3 Výpočet zatížení v jednotlivých pozicích výložníku Pro stanovení zatížení v jednotlivých pozicích výložníku konzoly vycházím z rovnice.6. Hmotnost konzoly je předběžně volena 00 kg. Ftn Ltn Fm Lm + Ftk* L*tk (.6) voleno: m*tk 00 kg L*tk,7 m Ftk* mtk* g 00 9, N (.7) 1

13 F1* Ftn Ltn Ftk* L*tk ,93 196, N L1,7 F* Ftn Ltn Ftk* L*tk ,93 196, N L,77 F3* Ftn Ltn Ftk* L*tk ,93 196, N L3 3,7 F4* Ftn Ltn Ftk* L*tk ,93 196,7 111 N L4 3,77 F5* Ftn Ltn Ftk* L*tk ,93 196, N L5 4,7 m1* F1* kg g 9,81 (.8) (.9) F* m 1563kg g 9,81 * m3* F3* kg g 9,81 m4* F4* kg g 9,81 m5* F5* kg g 9,81 F*tk L*tk F*1 F* F*3 F*4 F*5 m*tk m*1 m* m*3 m*4 m*5 - předběžně vypočtená síla, vyvozená hmotností konzoly - předběžně zvolená vzdálenost těžiště konzoly od bodu překlopení - teoretická maximální síla působící v pozici 1 - teoretická maximální síla působící v pozici - teoretická maximální síla působící v pozici 3 - teoretická maximální síla působící v pozici 4 - teoretická maximální síla působící v pozici 5 - odhadnutá hmotnost konzoly - teoretické maximální zatížení v pozici 1 - teoretické maximální zatížení v pozici - teoretické maximální zatížení v pozici 3 - teoretické maximální zatížení v pozici 4 - teoretické maximální zatížení v pozici 5 13

14 3 Návrh výložníku konzoly 3.1 Výpočet průměru čepu Čep je namáhán oboustranně na střih. Síla je ve výpočtu zvětšena o koeficient 1,5. Materiál čepu je volen Dáno, voleno: τd 80 MPa F* N kč τ sk τd kč dč 1,5 F1* τd S č (3.1) 1,5 F1* 1,5 F1* S č π dč 1,5 F1* kč 1, ,0193m 19,3mm π τ D π > voleno dč 0 mm Obr. 3.1 Zatížení čepu v konzole F*1 τd τsk dč Sč kč [m] [-] - maximální síla působící na čep - dovolené napětí ve smyku pro ocel , stanoveno dle [3], str smykové napětí působící na čep - průměr čepu - plocha průřezu čepu - volený koeficient bezpečnosti čepu 3. Šířka výložníku konzoly Šířka je navrhována na základě otlačení materiálu. Materiál výložníku konzoly je Dáno, voleno: PD 90 MPa F* N kč Psk 1,5 F1* PD SS (3.) 14

15 PD 1,5 F1* 1,5 F1* * kč SS D Bk Bk 1,5 F1* kč 1, ,0166m 16,6mm * D PD 0, D* oč π Dč π 0,0 0,0314m (3.3) > voleno lv 0mm PD Psk SS Dč D* Bk Oč [m] - dovolené napětí tlakové pro ocel , stanoveno dle [3], str tlakové napětí působící na výložník konzoly - styková plocha mezi čepem a výložníkem konzoly - průměr otvoru pro čep - poloviční délka oblouku otvoru pro čep - šířka výložníku konzoly - obvod otvoru pro čep 3.3 Výběr vhodného průřezu výložníku konzoly Byly uvažovány 3 průřezy: - obdélníkový plný - trubkový obdélníkový svařovaný - průřez tvaru T Nejméně vhodný je obdélníkový plný průřez, protože nezajišťuje stabilitu do stran. Při přepravě nákladu po nerovném terénu, nebo při ostrém zatáčení je výložník konzoly namáhán také bočními silami. Z hlediska stability vyhovuje nejvíce trubkový obdélníkový průřez. Jeho nevýhodou je složitější konstrukce, protože výložník konzoly nemá po celé své délce konstantní průřez a větší hmotnost. Ze zadání má konzola poměrně velkou maximální délku vyložení, takže tento typ průřezu by zvětšil hmotnost celé konzoly a snížil tak hmotnost přepravovaného břemene. Nejvhodnější je proto použít průřez tvaru T - pro konstrukci zvolen T profil. Obr. 3. Profil výložníku konzoly 15

16 3.4 Výpočet rozměrů výložníku Výložník je při výpočtu rozdělen na 5 částí a v nich je zkoumáno napětí. Nebezpečné průřezy jsou stanoveny v místech otvorů pro čep a v místě uchycení konzoly Ohybové momenty v nebezpečných průřezech M O 0 1,5 F5* 5 p 1, , N m (3.4) * 5 M O1 1,5 F 4 p 1, ,5 470 N m M O 1,5 F5* 3 p 1, , N m M O 3 1,5 F5* p 1, , N m M O 4 1,5 F5* 1 p 1, , N m MO0 MO1 MO MO3 MO4 [N m] [N m] [N m] [N m] [N m] - Ohybový moment v průřezu 0 ( v místě uchycení výložníku) - Ohybový moment v průřezu 1 - Ohybový moment v průřezu - Ohybový moment v průřezu 3 - Ohybový moment v průřezu 4 Obr. 3.3 Zatížení výložníku konzoly 3.4. Moduly průřezu v nebezpečných průřezech σo MO σ DO WO ,5 3, m3 σ DO M 470 WO*1 O1 k k 1,5 3, m σ DO M WO* O k k 1,5, m3 σ DO WO*0 M O0 (3.5) kk 16

17 WO*3 WO*4 σdo σo kk W*O0 W*O1 W*O W*O3 W*O4 M O3 σ DO M O4 σ DO ,5 1, m kk 1,5 0, m kk [-] - dovolené napětí v ohybu pro ocel , stanoveno dle [3], str ohybové napětí působící na konzolu - volený součinitel bezpečnosti konzoly - předběžný průřezový modul v ohybu v místě uchycení konzoly - předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu 1 - předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu - předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu 3 - předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu Výška výložníku konzoly Rozměry jsou zvoleny a dopočteny za pomoci výpočtového programu, vytvořeného v Microsoft Excel. Vypočtené hodnoty H*D0 0,8 m H*D1 0,5 m H*D 0,1 m H*D3 0,165 m H*D4 0,11 m Obr. 3.4 Vypočtený tvar výložníku Optimalizace rozměrů Jednotlivé výšky výložníku jsou upraveny s ohledem na tvar výložníku a jsou zde zohledněny otvory pro uchycení háku. HD0 0,31 m HD1 0,7 m HD 0,3 m HD3 0,19 m HD4 0,15 m HD5 0,11 m Obr. 3.5 Upravený tvar výložníku 17

18 4 Kontrola průřezů konzoly Po úpravě rozměrů výložníku je třeba zpětně zkontrolovat jednotlivé průřezy, zdali vydrží stanovené zatížení. 4.1 Průřez 0 Dáno, voleno: BD 0,0m HD0 0,31m BH 0,1m HH 0,0m Výpočet ploch S D 0 BD H D 0 0,0 0,31 0,006m S H BH H H 0,1 0,0 0,000m SD0 SH BD HD0 BH HH [m] [m] (4.1) (4.) - plocha dolní vzpěry průřezu 0 - plocha horní vzpěry - šířka dolní vzpěry - výška dolní vzpěry průřezu 0 - šířka horní vzpěry - výška horní vzpěry Obr. 4.1 Průřez Výpočet těžiště H D 0 0,31 0,155m H 0,0 H D 0 + H 0,31 + 0,3m ytd 0 (4.3) yth 0 (4.4) ytp 0 ytd0 yth0 ytp0 ytd 0 S D 0 + yth 0 S H 0,155 0, ,3 0,00 0,195m S D0 + S H 0, ,00 - vzdálenost těžiště dolní vzpěry průřezu 0 - vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 0 - vzdálenost těžiště průřezu 0 18 (4.5)

19 4.1.3 Odsunutí těžiště a D 0 ytp 0 ytd 0 0,195 0,155 0,040m (4.6) a H 0 yth 0 ytp 0 0,3 0,195 0,148m (4.7) ad0 ah0 - posunutí těžiště dolní vzpěry - posunutí těžiště horní vzpěry Výpočet kvadratického momentu plochy BD H D3 0 0,0 0,313 4, m B H H3 0,1 0,03 IH H 6, m I D0 (4.8) (4.9) I TD 0 I D 0 + S D 0 a D 0 4, ,006 0,040 5, m 4 (4.10) I TH 0 I H + S H a H 0 6, ,00 0,148 3, m 4 (4.11) I 0 I TD 0 + I TH 0 5, , , m 4 (4.1) ID0 IH ITD0 ITH0 I0 - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 0 - kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 0 - kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 0 - kvadratický moment setrvačnosti průřezu Průřezový modul v ohybu WO 0 I0 9, , m 3 ytp 0 0,195 WO0 (4.13) - průřezový modul v ohybu v místě uchycení konzoly Kontrola napětí M O0 k k σ DO WO , Pa 99,5MPa < σ DO 4, σ O0 σ O0 σo0 - ohybové napětí, působící v místě uchycení konzoly 19 (4.14)

20 4. Průřez 1 Dáno, voleno: yto 0,060m Dč 0,0m BD 0,0m HD1 0,7m BH 0,1m HH 0,0m 4..1 Určení ploch S D1 BD H D1 0,0 0,7 0,0054m (4.15) S H BH H H 0,1 0,0 0,000m (4.16) (4.17) SO Dč BD 0,0 0,0 0,0004m S D* 1 S D1 S O 0,0054 0,0004 0,005m (4.18) Obr. 4. Průřez 1 SD1 S*D1 SO HD1 [m] [m] [m] - plocha dolní vzpěry plné průřezu 1 - plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu 1 - plocha pro otvor - výška dolní vzpěry průřezu Určení těžiště H D1 0,7 0,135m H 0,0 yth 1 H D1 + H 0,7 + 0,8m ytd1 (4.19) (4.0) * ytd 1 S D1 ytd1 S O yto 0,0054 0,135 0,0004 0,060 0,141m S D1 SO 0,0054 0,0004 (4.1) ytp1 * S D* 1 ytd 0,005 0, ,00 0,8 1 + S H yth 1 0,1807 m ' 0, ,00 S D1 + S H (4.) ytd1 y*td1 yth1 ytp1 - vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu 1 - vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu 1 - vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 1 - vzdálenost těžiště průřezu 0

21 4..3 Posunutí těžiště a D1 ytp1 ytd1 0,1807 0,135 0,0457 m (4.3) a H 1 yth 1 ytp1 0,8 0,1807 0,0993m (4.4) a O1 ytp1 yto 0,1807 0,060 0,105m (4.5) ad1 ah1 ao1 - posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu 1 - posunutí těžiště horní vzpěry průřezu 1 - posunutí těžiště otvoru průřezu Výpočet kvadratického momentu plochy BD H D3 1 0,0 0,7 3 3, m B H H 0,1 0,03 IH H 6, m B d 3 0,0 0,03 IO D č 1, m I D1 (4.6) (4.7) (4.8) I TD1 I D1 + S D1 a D 1 3, ,0054 0,0457 4, m 4 I TH 1 I H + S H a H , ,00 0,0993 1, m I TO1 I O + S O a 1, ,0004 0,105 5, m 4 O1 4 (4.9) (4.30) (4.31) I1 I TD1 + I TH 1 I TO1 4, , , , m 4 (4.3) ID1 - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 1 ITD1 - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 1 IO - kvadratický moment setrvačnosti otvoru ITH1 - kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 1 ITO1 - kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 1 I1 - kvadratický moment setrvačnosti průřezu Průřezový modul v ohybu WO1 WO1 I1 5, , m 3 ytp1 0,1807 (4.33) - průřezový modul v ohybu průřezu 1 1

22 4..6 Kontrola napětí M O1 k k σ DO WO , Pa 116 MPa < σ DO 3, σ O1 σ O0 σo1 (4.34) - Ohybové napětí, působící v průřezu Průřez Dáno, voleno: yto 0,060m Dč 0,0m BD 0,0m HD 0,3m BH 0,1m HH 0,0m Určení ploch S D BD H D 0,0 0,3 0,0046m (4.35) S H BH H H 0,1 0,0 0,000m (4.36) (4.37) SO d BD 0,0 0,0 0,0004m S D* S D SO 0,0046 0,0004 0,004m (4.38) Obr. 4.3 Průřez SD S*D HD [m] [m] - plocha dolní vzpěry plné průřezu - plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu - výška dolní vzpěry průřezu 4.3. Určení těžiště H D 0,3 0,115m 0,0 H H D + H 0,3 + 0,4m ytd (4.39) yth (4.40)

23 * ytd S D ytd S O yto 0,0046 0,115 0,0004 0,060 0,10m S D SO 0,0046 0,0004 (4.41) ytp * S D* ytd 0,004 0,10 + 0,00 0,4 + S H yth 0,1588m * 0, ,00 S D + S H (4.4) ytd y*td yth ytp - vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu - vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu - vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu - vzdálenost těžiště průřezu Posunutí těžiště a D ytp ytd 0,1588 0,115 0,0438m (4.43) a H yth ytp 0,4 0,1588 0,081m (4.44) a O ytp yto 0,1588 0,060 0,0986m (4.45) ad ah ao - posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu - posunutí těžiště horní vzpěry průřezu - posunutí těžiště otvoru průřezu Výpočet kvadratického momentu plochy BD H D3 0,0 0,33, m B H H3 0,1 0,03 IH H 6, m B D 3 0,0 0,03 IO D č 1, m I D (4.46) (4.47) (4.48) I TD I D + S D a D, ,0046 0,0438, m 4 H O I TH I H + S H a 6, ,00 0,081 1, m I TO I O + S O a 1, ,0004 0,0986 3, m 4 (4.49) (4.50) (4.51) I I TD + I TH I TO, , , , m 4 (4.5) ID - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu ITD - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu ITH - kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu ITO - kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu - kvadratický moment setrvačnosti průřezu I 3

24 4.3.5 Průřezový modul v ohybu WO I 3, , m 3 ytp 0,1588 WO (4.53) - průřezový modul v ohybu průřezu Kontrola napětí M O k k σ DO WO , , Pa 114,8MPa < σ DO, σ O σ O σo - Ohybové napětí, působící v průřezu 4.4 Průřez 3 Dáno, voleno: yto 0,060m Dč 0,0m BD 0,0m HD3 0,19m BH 0,1m HH 0,0m Určení ploch S D 3 BD H D 3 0,0 0,19 0,0038m S H BH H H 0,1 0,0 0,000m SO Dč BD 0,0 0,0 0,0004m (4.55) (4.56) (4.57) S D* 3 S D 3 S O 0,0038 0,0004 0,0034m (4.58) Obr. 4.4 Průřez 3 SD3 S*D3 HD3 [m] [m] - plocha dolní vzpěry plné průřezu 3 - plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu 3 - výška dolní vzpěry průřezu 3 4 (4.54)

25 4.4. Určení těžiště H D 3 0,19 0,095m H 0,0 H D 3 + H 0,19 + 0,m ytd 3 (4.59) yth 3 (4.60) * ytd 3 S D 3 ytd 3 S O yto 0,0038 0,095 0,0004 0,060 0,0991m S D 3 SO 0,0038 0,0004 (4.61) ytp 3 * S D* 3 ytd 0,0034 0, ,00 0, 3 + S H yth 3 0,1365m * 0, ,00 S D3 + S H (4.6) ytd3 y*td3 yth3 ytp3 - vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu 3 - vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu 3 - vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 3 - vzdálenost těžiště průřezu Posunutí těžiště a D 3 ytp 3 ytd 3 0,1365 0,095 0,0415m (4.63) a H 3 yth 3 ytp 3 0, 0,1365 0,0635m (4.64) a O 3 ytp 3 yto 0,1365 0,060 0,0763m (4.65) ad3 ah3 ao3 - posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu 3 - posunutí těžiště horní vzpěry průřezu 3 - posunutí těžiště otvoru průřezu Výpočet kvadratického momentu plochy BD H D3 3 0,0 0,19 3 1, m B H H 0,1 0,03 IH H 6, m B D 0,0 0,03 IO D č 1, m I D3 (4.66) (4.67) (4.68) I TD 3 I D 3 + S D 3 a D 3 1, ,0038 0,0415 1, m 4 I TH 3 I H + S H a H , ,00 0,0635 8, m I TO 3 I O + SO ao 3 1, ,0004 0,0763, m 4 4 (4.69) (4.70) (4.71) I 3 I TD 3 + I TH 3 I TO 3 1, , , , m 4 (4.7) 5

26 ID3 ITD3 ITH3 ITO3 I3 - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 3 - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 3 - kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 3 - kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 3 - kvadratický moment setrvačnosti průřezu Průřezový modul v ohybu WO 3 I3, , m 3 ytp 3 0,1365 WO3 (4.73) - průřezový modul v ohybu průřezu Kontrola napětí M O3 k k σ DO WO σ O3 1, ,7 Pa 106,5MPa < σ DO 1, σo3 - Ohybové napětí, působící v průřezu 3 σ O3 4.5 Průřez 4 Dáno, voleno: yto 0,060m Dč 0,0m BD 0,0m HD4 0,15m BH 0,1m HH 0,0m Určení ploch S D 4 BD H D 4 0,0 0,15 0,003m S H BH H H 0,1 0,0 0,000m SO Dč BD 0,0 0,0 0,0004m (4.75) (4.76) (4.77) S D* 4 S D 4 SO 0,003 0,0004 0,006m (4.78) Obr. 4.5 Průřez 4 6 (4.74)

27 SD4 S*D4 HD4 [m] [m] - plocha dolní vzpěry plné průřezu 4 - plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu 4 - výška dolní vzpěry průřezu Určení těžiště H D 4 0,15 0,075m H 0,0 H D 4 + H 0,15 + 0,16m ytd 4 (4.79) yth 4 (4.80) * ytd 4 ytp 4 S D 4 ytd 4 S O yto 0,003 0,075 0,0004 0,060 0,0773m S D 4 SO 0,003 0,0004 * S D* 4 ytd 0,006 0, ,00 0, S H yth 4 0,1133m * 0, ,00 S D4 + S H ytd4 y*td4 yth4 ytp4 (4.81) (4.8) - vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu 4 - vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu 4 - vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 4 - vzdálenost těžiště průřezu Posunutí těžiště a D 4 ytp 4 ytd 4 0,1133 0,075 0,0383m (4.83) a H 4 yth 4 ytp 4 0,16 0,1133 0,0467 m (4.84) ao 4 ytp 4 yto 0,1133 0,060 0,0531m (4.85) ad4 ah4 ao4 - posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu 4 - posunutí těžiště horní vzpěry průřezu 4 - posunutí těžiště otvoru průřezu Výpočet kvadratického momentu plochy BD H D3 4 0,0 0,153 5, m B H H 0,1 0,03 IH H 6, m B D 0,0 0,03 IO D č 1, m I D4 (4.86) (4.87) (4.88) 7

28 I TD 4 I D 4 + S D 4 ad 4 5, ,003 0,0383 1, m 4 I TH 4 I H + S H a H , ,00 0,0467 4, m I TO 4 I O + S O ao 4 1, ,0004 0,0531 1, m 4 4 (4.89) (4.90) (4.91) I 4 I TD 4 + I TH 4 I TO 4 1, , , , m 4 (4.9) ID4 ITD4 ITH4 ITO4 I4 - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 4 - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 4 - kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 4 - kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 4 - kvadratický moment setrvačnosti průřezu Průřezový modul v ohybu WO 4 I4 1, , m 3 ytp 4 0,1133 WO4 (4.93) - průřezový modul v ohybu průřezu Kontrola napětí M O4 k k σ DO WO , Pa 78,9 MPa < σ DO 1, σ O4 σ O4 σo4 - ohybové napětí, působící v průřezu 4 8 (4.94)

29 5 Volba připojovacího prvku výložníku Tvar, rozměry a systém upnutí výložníku k nakladači vychází z provedení upínání a připojovacích rozměrů zadaného nakladače. Hodnoty byly získány změřením potřebných parametrů přímo na zadaném stroji. Upnutí je zde provedeno tak, že se horní čepy průměru 60 mm na rameni nakladače zaháknou do háků nástroje a skrz dolní oka se poloha zajistí čepy o průměru 50 mm. Oba boční upínací díly budou spojeny tyčemi, na kterých bude připevněn výložník. Obr. 5.1 Připojovací prvek výložníku 5.1 Určení těžiště výložníku Obr. 5. Určení těžiště výložníku konzoly 9

30 5.1.1 Výpočet hmotností jednotlivých částí výložníku konzoly Těleso 1: Dáno: b1,5 m h1 0,18 m t1 0,0 m mv1 ρ V , ,795kg (5.1) VV1 (b1 h1 t1)/ (,50 0,18 0,0)/ 0,00405m3 (5.) mv1 VV1 b1 h1 t1 ρ [kg m-3] - hmotnost tělesa 1 výložníku konzoly - objem tělesa 1 výložníku konzoly - délka tělesa 1 výložníku konzoly - výška tělesa 1 výložníku konzoly - tloušťka tělesa 1 výložníku konzoly - hustota oceli Těleso : Dáno: b,5 m h 0,106 m t 0,0 m mv ρ V , ,4445kg (5.3) VV b h t,50 0, 106 0,0 0,00477m3 (5.4) mv VV b h t - hmotnost tělesa výložníku konzoly - objem tělesa výložníku konzoly - délka tělesa výložníku konzoly - výška tělesa výložníku konzoly - tloušťka tělesa výložníku konzoly Těleso 3: Dáno: b3,47 m h3 0,0m t3 0,1 m mv3 ρ V , ,779kg (5.5) VV3 b3 h3 t3,470 0,0 0,1 0,00494m3 (5.6) 30

31 mv3 VV3 b3 h3 t3 - hmotnost tělesa 3 výložníku konzoly - objem tělesa 3 výložníku konzoly - délka tělesa 3 výložníku konzoly - výška tělesa 3 výložníku konzoly - tloušťka tělesa 3 výložníku konzoly Těleso 4: Dáno: b4 0,0 m h4 0,755m t4 0,0 m mv4 ρ V ,0030 3,707kg (5.7) VV4 b4 h4 t4 0, 0,755 0,0 0,0030m3 (5.8) mv4 VV4 b4 h4 t4 - hmotnost tělesa 4 výložníku konzoly - objem tělesa 4 výložníku konzoly - délka tělesa 4 výložníku konzoly - výška tělesa 4 výložníku konzoly - tloušťka tělesa 4 výložníku konzoly Těleso 5: Dáno: b5 0,0 m h5 0,755m t5 0,01 m mv5 ρ V , ,1675kg (5.9) VV5 b5 h5 t5 0,0 0,755 0,1 0,00155m3 (5.10) mv5 VV5 b5 h5 t5 - hmotnost tělesa 5 výložníku konzoly - objem tělesa 5 výložníku konzoly - délka tělesa 5 výložníku konzoly - výška tělesa 5 výložníku konzoly - tloušťka tělesa 5 výložníku konzoly 31

32 5.1. Určení vzdáleností těžišť částí výložníku konzoly Těleso 1: 1 1 xt 1 b1 + b4 + b5,5 + 0, + 0,0 0,97 m yt 1 h4 h h1 0,755 0,106 0,18 0,589m 3 3 xt1 - vzdálenost těžiště tělesa 1 v ose x od počátku yt1 - vzdálenost těžiště tělesa 1 v ose y od počátku Těleso : 1 1 xt b + b4 + b5,5 + 0, + 0,0 1,345m 1 1 yt h4 h 0,755 0,106 0,70m - vzdálenost těžiště tělesa v ose x od počátku xt yt - vzdálenost těžiště tělesa v ose y od počátku Těleso 3: 1 1 xt 3 b3,47 1,35m 1 1 yt 3 h4 + h3 0, ,0 0,765m - vzdálenost těžiště tělesa 3 v ose x od počátku xt3 yt3 - vzdálenost těžiště tělesa 3 v ose y od počátku Těleso 4: 1 1 xt 4 b4 + b5 0, + 0,0 0,1m 1 1 yt 4 h4 0,755 0,3775m - vzdálenost těžiště tělesa 4 v ose x od počátku xt4 yt4 - vzdálenost těžiště tělesa 4 v ose y od počátku Těleso 5: 1 1 xt 5 b5 0,0 0,01m 1 1 yt 5 h5 0,755 0,3775m xt5 - vzdálenost těžiště tělesa 5 v ose x od počátku yt5 - vzdálenost těžiště tělesa 5 v ose y od počátku 3 (5.11) (5.1) (5.13) (5.14) (5.15) (5.16) (5.17) (5.18) (5.19) (5.0)

33 5.1.3 Určení výsledného těžiště výložníku konzoly xt 1 m1 + xt m + xt 3 m3 + xt 4 m4 + xt 5 m5 m1 + m + m3 + m4 + m5 0, , , , ,01 1 xtv 0,9155m xtv yt 1 m1 + yt m + yt 3 m3 + yt 4 m4 + yt 5 m5 m1 + m + m3 + m4 + m5 0, , , , , ytv 0,618m ytv xtv ytv (5.1) (5.) - vzdálenost těžiště výložníku konzoly v ose x od počátku výložníku - vzdálenost těžiště výložníku konzoly v ose y od počátku výložníku 5. Výpočet spojovacích tyčí Výložník je spojen s tyčemi nerozebíratelně přivařen. Z pohledu statiky je úloha staticky neurčitá. Uvolnění vazeb je na obrázku 5.3. Pro zjednodušení převedeme úlohu na staticky určitou a pomocí podmínek statické rovnováhy určíme reakční síly ve vazbách. Uvolnění vazeb je na obrázku 5.4. Obr. 5.3 Uvolnění výložníku konzoly úloha staticky neurčitá 33

34 Obr. 5.4 Uvolnění výložníku konzoly úloha staticky určitá 5..1 Určení síly působící na tyč Rovnice statické rovnováhy: F : F : M : x RBx RAx 0 y RAy F5* Fgv 0 A (5.3) RBx LR Fgv LG F5* LF 0 R Ay F5* + Fgv , ,64 N RBx R Ax Fgv LG + F5* LF LR RBx 59103,5 N Fgv RAx RAy RBx LF LG LR 141,64 0, , ,5 N 0,5 (5.4) (5.5) (5.6) - síla vyvozená hmotností výložníku konzoly - reakční síla působící v bodě A ve směru osy x - reakční síla působící v bodě A ve směru osy x - reakční síla působící v bodě A ve směru osy x - vzdálenost síly F*5 od bodu A - vzdálenost síly Fgl od bodu A - vzdálenost mezi body A a B 34

35 Výsledná síla, působící uprostřed tyče je dána součtem sil RAx a RAy. RA RAx + RAy 59103, , ,98 N RA (5.7) - výsledná reakční síla působící v bodě A 5.. Výpočet průměru spojovací tyče Dáno, voleno: Lt 0,6 m M Ot σ Ot WO R A Lt 60686,98 0,6 9103,047 N m M Ot M k 9103,047 1,5 WO Ot k 9, m3 6 WO σo π d t3 dt 3 3 WO π 3 Volím > dt100mm σot MOt WO Lt dt (5.8) [N m] 3 3 9, π 0,0975m 97,5mm (5.9) (5.30) - ohybové napětí působící na tyč, stanoveno dle [3], str.54 (mat ) - ohybový moment působící na tyč - průřezový modul v ohybu - délka zatížení tyče - průměr tyče Obr. 5.5 Zatížení spojovací tyče 35

36 6 Kontrola stability nakladače Po návrhu všech hlavních částí konzoly se vypočte celková hmotnost konzoly a poloha těžiště. Vypočtené hodnoty se dosadí do rovnic a stanoví se skutečné zatížení v jednotlivých pozicích konzoly stejným způsobem, jako je v kapitole Připojovací člen Pro zjednodušení výpočtu je tvar připojovacího členu zjednodušený podle obrázku 6.1. Čárkovanou čarou je znázorněn skutečný tvar připojovacího členu a plnou čarou je znázorněn zjednodušený tvar pro výpočet. Obr. 6.1 Připojovací člen zjednodušení pro výpočet Hmotnost připojovacího členu Dáno, voleno: bp 0,8 m hp 0,7 m tp 0,05m mp1 ρ VP , ,93kg VP1 bp hp t P 0,8 0,7 0,05 0,0098m3 mp ρ VP ,0004 3,14kg VP mp 3 π Dt tp π 0,1 (6.1) (6.) (6.3) 0,05 0,0004m 3 (6.4) 4 4 ρ VP ,0004 3,14kg VP 3 π Dt 4 tp π 0,1 4 (6.5) 0,05 0,0004m 3 (6.6) mp mp1 mp mp 3 76,93 3,14 3,14 70,65kg 71kg 36 (6.7)

37 VP1 VP VP3 mp mp1 mp mp3 bp hp tp Dt - objem tělesa 1 připojovacího členu - objem tělesa připojovacího členu - objem tělesa 3 připojovacího členu - hmotnost připojovacího členu - hmotnost tělesa 1 připojovacího členu - hmotnost tělesa připojovacího členu - hmotnost tělesa 3 připojovacího členu - délka připojovacího členu - výška připojovacího členu - tloušťka připojovacího členu - průměr otvoru pro tyč 6.1. Těžiště připojovacího členu Dáno, voleno: xtp1 0,14 m xtp xtp3 0,18 m xtp1 mp1 xtp mp xtp 3 mp 3 (6.8) m P1 m P m P 3 0,14 76,93 0,18 3,14 0,18 3,14 xtp 0,13644m 76,93 3,14 3,14 xtp - vzdálenost těžiště připojovacího členu od počátku (obr. 6.3) xtp1 - vzdálenost těžiště tělesa 1 připojovacího členu od počátku xtp - vzdálenost těžiště tělesa připojovacího členu od počátku xtp3 - vzdálenost těžiště tělesa 3 připojovacího členu od počátku xtp 6. Spojovací tyč Obr. 6. Spojovací tyč 37

38 6..1 Hmotnost spojovací tyče Dáno, voleno: lt 0,67 m mt ρ Vt , ,6kg Vt mt lt π d t 4 lt π 0,1 4 (6.9) 0,67 0,0053m 3 (6.10) - hmotnost spojovací tyče - délka tyče 6.. Těžiště spojovací tyče xtt 0,18m xtt (6.11) - vzdálenost těžiště spojovací tyče v ose x od počátku (obr. 6.3) 6.3 Výložník (viz. obr. 5. v kapitole 5.1) Hmotnost výložníku Hmotnosti jednotlivých částí výložníku jsou počítány v kapitole mv mv 1 + mv + mv 3 + mv 4 + mv 5 (6.1) mv 31, , , , , ,8905kg 144kg mv - hmotnost výložníku konzoly 6.3. Těžiště výložníku Těžiště výložníku konzoly je počítáno v kapitole 6.1 (6.13) xtv LG + xtp 0, ,18 0,9755 m xtv - vzdálenost těžiště výložníku konzoly od počátku souřadnic celé konzoly (obr. 6.3) 38

39 6.4 Celková konzola Obr. 6.3 Celá konzola zjednodušení pro výpočet Hmotnost celé konzoly mc mv + mp + mt kg mc - hmotnost celé konzoly (6.14) 6.4. Těžiště celé konzoly mv xtv + mp xtp + mt xtt (6.15) mv + mp + mt 144 0, , ,18 xtc 0,479m xtc - vzdálenost těžiště celé konzoly v ose x od počátku souřadnic celé konzoly xtc 6.5 Přepočet bezpečných hmotností Ftk mtk g 370 9,81 369,7 N (6.16) (6.17) LTK Lr + xt 1,77 + 0,479,m 39

40 Ftn Ltb Ftk Ltk L1 F L Ftk Ltk F tn tb L F L Ftk Ltk F3 tn tb L3 F L Ftk Ltk F4 tn tb L4 F L Ftk Ltk F5 tn tb L5 F ,93 369, 17151N, ,93 369, N, ,93 369, N 3, ,93 369, 1048 N 3, ,93 369, 9036 N 4,7 F kg g 9,81 F m 147 kg g 9,81 F m kg g 9,81 F 1048 m kg g 9,81 F 9036 m5 5 91kg g 9,81 m1 Ftk Ltk F1 F F3 F4 F5 mtk m1 m m3 m4 m5 (6.18) (6.19) - síla, vyvozená hmotností konzoly - vzdálenost těžiště konzoly od bodu překlopení - maximální síla působící v pozici 1 - maximální síla působící v pozici - maximální síla působící v pozici 3 - maximální síla působící v pozici 4 - maximální síla působící v pozici 5 - hmotnost konzoly - maximální zatížení v pozici 1 - maximální zatížení v pozici - maximální zatížení v pozici 3 - maximální zatížení v pozici 4 - maximální zatížení v pozici 5 40

41 7 Návrh háku 7.1 Volba háku Volen hák dle [] Obr. 7.1 Hák s okem DIN 689 [] Parametry háku: Maximální zatížení: 500kg; b 3 mm; d 0 mm; l 40 mm; m1 49 mm; m 46 mm; s 35 mm; t 174 mm 7. Návrh uchycení háku Hák bude k výložníku konzoly připevněn pomocí nosných elementů, které budou následně propojeny čepy. σt SD F1 σ DT SD F1 σ DT kč (7.1) 17151, m S D bd (hd Dč ) (7.) 4 hd S D + bd Dč, ,015 0,0 0,034m bd 0,015 > voleno hd 35mm Obr. 7. Uchycení háku 41

42 σdt σt SD bd hd [m] - dovolené napětí v tahu pro ocel , stanoveno dle [3], str ohybové napětí působící na držák háku - průřez držáku háku v místě uchycení čepu - šířka držáku háku v průřezu - výška držáku háku v průřezu Obr. 7.3 Průřez držáku háku 7.3 Výběr spojovacích čepů Čepy na propojení držáku háku s výložníkem konzoly a držáku háku s hákem jsou stejné a jsou voleny dle [3], str. 449 Použity čepy: ČEP 0 x 65 x 6,3 B ISO 341 4

43 8 Závěr V této bakalářské práci bylo navrženo konstrukční řešení přídavného zařízení nakladače výložníkového typu pomocí vztahů pružnosti a pevnosti. V dnešní době tento způsob výpočtu není příliš vhodný, protože je poměrně zdlouhavý, výpočet uvažuje jen zjednodušené zatížení konzoly, a proto není zcela přesný. Pro dosažení větší přesnosti při výpočtu by bylo vhodnější použít výpočet metodou konečných prvků. Řešení této bakalářské práce spočívalo v tom, že nejprve bylo stanoveno předběžné zatížení výložníku konzoly a byla předem zvolena hmotnost celé konzoly. Následoval výpočet průměru čepu pro uchycení háku. Poté za pomoci výpočtového programu vytvořeného v Microsoft Excel byly navrženy rozměry v jednotlivých průřezech výložníku konzoly a následně vhodně upraveny s ohledem na tvar a uchycení háku. Navržený výložník byl zpětně zkontrolován a byla stanovena jeho hmotnost a poloha těžiště. Dále byl na základě připojovacích rozměrů nakladače navržen připojovací člen a vhodné řešení propojení s výložníkem. Poté byla stanovena poloha těžiště a hmotnost celkové konzoly a na základě těchto údajů bylo stanoveno skutečné dovolené zatížení v jednotlivých pozicích výložníku konzoly. Na závěr byl vybrán vhodný hák pro uchycení břemen a byl navržen prvek pro připojení k výložníku konzoly. Cílem práce byl návrh řešení konstrukce přídavného zařízení nakladače výložníkového typu a zhotovení požadované výkresové dokumentace, čehož bylo splněno. Řešení tedy vyhovuje zadaným a požadovaným cílům práce. Obr. 8.1 Přídavné zařízení nakladače výložníkového typu 43

44 9 Seznam použitých zdrojů [1] Katalog Caterpillar 906H, 907H and 908H Compact Wheel Leader, 16 s., dostupný na WWW: [] Katalog Pavlínek s.r.o. Hák s okem DIN 689, 1 s., dostupný na WWW: [3] LEINVEBER, Jan, VÁVRA, Pavel. Strojnické tabulky.. dopl. vyd. Úvaly: Albra, s. ISBN [4] PŘEMYSL, Janíček, et al. Mechanika těles : Pružnost a pevnost I. 3. přeprac. vyd. Brno : Akademické nakladatelství CERM, s. ISBN X. [5] SVOBODA, Pavel, BRANDEJS, Jan, PROKEŠ, František. Základy konstruování. 3. přeprac. vyd. Brno : Akademické nakladatelství CERM, s. ISBN [6] SOBEK, Evžen, et al. Základy konstruování: Návody pro konstrukční cvičení. 6. přeprac. vyd. Brno : Akademické nakladatelství CERM, s. ISBN

45 10 Seznam použitých zkratek a symbolů ad0 ad1 ad ad3 ad4 ah0 ah1 ah ah3 ah4 ao1 ao ao3 ao4 b1 b b3 b4 b5 BD bd BH Bk bp D* dč Dč Dt dt F*1 F* F*3 F*4 F*5 F*tk F1 F F3 F4 F5 Fgv Fm Ftk Ftn h1 h h3 h4 posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu 0 posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu 1 posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu 3 posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu 4 posunutí těžiště horní vzpěry průřezu 0 posunutí těžiště horní vzpěry průřezu 1 posunutí těžiště horní vzpěry průřezu posunutí těžiště horní vzpěry průřezu 3 posunutí těžiště horní vzpěry průřezu 4 posunutí těžiště otvoru průřezu 1 posunutí těžiště otvoru průřezu posunutí těžiště otvoru průřezu 3 posunutí těžiště otvoru průřezu 4 délka tělesa 1 výložníku konzoly délka tělesa výložníku konzoly délka tělesa 3 výložníku konzoly délka tělesa 4 výložníku konzoly délka tělesa 5 výložníku konzoly šířka dolní vzpěry šířka držáku háku v průřezu šířka horní vzpěry šířka výložníku konzoly délka připojovacího členu poloviční délka oblouku otvoru pro čep průměr čepu průměr otvoru pro čep průměr otvoru pro tyč průměr tyče teoretická maximální síla působící v pozici 1 teoretická maximální síla působící v pozici teoretická maximální síla působící v pozici 3 teoretická maximální síla působící v pozici 4 teoretická maximální síla působící v pozici 5 předběžně vypočtená síla, vyvozená hmotností konzoly maximální síla působící v pozici 1 maximální síla působící v pozici maximální síla působící v pozici 3 maximální síla působící v pozici 4 maximální síla působící v pozici 5 síla vyvozená hmotností výložníku konzoly maximální síla, působící na rameno nakladače síla, vyvozená hmotností konzoly síla od nakladače v těžišti výška tělesa 1 výložníku konzoly výška tělesa výložníku konzoly výška tělesa 3 výložníku konzoly výška tělesa 4 výložníku konzoly 45

46 h5 hd HD0 HD1 HD HD3 HD4 HH hp I0 I1 I I3 I4 ID0 ID1 ID ID3 ID4 IH IO ITD0 ITD1 ITD ITD3 ITD4 ITH0 ITH1 ITH ITH3 ITH4 ITO1 ITO ITO3 ITO4 kč kk L*tk L1 L L3 L4 L5 LF LG Lm LR Lr lt Lt výška tělesa 5 výložníku konzoly výška držáku háku v průřezu výška dolní vzpěry průřezu 0 výška dolní vzpěry průřezu 1 výška dolní vzpěry průřezu výška dolní vzpěry průřezu 3 výška dolní vzpěry průřezu 4 výška horní vzpěry výška připojovacího členu kvadratický moment setrvačnosti průřezu 0 kvadratický moment setrvačnosti průřezu 1 kvadratický moment setrvačnosti průřezu kvadratický moment setrvačnosti průřezu 3 kvadratický moment setrvačnosti průřezu 4 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 0 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 1 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 3 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 4 kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry kvadratický moment setrvačnosti otvoru kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 0 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 1 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 3 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 4 kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 0 kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 1 kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 3 kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 4 kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 1 kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 3 kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 4 volený koeficient bezpečnosti čepu součinitel bezpečnosti konzoly předběžně zvolená vzdálenost těžiště konzoly od bodu překlopení vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 1 vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 3 vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 4 vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 5 vzdálenost síly F*5 od bodu A vzdálenost síly Fgl od bodu A vzdálenost působiště síly břemene od bodu překlopení vzdálenost mezi body A a B vzdálenost upínací desky na rameni nakladače od bodu překlopení délka tyče délka zatížení tyče 46 [-] [-]

47 Ltk Ltn Lv m*1 m* m*3 m*4 m*5 m*tk m1 m m3 m4 m5 mc mm MO0 MO1 MO MO3 MO4 MOt mp mp1 mp mp3 mt mtk mtn mv mv1 mv mv3 mv4 mv5 Oč p PD Psk RA RAx RAy RBx S*D1 S*D S*D3 S*D4 Sč SD SD0 vzdálenost těžiště konzoly od bodu překlopení vzdálenost těžiště nakladače od bodu překlopení vzdálenost působiště síly na paletizačních vidlích teoretické maximální zatížení v pozici 1 teoretické maximální zatížení v pozici teoretické maximální zatížení v pozici 3 teoretické maximální zatížení v pozici 4 teoretické maximální zatížení v pozici 5 odhadnutá hmotnost konzoly maximální zatížení v pozici 1 maximální zatížení v pozici maximální zatížení v pozici 3 maximální zatížení v pozici 4 maximální zatížení v pozici 5 hmotnost celé konzoly maximální hmotnost, kterou uzvedne rameno nakladače ohybový moment v místě uchycení konzoly ohybový moment v průřezu 1 ohybový moment v průřezu ohybový moment v průřezu 3 ohybový moment v průřezu 4 ohybový moment působící na tyč hmotnost připojovacího členu hmotnost tělesa 1 připojovacího členu hmotnost tělesa připojovacího členu hmotnost tělesa 3 připojovacího členu hmotnost spojovací tyče hmotnost konzoly hmotnost nakladače hmotnost výložníku konzoly hmotnost tělesa 1 výložníku konzoly hmotnost tělesa výložníku konzoly hmotnost tělesa 3 výložníku konzoly hmotnost tělesa 4 výložníku konzoly hmotnost tělesa 5 výložníku konzoly obvod otvoru pro čep rozteč otvorů dovolené napětí tlakové pro ocel tlakové napětí působící na výložník konzoly výsledná reakční síla působící v bodě A reakční síla působící v bodě A ve směru osy x reakční síla působící v bodě A ve směru osy x reakční síla působící v bodě A ve směru osy x plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu 1 plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu 3 plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu 4 plocha průřezu čepu průřez držáku háku v místě uchycení čepu plocha dolní vzpěry průřezu 0 47 [N m] [N m] [N m] [N m] [N m] [N m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m]

48 SD1 SD SD3 SD4 SH SO SS t1 t t3 t4 t5 tp VP1 VP VP3 VV1 VV VV3 VV4 VV5 W*O0 W*O1 W*O W*O3 W*O4 WO WO0 WO1 WO WO3 WO4 xt1 xt xt3 xt4 xt5 xtc xtp xtp1 xtp xtp3 xtt xtv xtv y*td1 y*td y*td3 y*td4 yt1 plocha dolní vzpěry plné průřezu 1 plocha dolní vzpěry plné průřezu plocha dolní vzpěry plné průřezu 3 plocha dolní vzpěry plné průřezu 4 plocha horní vzpěry plocha pro otvor styková plocha mezi čepem a výložníkem konzoly tloušťka tělesa 1 výložníku konzoly tloušťka tělesa výložníku konzoly tloušťka tělesa 3 výložníku konzoly tloušťka tělesa 4 výložníku konzoly tloušťka tělesa 5 výložníku konzoly tloušťka připojovacího členu objem tělesa 1 připojovacího členu objem tělesa připojovacího členu objem tělesa 3 připojovacího členu objem tělesa 1 výložníku konzoly objem tělesa výložníku konzoly objem tělesa 3 výložníku konzoly objem tělesa 4 výložníku konzoly objem tělesa 5 výložníku konzoly předběžný průřezový modul v ohybu v místě uchycení konzoly předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu 1 předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu 3 předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu 4 průřezový modul v ohybu průřezový modul v ohybu v místě uchycení konzoly průřezový modul v ohybu průřezu 1 průřezový modul v ohybu průřezu průřezový modul v ohybu průřezu 3 průřezový modul v ohybu průřezu 4 vzdálenost těžiště tělesa 1 v ose x od počátku vzdálenost těžiště tělesa v ose x od počátku vzdálenost těžiště tělesa 3 v ose x od počátku vzdálenost těžiště tělesa 4 v ose x od počátku vzdálenost těžiště tělesa 5 v ose x od počátku vzdálenost těžiště konzoly v ose x od počátku souřadnic celé konzoly vzdálenost těžiště připojovacího členu od počátku vzdálenost těžiště tělesa 1 připojovacího členu od počátku vzdálenost těžiště tělesa připojovacího členu od počátku vzdálenost těžiště tělesa 3 připojovacího členu od počátku vzdálenost těžiště spojovací tyče v ose x od počátku vzdálenost těžiště výložníku konzoly od počátku souřadnic celé konzoly vzdálenost těžiště výložníku konzoly v ose x od počátku výložníku vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu 1 vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu 3 vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu 4 vzdálenost těžiště tělesa 1 v ose y od počátku 48 [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m]

49 yt yt3 yt4 yt5 ytd0 ytd1 ytd ytd3 ytd4 yth0 yth1 yth yth3 yth4 ytp0 ytp1 ytp ytp3 ytp4 ytv ρ σdo σdt σo σo0 σo1 σo σo3 σo4 σot σt τd τsk vzdálenost těžiště tělesa v ose y od počátku vzdálenost těžiště tělesa 3 v ose y od počátku vzdálenost těžiště tělesa 4 v ose y od počátku vzdálenost těžiště tělesa 5 v ose y od počátku vzdálenost těžiště dolní vzpěry průřezu 0 vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu 1 vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu 3 vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu 4 vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 0 vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 1 vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 3 vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 4 vzdálenost těžiště průřezu 0 vzdálenost těžiště průřezu 1 vzdálenost těžiště průřezu vzdálenost těžiště průřezu 3 vzdálenost těžiště průřezu 4 vzdálenost těžiště výložníku konzoly v ose y od počátku výložníku hustota oceli dovolené napětí v ohybu pro ocel dovolené napětí v tahu pro ocel ohybové napětí působící na konzolu ohybové napětí, působící v místě uchycení konzoly ohybové napětí, působící v průřezu 1 ohybové napětí, působící v průřezu ohybové napětí, působící v průřezu 3 ohybové napětí, působící v průřezu 4 ohybové napětí působící na tyč ohybové napětí působící na držák háku dovolené napětí ve smyku pro ocel smykové napětí působící na čep 49 [kg m-3]

50 11 Seznam obrázků Obr. 1.1 Obr..1 Obr.. Obr. 3.1 Obr. 3. Obr. 3.3 Obr. 3.4 Obr. 3.5 Obr. 4.1 Obr. 4. Obr. 4.3 Obr. 4.4 Obr. 4.5 Obr. 5.1 Obr. 5. Obr. 5.3 Obr. 5.4 Obr. 5.5 Obr. 6.1 Obr. 6. Obr. 6.3 Obr. 7.1 Obr. 7. Obr. 7.3 Obr. 8.1 Kolový nakladač CAT 906H.10 Schéma nakladače 11 Rozmístění otvorů na výložníku konzoly 1 Zatížení čepu v konzole...14 Profil výložníku konzoly.15 Zatížení výložníku konzoly 16 Vypočtený tvar výložníku.. 17 Upravený tvar výložníku...17 Průřez 0 18 Průřez 1 0 Průřez Průřez 3 4 Průřez 4 6 Připojovací prvek výložníku... 9 Určení těžiště výložníku konzoly..9 Uvolnění výložníku konzoly úloha staticky neurčitá.. 33 Uvolnění výložníku konzoly úloha staticky určitá...34 Zatížení spojovací tyče..35 Připojovací člen zjednodušení pro výpočet.36 Spojovací tyč 37 Celá konzola zjednodušení pro výpočet..39 Hák s okem DIN Uchycení háku 41 Průřez držáku háku.4 Přídavné zařízení nakladače výložníkového typu.43 50

51 1 Seznam příloh Výkresová dokumentace: Konzola (sestava) Svařenec (sestava) Dolní vzpěra Připojovací člen Spojovací tyč Horní vzpěra Zadní vzpěra Čelo Držák háku 1 3 P S 1 3 P M1 3 P P P P P P P 07 51