JEŘÁBOVÁ KLADNICE - NOSNOST 12,5 T CRANE HOOK BLOCK - LIFTING CAPACITY 12,5 TONS

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY O TECHNOLOGY AKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ ACULTY O MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE O AUTOMOTIVE ENGINEERING JEŘÁBOVÁ KLADNICE - NOSNOST 12,5 T CRANE HOOK BLOCK - LITING CAPACITY 12,5 TONS BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR PETR VEČEŘ Ing. PŘEMYSL POKORNÝ, Ph.D. BRNO 2014

2

3

4 ABSTRAKT, KLÍČOVÁ SLOVA ABSTRAKT Úkolem této bakalářské práce je návrh a výpočet jeřábové kladnice o nosnosti 12, 5 tun. Práce obsahuje popis částí kladnice a návrh jejich konstrukčního řešení pro danou nosnost. V následující části je proveden návrh lana, lanových kladek, pevnostní výpočet příčníku, osy kladek, bočnic, matice háku a nakonec návrh loţisek. Práce je doplněna přílohami, které se skládají z výkresu sestavení kladnice, seznamu poloţek a výrobního výkresu příčníku. KLÍČOVÁ SLOVA Jeřábová kladnice, pevnostní výpočet, příčník, bočnice, lanová kladka, nosnost 12,5 t, jeřábový hák, lano ABSTRACT The objective of this bachelor s thesis is design and calculation of crane hook block with lifting capacity 12,5 tons. Work contains description of crane hook block parts and design and proposal of construction solution for a specified capacity. The following part contains design of rope, rope pulleys, strength calculation of cross member of the hook block, axis of pulleys, sidewalls, nut of crane hook and in the finish part are design bearings. Work is completed with attachments of assembly drawing, pieces list and manufacturing drawing of cross member of the hook block. KEYWORDS Crane hook block, strength calculation, cross member of the hook block, sidewalls, rope pulley, lifting capacity 12,5 tons, crane hook, rope BRNO 2014

5 BIBLIOGRAICKÁ CITACE BIBLIOGRAICKÁ CITACE VEČEŘ, P. Jeřábová kladnice - nosnost 12,5t. Brno: Vysoké učení technické v Brně, akulta strojního inţenýrství, s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D. BRNO 2014

6 ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, ţe tato práce je mým původním dílem, zpracoval jsem ji samostatně pod vedením Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D. a s pouţitím literatury uvedené v seznamu. V Brně dne 26. května Petr Večeř BRNO 2014

7 PODĚKOVÁNÍ PODĚKOVÁNÍ Chtěl bych poděkovat především svému vedoucímu bakalářské práce Ing. Přemyslovi Pokornému, Ph.D. za věcné rady, technické připomínky, které mi pomohly k vypracování této bakalářské práce. BRNO 2014

8 OBSAH OBSAH Úvod Cíle práce Jeřábová kladnice Konstrukční řešení Lanová kladka Příčník Bočnice Čep kladek Matice háku Hák Krytování Návrh a výpočet Návrh lana Výpočet statické síly Výpočet celkové síly Výpočet síly v laně Jmenovitá únosnost lana Volba lana Skutečná bezpečnost lana Výpočet rozměrů vodících kladek Teoretický průměr vodící kladky Jmenovitý průměr vodící kladky Výpočet sil Síla působící na kladky Síla působící na bočnice Výpočet příčníku Čep příčníku Střední část příčníku Bočnice Šířka bočnice Kontrola bočnice na otlačení Čep kladek Návrh závitu háku a matice Nosná hloubka závitu Výpočet výšky matice z otlačení BRNO

9 OBSAH Pevnostní kontrola dříku háku na tah Volba loţisek Axiální loţisko Radiální loţiska Závěr Seznam pouţitých zkratek a symbolů Seznam příloh BRNO

10 ÚVOD ÚVOD Jeřábová (lanová) kladnice je součástí zdvihacího zařízení, které se vyuţívá v mnoha odvětvích průmyslu ke zdvihání a přemisťování těţkých břemen. Pomocí tohoto zařízení se rovnoměrně rozkládá síla působící na hák do jednotlivých lan kladnice. Kladnice se skládá z příčníku, matice háku, bočnic, čepu kladek, lanových kladek, axiálního loţiska háku, radiálních loţisek kladek a krytování, viz.obr Při konstrukci jeřábové kladnice by mělo být dosaţeno jednoduchosti jednotlivých dílů na výrobu. Zároveň je u tohoto zařízení poţadavek na bezpečné plnění funkce v provozu i pokud bude zařízení přetíţeno, například z důvodu neodhadnutí hmotnosti břemene obsluhou. Obr. 1.1 Komponenty jeřábové kladnice BRNO

11 CÍLE PRÁCE CÍLE PRÁCE Cílem této práce je návrh jeřábové kladnice pro nosnost 12,5 tun. je klasifikován dle ČSN ISO M3. Počet navíjených lan na buben je 2. Mechanismus CÍLE JSOU ROZDĚLENY DO NÁSLEDUJÍCÍCH BODŮ: - Popis částí kladnice - Koncepce navrţeného řešení - Návrh a pevnostní výpočet jednotlivých komponent - Zhotovení výkresu sestavení a seznamu poloţek - Zhotovení výrobního výkresu příčníku BRNO

12 JEŘÁBOVÁ KLADNICE 1 JEŘÁBOVÁ KLADNICE Kladnice umoţňují dosáhnout převod mezi hákem a bubnem nebo poháněnou kladkou. Dle uspořádání převodu můţou být jedno-, dvoj- a nebo vícekladkové [1]. Obr. 1.2 Zdvojené provedení lanového převodu i=2 [6] Nejčastěji pouţívané lanové kladnice, které mají dvě nebo více kladek, bývají v zásadě v provedení normálním nebo zkráceném, viz. obr Výhodou normálního provedení (kladky jsou uloţeny na jednom čepu, hák na druhém) je, ţe můţe být menší délka bubnu, ale ztrácí se na zdvihací výšce. Z tohoto důvodu se pro dvoukladkové a čtyřkladkové kladnice pouţívá provedení zkrácené (hák i kladky jsou uloţeny na stejném čepu, je nutno pouţít hák s delším dříkem). Provedení normální je častěji pouţíváno pro větší počet kladek v kladnici. Dále mohou být typizované provedení kladnic dle nosností, viz. obr. 1.4 [2]. Obr. 1.3 Provedení lanové kladnice a) normální, b) zkrácené [6] BRNO

13 JEŘÁBOVÁ KLADNICE Obr. 1.4 Typizovaná lanová kladnice 5 t a 12,5 t [6] Na trhu se můţeme setkat s kladnicemi, které mají různá technická vylepšení. Mohou být vybaveny například blokovacím systémem, který umoţňuje zablokovat otáčení háku v předem stanovených polohách nebo můţou být motoricky otočné. Dále mohou být také osazeny váţícím systémem, zásuvkou pro napájení a ovládání elektromagnetu nebo hydraulického drapáku [14]. BRNO

14 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 2 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Konstrukční provedení kladnice je voleno normální se dvěmi vodícími kladkami, bez pouţití vyrovnávací kladky, kladky jsou umístěny na konci čepu. Hák je dle zadání jednoduchý. 2.1 LANOVÁ KLADKA Lanové kladky mohou být vodící nebo vyrovnávací. Vyrovnávací kladky mají za úkol vyrovnat tah v jednotlivých větvích lana [6]. Dráţka kladky musí být hladce obrobena, se zaoblenými okraji. Tento poţadavek je proto, aby nedocházelo k velkému opotřebení lana [3]. Kladky se nejčastěji vyrábí jako odlitek z lité oceli , větší průměry mohou být vyráběny svařováním z materiálu [3]. Kladky bývají uloţeny na pouzdrech nebo na valivých loţiskách, viz. obr. 2.1 [6]. Obr. 2.1 Uložení kladky na a) pouzdře, b) kuličkových ložiskách [6] Pro tuto práci je voleno uloţení na kuličkových loţiskách SK. V kladce je vyrobeno osazení, které slouţí k zajištění loţisek. Loţiska budou mazána kulovou mazací hlavicí, která je spojena s mazacím kanálem vyrobeným uvnitř čepu kladek. Po obvodu čepu jsou vyrobeny otvory, pomocí kterých se mazivo dopravuje k loţiskům. BRNO

15 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Obr. 2.2 Lanová kladka 2.2 PŘÍČNÍK V příčníku je uloţen jeřábový hák, příčník je vyroben jako výkovek z materiálu / E360. Třískovým obráběním jsou dále vytvořeny čepy pro uloţení bočnic a dráţka pro axiální loţisko. Na čepech jsou dále vyrobeny dráţky, ve kterých jsou umístěny normalizované přídrţky dle [8]. Přídrţka slouţí k zajištění axiálního posunu. Obr. 2.3 Příčník 2.3 BOČNICE Bočnice slouţí ke spojení příčníku a čepu kladek. Jsou vyráběny jako výpalek z plechu z materiálu / E335. Díry pro příčník a čep kladek budou obrobeny a dále budou vytvořeny díry se závitem, pomocí kterých se budou uchycovat přídrţky příčníku. BRNO

16 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 2.4 ČEP KLADEK Obr. 2.4 Bočnice Čep kladek bude zhotoven třískovým obráběním z oceli / E360. Na čepu jsou uloţeny kuličková loţiska firmy SK, která jsou zajištěny pomocí MB podloţky a KM matice. Z tohoto důvodu je na koncích čepu vyroben závit M95x2 a vyfrézovaná dráţka pro MB podloţku. Ve středu a po obvodu čepu budou zhotoveny díry, zajišťující přísun maziva k loţiskům. Obr. 2.5 Čep kladek (částečný řez) 2.5 MATICE HÁKU Matice je vyrobena třískovým obráběním z materiálu / E335. V matici je vyrobeno vnitřní osazení, které slouţí k uloţení axiálního loţiska. Hák je zajištěn pomocí příloţky, která je upevněna šrouby k matici, proto jsou na matici vyrobeny dvě slepé díry se závitem. Dále jsou na matici vyvrtány slepé díry, které slouţí k dotaţení matice pomocí speciálního klíče. BRNO

17 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 2.6 HÁK Obr. 2.6 Řez maticí háku Háky jsou pouţívány k zavěšování břemen. Dle způsobu výroby se dělí na kované a lamelové. Odlévané a svařované háky se u jeřábů nesmějí pouţívat. Dále se háky dělí podle tvaru na jednoduché nebo dvojité. Jednoduché háky jsou pouţívány do nosnosti 32 t. Dvojité háky se pouţívají pro nosnosti do 200t. Velmi důleţitý je u háků závit a jeho přechod do dříku. Podle normy se pouţívají do nosnosti 12,5 t metrické závity, pro větší nosnosti závity lichoběţníkové [6]. V této práci je pro zadanou nosnost volen jeřábový hák jednoduchý s metrickým závitem M72x6 [6]. Obr. 2.7 Jeřábový hák jednoduchý BRNO

18 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 2.7 KRYTOVÁNÍ Kryty se skládají ze dvou dílů. První díl je vyroben jako výpalek z plechu z materiálu / S235JRG1. Tento díl má tvar pravidelného šestihranu a jsou k němu přivařeny příloţky, které slouţí k vymezení polohy tohoto dílu vzhledem k bočnici. Druhý díl je vyroben jako výlisek z plechu, na kterém jsou přivařeny drţáky k přišroubování. Pro snadný přístup k maznici umístěné v čepu kladky je v krytu vytvořen otvor. Dále jsou na obvodu vyříznuty dva otvory pro průchod lan. Obr. 2.8 Krytování kladnice a) první díl krytu, b) druhý díl krytu, c) kompletní kryt BRNO

19 NÁVRH A VÝPOČET 3 NÁVRH A VÝPOČET V této části práce je proveden návrh a výpočet lana a lanových kladek, příčníku, bočnic, návrh průměrů čepu kladek, návrh matice háku a volba axiálních a radiálních loţisek. 3.1 NÁVRH LANA Silové účinky na lano vypočteny dle [9] VÝPOČET STATICKÉ SÍLY S S ( Q m ) g ( ,3 250) 9, N k (1) Q [kg] hmotnost břemene γ [-] součinitel náhodného zvětšení břemene m k [kg] předpokládaná hmotnost kladnice, odhadnuto dle [2] g [m.s -2 ] tíhové zrychlení VÝPOČET CELKOVÉ SÍLY Volena zdvihová rychlost v z =10 m.min -1 = 0,1667 m.s -1 C C (1,3 0,39 v ) (1,3 0,39 0,1667) S ,8 N z (2) S [N] statická síla v z [m.s -1 ] zdvihová rychlost VÝPOČET SÍLY V LANĚ L L C ,8 n 4 0,99 (3) ,9 N C [N] celková síla n [-] počet nosných průřezů lana η [-] účinnost kladkostroje, dle [9] BRNO

20 NÁVRH A VÝPOČET JMENOVITÁ ÚNOSNOST LANA P P k L L 4, , ,1 N 228,8 kn (4) k L [-] součinitel bezpečnosti lana, volen dle [9] L [N] osová síla v laně VOLBA LANA Na základě vypočtené únosnosti lana voleno lano šestipramenné, konstrukce SEAL, 186 drátů (6x31), dle [15] - průměr lana d L = 19 mm - pevnost drátů lana 1770 MPa - únosnost lana 240,7 kn Jedná se o lano vinuté protiběţným způsobem. Prameny lana mají vnější vrstvu drátů větších průměrů. Tato lana jsou odolná proti otěru. Ohebnost lana je zajištěna dráty menších průměrů první a druhé vrstvy [15]. 228,8 kn 240, 7 kn volené lano vyhovuje Obr. 3.1 Lano SEAL 186 drátů [15] SKUTEČNÁ BEZPEČNOST LANA k k Lskut Lskut pskut L 4,3 240,7 55,8 (5) pskut [N] jmenovitá únosnost lana L [N] osová síla v laně BRNO

21 NÁVRH A VÝPOČET 3.2 VÝPOČET ROZMĚRŮ VODÍCÍCH KLADEK Kladnice bude sloţena ze 2 vodících kladek. Je volena varianta, která bude bez vyrovnávacích kladek. Kladky budou vyrobeny jako odlitek. Výpočet rozměrů kladek je proveden dle [10] TEORETICKÝ PRŮMĚR VODÍCÍ KLADKY - druh provozu: střední α kl = 24 D d L kl D 456mm 1924 (6) d L [mm] průměr lana α kl [-] součinitel závislý na typu kladky a druhu provozu, dle [10] JMENOVITÝ PRŮMĚR VODÍCÍ KLADKY D D k k D d L 437mm (7) D [mm] teoretický průměr vodící kladky d L [mm] průměr lana Průměr D k je u kladek normalizován. Pro průměry D k jsou normou uvedeny tyto rozměry: 50, 63, 80, 100, 125, 160, 220, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1 000, 1 120, 1 250, 1 400, 1 600, 1 800, mm [10]. Volen průměr kladky D k = 450 mm - a = 54 mm - b = 36 mm - c = 10 mm - e = 1 mm - r = 10,6 mm - r 1 = 18 mm - r 2 = 5 mm - r 3 = 4 mm Obr 3.2 Drážka a věnec lité kladky [5] BRNO

22 NÁVRH A VÝPOČET 3.3 VÝPOČET SIL SÍLA PŮSOBÍCÍ NA KLADKY R R C ,8 i ,9 N (8) C [N] celková síla i [-] počet kladek SÍLA PŮSOBÍCÍ NA BOČNICE B B R ,9 N (9) R [N] síla působící na kladky 3.4 VÝPOČET PŘÍČNÍKU Volen materiál příčníku / E360 Mez kluzu R ep = 350 MPa, dle [5] Obr. 3.3 Zatížení příčníku BRNO

23 NÁVRH A VÝPOČET ČEP PŘÍČNÍKU MAXIMÁLNÍ OHYBOVÝ MOMENT ČEPU PŘÍČNÍKU M M opč max opč max tb B , ,3 N mm 35 2 (10) B [N] síla působící na bočnice t b [m] tloušťka bočnice Výpočet průměru čepu příčníku proveden dle [4] opč PČ M W opč max o R k ep P (11) Z rovnice (11) provedeme vyjádření průměru čepu příčníku d PČ : d d PČ PČ 3 PČ 65,5 mm 32 M R opč max ep k P ,3 2,5 350 (12) α PČ [-] součinitel koncentrace napětí pro čep příčníku, dle [4] M opčmax [N.mm] maximální ohybový moment čepu příčníku k P [-] součinitel bezpečnosti pro příčník R ep [MPa] mez kluzu materiálu příčníku W o [mm 3 ] průřezový modul v ohybu Volen průměr čepu d PČ = 70 mm VÝPOČET SMYKOVÉHO NAPĚTÍ B Č S Č d 4 28,7 MPa B 3 PČ , (13) B [N] síla působící na bočnice d PČ [mm] průměr čepu příčníku BRNO

24 NÁVRH A VÝPOČET VÝPOČET OHYBOVÉHO NAPĚTÍ opč opč PČ 32 M d 123,4 MPa opč max 3 PČ ,3 2, (14) α PČ [-] součinitel koncentrace napětí pro čep příčníku M opčmax [N.mm] maximální ohybový moment čepu příčníku d PČ [mm] průměr čepu příčníku KONTROLA NA REDUKOVANÉ NAPĚTÍ Výpočet redukovaného napětí pro kombinované namáhání čepu dle teorie HMH [4] red red 2 opč 133MPa 3( ) 0 č 2 123,4 2 3(1 28,7) 2 (15) α 0 [-] opravný součinitel, dle [4] σ opč [MPa] ohybové napětí v čepu příčníku τ PČ [MPa] smykové napětí čepu příčníku VÝPOČET DOVOLENÉHO NAPĚTÍ dovp dovp R k ep P 350 2,5 140MPa (16) red dovp 133 MPa 140MPa vyhovuje k P [-] součinitel bezpečnosti pro příčník R ep [MPa] mez kluzu materiálu příčníku σ red [MPa] redukované napětí čepu příčníku BRNO

25 NÁVRH A VÝPOČET STŘEDNÍ ČÁST PŘÍČNÍKU Obr. 3.4 Rozměry příčníku (řez) MAXIMÁLNÍ OHYBOVÝ MOMENT M M Op max Op max t b p b B , ,8 N mm (17) B [N] síla působící na bočnice t b [mm] tloušťka bočnice b p [mm] šířka příčníku PRŮŘEZOVÝ MODUL V OHYBU W W O O 2 1 b p h b 2 h ,3 mm b3 h (18) b p, b 2, b 3, [mm] rozměry příčníku dle obr. 3.4 h 1, h 2, h 3 [mm] rozměry příčníku dle obr. 3.4 BRNO

26 NÁVRH A VÝPOČET MAXIMÁLNÍ NAPĚTÍ V OHYBU Op max Op max MOp W O max 118,1 MPa , ,3 (19) M Opmax [N.mm] maximální ohybový moment příčníku W O [mm 3 ] průřezový modul v ohybu VÝPOČET DOVOLENÉHO NAPĚTÍ dovp dovp R k ep P 350 2,5 140MPa (20) Op max dovp 118,1 MPa 140MPa vyhovuje k P [-] součinitel bezpečnosti pro příčník R ep [MPa] mez kluzu materiálu příčníku σ Omax [MPa] maximální napětí v ohybu 3.5 BOČNICE Bočnice je zatěţována silou B, která byla vypočtena v rovnici (9). Bočnice je vyrobena z materiálu / E335 Dle [5] jsou pro volený materiál tyto parametry: R eb = 300 MPa p Db = 50 MPa Obr 3.5 Rozměry bočnice BRNO

27 NÁVRH A VÝPOČET ŠÍŘKA BOČNICE Výpočet šířky bočnice proveden z namáhání na tah: t b S B b ( h b d B čk ) t b R k eb b (21) α b [-] součnitel koncentrace napětí bočnice, voleno dle [7] B [N] síla působící na bočnice h b [mm] šířka bočnice d čk [mm] průměr čepu kladek t b [mm] tloušťka bočnice R eb [MPa] mez kluzu pro materiál bočnice k b [-] součinitel bezpečnosti bočnice Z rovnice (21) vyjádříme h b : h h b b kb b B R R t eb 150,3 mm b eb d čk t b 2,5 2, , (22) Volena šířka bočnice h b = 160 mm KONTROLA BOČNICE NA OTLAČENÍ p b S B t b B d pč p Db (23) p p b b , ,1 MPa pb p Db 45,1 MPa 50MPa vyhovuje p b [MPa] skutečné otlačení bočnice B [N] síla působící na bočnice d pč [mm] průměr čepu příčníku t b [mm] tloušťka bočnice p Db [MPa] dovolený tlak pro materiál bočnice, volen dle [5] BRNO

28 NÁVRH A VÝPOČET 3.6 ČEP KLADEK Čep kladek je namáhán silami působícími od bočnic a silami působícími od kladek. Čep lze převést na nosník na dvou podporách, který je zatíţený silami. Materiálem čepu je volena konstrukční ocel / E360. Obr. 3.6 Zatížení čepu kladek MAXIMÁLNÍ OHYBOVÝ MOMENT M M Oč max Oč max R e ,9 75, ,5 N mm (24) R [N] síla působící na kladky e [mm] vzdálenost dle obr. 3.6 Výpočet proveden dle [4] (25) O Č M č W Oč max O M č 32 Oč max 3 d čk R k eč č (26) BRNO

29 NÁVRH A VÝPOČET Z rovnice (26) vyjádříme d čk : d d čk čk 3 č kč MOč R 93,1 mm eč max ,332, , (27) α č [-] součnitel koncentrace napětí pro čep kladek, voleno dle [4] k č [-] součinitel bezpečnosti čepu kladek M očmax [N.mm] maximální ohybový moment čepu R eč [MPa] mez kluzu pro materiál čepu Volen minimální průměr čepu kladek d čk = 95 mm 3.7 NÁVRH ZÁVITU HÁKU A MATICE Jeřábový hák je vyroben z materiálu / C16E, matice háku je vyrobena z materiálu / E335, závit matice je kontrolován na tah a otlačení. Dle [6] volen metrický závit M72x6 s parametry dle [5]: - velký průměr závitu D z = 72,000 mm - střední průměr závitu D 2 = 68,103 mm - malý průměr závitu D 1 = 65,505 mm - stoupání závitu s = 6 mm - malý průměr šroubu d 3 = 64,639 mm Obr 3.7 Profil metrického závitu [5] NOSNÁ HLOUBKA ZÁVITU H H 1 1 Dz D , ,248mm (28) D z [mm] velký průměr závitu D 1 [mm] malý průměr závitu BRNO

30 NÁVRH A VÝPOČET VÝPOČET VÝŠKY MATICE Z OTLAČENÍ Obr. 3.8 Matice háku v řezu p z H 1 C s D 2 l m p DOVz (29) Z rovnice (29) vyjádříme minimální délku závitu matice l m : l l m m C s H D p 1 38,2 mm 2 Dz ,8 6 3,248 68, (30) C [N] celková síla s [mm] stoupání závitu H 1 [mm] nosná hloubka závitu D 2 [mm] střední průměr závitu p Dz [MPa] dovolený tlak v závitu matice, voleno dle [5] Volena výška závitu matice l m = 50 mm PEVNOSTNÍ KONTROLA DŘÍKU HÁKU NA TAH C C t 2 S d 4 2 d 2 3 R k eh h (31) t ,8 68,103 64, ,5 BRNO

31 NÁVRH A VÝPOČET 63,9 MPa 96MPa vyhovuje C [N] celková síla d 2 [mm] střední průměr šroubu d 3 [mm] malý průměr šroubu R eh [MPa] mez kluzu pro materiál háku, voleno dle [5] k h [-] součinitel bezpečnosti pro dřík háku 3.8 VOLBA LOŽISEK Axiální loţisko v příčníku i loţiska kladek se otáčejí nízkými otáčkami, z tohoto důvodu jsou navrţena pouze z hlediska statické únosnosti AXIÁLNÍ LOŽISKO Loţisko je zatíţeno axiální silou C C ax ax oa oa C ,8 N s L ax ,7 N 1, ,8 (32) (33) C [N] celková síla s 0 [-] součinitel statické bezpečnosti, volen dle [18] Voleno loţisko SK dle [16], které má tyto parametry: - statická únosnost Coa 390 kn - vnější průměr loţiska 140 mm - vnitřní průměr loţiska 80 mm - šířka loţiska 44 mm 331,4 kn 390kN vyhovuje Obr. 3.9 Axiální ložisko SK [16] BRNO

32 NÁVRH A VÝPOČET RADIÁLNÍ LOŽISKA V kladnici jsou zvoleny 4 radiální kuličková loţiska, kaţdá kladka je uloţena na 2. Síla, která působí na jedno loţisko v radiálním směru C C rad rad oa oa c , N s L rad ,5 N 1, (34) (35) C [N] celková síla s 0 [-] součinitel statické bezpečnosti, volen dle [18] Voleny radiální kuličková loţiska, jednostranně krytovaná SK 6319-Z, dle [17], které mají následující parametry: - statická únosnost C or 118 kn - vnější průměr loţiska 200 mm - vnitřní průměr loţiska 95 mm - šířka loţiska 45 mm 82,9 kn 118kN vyhovuje Obr Radiální ložisko SK 6319-Z [17] BRNO

33 ZÁVĚR ZÁVĚR V této bakalářské práci bylo cílem navrhnout jeřábovou kladnici, která bude dimenzována pro nosnost 12,5 tun. V první části bylo zvoleno konstrukční řešení kladnice. Řešením je normální varianta kladnice, se dvěma vodícími kladkami, bez kladky vyrovnávací. Následně byl vypočten průměr lana pro dané zatíţení. Průměr lana vyšel 19 mm, dle tohoto výsledku byly dále navrţeny průměry vodících kladek lana. V další části byly provedeny pevnostní výpočty jednotlivých komponent kladnice - příčníku, bočnic, čepu kladek. Jeřábový hák byl volen dle dané nosnosti jednoduchý, s metrickým závitem M72. V posledním kroku byl proveden návrh axiálního loţiska háku a radiálních loţisek kladek. Loţiska byla volena dle katalogu firmy SK. Kladnice byla navrţena s ohledem na fakt, ţe se jedná o strojní zařízení, které pracuje mezi lidmi a musí proto bezpečně plnit svou funkci. Od tohoto faktu se odvíjela volba koeficientů bezpečnosti ve výpočtech. Modely byly vytvořeny v programu Autodesk Inventor 2012, následně z nich byla vytvořena poţadovaná technická dokumentace, která byla dále upravována v programu AutoCAD Obrázek 4.1 Model kladnice BRNO

34 POUŽITÉ INORMAČNÍ ZDROJE POUŽITÉ INORMAČNÍ ZDROJE [1] BIGOŠ, P., KULKA, J., KOPAS, M., MANTIC, M.: Teória a stavba zdvíhacích a dopravných zariadení. TU v Košiciach, Strojnická akulta 2012, 356 s., ISBN [2] DRAŢAN, rantišek, Ladislav KUPKA a kol. Jeřáby. 1. vyd. Praha: SNTL, 1968, 661 s. [3] GAJDUŠEK, J.; ŠKOPÁN, M.: Teorie dopravních a manipulačních zařízení, skripta VUT Brno, 1988 [4] KŘÍŢ, Rudolf a Pavel VÁVRA. Strojírenská příručka: 24 oddílů v osmi svazcích. Vyd. 1. Ilustrace Jindřich Herbrych. Praha: Scientia, 1994, 241 s. ISBN X. [5] LEINVEBER, Jan. Strojnické tabulky: pomocná učebnice pro školy technického zaměření. 3. dopl. vyd. Úvaly: ALBRA, 2006, xiv, 914 s. ISBN [6] REMTA, rantišek, Ladislav KUPKA, rantišek DRAŢAN. Jeřáby I. díl. 2. přeprac. vyd. Praha: SNTL, 1974, 645 s. [7] SHIGLEY, Joseph Edward, Charles R MISCHKE a Richard G BUDYNAS. Konstruování strojních součástí. 1. vyd. Editor Martin Hartl, Miloš Vlk. Brno: VUTIUM, 2010, 1159 s. ISBN [8] ČSN Přídržky čepů. 1965, 4 s. [9] ČSN Zdvihací zařízení. Výpočet ocelových lan pro jeřáby a zdvihadla. 1978, 8 s. [10] ČSN Zdvihací zařízení. Kladky a bubny pro ocelová lana. 1957, 9 s. [11] ČSN EN A1. Jeřáby - Návrh všeobecně - Část 1: Základní principy a požadavky. 2009, 28 s. [12] ČSN EN Jeřáby - Návrh všeobecně - Část 2: Účinky zatížení. 2011, 56 s. [13] ČSN ISO 4301/1. Jeřáby a zdvihací zařízení. Klasifikace. Část 1: Všeobecně. 1992, 8 s. [14] KRÁLOVO POLE CRANES, a.s. Klasické jeřábové kladnice [online]. [cit ]. Dostupné z: [15] METALLAN, spol. s r.o. Vázací prostředky [online]. [cit ]. Dostupné z: [16] SK CZ, a.s. Axiální kuličková ložiska, jednosměrná [online]. [cit ]. Dostupné z: BRNO

35 POUŽITÉ INORMAČNÍ ZDROJE [17] SK CZ, a.s. Kuličková ložiska, jednořadá [online]. [cit ]. Dostupné z: [18] SK CZ, a.s. Potřebná statická únosnost [online]. [cit ]. Dostupné z: WT.z_oss_rank=1 BRNO

36 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ b p [mm] šířka příčníku b p, b 2, b 3, [mm] rozměry příčníku dle obr. 3.4 D [mm] teoretický průměr vodící kladky D 1 [mm] malý průměr závitu d 2 [mm] střední průměr šroubu D 2 [mm] střední průměr závitu d 3 [mm] malý průměr šroubu d čk [mm] průměr čepu kladek D k [mm] jmenovitý průměr vodící kladky d L [mm] průměr lana d PČ [mm] průměr čepu příčníku D z [mm] velký průměr závitu e [mm] vzdálenost dle obr. 3.6 ax [N] síla působící na loţisko v axiálním směru B [N] síla působící na bočnice C [N] celková síla L [N] osová síla v laně pskut [N] jmenovitá únosnost lana R [N] síla působící na kladky rad [N] sílla působící na loţisko v radiálním směru S [N] statická síla g [m.s -2 ] tíhové zrychlení H 1 [mm] nosná hloubka závitu h 1, h 2, h 3 [mm] rozměry příčníku dle obr. 3.4 h b [mm] šířka bočnice i [-] počet kladek k b [-] součinitel bezpečnosti bočnice k č [-] součinitel bezpečnosti čepu kladek k h [-] součinitel bezpečnosti pro dřík háku k L [-] součinitel bezpečnosti lana k Lskut [-] skutečná bezpečnost lana k P [-] součinitel bezpečnosti pro příčník l m [mm] výška matice háku m k [kg] předpokládaná hmotnost kladnice M očmax [N.mm] maximální ohybový moment čepu M opčmax [N.mm] maximální ohybový moment čepu příčníku M Opmax [N.mm] maximální ohybový moment příčníku n [-] počet nosných průřezů lana p b [MPa] skutečné otlačení bočnice p Db [MPa] dovolený tlak pro materiál bočnice p Dz [MPa] dovolený tlak v závitu matice p z [MPa] skutečné otlačení závitu matice Q [kg] hmotnost břemene R eb [MPa] mez kluzu pro materiál bočnice R eč [MPa] mez kluzu pro materiál čepu R eh [MPa] mez kluzu pro materiál háku, R ep [MPa] mez kluzu pro materiál příčníku BRNO

37 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ s [mm] stoupání závitu s L [-] součinitel pro výpočet loţisek t b [m] tloušťka bočnice v z [m.s -1 ] zdvihová rychlost W O [mm 3 ] průřezový modul v ohybu α 0 [-] opravný součinitel α b [-] součnitel koncentrace napětí bočnice α č [-] součnitel koncentrace napětí pro čep kladek α kl [-] součinitel závislý na typu kladky a druhu provozu α PČ [-] součinitel koncentrace napětí pro čep příčníku γ [-] součinitel náhodného zvětšení břemene η [-] účinnost kladkostroje σ dovp [MPa] dovolené napětí pro příčník σ oč [MPa] ohybové napětí v čepu kladek σ opč [MPa] ohybové napětí v čepu příčníku σ Opmax [MPa] maximální napětí v ohybu pro příčník σ red [MPa] redukované napětí čepu příčníku σ t [MPa] skutečné napětí v tahu τ PČ [MPa] smykové napětí čepu příčníku BRNO

38 SEZNAM PŘÍLOH SEZNAM PŘÍLOH Výkresová dokumentace Jeřábová kladnice výkres sestavy 0-S /14 Příčník výkres součásti 3-B /14-5 BRNO