PÁSOVÝ ŠIKMÝ DOPRAVNÍK PRO DOPRAVU DRCENÉHO VÁPENCE

VYOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERITY OF TECHNOLOGY FAKULTA TROJNÍHO INŽENÝRTVÍ ÚTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING PÁOVÝ ŠIKMÝ DOPRAVNÍK PRO DOPRAVU DRCENÉHO VÁPENCE INCLINED BELT CONVEYOR FOR TRANPORT OF CRUHED LIMETONE BAKALÁŘKÁ PRÁCE BACHELOR' THEI AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE UPERVIOR TOMÁŠ HALÁMKA doc. Ing. JIŘÍ MALÁŠEK, Ph.D. BRNO 0

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav automobilního a dopravního inženýrství Akademický rok: 00/0 ZADÁNÍ BAKALÁŘKÉ PRÁCE student(ka): Tomáš Halámka který/která studuje v bakalářském studijním programu obor: trojní inženýrství (30R06) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č./998 o vysokých školách a se tudijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma bakalářské práce: v anglickém jazyce: Pásový šikmý dopravník pro dopravu drceného vápence Inclined belt conveyor for transport of crushed limestone tručná charakteristika problematiky úkolu: Provést výpočet a konstrukční řešení pásového dopravníku pro zadaný materiál. Dopravní výkon 30 000kg.h- Osová vzdálenost přesypů 55m Výškový rozdíl m Dopravovaný materiál: drcený vápenec objemové hmotnosti 550kg.m-3, zrnitosti 0 až 40mm, sypný úhel 30deg Cíle bakalářské práce: Proveďte funkční výpočet, určení hlavních rozměrů, navrhněte pohon dopravníku. Proveďte pevnostní výpočet hnaného bubnu. Nakreslete sestavný výkres dopravníku, detailní výkres svarku stojiny, detailní výkres svarku napínací stanice.

eznam odborné literatury:. Ondráček,E., Vrbka,J., Janíček,P. : Mechanika těles - pružnost a pevnost II VUT Brno, 988. Jančík, L.: Části a mechanismy strojů, ČVUT Praha, 004 3. Klimeš P.: Části a mechanismy strojů I, II, VUT Brno 003 4. Janíček P., Ondráček E., Vrbka J.: Pružnost a pevnost, VUT Brno, 99 5. Gajdůšek, J., Škopán, M.: Teorie dopravních a manipulačních zařízení, skripta VUT Brno 988 Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Jiří Malášek, Ph.D. Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven časovým plánem akademického roku 00/0. V Brně, dne 8..00 L.. prof. Ing. Václav Píštěk, Drc. Ředitel ústavu prof. RNDr. Miroslav Doupovec, Cc. Děkan fakulty

Anotace Cílem této bakalářské práce je provést návrh šikmého pásového dopravníku pro dopravu drceného vápence. Práce obsahuje konstrukční řešení jednotlivých uzlů, popis použitých komponent, funkční výpočet dopravníku, návrh pohonu a některé pevnostní výpočty. Klíčová slova Pásový dopravník, drcený vápenec, dopravní pás, pohon dopravníku, napínací stanice Annotation The aim of this bachelor thesis is to design an inclined belt conveyor for transport of crushed limestone. The bachelor thesis contains a design of individual nodes, description of the components, functional calculation conveyor, proposal of conveyor traction and some of the strength calculations. Keywords Belt conveyor, crushed limestone, conveyor belt, conveyor drive, tensioning stations

Bibliografická citace HALÁMKA, T. Pásový šikmý dopravník pro dopravu drceného vápence. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 0. 35 s. Vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Jiří Malášek, Ph.D.

Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem zadanou bakalářskou práci vypracoval samostatně za použití níže uvedené literatury a s využitím rad a poznatků vedoucího bakalářské práce pana doc. Ing. Jiřího Maláška, Ph.D. V Brně dne 7.5.0 Tomáš Halámka..

Poděkování Chtěl bych poděkovat mému vedoucímu bakalářské práce panu doc. Ing. Jiřímu Maláškovi, Ph.D. za cenné rady. Dále děkuji své rodině za podporu při studiu.

Obsah Úvod... 4. Pásové dopravníky... 4. Rozdělení pásových dopravníků... 4.3 chéma pásového dopravníku... 4 Konstrukce... 5. Rám dopravníku... 5. tojiny... 5.3 Napínací stanice... 6.4 Hnaný buben... 7 3 Použité komponenty... 8 3. Pohon dopravníku... 8 3. Horní válečková stolice... 9 3.. Válečky v horní stolici... 9 3.3 Vratná válečková stolice... 9 3.3. Válečky ve vratné stolici... 0 3.4 Dopravní pás... 0 3.5 těrač dopravního pásu... 4 Funkční výpočet... 4. klon dopravníku... 4. Volba rychlosti pásu... 4.3 Volba pásu a válečkové stolice... 4.3. Potřebný teoretický průřez náplně na pásu... 4.3. Určení šířky pásu... 3 4.4 Kontrola velikosti pásu... 3 4.4. Kontrola pásu na zrnitost dopravovaného materiálu... 3 4.4. Využitelná ložná šířka pásu... 3 4.4.3 klon válečků... 3 4.4.4 Průmět b na vodorovnou rovinu... 3 4.4.5 Plocha průřezu horní části náplně... 3 4.4.6 Plocha průřezu dolní části náplně... 3 4.4.7 Celková plocha průřezu náplně... 3 4.4.8 oučinitel sklonu... 4 4.4.9 kutečná plocha průřezu... 4 4.4.0 Kontrola pásu na potřebný ložný prostor... 4 4.5 Výpočet hlavního odporu... 4 4.5. Globální součinitel tření... 4 4.5. Tíhové síly od rotujících částí válečků na metru nosné větve... 4 4.5.3 Tíhové síly od rotujících částí válečků na metru vratné větve... 5 4.5.4 Tíhová síla na metru dopravního pásu... 5 4.5.5 Hmotnost metru dopravního pásu... 5 4.6 Výpočet vedlejšího odporu... 5 4.6. Odpor v násypce... 5 4.6. Ohybový odpor pásu na nepoháněcím bubnu transportéru... 5 4.6.3 Odpor v ložiskách nepoháněcích bubnů... 6 4.7 Výpočet přídavného odporu... 6 4.7. Odpor k překonání dopravní výšky... 6 4.7. Odpor vzniklý vychýlením bočních válečků z roviny kolmé k ose transportéru.. 6 4.7.3 Odpor čističů pásu... 6

4.7.4 Odpor shrnovače materiálu... 6 4.7.5 Odpor shazovacího vozu... 6 4.7.6 Odpor tření materiálu o boční vedení... 6 4.8 Výsledný odpor... 7 4.9 Potřebný výkon poháněcího bubnu... 7 4.0 Výpočet jednobubnového pohonu... 7 4.0. oučinitel tření mezi pásem a bubnem... 7 4.0. Tahová síla v horní větvi pásu... 7 4.0.3 Tahová síla v dolní větvi pásu... 8 4.0.4 Napínací síla... 8 4.0.5 Zpětné určení tahové síly v horní větvi... 8 4.0.6 Zpětné určení tahové síly v dolní větvi... 8 4.0.7 Dovolená síla v pásu... 9 4.0.8 Kontrola dovolené síly v pásu... 9 4.0.9 Celková síla působící na buben... 0 5 Pevnostní výpočet... 0 5. Pevnostní výpočet pláště hnaného bubnu... 0 5.. Materiál pláště bubnu a jeho mechanické vlastnosti... 5.. Určení spojitého zatížení na bubnu... 5..3 Výpočet silových reakcí... 5..4 Maximální ohybový moment na bubnu... 5..5 Modul průřezu v ohybu... 5..6 Maximální napětí v ohybu... 5..7 Bezpečnost pláště bubnu vzhledem k ohybu... 5. Pevnostní výpočet hřídele hnaného bubnu... 3 5.. Materiál hřídele bubnu a jeho mechanické vlastnosti... 3 5.. Výpočet silových reakcí... 3 5..3 Maximální ohybový moment na hřídeli... 4 5..4 Modul průřezu v ohybu na hřídeli... 4 5..5 Maximální ohybové napětí na hřídeli... 4 5..6 Bezpečnost v ohybu... 5 5.3 Návrh pružiny... 5 5.3. Známé a zvolené hodnoty... 6 5.3. íla předpružení... 6 5.3.3 tlačení při předpružení... 6 5.3.3 tlačení volně zatížené pružiny... 6 5.3.4 tlačení plně zatížené pružiny... 6 5.3.5 íla plně zatížené pružiny... 6 5.3.6 Průměr drátu pružiny... 6 5.3.7 Mez pevnosti v krutu... 7 5.3.8 Korekční součinitel... 7 5.3.9 Potřebný počet činných závitů... 7 5.3.0 Celkový počet závitů... 7 5.3. Vůle mezi závity... 8 5.3. Délka volné pružiny... 8 5.3.3 Délka plně zatížené pružiny... 8 5.3.4 Délka stlačené pružiny... 8 5.4 Kontrola závitové tyče na vzpěr... 8 5.4. Známé a volené hodnoty... 8 5.4. Kvadratický moment průřezu... 9

5.4.3 Plocha nejmenšího průřezu závitové tyče... 9 5.4.4 Poloměr setrvačnosti... 9 5.4.5 Štíhlost... 9 5.4.6 Mezní štíhlost... 30 5.4.7 íla na mezi pevnosti... 30 5.4.8 Bezpečnost k meznímu stavu vzpěrné stability... 30 6 Závěr... 30 7 eznam použitých zdrojů... 3 7. Použitá literatura... 3 7. Internetové zdroje... 3 8 eznam použitých symbolů... 3 9 eznam příloh... 35 3

Úvod. Pásové dopravníky Pásové dopravníky jsou jedny z nejrozšířenějších zařízení ke kontinuální dopravě sypkých látek i kusových materiálů ve vodorovném i šikmém směru. Dopravní pás zastává funkci jak tažnou, tak nosnou. Mezi hlavní výhody pásových dopravníků patří vysoký dopravní výkon, schopnost dopravy na velké vzdálenosti, malá spotřeba energie a snadná údržba.. Rozdělení pásových dopravníků Dle literatury [3] se pásové dopravníky dělí: a) podle tažného elementu (dopravního pásu): - dopravníky s gumovým pásem nebo pásem z PVC - dopravníky s ocelovým pásem - dopravníky s ocelogumovým pásem - dopravníky s pasem z drátěného pletiva b) podle tvaru dopravníku: - dopravníky vodorovné - dopravníky šikmé - dopravníky konvexní (přechod ze šikmého směru na vodorovný) - dopravníky konkávní (přechod z vodorovného směru na šikmý) - dopravníky kombinované (kombinace konvexního a konkávního) c) podle provedení nosné konstrukce: - dopravníky stabilní - dopravníky pojízdné a přenosné - dopravníky přestavitelné.3 chéma pásového dopravníku Obr. chéma pásového dopravníku 4

. Rám dopravníku. tojina 3. Dopravní pás 4. Hnací buben 5. Hnaný buben 6. Nosné válečkové stolice 7. Vratné válečkové stolice 8. těrač pásu 9. Násypka 0. Napínací zařízení. Kotevní šroub Konstrukce. Rám dopravníku Rám dopravníku je složen ze segmentů, které se skládají z normalizovaných profilů U 80/A ČN 4 5570, na kterých jsou přivařeny patky, pomocí kterých se jednotlivé segmenty k sobě přišroubují. Mezi profily budou navařeny výstuhy ze čtvercových trubek TR 4HR 00 x 6 ČN 4570.00.. tojiny Obr. egment rámu dopravníku Dopravník má celkem šest stojin. tojiny jsou svařeny z normalizovaných profilů U 00/A ČN 4 557 a z čtvercových trubek TR 4HR 00 x 6 ČN 4570.00, které slouží jako výstuhy. tojiny jsou pro větší stabilitu dole rozšířeny. Mezi třetí a čtvrtou a pak mezi pátou a šestou stojinou jsou vzpěry pro větší stabilitu v podélném směru. 5

Obr. 3 tojina číslo.3 Napínací stanice Pro přenos tažné síly z hnacího bubnu na pás je zapotřebí správné napnutí pásu, kterého je dosaženo napínací silou vyvozenou napínacím zařízením. U tohoto dopravníku bylo zvoleno napínání pásu pomocí pružiny. právné předpětí pružiny bude prováděno pomocí šroubu. Pracovní rozsah pružiny je vyznačen na trnu. Pokud se bude předpětí pohybovat v daném rozsahu, bude při pohledu kontrolní drážkou na trn vidět pouze modře obarvená část trnu. Pokud se ale bude pružina blížit ke konci pracovního rozsahu, objeví se žlutá část. V takovém případě je třeba dotáhnout šrouby. Při překročení pracovního rozsahu bude vidět barva červená. 6

Obr. 4 Napínací stanice Obr. 5 Řez napínacím mechanismem.4 Hnaný buben V daném konstrukčním řešení je hnaný buben zároveň bubnem napínacím. Bude umístěn na straně násypu materiálu na pás. Bude složen ze dvou čel, pláště a hřídele. Průměr vratného bubnu je 400mm a šířka je 500mm. Plášť bubnu bude mít tloušťku 5mm. Průměr hřídele bude 90mm. 7

3 Použité komponenty 3. Pohon dopravníku Pohon dopravníku bude zajišťován elektrobubnem. Použitím elektrobubnu odpadá nutnost použití elektromotoru a převodové skříně a dojde tím ke zjednodušení poháněcí stanice. Podle vypočítaného potřebného výkonu byl zvolen elektrobuben Rulmeca TM 400 ze zdroje []. Hlavní parametry: Výkon: 7,5kW Kroutící moment: 653Nm Maximální radiálí zatížení: 4000 N Průměr bubnu: 404mm Šířka bubnu: 500mm Obr. 6 Elektrobuben Rulmeca[] 8

3. Horní válečková stolice louží k podpírání dopravního pásu s materiálem v horní větvi. V horní větvi se většinou používají válečkové stolice korýtkového tvaru, které se skládají z více válečků. V horní větvi byla použita dvouválečková korýtková stolice Tranza CV-. tolice bude připevněna ke konstrukci pomocí úchytů, které se hodí k připevnění k U-profilům. Hlavní parametry: 3.. Válečky v horní stolici Obr. 7 Horní válečková stolice Tranza CV- Délka: 700mm Úhel sklonu válečků: 0 Hmotnost: 5kg Do horní větve byly zvoleny válečky Tranza F-063x50-604. Hlavní parametry: 3.3 Vratná válečková stolice Průměr: Ø63mm Délka: 50mm Tíhová síla od rotujících částí: 4,N Hmotnost:,kg Ložisko: 604 louží k podpírání prázdného dopravního pásu ve vratné větvi. Ve vratné větvi se používají stolice rovné s jedním válečkem. Ve vratné větvi byla použita válečková stolice Tranza RB-. Vratná stolice je stejně jako horní stolice připevněna ke konstrukci pomocí úchytů. Obr. 8 Dolní válečková stolice Tranza RB- 9

Hlavní parametry: Délka: 700mm Hmotnost:,4kg 3.3. Válečky ve vratné stolici Do vratné větve byly zvoleny válečky Tranza F-063x500-604. Hlavní parametry: 3.4 Dopravní pás Průměr: Ø63mm Délka: 500mm Tíhová síla od rotujících částí: 3N Hmotnost: 3,6kg Ložisko: 604 Na dopravní pás jsou kladeny velmi vysoké požadavky, zejména se jedná o vysokou odolnost proti otěru, vysokou podélnou tuhost, vysokou pevnost a schopnost odolávat účinkům střídavého namáhání. Dopravní pásy se skládají z textilního nosného jádra obaleného ochrannými krycími vrstvami. Dle výpočtů byl zvolen pás Gumex EP 400/3 ze zdroje[9]. Hlavní parametry: Obr. 9 Dopravní pás Gumex EP 400/3[9] Šířka pásu: 400mm Tloušťka pásu: 9mm Plošná hmotnost:,kg m - Pevnost v tahu v podélném směru: 400N mm - 0

3.5 těrač dopravního pásu těrače dopravního pásu slouží k čištění pásu od lepkavých zbytků přepravovaného materiálu aby nedocházelo k nalepení zbytků na válečky v dolních stolicích. Tím by docházelo ke zvětšování odporů a poškozování pásu. ohledem na přepravovaný materiál byl zvolen stěrač od firmy AB Technology s.r.o model CJ. s břity z karbidu wolframu, který se umisťuje na čelo vynášecího válce. 4 Funkční výpočet 4. klon dopravníku Obr. 0 těrač pásu CJ.[0] Obr. klon dopravníku

sin ε H L H ε arcsin L ε arcsin 55 ε,5 () 4. Volba rychlosti pásu Dle tab. v literatuře [] je pro drcený vápenec doporučena rychlost v (,5-,5)m s - Zvolena rychlost v,5m s - 4.3 Volba pásu a válečkové stolice Zvolen korýtkový pás a dvouválečková stolice. Obr. Průřezy náplně na pásu 4.3. Potřebný teoretický průřez náplně na pásu Q t 3600 ρ v 30 t 3600,55,5 0,0553m t ()

4.3. Určení šířky pásu Dle tab. 4 v literatuře [] je nejbližší hodnota teoretického průřezu náplně na pásu: t 0,06 > Zvolena šířka pásu B 400mm. 4.4 Kontrola velikosti pásu 4.4. Kontrola pásu na zrnitost dopravovaného materiálu Podle tab. 6 v literatuře [] je pro šířku pásu 400mm největší délka hrany netříděného materiálu 00mm > 40mm > šířka pásu z ohledem na zrnitost vyhovuje. 4.4. Využitelná ložná šířka pásu b 0, 8 B (3) b 0,8 400 b 30mm 4.4.3 klon válečků Dle zvolených válečkových stolic je sklon válečků β 0. 4.4.4 Průmět b na vodorovnou rovinu b b cos β (4) b 30 cos 0 b 300,70mm 4.4.5 Plocha průřezu horní části náplně 6 b tg ψ 0 (5) 6 6 300,70 tg30 0 6 0,00870m 4.4.6 Plocha průřezu dolní části náplně 6 0,05 B (6) 0 0,05 400 0 0,0086m 6 4.4.7 Celková plocha průřezu náplně Tvar a rozdělení průřezu náplně je na obr.. + (7) 3

0,00870 + 0,0086 0,0686m 4.4.8 oučinitel sklonu 0,957. Dle tab. 5 v literatuře [] je pro daný sklon dopravníku součinitel sklonu k k 4.4.9 kutečná plocha průřezu (8) k k k k k 0,0686 0,957 0,064m 4.4.0 Kontrola pásu na potřebný ložný prostor Podmínka: k > t 0,064m > 0,06m (9) Zvolený pás na potřebný ložný prostor vyhovuje. 4.5 Výpočet hlavního odporu [( q + q ) cos + qrh qrd ] 55[ ( 36,6 + 47,48) cos,5 + 56,8 +,5] O H f L ε + (0) O 0,056 O H H 553,0N 4.5. Globální součinitel tření f f f f k 0,0,8 0,056 () f 0,0 zvoleno dle literatury [] pro běžně vyrobené transportéry. k,8 zvoleno dle diagramu v literatuře [] pro provozní teploty do -0 C. 4.5. Tíhové síly od rotujících částí válečků na metru nosné větve q q q rh rh rh Grh nh th 4, 0,5 56,8N m () G rh 4,N dle 3.. 4

4.5.3 Tíhové síly od rotujících válečků na metru vratné větve q q q rd rd rd Grd nd td 3,5 N m (3) G rd 3N dle 3.3. 4.5.4 Tíhová síla na metru dopravního pásu Q g q 3, 6 v 30 9,8 q 3,6,5 q 36,6 N m (4) 4.5.5 Hmotnost metru dopravního pásu Dle výrobce [9] je je tíhová síla od jednoho metru dopravního pásu q 47,48 N m -. 4.6 Výpočet vedlejšího odporu O + + O O V V V N OC LC 63,5 + 45, + 00 308,6N (5) 4.6. Odpor v násypce N N N q v g 36,6,5 9,8 63,5N (6) ρ bn g v 000 36,6 0,5 0 + +,550 300 9,8,5 000 q v ( ) + + 0 v v 0 ( ) 4.6. Ohybový odpor pásu na nepoháněcím bubnu transportéru OC OC OC T t B,5 + g (7) B g 3 Db 9590 9 400,5 + 9,8 400 9,8 3 30 45,N 5

4.6.3 Odpor v ložiskách nepoháněcích bubnů L (49-47)N (8) Zvolen odpor L 00N LC LC LC z b L 00 00N (9) 4.7 Výpočet přídavného odporu O P Z + VV + C + P + + BV (0) O 597,44 + 0 + 78,48 + 0 + 0 + 0 + 0 O P p 675,9N 4.7. Odpor k překonání dopravní výšky Z Z Z q H 36,6 597,44N () 4.7. Odpor vzniklý vychýlením bočních válečků z roviny kolmé k ose transportéru Válečky nebudou vychýleny > vv 0. 4.7.3 Odpor čističů pásu C C C (,0až0, ) B g z 0 04 () C 0,0 400 9,8 78,48N 4.7.4 Odpor shrnovače materiálu Nebude použit shrnovač materiálu > sp 0. 4.7.5 Odpor shazovacího vozu Nebude použit shazovací vůz > s 0. 4.7.6 Odpor tření materiálu o boční vedení Nebude boční vedení > bv 0. 6

4.8 Výsledný odpor P O + O + O H V P 553,0 + 308,6 + 675,9 P 3537,55N P (3) 4.9 Potřebný výkon poháněcího bubnu N A N N A A P v η 3537,55,5 0,9 5895,9W (4) Elektrobuben zvolen v 3.. 4.0 Výpočet jednobubnového pohonu Obr. 3 Tahové síly v pásu 4.0. oučinitel tření mezi pásem a bubnem Dle tab. 3 v literatuře [] byla zvolena hodnota součinitele tření µ 0,3. 4.0. Tahová síla v horní větvi pásu αoµ e T P P + αoµ αoµ e e (5) 7

T T 3537,55 636,7N [ + 0,763] Hodnoty α o byly voleny z tab. v literatuře []. µ e Úhel opásání volen α o 60. 4.0.3 Tahová síla v dolní větvi pásu T T T P µ e α o 3537,55 0,763 699,5 N (6) 4.0.4 Napínací síla ( T q H ) Z Z (699,5 47,48 ) Z 4353,74N (7) Aby bylo zajištěno, že pás nebude prokluzovat, vypočtená napínací síla bude zvětšena o 0%. Z ( + 0%), Z Z, 4353,74 Z ( + 0%) ( + 0%) 4789,N (8) 4.0.5 Zpětné určení tahové síly v horní větvi Ze zvětšené napínací síly je třeba zpětně určit velikost tahu v pásu. T T T Z ( + 0%) + P + q H 4789, + 3537,55 + 47,48 6454,39N (9) 4.0.6 Zpětné určení tahové síly v dolní větvi Z ( + 0%) T + q H 4789, T + 47,4 T 95,96N (30) 8

4.0.7 Dovolená síla v pásu Pevnost pásu v tahu v podélném směru je τ 400N mm - a šířka pásu je B 400mm. T d T T d d τ B 400 400 60000N (3) 4.0.8 Kontrola dovolené síly v pásu Podmínka: T d T 60000 6454,39 (3) Pás z hlediska dovolené síly v pásu vyhovuje. 4.0.9 Celková síla působící na buben T T + T T 6454,39 + 95,96 T 9370,35N (33) 9

5 Pevnostní výpočet 5. Pevnostní výpočet pláště hnaného bubnu Rozměry: D b 30mm d b 90mm L 0mm L 400mm Obr. 4 Zatížení bubnu s průběhem VVÚ 0

5.. Materiál pláště bubnu a jeho mechanické vlastnosti Buben bude vyroben z materiálu 373. Plášť bubnu je namáhán míjivým ohybem. Dovolené napětí pro míjivý ohyb dle [] je: σ DO 70 05 MPa. Volím σ DO 70Mpa. 5.. Určení spojitého zatížení na bubnu q q q T L 9370,35 400 3,43N mm (34) 5..3 Výpočet silových reakcí Momentová podmínka k bodu A: M oa 0 L ( L + L ) q L + L 0 F b L q L + L L F b L + F F b b 400 3,43 400 + 0 0 + 400 4685,8 N (35) (36) ilová podmínka: T 0 F + F q L F F F a b q L F a b a a 4685,8 N 0 3,43 400 4685,8 (37) (38) 5..4 Maximální ohybový moment na bubnu Z VVÚ vyplývá že maximální ohybový moment je v místě C. M O max C L L L Fb + L q (39) 4

M M O max C O max C 400 400 4685,8 + 0 3,43 4 560Nmm 56,Nm 400 5..5 Modul průřezu v ohybu W W W OB OB OB 4 Db d π 3 D b 4 4 b 4 30 90 π 3 30 3 047080mm,05 0 3 m 3 (40) 5..6 Maximální napětí v ohybu M O max C σ O (4) W σ σ O O OB 56, 3,05 0 535449,5Pa 0,54MPa 5..7 Bezpečnost pláště bubnu vzhledem k ohybu k B k k B B σ σ DO O 70 0,54 30 (4) Tloušťka pláště bubnu vzhledem k ohybovému napětí vyhovuje.

5. Pevnostní výpočet hřídele hnaného bubnu Rozměry: D O 90mm d O 70mm L 3 90mm L 4 440mm Obr. 5 Zatížení hřídele bubnu s průběhem VVÚ 5.. Materiál hřídele bubnu a jeho mechanické vlastnosti Hřídel bubnu bude vyroben z materiálu 373. Hřídel je namáhán střídavým ohybem. Dovolené napětí pro střídavý ohyb dle [] je: σ DO 50 75 MPa. Volím σ DO 50Mpa. 5.. Výpočet silových reakcí F F a a F a 4685, 8N F F b b F b 4685, 8N (43) (44) 3

M OC 0 F L + L F F F Momentová podmínka k bodu C: ( 3 4 ) Fb ( L3 + L4 ) Fa L3 0 F L + F ( L + L ) d a 3 b 3 4 d (46) L3 + L4 d d 4685,8 90 + 4685,8 90 + 440 4685,8 N ilová podmínka: ( 90 + 440) (45) T 0 F F F F F c a Fb + Fd F + F F c a b d c c 4685,8 + 4685,8 4685,8 4685,8 N 0 (47) (48) 5..3 Maximální ohybový moment na hřídeli Z VVÚ vyplývá, že maximální ohybový moment se nachází mezi působišti sil F a a F b. Moment je počítán k bodu A, který leží v místě působiště síly F a. M M M O max A O max A O max A F c L 4685,8 90 3 89084Nmm 890,8 Nm (49) 5..4 Modul průřezu v ohybu na hřídeli W W W OD OD OD 3 DO π 3 3 90 π 3 7569mm 3 7,6 0 5 m 3 (50) 5..5 Maximální ohybové napětí na hřídeli σ σ σ OD OD OD M O max A W OD 890,8 5 7,6 0 4368,56 Pa,43MPa (5) 4

5..6 Bezpečnost v ohybu k D k k D D σ σ DO OD 50,43 4 (5) 5.3 Návrh pružiny Navržený průměr hřídele bubnu vzhledem k ohybovému napětí vyhovuje. Návrh pružiny byl proveden dle literatury [5]. Obr. 6 Pracovní diagram tlačné pružiny 5

5.3. Známé a zvolené hodnoty Materiál pružiny: 090 Zušlechtěný materiál 090 má podle [] R m 450 MPa a G 7.85. 0 4 MPa. Poměr vinutí: 6 třední průměr pružiny: D p 60 mm Pracovní zdvih h p 60 mm 5.3. íla předpružení ( + 0% ) F Z p (53) 4789, Fp F 394,56N p 5.3.3 tlačení při předpružení y y y ( 5) 60 0mm h p (54) 5.3.4 tlačení plně zatížené pružiny y y + y y 8 8 8 h p 0 + 60 80mm (55) 5.3.5 íla plně zatížené pružiny F F F p8 p8 p8 y8 Fp y 80 394,56 0 359,84 N (56) 5.3.6 Průměr drátu pružiny M τ k W k k τ DK Dp M k F8 3 d p Wk π 6 (57) (58) (59) 6

Po dosazení: D F8 π d d d d p p p 6 p 3 p 3 τ 8 F DK p8 D π τ p DK K 8 359,84 60,4 3 π 870 9,mm K (60) Zvolen průměr drátu pružiny d p 0 mm. 5.3.7 Mez pevnosti v krutu: τ τ τ DK DK DK 0, 6 Rm 0,6 450 870Mpa (6) 5.3.8 Korekční součinitel K K K K K K i + 0, i 6 + 0, 6,4 (6) 5.3.9 Potřebný počet činných závitů n 4 y8 G d p 3 8 Fp8 Dp 4 80 7,85 0 0 n 3 8 359,84 60 n,77 3závitů 4 (63) 5.3.0 Celkový počet závitů z n + n z z 3 + z 5závitů (64) 7

5.3. Vůle mezi závity v v v 0, 3 p0 d p p0 p0 0,3 0 3mm (65) v v v 0, pmin d p p min p min 0, 0 mm (66) 5.3. Délka volné pružiny l l l p 0 l p8 + hp + y p0 p0 74 + 60 + 0 454mm (67) 5.3.3 Délka plně zatížené pružiny l l l l + ( z ) v min + ( 5 ) p8 p9 p p8 p8 50 74mm (68) 5.3.4 Délka stlačené pružiny l l l z p9 d p p9 p9 5 0 50mm (69) 5.4 Kontrola závitové tyče na vzpěr chéma napínání na obr. [5]. 5.4. Známé a volené hodnoty Materiál závitové tyče: 3 4.6 Z literatury [7]: σ k 490 Mpa l 000mm F p8 359,84 N Závit M33 > Ød 3 8,706 mm Způsob uložení prutu podle obr. [7] zvolen b) > α π, l red l 8

a) b) c) d) 5.4. Kvadratický moment průřezu Obr. 7 Způsoby uložení prutu[6] J J J min min min 4 d3 π 64 4 8,706 π 64 3333,94 mm 4 (70) 5.4.3 Plocha nejmenšího průřezu závitové tyče zt zt zt d π 3 4 8,706 π 4 647,mm (7) 5.4.4 Poloměr setrvačnosti i i J min zt 3333,94 647, i 7,8mm (7) 5.4.5 Štíhlost l λ i 000 λ 7,8 λ 39,8 (73) 9

5.4.6 Mezní štíhlost λ M α E σ K (74) λ λ M M π 65, 0 490 5 λ>λ M > Prut je při zatížení v elastické oblasti a můžeme užít Eulerovy vztahy. 5.4.7 íla na mezi pevnosti F s F F s s α E J min π E J l l 5, 0 3333,94 π 000 69084,34N min (75) 5.4.8 Bezpečnost k meznímu stavu vzpěrné stability k k k Fs F 69084,34 359,84 9 s s s (76) 6 Závěr k s > > Závitová tyč vzhledem k meznímu stavu vzpěrné stability vyhovuje. Byl navržen pásový dopravník na dopravu drceného vápence. Funkční výpočet byl proveden dle normy ČN 6 30. Byla provedena pevnostní kontrola hnaného bubnu a hřídele bubnu. Dále byl proveden návrh napínací pružiny a kontrola napínací tyče na vzpěr. Dopravník byl navržen jako rozebíratelná sestava složená ze svařovaných podsestav. Napínání pásu bylo vyřešeno pomocí pružin jejichž předpětí se bude seřizovat šroubem. Pohon dopravníku byl zvolen pomocí elektrobubnu, což vede ke zjednodušení celé poháněcí stanice. Komponenty byly voleny z katalogů firem s ohledem na jednoduchou montáž a cenu. Dopravník byl nejprve sestaven ve 3D modeláři a potom nakreslen výkres sestavení a výkresy svarků stojiny a napínací stanice. 30

Obr. 8 Pásový dopravník 7 eznam použitých zdrojů 7. Použitá literatura [] Norma ČN 6 30 Dopravní zařízení. Pásové dopravníky. Zásady výpočtu. chválené 4.7.988. Účinnost od.7.989 [] LEINVEBER, J.; VÁVRA, P.: trojnické tabulky. Úvaly, Albra, 003 IBN 80-86490-74- [3] GAJDUŠEK, J.; ŠKOPÁN, M.: Teorie dopravních a manipulačních zařízení, první vydání, VUT v Brně 988 [4] VOBODA, P.; BRANDEJ, J.: Základy konstruování. Brno, Cerm, 007 IBN 978-80-704-535-8 [5] ZELENÝ, J.: tavba strojů strojní součásti, Computer Press, 003 IBN 80-76-3-0 [6] HORNÍKOVÁ, J.; ŠANDERA, P.: Pružnost a pevnost. Interaktivní učební text, Brno, 00 [7] JANÍČEK, P.; FLORIAN, Z.: Mechanika těles. Úlohy z pružnosti a pevnosti. Brno, Cerm, 004. 3

7. Internetové zdroje [8] www.tranza.cz [9] www.gumex.cz [0] www.abtech-cz.cz [] www.vvvmost.cz [] www.rulmecacorp.com 8 eznam použitých symbolů Značka Veličina Jednotka A Bod na hřídeli [-] B Šířka pásu [mm] b Ložná (využitá) šířka pásu [mm] b Průmět b na vodorovnou rovinu [mm] b n Šířka násypky [mm] C Bod na hřídeli [-] d b Vnitřní průměr pláště bubnu [mm] D b Vnější průměr pláště bubnu [mm] D p třední průměr pružiny [mm] D 0 Průměr hřídele bubnu [mm] d p Průměr drátu pružiny [mm] d 0 Malý průměr hřídele bubnu [mm] d 3 Malý průměr šroubu [mm] e Základ přirozených logaritmů (,788) [-] F ila pružiny [N] F a ilová reakce na bubnu [N] F a ilová reakce na hřídeli od bubnu [N] F b ilová reakce na bubnu [N] F b ilová reakce na hřídeli od bubnu [N] F c ilová reakce působící na ložisko [N] F d ilová reakce působící na ložisko [N] F s íla na mezi pevnosti [N] F p íla předpružení pružiny [N] F p8 íla plně zatížené pružiny [N] F p9 íla stlačené pružiny [N] f Globální součinitel tření [-] f Globální součinitel tření při teplotě 0 [-] G Modul pružnosti ve smyku [MPa] G rh Tíhová síla od rotujícívh částí jednoho válečku v horní stolici [N] G rd Tíhová síla od rotujícívh částí jednoho válečku v dolní stolici [N] g Tíhové zrychlení (9,8) [m s - ] H Dopravní výška [m] h p Pracovní zdvih pružiny [mm] h Výška vrchlíku náplně pásu [mm] i Poloměr setrvačnosti [mm] J min Kvadratický moment průřezu [mm 4 ] k oučinitel korekce průřezu náplně pásu [-] 3

k Teplotní součinitel [-] k k oučinitel sklonu dopravníku [-] K K Korekční součinitel [-] k s Bezpečnost k meznímu stavu vzpěrné stability [-] k D Bezpečnost hřídele vzhledem k ohybu [-] k B Bezpečnost pláště bubnu vzhledem k ohybu [-] L Osová vzdálenost přesypů [m] L Vzdálenost silové reakce od spojitého zatížení [mm] L Délka spojitého zatížení [mm] L 3 Vzdálenost od ložiska k čelu bubnu [mm] L 4 Vzdálenost mezi čely bubnu [mm] l Délka závitové tyče [mm] l p0 Délka nezatížené pružiny [mm] l p Délka předpružené pružiny [mm] l p8 Délka plně zatížené pružiny [mm] l p9 Délka stlačené pružiny [mm] l red Redukovaná délka závitové tyče namáhané na vzpěr [mm] l v Délka válečků ve stolici [mm] M Moment [Nm] M k Kroutící moment [Nm] M oa Moment k bodu A [Nm] M oc Moment k bodu C [Nm] M omaxa Maximální ohybový moment na hřídeli [Nm] M omaxc Maximální ohybový moment na bubnu [Nm] m Hmotnost dopravovaného materiálu na m délky [kg m - ] m Hmotnost pásu o šířce B [kg m - ] N A Výkon poháněcího motoru [kw] n Počet činných závitů [-] n h Počet válečků v horní stolici [-] n d Počet válečků v dolní stolici [-] n z Počet závěrných závitů [-] O H Hlavní odpory [N] O V Vedlejší odpory [N] O P Přídavné odpory [N] P Potřebná obvodová síla [N] Q Dopravované množství materiálu [t h - ] q pojité zatížení na bubnu [N mm - ] q Tíhová síla dopravovaného materiálu na m pásu [N m - ] q Tíhová síla od m pásu [N m - ] q rh Tíhová síla od rotujících částí horních válečků na m délky [N m - ] q rd Tíhová síla od rotujících částí dolních válečků na m délky [N m - ] Rm Pevnost v tahu [MPa] Celkový průřez náplně pásu [m ] BV Odpor tření dopravovaného materiálu o boční vedení [N] C Odpor čističů pásu [N] k kutečná plocha průřezu náplně [m ] L Odpor ložisek nepoháněných bubnů [N] LC Celkový odpor ložisek nepoháněných bubnů [N] N Odpor v násypce [N] OC Celkový odpor ohybem pásu [N] 33

s Odpor shazovacího vozu [N] P Odpor shrnovače materiálu [N] t Teoretický průřez náplně na pásu [m ] VV Odpor vychýlených válečků [N] Z Odpor pro překonání dopravní výšky [N] zt Plocha nejmenšího průřezu závitové tyče [mm ] Průřez vrchlíku náplně pásu [m ] Průřez spodní části náplně pásu [m ] T třední hodnota tahu v pásu na bubnu [N] T Tah v pásu ve větvi nabíhajíci na poháněcí buben [N] T Tah v pásu ve větvi sbíhajíci z bubnu [N] T d Dovolená síla v pásu [N] t Tloušťka pásu [mm] t h Rozteč horních válečkových stolic [m] t d Rozteč dolních válečkových stolic [m] V Teoretické objemové dopravované množství při rychlosti pásu m s - [m 3 h - ] v Jmenovitá rychlost pásu [m s - ] v 0 ložka rychlosti přiváděného materiálu ve směru dopravy [m s - ] v pmin Minimální vůle mezi závity [mm] v p0 Vůle mezi závity u nezátížené pružiny [mm] W k Modul průřezu v krutu [m 3 ] W OD Modul průředu v ohybu na hřídeli [m 3 ] W OB Modul průřezu v ohybu na bubnu [m 3 ] y tlačení pružiny [mm] y tlačení pružiny při předpružení [mm] y 8 tlačení plně zatížené pružiny [mm] Z Napínací síla [N] Z (+0%) Napínací síla zvětšená o 0% [N] z Celkový počet závitů [-] z b Počet všech nepoháněcích bubnů transportéru [-] z c Počet čističů pásu [-] α Veličina určená uložením prutu získaná řešením charakteristické rovnice [-] α o Úhel opásání poháněcího bubnu [ ] β klon bočních válečků [ ] ε Úhel sklonu dopravníku [ ] η Účinnost pohonu [-] λ Štíhlost [-] λ M Mezní štíhlost [-] µ oučinitel tření [-] ρ ypná hmotnost materiálu [t m -3 ] π Ludolfovo číslo (3,459) [-] σ DO Dovolené napětí v ohybu [MPa] σ k Pevnost v tahu [MPa] σ o Napětí v ohybu [MPa] σ OD Maximální ohybové napětí na hřídeli [MPa] τ Dovolená pevnost pásu v podélném směru [N mm - ] τ DK Mez pevnosti v krutu [MPa] τ K Napětí v krutu [MPa] 34

ψ ypný úhel materiálu [ ] 9 eznam příloh Výkres sestavy: PÁOVÝ DOPRAVNÍK: PD-00/00 Výkres svarku: NAPÍNACÍ TANICE: PD-0/00 TOJINA : PD-04/00 CD: Bakalářská práce 35