PÁSOVÝ ŠIKMÝ DOPRAVNÍK KAMENIVA BELT TRANSVERSAL CONVEYOR

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY PÁSOVÝ ŠIKMÝ DOPRAVNÍK KAMENIVA BELT TRANSVERSAL CONVEYOR BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR JAROMÍR PETRŮ doc. Ing. MIROSLAV ŠKOPÁN BRNO 009 Jaromír - Petrů Strana 1 9.5.009

Anotace Návrh pásového šikmého dopravníku pro dopravu kameniva. Práce se zabývá přehledem jednotlivých druhů dopravních zařízení a návrhovými výpočty šikmého dopravníku. Dále obsahuje v příloze výrobní výkresy vybraných součástí a sestavy i detailů. Klíčová slova Pásový dopravník, pohon dopravníku, napínací zařízení Annotation Design of belt transversal conveyor for stone transport. The project deals with overview of different types of transport devices and transversal conveyor design calculations. Production drawings of selected parts and assembly enclosed. Keywords Belt conveyor, conveyor traction, tension system Jaromír - Petrů Strana 9.5.009

Bibliografická citace: PETRŮ, J. Pásový šikmý dopravník kameniva. Brno:Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 009. 35 s. Vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Miroslav Škopán. Jaromír - Petrů Strana 3 9.5.009

Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem zadanou bakalářskou práci na téma Pásový šikmý dopravník kameniva vypracoval samostatně. Vycházel jsem při tom z uvedené literatury a odborných rad vedoucího bakalářské práce pana doc. Ing. Miroslava Škopána. V Brně, dne 14.5.008 Jaromír Petrů Jaromír - Petrů Strana 4 9.5.009

Poděkování Na tomto místě vyslovuji své poděkování doc. Ing. Miroslavu Škopánovi, za poskytnutí cenných informací a rad, které mi pomohli. Jaromír - Petrů Strana 5 9.5.009

OBSAH 1 ÚVOD...8 1.1 Pásové dopravníky...8 1. Rozdělení pásových dopravníků...9 POPIS ČÁSTÍ PÁSOVÉHO DOPRAVNÍKU...10.1 Dopravní pásy...10. Válečky...11.3 Válečkové stolice...11.4 Poháněcí stanice...1.5 Bubny...1.6 Čističe pásu...1 3 FUNKČNÍ VÝPOČET PÁSOVÉHO DOPRAVNÍKU...14 3.1 Výpočet úhlu sklonu pásového dopravníku...14 3. Volba jmenovité rychlosti...14 3.3 Určení šířky pásu...14 3.3.1 Celková plocha průřezu náplně...15 3.3. Dynamický sypný úhel...15 3.3.3 Plocha průřezu náplně...15 3.3.4 Plocha průřezu náplně...15 3.3.5 Ložná šířka pásu...16 3.3.6 Součinitel korekce průřezu vrchlíku náplně...16 3.3.7 Součinitel sklonu...16 3.3.8 Skutečná plocha průřezu náplně pásu...16 3.4 Kontrola pásu na potřebný ložný prostor...16 3.5 Kontrola pásu na dopravované množství...16 3.5.1 Objemový dopravní výkon...17 3.5. Hmotnostní dopravní výkon...17 3.5.3 Použité dopravní válečky a stolice...17 3.6 Hnaný a vratný buben...18 3.7 Výpočet hlavního odporu...19 3.7.1 Globální součinitel tření...19 3.7. Hmotnost rotujících částí válečků v horní větvi připadající na 1m...19 3.7.3 Hmotnost rotujících částí válečku v dolní větvi připadající na 1m...19 3.7.4 Tíhová síla dopravovaného materiálu připadající na 1m dopravníku...0 3.7.5 Hmotnost 1m dopravního pásu...0 3.8 Odpory vedlejší...0 3.8.1 Odpory vlivem ohybu pásu přes bubny...0 3.8. Odpory v ložiskách hnaného bubnu...0 3.9 Odpor k překonání dopravní výšky...1 3.10 Potřebná obvodová síla na poháněcím bubnu...1 3.11 Navýšení obvodové síly na poháněcím bubnu...1 3.1 Potřebný výkon poháněcího bubnu...1 3.13 Potřebný výkon motoru...1 3.14 Přenos obvodové síly na poháněcím bubnu...1 3.14.1 Maximální obvodová hnací síla... 3.15 Průvěs pásu... Jaromír - Petrů Strana 6 9.5.009

3.15.1 Potřebná síla pro dovolený průvěs pásu v nosné větvi... 3.15. Potřebná síla pro dovolený průvěs pásu ve vratné větvi... 3.16 Největší tahová síla v pásu...3 3.17 Dovolená síla v pásu...3 3.18 Kontrola pevnosti pásu...3 3.19 Síla v nosné větvi...3 3.0 Síla ve vratné větvi...3 3.1 Výsledná síla namáhající buben...3 4 PEVNOSTNÍ VÝPOČTY...4 4.1 Pevnostní výpočet hnaného bubnu...4 4.1.1 Volba materiálu použitého na hnaný buben...4 4.1. Vyznačení rozměrů a VVÚ při zatížení...4 4.1.3 Určení spojitého zatížení na bubnu...5 4.1.4 Výpočet silových reakcí na bubnu...5 4.1.5 Maximální ohybový moment na bubnu...6 4.1.6 Maximální ohybové napětí na bubnu...6 4.1.7 Bezpečnost v místě maximálního ohybového momentu...6 4. Pevnostní výpočet osy hnaného bubnu...7 4..1 Volba materiálu použitého na osu hnaného bubnu...7 4.. Vyznačení rozměrů a VVÚ při zatížení...7 4..3 Výpočet silových reakcí na ose...7 4..4 Maximální ohybový moment na ose...8 4..5 Maximální ohybové napětí na ose...8 4..6 Bezpečnost v místě maximálního ohybového momentu...9 5 NÁVRH OSTATNÍCH ČÁSTÍ DOPRAVNÍKU..30 5.1 Rám dopravníku...30 5. Pohon dopravníku... 30 5.3 Napínací soustava dopravníku...31 5.4 Povrchová úprava...31 6 ZÁVĚR...31 7 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY...31 8. SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ...3 9 SEZNAM VÝKRESOVÉ DOKUMENTACE...35 10 PŘÍLOHY...35 Jaromír - Petrů Strana 7 9.5.009

1 Úvod teoretická část Cílem této práce je návrh pásového šikmého dopravníku pro dopravu kameniva. Teoretická část se zabývá rozdělením dopravníků. Následuje vlastní návrhový výpočet. Dále obsahuje v příloze výrobní výkresy vybraných součástí a sestavy. 1.1 Pásové dopravníky: Pásové dopravníky Obr.1., jsou mechanické dopravníky určené k nepřetržité dopravě sypkých látek i kusového zboží a to ve vodorovném, případně mírně šikmém směru. Tažným a nosným orgánem je nekonečný pás vedený a poháněný bubny o podpíraný válečky nebo rovinnou plochou. Pásové dopravníky patří díky svým přednostem mezi nejpoužívanější a nejrozšířenější prostředky pro dopravu sypkých látek. Těmito přednostmi jsou: - vysoká dopravní rychlost (vysoký dopravní výkon) až 0 000 t/hod - velké dopravní vzdálenosti až 5000 m - jednoduchá údržba - malá spotřeba energie - možnost nakládání a vykládání materiálu v kterémkoliv místě Nevýhody použití pásových dopravníků: - zejména při šikmé dopravě maximálně do úhlu stoupání 3 - omezení při dopravě horkých materiálů Obr.1 Schéma pásového dopravníku 1. Dopravní pás 5. Čistič pásu. Hnací buben 6. Horní nosné válečky 3. Poháněcí stanice 7. Dolní nosné válečky 4. Vratný buben 8. Napínací závaží Jaromír - Petrů Strana 8 9.5.009

1. Rozdělení pásových dopravníků: a) podle materiálu, ze kterého je zhotoven pás - dopravníky s gumovým pásem nebo pásem z PVC - dopravníky s ocelovým pásem - dopravníky s elogumovým pásem - dopravníky s pásem 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 (např. kombinace konkávního a konvexního) c) podle provedení nosné konstrukce - dopravníky stabilní ocelová konstrukce je pevně spojena se základem - dopravníky pojízdné a přenosné pro malá dopravní množství a malé dopravní délky - dopravníky přestavitelné podobné jako stabilní vysoké dopravní rychlosti, velké dopravní vzdálenosti, užití převážně v povrchových dolech d) podle provedení ložného tvaru (dopravníky s pryžovým pásem) - dopravníky s rovným profilem - dopravníky s korýtkovým profilem e) podle počtu hnacích bubnů - jednobubnové - vícebubnové Všechny součásti dopravníku, jako jsou bubny, zařízení pro napínání pásu, mechanismy poháněcího ústrojí, válečkové stolice a ostatní příslušenství jsou uloženy na nosné konstrukci. Ta zachycuje statické síly od dopravovaného materiálu, pásu i vlastní konstrukce, dynamické síly vyvolané podélným i příčným kmitáním pásu, přiváděním materiálu na pás, nevyváženými hmotami bubnů a válečků apod., jakož i reakce v místech jejich uložení. Výsledné síly od tahu v pásu na hnacích a vratných bubnech se zachycují u větších dopravníku zpravidla v ocelové konstrukci poháněcí a vratné stanice, které tvoří samostatné části. Nosné konstrukce dopravníkových mechanizmů mohou být i přesuvné, jako je tomu např. u důlních tzv. porubních dopravníků. Pásové dopravníky jsou nejčastěji stabilní, avšak mohou být i pojízdné či přenosné a ve speciálních případech přesuvné. Jaromír - Petrů Strana 9 9.5.009

POPIS ČÁSTÍ PÁSOVÉHO DOPRAVNÍKU.1 Dopravní pásy Na materiál dopravních pásů jsou kladené velmi vysoké požadavky: - vysoká odolnost proti opotřebení otěrem - vysoká životnost - vysoká podélná tuhost - minimální navlhavost - vysoká pevnost při nízké vlastní hmotnosti - schopnost odolávat účinkům střídavého namáhání Dopravní pásy se skládají z nosné textilní kostry, která je chráněna krycími vrstvami z měkké gumy a ochranným krajem. Textilní nosná kostra je tvořená z pogumovaných polyamidových nebo polyesterových séglových tkanin. Vyráběny jsou v pevnostních řadách od 00 3500 N.mm-1 a v šířkách 400 400 mm. Obr. Průřez gumotextilním dopravním pásem 1. Boční ochranný okraj 3. Pogumované textilní vložky. Horní krycí vrstva 4. Dolní krycí vrstva Dopravní pásy se mohou podle konstrukce dělit: a) kryté, jejichž textilní kostra je kryta ochrannými vrstvami gumy ze všech stran b) řezané, vybavené pouze horní a dolní vrstvou gumy c) nekryté, bez ochranných vrstev měkké gumy Je-li požadována vyšší pevnost pásu, musíme použít pásy s ocelokordovým vyztužením. Nosná kostra ocelových kordů je uložena v gumovém jádře, které je chráněno krycí vrstvou. Vyráběné jsou v pevnostních řadách 1000 5000 n.mm-1 a v šířkách 600 400 mm. Jaromír - Petrů Strana 10 9.5.009

. Válečky Válečky Obr.3, podpírají a vedou dopravní pás a svým uspořádáním ve válečkové stolici vytvářejí požadovaný ložný průřez. Válečky jsou jednou z nejdůležitějších součástí dopravníku a mají značný vliv na jeho vlastnosti. Na 1km délky pásového dopravníku připadá až 4000 válečků. Válečky mají mít malý odpor proti otáčení, malou hmotnost, jednoduchou konstrukci, mají být dokonale utěsněny proti vnikání nečistot, musí být náležitě vyváženy a mají být nenáročné na údržbu..3 Válečkové stolice Obr.3 Literatura [4] Válečky se vkládají do válečkových stolic. Stolice nosných válečků se upevňují na konstrukci dopravníku. Jejich účelem je podpírat horní větev pásu s materiálem a prázdnu vratnou spodní větev. Rozteč stolic závisí na šířce pásu, ložném profilu a druhu dopravovaného materiálu. V zatížené větvi se vzdálenost stolic pohybuje v rozmezí 500 1800 mm. Tuto rozteč lze stanovit výpočtem z přípustného prověšení pásu mezi dvěma sousedními stolicemi, což představuje % rozteče stolic. Příliš velká rozteč má kromě většího prověšení také za následek špatnou boční stabilitu, nepříznivé dynamické účinky, poškození pásu při dopravě materiálu s větší kusovitostí a rovněž i větší potřebný příkon dopravníku. Většina výrobců válečků dodává tyto stolice i s válečky. Například firma TRANZA a. s., vyrábí tyto druhy nosných Obr. 4 a vratných stolic Obr.5: Obr.4 Literatura [4] Jaromír - Petrů Strana 11 9.5.009

Obr.5 Literatura [4].4 Poháněcí stanice Existují tři základní konstrukční uspořádání pohonu: a) Pohon elektrobubnem, u něhož jsou všechny části převodu včetně elektromotoru umístěny uvnitř bubnu. Používá se u menších výkonů a tam kde je málo místa. b) Pohon s přírubovou převodovou skříní nebo převodovou skříní zavěšenou na hřídeli hnacího bubnu. c) Standardní provedení s elektromotorem a kuželočelní převodovou skříní na samostatném rámu. Toto provedení umožňuje snadnou údržbu a výměnu součástí. Poloha poháněcího bubnu určuje maximální tah v pásu a tím i jeho dimenze, tj. druh a počet vložek a tím i cenu. Z tohoto hlediska má být pohon dopravníku umístěn tak, aby zatížená větev byla přímo tažena. Užívá se zejména třífázových asynchronních elektromotorů s kotvou na krátko (pro menší výkony), která má výhodu v jednoduché stavbě, malé poruchovosti a nízké ceně. Naopak nevýhodami jsou značný záběrný proud a poměrně malý záběrný moment. Nejčastěji se pás brzdí čelisťovou brzdou umístěnou na vstupním hřídeli převodovky pohonu, u menších dopravníku pak válečkovou zpětnou brzdou. Jako spojky se nejčastěji používá spojka rozběhová, spojka odstředivá a také kapalinová..5 Bubny Bubny pásových dopravníků jsou buď lité nebo svařované. Povrch pláště bývá rovný s kónickými konci nebo mírně bombírován pro lepší vedení pásu. Hnací bubny se většinou umísťují na přepadávací stranu dopravníku a musí zabezpečit přenos vysokých obvodových sil na pás. Proto bývá pro přenos vyšších výkonů za účelem zvětšení součinitele smykového tření jejich povrch pogumován a případně i opatřen vzorkem (rýhami). Vratné bubny jsou u běžných konstrukcí koncové, umístěné v místě násypu materiálu na pás..6 Čističe pásu Gumové pásy musí být během provozu dopravníku průběžně čištěny, protože ve spodní vratné větvi běží špinavá strana po válečcích. Při dopravě zejména lepkavých a vlhkých materiálů by docházelo k nalepování nečistot na válečky ve vratných stolicích, tím by se zvětšily odpory a Jaromír - Petrů Strana 1 9.5.009

také opotřebení pásu i hnacího bubnu. Aby k tomu nedocházelo, umísťují se na začátek dolní větve čističe pásu, které mají za úkol nalepený materiál setřít. Obr. 6 Příklad konstrukce čističe pásu firmy TRANZA [4] Jaromír - Petrů Strana 13 9.5.009

3 FUNKČNÍ VÝPOČET PÁSOVÉHO DOPRAVNÍKU Funkční výpočet pásových dopravníků s gumovým pásem se provádí dle ČSN ISO 5048. 3.1 Výpočet úhlu sklonu pásového dopravníku H sin L H arcsin L arcsin 8, 99 5 3 (3.1) 3. Volba jmenovité rychlosti Jmenovitou rychlost volím v závislosti na druhu dopravovaného materiálu a druhu transportéru. Volbu provedu dle tabulky 8.3 v literatuře [1]. V mém případě se jedná o odírající v kusech a kusový materiál a doporučené rozmezí je 1,5 až m s-1. Pro výpočet jsem zvolil jmenovitou dopravní rychlost: v = m s-1 3.3 Určení šířky pásu Při dopravě sypkých materiálů platí vztah, Q 3600 g S v [t h1] (3.) ze kterého se vyjádří potřebný teoretický průřez náplně materiálu na pásu. Q ST v 3600 m 0000 000 3600 0,0153 m ST m ST (3.3) ěrnou hmotnost kamene o maximální zrnitosti 150 mm volím dle literatury [1], tab. 8.5, 000 kg m-3. Z tabulky 8.4, literatura [1] vyplývá šířka pásu 400mm. S ohledem na vypočítanou hodnotu a cenu dopravníku volím korýtkové dvouválečkové stolice. Jaromír - Petrů Strana 14 9.5.009

?. 3.3.1 Celková plocha průřezu náplně? Obr.7 Tvar ložného prostoru na pásu. S S 1 S S 0,009754 0,0186 S 0,0614m (3.4) 3.3. Dynamický sypný úhel Θ=0,75 α Θ=0,75 30 Θ=,5 (3.5) 3.3.3 Plocha průřezu náplně S1 tg S1= b cos m (3.6) 6 tg,5 0,4 cos 0 m 6 0,009754 m S1= S1= 3.3.4 Plocha průřezu náplně S b b S= cos sin m (3.7) 0,4 0,4 cos 0 sin 0 m S= S= 0,0186m Jaromír - Petrů Strana 15 9.5.009

3.3.5 Ložná šířka pásu B=0,9 B-0,05 (3.8) B=0,9 0,5-0,05 B=0,4m 3.3.6 Součinitel korekce průřezu vrchlíku náplně cos cos k 1 (3.9) 1 cos k 1 cos 8,99 cos,5 1 cos,5 k 1 0,91833 3.3.7 Součinitel sklonu k k k S1 1 1 k1 (3.10) S 0,009754 1 1 0,91833 0,0614 0,964 3.3.8 Skutečná plocha průřezu náplně pásu Sk = S k Sk = 0,0614 0,964 Sk = 0,0176 m (3.11) 3.4 Kontrola pásu na potřebný ložný prostor Musí platit: Sk > St 0,0176 m > 0,0153m Ze vztahu je jasné, že zvolený pás vyhovuje pro tento dopravník. (3.1) 3.5 Kontrola pásu na dopravované množství Jaromír - Petrů Strana 16 9.5.009

3.5.1 Objemový dopravní výkon Iv = S v k (3.13) Iv = 0,0614 0,964 3 1 Iv = 0,04353 m s 3.5. Hmotnostní dopravní výkon Im = Iv ρ 3600 (3.14) Im = 0,04353 000 3600 1 Im = 313416 kg h Z výsledku vyplývá, že vhodný pás bude mít šířku 0,4 m, já však zvolím širší pás 0,5 m, firmy GUMEX EP 630/4 z důvodu povahy prostředí a použití stroje s největší pravděpodobnosti v kamenolomu Obr.8 Obj. kód Typ / počet vložek Šířka (mm) / krycí vrstvy (mm) / kategorie Síla (mm) Minimální průměr hnacího bubnu (mm) Hmotnost (kg/bm) Balení (info) Měrná jednotka 0869051 EP 630/4 500 / 3+ / AA 10,1 500 5,8 100/00/400 bm 759 Cena (Kč Obr.8 Použitý gumový pás. Literatura [3] 3.5.3 Použité dopravní válečky a stolice Válečky a stolice pro nosnou a vratnou větev, volím řadu EASY RUN z nabídky firmy TRANZA Obr.9. Nosná větev vytváří korýtkový profil, je tvořená ze dvou válečků řady CV,které jsou volně uložené ve stolici. Stolice je zhotovena z oceli pásového profilu. Toto řešení jednoduché a spolehlivé. Úhel sklonu válečků λ = 0, průměr D = 89 mm, délka L = 315 mm, hmotnost q1 =,3 kg. Stolice jsou umístněny na konstrukci dopravníku v 0,5 m vzdálenostech. Jaromír - Petrů Strana 17 9.5.009

Obr.9 Válečky ve stolicí pro nosnou větev od firmy TRANZA [4] Vratná větev je tvořena jednoválečkové stolice Obr.10, s válečkem řady RB-S. Průměr válečku D = 89mm, délka L = 600 mm, hmotnost q = 3,8 kg. Stolice jsou umístněny na konstrukci dopravníku v m vzdálenostech. Obr.10 Váleček ve stolici pro vratnou větev od firmy TRANZA [4] Ve venkovním a prašném prostředí dochází k přilepování nečistot na pás. Tomuto zabráním přidáním jednoho čistícího válečku řady SRF do vratné větve. Zároveň ve vratné větvi instaluji dva středící válečky do firmy TRANZA typ TCF-S. Průměru 89 mm a délky 600mm, tyto válečky budou mít za úkol hlídat gumový pás aby nesjel z konstrukce a nepoškodil se. 3.6 Hnaný a vratný buben Budu se držet doporučení výrobce gumového pásu, bubny vyrobím z materiálu 11 353. Plášť bubnu vyrobím z ocelové trubky ČSN 4 5710 o průměru 500 mm. Osu bubnu vyrobím z materiálu 11 373. Na závěr nechám plášť bubnu pogumovat pro lepší přilnavost mezi pásem a bubnem Obr.11. Jaromír - Petrů Strana 18 9.5.009

Obr.11 Pogumovaný buben firmy TRANZA [4] 3.7 Výpočet hlavního odporu FH Výpočty odporů se řídí vztahy pro dopravní délku menší než 70m. Na rozdíl od delších dopravníků se vedlejší odpory musí počítat zvlášť, protože jejich velikost je větší než odporů hlavních. Tyto odpory zahrnují čepové tření v ložiskách válečků od zatížení materiálem, vlastní hmotností pásu, hmotností rotujících částí válečku. F H q RO qru qb qg cos N 9,819,069 1,789 5,8 43,53 cos8, N N f L g (3.15) F H 0,0 35 99 F H 448, 447 3.7.1 Globální součinitel tření f Z literatury [1], obr. 8.19 plyne f = 0,0 3.7. Hmotnost rotujících částí válečků v horní větvi připadající na 1m q1 p1 1 q RO kg m (3.16) L,3 69 1 kg m 35 1 9,069 kg m q RO q RO 3.7.3 Hmotnost rotujících částí válečku v dolní větvi připadající na 1m q p L,9 16 kg m 35 1,789 kg m 1 q RU kg m (3.17) 3 1 q RU 1 q RU Jaromír - Petrů Strana 19 9.5.009

3.7.4 Tíhová síla dopravovaného materiálu připadající na 1m dopravníku q G IV kg m v 1 0,04353 000 1 q G kg m (3.18) q G 43,53 kg m 1 3.7.5 Hmotnost 1m dopravního pásu Podle výrobce fi. GUMEX, qb = 5,8 kg 3.8 Odpory vedlejší FN Zahrnují odpor vlivem ohybu pásu přes pět bubnů, odpor třením v ložiskách čtyřech nepoháněných bubnů. FN = 5 FO + 4 Ft (3.19) FN = 5 9,088 +4 4,5 [N] FN = 163,44 [N] 3.8.1 Odpory vlivem ohybu pásu přes bubny FO F d F O 9 B 140 0, 01 N (3.0) B D 9000 0,0101 F O 9 0,5 140 0,01 N 0,5 0, 5 F O 9, 088 N 3.8. Odpory v ložiskách hnaného bubnu Ft d Ft 0,005 FT N (3.1) D 0,05 F t 0,005 9000N 0,5 F t 4, 5 N Jaromír - Petrů Strana 0 9.5.009

3.9 Odpor k překonání dopravní výšky FSt F St q H g N (3.) G N F St 43,53 5 9, 81 N F St 135, 1465 3.10 Potřebná obvodová síla na poháněcím bubnu FUP F UP F F F N (3.3) H N St F UP 448,447 163,44 135, 1465 N F UP 747, 0335 N 3.11 Navýšení obvodové síly na poháněcím bubnu Obvodovou sílu zvětšujeme o 0% z důvodu nepřesnosti výpočtů a možnému náhlému zvýšení síly při přetížení nebo při rozjezdu po výpadku proudu. F F 1, N (3.4) U UP F U 747,0335 1, N F U 396, 440 N 3.1 Potřebný výkon poháněcího bubnu PA P A F v W (3.5) U P A 396,440 W P A 659, 8804 W 3.13 Potřebný výkon motoru PM Pro výpočet volím z literatury [], η = 0,9 PA PM W (3.6) 659,8804 P M W 0, 9 P M 735, 47 W 3.14 Přenos obvodové síly na poháněcím bubnu Fmin Pro přenos obvodové síly FU, z poháněcího bubnu na pás je nutné udržovat tahovou sílu v dolní větvi na určité úrovni. Podle [] zvoleno φ a ρ. Jaromír - Petrů Strana 1 9.5.009

1 F min FU max N (3.7) e 1 1 F min 5933,594 N 3,150, 4 e 1 F 349, 5454 N min 3.14.1 Maximální obvodová hnací síla FUmax Podle literatury [], ξ je rozběhový součinitel pro rozběh pásového dopravníku. Doporučené rozmezí je 1,3 až. Volím ξ = 1,8. FU max FU N (3.8) F U 396,440 1, 8 N max F 5933, U max 594 N 3.15 Průvěs pásu Mezi dvěma válečkovými stolicemi je nutné udržovat určitou sílu v pásu aby nedošlo k velkému průvěsu. 3.15.1 Potřebná síla pro dovolený průvěs pásu v nosné větvi Fminh Podle literatury [] je h největší dovolený relativní průvěs pásu. Hodnota se obecně aadm pohybuje v rozmezí 0,005 až 0,0. Volím 0,01. a0 qb qg g Fmin h N (3.9) 8 h a adm 0,5 5,8 43,539,81 Fmin h N 8 0, 01 Fmin h 304, 5456N 3.15. Potřebná síla pro dovolený průvěs pásu ve vratné větvi Fmind au qb g Fmin d N (3.30) 8 h a adm 5,8 9,81 Fmin d N 8 0, 01 Fmin d 14, 45N Jaromír - Petrů Strana 9.5.009

3.16 Největší tahová síla v pásu Fmax 1 Fmax F1 FU 1N (3.31) e 1 1 Fmax 1,8 396,440 1N 3,150, 4 e 1 F 883, max 1377N 3.17 Dovolená síla v pásu FDp Rmp zvoleno podle výrobce [3] F Dp N N N R B (3.3) mp F Dp 400 500 F Dp 00000 3.18 Kontrola pevnosti pásu Musí platit podmínka: F N (3.33) F Dp max 00000 883,1377 N Po dosazení do podmínky je jasné, že zvolený pás vyhovuje. 3.19 Síla v nosné větvi F1 F 1 Fmax N (3.34) F1 883, 1377N 3.0 Síla ve vratné větvi F (3.35) F F 1 N e 883,1377 N F 4 3,150, e F 349, 5454N 3.1 Výsledná síla namáhající buben FC F C 1 F F N (3.36) F C 883,1377 349, 5454 N Obr.1Tahové síly působící v pásu F C 1063, 6831 N Jaromír - Petrů Strana 3 9.5.009

4 PEVNOSTNÍ VÝPOČTY 4.1 Pevnostní výpočet hnaného bubnu 4.1.1 Volba materiálu použitého na hnaný buben Volím materiál 11 353, ČSN 41 1353, dovolené napětí v ohybu se pohybuje v intervalu σdov = 15 150 MPa, pro výpočet volím σdov = 130 MPa. 4.1. Vyznačení rozměrů a VVÚ při zatížení Rozměry: La = 0,5 m Lb = 0,04 m Lc = 0,01 m Obr.13 VVÚ hnaného bubnu Jaromír - Petrů Strana 4 9.5.009

4.1.3 Určení spojitého zatížení na bubnu F q N m La 1063,6831 q N m 0,5 C 1 (4.1) q 165,366 N m 1 1 4.1.4 Výpočet silových reakcí na bubnu 1. Podmínka M Ox1 0 (4.) La F a1 La Lb q La Lb 0 (4.3) Po vyjádření Fa1 dostaneme vztah La q La Lb F a1 N (4.4) L L a 0,5 165,366 0,5 0,04 F a 1 0,5 0, 04 F 5316, a 1 34 N. Podmínka b N T 0 (4.5) F F q L 0 (4.6) a1 b1 a Po vyjádření FB1 dostaneme vztah F q L F N (4.7) b1 a a1 F b 165,366 0,5 5316, 34 N 1 F 5316, b 1 34 N Jaromír - Petrů Strana 5 9.5.009

4.1.5 Maximální ohybový moment na bubnu Z průběhu VVÚ vyplývá, že maximální ohybový moment je v polovině šířky bubnu. Kontrola je provedena právě na toto místo. La La La M OA1 Fa 1 Lb q Nm (4.8) 4 0,5 0,5 0,5 M OA 1 5316,34 0,04 165,366 Nm 4 M 877, OA 1 Nm 4.1.6 Maximální ohybové napětí na bubnu M OA1 OA1 MPa (4.9) WOA 1 877, OA1 MPa 3 1,496 10 0, OA1 59MPa Modul průřezu v ohybu W OA 1 W OA W OA 4 4 3 d d m 11 1 3 d11 4 1 0,5 0, 484 3 0,5 1 1,496 10 m 4 3 m 3 3 (4.10) 4.1.7 Bezpečnost v místě maximálního ohybového momentu k A 1 Odov (4.11) 130 k A1 0,59 k A1 0 OA1 Plášť bubnu je navržen s velmi velkou bezpečností. Jaromír - Petrů Strana 6 9.5.009

4. Pevnostní výpočet osy hnaného bubnu 4..1 Volba materiálu použitého na osu hnaného bubnu Volím materiál 11 373, ČSN 41 1373, dovolené napětí v ohybu se pohybuje v intervalu σdov = 130 155 MPa, pro výpočet volím σdov = 135 MPa. 4.. Vyznačení rozměrů a VVÚ při zatížení Rozměry: Ld = 0,58 m Le = 0,09 m Lf = 0,03 m Obr.14 VVÚ navržené osy bubnu 4..3 Výpočet silových reakcí na ose F F N (4.1) a a1 F a 5316, 34 N F Fb N b 1 (4.13) F 5316, b 34 N 1. Podmínka M Ox 0 (4.14) F L L F L L F L (4.15) 0 c d e a d e b e Jaromír - Petrů Strana 7 9.5.009

Po vyjádření Fc dostaneme vztah Fa Ld Le Fb Le Fc N (4.16) Ld Le 5316,34 0,58 0,09 5316,34 0,09 F c N 0,58 0, 09 F 5316, c 34N. Podmínka T 0 (4.17) F F F F 0 (4.18) c d a b Po vyjádření Fc1 dostaneme vztah F F F F N (4.19) c1 a b d1 F c 5316,34 5316,34 5316, 34 N 1 F 5316, c 1 34 N 4..4 Maximální ohybový moment na ose Podle průběhu VVÚ je vidět maximální ohybový moment mezi působišti sil Fa a Fb, proto výpočet provedeme v místě řezu A. La Ld M OA Fc Le Fa Nm (4.0) 0,58 0,58 M OA 5316,34 0,09 5316,34 Nm M 478, OA 47Nm 4..5 Maximální ohybové napětí na ose M OA OA MPa (4.1) WOA 478,47 OA MPa 5 1,310 38, OA 9MPa Jaromír - Petrů Strana 8 9.5.009

Modul průřezu v ohybu W OA W OA W OA 3 d 3 m 3 3 0,05 m 3 5 1,310 m 3 3 (4.) 4..6 Bezpečnost v místě maximálního ohybového momentu k A Odov (4.3) 135 k A 38,9 k A 3,5 OA Osa je dostatečně navržena. Jaromír - Petrů Strana 9 9.5.009

5 NÁVRH OSTATNÍCH ČÁSTÍ DOPRAVNÍKU 5.1 Rám dopravníku Rám dopravníku je tvořen U profily U00x75 ČSN 4 5570. K U profilům jsou přišroubovány válečkové stolice. Ty jsou vyrobené firmou Tranza, a. s., řada EASY RUN. V místě uchycení vratného, hnaného a vypínacích válců jsou šrouby M10 připevněny stojatá ložisková tělesa SNL 511 TL, firmy SKF[7], sloužící k uchycení os bubnů. Pro případ nutnosti výměny bubnu jsou tyto domečky rozebíratelné a tudíž výměna válců není složitá. K rámu jsou zespoda přišroubovány stojníky, na kterých dopravník bude stát. 5. Pohon dopravníku Jako pohon jsem volil kuželočelní převodovku od firmy OPIS [5] obr.15, tyto převodovky mají tu výhodu, že po vypnutí proudu nedojde k zpětnému pohybu pásu. Jde o typ A50M s výkonem 10 kw, asynchronní motor s napájením 380 V / 50 Hz, stupeň krytí IP = 55, motor je chráněn termospínačem před spálení vinutí. Obr.15 Literatura [5] Jaromír - Petrů Strana 30 9.5.009

5.3 Napínací soustava dopravníku Napínací soustavu tvoří tři hnané bubny, dva jsou upevněny na spodní větvi dopravníku, jeden je volně v drážce v profilu podpěry, kde chodí pomocí závaží a gravitace, dochází k vypínání pásu, pro aretaci slouží na koncích os bubnu závit s maticí. 5.4 Povrchová úprava Dopravník bude pravděpodobně umístěn ve venkovním prostředí a tudíž vystaven veškerým povětrnostním podmínkám a přírodním vlivům. Proto je potřeba všechny části podléhající korozi opatřit kvalitním antikorozním nátěrem.veškeré spojovací díly by měly taktéž být opatřeny kvalitním antikorozním nátěrem. 6 ZÁVĚR Cílem této práce bylo vytvořit předběžný návrh dopravníku na kámen včetně návrhových výpočtů a dokumentace. Zadané hodnoty byly: dopravní výkon, osová vzdálenost přesypů a vlastnosti dopravovaného materiálu. Celé řešení jsem navrhl a provedl pevnostní kontrolu bubnu a jeho osy. Dalo by se říci, že už nic nechybí k tomu aby se dopravník začal vyrábět. 7 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1] GAJDŮŠEK, J.; ŠKOPÁN, M.: Teorie dopravních a manipulačních zařízení, 1. vydání, skripta VUT Brno, 1988 [] ČSN ISO 5048 Pásové dopravníky s nosnými valečky, 1994 [3] GUMEX, a.s.: Výroba PVC a pryžových pásů; www.gumex.cz [4] TRANZA, a.s.: Výroba dopravních systémů, komponentů a strojírenských těžebních zařízení; www.tranza.cz [5] OPIS, s.r.o.: Dovoz motorů, kuželočelních převodovek; www.opis.cz [6] LEINVEBER,Jan;ŘASA,Jaroslav;VÁVRA,Pavel. Strojnické tabulky..vydání. Praha:Scientia, 1998, 911s., ISBN 80-7183-13-9 [7] SKL a.s.: Výroba ložisek, těsnění a ložiskových pouzder; www.skl.com Jaromír - Petrů Strana 31 9.5.009

8. SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ Označení Název Jednotka a0 Rozteč horních válečkových stolic m au Rozteč dolních válečkových stolic m b Ložná šířka pásu, využitelná šířka pásu m B Šířka dopravního pásu m d Tloušťka pásu m d11 Vnější průměr pláště bubnu m d1 Vnitřní průměr pláště bubnu m d13 Vnitřní průměr pláště bubnu pro osazení čela m d1 Průměr osy m d Průměr osy v místě umístnění ložiskového domku m D Průměr bubnu m e Základ přirozeného logaritmu - f Globální součinitel tření - F Průměrný tah pásu na bubnu N F1 Tah v pásu v horní větvi nabíhající na buben N F Tah v pásu v dolní větvi sbíhajícího z bubnu N Fmin Nejmenší tahová síla v pásu ve sbíhající větvi N Fa1 Reakční síla působící na plášť bubnu N Fa Reakční síla působící na osu N Fb1 Reakční síla působící na plášť bubnu N Fb Reakční síla působící na osu N Fc Reakční síla působící na osu v místě umístnění ložiska N Fd Reakční síla působící na osu v místě umístnění ložiska N FDp Dovolená síla v pásu N Ff Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením N v oblasti urychlování FH Hlavní odpor N Fmax Největší tahová síla v pásu N Fmin Nejmenší tahová síla v pásu N Nejmenší tahová síla v pásu v dolní větvi s omezením na průvěs pásu N Nejmenší tahová síla v pásu v horní větvi s omezením na průvěs pásu N Fmind Fminh Jaromír - Petrů Strana 3 9.5.009

FN Vedlejší odpor N FO Odpor ohybu pásu na bubnech N FSt Odpor k překonání dopravní výšky N Ft Odpor v ložiskách hnaného bubnu N FT Vektorový součet tahů v pásu, působících na bubnu a tíhových sil N hmot otáčejících se částí bubnu FU Zvětšená obvodová síla na poháněcím bubnu N FUmax Maximální obvodová síla N FUp Potřebná obvodová síla na poháněcím bubnu N Fε Odpor vychýlených bočních válečků N g Tíhové zrychlení m s (h/a)adm Dovolený relativní průvěs pásu mezi válečkovými stolicemi - H Dopravní výška m Im Hmotnostní dopravní výkon 1 kg h Iv Objemový dopravní výkon 3 1 m s k Součinitel sklonu - ka1 Bezpečnost v místě maximálního ohybového momentu u bubnu - ka Bezpečnost v místě maximálního ohybového momentu u osy - k1 Součinitel korekce průřezu vrchlíku náplně - lb Urychlovací délka m lbmin Minimální urychlovací délka m L Délka dopravníku m La Délka spojitého zatížení m Lb Vzdálenost působišť sil Fa1 a Fb1 od spojitého zatížení q m Lc Vzdálenost působiště síly Fa1 a osazení v plášti bubnu m Ld Vzdálenost působišť Fa a Fb m Le Vzdálenost působišť sil Fc a Fa a současně Fb a Fd m Lf Vzdálenost působiště síly FC a místa v rubu (zvětšení průměru) m osy Lε Délka dopravníku a vychýlenými válečky m M0A1 Ohybový moment v místě max.ohybového momentu u bubnu Nm M0A Ohybový moment v místě max.ohybového momentu u osy Nm M0B1 Ohybový moment v místě osazení čela bubnu Nm M0B Ohybový moment v místě umístnění ložiska Nm p1 Počet válečkových stolic v horní větvi - p Počet válečkových stolic v dolní větvi - Jaromír - Petrů Strana 33 9.5.009

PA Provozní výkon na poháněcím bubnu W PM Provozní výkon poháněcího motoru W q Spojité zatížení 1 N m q1 Hmotnost rotujících částí jednoho válečku v horní větvi kg q Hmotnost rotujících částí jednoho válečku v dolní větvi kg qb Hmotnost 1 m dopravního pásu kg qg Hmotnost nákladu na 1 m dopravního pásu kg qro Hmotnost rotujících částí válečků na 1 m horní větve dopravníku kg qru Hmotnost rotujících částí válečků na 1 m dolní větve dopravníku kg Q Dopravní výkon 1 kg h Rm Pevnost pásu na 1 mm šířky 1 N m S Plocha průřezu náplně pásu m S1 Průřez náplně vrchlíku m S Průřez náplně v korýtku m SK Skutečná plocha průřezu náplně pásu m ST Teoretický průřez náplně m T Posouvající síly N v Rychlost pásu 1 m s v0 Složka rychlosti dopravované hmoty ve směru pásu 1 m s W0A1 Model průřezu v ohybu v řezu A1 3 m W0A Model průřezu v ohybu v řezu A 3 m α Sypný úhel dopravovaného materiálu δ Úhel sklonu dopravníku ve směru pohybu pásu σdov Dovolené ohybové napětí materiálu MPa σ0a1 Maximální ohybové napětí namáhající buben MPa σ0a Maximální ohybové napětí namáhající osu MPa ε Úhel vychýlení osy válečku vzhledem k rovině kolmé k podélné ose pásu η Účinnost asynchronního motoru - θ Dynamický sypný úhel λ Úhel sklonu bočních válečků korýtkových válečkových stolic μ Součinitel tření mezi poháněcím bubnem a pásem - μ0 Součinitel tření mezi nosnými válečky a pásem - μ1 Součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a pásem - ξ Součinitel rozběhu - ρ Sypná hmotnost dopravované hmoty 3 kg m Jaromír - Petrů Strana 34 9.5.009

φ Úhel opásání poháněcího bubnu rad 9 SEZNAM VÝKRESOVÉ DOKUMENTACE B-0000-S Pásový dopravník C-0001-M1 Gravitační napínací zařízení C-000-M Poháněný buben C-0003-M3 Osa poháněcího bubnu E-- Kusovník poháněného bubnu 10 PŘÍLOHY Jaromír - Petrů Strana 35 9.5.009

Jaromír - Petrů Strana 36 9.5.009