ZÁPADO ESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA STROJNÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE

ZÁPADOESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA STROJNÍ Studijní program: N 2301 Strojní inženýrství Studijní obor: Stavba výrobních stroj a zaízení DIPLOMOVÁ PRÁCE Podéln dlicí kotouové nžky na bezotepné dlení pásu z mdi, slitin mdi a plátovaného pásu m-ocel Autor: Vedoucí práce: Bc. Doc. Ing. Jií Stank, CSc. Akademický rok 2012/2013

Prohlášení o autorství Pedkládám tímto k posouzení a obhajob diplomovou práci, zpracovanou na závr studia na Fakult strojní Západoeské univerzity v Plzni. Prohlašuji, že jsem tuto diplomovou práci vypracoval samostatn, s použitím odborné literatury a pramen, uvedených v seznamu, který je souástí této diplomové práce. V Plzni dne:.................. podpis autora

PODKOVÁNÍ Mé podkování patí pedevším vedoucímu práce Doc. Ing. Jiímu Stakovi, CSc. Stejn tak bych chtl podkovat konzultantovi z Univerzity panu Ing. Janu Hlaváovi Ph.D. a konzultantovi z TS Plze a.s. Ing. Jiímu Kivánkovi, protože mi svými cennými radami pomohli k napsání této diplomové práci. Podkování samozejm patí i všem ostatním, kteí svými pipomínkami pispli ke vzniku této diplomové práce.

ANOTANÍ LIST DIPLOMOVÉ PRÁCE AUTOR STUDIJNÍ OBOR VEDOUCÍ PRÁCE PRACOVIŠT Píjmení Švec Stavba výrobních stroj a zaízení Píjmení (vetn titul) Doc. Ing. Stank, CSc. ZU - FST - KKS Jméno Martin Jméno Jií DRUH PRÁCE DIPLOMOVÁ BAKALÁSKÁ Nehodící se škrtnte NÁZEV PRÁCE Podéln dlicí kotouové nžky na bezotepné dlení pásu z mdi, slitin mdi a plátovaného pásu m-ocel FAKULTA strojní KATEDRA KKS ROK ODEVZD. 2013 POET STRAN (A4 a ekvivalent A4) CELKEM 71 TEXTOVÁ ÁST 59 GRAFICKÁ ÁST 12 STRUNÝ POPIS (MAX 10 ÁDEK) ZAMENÍ, TÉMA, CÍL POZNATKY A PÍNOSY V úvodu práce je provedena rešerše na téma kotouové nžky a technologie stihu. V práci jsou vypracovány variantní návrhy ešení nžek. Vybraná varianta je nakonec vypracována do konstrukního ešení vetn potebných výpot. V závru práce byla zhotovena výkresová dokumentace vybraných díl. KLÍOVÁ SLOVA ZPRAVIDLA JEDNOSLOVNÉ POJMY, KTERÉ VYSTIHUJÍ PODSTATU PRÁCE Kotouové nžky, ezná jednotka, konstrukce, CAD, MKP

SUMMARY OF DIPLOMA SHEET AUTHOR Surname Švec Name Martin FIELD OF STUDY Design of Manufacturing Machines and Equipment SUPERVISOR Surname (Inclusive of Degrees) Doc. Ing. Stank, CSc. Name Jií INSTITUTION ZU - FST KKS TYPE OF WORK DIPLOMA BACHELOR TITLE OF THE WORK Delete when not applicable Shears for longitudinal cutting without burr for copper, alloys and plated coppersteel strips FACULTY Mechanical Engineering DEPARTMENT KKS SUBMITTED IN 2013 NUMBER OF PAGES (A4 and eq. A4) TOTALLY 71 TEXT PART 59 GRAPHICAL PART 12 BRIEF DESCRIPTION TOPIC, GOAL, RESULTS AND CONTRIBUTIONS This diploma thesis contains summary of the circular shears and also the basics of shear technology. The main goal of this work is to design a new solution of the cutting unit. Therefore there are suggested few variants and the best of them is selected and further elaborated. The elaboration includes analysis of strength and stiffness as well as making 3D model and few technical drawings. KEY WORDS Circular shears, shear technology, cutting unit, design process, CAD, FEM

OBSAH 1 ÚVOD... 1 2 ZADÁVAJÍCÍ ORGANIZACE TS PLZE A.S.... 2 3 POPIS ZAÍZENÍ... 3 3.1 Píklad dlící linky... 3 3.2 Kotouové nžky na podélné dlení plechu... 4 3.3 Popis ezné jednotky... 5 3.3.1 Funkce ezné jednotky... 5 3.3.2 Základní parametry ezné jednotky... 6 4 KONKURENNÍ SPOLENOSTI... 7 4.1 ŽAS a.s.... 7 4.2 GEORG... 7 4.3 King Jime... 8 5 UPESNNÍ ZADÁNÍ... 9 6 TEORIE STIHU... 10 6.1 Tvoení stižné plochy... 10 6.2 Podmínka vtažení pásu do kotouových nžek... 11 6.3 Stanovení geometrických parametr nžek... 12 6.4 Výpoet stižných sil... 13 6.5 Návrh motoru... 14 7 SYSTEMATICKÝ NÁVRH VARIANT EZNÉ JEDNOTKY... 15 7.1 Funkní struktura... 15 7.1.1 Stíhání pásu plechu... 15 7.1.2 Umožnit pestavování nožových hídelí... 15 7.1.3 Umožnit výmnu nož... 15 7.2 Morfologická matice... 16 7.3 Popis konstrukních variant ezné jednotky... 17 7.3.1 Konstrukní varianta A... 17 7.3.2 Konstrukní varianta B... 18 7.3.3 Konstrukní varianta C... 19 7.4 Vyhodnocení konstrukních variant... 20 8 KONSTRUKNÍ EŠENÍ... 22 8.1 Základní koncepce stroje... 22 8.2 Návrh nožové hídele a jejího uložení... 23 8.2.1 Sestavení výpotového modelu... 23

8.2.2 Pevnostní a tuhostní výpoet... 24 8.2.3 Návrh ložisek... 25 8.2.4 Uložení hídele... 27 8.3 Konstrukní návrh pestavovacího mechanismu nožových hídelí... 28 8.3.1 Návrh pohybových šroub a jejich uložení... 28 8.3.2 Návrh pohonu pestavovacího mechanismu... 33 8.3.3 Urení potebných vlí v mechanismu... 36 8.3.4 Aretace pestavovacího mechanismu... 40 8.3.5 Skí pestavovacího mechanismu... 41 8.3.6 Deformace pestavovacího mechanismu vlivem provozního zatížení... 43 8.4 Mechanismus výmny nož a popis nožové sady... 47 8.4.1 Nožová sada... 47 8.4.2 Výmna nož... 48 8.4.3 Spodní rám ezné jednotky... 50 8.4.4 Návrh mechanismu pro posuv skín... 50 8.5 Popis zpracovaného konstrukního ešení... 53 9 EKONOMICKÉ HODNOCENÍ... 56 10 ZÁVR... 57 11 LITERÁRNÍ ZDROJE... 58 12 INTERNETOVÉ ZDROJE... 58

SEZNAM OBRÁZK Obrázek 1 Dlící linka [8]... 3 Obrázek 2 Schéma pdorysu kotouových nžek na podélné dlení plechu... 4 Obrázek 3 Souasné ešení ezné jednotky... 5 Obrázek 4 Zpsob výmny nož u souasného ešení... 6 Obrázek 5 ezná jednotka firmy ŽAS a.s. [9]... 7 Obrázek 6 ezná jednotka firmy GEORG [10]... 8 Obrázek 7 ezná jednotka firmy King Jime [11]... 8 Obrázek 8 Vliv stižné vle na kvalitu stihu... 10 Obrázek 9 Podmínka vtažení pásu... 11 Obrázek 10 Stižná vle a stižný úhel... 12 Obrázek 11 Konstrukní varianta A... 17 Obrázek 12 Konstrukní varianta B... 18 Obrázek 13 - Konstrukní varianta C... 19 Obrázek 14 Celkový koncept vybrané varianty... 22 Obrázek 15 Schéma nožové hídele s uložením... 23 Obrázek 16 Výpotový model nožové hídele... 23 Obrázek 17 Uložení ezné hídele... 27 Obrázek 18 Schéma pestavovacího mechanismu... 28 Obrázek 19 Pohybové šrouby... 30 Obrázek 20 Uložení pohybových šroub... 32 Obrázek 21 Hmota zatžující dolní spodní ložiska... 33 Obrázek 22 Pohybující se hmota pohánná jedním motorem... 34 Obrázek 23 Rozložení sil v závitu... 34 Obrázek 24 Motor s pevodovkou... 35 Obrázek 25 Ozubený pevod pestavovacího mechanismu... 36 Obrázek 26 Boní zubová vle... 37 Obrázek 27 Montážní otvory ve skíni... 37 Obrázek 28 Matice s dlenou podložkou... 38 Obrázek 29 Potebné rozmry soustavy pro urení minimálních vlí... 38 Obrázek 30 Schéma pro urení úhlu natoení... 39 Obrázek 31 - Schéma pro urení úhlu natoení... 39 Obrázek 32 Aretaní mechanismus... 40 Obrázek 33 Pipojení aretaního mechanismu... 41 Obrázek 34 Aretace ložiskových tles... 41 Obrázek 35 Svaenec skín... 42 Obrázek 36 Skí vetn pestavovacího mechanismu... 43 Obrázek 37 Okrajové podmínky... 45 Obrázek 38 Sí konených prvk... 45 Obrázek 39 Výsledná deformace ve smru z... 46 Obrázek 40 Nožová sada... 48 Obrázek 41 Prbh výmny nož... 49 Obrázek 42 Nasazení nožové sady... 49

Obrázek 43 Spodní rám... 50 Obrázek 44 Vedení skín... 50 Obrázek 45 Posouvající se hmota... 51 Obrázek 46 Posuvový mechanismus skín... 53 Obrázek 47 Kompletní ezná jednotka s hydraulickými upínai... 54 Obrázek 48 Poloha skíní bhem výmny nož... 55 Obrázek 49 Rozsah pestavovacího mechanismu... 55 SEZNAM TABULEK Tabulka 1 Základní parametry ezné jednotky firmy ŽAS a.s. [9]... 7 Tabulka 2 Základní parametry ezné jednotky firmy GEORG [10]... 7 Tabulka 3 Základní parametry ezné jednotky firmy King Jim [11]... 8 Tabulka 4 Základní zadané parametry ezné jednotky... 9 Tabulka 5 Výsledné stižné síly a krouticí momenty... 14 Tabulka 6 Morfologická matice... 16 Tabulka 7 Vyhodnocení variant... 20 Tabulka 8 Reakce v podporách nožové hídele... 25 SEZNAM GRAF Graf 1 Vyhodnocení variant... 21 Graf 2 Prbh naptí podél hídele... 24 Graf 3 prbh prhybu podél hídele... 24

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 1 ÚVOD Základní rozdlení výrobních stroj je na tváecí a obrábcí. Tato práce je vnována konstrukci tváecího stroje, pesnji stroje pro dlení materiálu, kterým jsou v tomto pípad kotouové nžky na podélné dlení plech. Jak již bývá ve výrobních strojích zvykem, princip navrhovaného stroje je již znám a používán mnoho desetiletí. S postupem asu se však tyto stroje zdokonalují a pizpsobují souasným technologiím. Velký pokrok za tato desetiletí, bhem kterých se používají stále stejné konstrukce, zaznamenal napíklad vývoj elektromotor a jejich ídicích systém. Tento pokrok již mže mít velmi konkrétní dopady na samotnou konstrukci stroj, kdy lze napíklad s vyhovující pesností použít, namísto složitých pedepnutých mechanických vazeb, více elektromotor spojených vazbou elektrickou neboli ídicím systémem. Cílem této práce je tedy navrhnout pro zadavatelskou firmu nové konstrukní ešení ezné jednotky kotouových nžek. Dvodem tohoto zadání je, že souasná konstrukce byla vyvinuta pro stíhání tenkých plech do 2,5mm. Nyní však firma potebuje kotouové nžky schopné stíhat plechy o tloušce až 5mm. Souasná konstrukce tomuto požadavku principiáln nevyhovuje, proto nestaí pouze pedimenzovat stávající souásti konstrukce na vtší zatížení. Dalším dvodem je také modernizace konstrukce. Následující kapitoly se tedy zabývají nejen obecným popisem navrhovaného stroje a technologií stíhání, ale pedevším kompletním návrhem nové ezné jednotky od technologických výpot až po samotné konstrukní ešení. 1

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 2 ZADÁVAJÍCÍ ORGANIZACE TS PLZE A.S. TS Plze je firma, která má tradici v konstrukci stroj a zaízené již více než 150 let. V této dob však ješt byla souástí závodu Škoda. Teprve v roce 1993 vznikla samostatná spolenost TS Plze s.r.o. a pozdji v roce 2000 se petransformovala na TS Plze a.s. Spolenost obsahuje nejen konstrukní a projekní kanceláe, ale disponuje také vlastní rozsáhlou výrobou. V souasnosti tato firma rozdluje svou psobnost do ty výrobních program: 1) Cukrovary 2) Vulkanizaní lisy 3) Hydraulické lisy 4) Válcovny Spolenost TS Plze je dnes souástí Železiarne Podbrezová Group, do které patí krom slovenských firem (nap.: ŽIAROMAT a.s.) a jedné španlské ( TRANSMESA ) také další eská firma a to ŽDAS a.s., která je v nkterých oblastech konkurentem TS Plze. Z poslední zveejnné finanní zprávy z roku 2011 plyne, že spolenost více než polovinu zisk (54,09%) získala díky oddlení hydraulických lis. Oproti tomu oddlení válcoven, pro které je tato diplomová práce zpracována, vydlalo nap. 7,28%. Dále se z této zprávy dá vyíst, že export tvoil 78,22% celkových zisk, kde tém polovina exportu míila do Ruska. 2

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 3 POPIS ZAÍZENÍ Kotouové nžky na podélné dlení plechu slouží k rozdlení jednoho pásu plechu na nkolik pásk o uritých šíkách. Poet tchto pásk je uren potem použitých nož a šíka pás je dána vzdáleností jednotlivých nož od sebe. 3.1 Píklad dlící linky Kotouové nžky jsou asto souástí komplexnjší výrobní dlící linky. Mohou být nap. souástí linky spolen s válcovací stolicí, kde dochází nejprve k tváení plechu a následnému rozezání. Na obrázku níže je vidt dlící linka, na které dochází pouze k rozezání již válcovaného plechu navinutého na buben. Jednotlivé naezané pásky se po té opt navinou na samostatné svitky. Obrázek 1 Dlící linka [8] 1 - Odvíjecí buben 8 - Napínací zaízení 2 4 - Rovnací zaízení 9 - Píné nžky 5 - Kotouové nžky 10 - Navíjecí buben 6 - Šrotovací nžky odstižk 11 19 - Manipulaní ást linky 7 - Smyková jáma 3

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 3.2 Kotouové nžky na podélné dlení plechu Celé zaízení se skládá ze tí základních ástí, kterými jsou pohonná jednotka (1), ezná jednotka (3) a spojení tchto jednotek pomocí dvou kardanových hídelí (2). Obrázek 2 Schéma pdorysu kotouových nžek na podélné dlení plechu Na obrázku výše je pdorys celé sestavy zaízení. S vyznaenými základními konstrukními skupinami. 1) Pohonná jednotka Základem pohonné jednotky je krom pevodovky také motor. Tento motor je navrhován dle požadované rychlosti stíhání a také dle moment, které pi ezném procesu vznikají. 2) Kardanové hídele Tyto hídele spojují pohonnou a eznou jednotku. Použití tchto speciálních hídelí je nutné, protože ezná jednotka obsahuje dv nožové hídele nad sebou. Tyto nožové hídele jsou pestavitelé tak, že mohou mnit svou osovou vzdálenost. Kvli této pestavitelnosti nemže být pohonná a ezná jednotka spojena pevn obyejnými hídelemi. 3) ezná jednotka Jak již bylo eeno, základem ezné jednotky jsou dv nožové hídele, na kterých jsou uloženy nože. Dležitý požadavek na tuto ást zaízení je krom tuhosti také umožnit zmnu osové vzdálenosti nožových hídelí a také umožnit výmnu nož. Tato práce se zabývá pedevším navržením ezné jednotky, takže bude detailn popsána ješt v dalších kapitolách. 4

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 3.3 Popis ezné jednotky ezná jednotka je schematicky znázornna na obrázku níže, kde jsou zapozicovány její základní ásti. Tyto ásti jsou následn použity v popisu funkcí ezné jednotky. Následující schéma ezné jednotky je samozejm pouze jedno z možných principiálních ešení. Toto ešení se však v souasnosti používá v zadávající organizaci TS Plze a také u dalších konkurenních podnik. Obrázek 3 Souasné ešení ezné jednotky 1 - Posuvná skí 6 - Rozvodová hídel 2 - Nožové hídele 7 - Otoný kloub 3 - Pevná skí 8 - Pevody pro pestavování hídelí 4 - Základní rám nžek 9 - Pohon pro posuvnou skí 5 - Odklápcí rám 10 - Excentrická pouzdra 3.3.1 Funkce ezné jednotky a) Stíhání plechu - Základní funkcí ezné jednotky je samozejm stíhání plechu, který projíždí mezi nožovými hídelemi (2), na rzn široké pásky. b) Pestavování hídelí - Toto pestavování je zajištno pomocí ozubených kol. Ke každému excentrickému pouzdru (10) je pišroubováno ozubené kolo. Ozubená kola dvou excentrických pouzder spolu zabírají. Pokud se tedy otoí jedno ozubené kolo a s ním samozejm píslušné excentrické pouzdro, tak díky excentrickému uložení nožových hídelí (2) v tchto pouzdrech, dochází ke zmn osové vzdálenosti hídelí. Otáení zmiovaných ozubených kol je pohánno run pes šnekový pevodový mechanismus (8). Tento pohyb musí být stejný na obou stranách ezné jednotky, proto je zde umístna rozvodová hídel (6), která zajistí stejné pootoení na pevné (levé) i posuvné (pravé) stran ezné jednotky. Všechna ozubená kola jsou vi sob pedepnuta pro vymezení vlí. 5

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj c) Výmna nož - To je zde ešeno tak, že jedna strana uložení hídelí je výsuvná. Pokud je tedy teba vymnit nože umístné na nožových hídelích (2) musí odjet posuvná skí (1) vetn ložisek a distanních pouzder. Celá tato skí odjede na odklápcí rám (5) a tento rám se následn otoí kolem kloubu (7). Tím je umožnno sejmout nože z nožových hídelí a nasunout na n nože nové. Obrázek 4 Zpsob výmny nož u souasného ešení Zde je dležité zdraznit, že uložení hídelí na odsouvající se stran je velmi specifické. V ložiskách, která odjíždjí i se skíní je nalisováno pouzdro do kterého se nasouvá píslušná nožová hídel. Z toho vyplývá, že mezi hídelí a pouzdrem je vle, která zpsobuje nesymetrické zatížení celého uložení. To však bude popsáno ve výpotu ložisek. 3.3.2 Základní parametry ezné jednotky Každý stroj vetn kotouových nžek má nkteré charakteristické parametry, které jsou udávány výrobcem. Tyto parametry jsou níže vypsány a strun je také naznaeno, jak ovlivují konstrukci kotouových nžek. Jsou to také parametry, které byly zadány pro návrh nové ezné jednotky, což je cílem této práce. a) Maximální šíka plechu, kterou jsou nžky schopny zpracovat - Siln ovlivuje rozmry ezné jednotky b) Maximální rychlost - Ovlivuje výbr motoru, jelikož rychlost pásu plechu je závislá na otákách hnacího motoru c) Maximální tlouška plechu - Má spolu s pevností stíhaného materiálu nejzásadnjší vliv na eznou sílu. d) Maximální poet ez (kolik je možno použít nož) - Výrazn ovlivuje zatížení nžek. Zatížení se poítá jako ezná síla vynásobená potem ez. 6

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 4 KONKURENNÍ SPOLENOSTI V této kapitole jsou uvedeny nkteré konkurenní spolenosti firmy TS Plze, které vyrábjí kotouové nžky na plech. Cílem následujících odstavc není popsat firmy jako takové, ale pouze základní parametry jejich konkurenních výrobk, kde speciální pozornost je vnována pestavování nožových hídelí. 4.1 ŽAS a.s. Nožové hídele se zde pestavují pomocí excentrických pouzder, v nichž jsou tyto hídele uložené. Pootoením tchto pouzder dochází k požadované zmn osové vzdálenosti nožových hídelí. Díky použití synchronizaní hídele je pohyb rovnomrný na obou stranách. Základní parametry Tabulka 1 Základní parametry ezné jednotky firmy ŽAS a.s. [9] 4.2 GEORG Obrázek 5 ezná jednotka firmy ŽAS a.s. [9] Tato nmecká firma eší pestavování nožových hídelí obdobn jako firma ŽDAS, proto budou uvedeny rovnou základní parametry stroje. Základní parametry Tabulka 2 Základní parametry ezné jednotky firmy GEORG [10] 7

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 4.3 King Jime Obrázek 6 ezná jednotka firmy GEORG [10] Tato pvodem japonská firma eší pestavování nožových hídel za pomoci pohybových šroub na obou stranách stroje. Pi pestavování se hýbe pouze horní nožová hídel. Spodní hídel je pevn uložena ve stojanu. Základní parametry Obrázek 7 ezná jednotka firmy King Jime [11] Tabulka 3 Základní parametry ezné jednotky firmy King Jim [11] 8

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 5 UPESNNÍ ZADÁNÍ Již v pedchozích kapitolách bylo uvedeno, že se tato práce bude zabývat konstrukním ešením ezné jednotky kotouových nžek. Na základ požadavk zadávající organizace je teba však toto zadání ješt více upesnit. V pedchozí kapitole 3.3 bylo zjednodušen vysvtleno souasné konstrukní ešení ezné jednotky. Toto ešení je jist spolehlivé, ale má pár svých nevýhod: a) Jednou z nich je velmi složitá montáž. Jak již bylo naznaeno, tak celý mechanizmus pestavování hídelí obsahuje mnoho ozubených kol, které vi sob musí být pedepnuty a to dlá z montáže velmi náronou innost. b) Další nevýhodou je, že excentrická pouzdra jsou sice velmi tuhé ešení, ale zárove zabírají píliš mnoho místa. Znamená to tedy, že excentrická pouzdra ubírají místo, které by mohlo být použito pro vtší ložiska. Do této doby nebyla tato nevýhoda relevantní, protože zadávající organizace vyrábla ezné jednotky pouze pro stíhání plechu o tloušt max. 2,5 mm. Nyní je však tendence zaít vyrábt robustnjší nžky pro stíhání plechu o tloušce až 5 mm. To však zpsobuje významný nárst stižné síly. Pro spotené zatížení je teba použít ložiska tak velká, že se již nedají zakomponovat do souasného ešení. c) Poslední nevýhoda spoívá ve výmn nož. Na odklápcím rámu viz obrázek 4 je vedení pro posuvnou skí. Toto vedení však navazuje na vedení na základním rámu. Pi odklopení tedy dochází k rozdlení tohoto vedení. V praxi však vznikají problémy, kdy toto vedení po zaklopení rámu na sebe pesn nenavazuje a musí se runím zpsobem odklápcí rám pesn usazovat. Z uvedených nevýhod již vyplývá, ím pesn se bude tato práce zabývat. Zadávající organizace chce pijít s novým principem pestavovacího mechanismu a také novým zpsobem jak zajistit výmnu nož. Tyto zmny by mly vyešit výše uvedené nevýhody. Zadané parametry: Tabulka 4 Základní zadané parametry ezné jednotky Definice stíháného materiálu: Tažnost = 0,3 Pevnost materiálu P = 700 MPa 9

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 6 TEORIE STIHU V této kapitole bude postupn popsáno, jak se tvoí stižná plocha, co je poteba k dosažení kvalitního stihu a také budou ureny potebné geometrické parametry. Ze zadání a tchto geometrických parametr se poté vypotou stižné síly a vzniklé krouticí momenty. Ze silových úink a dalších požadavk bude nakonec vypoten potebný pohon pro navrhované kotouové nžky. 6.1 Tvoení stižné plochy Celá tato práce pojednává o kotouových nžkách, proto je vhodné urit, o jaký typ stíhání se v tomto pípad jedná. Stíhání se dá mimo jiné dlit na objemové a plošné, kde objemové stíhání je nap. dlení trubek nebo tyí. V pípad kotouových nžek se však jedná o stíhání plech, ili plošné stíhání. Dále se uvažuje stíhání za studena (bez pedehevu materiálu). Podrobn se tímto dlením a názvoslovím zabývá norma SN 22 6001. Obecné principy však platí pro všechny druhy stíhání. Mžeme tedy íci, že prbh tvorby stižné plochy se dá rozdlit na tyi základní fáze: 1) Pružná fáze Naptí se nachází pod mezí kluzu, ili v materiálu vznikají pouze elastické deformace. 2) Tvárná fáze U stižných hran se sousteuje naptí, které pekrauje mez kluzu a iniciuje vznik stižné plochy. 3) Fáze porušení Naptí již dosáhlo meze pevnosti materiálu, což zpsobuje vznik trhlin u stižných hran, které se postupn zvtšují a pibližují k sob. 4) Fáze oddlení Pi správné volb geometrických parametr se tyto trhliny spojí a dojde k oddlení materiálu. Na kvalitu stižné plochy má vliv mnoho faktor. Nejdležitjší jsou nap.: - Stižná vle - Ostrost nástroj - Jakost materiálu Vliv stižné vle na kvalitu stihu Pokud je stižná vle nastavená na správnou hodnotu, trhliny na obou stranách materiálu se spojí a utvoí hladký ez jak je vidt na obrázku vlevo. Pokud je však vle malá (obr. uprosted) nebo píliš velká (obr. vpravo) vznikají nerovné povrchy. Obrázek 8 Vliv stižné vle na kvalitu stihu 10

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 6.2 Podmínka vtažení pásu do kotouových nžek Tato podmínka rozhoduje o tom, jestli bude pás plechu pirozen vtažen mezi kotouové nože. Jak je vidt ze silových pomr na obrázku 9, psobí zde dv vodorovné síly. Je zejmé, že pokud má být materiál vtažen mezi kotouové nože, musí platit vztah: T cosα > N sin α (6-01) Tento výraz mžeme dále jednoduše upravit: N f cosα > N sinα sinα tg ϕ > tgϕ > tgα cosα ϕ > α Kde f je souinitel tení a ϕ je tecí úhel. (6-02) (6-03) (6-04) Obrázek 9 Podmínka vtažení pásu Z pedchozího výpotu a obrázku tedy vyplývá, že tecí úhel musí být vtší než zábrový úhel. Pro další výpoty byl na základ konzultací se zadávající firmou zvolen zábrový úhel 10. Tato hodnota již patí v teorii spíše k horní hranici. V praxi je však teoretická podmínka vtažení pásu asto porušována, ale dá se obejít tím, že se pás mezi kotoue trochu vtlauje. 11

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 6.3 Stanovení geometrických parametr nžek Následující výpoty geometrických parametr nžek a také výpoty stižných sil jsou provedeny na základ literatury [6]. a) Zadané parametry Tlouška stíhaného materiálu t = 5mm Pevnost stíhaného materiálu P = 700 MPa Tažnost stíhaného materiálu = 0,3 b) Zvolené parametry Tyto parametry byly zvolené na základ konvencí firmy TS Plze. Pekrytí nož x = 1mm Koeficient vniknutí stižných hran k = 0,5 Koeficient nástihu materiálu k 1 = 35 Koeficient otupení nož k 2 = 1,5 Pomr pevnosti v tahu a smyku k 3 = 0,8 Koeficient nožové vle k 4 = 1,3 Pedbžný úhel zábru 0 = 10 Stižný úhel = 4 Koeficient mrné stihové práce n s = 0,785 Rychlostní konstanta k v = 1,3 c) Vypotené parametry Obrázek 10 Stižná vle a stižný úhel Vle mezi noži t tgξ 5 tg4 a = = = 0, 7mm 1 k 1 0,5 ( ) ( ) Minimální prmr kotouových nož t + x 5 + 1 D = = 395mm min ( 1 cosα ) ( 1 cos10 ) (6-05) (6-06) Skutený prmr nož s pídavkem na 15 broušení 12

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj D = D + 15 (2 0,5) 410mm min = (6-07) Skutený zábrový úhel x + t 5 + 1 α = arccos1 = arccos1 = 9, 8 D 410 Šíka nož S n = 0,06 D = 0,06 410 25mm Stižná plocha 2 2 t 5 A = = = 72,8mm α 9,8 4 tg 4 tg 2 2 Koeficient stíhaného materiálu k1 35 ε s = 1,4 = 1,4 = 0,49 100 100 Osová vzdálenost o = D x = 410 1 = 409mm Pomrná hloubka vniknutí nože, kdy nastane odtržení materiálu = 1,2 ε = 1,2 0,3 = 0,36 ε o Mrná stižná práce a = n k σ ε = 0,785 0,8 700 0,36 s s 3 p o = 158, 3 Stižný úhel po vtažení materiálu 2 MPa ε = o 1 0,36 1 α s arccos o t 1 = arccos 409 5 1 = 9, 0 2 D 2 410 (6-08) (6-09) (6-10) (6-11) (6-12) (6-13) (6-14) (6-15) 6.4 Výpoet stižných sil Pedchozí parametry, které byly spotené, zadané i zvolené budou nyní použity pro výpoet stižné síly. Stižná síla bude vypotená podle ty rzných metod. Stižná síla dle Koroleva k1 35 F = A k2 k3 k4 σ P = 72,8 1,5 0,8 1,3 700 = 28037N 100 100 D 410 F 28037 M = 1000 = 1000 = 979, 7Nm 2 sinα 2 sin 9,8 (6-16) (6-17) Stižná síla dle Zubcova k1 35 F = A σ P = 72,8 700 = 17835N 100 100 (6-18) 13

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj D 410 F 17835 M = 1000 = 1000 = 623, 2Nm 2 sinα 2 sin 9,8 Stižná síla dle Celikova a Nosala (6-19) F = 2 t as k 2 tgα v k 2 tgα s 1 + x 2 5 158,3 tg9 = 1,3 1,5 1+ = 28100N 2 tg9,8 1 (6-20) D 410 M = F sinα s = 28100 sin 9 = 1811, 5Nm 1000 1000 (6-21) Shrnutí výsledk jednotlivých metod Tabulka 5 Výsledné stižné síly a krouticí momenty Druhý sloupec výše uvedené tabulky tedy udává stižnou sílu na jeden pár nož dle píslušné metody výpotu. Poslední Sloupec zase udává krouticí moment, zpsobený stihem jedním párem nož. Tchto stih musí být ovšem uvažováno dle zadání 13. Proto pi navrhování motoru a pi pevnostním výpotu hídelí bude celkové silové zatížení tináctkrát vtší. 6.5 Návrh motoru Ze zadané požadované rychlosti stíhání lze vypoítat potebné otáky nož, potažmo motoru. Rychlost stíhání je vlastn obvodová rychlost kotouového nože. Pro stanovení potebných otáek se bude uvažovat minimální prmr nože po 15 broušeních. v = π D 1000 120 = π 1000 = 96,7 min 1 n (6-22) min 395 Výkon motoru se spote z otáek a potebného krouticího momentu. Krouticí moment se stanoví jako souin potu ez a vypoteného krouticího momentu dle metody Celikova a Nosala, která podává nejvyšší hodnoty nejen tohoto momentu ale také stižné síly. M Kc = 13 M = 13 1811,5 = 23549, 5Nm (6-23) n 96,7 P = 2 π M Kc = 2π 23549,5 = 238, 5kW (6-24) 60 60 14

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 7 SYSTEMATICKÝ NÁVRH VARIANT EZNÉ JEDNOTKY Na konci této kapitoly budou navrženy ti konstrukní varianty ezné jednotky kotouových nžek. Všechny tyto varianty budou vycházet z funkcí, které musí být ezná jednotka schopna zajistit. Z tohoto tvrzení je tedy také zejmý i postup návrhu variant, který je následující. Nejprve se urí hlavní funkce ezné jednotky a k nim píslušející pomocné funkce. Po té se ke každé pomocné funkci piadí nkolik orgán, které jsou schopny tuto funkci zajistit. Pokud pro každou pomocnou funkci vybereme jeden orgán, vznikne jedna varianta ešení. Tento postup bude pehledn zanesen do tzv. morfologické matice. 7.1 Funkní struktura Základní neboli hlavní funkce ezné jednotky byly již uvedeny v kapitole 3.3. Nyní však budou rozvedeny detailnji. 7.1.1 Stíhání pásu plechu Tato funkce je samozejm nejdležitjší, jelikož se však jedná o eznou jednotku kotouových nžek, nebudou uvedeny další principiální varianty, jak podéln dlit plech. S ohledem na zadání budou tedy mít všechny konené konstrukní varianty tuto funkci zajištnou stejným zpsobem, a to stíháním kotouovými noži. Z tohoto dvodu nebude tato funkce uvedena ani v morfologické matici, protože by nepodávala žádné alternativní ešení, ili by nemla žádný pínos. 7.1.2 Umožnit pestavování nožových hídelí Tato funkce mže být rozdlena do následujících pomocných funkcí. 1.1 Mechanismus pestavování 1.2 Aretace polohy hídelí 1.3 Svázání jednotlivých pohyb 1.4 Zajistit pohon 1.5 Zajistit mechanické pevody od pohonu 7.1.3 Umožnit výmnu nož Výmnu nož lze také rozepsat do nkolika pomocných funkcí, které spolen tvoí komplexní ešení. 2.1 Umožnit nasazení nož na hídel 2.2 Zajistit prostor kombinací pohyb 2.3 Zajistit pohon 15

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 7.2 Morfologická matice Tabulka 6 Morfologická matice 16

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 7.3 Popis konstrukních variant ezné jednotky Z výše uvedené morfologické matice jsou zejmé ti varianty, které jsou barevn odlišeny. Pro jednoduchost budou nazývány následovn: Oranžová Modrá Zelená Varianta A Varianta B Varianta C 7.3.1 Konstrukní varianta A V této konstrukní variant je pestavování nožových hídelí (5) realizováno pomocí klínového mechanismu. Hlavní pestavovací klín (3) je pohánn hydraulickým pímoarým motorem do pesné polohy, která urí osovou vzdálenost nožových hídelí. Horní a spodní klíny (1) slouží k aretaci hídelí v požadované poloze. Jak je zejmé ze schématu níže, tyto klíny (1) jsou spojené hídelí (4) s druhou stranou ezné jednotky. Tato hídel má na svých koncích opané závity, a tak jejím otáením dochází k synchronnímu pohybu klín (1) na obou stranách ezné jednotky. Je tedy zejmé, že jsou poteba dva elektrické motory, kde jeden je použit pro pohon obou horních klín a druhý pro pohon obou spodních klín. Pohyb tchto dvou motor nemusí být píliš synchronizovaný, jelikož poloha nožových hídel, resp. Jejich osová vzdálenost, je urena klínem (3). Nožové hídele jsou uloženy v ložiskových domecích (2), které mají zkosenou vnjší ást, která se stýká s klíny (1) a (3). V morfologické matice je také zanesen zpsob výmny nož. Ta je v této variant zajištna kombinací posuvného a otoného pohybu jedné strany uložení nožových hídelí. Obrázek 11 Konstrukní varianta A 17

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 7.3.2 Konstrukní varianta B Tato varianta používá k pestavování hídelí tyi pohybové šrouby (1) tak, jak je znázornno na schématu níže. Na každé stranezné jednotky jsou tedy dva pohybové šrouby, které procházejí ložiskovými domeky (4) obou hídelí (5). Ložiskové domeky zde fungují jako jedna ást dlené matice, kde druhou ást dlené matice pedstavuje na obrázku souást (2). Mezi tmito souástmi je vložená podložka (3), která zajistí vymezení vlí v závitu. Každá strana ezné jednotky obsahuje dv dlené matice, ve kterých jsou vyrobeny opané závity, tzn. v jedné je vyroben levý závit a ve druhé naopak pravý závit. Otáením pohybových šroub tedy dochází ke zmn osové vzdálenosti nožových hídelí pi zachování stále stejné ezné roviny. Pohybové šrouby jsou spojeny mechanickou vazbou na jedné stran ezné jednotky tak, aby se zabránilo píení ložiskových domek. Z toho vyplývá, že každá strana ezné jednotky má svj vlastní pohon, který pohání vždy dva píslušné pohybové šrouby. Mezi tmito dvma elektrickými motory je elektrická vazba, která synchronizuje jejich pohyb. Z morfologické matice také vyplývá, že aretace hídelí bude zajištna klínem. Dalším dležitým konstrukním prvkem je možnost odjíždní jedné strany uložení ezných hídelí. V této variant je použita kombinace dvou posuvných pohyb, které jsou zapotebí pro vytvoení prostoru pro výmnu nož. Obrázek 12 Konstrukní varianta B 18

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 7.3.3 Konstrukní varianta C Poslední uvedená konstrukní varianta je znan odlišná od pedchozích. K pestavování nožových hídelí zde není použit žádný pevodový mechanismus, ale poloha hídelí je pímo urená píslušnou pístnicí (3) hydraulického motoru (4). Pímoarý hydraulický motor je zde použit ve variant se dvma pístnicemi, kde tlak hydraulické kapaliny musí být samozejm hlídán ped obma písty. Hydraulický motor musí být tedy po celou dobu provozu zaízení pod tlakem. V tomto pípad však dokáže v reálném ase reagovat na nepesnost výroby a píhodnou zmnou osové vzdálenosti ji odstranit, což je bžnou praxí u válcovacích stolic. Pohyb na obou stranách je synchronizován pomocí hydraulické vazby mezi jednotlivými motory. Další zvláštností této varianty je dlená hídel (5). Tato konstrukní úprava umožuje výmnu nož, bez toho aniž by muselo být na jedné stran hídelí uložení s radiální vlí. Ob ásti hídele mohou být tedy uloženy v ložiskových domecích (1) tak, že se zatížení penese rovnomrn na ob strany uložení. Jednotlivé ásti hídelí k sob musí být pitlaovány, což je na schématu níže zjednodušen znázornno šroubem (2). Prostor pro výmnu nož je zde vytvoen kombinací dvou posuvných pohyb, stejn jako ve variant B. Obrázek 13 - Konstrukní varianta C 19

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 7.4 Vyhodnocení konstrukních variant Jednotlivé varianty jsou v tabulce níže vyhodnoceny na základ kvalitativních a nákladových kritérií. Ke každé variant a kritériu jsou piazeny body od jedné do ty, kde tyi body znamená ideální splnní daného kritéria. V této tabulce je také uveden souet všech bod zvláš pro kvalitativní a zvláš pro nákladová kritéria. Pokud tyto souty vydlíme ideálním potem bod, vznikne celkové normativní hodnocení. Tabulka 7 Vyhodnocení variant Tato tabulka mže být pevedena na graf tak, že na vodorovnou osu vyneseme normativní hodnocení kvalitativních kritérií jednotlivých variant a na svislou osu naopak normativní hodnocení nákladových kritérií. Jednotlivé varianty jsou tedy na grafu 1 zobrazeny jako body, kde ideální ešení má souadnice [1;1]. Nejlepší varianta ze tech navrhovaných je taková, která je nejblíže tomuto ideálnímu bodu a má vyvážený pomr kvalitativních a nákladových kritérií. Tento pomr je v grafu demonstrován jako spojnice ideálního bodu s poátkem. 20

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Graf 1 Vyhodnocení variant Z pedchozího tabulkového a grafového vyhodnocení se jako nejlepší jeví varianta B. Po konzultaci se zadávající firmou byla tato varianta schválena pro následné detailnjší vypracování a tomu tedy bude vnována následující ást této práce. 21

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 8 KONSTRUKNÍ EŠENÍ V této kapitole bude blíže vysvtleno detailní konstrukní ešení. V poátku bude pedstavena nejprve základní koncepce a konstrukní uspoádání stroje. Následn budou vpracovány jednotlivé konstrukní uzly, ze kterých bude nakonec složena navržená ezná jednotka. 8.1 Základní koncepce stroje Na následujícím schématu je znázornna navržená ezná jednotka. ezné hídele nejsou na obrázku usazeny v obou skíních, což znamená, že tato poloha není provozní, ale pouze ilustraní. Obrázek 14 Celkový koncept vybrané varianty 1 - Spodní rám (tvaru L ) 2 - Skí A (s pevným uložením hídelí) 3 - Skí B (s volným uložením hídelí) 4 - ezné hídele 5 - Pohony pestavování hídelí 6 - Soukolí (pohon + pestavovací šrouby) 7 - Pohon posuvu skín A 8 - Pohon posuvu skín B 22

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 8.2 Návrh nožové hídele a jejího uložení Tato kapitola je vnována pevnostnímu a tuhostnímu výpotu nožové hídele, ale také návrhu ložisek, ve kterých je tato hídel uložena. Hídel byla nahrazena nosníkem, kde každé ložisko pedstavuje jednu podporu. Pevnostní a tuhostní výpoet byl proveden v programu MITCalc. 8.2.1 Sestavení výpotového modelu Na doporuení zadávající firmy bude výpoet dále proveden jako výpoet nosníku podepeného pouze temi podporami. Na jedné stran je totiž hídel uložena v pouzdru, které musí být schopno jednoduše odjet i s ložisky a celou skíní, ve které je tato strana hídele uložena. Kvli tomu musí být mezi hídelí a tímto pouzdrem vle, která zpsobuje, že vtšina zatížení se penáší na ložiska na druhé stran. Tato situace je v praxi ešena tak, že na odsouvající se stran se poítá pouze s jednou podporou neboli ložiskem (blíže k pevné stran), jelikož druhé ložisko nemá na únosnost tém žádný vliv. Tato situace je schematicky znázornna na obrázku níže. F S = 28 100N a = 270 mm b = 175 mm c = 650 mm D = 300 mm Obrázek 15 Schéma nožové hídele s uložením Zde se mže uvažovat rovnomrné zatížení po celé hídeli, jelikož tomuto stavu se pizpsobuje i výroba pi provozu kotouových nžek. Vždy se tedy snaží o symetrické zatížení a to nejlépe uprosted. Na následujícím obrázku tedy každá šipka pedstavuje spotenou stižnou sílu F S dle metody Celikova a Nosala, jejíž velikost již byla stanovena výše. Obrázek 16 Výpotový model nožové hídele 23

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 8.2.2 Pevnostní a tuhostní výpoet Hídel je vyrobená z materiálu SN 16 343 o mezi kluzu 690 MPa. Dovolené naptí je tedy 230 MPa za pedpokládané bezpenosti k=3. Na obrázku níže je znázornn prbh naptí podél hídele. Maximální hodnota tohoto naptí je 16,9 MPa, což v porovnání s dovoleným naptím vyhovuje. Graf 2 Prbh naptí podél hídele Na dalším obrázku je znázornn prhyb hídele. Kde dovolený prhyb je ze zavedených konvencí maximáln 1/20 tloušky stíhaného materiálu. Jelikož je maximální stíhaná tlouška plechu 5mm, je tedy max. dovolený prhyb 0,25mm. Je to však opravdu maximální hodnota, pi které by už však mla tato deformace znaný vliv na kvalitu ezu, jelikož se musí uvažovat deformace také ostatních ástí stroje. Maximální prhyb však vyšel 0,036 mm, což je opt vyhovující hodnota, která zaruuje, že deformace hídele nebude mít výrazný vliv na kvalitu ezného procesu. Graf 3 prbh prhybu podél hídele Z pevnostní a tuhostní kontroly jasn vyplývá, že zvolený prmr hídele je více než dostaující a nabízí se tedy tento prmr zmenšit. Prmr se však mnit nebude ze dvou dvod. Zaprvé nosník byl poítán s konstantním pezem, což do jisté míry zkresluje reálné výsledky, protože hídel má samozejm menší prmr v oblasti uložení. Druhý dvod je také to, že vypotený prmr kotouových nož je 410 mm a k tomuto rozmru je adekvátní zvolit prmr hídele zhruba 300 mm. 24

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Dalším dležitým údajem jsou reakce v podporách, které poslouží pro návrh ložisek. 8.2.3 Návrh ložisek Tabulka 8 Reakce v podporách nožové hídele Typy ložisek jsou zejmé z obrázku 15, kde jsou znázornny tyto ložiska: a) Dvojice kuželíkových ložisek (uspoádáno do X) b) Dvouadé válekové ložisko (s plným potem válek) c) Dvouadé válekové ložisko (s plným potem válek) d) Samotné kulikové ložisko Zvolené typy ložisek se liší od pvodního ešení firmy TS Plze. V pvodním ešení jsou použita váleková ložiska s klecí, která zde byla nahrazena ložisky s plným potem valivých tles. Tato ložiska v dob pvodního konstrukního návrhu nebyla k dispozici, ale dnes se mohou s výhodou použít, jelikož mají výrazn vyšší únosnost, ale nesmí pracovat pi vysokých otákách, což je pesn tento pípad. Tímto bylo dosaženo výrazného zmenšení rozmr válekových ložisek, proto bylo žádoucí zmenšit rozmry i ložiska v první podpoe, kde v pvodním ešení byla použita kuliková ložiska s kosoúhlým stykem. Tato ložiska by však pro penos požadovaného zatížení musela být výrazn vtší než nov použitá váleková s plným potem valivých tles, proto byla nahrazena kuželíkovými ložisky, která mají vyšší únosnost pi menších rozmrech. Zatížení ložisek odpovídá reakcím v píslušných podporách. U výpotu nosníku se nevyskytují žádné axiální síly, avšak z typu ložisek je zejmé že pi náhodném výskytu axiálních sil jsou ložiska schopné toto zatížení v malé míe penést. Požadovaná minimální životnost ložisek pro radiální zatížení je 6000 hodin. Dvojice kuželíkových ložisek X uspoádání Pro výpoet životnosti ložisek je teba znát otáky. Které již byly spoteny pi návrhu motoru. Dynamická únosnost, která se oznauje C, je v katalogu udávána pímo pro dvojici tchto ložisek. Zatížení ložiska je uvažováno dle pedchozího vysvtlení pouze radiální, proto hodnota ekvivalentního zatížení F e je rovna radiální síle, potažmo reakci od stižných sil. n = 96,7 min -1 F ea = R A = 165 346 N Oznaení ložiska: SKF 32228 J2/DF Dynamická únosnost C = 721 000 N Vnjší prmr D = 250 mm Vnitní prmr d = 140 mm Šíka ložiska B = 91,5 mm 25

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj L ha 01) 3 16666,7 C 16666,7 721000 3 = = = h > Vyhovuje n F 23347 6000 ea 96,7 165346 10 (8- Levé dvouadé radiální válekové ložisko n = 96,7 min -1 F eb = R B = 407654 N Oznaení ložiska: SKF NNF 5034 CV Dynamická únosnost C = 1 230 000 N Vnjší prmr D = 260 mm Vnitní prmr d = 170 mm Šíka ložiska B = 122 mm L hb 10 16666,7 C 3 16666,7 1230000 3 = = = h > Vyhovuje n F 6841 6000 eb 96,7 407654 10 (8-02) Pravé dvouadé radiální válekové ložisko n = 96,7 min -1 F ec = R C = 146 398 N Oznaení ložiska: SKF NNF 5034 CV Dynamická únosnost C = 1 230 000 N Vnjší prmr D = 260 mm Vnitní prmr d = 170 mm Šíka ložiska B = 122 mm L hc 10 16666,7 C 3 16666,7 1230000 3 = = = h > Vyhovuje n F 207803 6000 ec 96,7 146398 10 (8-03) Kulikové ložisko Jak již bylo uvedeno výše, toto ložisko teoreticky nepenáší žádné zatížení, avšak pro zachování urité symetrinosti a vtší stability konstrukce se toto ložisko obvykle používá. Oznaení ložiska: SKF 6228 Dynamická únosnost C = 165 000 N Vnjší prmr D = 250 mm Vnitní prmr d = 140 mm Šíka ložiska B = 42 mm 26

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 8.2.4 Uložení hídele Z pedchozího popisu konstrukního ešení vyplývá, že ložiska, potažmo hídel, musí být uložena v ložiskovém tlese. Na následujícím obrázku je znázornna nožová hídel (7), která je pevn uložena na levé stran v ložiskovém tlese A (1) a voln uložena na pravé stran v ložiskovém tlese B (2). Píruba (3) na levé stran je spojovací lánek mezi eznou jednotkou a kardanovou hídelí spojenou s pohonnou jednotkou. V obou ložiskových tlesech jsou usazeny matice (4), které spojují nožovou hídel a její uložení s pohybovými šrouby pestavovacího mechanismu. Pohybové šrouby nesmí být namáhány na ohyb, a proto jsou ložisková tlesa opatena vedením (5), které chrání šroub ped tímto namáháním. Na obrázku je také vidt hydraulická matice (6), která slouží k utažení nož na nožové hídeli. V ezu rovinou A jsou vidt pojistné epy (8), které jsou zasunuty do nožové hídele a zaruují tak penos krouticího momentu z této hídele na pouzdro ve kterém je hídel s vlí uložena. Detail obou stran uložení ezné hídele je v píloze.1. Obrázek 17 Uložení ezné hídele 1 - Ložiskové tleso A 5 - Vedení ložiskového tlesa 2 - Ložiskové tleso B 6 - Hydraulická matice 3 - Vstupní píruba 7 - Nožová hídel 4 - Matice (pro pohybový šroub) 8 - Pojistné epy 27

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 8.3 Konstrukní návrh pestavovacího mechanismu nožových hídelí Tento mechanismus je v ezné jednotce použit dvakrát, jelikož se nachází v obou skíních (A i B z pedchozí kapitoly). Jako první je teba navrhnout samotné pohybové šrouby tak, aby vyhovly požadavkm na tuhost a namáhání. Princip pestavování hídelí tohoto ešení byl již názorn vysvtlen v pedešlé kapitole 7.3, která se zabývala popisem konstrukních variant. K tomuto mechanismu pibylo na obrázku 14 soukolí (6), které je pohánno motorem (5). Je zde vložený pastorek mezi dv ozubená kola pohybových šroub. Tímto se zajistí otáení obou šroub stejným smrem a navíc se zredukuje rozmr ozubených kol oproti variant bez pastorku. 8.3.1 Návrh pohybových šroub a jejich uložení Nejprve je teba specifikovat zatížení této souásti. Šrouby jsou samozejm namáhány pouze tahovými silami, které jsou v tomto pípad již vypotené reakce od stižných sil na jednotlivých stranách ezné hídele. Z toho tedy vyplývá, že šrouby na stran pevného uložení hídelí jsou namáhány více, a tak bude poítáno se zatížením na této stran. Pokud by ve výrobním procesu vznikly síly jiné, šroub by byl namáhán na ohyb, což je velmi nepíznivé. Z tohoto dvodu musí být ostatní síly penášeny do skín a následn do spodního rámu. Toho se docílí vedením ložiskových tles. Obrázek 18 Schéma pestavovacího mechanismu Z výše uvedeného schématu vyplývá, že každý pohybový šroub je zatížen silou F š, která se spote dle následujícího vztahu. 28

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj F R R = 407654 165346 (8-04) š = B A F š = 242, 3kN (8-05) Šroub je vyroben z materiálu SN 16 220 o mezi kluzu 590 MPa, což pi uvažované bezpenosti 3 znamená dovolené namáhání o velikosti 196 MPa. Rozhodujícím kritériem v tomto pípad však bude tuhost šroubu a namáhání v závitu matice. Hrubý návrh pohybového šroubu Nejprve tedy bude proveden hrubý návrh prmru šroubu z tuhostní podmínky. Maximální povolená deformace šroubu byla po konzultacích se zadávající firmou stanovena na y šd = 0,2 mm. Délka šroubu, která má vliv na pesnost provozu stroje, se nachází mezi nejvzdálenjšími maticemi na jednom pohybovém šroubu a to pi nejvzdálenjší možné pozici ezných hídelí. Tato vzdálenost neboli efektivní úsek, bude prozatím uvažována l = 720 mm. Její velikost se však zmní až po zvolení velikosti šroubu, což ovlivní také velikost matic. Vzdálenost l je vyznaena na obrázku 19. Fš l Fš l 242300 720 y šd = S min = = (8-06) E S E y 210000 0,2 min šd 2 S min = 4153, 7mm (8-07) Z Této minimální plochy se nyní urí potebný nejmenší prmr šroubu. 2 π d 4 S min 4 4153, 7 S min = d min = = (8-08) 4 π π d min = 72, 7mm (8-09) Pro vtší tuhost bude zvolen vtší prmr a to d = 82 mm, kde tento nejmenší prmr závitu odpovídá trapézovému šroubu o jmenovitém prmru 100 mm. Zvolený šroub bude mít stoupání 6 mm a jeho závit se dá tedy zapsat následující zkratkou: TR 100x6. Detailní návrh pohybového šroubu Nyní bude proveden znovu výpoet tuhosti, ale tentokrát již s pesnými rozmry šroubu. Prodloužení šroubu je teba rozdlit na dvásti dle prmru šroubu. Jak je vidt na následujícím obrázku, mezi ložiskovými tlesy mají šrouby osazení práv pro zvýšení tuhosti. d = 82 mm l z = 236 mm d o = 130 mm l o = 255 mm 29

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Obrázek 19 Pohybové šrouby Prodloužení šroubu v úsecích prmru d π d S = 4 4 2 2 π 82 min = = 5281, 0 ( 2 l ) mm 2 (8-10) Fš z 242300 (2 236) y z = = (8-11) E S 210000 5281,0 min y z = 0, 10mm (8-12) Prodloužení šroubu v úseku prmru d o S π d π 130 4 2 2 o o = = = 4 13273,2mm 2 (8-13) Fš lo 242300 255 y o = = (8-14) E S 210000 5281,0 o y o = 0, 02mm (8-15) 30

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Celkové prodloužení šroubu v efektivním úseku y š = y + y = 0,10 + 0,02 = 0,12 mm < 0, 2mm Vyhovuje (8-16) z o Celkové prodloužení šroubu v efektivním úseku je tedy 0,12mm, což je vyhovující hodnota v porovnání s dovolenou hodnotou 0,2mm. Tahové naptí šroubu Pro úplnost výpotu je teba uvést tahové naptí vzniklé ve šroubu. Maximální hodnota tohoto naptí se nachází na nejmenším prmru d. F š D = 196 MPa d = 82mm 242300 σ = = = 45,9 MPa < 196 MPa Vyhovuje (8-17) S 5281,0 min Kontrola závitu na otlaení V tomto pípad jsou použity bronzové matice z materiálu SN 42 30 48 o mezi pevnosti 500 MPa. V zadávající firm se však za bžné dovolené namáhání v tchto pípadech považuje 30MPa. Tato hodnota bude tedy použita i v této práci. Musí se navíc poítat s tím, že zatížení nepenáší všechny závity matice. Bžn se kvli bezpenosti uvažuje skutenost, že zatížení penáší pouze 5 závit. n = 5 poet zatížených závit D 1 = 86 mm nejmenší prmr matice d š = 100 mm jmenovitý prmr šroubu S π (100 2 2 2 2 π ( d š D1 ) z = = = 4 4 86 ) 2045,2mm 2 (8-18) p z = Fš 242300 = = 23,7MPa < MPaVyhovuje n S 5 2045,2 30 z (8-19) Tímto jsou tedy pohybové šrouby úspšn navrženy. Tyto šrouby budou z hlediska symetrinosti konstrukce použity na obou stranách ezné jednotky, pestože druhá strana ezné jednotky je zatížena menší silou. Pro budoucí výpoty však bude vhodné také vypoítat deformaci šroub na mén zatížené stran. Není však nutné již provádt pevností kontrolu tchto šroub a závitu, jelikož je zejmé, že by vyhovly. Deformace mén zatížených šroub Výpoet deformace bude naprosto stejný jako v pedchozím pípad pouze s rozdílem, že síla na jeden šroub F š2 bude rovna reakci ve tetím ložisku. 31

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Fš 2 = Rc = 146398N (8-20) Prodloužení šroubu v úsecích prmru d ( 2 l ) Fš 2 z 146398 (2 236) y z2 = = = 0, 06mm (8-21) E S 210000 5281,0 min Prodloužení šroubu v úseku prmru d o Fš 2 lo 146398 255 yo2 = = = 0, 01mm (8-22) E S 210000 5281,0 o Celkové prodloužení šroubu v efektivním úseku y š 2 = y z 2 + yo2 = 0,06 + 0,01 = 0,07mm < 0, 2mm Vyhovuje (8-23) Uložení pohybových šroub Pohybové šrouby musí být samozejm uloženy do skín. Pro toto uložení jsou použita dv kuliková ložiska nasazená na horní ásti šroubu a stejná dv ložiska na spodní ásti. Spodní uložení šroubu je pevné (utažené KM maticí), takže šroub je v tomto uložení radiáln i axiáln fixován. V horním uložení je ale vle, která umožuje deformaci šroubu. Z tohoto popisu uložení vyplývá, že použitá ložiska nejsou zatížena pracovní silou. Stižné síly totiž psobí na každou eznou hídel opaným smrem, a proto se navzájem vyruší, a jelikož je horní uložení šroubu s axiální vlí, tak ložiska ani nebrání deformaci šroubu. Obrázek 20 Uložení pohybových šroub 32

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Ložiska v dolním uložení jsou však namáhána tíhou celého mechanismu, obsahujícího pohybové šrouby a ezné hídele s uložením, proto bude proveden výpoet životnosti tchto ložisek. Obrázek 21 Hmota zatžující dolní spodní ložiska m pm = 3060 kg n = 0,5 min -1 hmotnost pestavovacího mechanismu (viz obrázek výše) otáky pohybového šroubu Oznaení ložiska: SKF 6316 Dynamická únosnost C = 124 000 N Vnjší prmr D = 170 mm Vnitní prmr d = 80 mm Šíka ložiska B = 39 mm Tíha mechanismu se rozloží do ty uložení jednotlivých šroub. Každé uložení tedy nese pouze tvrtinu tíhy a každé uložení navíc obsahuje dv ložiska, mezi která se zatížení rozpoítává koeficientem 1,62. Tento pedpoklad vyjaduje následující vztah. m pm 3060 g 9,81 F 4 e = 4 = = 4633N (8-24) 1,62 1,62 L h 3 16666,7 C 16666,7 124000 3 = = = > Vyhovuje n F 639289420 6000 e 0,5 4633 10 (8-25) Tato extrémn vysoká životnost ložisek vyšla pedevším díky velmi nízkým otákám, kterých bude dosaženo pomocí pevodovky a také frekvenního mnie. Tato skutenost bude rozebrána v kapitole návrhu pohonu pestavovacího mechanismu. 8.3.2 Návrh pohonu pestavovacího mechanismu Tento mechanismus bude pohánn, jak již bylo naznaeno, elektrickým motorem spojeným s pevodovkou. Elektrický obvod bude také vybaven frekvenním mniem, kterým se zajistí snížení otáek. Požadovaný poet otáek je 0,5 min -1. Pestavovací mechanismus ve skíni A musí mít samozejm vazbu se stejným mechanismem ve skíni B, jinak by docházelo k píení pi rozpohybování nožových hídelí. 33

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Tato vazba je elektrická, ili oba hnací motory s frekvenním mniem jsou zapojeny do PLC obvodu, který ídí natoení motor dle snímané polohy hídelí. Motor musí být navržen pedevším podle požadovaného krouticího momentu, který je potebný pro otáení šroubu resp. zvedání nožových hídelí i s jejich uloženími. V tomto pípad tedy není smrodatný výkon motoru, ale jeho maximální krouticí moment. Velikost tohoto momentu se stanoví na základ hmotnosti pohybujících se hmot. Obrázek 22 Pohybující se hmota pohánná jedním motorem m = 1366 kg hmotnost jedné nožové hídele i s uložením (v. ložiskových tles) V ezné jednotce jsou však tyto nožové hídele dv. Na pohyb dvou hídelí jsou ale použity dva motory, proto bude zjednodušen uvažováno, že jeden motor musí být schopný hýbat s jednou hídelí. Urení potebného krouticího momentu f = 0,18 tecí koeficient mezi bronzovou maticí a ocelovým šroubem [12] s = 6 mm stoupání závitu d t = 93 mm tecí prmr, na kterém psobí tecí síla d = 100 mm jmenovitý prmr šroubu Obrázek 23 Rozložení sil v závitu Silová reakce závitu F R je odklonná od normálové síly o tecí úhel. Tato reakce se dá rozložit do svislé a vodorovné složky, kde svislá složka F o je rovna tíze bemene a vodorovná složka je tecí síla, která psobí na tecím prmru a tím uruje momentový odpor závitu M t, který je teba motorem pekonat. F o = m g = 1366 9,81 = 13, 4kN (8-26) 34

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj f = tgϕ ϕ = arctg ( f ) = arctg (0,18) = 10, 2 (8-27) = s 6 α arctg = arctg = 1, π d π 100 (8-28) F = F tg( α + ϕ) = 13,4 (10,2 + 1,1) = 2, kn (8-29) t o 7 M t Ft d t 2,3 93 = = = 124, 5N m 2 2 (8-30) Dalším dležitým závrem také je to, že >, což znamená, že šrouby jsou samosvorné. Pokud tedy na matici bude psobit osová síla, tak nebude zpsobovat otáení šroubu. Vybraný pohon Vybraný motor za pomoci pevodovky tedy musí být schopný zajistit krouticí moment M t. Zvolen byl asynchronní motor od firmy Siemens s oznaením 1LE1001-1AD42-2AA4 s následujícími základními parametry: P M = 0,75 kw n M = 725 min -1 M M = 9,9 N.m Pevodovka je použita taktéž od firmy Siemens a je oznaena B3SH03A20. Jedná se o kuželovou pevodovku s pevodovým pomrem i=20. Maximální toivý moment této soustavy se tedy spote dle následujícího vztahu. M P = M i = 9,9 20 = 198N m > M Vyhovuje (8-31) M t Spojení motor s pevodovkou je realizováno pomocí pírubového spojení, jak je vidt na obrázku níže. Obrázek 24 Motor s pevodovkou 35

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Pevod krouticího momentu na pohybové šrouby Moment M P bude ješt zvýšen díky ozubenému pevodu, který bude pohánt pohybové šrouby, jak je vidt na následujícím obrázku. Obrázek 25 Ozubený pevod pestavovacího mechanismu Použitá ozubená kola jsou elní válcová a mají následující základní parametry: m = 8 mm modul z 1 = 45 poet zub kola 1 b 1 = 20 mm šíka kola 1 z 2 = 22 poet zub kola 2 b 2 = 30 mm šíka kola 2 Pevodový pomr této soustavy i z se spote jednoduše jako pomr potu zub jednotlivých kol. z1 45 i z = = = 2,05 2 (8-32) z 22 2 Konený hnací moment M H se spote následovn: M H = M i = 198 2 = 396N m (8-33) P z Vypotená hodnota momentu M H tedy výrazn pevyšuje požadovaný minimální krouticí moment M t. 8.3.3 Urení potebných vlí v mechanismu Jak již bylo popsáno díve, ložisková tlesa spolen s nožovými hídelemi jsou vedena kluzným vedením. Toto vedení však nemže být bezvlové. Jedním ložiskovým tlesem hýbou dva pohybové šrouby a pohyb tchto šroub nemže být dokonale synchronizován v obou smrech. Tato nepesnost synchronizace je zpsobená ozubeným 36

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj pevodem, který pohání pohybové šrouby. Každý ozubený pevod má totiž tzv. boní vli, což je v podstat mezera mezi zuby obou kol. v b = 1 mm Obrázek 26 Boní zubová vle Kvli této boní vli nemohou být úpln vymezeny vle ani v závitu pohybového šroubu. Pesto se samozejm vle vymezuje, ale není možné ji vymezit úpln, jinak by docházelo k zapíení mechanismu. Zmínná boní vle v b v ozubení musí být vymezena, aby bylo možné polohu hídelí pesn nastavit. Avšak tato vle mže být vymezena pouze v jednom smru. V praxi se toto vymezování boní vle dlá tak, že se ozubená kola dají do zábru a až poté jsou pišroubována k hnané hídeli. Tento princip je použit i v této práci, jak je patrné z následujícího obrázku, kde jsou vidt montážní otvory ve skíni pro vyvrtání zmiovaných dr. Minimální potebná vle v závitu Obrázek 27 Montážní otvory ve skíni Dvod této vle již byl vysvtlen. Její velikost se spote tak, že se nejprve zjistí, o kolik stup se mže pootoit jeden pohybový šroub vi druhému vlivem boní vle. Z tohoto pootoení a stoupání závitu se získá minimální potebná vle v Zmin. Úhel pootoení šroubu š vlivem v b Pro výpoet je teba také roztený prmr ozubeného kola D 1. 37

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj v b 1 ϕ š = 360 = 360 = 0, 32 (8-34) π D 360 1 π Minimální potebná vle v Zmin š 0,32 vz min = ϕ s = 6 = 0, 01mm 360 360 (8-35) Tato hodnota je samozejm jen teoreticky vypoítána, v praxi je dležitjší zpsob vymezování této vle, kde je to samozejm souástí seizování stroje a velkou mírou záleží na odbornosti a zkušenostech montér. Závrem teoretického výpotu je spíše skutenost, že tato vle je nezbytná a pouze stanovení její orientaní hodnoty. Vle se v závitu vymezuje použitím dvou matic, mezi které je vložena broušená dlená podložka. Pebroušením této podložky dojde k požadované zmn vle v závitu, viz obrázek níže. Minimální potebná vle ve vedení Obrázek 28 Matice s dlenou podložkou Jak již bylo vysvtleno, tak ani vedení ložiskových tles nemže být bezvlov pitaženo. Opt tedy bude spoítána teoretická minimální vle vedení do obou smr, která je nezbytná pi uvažování zmínné boní vli v ozubení v b. Obrázek 29 Potebné rozmry soustavy pro urení minimálních vlí 38

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj l v = 1005 mm s v = 820 mm h v = 280 mm Výpoet minimální vle v s Tato vle závisí na vzdálenosti dvou nejbližších vedeních l v a na výšce vedení h v. Je to opt vle, která zabrání píení mechanismu pi vymezení boní vle v ozubení. Vychází se zde tedy z již spoteného posunutí šroubu v Zmin, které se spoetlo z této boní vle. Výpoet pedstavuje pípad, kdy se posune jedno ložiskové tleso i s jeho vedením o tuto hodnotu v Zmin oproti druhému ložiskovému tlesu. Tím se celá hídel natoí o úhel. O tento úhel se samozejm natoí také vedení, které je pevn spojeno s ložiskovým tlesem, oproti vedení pevn spojenému se skíní. Z výšky vedení a spoteného úhlu tedy mžeme stanovit minimální potebnou vli. Obrázek 30 Schéma pro urení úhlu natoení vz min 0,01 α = arctg = arctg = 0, 0003 (8-36) lv 1005 vs = tgα hv = tg0,0003 280 0, 001mm (8-37) Výsledná hodnota je skuten velmi malá, avšak vle ve vedení v tomto poítaném smru nezávisí pouze na boní vli v ozubení, ale také na pesnosti synchronizace motor, jelikož každá strana hídele má vlastní pohon. Z tohoto dvodu není od vci poítat vli jako orientaní hodnotu 0,01mm. Výpoet minimální vle v p Tato vle závisí na vzdálenosti s v a opt na výšce vedení h v. Výpoet se provede stejným zpsobem jako v pedchozím pípad. Obrázek 31 - Schéma pro urení úhlu natoení 39

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj vz min 0,01 β = arctg = arctg = 0, 0004 (8-38) sv 820 v p = tgβ hv = tg0,0004 280 0, 002mm (8-39) Tato hodnota je opt velmi malá a je na hranici výrobních tolerancí, znamená to tedy, že ve skutenosti tato vle bude muset být pravdpodobn vtší kvli vyrobitelnosti a reálnému nastavení této vle. Tato kapitola, která se vnuje vlím v mechanismu, poukazuje na vlivy, které je teba respektovat, ale jak již bylo zmínno, teoretický výpoet nemže pln nahradit praktické seizování stroje pi montáži, ale má za úkol toto seizování zjednodušit. 8.3.4 Aretace pestavovacího mechanismu Aretace tohoto mechanismu je nezbytná pedevším kvli vlím v závitu a celkovému zvýšení tuhosti stroje. Pohybové šrouby jsou samosvorné, jak již bylo zmínno. Pro aretaci to má dležitý význam v tom, že hnací motory nemusí brzdit pohybové šrouby bhem provozu ezné jednotky. Pi najíždní stroje do pesné polohy nožových hídelí se již musí poítat s vlí v závitech a o tuto hodnotu se s hídelemi piblížit více, jelikož aretace tuto vli úpln vymezí. Tento proces je v praxi bžný. Navíc pi najíždní stroje by se mlo poítat i s deformací vzniklou zatížením stroje provozními silami, které nemají výrazn dynamický charakter a jsou tedy relativn snadno pedvídatelné. Deformací pestavovacího mechanismu se bude však zabývat ješt samostatná kapitola. Aretaní mechanismus je klínového charakteru. Obsahuje šroub se dvma opanými závity, kde na každém ze závit je našroubován klín. Otáením šroubu tedy dochází k pibližování nebo oddalování klín. Tento princip je zejmý z obrázku níže. Obrázek 32 Aretaní mechanismus Aretace je ovládána run otáením hndé páky, která je s ovládacím šroubem spojené skrze ep tak, aby mohla být vždy otoena do polohy, kde nepekáží provozu. Celý tento mechanismus je samozejm pišroubován ke skíni. 40

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Obrázek 33 Pipojení aretaního mechanismu Zelené klíny se tedy opírají o ložisková tlesa a jejich utažením k sob dochází k vymezení vlí v závitech pohybových šroub. 8.3.5 Skí pestavovacího mechanismu Obrázek 34 Aretace ložiskových tles Celý pestavovací mechanismus krom jeho pohonu je ukryt ve skíni. Tato skí nemá samozejm pouze krycí funkci, ale také penáší zatížení z vedení ložiskových tles do stojanu stroje. Jedná se tedy o klopné momenty, které vedení penáší. Tato skí tedy musí být masivní, aby její deformace výrazn neovlivnila tuhost stroje. 41

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Obrázek 35 Svaenec skín Nejvtší ást skín tvoí svaenec z plech o tloušce 30mm viz výše. Celá skí však nemže být svaovaná kvli montáži a demontáži celého stroje. Proto je ve skíni celá ada montážních otvor. Zadní stnu této skín tvoí z nejvtší ásti pouze pišroubovaný krycí plech. Naopak pední strana skín je tvoena tém plným plechem, který má otvory pouze pro ezné hídele a ve spodní ásti pro mechanismus posuvu celé skín. Na boních plechách jsou výrazné otvory pro nasazení vedení ložiskových tles a na jednom z nich také kruhový otvor pro aretaní mechanismus. Uvnit je skí vyztužena nkolika žebry. Všechna horizontální žebra mají otvory pro nasazení pohybových šroub i s maticemi. Horizontální žebro uprosted skín musí být však navíc dlené kvli aretanímu mechanismu. V dolní ásti skín je na bocích pívaeno vedení, po kterém se tato skí posouvá. Avšak k tomuto vedení musí být ješt ze spodu pišroubovány kluzné plochy. V horní ásti skín je zas vidt podstavec pro usazení motoru, který pohání celý pestavovací mechanismus. Na obrázku níže je vidt smontovaná skí s kompletním pestavovacím mechanismem. Pro názornost je zadní šroubovaný plech skín znázornn jako prhledný. 42

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Obrázek 36 Skí vetn pestavovacího mechanismu 8.3.6 Deformace pestavovacího mechanismu vlivem provozního zatížení Výpoet deformace celé ezné jednotky od pracovního zatížení by byl píliš komplexní výpoet, na který v této práci již nezbyl as. Proto bude proveden pouze zjednodušený výpoet, který dá hrubou pedstavu o chování stroje pi zatížení pracovními silami. Budou tedy zavedeny zjednodušující podmínky. První zjednodušující podmínkou je dokonale tuhá skí a rám stroje. Tuhosti tchto ástí jsou ovlivnny samozejm tvarem, ale v neposlední ad také tlouškou plech, ze kterých jsou svaovány. Pi detailní optimalizaci stroje by tedy bylo možné zvtšit i zmenšit tuto tloušku. Výpoet deformace bude tedy zjednodušen na deformaci pohybových šroub a deformaci ezných hídelí s ložiskovými tlesy. Deformace šroubu y š již byla vypoítána v kapitole 8.3.1, která se zabývala návrhem pohybových šroub a jejich uložení. y š = 0,12 mm MKP analýza ložiskového tlesa Deformace ezné hídele spolen s ložiskovými tlesy bude provedena pomocí MKP analýzy. S následujícími pedpoklady: 1) Vle ve vedení v obou smrech = 0,01mm 2) Dokonalá tuhost ložisek 43

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Každá MKP analýza se skládá z nkolika základních ástí: a) Sestavení výpotového modelu b) Nastavení okrajových podmínek c) Tvorba sít konených prvk d) Numerický výpoet (pop. optimalizace) e) Interpretace výsledk a) Sestavení výpotového modelu Z analyzované sestavy byly vymazány polomry a sražení, které nemají výrazný vliv na výsledky, avšak zbyten prodlužují a komplikují výpoet. Ve výpotovém modelu byly tedy ponechány pouze nezbytné souásti pro výpoet, jimiž jsou krom ezné hídele také ložisková tlesa s vedením, která svými deformacemi mohou výsledky znan ovlivnit. Dále bylo ponecháno zelené pouzdro, v nmž je nasunuta ezná hídel. b) Nastavení okrajových podmínek V tomto pípad obnáší okrajové podmínky nkolik vcí. První z nich je zatížení. Soustava je zatížení tinácti stižnými silami o velikosti F s = 28 100 N, která byla již díve stanovena. Tchto tináct sil bylo rovnomrn rozloženo na ást hídele, na které jsou navleeny nože, viz obrázek 37. Další okrajovou podmínkou jsou vazby. Vazby jsou znázornny taktéž na obrázku 37. ervené šipky znázorují smry, ve kterých mají zakázány posuvy píslušné plochy, ze kterých šipky vycházejí. Jak již bylo zmínno v pedpokladech výpotu, je zde uvažována vle ve vedení v obou smrech 0,01 mm. Jak je z obrázku patrné, bronzové matice zde byly nahrazeny pouze plochou, která má zakázaný vertikální smr posuvu. Ložiska zde byla nahrazena dokonale tuhými prvky, které pevn drží i svou axiální polohu. V kontaktu ezné hídele se zeleným pouzdrem je povolen vzájemný axiální posuv pro vtší piblížení realit. 44

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj c) Tvorba sít konených prvk Obrázek 37 Okrajové podmínky Jelikož se jedná o tuhostní analýzu, nemusí být sí konených prvk píliš jemná. Jemná sí, pedevším však v efektivních místech, kde se oekávají špiky naptí, dokáže simulaci znan zpesnit. Jak ale už bylo naznaeno, jednalo by se pedevším o zpesnní výsledk naptí, které pi hrubé i nekvalitní síti mohou být výrazn zkresleny nereálnými špikami naptí. V tomto pípad je analýza provádna za úelem zjištní deformací, proto tedy není nutné vytváet sí konených prvk tak kvalitní, jak by bylo poteba pro pevnostní analýzu. Obrázek 38 Sí konených prvk 45

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj d) Numerický výpoet (pop. optimalizace) Jedná se o kontrolu navrženého ešení. Optimalizace v tomto pípad by spoívala spíše v ešení tvaru a robustnosti ložiskového tlesa, jelikož ezná hídel má v pracovním prostoru jasn definované rozmry dle technologických výpot. ezná hídel by se dala modifikovat však na stran s pevným uložením, kde lze mnit vzájemnou vzdálenost ložisek. Tento rozmr byl však navržen již v poátku konstrukního ešení, tak aby ložiska vyhovla životností a konstrukce se zbyten nestávala píliš velkou. e) Interpretace výsledk Výsledky simulace jsou vždy rozsáhlé, proto je nutno vdt, co od simulace oekáváme. V tomto pípad není nap. nezbytné zjišovat naptí v rzných rovinách i stykové tlaky v kontaktních plochách. Naopak jediný výsledek, kvli kterému byla simulace provádna, je posunutí ve smru z dle souadného systému uvedeném na obrázku níže. Jedná se o vertikální deformaci celé soustavy. Obrázek 39 Výsledná deformace ve smru z Jak je z obrázku patrné, tak maximální deformace v tomto smru je y RH = 0,065 mm, dále bude uvažována zaokrouhlená hodnota 0,07mm. V porovnání s velmi zjednodušeným analytickým výpotem samotné hídele je vidt, že tato deformace je oproti pvodní 0,036 mm tém dvojnásobná. Je to zpsobeno jednak nestejným profilem hídele, což je skutenost, která se v analytickém výpotu neuvažovala, ale také deformací ložiskového tlesa a pesnjším nahrazením uložení volného konce hídele. Pokud se tedy dají výsledky MKP analýzy do kontextu s analytickým výpotem pohybového šroubu, získá se vcelku pesná pedstava o deformaci stroje v nejdležitjším tedy vertikálním smru, avšak pi uvažování zjednodušujících podmínek. 46

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Celková deformace mechanismu Za celkovou deformaci mechanismus y M bude považována velikost vzájemného oddálení ezných hídelí v nejvíce zdeformovaném míst. Tuto vzdálenost lze spoíst dle následujícího vztahu. ym = yš + 2 y RH = 0,12 + 2 0,07 = 0, 26mm (8-40) Pi najíždní ezných hídelí do pracovní polohy se však dá již pedem poítat s prodloužením šroubu dle použitého zatížení. Nelze tím samozejm vliv prodloužení šroubu odstranit úpln už jen proto, že šrouby na obou stranách ezné jednotky jsou zatíženy jinou silou a tak jejich prodloužení není stejné. Platí zde obecná, již jednou zmínná, pouka, že deformace hídele mže být maximáln 1/20 tloušky stíhaného plechu, což je v tomto pípad 0,25mm. Tuto pouku zpísníme tím, že místo deformace hídele v této podmínce budeme uvažovat oddálení obou hídelí od sebe y od s tím, že pi nastavení ezných hídelí již budeme uvažovat s deformací pohybových šroub, a proto hídele najedou k sob již blíže o deformaci mén zatíženého šroubu y š2. y y + 2 y y 2 = 0,12 + 2 0,07 0,07 (8-41) od = š RH š y od = 0,19mm < 0, 25mm VYHOVUJE (8-42) 8.4 Mechanismus výmny nož a popis nožové sady V minulé kapitole byl navržen pestavovací mechanismus nožových hídelí, který je schován ve skíních na obou stranách ezné jednotky. Tato kapitola se zabývá mechanismem výmny nož, který bude zahrnovat práv posouvání s celými skínmi vetn pohybových mechanism. V úvodu této kapitoly bude však nejprve popsána nožová sada a také principiáln popsána výmna této sady nož. 8.4.1 Nožová sada Nožová sada se bžn skládá ze tí základních opakujících se souástí: 1 - Kotouový nž 2 - Pitlaovací kotou 3 -Oprný kotou 47

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Obrázek 40 Nožová sada Na obrázku výše je schéma takovéto nožové sady. Kotouový nž (1) má tvar obyejného kotoue bez jakéhokoliv zkosení, které by tvoilo klasické ostí jako u obyejných nož. K ezu totiž dochází kvli pesazení nož, jak již bylo zmínno pi výpotu ezných sil. Pitlaovací (2) i oprné kotoue (3) jsou souásti opatené speciálním pogumovaným povrchem. Jejich funkce je poád svírat stíhaný plech a v podstat ho vtlaovat do ezu a tento ez tím tak usnadnit a zkvalitnit. Souástí nožové sady mohou být také rozprné kotoue, které mohou být použity jako mezilánky v pípad, že pitlaovací a oprné kotoue nevymezují celou vzdálenost mezi dvma noži. Tím se samozejm dají ušetit náklady, jelikož rozprné kotoue nemají žádný speciální povrch, ili jejich funkce je pouze vymezení vzdálenosti mezi noži. Cena nožové sady je dosti vysoká, mže dosáhnout až 10% ceny celého stroje, proto se vyplatí vnovat pozornost i výbru této sady. 8.4.2 Výmna nož Výrazným prvkem celého stroje je spodní rám do tvaru L, který má svojí podobu práv kvli zajištní druhé hlavní funkce, což je výmna nož. Výmna nož je zde zajištna, jak plyne z morfologické matice, dvma posuvnými pohyby. Každá skí koná jeden posuvný pohyb definovaný vedením. Prbh výmny nož je názorný z následujícího schématu. Na tomto obrázku je dležitá také poslední poloha (Výmna nož C), kdy skí A vyjela dopedu, a tak byla umožnna lepší pístupnost k hídelím bhem výmny nož. 48

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Obrázek 41 Prbh výmny nož Tímto byl však popsán pouze princip jak se vytvoí prostor pro výmnu nož. Nyní je teba vysvtlit, jak se na hídel nožová sada dostane. Výmna nož je v tomto pípad runí. Realizuje se tak, že se ke stroji pistaví tzv. kíž na výmnu nož, jehož hlavní souástí jsou tyi trubky v jedné výšce a tyi trubky ve druhé výšce, kde tyto výšky odpovídají výškám, v kterých se nachází nožové hídele. Alespo dv trubky nad sebou musí být volné, protože nožová sada, která je aktuáln na hídeli, se nasune na tuto trubku. Poté se kíž otoí a naopak se nasune nová nožová sada z kíže na hídel, jak je vidt na následujícím schématu. Obrázek 42 Nasazení nožové sady 49

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 8.4.3 Spodní rám ezné jednotky Rozmry tohoto rámu vycházejí z rozmr navržených skíní a požadovaných posuv. Jedná se opt o svaenec z plech o tloušce 30 mm, který má uvnit žebrování. Dále je opaten odlehovacími otvory a pedevším vodícími plochami pro jednotlivé skín. Celý tento spodní rám je ješt pišroubován pes patky ke stojanu, který je z ásti zabetonován v podlaze. Obrázek 43 Spodní rám Skín jsou na každém vedení openy o dv plochy. Tyto tecí plochy jsou pišroubovány ke skíni a vybroušeny na pesné rozmry. Tecí plochy skín opené o jedno vedení jsou mode znázornny na následujícím obrázku. 8.4.4 Návrh mechanismu pro posuv skín Obrázek 44 Vedení skín Pro posuv skín je opt použit pohybový šroub hnaný elektromotorem a pevodovkou. Ve skíni je na pevno pišroubována matice, a tak otáením šroubu dochází k posuvu skín. Je tedy nutné navrhnout pohon tohoto mechanismu a také pohybový šroub. Návrh pohybového šroubu v mechanismu pro posuv skín Nejprve je nutné stanovit sílu, kterou je teba vyvinout pro pesun skín. Tato síla bude závislá na tecím souiniteli ve vedení a také na hmotnosti posouvané skín. Posuv této skín je požadován 650 mm. Tento požadavek samozejm znan ovlivuje rozmry pohybového šroubu, které je teba tomuto pizpsobit. 50

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Obrázek 45 Posouvající se hmota f PRved = 0,18 souinitel tení ve vedení [12] m SH = 5002 kg hmotnost skín s eznými hídelemi F Pesouvající síla F Pr = m g f = 5002 9,81 0,18 = 8832,5 N 8, kn (8-43) Pr SH PRved = 8 Pohybové šrouby budou opt s trapézovým závitem, v tomto pípad rovnou zvolíme šroub TR 34x6. Tento šroub bude zkontrolován na tah na otlaení v závitu. Pokud bychom zde vycházeli z podmínky dovoleného naptí v tahu, šroub by vyšel s mnohem menším prmrem. Vtší prmr byl zvolen proto, aby bylo docíleno celkov vtší tuhosti zaízení a zamezilo se tak zbyteným vibracím slabých lánk stroje. Tahové naptí ve šroubu Šroub je vyroben z materiálu SN 16 220, to je stejný materiál jako v pípad pohybové šroubu pestavovacího mechanismu, tudíž dovolené naptí bude 196 MPa. d PRmin = 30,5mm minimální prmr šroubu S π 30,5 2 2 π d PR min PR min = = = 730, 6 4 4 mm 2 (8-44) FPr 8800 σ = = = 12,1 MPa < 196MPa Vyhovuje (8-45) S 730,6 PR min Kontrola na otlaení v závitu Dovolený tlak v závitu bude opt použit 30 MPa s uvažováním rozložení naptí pouze do 5 závit. D PR1 = 31 mm d PR = 34 mm n = 5 minimální prmr šroubu jmenovitý prmr šroubu poet zatížených závit 51

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj S π 2 2 2 2 ( d D ) π ( 34 31 ) 2 PR PR1 zpr = = = 4 4 153,2mm (8-46) p z = FPR 8800 = = 11,5 MPa < MPaVyhovuje n S 5 153,2 30 zpr Návrh pohonu mechanismu pro posuv skín (8-47) Pohonem zde bude opt elektromotor s pevodovkou. Nejdležitjším parametrem motoru bude zase krouticí moment. Nejprve tedy musíme stanovit potebný krouticí moment na šroubu pro posuv skín. Pro jeho stanovení bude použit stejný postup jako u návrhu pohonu pestavovacího mechanismu. f PRzav = 0,18 souinitel tení v závitu [12] d tpr = 32,5 tecí prmr F = m g f = 5002 9,81 0,18 = 8832,5N = 8, kn (8-48) opr SH PRved 8 f PRzav = tgϕ ϕ = arctg ( f ) = arctg (0,18) = 10, 2 (8-49) = s 6 α arctg = arctg = 3, π d π 34 2 PR (8-50) F = F tg( α + ϕ) = 8800 tg(10,2 + 3,2) = 2107,3 = 2, kn (8-51) tpr opr 1 M tpr FtPR d tpr 2,1 32,5 = = = 34, 6N m 2 2 (8-52) Pro tento posuv je vybrán tedy stejný motor jako pro pestavovací mechanismus, což je motor od firmy Siemens s oznaením 1LE1001-1AD42-2AA4 s následujícími základními parametry: P M = 0,75 kw n M = 725 min -1 M M = 9,9 N.m Pevodovka je použita taktéž stejného typu jako v pípad pestavovacího mechanismu, avšak s menším pevodovým pomrem. Je to tedy opt pevodovka od firmy Siemens a je oznaena B3SH03A10. Jedná se o kuželovou pevodovku s pevodovým pomrem i=10. Maximální toivý moment této soustavy se tedy spote dle následujícího vztahu. M P, PR = M M i = 9,9 10 = 99N m > M tpr Vyhovuje (8-53) 52

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Sestavení posuvového mechanismu skín Mechanismus je pohánn motorem (1), který je umístn na stojanu (2) pivaeném ke spodnímu rámu stroje. Pohybový šroub (3) je zašroubován do pohybové matice (4), která je pevn pišroubována ke skíni. Pohybový šroub je spojen s motorem skrze pírubový spoj a uložen je v ložiskovém domeku (5). Jelikož samotný pohybový šroub je delší než skí, je skí vybavena krytem pohybového šroubu (7), který chrání jeho závit. 1 - Pohon posuvového mechanismu 2 - Stojan pohonu 3 - Pohybový šroub 4 - Matice (pro pohybový šroub) 5 - Ložiskový domeek 6 - Vedení posuvového mechanismu 7 - Kryt pohybového šroubu Obrázek 46 Posuvový mechanismus skín 8.5 Popis zpracovaného konstrukního ešení Navržené konstrukní ešení je na vyšším stupni automatizace, než je ešení souasné. To se mže negativn projevit na nákladech na výrobu a provoz stroje, avšak má to také pozitivní dsledky. Pestavování hídelí je ízeno ist automaticky, znamená to tedy, že obsluha nastaví pouze typ a tloušku stíhaného materiálu a poet ez vetn jejich poloh, což by se dalo znázornit v jednoduchém grafickém prostedí. Jednoduchý program by na základ tchto údaj stanovil požadovaný posuv hídelí, jelikož tyto zmínné údaje urují zatížení, které jak již bylo zmínno, je do jisté míry kompenzováno najetím hídelí blíže k sob. Další aspekt, který je teba brát v potaz je také obroušení nož. Prmr nasazovaných nož by se dal opt zadávat run do programu, pop. automaticky odmovat pi nasazení na ezné hídele. Po 53

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj zadání tchto údaj by ídicí systém zapnul pestavovací motory a stále by dostával zptnou vazbu z odmovacího systému umístného v ezné jednotce, který by mil skutenou polohu hídelí. Tato zptná vazba by pomohla ídicímu systému velmi pesné najetí hídelí do správné polohy. Výmna nož v tomto návrhu probíhá sice run, avšak pestavní skíní do výmnné polohy je automatizované. Obsluha tedy pouze zmákne tlaítko a ezná jednotka se sama pestaví do požadované polohy. S touto funkcí souvisí další automatický prvek, což jsou hydraulické upínae, které drží skín v provozní poloze a pi pesunu skíní se uvolní. Fungují tak, že pi provozu stroje tyto upínae pitlaují skí k vedení pomocí talíových pružin. Pokud je poteba se skíní posunout hydraulicky se tyto pružiny petlaí a skí se tím uvolní. Tyto upínae jsou znázornny na následujícím obrázku. Obrázek 47 Kompletní ezná jednotka s hydraulickými upínai Na dalším obrázku je ze dvou pohled znázornna poloha skíní pi výmn nožových sad. Z tohoto obrázku je zejmé, že hydraulické upínae se pohybují spolen se skíní. 54

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Obrázek 48 Poloha skíní bhem výmny nož Na posledním obrázku této kapitoly je znázornn rozsah pestavovacího mechanismu nožových hídelí. Na levém obrázku je znázornna poloha, ve které je osová vzdálenost hídelí 394mm, což pi nasazení maximáln obroušených nož o prmru 395mm zpsobí požadovaný pesah nož 1mm. Naopak na obrázku vpravo je vidt mechanismus v poloze, kdy se osová vzdálenost hídelí rovná 409mm, což je poteba pi nasazení nových nož. Obrázek 49 Rozsah pestavovacího mechanismu Potebný rozsah mechanismu je tedy ve skutenosti pouze 15mm. Tato vzdálenost je vzhledem k velikosti stroje malá, což je zejmé z obrázku výše, kde rozdíl mezi dvma krajními polohami je na první pohled nepatrný. Mechanismus má však ve skutenosti vtší rozsah svého pohybu, který se mže využít pi seizování stroje. Dalším dležitým parametrem ezné jednotky je také její hmotnost. Celá ezná jednotka má tedy pibližn hmotnost m J = 10,4 tun. Tato hmotnost se použije ke zjednodušené ekonomické analýze. 55

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 9 EKONOMICKÉ HODNOCENÍ Jak již bylo eeno, tak navržené konstrukní ešení je více automatizované, než je stávající konstrukní ešení zadávající firmy. Stanovení ceny celé ezné jednotky je však velmi složité, proto bude zjednodušen urena pibližná cena, která bude vycházet z hmotnosti navržené ezné jednotky. Po konzultaci se zadávající firmou byla urena cena na jeden kilogram ezné jednotky, která vychází z ceny a hmotnosti souasného používaného ešení. Tato cena byla tedy stanovena na hodnotu 500 k/kg. Celková cena ezné jednotky se spote dle následujícího vzorce cena = 500 m = 10400 500 = 5200000K J (9-01) Celková cena vyšla tedy 5 200 000 K. Tato cena je samozejm pouze orientaní, ale dává již velmi dobrou pedstavu o pípadné reálné cen tohoto stroje. V této cen jsou v podstat zapoítány pibližn všechny náklady spojené s výrobou stroje. V tomto pípad se jedná pedevším o obrábní a tepelné zpracování nkterých souástí. Stanovená cena je samozejm vyšší, než je cena stávajícího ešení, jehož cena se blíží výše spotené, ale za celý stroj, tzn. i s pohonnou jednotkou a kardanovými hídelemi. Vyšší cena je z velké ásti zapíinna tím, že stávající ešení je konstruováno na stíhání plech o poloviní tloušce, než na kolik je konstruována navržená ezná jednotka. Spotená cena by pravdpodobn však byla ješt vyšší kvli nákladm na elektrické a hydraulické zaízení potebné pro provoz stroje. 56

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 10 ZÁVR Cílem této práce byl konstrukní návrh ezné jednotky kotouových nžek pro zadanou technologii. Požadavky na konstrukní ešení zahrnovaly principiální zmny oproti souasnému používanému ešení. Tyto zmny byly požadovány, protože souasné konstrukní uspoádání nebylo schopné stíhat plechy o zadané tloušce. Dalším dvodem byla také nespokojenost v praxi s nkterými konstrukními uzly. Tato diplomová práce se s ohledem na její hlavní cíl zabývá pedevším kompletním konstrukním návrhem ezné jednotky. Nejprve bylo tedy na základ zadané technologie výroby stanoveno zatížení stroje a základní geometrické parametry nož a nožových hídelí. Po tchto technologických výpotech byly navrženy konstrukní varianty, které by byly schopny zajistit všechny požadavky na konstrukci. Po vyhodnocení tchto variant byla nejlepší z nich zvolena a následn detailn rozpracována. Navržené konstrukní ešení spluje veškeré vstupní požadavky, které na nj byly kladeny. Oproti souasnému ešení se navržená ezná jednotka liší v obou základních mechanismech tohoto stroje, což je pestavování hídelí a mechanismus pro výmnu nož. Samoúelná zmna však cílem práce urit není. Nový pestavovací mechanismus mže být snadno pedimenzován pro vtší zatížení a nov navržený mechanismus pro výmnu nož umožuje proces výmny znan zjednodušit a také zrychlit. Dalším rozdílem oproti souasnému ešení je stupe automatizace, který je v celé navržené konstrukci vyšší, což nejen usnaduje práci, ale také zabrauje znehodnocení stroje nedbalou obsluhou. 57

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj 11 LITERÁRNÍ ZDROJE [1] HOSNEDL, S., KRÁTKÝ, J. Píruka strojního inženýra - strojní ásti 1., Praha: Computer Press, 1999. ISBN 80-7226-055-3. [2] HOSNEDL, S., KRÁTKÝ, J. Píruka strojního inženýra - strojní ásti 2., Praha: Computer Press, 2000. ISBN 0-7226-202-5. [3] LEINVEBER, J., ASA, J., VÁVRA, P. Strojnické tabulky. Praha: Scientia, 1998. ISBN 80-7183-123-9. [4] NOVOTNÝ, J., LANGER, Z. Stíhaní a další zpsoby dlení kovových materiál. Vyd. 1. Praha: SNTL, 1980 [5] STANK J., NMEJC., J. Metodika zpracování a úprava diplomových (bakaláských) prací. Plze: Západoeská univerzita, 2005. ISBN 80-7043-363-9. [6] ECHURA, M., STANK, J., MALHAUS M., Oezávací a rozezávací nžky. 1983. 12 INTERNETOVÉ ZDROJE [7] Siemens [online]. 2012 [cit. 2013-05-08]. Elektrické pohony. Dostupné z WWW: http://www.siemens.com/sd-configurator [8] SALZGITTER FLACHSTAHL [online]. 2010 [cit. 2013-05-08]. Rozezávací linka. Dostupné z WWW: http://www.salzgitter-flachstahl.de [9] ŽDAS a.s. [online]. 2002 [cit. 2013-05-08]. Kotouové nžky. Dostupné z WWW: http://www.zdas.cz [10] GEORG [online]. 2009 [cit. 2013-05-08]. Kotouové nžky. Dostupné z: http://www.georg.com [11] King Jime machined limited [online]. Kotouové nžky. 2010 [cit. 2013-05-08]. Dostupné z WWW: http://www.kingjime.com [12] ConVERTER [online]. Souinitel smykového tení. 2002 [cit. 2013-05-08]. Dostupné z WWW: http://www.converter.cz/tabulky/smykove-treni.htm 58

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj PÍLOHA. 1 3D detail uložení nožových hídelí - 1 -

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Obr. 1 Detail volného konce nožové hídele Obr. 2 Detail pevného konce nožové hídele - 2 -

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj PÍLOHA. 2 ezná jednotka s dlníkem - 3 -

Západoeská univerzita v Plzni, Fakulta strojní Diplomová práce, akad.rok 2012/2013 Katedra konstruování stroj Obr. 3 ezná jednotka s dlníkem Obr. 4 Pístup dlníka pi výmn nož - 4 -