Sem vložte první stranu zadání.

Sem vložte první stranu zadání.

ABSTRAKT, KLÍČOVÁ SLOVA ABSTRAKT Cílem této bakalářské práce je navrhnout pásový dopravník pro slévárenský písek dle zadaných parametrů. Úvod je zaměřen na popis a rozdělení pásových dopravníků a na vlastnosti slévárenského písku. Hlavními částmi práce jsou popis zvolených komponent a konstrukčních řešení a funkční výpočet provedený dle normy ČSN ISO 5048. K práci je přiložena výkresová dokumentace. KLÍČOVÁ SLOVA Pásový dopravník, dopravní pás, slévárenský písek, válečková stolice, napínací zařízení. ABSTRACT My thesis aims to design a conveyor belt for foundry sand according to defined specifications. The description and classification of conveyor belts as well as specifications of foundry sand are included in thesis introduction. The thesis primarily describes the selected individual parts, structural design and the functional calculation according to the standard CSN ISO 5048. Drawings form a part of the thesis. KEYWORDS Belt conveyor, conveyor belt, foundry sand, idler, tension system. BRNO 2013

BIBLIOGRAFICKÁ CITACE BIBLIOGRAFICKÁ CITACE DRÁPALÍK, M. Pásový dopravník pro slévárenský písek. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2013. 44 s. Vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Jiří Malášek, Ph.D.. BRNO 2013

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že tato práce je mým původním dílem, zpracoval jsem ji samostatně pod vedením doc. Ing. Jiřího Maláška, Ph.D. a s použitím literatury uvedené v seznamu. V Brně dne 24. května 2013..... Martin Drápalík BRNO 2013

PODĚKOVÁNÍ PODĚKOVÁNÍ Tímto bych rád poděkoval vedoucímu práce panu doc. Ing. Jiřímu Maláškovi, Ph.D. za cenné rady a pomoc při vypracování bakalářské práce. BRNO 2013

OBSAH OBSAH Úvod... 10 1 Cíle práce... 13 2 Zvolené komponenty... 14 2.1 Válečkové stolice... 14 2.1.1 Horní válečkové stolice... 14 2.1.2 Stolice s dopadovými válečky... 15 2.1.3 Dolní válečkové stolice... 15 2.2 Dopravní pás... 16 2.3 Stěrač pásu... 17 2.4 Pohon dopravníku... 18 3 Konstrukční řešení... 19 3.1 Rám dopravníku... 19 3.2 Napínací zařízení... 19 3.3 Stojiny... 21 4 Funkční výpočet... 22 4.1 Sklon dopravníku... 22 4.2 Volba rychlosti pásu... 22 4.3 Teoretický průřez pásu... 22 4.4 Volba pásu a válečkových stolic... 23 4.5 Celková plocha průřezu náplně pásu... 23 4.5.1 Plocha průřezu náplně vrchlíku... 24 4.5.2 Plocha průřezu dolní části náplně... 24 4.6 Skutečná plocha průřezu náplně... 24 4.6.1 Součinitel sklonu... 25 4.7 Kontrola pásu na potřebný ložný prostor... 25 4.8 Objemový dopravní výkon... 25 4.9 Hmotnostní dopravní výkon... 26 4.10 Kontrola dopravního množství... 26 4.11 Obvodová síla potřebná na poháněcím bubnu... 26 4.11.1 Hlavní odpory... 27 4.11.2 Vedlejší odpory... 29 4.11.3 Přídavné hlavní odpory... 31 4.11.4 Přídavné vedlejší odpory... 31 4.11.5 Odpory k překonání dopravní výšky... 32 4.12 Provozní výkon poháněcího bubnu... 32 BRNO 2013 8

OBSAH 4.12.1 Provozní výkon na poháněcím bubnu... 33 4.13 Síla v pásu... 33 4.13.1 Přenos tahové síly na poháněcím bubnu... 33 4.13.2 Nejmenší tahová síla s ohledem na omezení průvěsu pásu... 34 4.13.3 Největší tahová síla v pásu... 34 4.13.4 Kontrola pevnosti pásu... 35 4.13.5 Síla v horní větvi... 35 4.13.6 Síla ve vratné větvi... 35 4.13.7 Napínací síla... 36 4.13.8 Celková síla namáhající buben... 36 5 Trvanlivost ložisek hnaného bubnu... 37 5.1 Základní trvanlivost ložisek... 37 5.2 Trvanlivost ložisek v hodinách... 37 5.2.1 Otáčky hnaného bubnu... 37 Závěr... 39 Seznam použitých zkratek a symbolů... 41 Seznam příloh... 44 BRNO 2013 9

ÚVOD ÚVOD Pásové dopravníky jsou zařízení určená pro dopravu materiálu. Tento materiál může být jak kusový, tak sypký. Doprava materiálu může probíhat ve vodorovném či šikmém směru. Tažným a nosným prvkem je nekonečný pás, který je poháněn jedním nebo více bubny a je podpírán válečky. Přednosti pásových dopravníků jsou zejména možnost použití v jakémkoliv místě, nízká energetická spotřeba, vysoká dopravní rychlost, vysoký dopravní výkon a nenáročná údržba. ROZDĚLENÍ PÁSOVÝCH DOPRAVNÍKŮ [1], str. 133 a) Podle tažného elementu (dopravního pásu) dopravníky s gumovým pásem nebo pásem PVC dopravníky s ocelovým pásem dopravníky s celogumovým 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 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 BRNO 2013 10

ÚVOD ZÁKLADNÍ ČÁSTI PÁSOVÉHO DOPRAVNÍKU Obr. 1 Schéma pásového dopravníku 1 Rám dopravníku 2 Hnací buben 3 Hnaný buben 4 Dopravní pás 5 Horní válečková stolice 6 Dolní válečková stolice 7 Napínací zařízení 8 Čistič pásu 9 Násypka 10 Stojiny 11 Kotevní šroub BRNO 2013 11

ÚVOD Slévárenský písek je přírodní hornina používaná ve slévárenství k výrobě slévárenských forem a jader. Jde o surovinu, která se v přírodě vyskytuje jako běžný křemičitý písek. Nejdůležitějšími vlastnostmi slévárenských písků jsou především žáruvzdornost, vazná pevnost a správná zrnitost. Přírodní slévárenské písky se těží vždy povrchovým způsobem, jakožto slévárenský písek se obvykle dá použít i méně kvalitní sklářský písek resp. přírodní křemenný písek, který již není vhodný pro výrobu skla. Základní vlastnosti slévárenského písku jsou uvedeny v tabulce 1. Tab. 1 Základní vlastnosti slévárenského písku[15] SiO 2 Fe 2 O 3 Uhličitany Vyplavitelné látky Spékavost [ C] Vlhkost Tvarová charakteris tika 98,20% 0,15% Max. 0,15% Max. 0,20% Min. 1400 Max 0,20 % Wk=1,10 BRNO 2013 12

CÍLE PRÁCE 1 CÍLE PRÁCE Cílem této bakalářské práce je navrhnout konstrukční řešení pásového dopravníku pro slévárenský písek s dopravním výkonem 78 000 kg hod -1, dopravní výškou 9,6 m a dopravní délkou 33 m. Textová část bude obsahovat: Funkční výpočet Určení hlavních rozměrů a návrh pohonu Výpočet trvanlivosti ložisek hnaného bubnu K práci budou přiloženy tyto výkresy: Sestava dopravníku Podsestava napínacího zařízení Výkres osy hnaného bubnu BRNO 2013 13

ZVOLENÉ KOMPONENTY 2 ZVOLENÉ KOMPONENTY 2.1 VÁLEČKOVÉ STOLICE Do válečkových stolic se vkládají válečky. Stolice slouží k podpírání pásu. V horní větvi podpírají pás s materiálem, v dolní bez materiálu. Pro horní větev se nejčastěji používají korýtkové stolice se dvěma nebo třemi válečky a pro dolní rovné stolice s jedním válečkem. Volba válečkových stolic 2.1.1 HORNÍ VÁLEČKOVÉ STOLICE V horní větvi dopravníku byly použity korýtkové stolice se dvěma válečky, od firmy Transroll, s označením CCV-S (obr. 2). Tento typ stolice má vychýlené válečky ve směru pohybu pásu o 2, což pomáhá udržovat pás ve středu dopravníku. Výhodou této stolice jsou její úchyty, které jsou uzpůsobeny k uchycení k U-profilům bez vrtání do konstrukce. Do stolice jsou vloženy dva hladké válečky od firmy Transroll typu 20034. Parametry stolice a válečků jsou uvedeny v tabulce 2 a 3. Obr. 2 Horní válečková stolice Transroll, typ CVV S Tab. 2 Parametry horní válečkové stolice, dle výrobce [7] Vzdálenost U- profilů [mm] Úhel sklonu válečků Úhel vychýlení válečků ve směru pásu Hmotnost [kg] 700 20 2 5 Tab. 3 Parametry válečku v horní stolici, dle výrobce [6] Hmotnost rotujících Celková Průměr [mm] Délka [mm] Ložisko částí [kg] hmotnost [kg] 76 250 6204 1,7 2,5 BRNO 2013 14

ZVOLENÉ KOMPONENTY 2.1.2 STOLICE S DOPADOVÝMI VÁLEČKY V dopadové části pásu pod násypkou jsou voleny stejné dopadové stolice jako ve zbytku horní větve. Do stolic jsou vloženy válečky od společnosti Transroll typu 20254. Válečky jsou pogumované, což zabraňuje poškozování pásu při dopadání materiálu. Parametry dopadových válečku jsou uvedeny v tabulce 4. Tab. 4 Parametry dopadového válečku, dle výrobce [6] Průměr Hmotnost rotujících (Váleček/Gumové Délka [mm] Ložisko částí [kg] kroužky) [mm] Celková hmotnost [kg] 76/108 250 6204 4 4,8 2.1.3 DOLNÍ VÁLEČKOVÉ STOLICE V dolní větvi pásu jsou voleny válečkové stolice od firmy Transroll s označením RB-S (obr.3). Do této stolice bude vložen jeden hladký váleček od firmy Transroll typu 20034. Hlavní parametry stolice a válečku jsou uvedeny v tabulce 5 a 6. Obr. 3 Dolní válečková stolice RB - S Tab. 5 Parametry dolní válečkové stolice, dle výrobce [7] Vzdálenost U- Hmotnost [kg] profilů [mm] 700 1,4 Tab. 6 Parametry válečku v dolní stolici, dle výrobce [6] Hmotnost rotujících Celková Průměr [mm] Délka [mm] Ložisko částí [kg] hmotnost [kg] 76 500 6204 3,1 4,5 BRNO 2013 15

ZVOLENÉ KOMPONENTY 2.2 DOPRAVNÍ PÁS Pryžový pás se skládá z nosných vložek, které přenášejí tahové síly a které jsou vzájemně spojeny 0,5 až 1 mm tlustými vrstvami pryže a obaleny ochrannými krycími pryžovými vrstvami. Tloušťka horní vrstvy, na níž spočívá dopravovaný materiál, bývá 1,5 až 5,0 mm, tloušťka dolní krycí vrstvy 1,5 až 2,0 mm. [2], str. 200 Požadavky kladené na dopravníkový pás: [1] str. 134 vysoká odolnost proti opotřebení vysoká životnost vysoká podélná tuhost minimální navlhavost schopnost odolávat účinkům střídavého namáhání VOLBA DOPRAVNÍHO PÁSU Na základě vypočítaných hodnot a druhu dopravovaného materiálu je volen pryžový pás pro průmyslové použití s označením EP250/2 (obr. 4) od firmy GUMEX. Přehled rozměrů pásu je uveden v tab. 7. Pás bude spojen pomocí spojek pro pryžové pásy (obr. 5) od firmy GUMEX. Tab. 7 Údaje o pásu, dle výrobce [8] Šířka [mm]/ Typ/počet Tloušťka krycí vrstvy vložek [mm] [mm]/ kategorie Obr. 4 Dopravní pás EP250/2 [8] Minimální průměr hnacího bubnu [mm] Pevnost [N/mm] Hmotnost [kg/m] EP 250/2 400/3+2/AA 6.8 200 250 3.7 BRNO 2013 16

ZVOLENÉ KOMPONENTY Obr. 5 Spojky pro pryžové pásy [9] 2.3 STĚRAČ PÁSU Stěrač pásu slouží k odstraňování zbytků materiálu, které se při dopravě nalepily na pás. Tento nalepený materiál by se mohl usazovat na válečkách v dolní větvi dopravníku a mohlo by docházek ke zvyšování odporů a k poškození válečků a pásu. VOLBA STĚRAČE PÁSU Vzhledem k vlastnostem dopravovaného materiálu je volen polyuretanový čelní stěrač CJ PU (obr. 6) od firmy AB Technology s.r.o. K pásu je přitlačován pružným tělem segmentu a napínacími elementy, ve kterých je připevněn k dopravníku. Obr. 6 Stěrač pásu CJ PU [10] BRNO 2013 17

ZVOLENÉ KOMPONENTY 2.4 POHON DOPRAVNÍKU Hnací buben je umisťován na přepadávajícím konci dopravníku, čímž se zajistí nejpříznivější průběh tahové síly v pásu. Stabilní pásové dopravníky bývají nejčastěji poháněny elektromotory s kuželočelní převodovkou, nebo elektrobubnem, kde je motor s převodovkou umístěn uvnitř válce v olejové lázni. Výhody elektrobubnu jsou zejména jednoduchá montáž na dopravník, malé zástavové rozměry, tichý chod, ve srovnání s klasickým pohonem méně častá výměna oleje a nižší spotřeba energie. Nevýhodou je vyšší pořizovací cena a méně účinné chlazení. VOLBA POHONU DOPRAVNÍKU Na základě vypočítaného potřebného výkonu motoru je volen elektrobuben s výkonem 5,5 kw od firmy Rulmeca, typ 320M (obr. 7). Elektrobuben bude k rámu dopravníku připevněn úchyty, které dodává přímo výrobce motoru. Parametry elektrobubnu jsou uvedeny v tabulce 8. Tab. 8 Parametry elektrobubnu, dle výrobce [11] Výkon [kw] Kroutící moment [Nm] Síla v pásu [N] Průměr [mm] Šířka [mm] 5.5 418 2604 320 500 Obr. 7 Elektrobuben Rulmeca [12] BRNO 2013 18

KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 3 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 3.1 RÁM DOPRAVNÍKU Rám dopravníku (obr. 8) se skládá z normalizovaných tyčí U 140/A ČSN 42 5570, které jsou sesřoubovány pro snadnější montáž a následně k sobě přivařeny. Mezi profily budou příčně navařeny normalizované tyče U 80/A ČSN 42 5570. Pro větší tuhost bude rám zpevněn konstrukcí vyrobenou z tyčí L 50 x 5 - ČSN 42 5541. Obr. 8 Rám dopravníku 3.2 NAPÍNACÍ ZAŘÍZENÍ Napínací síla je nezbytná k vyvolání dostatečně vysokého tření mezi hnacím bubnem a pásem tak, aby mohla být přenesena na pás požadovaná tažná síla. Proto napínací zařízení tvoří nedílnou část pásového dopravníku. Na něm závisí správné napnutí pásu, jeho životnost a tím také hospodárnost celého zařízení. [1], str. 140 KONSTRUKCE NAPÍNACÍHO ZAŘÍZENÍ Pás je napínán pomocí vratného bubnu, který je uložený v ložiskových jednotkách FYTJ 45 TF [13] od firmy SKF, které jsou přišroubovány k úchytům (obr. 10). Tyto úchyty s vnitřním závitem se pohybují na šroubu a jsou umístěny v prostoru vzniklým z profilu L 90 x 60 x 6 ČSN 42 5545, který je přivařen ke zfrézovanému U profilu, který je součástí rámu dopravníku, a profilu L 60 x 40 x 5 - ČSN 42 5545 přišroubovaným shora. Napínací síla se nastaví pomocí pružiny, která se stlačí pro střední zatížení, od firmy Bordignon [14]. Parametry pružiny včetně potřebného stlačení pro nastavení napínací síly jsou uvedeny v tabulce 9. Napínací zařízení je na obrázku 9. Vratný buben je svarek, který se skládá z pláště vytvořeného ze svinutého plechu tloušťky 5 mm, dvou bočnic a osy. Tab. 9 Parametry pružiny, dle výrobce [7] Potřebný průměr pouzdra [mm] Potřebný průměr trnu [mm] Tuhost [N/mm] Volná délka [mm] Stlačení pružiny pro nastavení napínací síly [mm] 40 20 108 76 17.2 BRNO 2013 19

KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ Obr. 9 Napínací zařízení Obr. 10 Úchyt ložiska BRNO 2013 20

KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ 3.3 STOJINY Dopravník je podpírán třemi stojinami (obr. 12), které jsou svařeny z normalizovaných tyčí U 200/A ČSN 42 5570 a L 50 x 5 ČSN 42 5541 Třetí stojina je tvořena dvěma těmito konstrukcemi, které jsou k sobě svařeny normalizovanými tyčemi a L 50 x 5 ČSN 42 5541. Stojiny budou kotevními šrouby připevněny k betonovým podstavcům. Obr. 12 Stojiny BRNO 2013 21

FUNKČNÍ VÝPOČET 4 FUNKČNÍ VÝPOČET Funkční výpočet je proveden dle normy ČSN ISO 5048 [4] a dle skript Teorie dopravních a manipulačních zařízení, kapitola 8.1.4 [1] 4.1 SKLON DOPRAVNÍKU Obr. 13 Úhel sklonu dopravníku = = = 9,6 33 = 16,912 (1)... dopravní výška, dle zadání, =9,6... dopravní délka, dle zadání, =33 4.2 VOLBA RYCHLOSTI PÁSU Dle literatury [1], str. 148, tab. 8.3, rychlost pro písek v rozmezí 1,6 až 3,2 m s -1, voleno v = 2 m s -1 4.3 TEORETICKÝ PRŮŘEZ PÁSU = 3600 = = 3600 78000 3600 1500 2 =0,0072 (2) BRNO 2013 22

FUNKČNÍ VÝPOČET dopravní výkon, dle zadání, = 78000! h #$ objemová sypná hmotnost, dle literatury [5], str. 21, tab. 3.1 sypná hmotnost suchého písku v rozmezí 1400 až 1600 kg m 3, voleno =1500! % rychlost pásu, voleno v kapitole 4.2 4.4 VOLBA PÁSU A VÁLEČKOVÝCH STOLIC Dle literatury [1], str. 149, tab. 8.4, zvolena šířka pásu B = 0,4 m. Volena korýtková válečková stolice se sklonem válečků & =20 [7]. 4.5 CELKOVÁ PLOCHA PRŮŘEZU NÁPLNĚ PÁSU = $ + =0,0030+0,0077 =0,0107 (3) $ průřez náplně vrchlíku, vypočteno v rovnici (4) průřez náplně v korýtku, vypočteno v rovnici (6) Obr. 14 Průřez náplně pásu B... šířka náplně pásu, dle tabulky 7, B = 0,4 m b... ložná šířka pásu, vypočteno v rovnici (5) λ... úhel sklonu válečků, voleno v kapitole 4.4 θ... dynamický sypný úhel, voleno v kapitole 4.5.1 BRNO 2013 23

FUNKČNÍ VÝPOČET 4.5.1 PLOCHA PRŮŘEZU NÁPLNĚ VRCHLÍKU $ = () cos&).!/ 6 $ = (0,31 cos20 ).!12 6 $ = 0,003 (4) / dynamický sypný úhel, dle literatury [5], str. 21, tab. 3.1, v rozmezí 10 až 15, voleno / = 12 VYUŽITÁ LOŽNÁ PLOCHA PÁSU ) =0,9 0 0,05 ) =0,9 0,4 0,05 ) =0,31 (5) 4.5.2 PLOCHA PRŮŘEZU DOLNÍ ČÁSTI NÁPLNĚ = 3 ) 2 cos&4 3) 2 sin&4 = 3 0,31 2 cos20 4 30,31 2 sin20 4 = 0,0077 (6) 4.6 SKUTEČNÁ PLOCHA PRŮŘEZU NÁPLNĚ 7 = 7 =0,0107 0,994 7 =0,0106 (7) plocha průřezu náplně pásu, vypočteno v rovnici (3) součinitel sklonu, vypočteno v rovnici (8) BRNO 2013 24

FUNKČNÍ VÝPOČET 4.6.1 SOUČINITEL SKLONU =1 $ (1 $) =1 0,030 0,0107 (1 0,979) =0,994 (8) SOUČINITEL KOREKCE VRCHLÍKU $ = 8 9 9 / 1 9 / $ = 8 9 16,912 9 12 1 9 12 $ =0,979 (9) 4.7 KONTROLA PÁSU NA POTŘEBNÝ LOŽNÝ PROSTOR Podmínka: 7 > 0,0106 > 0,0072 Zvolený pás vyhovuje. 7 skutečná plocha průřezu náplně, vypočteno v rovnici (7) teoretická plocha průřezu náplně, vypočteno v rovnici (2) 4.8 OBJEMOVÝ DOPRAVNÍ VÝKON ; < = ; < = 0,0107 2 0,994 ; < = 0,0213 % h $ (10) celková plocha průřezu náplně pásu, vypočteno v rovnici (3) rychlost pásu, voleno v kapitole 4.2 součinitel sklonu, vypočteno v rovnici (8) BRNO 2013 25

FUNKČNÍ VÝPOČET 4.9 HMOTNOSTNÍ DOPRAVNÍ VÝKON ; = = 3600 ; < ; = = 3600 0,0213 1500 ; = = 115020! h #$ (11) ; < objemový dopravní výkon, vypočteno v rovnici (10) sypná hmotnost materiálu, voleno v kapitole 4.3 4.10 KONTROLA DOPRAVNÍHO MNOŽSTVÍ Podmínka: ; = 115020! h #$ > 78000! h #$ Množství dopravního materiálu vyhovuje. ; = hmotnostní dopravní výkon, vypočteno v rovnici (11) hmotnostní dopravní výkon, dle zadání, =78000! h #$ 4.11 OBVODOVÁ SÍLA POTŘEBNÁ NA POHÁNĚCÍM BUBNU? @ =? A +? B +? C$ +? C +? CD? @ = 202,046+86,777+280872+3390441+1504,462? @ = 2161,598 E (12)? A hlavní odpory, vypočteno v rovnici (13)? B vedlejší odpory, vypočteno v rovnici (20)? C$ přídavné hlavní odpory, vypočteno v rovnici (27)? C přídavné vedlejší odpory, vypočteno v rovnici (29)? CD odpor překonání dopravní výšky, vypočteno v rovnici (33) BRNO 2013 26

FUNKČNÍ VÝPOČET 4.11.1 HLAVNÍ ODPORY? A = F! GH IJ + H I@ + (2 H K + H L ) cosm? A = 0,02 33 9,81 G7,7+1,142+ (2 3,7+15,975) cos16,912 M? A = 202,046 E (13) F globální součinitel tření, dle literatury [4] stanovena pro pásové dopravníky hodnota F =0,02! gravitační zrychlení,! =9,81 # HMOTNOST ROTUJÍCÍCH ČÁSTÍ VÁLEČKŮ NA 1 METR HORNÍ VĚTVE H IJ = 2 H J J + 2 H N N H IJ = 2 1,7 63 + 2 4 5 5 H IJ =7,7! #$ (14) H J hmotnost rotujících částí horních válečků, dle tabulky 3, H J =1,7! H N hmotnost rotujících částí dopadových válečků, dle tabulky 4, H N =4! POČET VÁLEČKOVÝCH STOLIC V HORNÍ VĚTVI DOPRAVNÍKU J = N O J = 33 1 0,5 1 1 J = 63 (15) J rozteč stolic v horní větvi, voleno J = 0,5 N vzdálenost os válečků krajních dopadových stolic, dle konstrukce, N = 1 BRNO 2013 27

FUNKČNÍ VÝPOČET POČET VÁLEČKOVÝCH STOLIC S DOPADOVÝMI VÁLEČKY N = N + 1 N = N 1 0,25 + 1 N =5 (16) N rozteč stolic s dopadovými válečky, voleno N =0,25 HMOTNOST ROTUJÍCÍCH ČÁSTÍ VÁLEČKŮ NA 1 METR DOLNÍ VĚTVE H I@ = H @ @ H I@ = 3,1 13 33 H I@ = 1,142! #$ (17) H @ hmotnost rotujících částí dolních válečků, dle tabulky 6, H @ = 3,1! POČET VÁLEČKOVÝCH STOLIC V DOLNÍ VĚTVI DOPRAVNÍKU @ = @ @ = 33 2,5 @ = 13,2 (18) voleno 13 stolic @ rozteč stolic v dolní větvi, voleno @ =2,5 HMOTNOST 1 METRU DOPRAVNÍHO PÁSU Dle tabulky 7, hmotnost 1 m pásu H K =3,7! #$. BRNO 2013 28

FUNKČNÍ VÝPOČET HMOTNOST NÁKLADU NA 1 METR DOPRAVNÍHO PÁSU! L = ; <! L = 0,0213 1500 2! L = 15,975! #$ (19) 4.11.2 VEDLEJŠÍ ODPORY? B =? PQ +? R +? S +? D? B = 63,900+ 8,641+ 10,720+ 3,516? B = 86,777 (20) ODPORY SETRVAČNÝCH SIL V MÍSTĚ NAKLÁDÁNÍ A V OBLASTI URYCHLOVÁNÍ? PQ = ; < ( T )? PQ = 0,0213 1500 (2 0)? PQ = 63,900 E (21) T složka rychlosti dopravované hmoty ve směru pohybu pásu, T =0 #$ ODPOR TŘENÍ MEZI DOPRAVOVANOU HMOTOU A BOČNÍM VEDENÍM V OBLASTI URYCHLOVÁNÍ? R = U ; < V P =WX! Y + T 2 Z ) $? R = 0,6 0,0213 1500 0,340 9,81 Y 2+ 0 2 Z 0,291? R = 8,041 E (22) U součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a bočnicemi, dle literatury [4], v rozmezí 0,5 až 0,7, voleno U =0,6 BRNO 2013 29

FUNKČNÍ VÝPOČET MINIMÁLNÍ URYCHLOVACÍ DÉLKA V P =WX = + T 2! U $ V P =WX = 2 + 0 2 9,81 0,6 V P =WX = 0,340 (23) U $ součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a pásem, dle literatury [4], v rozmezí 0,5 až 0,7, voleno U $ = 0,6 SVĚTLÁ ŠÍŘKA BOČNÍHO VEDENÍ ) $ = ) cos& ) $ = 0,31 cos20 ) $ = 0,291 (24) ODPORY OHYBU PÁSU NA BUBNECH? S = 9 0 3140+0,01? 0 4 [ \? S = 9 0,4 3140+0,01 5000 0,4 4 0,0068 0,32? S = 10,720 E (25)? průměrný tah v pásu na bubnu,? =5000 E [ tloušťka pásu, dle tabulky 7, [ = 0,0068 \ průměr bubnu, dle konstrukce, \ = 0,32 ODPOR V LOŽISKÁCH HNANÉHO BUBNU? D = 0,005 [ T \?? D = 0,005 0,045 0,32 5000? D = 3,516 E (26) [ T průměr osy v ložisku, dle konstrukce, [ T =0,045 BRNO 2013 30

FUNKČNÍ VÝPOČET 4.11.3 PŘÍDAVNÉ HLAVNÍ ODPORY? C$ =? ]? C$ = 28,872 E (27) ODPOR VYCHÝLENÍ BOČNÍCH VÁLEČKŮ? ] = ^] U T ( N ) (H K + H L )! cos sin_? ] = 0,4 0,35 (33 1) (3,7+ 15,975) 9,81 cos16,912 sin2? ] = 28,872 E (28) ^] součinitel korýtkovosti, dle literatury [4], ^] =0,4 U T součinitel tření mezi nosnými válečky a pásem, dle literatury [4], v rozmezí 0,3 až 0,4, voleno U T =0,35 _ úhel vychýlení osy válečku vzhledem k rovině kolmé k podélné ose pásu, dle tabulky 2, _ = 2 4.11.4 PŘÍDAVNÉ VEDLEJŠÍ ODPORY? C =?`a +? I? C = 3,441+ 336? C = 339,441 (29) ODPOR TŘENÍ MEZI DOPRAVOVANOU HMOTOU A BOČNÍM VEDENÍM?`S = U ; <! V ) $?`S = 0,6 0,0213 1500 9,81 1 2 0,291?`S = 3,441 E (30) U součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a bočnicemi, dle literatury [4], v rozmezí 0,5 až 0,7, voleno U =0,6 V délka bočního vedení násypky, dle konstrukce, V = 1 BRNO 2013 31

FUNKČNÍ VÝPOČET ODPOR ČISTIČŮ PÁSU? I =b c U %? I =0,008 7 10 % 0,6? I =336 E (31) c tlak mezi čističem pásu a pásem, dle literatury [4], v rozmezí 3 10 d E až 10 10 d E, voleno c = 7 10 d E U % součinitel tření mezi pásem a čističem pásu, dle literatury [3], U % = 0,6 DOTYKOVÁ PLOCHA MEZI PÁSEM A ČISTIČEM PÁSU b = 0. e b = 0,4 0,02 b = 0,008 (32). e tloušťka čističe pásu,. e =0,02 4.11.5 ODPORY K PŘEKONÁNÍ DOPRAVNÍ VÝŠKY? C = H L!? C = 15,975 9,6 9,81? C = 1504,462 E (33) 4.12 PROVOZNÍ VÝKON POHÁNĚCÍHO BUBNU f g = f Q h f g = 4323,196 0,9 f g = 4803,551 i (34) Pohon volen v kapitole 2.4 h účinnost pohonu, dle literatury [4], v rozmezí 0,85 až 0,95, voleno h = 0,9 BRNO 2013 32

FUNKČNÍ VÝPOČET 4.12.1 PROVOZNÍ VÝKON NA POHÁNĚCÍM BUBNU f Q =? @ f Q = 2161,598 2 f Q = 4323,196 i (35) 4.13 SÍLA V PÁSU Obr. 15 Tahové síly působící v pásu 4.13.1 PŘENOS TAHOVÉ SÍLY NA POHÁNĚCÍM BUBNU? =WX? @ =jk? =WX 3458,557 1 l m n 1 1 l T,% o 1? =WX 2208,061 E (36) U součinitel tření mezi poháněcím bubnem a pásem, dle literatury [4], voleno U = 0,3 p úhel opásání poháněcího bubnu, p =180 o $qt 180 r [ MAXIMÁLNÍ OBVODOVÁ SÍLA? @ =jk = s? @? @ =jk = 1,6 2161,598? @ =jk = 3458,557 E (37) BRNO 2013 33

FUNKČNÍ VÝPOČET s součinitel rozběhu dopravníku, dle literatury [4], v rozmezí 1,3 až 2, voleno s =1,6 4.13.2 NEJMENŠÍ TAHOVÁ SÍLA S OHLEDEM NA OMEZENÍ PRŮVĚSU PÁSU PRO HORNÍ VĚTEV T (H K + H L )!? t =WX = 8 Y h Z ju=? t =WX = 0,5 (3,7+ 15,975) 9,81 8 0,012? t =WX = 1005,270 E (38) Y t Z největší dovolený průvěs pásu, dle literatury [4], v rozmezí 0,005 až j ju= 0,02, voleno Y t Z = 0,012 j ju= PRO DOLNÍ VĚTEV @ H K!? u =WX = 8 Y h Z ju=? u =WX = 2,5 3,7 9,81 8 0,012? u =WX = 945,234 E (39) 4.13.3 NEJVĚTŠÍ TAHOVÁ SÍLA V PÁSU 1? =jk? $? @ s 3 l m n 1 + 14 1? =jk =2161,598 1,7 3 l T,% o 1 + 14? =jk =5666,617 (40) BRNO 2013 34

FUNKČNÍ VÝPOČET 4.13.4 KONTROLA PEVNOSTI PÁSU Podmínka:? Nw? =jk x =w 0? =jk 250 400 5666,617 100000 E >5666,617 E Navržený pás vyhovuje.? Nw dovolená tahová síla v pásu x =w pevnost pásu, dle tabulky 7, pevnost pásu x =w =250 E #$ 4.13.5 SÍLA V HORNÍ VĚTVI? $? =jk? $ =5666,617 E (41) 4.13.6 SÍLA VE VRATNÉ VĚTVI? =? $ l m n? = 5666,617 l T,% o? = 2208,061 E (42) KONTROLA SÍLY VE VRATNÉ VĚTVI Podmínka:?? =WX 2208,061 E 2208,061 E Vyhovuje BRNO 2013 35

FUNKČNÍ VÝPOČET 4.13.7 NAPÍNACÍ SÍLA y = 2 (? H K!) y = 2 (2208,061 3,7 9,6 9,81) y = 3719,220 E (43) 4.13.8 CELKOVÁ SÍLA NAMÁHAJÍCÍ BUBEN? e =? $ +?? e = 5666,617+ 2208,723? e = 7875,340 E (44) BRNO 2013 36

TRVANLIVOST LOŽISEK HNANÉHO BUBNU 5 TRVANLIVOST LOŽISEK HNANÉHO BUBNU Pro hnaný buben jsou voleny ložiskové jednotky od firmy SKF, typ FYTJ 45 TF, s ložiskem YAR 209-2F [13]. Výpočet trvanlivosti ložisek je proveden dle literatury [3], str. 506. 5.1 ZÁKLADNÍ TRVANLIVOST LOŽISEK % $T = 3^ 4 f z $T = 3 33200 3937,339 4 % $T = 599,523 10 { 9.áčl (46) ^ dynamická únosnost ložiska, dle výrobce [13], ^ =33200 E f z radiální dynamické ekvivalentní zatížení, ložiska jsou namáhána pouze radiální silou, proto f z = ~ =3937,339 E 5.2 TRVANLIVOST LOŽISEK V HODINÁCH $Tt = $Tt = 10 { 60 $T 10 { 60 119,340 599,523 $Tt = 83727,585 h (47) otáčky hnaného bubnu, vypočteno v rovnici (48) $T základní trvanlivost ložisek, vypočteno v rovnici (46) 5.2.1 OTÁČKY HNANÉHO BUBNU = 2r = 12,5 2r = 1,989 9. #$ = 199,340 9. #$ (48) BRNO 2013 37

TRVANLIVOST LOŽISEK HNANÉHO BUBNU ÚHLOVÁ RYCHLOST BUBNU = = 0,16 2 0,16 = 12,5 [ #$ (49) BRNO 2013 38

ZÁVĚR ZÁVĚR V této práci je provedeno konstrukční řešení pásového dopravníku pro slévárenský písek. Nejdříve byl proveden funkční výpočet, který je potřebný pro určení hlavních rozměrů dopravníku a návrh pohonu. Posléze bylo navrženo napínací zařízení pro vypočtenou napínací sílu a konstrukční řešení rámu dopravníku a stojin. Funkční výpočet je proveden dle normy ČSN ISO 5048. Podle vypočítaných hodnot je volen elektrobuben o výkonu 5,5 kw a dále ostatní potřebné komponenty dopravníku, které jsou vybrány z katalogů výrobců. Dále je proveden výpočet trvanlivosti ložisek, která jsou pro dané zatížení vyhovující. Zvolené komponenty jsou popsány v kapitole 2 a konstrukční řešení je popsáno v kapitole 3. Napínací zařízení je navrženo tak, že, se v něm napínací síla nastaví pomocí odpovídajícího stlačení pružiny, která je vedená na šroubu. Rám dopravníku je příhradová konstrukce a je podpírán třemi stojinami. Dopravník byl nakreslen ve 2D programu. BRNO 2013 39

POUŽITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE POUŽITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE [1] GAJDŮŠEK, Jaroslav a ŠKOPÁN Miroslav. Teorie dopravních a manipulačních zařízení. 1. vyd. Brno: VUT v Brně, 1988. 277s. ISBN 1524 [2] DRAŢAN, František a Karel Jeřábek. Manipulace s materiálem. Praha: SNTL/ALFA, 1979. 456 s. L13-C3-V-41/28515 [3] LEINVEBER, Jan a Pavel VÁVRA. Strojnické tabulky. Praha: ALBRA, 2008. ISBN 978-80-7361-051-7. [4] ČSN ISO 5048. Zařízení pro plynulou dopravu nákladů Pásové dopravníky s nosnými válečky. Praha: Český normalizační institut, 1989. [5] POLÁK, Jaromír, Jiří PAVLISKA a Aleš SLÍVA. Dopravní a manipulační zařízení I [online]. [cit. 2013-03-15]. Dostupné z: http://www.id.vsb.cz/pol25/polak_damz_1_np.pdf [6] Katalog válečků. Transroll [online]. [cit. 2013-03-16]. Dostupné z: http://www.transroll.cz/obrazky-soubory/katalog-cesky-finale-6bf75.pdf?redir [7] Katalog pražců. Transroll [online]. [cit. 2013-03-16]. Dostupné z: http://www.transroll.cz/download/tranza_idlersen.pdf [8] Dopravníkové pásy. Gumex [online]. [cit. 2013-04-08]. Dostupné z: http://www.gumex.cz/ep250-2-pryzove-pasy-pro-prumyslove-pouziti-24601.html [9] Spojky pro pryžové pásy. Gumex [online]. [cit. 2013-04-08]. Dostupné z: http://www.gumex.cz/spojky-pro-pryzove-pasy-24705.html [10] CJ PU. Dopravíky: AB Technology s. r. o. [online]. [cit. 2013-04-08]. Dostupné z: http://www.abtech-cz.cz/cj-pu/ [11] Motorized pulley. Rulmeca [online]. [cit. 2013-04-13]. Dostupné z: http://www.rulmeca.com/download_cms/products/320power-range.pdf [12] Motorized pulley. Rulmeca [online]. [cit. 2013-04-13]. Dostupné z: http://www.rulmeca.com/modules_cms/show_product.php?pc=24 [13] Y-bearing flanged units. SKF [online]. [cit. 2013-03-19]. Dostupné z: http://www.skf.com/skf/productcatalogue/forwarder?action=ppp&lang=en&imperial=f alse&windowname=null&perfid=212201&prodid=212201045 [14] Vinuté pružiny. Svoboda [online]. [cit. 2013-03-22]. Dostupné z: http://www.jansvoboda.cz/vinute-pruziny [15] Slévárenské písky. Sand team [online]. [cit. 2013-03-08]. Dostupné z: http://www.sandteam.cz/nase-sluzby/kremenne-pisky BRNO 2013 40

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ A [m 2 ] Dotyková plocha mezi pásem a čističem pásu a 0 [m] Rozteč stolic v horní větvi a D [m] Rozteč stolic s dopadovými válečky a U [m] Rozteč stolic v dolní větvi B [m] Šířka pásu b [m] Ložná šířka pásu b 1 [m] Světlá šířka bočního vedení C [-] Dynamická únosnost ložiska C ε [-] Součinitel korýtkovosti d [m] Tloušťka pásu D [m] Průměr bubnu D 0 [m] Průměr osy hnaného bubnu d 0 [m] Průměr osy hnaného bubnu v ložiskách d O [m] Průměr osy v ložisku e [-] Základ přirozeného logaritmu f [-] Globální součinitel tření F [N] Průměrný tah v pásu F ε [N] Odpor vychýlených bočních válečků F 1 [N] Tahová síla v horní větvi F 2 [N] Tahová síla v dolní větvi F 2 min [N] Nejmenší tahová síla v pásu ve sbíhající větvi F ba [N] Odpory setrvačných sil v místě nakládání a v oblasti urychlování F C [N] Celková síla namáhající buben F d min [N] Nejmenší tahová síla s ohledem na omezení průvěsu pásu pro dolní větev F Dp [N] Dovolená tahová síla v pásu F f [N] Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením v oblasti urychlování F gl [N] Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením F H [N] Hlavní odpory F h min [N] Nejmenší tahová síla s ohledem na omezení průvěsu pásu pro horní větev F l [N] Odpor ohybu pásu na bubnech F max [N] Největší tahová síla v pásu F N [N] Vedlejší odpory F R [N] Odpor čističů pásu F S1 [N] Přídavné hlavní odpory F S2 [N] Přídavné vedlejší odpory F St [N] Odpor překonání dopravní výšky F t [N] Odpor v ložiskách hnaného bubnu F U [N] Obvodová síla potřebná na poháněcím bubnu BRNO 2013 41

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ F U max [N] Maximální obvodová síla g [m s -2 ] Gravitační zrychlení H [m] Délka dopravníku (h/a) adm [-] Největší dovolený průvěs pásu I m [kg h -1 ] Hmotnostní dopravní výkon I V [m 3 h -1 ] Objemový dopravní výkon k [-] Součinitel sklonu k 1 [-] Součinitel korekce vrchlíku L [m] Výška dopravníku l [m] Délka bočního vedení násypky L 10 [-] Základní trvanlivost ložisek L 10 h [h] Trvanlivost ložisek v hodinách l bmin [m] Minimální urychlovací délka L D [m] Vzdálenost os válečků krajních dopadových stolic n [ot min -1 ] Otáčky hnaného bubnu n 0 [-] Počet válečkových stolic v horní větvi dopravníku n D [-] Počet válečkových stolic s dopadovými válečky n U [-] Počet válečkových stolic v dolní větvi dopravníku p [MPa] Tlak mezi čističem pásu a pásem P A [W] Provozní výkon na poháněcím bubnu P M [W] Provozní výkon poháněcího motoru Q [kg h -1 ] Dopravní výkon q 0 [kg] Hmotnost rotujících částí horních válečků q B [kg m -1 ] Hmotnost 1 m dopravního pásu q D [kg] Hmotnost rotujících částí dopadových válečků q G [kg m -1 ] Hmotnost nákladu na 1 m dopravního pásu q RO [kg m -1 ] Hmotnost rotujících částí válečků na 1 m horní větve q RU [kg m -1 ] Hmotnost rotujících částí válečků na 1 m dolní větve q U [kg] Hmotnost rotujících částí válečků r [m] Poloměr hnaného bubnu R mp [N m -1 ] Pevnost pásu S [m 2 ] Celková plocha průřezu náplně pásu S 1 [m 2 ] Průřez náplně vrchlíku S 2 [m 2 ] Průřez náplně v korýtku S K [m 2 ] Skutečná plocha průřezu náplně pásu S T [m 2 ] Teoretický průřez náplně pásu t c [m] Tloušťka čističe pásu v [m s -1 ] Dopravní rychlost v 0 [m s -1 ] Složka rychlosti dopravované hmoty ve směru pohybu pásu Z [N] Napínací síla α [-] Tvarový součinitel δ [stupně] Úhel sklonu dopravníku BRNO 2013 42

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ ε [stupně] Úhel vychýlení osy válečku vzhledem k rovině kolmé k podélné ose pásu η [-] Účinnost pohonu Θ [stupně] Dynamický sypný úhel λ [stupně] Úhel sklonu válečků svíraný s horizontální rovinou µ [-] Součinitel tření mezi poháněcím bubnem a pásem µ0 [-] Součinitel tření mezi nosnými válečky a pásem µ1 [-] Součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a pásem µ2 [-] Součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a bočnicemi µ3 [-] Součinitel tření mezi pásem a čističem pásu ξ [-] Součinitel rozběhu dopravníku π [-] Ludolfovo číslo ρ [kg m 3 ] Objemová sypná hmotnost φ [radiány] Úhel opásání poháněcího bubnu ω [rad s -1 ] Úhlová rychlost hnaného bubnu BRNO 2013 43

SEZNAM PŘÍLOH SEZNAM PŘÍLOH Sestava dopravníku: BP-00/00 Podsestava napínacího zařízení: BP-00.01/02 Výkres osy hnaného bubnu: BP-00.01.04-01/03 BRNO 2013 44