VYSOKÉ UČEÍ TECHICKÉ V BRĚ BRO UIVERSITY O TECHOLOGY AKULTA STROJÍHO IŽEÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILÍHO A DOPRAVÍHO IŽEÝRSTVÍ ACULTY O MECHAICAL EGIEERIG ISTITUTE O AUTOMOTIVE EGIEERIG PÁSOVÝ DOPRAVÍK BELT COVEYOR BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR JOSE ČEROCH Ing. JIŘÍ MALÁŠEK, Ph.D. BRO 008
Anotace V této bakalářské práci je navrhnuto konstrukční řešení pásového dopravníku pro přepravu stavební drti a proveden funkční výpočet podle normy ČS ISO 5048. Bakalářská práce obsahuje i popis jednotlivých částí pásového dopravníku. Tyto části jsou vybrány z katalogů firem, které je vyrábějí. Dále je navržen pohon dopravníku, proveden rozbor možných řešení násypky a pevnostně zkontrolován hnaný buben. Klíčová slova Pásový dopravník, stavební drť, pohon dopravníku, napínací zařízení Annotation There is designed in this bachelor thesis the construction of the belt conveyor for transport of the building crushed material. The functional calculation is performed according to the norm ČS ISO 5048. The bachelor thesis includes the description of individual parts of the belt conveyor. These parts are chosen from the catalogues of companies that are manufacturing them. ext there is designed the conveyor traction. The analysis of possible solutions of the hopper and the strenght calculation of the idler drum are performed. Keywords Belt conveyor, building crushed material, conveyor traction, tension system - -
Bibliografická citace: ČEROCH, J. Pásový dopravník. Brno: Vysoké učení technické v Brně, akulta strojního inženýrství, 008. 36 s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Jiří Malášek, Ph.D. - 3 -
Prohlášení: Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval samostatně. Pro vypracování jsem použil uvedené informační zdroje a odborné připomínky mého vedoucího bakalářské práce Ing. Jiřího Maláška, Ph.D. V Brně dne. 5. 008.. podpis - 4 -
Poděkování: Děkuji mému vedoucímu bakalářské práce Ing. Jiřímu Maláškovi, Ph.D. za odborné rady, které jsem použil při vypracování této práce. Dále děkuji své rodině za podporu při studiu na vysoké škole. - 5 -
OBSAH 1 ÚVOD...- 8-1.1 Pásové dopravníky...- 8-1. Rozdělení pásových dopravníků...- 8-1.3 Popis konstrukce pásového dopravníku...- 9 - POPIS ČÁSTÍ PÁSOVÉHO DOPRAVÍKU...- 9 -.1 Dopravní pás...- 9 -. Pohon dopravníku...- 10 -.3 Vratný buben...- 10 -.4 Válečkové stolice...- 11 -.5 apínací zařízení...- 1 -.6 ásypka...- 1 -.7 Stěrače pásu...- 1 -.7.1 Vnější stěrač pásu...- 13 -.7. Vnitřní stěrač pásu...- 13 -.8 Rám pásového dopravníku...- 13-3 UKČÍ VÝPOČET PÁSOVÉHO DOPRAVÍKU...- 14-3.1 Výpočet úhlu sklonu pásového dopravníku...- 14-3. Volba rychlosti dopravního pásu...- 14-3.3 Výpočet plochy průřezu náplně...- 14-3.3.1 Teoreticky potřebná plocha průřezu náplně...- 14-3.3. Celková plocha průřezu náplně...- 14-3.3.3 Plocha průřezu náplně S 1...- 15-3.3.4 Plocha průřezu náplně S...- 15-3.3.5 Součinitel korekce průřezu vrchlíku náplně...- 16-3.3.6 Součinitel sklonu...- 16-3.3.7 Skutečná plocha průřezu náplně pásu...- 16-3.4 Kontrola pásu na potřebný ložný prostor...- 16-3.5 Kontrola pásu na dopravované množství...- 16-3.5.1 Objemový dopravní výkon...- 16-3.5. Hmotnostní dopravní výkon...- 17-3.6 Výpočet hlavního odporu H...- 17-3.6.1 Globální součinitel tření...- 17-3.6. Hmotnost rotujících částí válečků na 1. metru nosné větve...- 17-3.6.3 Hmotnost rotujících částí válečků na 1. metru vratné větve...- 17-3.6.4 Hmotnost 1. metru dopravního pásu...- 17-3.6.5 Hmotnost nákladu na 1. metru dopravního pásu...- 18-3.7 Výpočet vedlejšího odporu...- 18-3.7.1 Odpor setrvačných sil v místě nakládání a urychlování...- 18-3.7. Odpor ohybu pásu na bubnech...- 18-3.7.3 Odpor v ložiskách hnaného bubnu...- 18-3.7.4 Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením v oblasti urychlování...- 19-3.8 Výpočet přídavného hlavního odporu S1...- 19-3.8.1 Odpor vychýlených bočních válečků...- 19-3.9 Výpočet přídavného vedlejšího odporu S...- 19-3.9.1 Odpor vnějšího stěrače pásu...- 0-3.9. Odpor vnitřního stěrače pásu...- 0-3.9.3 Celkový odpor stěračů...- 0-3.10 Odpor k překonání dopravní výšky...- 0 - - 6 -
3.11 Potřebná obvodová síla na poháněcím bubnu...- 0-3.1 Zvětšení obvodové síly na poháněcím bubnu...- 1-3.13 Potřebný výkon poháněcího bubnu...- 1-3.14 Potřebný výkon motoru...- 1-3.15 Přenos obvodové síly na poháněcím bubnu...- 1-3.16 Průvěs pásu...- - 3.16.1 Potřebná síla pro dovolený průvěs pásu v nosné větvi...- - 3.16. Potřebná síla pro dovolený průvěs pásu ve vratné větvi...- - 3.17 ejvětší tahová síla v pásu...- - 3.18 Dovolená síla v pásu...- 3-3.19 Kontrola pevnosti pásu...- 3-3.0 Síla v nosné větvi...- 3-3.1 Síla ve vratné větvi...- 3-3. Výsledná síla namáhající buben...- 4-4 PEVOSTÍ VÝPOČTY...- 4-4.1 Pevnostní výpočet hnaného bubnu...- 4-4.1.1 Zatížení bubnu s vyznačením rozměrů a VVÚ...- 4-4.1. Volba materiálu...- 5-4.1.3 Určení spojitého zatížení na bubnu...- 5-4.1.4 Výpočet silových reakcí na bubnu...- 5-4.1.5 Maximální ohybový moment na bubnu...- 6-4.1.6 Maximální ohybové napětí na bubnu...- 6-4.1.7 Bezpečnost v ohybu v místě maximálního ohybového momentu...- 6-4.1.8 Ohybový moment bubnu v místě osazení čela...- 7-4.1.9 Ohybové napětí v místě osazení čela...- 7-4.1.10 Bezpečnost v ohybu v místě osazení čela...- 7-4. Pevnostní výpočet osy hnaného bubnu...- 8-4..1 Zatížení osy s vyznačením rozměrů a VVÚ...- 8-4.. Výpočet silových reakcí na ose:...- 8-4..3 Maximální ohybový moment na ose...- 9-4..4 Maximální ohybové napětí na ose...- 30-4..5 Bezpečnost v ohybu v místě maximálního ohybového momentu...- 30-4..6 Ohybový moment v místě zmenšení průměru osy...- 30-4..7 Ohybové napětí v místě zmenšení průměru osy...- 30-4..8 Bezpečnost v ohybu v místě zmenšení průměru osy...- 31-5 ZÁVĚR...- 31-6 POUŽITÁ LITERATURA...- 31-7 POUŽITÁ ORMA...- 3-8 POUŽITÉ ZDROJE A ITERETU...- 3-9 SEZAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ...- 33-10 SEZAM PŘÍLOH...- 36-11 PŘÍLOHY...- 36 - - 7 -
1 ÚVOD 1.1 Pásové dopravníky Pásové dopravníky jsou mechanické dopravníky s tažným elementem. Tažným elementem je pás, který je napnutý mezi dvěma bubny, z nichž jeden je poháněcí a druhý vratný. Pás je po celé délce v nosné i ve vratné větvi podpírán válečkovými stolicemi. Pásové dopravníky mají jednoduchou konstrukci, malou vlastní hmotnost a malou spotřebu energie. Doprava materiálu bývá většinou nepřetržitá. 1. Rozdělení pásových dopravníků Podle lit. [4] se pásové dopravníky dělí: - podle tažného elementu a) s gumovým pásem (nebo pásem z PVC) b) s ocelovým pásem c) s ocelogumovým pásem d) s pásem z drátěného pletiva - podle nosné konstrukce a) stabilní b) pojízdné c) přestavitelné - podle sklonu a) vodorovné b) šikmé c) lomené - podle počtu hnacích bubnů a) jednobubnové b) vícebubnové V této práci je podle rozdělení a zadání řešen stabilní šikmý pásový dopravník s gumovým pásem s jedním hnacím bubnem. - 8 -
1.3 Popis konstrukce pásového dopravníku Obr. 1 Schéma pásového dopravníku 1. Dopravní pás 6. apínací zařízení. Hnací buben 7. ásypka 3. Vratný buben 8. Vnitřní stěrač 4. Válečky v nosné větvi 9. Vnější stěrač 5. Válečky ve vratné větvi POPIS ČÁSTÍ PÁSOVÉHO DOPRAVÍKU.1 Dopravní pás Podle výsledku výpočtu je zvolen pás EP 400/3, výrobce GUMEX, s.r.o. Viz. [7]. Pás je široký 500 mm, je tvořen ze 3 textilních vložek a z krycích ochranných vrstev z měkké gumy. Obr. Průřez dopravním pásem Horní krycí vrstva je vysoká 4 mm a chrání textilní kostru před abrazivními účinky dopravovaného materiálu, mechanickým poškozením a atmosférickými vlivy. Dolní krycí vrstva je vysoká mm a chrání před účinky nosných válečků a bubnů.. Celková výška pásu je 10,8 mm. Dopravní pás je dodán výrobcem jako nespojený a ke spojení dojde až po instalaci na konstrukci dopravníku pomocí spojovacích elementů. - 9 -
. Pohon dopravníku Pohon pásu je zajišťován třením mezi pásem a bubnem. V praxi se používají dvě možnosti pohonu: a) použití bubnu, který je spojen přes převodovku a spojku s asynchronním motorem b) použití elektrobubnu Pro navrhovaný pásový dopravník je zvolen pohon elektrobubnem. Elektrobuben je vybaven asynchronním motorem, který se nachází uvnitř bubnu. V elektrobubnu je náplň oleje, který maže ozubené kola převodovky a zároveň chladí motor. Výhoda použití elektrobubnu spočívá ve zjednodušení konstrukce celé poháněcí stanice. Elektrobuben je přišroubován k rámu dopravníku pomocí úchytů, které dodává výrobce [10]. Elektrobuben je umístěn na horní straně dopravníku. Podle vypočítaného potřebného výkonu je zvolen elektrobuben Interoll TM33 Výkon 7,5 kw Kroutící moment 71 m Průměr bubnu 30 mm Šířka bubnu 600 mm Podrobné technické data viz. [9] Obr. 3 Průřez elektrobubnem Interoll.3 Vratný buben Vratný buben je svarek složený z osy, dvou čel a obvodového pláště. Osa je soustružená z oceli a plášť tvoří ocelová bezešvá trubka. Ve zvoleném konstrukčním řešení má vratný buben zároveň funkci bubnu napínacího. Průměr vratného bubnu je 30 mm a šířka 600 mm. Průměr osy v ložisku je 45 mm. - 10 -
.4 Válečkové stolice Válečky nesou dopravní pás mezi koncovými bubny v nosné i ve vratné větvi. Válečková stolice je odnímatelně připojená k ocelové konstrukci dopravníku pomocí šroubů. Válečky jsou uloženy v úchytech z ohnuté ploché oceli. V nosné větvi je použita dvouválečková stolice CCV - S od firmy TRAZA s.r.o. Válečky tvoří korýtkový profil. Úhel sklonu válečků λ = 0 Průměr válečků D = 89 mm Délka L = 315 mm. Hmotnost rotující části válečku q 1 =,3 kg. Stolice v nosné větvi jsou umístěny s roztečí 0,7 m. Pro středění pásu jsou válečky vychýleny o ε = v rovině kolmé k podélné ose pásu. Znázornění je na Obr. 4.. Viz [7], [8]. λ ε Obr. 4 Válečková stolice pro nosnou větev Ve vratné větvi je zvolena jednoválečková stolice RB - S od firmy TRAZA s.r.o. Znázorněno na Obr. 5. Průměr válečku D = 89 mm Délka L = 600 mm. Hmotnost rotující části válečku q = 3,8 kg. Stolice ve vratné větvi jsou umístěny s roztečí m. Obr. 5 Válečková stolice pro vratnou větev - 11 -
.5 apínací zařízení Pro přenos hnací síly z poháněcího bubnu na pás je důležité, aby byl pás dostatečně napnutý. Toho se docílí pomocí napínacího zařízení. Pro napínání slouží ve zvolené konstrukci vratný buben. apínací zařízení je realizováno pomocí dvou trubek čtvercového průřezu v sobě uložených. Vnější trubka je svařena s rámem dopravníku a vnitřní je pohyblivá. a jednom konci pohyblivé trubky je přivařena závitová tyč a na druhém je přišroubován ložiskový domek pro uložení bubnu. apínání se provádí otáčením matice na závitové tyči, která je se opírá o vzpěru..6 ásypka ásypka slouží k plnění pásu dopravovaným materiálem. ásypka usměrňuje materiál na střed pásu a zabraňuje odpadávání materiálu mimo pásový dopravník. Pro správnou funkci se používá násypka, která je na horní straně širší než výsypka předešlého sypacího zařízení (např. z předešlé technologické operace). Používají se dvě možnosti násypek: a) ásypka je součástí pásového dopravníku ejčastěji se používá u pásových dopravníků pojízdných. Je však možnost ji použít i u ostatních typů dopravníků pokud splňuje požadovanou funkci. ásypka je tvořena třemi plechy spojených do tvaru U, tzn. dvě boční a jedna zadní strana. ásypka je na spodní straně zúžena na požadovanou šířku, tzn. méně než je šířka pásu. Mezi pásem a spodní hranou stěn je přinýtován pás pryže pro zamezení dotyku plechů násypky s pásem. b) ásypka není součástí pásového dopravníku Používá se především tam, kde materiál dopadá na pás z předešlé technologické operace, např. ze zásobníku. Tvar násypky je ve tvaru trychtýře. Celá násypka je přichycena k sypacímu stroji. Pásový dopravník může obsahovat boční vedení pro usměrnění materiálu po dopadu z násypky na pás..7 Stěrače pásu Dopravovaný materiál znečišťuje pás, zejména při dopravě vlhkého a lepkavého materiálu. a pásovém dopravníku jsou použity dva stěrače pásu, tj. vnitřní a vnější stěrač. - 1 -
.7.1 Vnější stěrač pásu Umisťuje se na začátku dolní větve, tzn. na přepadovém bubnu ihned po odstranění materiálu z pásu. ejjednodušším typem stěrače je stěrač z měkké gumy, tvořený nejčastěji odřezkem z pásu, který je přitlačovaný pomocí pružných elementů k pásu, viz Obr. 7. Pro tento dopravník je použitý čelní stěrač CJ 1.1 od firmy AB Tech. Viz. [11]. Šířka stěrače je stejná jako šířka pásu. Znázornění vnějšího stěrače je na Obr. 6. Obr. 6 Čelní stěrač Obr. 7 Příklad umístění čelního stěrače.7. Vnitřní stěrač pásu Vnitřní stěrač má tvar šípového pluhu a je umístěn před vratným bubnem. Jeho úkolem je odstranit materiál spadlý na vnitřní stranu pásu. Pokud by se tak nestalo a materiál se dostane mezi pás a buben, může dojít k proražení pásu. Vnitřní stěrač je k pásu přitlačován pouze svou hmotností..8 Rám pásového dopravníku Používají se dva typy: a) Příhradové b) Plnonosníkové Pro případ stabilního pásového dopravníku je použitý plnonosníkový rám, který představuje válcovaná tyč průřezu U 140. - 13 -
3 UKČÍ VÝPOČET PÁSOVÉHO DOPRAVÍKU 3.1 Výpočet úhlu sklonu pásového dopravníku H sin (3.1) L H arcsin L arcsin 7, 18 5 40 3. Volba rychlosti dopravního pásu Podle literatury [1] je rychlost dopravníku pro přepravu stavební drti doporučena v rozmezí v = (1,5,5) m.s -1 Zvoleno v = 1,6 m.s -1 3.3 Výpočet plochy průřezu náplně 3.3.1 Teoreticky potřebná plocha průřezu náplně S T S T Q v 180000 00 1,6 3600 S T 0,01404 m Měrná hmotnost stavební drti ρ = 00 kg.m -3 (3.) 3.3. Celková plocha průřezu náplně Tvar a rozdělení průřezu náplně pásu je na Obr. 8. S S 1 S (3.3) S 0,007993 0,01856 S 0,00849 m - 14 -
Obr. 8 Průřez náplně pásu 3.3.3 Plocha průřezu náplně S 1 tg S1 ( b cos ) (3.4) 6 S 1 (0,4 cos 0) S1 0, 007993 m tg18,75 6 3.3.4 Plocha průřezu náplně S b b S cos sin (3.5) S 0,4 0,4 cos 0 sin 0 S 0, 01856 m Ložná šířka pásu b 0,9 B 0,05 (3.6) b 0,9 0,5 0,05 b 0, 4 m Dynamický sypný úhel 0, 75 (3.7) 0,75 5 18, 75-15 -
3.3.5 Součinitel korekce průřezu vrchlíku náplně cos cos k 1 (3.8) 1 cos k 1 cos k 0,91306 1 7,18 cos 1 cos 18,75 18,75 3.3.6 Součinitel sklonu k k k S1 1 (1 k1) (3.9) S 0,007993 1 (1 0,91306) 0,00849 0,9698 3.3.7 Skutečná plocha průřezu náplně pásu S k S k S k (3.10) 0,00849 0,9698 S k 0,000 m 3.4 Kontrola pásu na potřebný ložný prostor Podmínka: S k > S T (3.11) 0,000 m > 0,01404 m Zvolený pás vyhovuje pro použití 3.5 Kontrola pásu na dopravované množství 3.5.1 Objemový dopravní výkon I V I V I V S v k (3.1) 0,00849 1,6 0,9698 0,03351 m 3 1. s - 16 -
3.5. Hmotnostní dopravní výkon I 3600 (3.13) I m I m m I V 0,03351 00 3600 5619,9 kg. h 1 Hmotnostní dopravní výkon je plně dostačující. 3.6 Výpočet hlavního odporu H f L g q q ( q q ) cos (3.14) H H RO RU B 0,0 40 9,81 6,44 1,855 ( 6,05 44,4865) cos7, 18 H 505, 657 G 3.6.1 Globální součinitel tření f 0,0 Zvoleno podle [5]. 3.6. Hmotnost rotujících částí válečků na 1. metru nosné větve q1 p (3.15) L q RO 1 q RO q RO,3 56 40 6,44 kg. m 1 3.6.3 Hmotnost rotujících částí válečků na 1. metru vratné větve q p (3.16) L q RU q RU q RU 3,9 19 40 1,855 kg. m 1 3.6.4 Hmotnost 1. metru dopravního pásu 1 q B 6,05 kg. bm údaj podle výrobce [6] - 17 -
3.6.5 Hmotnost nákladu na 1. metru dopravního pásu q G q G q G IV (3.17) v 0,03351 00 1,6 44,4865 kg. m 1 3.7 Výpočet vedlejšího odporu (3.18) ba f O 113,875 66,174 48,6 6,38 34, 977 t 3.7.1 Odpor setrvačných sil v místě nakládání a urychlování ba ba I ( v v ) 0 (3.19) V 0,03351 00 (1,6 0) ba 113, 875 3.7. Odpor ohybu pásu na bubnech O O d 9 B 140 0, 01 (3.0) B D 9000 9 0,5 140 0,01 0,5 O 48, 6 0,0108 0,3 3.7.3 Odpor v ložiskách hnaného bubnu t d 0,005 (3.1) D t T 0,045 0,005 9000 0,3 t 6, 38-18 -
3.7.4 Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením v oblasti urychlování f f IV g I v v0 bl 0,6 0,03351 00 9,81 0,5 1,6 0 0,4 f 66, 174 µ zvoleno podle [5] b (3.) 3.7.4.1 Minimální urychlovací délka v v0 l b min (3.3) g l b min 1 1,6 0 9,81 0,6 l b min 0, 17465 m µ 1 zvoleno podle [5] Zvoleno l b = 0,5 m 3.8 Výpočet přídavného hlavního odporu S1 S1 = ε (3.4) S1 = 9,816 3.8.1 Odpor vychýlených bočních válečků L qb g cos cos sin (3.5) 0 0,4 38,6 6,05 9,81 cos 0 cos 7,18 sin 9, 816 µ 0 zvoleno podle [5] 3.9 Výpočet přídavného vedlejšího odporu S S r (3.6) 75,696 S S 75, 696-19 -
3.9.1 Odpor vnějšího stěrače pásu r A p (3.7) 1 3 4 r1 0,005 6 10 0,4 r 1 60 µ 3 zvoleno podle [5] Plocha stěrače A B (3.8) t č A 0,5 0,005 A 0,005 m 3.9. Odpor vnitřního stěrače pásu r r ms g 3 (3.9) 4 9,81 0,4 r 15, 696 µ 3 zvoleno podle [5] 3.9.3 Celkový odpor stěračů r r (3.30) r1 r 60 15,696 r 75, 696 3.10 Odpor k překonání dopravní výšky St St q H g (3.31) G 44,48 5 9,81 St 181, 84 3.11 Potřebná obvodová síla na poháněcím bubnu Up Up H S1 S St (3.3) 505,657 34,977 9,816 75,696 181,84 Up 307, 988-0 -
3.1 Zvětšení obvodové síly na poháněcím bubnu Obvodová síla se zvětšuje o 0% z důvodu nepřesnosti výpočtu a možnému náhlému zvýšení síly při přetížení. 1, (3.33) U U UP 307,9881, U 3633, 585 3.13 Potřebný výkon poháněcího bubnu P A P A v (3.34) U 3633,585 1,6 P A 5813, 736 W 3.14 Potřebný výkon motoru PA PM (3.35) P M 5813,76 0,9 P M 6459, 707 W 3.15 Přenos obvodové síly na poháněcím bubnu Pro správný přenos obvodové síly na pás je nutno udržovat tahovou sílu v dolní větvi (sbíhající z bubnu) na určité úrovni: 1 min U max (3.36) e 1 min 5450,377 170, 3 min e 1 180 0,4 180 1 3.15.1.1 Maximální obvodová hnací síla max (3.37) U U max U 3633,5851,5 U max 5450, 377-1 -
ξ je rozběhový součinitel pro rozběh pásového dopravníku Podle [5] je v rozmezí 1,3. Zvoleno ξ = 1,5. 3.16 Průvěs pásu Pro omezení průvěsu pásu mezi válečkovými stolicemi je nutno udržovat sílu v pásu na určité úrovni. 3.16.1 Potřebná síla pro dovolený průvěs pásu v nosné větvi a q q B G h adm 0 min h (3.38) min h 8 a g 0,7 (6,05 44,4865) 9,81 8 (0,01) min h 3614, 661 h je největší dovolený relativní průvěs pásu. Podle [5] se pohybuje v rozmezí 0,005 a adm 0,0. Pro výpočet je zvoleno 0,01. Kde a = vzdálenost mezi stolicemi h = průvěs pásu 3.16. Potřebná síla pro dovolený průvěs pásu ve vratné větvi a0 q 8 a g B h adm min d (3.39) min d 6,05 9,81 8 0,01 min d 136, 468 3.17 ejvětší tahová síla v pásu 1 max 1 U 1 (3.40) e 1 max 1,5 3633,585 e max 760, 677 1 180 0,4 180 1 1 - -
3.18 Dovolená síla v pásu Dp Dp R B (3.41) mp 400 500 Dp 00000 R mp podle výrobce [6] 3.19 Kontrola pevnosti pásu Podmínka: Dp max (3.4) 00000 760, 677 Pevnost pásu vyhovuje pro použití 3.0 Síla v nosné větvi Znázornění sil působící na buben je na Obr. 9 1 max (3.43) 1 760, 677 3.1 Síla ve vratné větvi 1 e (3.44) 760,677 e 180 0,4 180 155, 08 µ zvoleno podle [5] Obr. 9 Tahové síly působící v pásu - 3 -
3. Výsledná síla namáhající buben Úhel opásání φ je 180, odtud výsledná síla C namáhající buben: C C 1 (3.45) 760,677 C 9775, 885 155,08 4 PEVOSTÍ VÝPOČTY 4.1 Pevnostní výpočet hnaného bubnu 4.1.1 Zatížení bubnu s vyznačením rozměrů a VVÚ Rozměry: L a = 500 mm L b = 35 mm L c = 5 mm Obr. 10 Znázornění VVÚ na bubnu - 4 -
4.1. Volba materiálu Pro buben je zvolen materiál 11 353, ČS 41 1353 Dovolené napětí v ohybu σ dov = 15 150 MPa Pro výpočet je zvoleno σ dov = 130 MPa Pro osu je zvolen materiál 11 373, ČS 41 1373 Dovolené napětí v ohybu σ dov = 130 55 MPa Pro výpočet je zvoleno σ dov = 135 MPa 4.1.3 Určení spojitého zatížení na bubnu C q (4.1) L a 9776 q 0,5 q 1955. m 1 4.1.4 Výpočet silových reakcí na bubnu Podmínka 1: M Ox1 0 (4.) La a1 L a Lb q La Lb 0 (4.3) Vyjádření a1 : La q La Lb a1 (4.4) L L a1 a 0,5 1955 0,5 0,035 0,5 0,035 a 1 4888 b Podmínka : T 0 (4.5) q L 0 (4.6) a1 b1 a - 5 -
Vyjádření b1 : q L (4.7) b1 a a1 b1 1955 0,5 4888 b 1 4888 4.1.5 Maximální ohybový moment na bubnu Z průběhu VVÚ vyplývá, že maximální ohybový moment je v polovině šířky bubnu, na Obr. 10 v místě řezu A 1. Kontrola je provedena pro toto místo. M M OA1 La La La a 1 Lb q (4.8) 4 0,5 0,5 4888 0,035 1955 OA1 M OA 1 78 m 0,5 4 4.1.6 Maximální ohybové napětí na bubnu M OA1 OA1 (4.9) WOA 1 OA1 78 7,315 10 1, OA1 07 MPa 4 Modul průřezu v ohybu W OA 1 W 3 d 11 3 0,3 d 4 11 d 4 1 4 4 OA1 0,3 0, 30 W OA 1 10 4 3 7,315 m (4.10) 4.1.7 Bezpečnost v ohybu v místě maximálního ohybového momentu k A 1 Odov (4.11) OA1 130 k A1 1,07 k 11 A1 => Plášť bubnu je dostatečně dimenzován - 6 -
4.1.8 Ohybový moment bubnu v místě osazení čela Zmenšení vnitřního průměru bubnu je na Obr. 10 v místě řezu B 1. Zmenšení je provedeno z důvodu osazení čela. M M OB1 a1 Lc (4.1) OB 1 4888 0,005 M OB 1 4, 5 m 4.1.9 Ohybové napětí v místě osazení čela M OB1 OB1 (4.13) WOB1 OB1 4,5 5,68 10 0, OB1 05MPa 4 Modul průřezu v ohybu W OB 1 W 3 d 11 3 0,3 d 4 11 d 4 13 4 4 OB1 0,3 0, 306 W OB 1 10 4 3 5,68 m (4.14) 4.1.10 Bezpečnost v ohybu v místě osazení čela k B 1 k B1 Odov (4.15) OB1 130 0,05 k 600 B1 => V místě osazení čela je buben dostatečně dimenzovaný - 7 -
4. Pevnostní výpočet osy hnaného bubnu 4..1 Zatížení osy s vyznačením rozměrů a VVÚ Obr. 11 Znázornění zatížení osy a průběh VVÚ Rozměry: L d = 570 mm L e = 86 mm L f = 6 mm 4.. Výpočet silových reakcí na ose: a = - a1 (4.16) b = - b1 (4.17) a = 4888 b = 4888-8 -
Podmínka 1: M Ox 0 (4.18) L L L L L 0 (4.19) c d e a d e b e Vyjádření c L L L a c e b e c (6) Ld Le c 4888 c 4888 0,57 0,086 4888 0,086 0,57 0,086 Podmínka : T 0 (4.0) c + d a b = 0 (4.1) Vyjádření c1 (4.) c1 a b c1 c1 4888 4888 4888 c 1 4888 4..3 Maximální ohybový moment na ose Podle průběhu VVÚ je maximální ohybový moment mezi působišti sil a a b Výpočet je proveden pro místo znázorněno řezem A M M OA OA Ld Ld c Le a (4.3) 0,5 4888 0,086 4888 M OA 40, 4 m 0,5-9 -
4..4 Maximální ohybové napětí na ose M OB OA (4.4) WOB OA 40,4 1,3 10 3, OA 34 5 MPa Modul průřezu v ohybu W OA W OA W OA d 3 3 3 0,051 3 10 5 3 1,3 m (4.5) 4..5 Bezpečnost v ohybu v místě maximálního ohybového momentu k A k A Odov (4.6) OA 135 3,4 k 4,16 A => Osa je dostatečně dimenzována 4..6 Ohybový moment v místě zmenšení průměru osy Zmenšený průměr osy je na Obr. 11 v místě řezu B. Průměr osy je zmenšen z důvodu uložení ložiskového domku. M M OB OB c L f (4.7) 4888 0,06 M OB 17 m 4..7 Ohybové napětí v místě zmenšení průměru osy M OB OB (4.8) WOB OB 17 8,9 10 6 14, OB 3 MPa - 30 -
Modul průřezu v ohybu W OB W OB W OB d 3 3 1 3 0,045 3 10 6 3 8,9 m (4.9) 4..8 Bezpečnost v ohybu v místě zmenšení průměru osy k B Odov (4.30) OB 135 k B 14,3 k 9,44 B => Osa je dostatečně dimenzována 5 ZÁVĚR Ze vstupních parametrů byl proveden funkční výpočet a navržena konstrukce dopravníku. Pevnostní kontrola byla provedena pro hnaný buben a jeho osu. Kontrola potvrdila, že obě součásti pevnostně vyhovují pro použití. 6 POUŽITÁ LITERATURA [1] GAJDŮŠEK, Jaroslav; ŠKOPÁ, Miroslav. Teorie dopravních a manipulačních zařízení. 1. vydání. Brno: rektorát VUT v Brně, 1988. 76 s. [] LEIVEBER, Jan; ŘASA, Jaroslav; VÁVRA, Pavel. Strojnické tabulky. 3. vydání. Praha 6: Scientia, 000, 985 s, ISB 80-7183 -164-6 [3] SVOBODA, Pavel; BRADEJS, Jan; PROKEŠ, rantišek. Základy konstruování. 3. vydání. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 005, 0 s, ISB 80 704 405 - [4] KAŠPÁREK, Jaroslav. Dopravní a manipulační zařízení, Pro posluchače bakalářského studia VUT SI v Brně. [PD dokument]. - 31 -
7 POUŽITÁ ORMA [5] orma ČS ISO 5048: 1994. Zařízení pro plynulou dopravu nákladů Pásové dopravníky s nosnými válečky Výpočet výkonu a tahových sil. Praha: Český normalizační institut, 1993. 16 s. 8 POUŽITÉ ZDROJE A ITERETU [6] Katalog dopravních pásů GUMEX, s.r.o., Dostupný na WWW: http://www.gumex.cz/cz/dopravnikove_pasy/dopravikove- PASY---PRYZOVE/7/0 [7] Katalog válečkových stolic TRAZA, a.s., Dostupný na WWW: http://www.tranza.cz/content/traza_idlersen.pdf [8] Katalog válečků TRAZA, a.s., Dostupný na WWW: http://www.tranza.cz/content/traza_rollersen.pdf [9] Katalog elektrobubnu Interoll TM 33, Dostupný na WWW: http://www.interroll.com/document_show.cfm/bd%030%0pd?wm=c%8961%9cl% 8%9cv%80030800800%9&ext=.* [10] Katalog úchytů elektrububnu Interoll, Dostupný na WWW: http://www.interroll.com/document_show.cfm/bh%5beltdrives%5summary%5en?wm=c %8481%9cl%8%9cv%80030510800%9&ext=.* [11] Čistič pásu AB Tech CJ 1.1, Dostupný na WWW: http://www.dopravnipasy.com/index.php?menu=176 [1] Katalogový list ložiskového domku IB UCL, Dostupný na WWW: http://www.vkloziska.cz/editor/image/produkty1_soubory/loziskovejednotky-ucfl.pdf - 3 -
9 SEZAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ OZAČEÍ ÁZEV JEDOTKA a 0 Rozteč horních válečkových stolic m a u Rozteč dolních válečkových stolic m A Plocha stěrače pásu m b Ložná šířka pásu, využitelná šířka pásu m b l Světlá šířka bočního vedení m B Šířka dopravního pásu m d Tloušťka pásu m d 11 Vnější průměr pláště bubnu m d 1 Vnitřní průměr pláště bubnu m d 13 Vnitřní průměr pláště bubnu pro osazení čela m d 1 Průměr osy m d Průměr osy v místě umístění ložiskového domku m D Průměr bubnu m e Základ přirozeného logaritmu - f Globální součinitel tření - Průměrný tah pásu na bubnu 1 Tah v pásu v horní větvi nabíhající na buben Tah v pásu v dolní větvi sbíhající z bubnu min ejmenší tahová síla v pásu ve sbíhající větvi a1 Reakční síla působící na plášť bubnu a Reakční síla působící na osu ba Odpor setrvačných sil v místě nakládání a urychlování b1 Reakční síla působící na plášť bubnu b Reakční síla působící na osu c Reakční síla působící na osu v místě umístění ložiska d Reakční síla působící na osu v místě umístění ložiska Dp Dovolená síla v pásu f Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením v oblasti urychlování H Hlavní odpor max ejvětší tahová síla v pásu min ejmenší tahová síla v pásu mind ejmenší tahová síla v pásu v dolní větvi s omezením na průvěsu pásu minh ejmenší tahová síla v pásu v horní větvi s omezením na průvěsu pásu Vedlejší odpor O Odpor ohybu pásu na bubnech r Celkový odpor stěračů pásu r1 Odpor vnějšího stěrače pásu r Odpor vnitřního stěrače pásu S1 Přídavný hlavní odpor S Přídavný vedlejší odpor - 33 -
OZAČEÍ ÁZEV JEDOTKA St Odpor k překonání dopravní výšky t Odpor v ložiskách hnaného bubnu T Vektorový součet tahů v pásu, působících na bubnu a tíhových sil hmot otáčejících se částí bubnu U Zvětšená obvodová síla na poháněcím bubnu Umax Maximální obvodová hnací síla Up Potřebná obvodová síla na poháněcím bubnu ε Odpor vychýlených bočních válečků g Tíhové zrychlení m.s - (h/a) adm Dovolený relativní průvěs pásu mezi válečkovými stolicemi - H Dopravní výška m I m Hmotnostní dopravní výkon kg.h -1 I V Objemový dopravní výkon m 3.s -1 k Součinitel sklonu - k A1 Bezpečnost v místě maximálního ohybového momentu u bubnu - k A Bezpečnost v místě maximálního ohybového momentu u osy - k B1 Bezpečnost v místě osazení čela - k B Bezpečnost v místě umístění ložiska - k 1 Součinitel korekce průřezu vrchlíku náplně - l b Urychlovací délka m l b min Minimální urychlovací délka m L Délka dopravníku m L a Délka spojitého zatížení m L b Vzdálenost působišť sil ( a1, b1 ) od spojitého zatíženi q m L c Vzdálenost působiště síly a1 a osazení v plášti bubnu m L d Vzdálenost působišť sil a a b m L e Vzdálenost působišť sil c a a a současně b a d m L f Vzdálenost působiště síly c a místa vrubu (zvětšení průměru) m osy L ε Délka dopravníku s vychýlenými válečky m m S Hmotnost vnitřního stěrače pásu kg M 0A1 Ohybový moment v místě max. ohybového momentu u bubnu m M 0A Ohybový moment v místě max. ohybového momentu u osy m M 0B1 Ohybový moment v místě osazení čela bubnu m M 0B Ohybový moment v místě umístění ložiska m M 0x1 Ohybový moment v bodě x 1 m M 0x Ohybový moment v bodě x m p Tlak mezi čističem pásu a pásem.m - p 1 Počet válečkových stolic v horní větvi - p Počet válečkových stolic v dolní větvi - P A Provozní výkon na poháněcím bubnu W P M Provozní výkon poháněcího motoru W q Spojité zatížení.m -1 q 1 Hmotnost rotujících částí jednoho válečku v horní větvi kg - 34 -
OZAČEÍ ÁZEV JEDOTKA q Hmotnost rotujících částí jednoho válečku v dolní větvi kg q B Hmotnost 1 m dopravního pásu kg q G Hmotnost nákladu na 1 m dopravního pásu kg q RO Hmotnost rotujících částí válečků na 1 m horní větve dopravníku kg q RU Hmotnost rotujících částí válečků na 1 m dolní větve dopravníku kg Q Dopravní výkon kg.h -1 R m Pevnost pásu na 1 mm šířky.mm -1 S Plocha průřezu náplně pásu m S 1 Průřez náplně vrchlíku m S Průřez náplně v korýtku m S K Skutečná plocha průřezu náplně pásu m S T Teoretický průřez náplně m t c Tloušťka stěrače pásu m T Posouvající síly v Rychlost pásu m.s -1 v 0 Složka rychlosti dopravované hmoty ve směru pásu m.s -1 W OA1 Modul průřezu v ohybu v řezu A 1 m 3 W OA Modul průřezu v ohybu v řezu A m 3 W OB1 Modul průřezu v ohybu v řezu B 1 m 3 W OB Modul průřezu v ohybu v řezu B m 3 α Sypný úhel dopravovaného materiálu δ Úhel sklonu dopravníku ve směru pohybu pásu σ dov Dovolené ohybové napětí materiálu MPa σ OA1 Maximální ohybové napětí namáhající buben MPa σ OA Maximální ohybové napětí namáhající osu MPa σ OB1 Ohybové napětí namáhající buben v místě osazení čela MPa σ OB Ohybové napětí namáhající osu v místě vrubu MPa ε Úhel vychýlení osy válečku vzhledem k rovině kolmé k podélné ose pásu η Účinnost asynchronního motoru - Θ Dynamický sypný úhel λ Úhel sklonu bočních válečků korýtkových válečkových stolic µ Součinitel tření mezi poháněcím bubnem a pásem - µ 0 Součinitel tření mezi nosnými válečky a pásem - µ 1 Součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a pásem - µ Součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a bočnicemi - µ 3 Součinitel tření mezi pásem a čističem pásu - ξ Součinitel rozběhu - ρ Sypná hmotnost dopravované hmoty kg.m -3 φ Úhel opásání poháněcího bubnu rad - 35 -
10 SEZAM PŘÍLOH Výkresy: B-3P-000 Pásový dopravník B-3P-000 Pásový dopravník seznam položek C-3P-M6 apínací zařízení C-3P-M6 apínací zařízení seznam položek C-3P-M7 Hnaný buben D-3P-M1 Pohon dopravníku D-3P-M1 Pohon dopravníku seznam položek 11 PŘÍLOHY - 36 -