FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING

Podobné dokumenty
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Návrh rozměru čelních ozubených kol je proveden podle ČSN ČÁST 4 PEVNOSTNÍ VÝPOČET ČELNÍCH A OZUBENÝCH KOL.

ŠNEKOVÝ DOPRAVNÍK PRO DOPRAVU ZRNA

POJEZDOVÝ MECHANISMUS JEŘÁBOVÉ KOČKY NOSNOST 32 T

Přednáška č.8 Hřídele, osy, pera, klíny

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PÁSOVÝ DOPRAVNÍK FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

KA 19 - UKÁZKOVÝ PROJEKT 2.3 VÝSTUPNÍ ŽLAB VÝPOČTOVÁ ZPRÁVA

Plán přednášek a úkolů z předmětu /01

DIMENZOVÁNÍ PODVOZKU ŽELEZNIČNÍHO VOZU PRO VYSOKÉ KOLOVÉ ZATÍŽENÍ SVOČ FST_2018

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ HŘÍDELE A ČEPY

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY OCELOVÁ KONSTRUKCE HALY STEEL STRUCTURE OF A HALL

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ STATICKÉ ŘEŠENÍ SOUSTAVY ŽELEZOBETONOVÝCH NÁDRŽÍ

ŠNEKOVÝ DOPRAVNÍK PRO DOPRAVU ZRNA

ŽELEZOBETONOVÁ SKELETOVÁ KONSTRUKCE

Různé druhy spojů a spojovací součásti (rozebíratelné spoje)

strol. s.ucasl. Joseph E. Shigley The Iowa State University of Science and Technology Richard G. Budynas Institute of Technology

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Převody a mechanizmy Řetězové převody Ing. Magdalena Svobodová Číslo: VY_32_INOVACE_ Anotace:

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Zkoušky těsnosti převodovek tramvajových vozidel (zkušební stand )

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Lineární jednotky MTJ ECO s pohonem ozubeným řemenem

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Pevnostní výpočty náprav pro běžný a hnací podvozek vozu M 27.0

MOBILNÍ ŠTÍPAČKA DŘEVĚNÉ KULATINY THE MOBILE WOOD SPLITTER

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Převody a mechanizmy. Ing. Magdalena Svobodová Číslo: VY_32_INOVACE_ Anotace:

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Převody a mechanizmy. Ing. Magdalena Svobodová Číslo: VY_32_INOVACE_ Anotace:

Organizace a osnova konzultace III-IV

Spoje pery a klíny. Charakteristika (konstrukční znaky)

Kreslení strojních součástí. 1. Čepy. Rozdělení čepů: a) normalizované kreslení dle norem b) nenormalizované nutno nakreslit výrobní výkres

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Součásti točivého a přímočarého pohybu. Ing. Magdalena Svobodová Číslo: VY_32_INOVACE_ Anotace:

ANALÝZA NAPĚTÍ A DEFORMACÍ PRŮTOČNÉ ČOČKY KLAPKOVÉHO RYCHLOUZÁVĚRU DN5400 A POROVNÁNÍ HODNOCENÍ ÚNAVOVÉ ŽIVOTNOSTI DLE NOREM ČSN EN A ASME

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1. Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY PRŮMYSLOVÁ VJEZDOVÁ VRATA ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ

MECHANICKÉ PŘEVODOVKY S KONSTANTNÍM PŘEVODOVÝM POMĚREM

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ

14.5 Převody řetězové

Materiálové vlastnosti: Poissonův součinitel ν = 0,3. Nominální mez kluzu (ocel S350GD + Z275): Rozměry průřezu:

Řemenové převody Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012 Jméno zhotovitele: Ing. Hynek Palát

DOPRAVNÍKOVÝ STŘÍDAČ - NÁVRH ZVEDACÍHO MECHANISMU.

Obr. 1 Schéma pohonu řezného kotouče

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ OCELOVÁ HALA PRO PRŮMYSLOVOU VÝROBU STEEL HALL STRUCTURE FOR INDUSTRIAL PRODUCTION

diferenciální kladkostroj, kladnice, kladka, řetězové kolo, samosvornost, převodový poměr

OCELOVÁ KONSTRUKCE ROZHLEDNY STEEL STRUCTURE OF VIEWING TOWER

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY POHÁNĚNÁ HORIZONTÁLNÍ VÁLEČKOVÁ DRÁHA PRO SKLADOVOU DOPRAVU

Název Vertikální lineární pohon s ozubeným řemenem a integrovaným kuličkovým. vedení. polyuretan s tkaninou s ocelovým kordem

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY ŠNEKOVÝ DOPRAVNÍK WORM CONVEYOR

POHÁNĚNÁ HORIZONTÁLNÍ VÁLEČKOVÁ DRÁHA

Dovolené napětí, bezpečnost Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012 Jméno zhotovitele: Ing. Iva Procházková

Koncepční návrh sloupového jeřábu 2000 kg

HÁKOVÝ NOSIČ KONTEJNERŮ NKH 8A340

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY ODSTRANĚNÍ PILÍŘE V NOSNÉ STĚNĚ REMOVING OF MASONRY PILLAR FROM LOAD BEARING WALL

DIFERENCIÁLNÍ KLADKOSTROJ

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

10.1. Spoje pomocí pera, klínu. hranolového tvaru (u klínů se skosením na jedné z ploch) kombinaci s jinými druhy spojů a uložení tak, aby

Řemenový převod (cvičení)

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY DIFERENCIÁLNÍ KLADKOSTROJ DIFFERENCIAL TACKLE. Doc. Ing. JIŘÍ MALÁŠEK, Ph.

2.2 VÁLEČKOVÝ DOPRAVNÍK

Kapitola vstupních parametrů

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

ZDVIHOVÝ MECHANISMUS JEŘÁBOVÉ KOČKY

17.2. Řetězové převody

Šnekové soukolí nekorigované se šnekem válcovým a globoidním kolem.

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

NAMÁHÁNÍ NA KRUT NAMÁHÁNÍ NA KRUT

ŠNEKOVÝ DOPRAVNÍK DRCENÉHO KAMENIVA

FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF METAL AND TIMBER STRUCTURES BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS. prof. Ing. MARCELA KARMAZÍNOVÁ, CSc.

bezosý spirálový dopravník, spirála, pohonná jednotka, pružná bezvůlová spojka, žlab, ložisko, konstrukce dopravníku

POHÁNĚNÁ HORIZONTÁLNÍ VÁLEČKOVÁ DRÁHA

Klíčová slova Autosalon Oblouk Vaznice Ocelová konstrukce Příhradový vazník

Technická dokumentace

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING

Návrh krmného závěsného valníku

The roof of a bus station

kolík je v jedné nebo více spojovaných součástech usazen s předpětím způsobeným buď přesahem naráženého kolíku vůči díře, nebo kuželovitostí

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ

POJEZDOVÝ MECHANISMUS MOSTOVÉHO JEŘÁBU 20 T S VAHADLOVÝM USPOŘÁDÁNÍM

Pomocné výpočty. Geometrické veličiny rovinných útvarů. Strojírenské výpočty (verze 1.1) Strojírenské výpočty. Michal Kolesa

Lineární jednotky MTJZ s pohonem ozubeným řemenem

Tiskové chyby vyhrazeny. Obrázky mají informativní charakter.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY ŠNEKOVÝ DOPRAVNÍK

Výpočtová dokumentace pro montážní přípravek oběžného kola Peltonovy turbíny

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

KONSTRUKČNÍ NÁVRH PRŮBĚŽNÉHO MÍSIČE O VÝKONU 1-3 TUN/HOD THE DESIGN OF SAND MIXER WITH OUTPUT RANGE 1-3 TPH

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

1 Úvod do konstruování 3 2 Statistické zpracování dat 37 3 Volba materiálu 75 4 Analýza zatížení a napětí Analýza deformací 185

Šroubovaný přípoj konzoly na sloup

14. JEŘÁBY 14. CRANES

NÁVRH ZDVIŽNÉHO POZIČNÍHO STOLU

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Převody a mechanizmy. Ing. Magdalena Svobodová Číslo: VY_32_INOVACE_ Anotace:

MOBILNÍ STOJAN PRO BOČNÍ PANELY LABORATORNÍHO MRAZÁKU 900SERIES

Řetězové převody Zhotoveno ve školním roce: 2011/2012 Jméno zhotovitele: Ing. Hynek Palát

NOSNÁ KONSTRUKCE ZASTŘEŠENÍ FOTBALOVÉ TRIBUNY STEEL STRUCTURE OF FOOTBAL GRANDSTAND

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY VÍCEÚČELOVÁ SPORTOVNÍ HALA MULTIPURPOSE SPORT HALL

Transkript:

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING SVAŘOVACÍ MANIPULÁTOR WELDING MANIPULATOR BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR TOMÁŠ JANEČEK Ing. MILAN ŘEZNÍČEK BRNO 2014

Sem vložte druhou stranu zadání.

ABSTRAKT, KLÍČOVÁ SLOVA ABSTRAKT Tato bakalářská práce se věnuje konstrukčnímu úkolu svařovacího manipulátoru, který bude sloužit pro zjednodušení výroby tlakových nádrží (tanků) pro stroje Ecovac firmy Eurom s.r.o. Práce obsahuje koncepční návrh celého manipulátoru, výpočet důležitých prvků jako je hřídel, čep, kolečka, ložiska a volbu motoru. Výkresová dokumentace vychází z technické zprávy. Všechny obrázky jsou exportovány z programu Solid Edge ST6, kde byly provedeny všechny konstrukční práce. KLÍČOVÁ SLOVA Svařovací manipulátor, volba motoru, hřídel, čep, svařování ABSTRACT This bachelor thesis deals with construction task of welding manipulator which will serve for simplification of production of pressure tank for Eurom s machine Ecovac. This thesis include conceptual design of manipulator, calculation of important parts like shaft, pivot, wheel, bearing and choice of motor. The drawing documentation is based on technical report. All used pictures are exported from Solid Edge ST6, where were created all construction works. KEYWORDS Welding manipulator, motor choice, shaft, pivot, welding BRNO 2014

BIBLIOGRAFICKÁ CITACE BIBLIOGRAFICKÁ CITACE JANEČEK, T. Svařovací manipulátor. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2013. 31 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Milan Řezníček BRNO 2014

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že tato práce je mým původním dílem, zpracoval jsem ji samostatně pod vedením Ing. Milana Řezníčka a s použitím literatury uvedené v seznamu. V Brně dne 1. května 2014..... Tomáš Janeček BRNO 2014

PODĚKOVÁNÍ PODĚKOVÁNÍ Rád bych poděkoval svému vedoucímu práce Ing. Milanu Řezníčkovi za odborné vedení a rady při řešení problematiky této práce a společnosti Eurom za poskytnuté podklady. Dále bych chtěl poděkovat mojí rodině a přítelkyni za podporu a pomoc při studiu vysoké školy. BRNO 2014

OBSAH OBSAH Úvod... 9 1 Druhy manipulátorů... 10 2 Volba manipulátoru... 11 2.1 Nepoháněná část... 11 2.2 Poháněná část... 12 3 Návrh čepu nepoháněného kolečka... 13 4 Návrh nepoháněného kolečka... 15 4.1 Volba nepoháněného kolečka... 15 4.2 Kontrola kolečka... 15 5 Návrh motoru... 16 5.1 Krouticí moment potřebný k roztočení tanku... 16 5.2 Moment a otáčky na poháněném kolečku... 17 5.3 Volba motoru... 18 6 Hřídel poháněného kolečka... 19 6.1 Návrh hřídele... 19 6.2 Kontrola pera pod poháněným kolečkem... 20 7 Návrh poháněného kolečka... 22 8 Volba ložisek poháněného kolečka... 23 9 Rám... 24 9.1 Rám nepoháněné části... 24 9.2 Rám poháněné části... 25 10 Výkresová dokumentace... 26 Závěr... 27 Seznam použitých zkratek a symbolů... 29 Seznam příloh... 31 BRNO 2014 8

ÚVOD ÚVOD Svařovací manipulátor je stroj, který umožňuje snadnější manipulaci a jednodušší výrobu svařenců, u kterých by byla výroba bez přípravku praktický nemožná nebo neekonomická. Jeho hlavními funkcemi jsou funkce manipulační a skladové. Svařovací manipulátor, který je předmětem této práce slouží k manipulaci tlakových nádrží při jejich výrobě i při montáži dalších prvků na hotovou tlakovou nádobu. Tlakové nádrže neboli tanky mají průměr kolem 1800 milimetrů a dosahují délek, až 6 metrů a montují se dále na stroje firmy Eurom s.r.o, kde slouží jako vakuové a čistící jednotky. Obr. 1 Tlaková nádrž na manipulátoru BRNO 2014 9

DRUHY MANIPULÁTORŮ 1 DRUHY MANIPULÁTORŮ Druhů svařovacích manipulátorů je mnoho. Fungují na různých principech činnosti, mají různou velikost, únosnost a různý počet poháněných kladek neboli koleček. V případě pohonu více než jednoho kola jsou možné různé rozvody krouticího momentu, z kterých lze volit. Obr. 2 Druhy pohonů svařovacích manipulátorů Schéma 1 Obr. 2 Manipulátor s dvěma poháněnými koly je vhodný pro přenos větších krouticích momentů, kde chceme omezit možnost prokluzu kladek. Je potřeba použít brzdu pro zabrzdění manipulátoru při přetržení řetězu. Schéma 2 Obr. 2 Manipulátor s pohonem jednoho kola pomocí řetězu přes kladku a jednoho hnaného napřímo je vhodný pro přenos větších krouticích momentů. Při přetržení řetězu se kolo spojené napřímo s motorem nemůže volně protočit a slouží tím pádem jako bezpečnostní prvek. Schéma 3 Obr. 2 Pohon jednoho kola poháněného řetězem umožňuje použít motor, který by se nedal spojit napřímo s kladkou. Je potřeba použít brzdu pro zabrzdění manipulátoru při přetržení řetězu. Schéma 4 Obr. 2 Pohon jednoho kola poháněného přímo od motoru je nejjednodušší řešení je ale potřeba motor, který lze umístit přímo ke kladce. Není potřeba použít brzdu. BRNO 2014 10

VOLBA MANIPULÁTORU 2 VOLBA MANIPULÁTORU Nejvhodnějším typem manipulátoru pro můj úkol je manipulátor ze dvou základních částí a to z části poháněné a nepoháněné. Obě části jsou na sobě nezávislé a je možno je položit jakkoliv daleko od sebe. Obě části se dají přepravovat pomocí jeřábů za transportní oka nebo pomocí vysokozdvižných vozíků. 2.1 NEPOHÁNĚNÁ ČÁST Obr. 3 Svařovací manipulátor Nepoháněná část má dvě nepoháněná kolečka, která slouží pouze jako podpora tanku a umožňují jeho odvalování. Kolečko s ložisky je pevně nalisováno na čepu, který je nalisován do loží a následně zajištěn pojistným kroužkem. Proti axiálnímu posuvu kolečka jsou na čepu nasazeny dvě vymezovací podložky, které je možné zabrousit na požadovanou šířku a eliminovat tak nepřesnosti a deformace vzniklé při svařování. BRNO 2014 11

VOLBA MANIPULÁTORU 2.2 POHÁNĚNÁ ČÁST Obr. 4 Rozklad nepoháněné části Poháněná část je z poloviny totožná s částí nepoháněnou. Druhá část se skládá z poháněného kolečka, které je nasazené na hřídeli s těsným perem. Kolo je axiálně pojištěno pojistným kroužkem a z druhé strany osazením na hřídeli. Hřídel je nalisována do domečkových ložisek. Krouticí moment z motoru je přenášen pomocí pružné spojky. Motor je přišroubován ke konzoli, která je přivařena k rámu. K horní části konzole je přivařen výpalek s drážkami pro jednoduché usazení motoru do správné pozice. Ostatní nepřesnosti eliminuje spojení pružnou spojkou. Pro zvýšení bezpečnosti obsluhy manipulátoru je celý spoj překryt plechem, který je šroubován na rámu manipulátoru viz obr. 3 Obr. 5 Řez poháněnou části manipulátoru BRNO 2014 12

NÁVRH ČEPU NEPOHÁNĚNÉHO KOLEČKO 3 NÁVRH ČEPU NEPOHÁNĚNÉHO KOLEČKA Hmotnost celého tanku Počet koleček Tíhová síla působící na jedno kolečko (1) Pro čep nepoháněného kolečka zvolen materiál 11 500 s mezí kluzu σ Re3. [8] Dovolené napětí v čepu nepoháněného kolečka Vzhledem k tomu, že čep nesplňuje prutové požadavky, je počítán na střih. V mém případě je střihán silou velikosti F 1 ve dvou průřezech označených v obr. 6 červenou čarou. (2) Střihový průřez čepu (3) Střihové napětí způsobené tíhovou sílou (4) kde d 3 je průměr čepu Upravený vztah pro průměr d 3. BRNO 2014 13

NÁVRH ČEPU NEPOHÁNĚNÉHO KOLEČKO (5) Zvolen průměr čepu =30 mm. Obr. 6 Řez nepoháněným kolečkem BRNO 2014 14

NÁVRH NEPOHÁNĚNÉHO KOLEČKA 4 NÁVRH NEPOHÁNĚNÉHO KOLEČKA Hmotnost připadající na jedno kolečko (6) 4.1 VOLBA NEPOHÁNĚNÉHO KOLEČKA Z vypočítaných hodnot, z praxe a z důvodů vysoké přilnavosti volím kolečko FTP250x50 ϕ30hl60 s přesnými kuličkovými ložisky od firmy Tente. [4] Parametry kolečka Šířka běhounu kolečka Vnější průměr kolečka Průměr díry na čep Délka náboje kolečka Statická nosnost kolečka Dynamická nosnosti kolečka Obr. 7 Nepoháněné kolečko 4.2 KONTROLA KOLEČKA Kolečko vyhovuje BRNO 2014 15

NÁVRH MOTORU 5 NÁVRH MOTORU 5.1 KROUTICÍ MOMENT POTŘEBNÝ K ROZTOČENÍ TANKU Moment setrvačnosti tanku zjištěný z programu Solid Edge Požadované otáčky tanku jsou 0.25 otáčky za sekundu a zrychlení tanku na tuto rychlost má být dokonáno za 1 sekundu. Z toho vyplývají otáčky tanku, úhlová rychlost tanku i zrychlení. Otáčky tanku Úhlová rychlost tanku (7) Čas zrychlení tanku Zrychlení tanku při rozběhu [2] str. 20 (8) Ztráty Při přenosu krouticího momentu počítáme hned s několika možnými ztrátami, jako jsou ztráty v ložiscích a další. Tyto ztráty ale můžeme zanedbat, oproti ztrátě při deformaci kolečka. Polyuretanový běhoun kolečka se pod tíhou tanku zdeformuje a ztratí tím svůj kruhový tvar. Tato ztráta by byla obtížně stanovitelná, proto její hodnotu stanovím rovnou potřebnému krouticímu momentu beze ztrát. Obecná pohybová rovnice Po úpravě je vyjádřen krouticí moment na tanku M k1. (9) BRNO 2014 16

NÁVRH MOTORU Z výše uvedeného je vzorec upraven tvar. ( ) ( ) 5.2 MOMENT A OTÁČKY NA POHÁNĚNÉM KOLEČKU Vzhledem k tomu, že je poháněno kolečko nikoliv plášť tanku, je potřeba vyjádřit krouticí moment a otáčky na hnacím kolečku. Vzniká zde třecí převod. Průměr tanku Průměr hnacího kolečka Převodový poměr (10) po úpravě: Krouticí moment na hnacím kolečku (11) po úpravě: BRNO 2014 17

NÁVRH MOTORU 5.3 VOLBA MOTORU Z výše uvedených výpočtu vím, že potřebuji motor, který vykoná 1.818 otáček za minutu a bude mít krouticí moment minimálně 21.28 Nm. Na tanku jsou navařeny ochranné rámy a další prvky, které mají chránit tank proti poškození v případě nehody a pádu. Tyto rámy jsou navařeny pouze na vrchní straně tanku, díky nimž není těžiště v ose rotace. Motor tedy potřebuje mít dostatečný krouticí moment pro překonání momentu vzniklého od působení tíhové síly tanku na rameni, které je rovno vzdálenosti těžiště od osy rotace. Tento moment nebudu vyjadřovat, protože z předchozí praxe a z důvodů kvality je zvolen motor 2KJ-1605-2CE13-1FH1-Z dodávaný se šnekovou převodovkou CF38-Z28-LA71M4 od firmy Siemens. S dostatečným krouticím momentem. Motor byl zvolen s pomocí externí elektrikářské firmy z katalogu Siemens. [7] Parametry motoru: Otáčky na výstupní hřídeli převodovky motoru Maximální krouticí moment na výstupní hřídeli Obr. 8 Převodový poměr BRNO 2014 18

HŘÍDEL POHÁNĚNÉHO KOLEČKA 6 HŘÍDEL POHÁNĚNÉHO KOLEČKA 6.1 NÁVRH HŘÍDELE Vzhledem k nízkým otáčkám hřídele (2 otáčky za minutu) a předpokladu, že hřídel za dobu životnosti nevykoná více než několik tisíc otáček, je zatížení řešeno jako kvazistatické. Návrhový součinitel je zvolen stejně jako u čepu hnaného kolečka 1.5. Materiál hřídele zvolen 12 040 s napětím na mezi kluzu σ Re2. [9] Hledán je minimální průměr na hřídeli pod hnacím kolečkem. Toto místo je namáhané největším ohybovým momentem a zároveň i krouticím momentem. Návrhový součinitel bezpečnosti Rameno tíhové síly na hnacím kolečku Ohybový moment na kontrolovaném místě Obr. 9 Řez poháněným kolem (12) BRNO 2014 19

HŘÍDEL POHÁNĚNÉHO KOLEČKA Krouticí moment na kontrolovaném místě Přestože potřebný krouticí moment na uvedení tanku do pohybu je vypočítán jako 21.28 Nm, je počítáno s nejvyšší možnou hodnotou, která je rovna maximálnímu krouticímu momentu na výstupní hřídeli převodovky motoru o velikosti 223 Nm. Průměr hřídele pod hnacím kolem [1] [ ( ) ] (13) [ ( ) ] Zvolen průměr 40 mm. 6.2 KONTROLA PERA POD POHÁNĚNÝM KOLEČKEM Volím pero 12x8 ČSN 02 2562, které je vyrobeno z oceli 1.0060 s mezí kluzu 340 MPa. Šířka pera Výška pera Výška pera v náboji Síla na boku drážky pro pero (14) Dovolený tlak v náboji v náboji [1] str. 1080. BRNO 2014 20

HŘÍDEL POHÁNĚNÉHO KOLEČKA ( ) (15) pro temperovanou litinu je 110MPa [1] str. 1081. Po úpravě vyjádřen tvar: Zvoleno pero o délce l p 50 mm. BRNO 2014 21

NÁVRH POHÁNĚNÉHO KOLECKA 7 NÁVRH POHÁNĚNÉHO KOLEČKA Ze spočítaných hodnot, z praxe a z důvodů vysoké přilnavosti volím kolečko FTB250x50 ϕ40hl60 od firmy Tente, s drážkou pro těsné pero. [5] Parametry kolečka Šířka běhounu kolečka Vnější průměr kolečka Průměr díry na čep Délka náboje kolečka Statická nosnost kolečka Dynamická nosnosti kolečka Obr. 10 Pohaněné kolečko Kontrola volby kolečka není nutná, protože únosnosti jsou stejné jak u kolečka nepoháněného, které vyhovovalo. BRNO 2014 22

VOLBA LOŽISEK POHÁNĚNÉHO KOLEČKA 8 VOLBA LOŽISEK POHÁNĚNÉHO KOLEČKA Vhodné ložisko je hledáno v katalogu od firmy SKF, proto je použita jejich stanovená základní trvanlivost L 10. [6] Základní výpočtová trvanlivost Požadovaná základní trvanlivost ložiska h Otáčky ložiska Radiální zatížení Vzhledem k tomu, že obě ložiska jsou vzdálená stejně od působiště tíhové síly tanku, tak radiální zatížení ložiska je rovno polovině tíhové síly spadající na jedno kolečko. (16) Součinitel pro kuličková ložiska. [1] str. 615 Základní dynamická únosnost ložiska [1] str. 615 ( ) (17) ( ) Průměr hřídele pod ložiskem je 35 mm, díky tomu je zvoleno ložisko YAR 207-2F v ložiskové jednotce FYK 35 TF (domečkové ložisko) od firmy SKF. Toto ložisko má základní dynamickou únosnost C 25,5 kn a základní statickou únosnost Co 15,3 kn. Vzhledem k tomu, že ložisko většinu času stojí, je voleno tak, aby jeho základní statická únosnost byla větší než vypočítaná dynamická. BRNO 2014 23

RÁM 9 RÁM Celý rám byl navrhnut ze základních hutních polotovarů, aby byla jeho výroba co nejdostupnější, jak výrobně tak cenově. Všechny profily na rámu byly voleny záměrně z masivních profilů, aby nebylo potřeba ověřovat tuhost a pevnost rámu. Z dřívějších zkušeností je ověřeno, že tyto profily v této geometrii jsou dostatečné i pro těžší tanky. 9.1 RÁM NEPOHÁNĚNÉ ČÁSTI Je složen ze dvou jäcklových profilů o rozměrech 180x80x5 mm ležících na zemi, čtyř stojen z jäcklových profilů o rozměrech 100x50x5 mm a jednoho příčníku, též z jäcklova profilů o rozměrech 70x70x5 mm. Na rámu jsou dále umístěna dvě oka z U-profilu 140x60 mm pro přemisťování jeřábem. Rám této části váží 83 kg. Všechny použité profily jsou zvoleny z katalogu Ferona. [3] Obr. 11 Rám nepoháněné části BRNO 2014 24

RÁM 9.2 RÁM POHÁNĚNÉ ČÁSTI Je složen ze dvou jäcklových profilů o rozměrech 180x80x5 mm ležících na zemi, dvou stojen z jäcklových profilů o rozměrech 100x50x5 mm, dvou stojen z U-profilu o rozměrech 140x60 mm a jednoho příčníku z jäcklova profilů o rozměrech 70x70x5 mm. Na rámu jsou dále umístěna dvě oka z U-profilu 140x60 mm pro přemisťování jeřábem a konzola motoru svařená z jäcklových profilů o rozměrech 150x50x5 v kombinaci s laserovým ohýbaným výpalkem o tloušťce plechu 5 mm a žebry ze stejné tloušťky. Rám této části váží 101 kg. Všechny použité profily jsou zvoleny z katalogu Ferona. [3] Obr. 12 Rám poháněné část BRNO 2014 25

VÝKRESOVÁ DOKUMENTACE 10 VÝKRESOVÁ DOKUMENTACE Výkresová dokumentace přiložená k této práci vznikala v programu Solid Edge ST6. Číslování výkresů bylo provedeno podle následujícího systému. Na začátku číslování je předpona SM (svařovací manipulátor) u všech výkresů. Následně N pokud se jedná o nepoháněnou část a P jedná-li se o poháněnou část. Dále je doplněna pořadová číslice výkresu. Výhoda toho systému spočívá v tom, že ještě před otevřením informačního systému jsme schopni zúžit rozsah hledaných výkresů. Pro příklad uvedu výkres konzoly motoru, SM-P-10. Jedná se tedy o část, která se vyskytuje na poháněné části svařovacího manipulátoru. Neobráběné kolmo řezané hutní polotovary (jäckly, u-profily) nedostaly čísla výkresů, neboť jsou vychystávány ze skladu těsně před výrobou a jejich rozměry lze vidět v kusovníku. Nemusíme tedy zatěžovat výrobní a informační systém příkazy k výrobě dílů, na kterých se kromě dělení neobjevuje další kooperace. Výdej skladu hutního materiálu připraví požadované kusy v požadovaném množství pouze s výkresem sestavy. Tato metoda je obzvláště výhodná pro konstrukce z hutních polotovarů, kde by jedna sestava mohla obsahovat desítky výkresů bez informační hodnoty. BRNO 2014 26

ZÁVĚR ZÁVĚR Cílem této bakalářské práce bylo navrhnout svařovací manipulátor, který umožní jednodušší výrobu tlakových nádrží o různých délkách. Na začátku práce byl zvolen koncept, který určil směr dalšího vývoje svařovacího manipulátoru. Celá práce byla řešena metodou předběžného návrhu, následného ověření a upravení zvolených rozměrů, materiálů a dalších potřebných hodnot. Na počátku této práce byl určen minimální průměr čepu pod nepoháněným kolečkem. Díky určení této hodnoty mohla práce dále pokračovat k návrhu koleček, která jsou podstatnou částí svařovacího manipulátoru. V následné, složitější části práce bylo zapotřebí vyjádřit krouticí moment k uvedení tanku do pohybu a na základě této skutečnosti zvolit vhodný motor pro svařovací manipulátor. Po zvolení motoru již bylo možné navrhnout rozměry hřídele nesoucí poháněné kolečko a toto kolečko zvolit. V neposlední řadě následovala volba délky pera, které přenáší krouticí moment z hřídele na kolečko a volba ložisek. Tato práce dále vysvětluje konstrukci rámu. Výpočty pro konstrukci rámu již nejsou součástí této práce. Technická zpráva byla zpracována dle zadání a vypracována včetně 3D modelové dokumentace v konstrukčním programu Solid Edge ST6. BRNO 2014 27

POUŽITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE POUŽITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE [1] SHIGLEY, Joseph Edward, Charles R MISCHKE a Richard G BUDYNAS. Konstruování strojních součástí. 1. vyd. Editor Martin Hartl, Miloš Vlk. Brno: VUTIUM, 2010, 1159 s. ISBN 978-80-214-2629-0. [2] LEINVEBER, Jan a Pavel VÁVRA. Strojnické tabulky: pomocná učebnice pro školy technického zaměření. 4. dopl. vyd. Úvaly: Albra, 2008, xiv, 914 s. ISBN 978-80-7361-051-7. [3] FERONA KATALOG: Katalog hutních polotovarů. [online]. [cit. 2014-04-26]. Dostupné z:http://www.ferona.cz/cze/katalog/search.php [4] TENTE: Nepoháněné kolečko. [online]. [cit. 2014-04-26]. Dostupné z: http://www.tente.com/cz-cz/ftp250x50-o30-hl60.html [5] TENTE: Poháněné kolečko. [online]. [cit. 2014-04-26]. Dostupné z: http://www.tente.com/cz-cz/ftb250x50-o40-h7.html [6] SKF: Ložiska. [online]. [cit. 2014-04-26]. Dostupné z: http://www.skf.com/cz/products/bearings-units-housings/ball-bearings/y-bearings/ybearings-with-grub-screws/index.html?prodid=103002207&imperial=false [7] SIEMENS: katalog motorů. [online]. [cit. 2014-05-12]. Dostupné z:http://www.industry.siemens.com.br/drives/br/pt/motoredutores/motox/documents/motox-geared-motors-catalog-d87-1-en-2008.pdf [8] CZ FEROSTEEL: Vlastnosti oceli 11 500. [online]. [cit. 2014-05-15]. Dostupné z:http://www.czferrosteel.cz/pdf/tyce-11500.pdf [9] CZ FEROSTEEL: Vlastnosti oceli 12 040. [online]. [cit. 2014-05-15]. Dostupné z:http://www.czferrosteel.cz/pdf/tyce-12040.pdf BRNO 2014 28

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ a [-] Součinitel pro kuličková ložiska b 2 [mm] Šířka běhounu poháněného kolečka b 3 [mm] Šířka běhounu nepoháněného kolečka b p [mm] Šířka pera C L [kn] Základní dynamická únosnost ložiska D 1 [mm] Průměr tanku D 2 [mm] Vnější průměr poháněného kolečka d 2 [mm] Průměr hřídele pod poháněným kolečkem d 3 [mm] Průměr čepu D 3 [mm] Vnější průměr nepoháněného kolečka d č2 [mm] Průměr díry na hřídel poháněného kolečka d č3 [mm] Průměr díry na čep nepoháněného kolečka F 1 [N] Tíhová síla tanku působící na jedno kolečko F D [kn] Radiální zatížení ložiska F p [Nm] Síla na boku drážky pro pero h 2 [mm] Délka náboje poháněného kolečka h 3 [mm] Délka náboje nepoháněného kolečka I 0 [kgm 2 ] Moment setrvačnosti tanku k 2 [-] Návrhový součinitel bezpečnosti na hřídeli L 10 [h] Základní výpočtová trvanlivost kolečka l 2 [mm] Rameno ohybového momentu na hřídeli poháněného kolečka l d [h] Požadovaná základní trvanlivost ložiska l p [mm] Délka pera m c [ms -2 ] Hmotnost celého tanku m d2 [kg] Dynamická únosnost poháněného kolečka m d3 [kg] Dynamická únosnost nepoháněného kolečka m k [kg] Hmotnost připadající na jedno kolečko Mk 1 [Nm] Krouticí moment na tanku Mk 2 [Nm] Krouticí moment na poháněném kolečku Mk m [Nm] Maximální krouticí moment na výstupní hřídeli převodovky motoru Mo 2 [Nm] Ohybový moment na hřídeli poháněného kolečka M pi [Nm] Ztráty krouticího momentu BRNO 2014 29

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ m s2 [kg] Statická únosnost poháněného kolečka m s3 [kg] Statická únosnost nepoháněného kolečka n 1 [s -1 ] Otáčky tanku n 2 [s -1 ] Otáčky poháněného kolečka n D [s -1 ] Otáčky ložiska n m [s -1 ] Otáčky na výstupní hřídeli převodovky motoru p dn [MPa] Dovolený tlak v náboji S 3 [mm 2 ] Střihová plocha na čepu nepoháněného kolečka t [s] Čas zrychlení tanku t p [mm] Výška pera t pn [mm] Výška pera v náboji α [s -2 ] Zrychlení tanku při rozběhu σ Re2 [MPa] Mez kluzu hřídele poháněného kolečka σ Re3 [MPa] Mez kluzu čepu nepoháněného kolečka τ DS3 [MPa] Dovolené napětí ve střihu čepu nepoháněného kolečka ω [rad s -1 ] Úhlová rychlost otáčení tanku BRNO 2014 30

SEZNAM PŘÍLOH SEZNAM PŘÍLOH Výkresová dokumentace SM NEPOHANENY, SVAROVACI SESTAVA SM POHANENY, SVAROVACI SESTAVA KONZOLA MOTORU SM-N-00-SS SM-P-00-SS SM-P-10 Přílohy na CD Výpočtová zpráva Výkresová dokumentace BRNO 2014 31