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 NÁVRH DVOUNOSNÍKOVÉHO JEŘÁBOVÉHO MOSTU 8 T DESIGN OF DOUBLEBEAM OF BRIDGE CRANE 8 TONNE BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR MARTIN BOBČÍK Ing. MARTIN KUBÍN BRNO 0
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav automobilního a doravního inženýrství Akademický rok: 00/0 ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE student(ka): Martin Bobčík který/která studuje v bakalářském studijním rogramu obor: Stavba strojů a zařízení (30R06) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č./998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma bakalářské ráce: v anglickém jazyce: Návrh dvounosníkového jeřábového mostu 8 t Design of doublebeam of bridge crane 8 tonne Stručná charakteristika roblematiky úkolu: Cílem bakalářské ráce je konceční návrh dvounosníkového jeřábového mostu mostového jeřábu. Cíle bakalářské ráce: Cíle bakalářské ráce: Proveďte konceční návrh dvounosníkového mostu mostového jeřábu. Navrhněte jeho hlavní arametry (rozětí, rychlost ojezdu,...). Základní technické arametry: - maximální nosnost... 8000 kg Vyracujte: - technickou zrávu - výkres jeřábového mostu - dále dle okynů vedoucího BP
Seznam odborné literatury: [] MYNÁŘ, B., KAŠPÁREK, J.: Doravní a maniulační zařízení, Brno, Skritum ro bakalářské studium [] REMTA, F., KUPKA, L., DRAŽAN, F.: Jeřáby,., řerac. a doln. vyd., SNTL Praha, 975 Vedoucí bakalářské ráce: Ing. Martin Kubín Termín odevzdání bakalářské ráce je stanoven časovým lánem akademického roku 00/0. V Brně, dne 7..00 L.S. rof. Ing. Václav Píštěk, DrSc. Ředitel ústavu rof. RNDr. Miroslav Douovec, CSc. Děkan fakulty
Abstrakt Tato bakalářská ráce se zabývá koncečním návrhem mostu dvounosníkového mostového jeřábu o nosnosti 8 tun. Cílem je návrh hlavních arametrů jeřábového mostu. Nejdříve byla z katalogu vybrána jeřábová kočka. Byly navrženy ředběžné rozměry hlavního nosníku a říčníku. Následovala evnostní kontrola hlavního nosníku a říčníku. Pro sojení hlavního nosníku a říčníku jsou oužity lícované šrouby. Byl roveden výočet otřebného množství lícovaných šroubů M. Z norem byla vybrána a zkontrolována kola na maximální kontaktní tlak a životnost. Z katalogu SKF byla vybrána dvouřadá kuličková ložiska a zkontrolována jejich životnost. Dále byl roveden návrh základních rozměrů hřídelí a rovedena evnostní kontrola. Z valivých a třecích odorů byl vyočten otřebný výkon motoru. Na závěr bylo navrhnuto kabelové vedení a ovládání jeřábu. Klíčová slova jeřáb, most, dvounosníkový, hlavní nosník, říčník Abstract This bachelor thesis deals with design of doublebeam of bridge crane (8 tonne). The urose of this thesis is to design the main arameters of the crane bridge. First of all, I chose from the catalog wire roe hoist. I roosed reliminary dimensions of mainbeam and crossbeam. I made strength check of mainbeam and crossbeam. For attachment mainbeam and crossbeam I chose fitted bolts. I calculated required number of fitted bolts M. From the standards I chose wheels. I checked the wheels to maximum contact ressure and service life. I chose bearings from catalog SKF. I checked the bearings to service life. I roosed dimension of shafts. From the rolling resistance and friction, I calculated the ower outut of the engine. At the last I roosed cable trolleys and control of the crane. Key words crane, bridge, doublebeam, mainbeam, crossbeam
Bibliografická citace BOBČÍK, M. Návrh dvounosníkového jeřábového mostu 8 t. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 0. 46 s. Vedoucí bakalářské ráce Ing. Martin Kubín. Čestné rohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou ráci Návrh dvounosníkového jeřábového mostu 8 t vytvořil samostatně od vedením Ing. Martina Kubína a to s využitím svých vlastních znalostí a zdrojů, které jsou uvedeny v seznamu oužitých zdrojů. V Brně dne:.. Martin Bobčík
Poděkování Tímto bych chtěl oděkovat všem, kteří mi omáhali ři zracování této bakalářské ráce, zejména ak vedoucímu bakalářské ráce anu Ing. Martinovi Kubínovi za cenné rady. Dále ak anu Ing. Václavovi Dostálovi za omoc ři zjišťování některých informací a také rodičům za umožnění studia.
OBSAH. Úvod... 9. Návrh mostu jeřábu... 0. Jeřábová kočka... 0. Tíhová síla na most od břemene....3 Tíhová síla na most od kočky....4 Návrh a kontrola hlavních rozměrů hlavního nosníku....4. Návrh rozměrů....4. Výočet lochy růřezu hl. nosníku... 3.4.3 Výočet momentu setrvačnosti... 3.4.4 Modul růřezu v ohybu hlavního nosníku... 4.4.5 Vlastní hmotnost hlavního nosníku... 4.4.6 Síla ůsobící na hlavní nosník od ojezdového kola kočky... 5.4.7 Maximální ohybový moment ůsobící na hl. nosník... 5.4.8 Kontrola hl. nosníku... 6.5 Návrh a kontrola hlavních rozměrů říčníku... 7.5. Návrh hlavních rozměrů... 7.5. Moment setrvačnosti říčníku... 8.5.3 Modul růřezu v ohybu říčníku... 8.5.4 Vlastní hmotnost říčníku... 8.5.5 Maximální ohybový moment ůsobící na říčník... 9.5.6 Kontrola říčníku... 0.6 Schéma jeřábového mostu....7 Přiojení hlavních nosníků k říčníkům....7. Maximální střihová síla ůsobící na šrouby....7. Potřebný očet šroubů... 3.8 Pojezd jeřábového mostu... 5.8. Návrh rozměrů ojezdových kol... 5.8. Minimální síla ůsobící na ojezdové kolo mostu... 5.8.3 Maximální síla ůsobící na ojezdové kolo mostu... 6.8.4 Ekvivalentní síla ůsobící na ojezdové kolo mostu... 6.8.5 Kontrola maximálního kontaktního tlaku mezi ojezdovým kolem mostu a kolejnicí jeřábové dráhy... 7.8.6 Životnost ojezdových kol... 7.9 Ložiska uložení hřídelí ojezdových kol jeřábového mostu... 8.9. Otáčky hřídele... 8.9. Kontrola trvanlivosti ložiska... 9-7 -
.0 Návrh ohonu ojezdových kol... 3.0. Odor roti ojíždění... 3.0. Tažná síla na jedno hnací kolo... 3.0.3 Požadovaný výkon motoru... 3. Hřídele ojezdových kol mostu... 34.. Návrh rozměrů hnací hřídele... 34.. Návrh rozměrů hnané hřídele... 34..3 Kontrola hřídelí... 35. Výočet er... 36.. Pero od ojezdovým kolem... 36.. Pero na válcovém konci hřídele... 37.3 Naájení jeřábu... 38.4 Ovládání jeřábu... 38 3. Závěr..... 39 4. Seznam oužitých symbolů... 40 5. Seznam oužitých zdrojů... 44 6. Přílohy.... 46-8 -
. ÚVOD Jeřáby jsou zařízení sloužící ro řeravu břemen ve svislém i vodorovném směru. Existuje celá řada druhů jeřábů, atří mezi ně i jeřáby mostové. Hlavní částí mostového jeřábu je most, který se skládá z hlavních nosníků a říčníků které jsou minimálně dva. Hlavní nosníky jeřábu mohou být s válcovaných lnostěnných rofilů nebo ze skříňových svařovaných nosníků. Celý most ojíždí o jeřábové dráze. Ta bývá umístěna od stroem montážních hal, dílen nebo skladů. Po mostě jeřábu, od ním nebo i uvnitř mostu ojíždí jeřábová kočka. Základní rozdělení mostových jeřábů:.) běžné (normální): jsou nejčastější a dělí se dále na jednonosníkové, dvounosníkové a čtyřnosníkové. Dále se mohou dělit na ruční a elektrické. Ruční jeřáby se oužívají ouze ojediněle, k občasnému řemísťování do hmotnosti 3 t. Bývají ovládány z odlahy ručními řetězy. Elektrické mostové jeřáby mohou řemísťovat břemena v rozsahu hmotností až 500 t. Tyto jeřáby ojíždí o horních lochách kolejnic jeřábové dráhy. Jednonosníkové mostové jeřáby mohou mít nosnost do 0 t. Dvounosníkové jeřáby se oužívají ro velké zatížení do 00 t. Pro nejvyšší zatížení se využívají čtyřnosníkové jeřáby. Obr. : Mostový jeřáb běžný (dvounosníkový) [7] Obr. : Mostový jeřáb běžný (jednonosníkový) [7].) odvěsné: Podvěsné mostové jeřáby mají most zavěšen od jeřábovou dráhou a ojíždějí o jejích sodních částech. Jeřábová dráha bývá nejčastěji z I nebo T rofilů. Používají se tam kde je zaotřebí z konstrukčního hlediska haly nízký růjezdný rofil a ro zatížení do 8 tun. - 9 -
Obr. 3: Mostový jeřáb odvěsný [7] 3.) Seciální: Jeřáby jsou určeny ro zvláštní druh ráce. Jsou to naříklad jeřáby licí, draákové, traverzové, magnetické, atd.. NÁVRH MOSTU JEŘÁBU Most jeřábu se skládá ze dvou hlavních nosníků skříňového růřezu a dvou říčníků také skříňového růřezu. Navrhovaný jeřáb se bude oužívat k maniulaci s hutním materiálem. Jeřáb bude atřit odle rozdělení charakteristiky rovozu nacházejícího se v normě ČSN 003 [4] do II. skuiny tzn. střední rovoz.. Jeřábová kočka ABUS GM 3080 Hlavní arametry: zdvih h 0 m rychlost zdvihu v h 0,8/5 m/min 0, m s - rychlost ojezdu v k 5/0 m/min 0,3 m s - rozvor R 970 mm rozchod SP 600 mm hmotnost m k 74 kg Obr. 4: Jeřábová kočka GM 3080 [6] - 0 -
Jeřábová kočka vybrána z katalogu [8] ro nosnost 8000 kg. Parametry kočky z katalogu [6]. Tíhová síla na most od břemene δ δ δ h h h + H (0,+ 0,3 v ) () i + (0,+ 0,3 0,),3 h H i dle [4] Tab. : Charakteristika rovozu [4] Koeficient δ h který jsem vyočítal odle vzorce () zahrnuje účinek dynamických sil vznikajících ři souštění a zdvihání břemene. Solu se součinitelem charakteristiky rovozu γ lo jím vynásobíme nejvyšší říustnou hmotnost břemene a získáme tím sílu G B, která bude zatěžovat jeřáb. G G G B B B γ δ m g () lo h,3,3 8000 9,8 5490 N b - -
.3 Tíhová síla na most od kočky Tab. : Dynamický součinitel ojezdový [4] G G G k k k δ m g (3) t k, 74 9,8 7996 N Dynamický součinitel δ t zahrnuje účinek dynamických sil vznikajících ři ojíždění kočky o kolejnicích jeřábového mostu. Při výočtu se zahrnuje do účinku statických sil..4 Návrh a kontrola hlavních rozměrů hlavního nosníku Pro hlavní nosníky mostu jeřábu oužijeme svařované nosníky skříňového růřezu. Materiál hlavních nosníků je konstrukční ocel 373...4. Návrh rozměrů Délka hlavního nosníku L 000 mm Šířka hlavního nosníku dle []: b L 40 b 000 40 b 300 mm (4) Výška hlavního nosníku dle []: h L (5) 0 h 000 0 h 600 mm - -
Obr. 5: Základní rozměry hlavního nosníku Hlavní nosník bude vyztužen devíti říčnými žebry o tloušťce materiálu 0 mm. Vzdálenost jednotlivých žeber bude 00 mm. Žebra budou ze stejného materiálu jako hlavní nosník 373.. Na horní ásnici hlavního nosníku bude řivařen ás z oceli 373. o rozměru 45x4 mm odle ČSN 4 5340, na který bude bodově řivařena kolejnice..4. Výočet lochy růřezu hl. nosníku Plocha růřezu hlavního nosníku: S S S a b + a b (6) 300 0 + 0 560 300 mm.4.3 Výočet momentu setrvačnosti Při výočtu momentu setrvačnosti růřezu hlavního nosníku je nutné oužít Steinerovu větu. - 3 -
Moment setrvačnosti nosníku: I x T (I + S y ) + I (7) x x I I I x T x T x T a 30,3 0 b 6 3 300 0 + a 3 mm 4 b y + + 300 0 90 + a b 3 0 560 3.4.4 Modul růřezu v ohybu hlavního nosníku Ix T Wox (8) T e W W ox ox T T 6 30,3 0 300 6 4,34 0 mm 3.4.5 Vlastní hmotnost hlavního nosníku Vlastní zatížení hlavního nosníku bude ůsobit jako rovnoměrné sojité zatížení ůsobící o celé délce nosníku. Jako kolejnici ro ojezd kočky oužijeme čtvercovou tyč z materiálu 0 370 odle ČSN 4 550 o rozměru strany 45 mm. Hmotnost jednoho metru kolejnice dle [3]: m m 5,9 kg m - Hmotnost jednoho metru ásu od kolejnicí dle [3]: m k m 4,553 kg m - Hmotnosti žeber: m m m z z z a b t ρ (9) z z 0, kg z 0.56 0,3 0,0 7850 m m m z z z a b t ρ (0) z 8,kg z z 0,45 0,3 0,0 7850-4 -
q q q q n n n n (mn + 7 m z + m z + m k + m ) g () L (S L ρ + 7 m (3, 0 3 058 N m - z + m z + m km L + m L 7850 + 7 0, + 8, + 4,553 + 5,9 ) 9,8 m L) g.4.6 Síla ůsobící na hlavní nosník od ojezdového kola kočky Je to síla, kdy je jeřáb zatížen nejvyšším možným břemenem lus vlastní hmotnost kočky vydělená čtyřmi, rotože kočka má rávě čtyři ojezdová kola. F (G k + G B) () i F (7996 + 5490) F 3337 N k 4.4.7 Maximální ohybový moment ůsobící na hl. nosník Obr. 6: Průběh zatížení hlavního nosníku - 5 -
Výočet reakcí: R A R B (3) R + F + q L R 0 (4) A n B Sloučením (3) a (4) a jejich úravou dostaneme: R R R A A A F + q n L 3337 + 058 4570N (5) Maximální ohybový moment: x n M M M omax omax omax 0; L R x n R A x n F q n (6) 0,97 6 4570 6 3337 058 3 6, 0 Nm, 0 Nmm.4.8 Kontrola hl. nosníku Ohybové naětí ůsobící na hlavní nosník: M omax σ o (7) Wox T σ σ o o, 0 6 4,97 0 44,5 MPa 6 Dovolené ohybové naětí: Dovolené ohybové naětí σ Do vychází z meze kluzu materiálu 373. odle [5], kde ro tlusté lechy válcované za tela a tloušťku 6 40 mm je R e 5 MPa. Použitá bezečnost k - 6 -
R σ e Do k (8) σ σ Do Do 5 3 MPa σ o (44,5 MPa) < σ Do (3 MPa) > hlavník nosník VYHOVUJE!.5 Návrh a kontrola hlavních rozměrů říčníku Příčníky mostového jeřábu budou skříňového růřezu svařeny z materiálu 373.. Příčníky u jeřábových mostů jsou vždy minimálně dva, ro větší rozětí mostů jich může být i více. Pro naše rozětí budou však ostačovat dva říčníky..5. Návrh hlavních rozměrů Délka říčníku vychází ředevším z rozchodu kol kočky. Vnitřní rozměr říčníku je dán tím, aby se do dutiny vešel komlet ojezdového kola s ložisky, hřídelí, těsnícími kroužky a víčky. Obr. 7: Rozměry říčníku Při výočtu momentu setrvačnosti říčníku musíme oět oužít Steinerovu větu. - 7 -
.5. Moment setrvačnosti říčníku I I I x x x 3 3 c h + c h y T + c h (9) 8,7 0 0 0 6 mm 4 3 + 0 0 85 + 4 360 3.5.3 Modul růřezu v ohybu říčníku Ix W ox (0) e W W ox ox 6 8,7 0 90 6 0,96 0 mm 3.5.4 Vlastní hmotnost říčníku Vlastní hmotnost říčníku bude na říčník ůsobit jako sojité zatížení. q q q q q q m g () V ( c ( c ρ g h h 560,6 N m + c + c - h h ) ρ g ) ρ g ( 0, 0,0+ 0,004 0,36) 7850 9,8-8 -
.5.5 Maximální ohybový moment ůsobící na říčník Obr. 8: Průběh zatížení říčníku Výočet reakcí: R A R B () R + R + q R R 0 (3) A A B Sloučením () a (3) a jejich úravou dostaneme: R R R A A A R A + q R (4) 4570 + 560,6,4 46398N - 9 -
Maximální ohybový moment: x R 0; M M M o max o max o max SP x R A x R A q (5), 46398, 4570 0,8 560,6 3 6 9, 0 Nm 9, 0 Nmm.5.6 Kontrola říčníku Ohybové naětí ůsobící na říčník: M o max σ o (6) W σ σ o o ox 9, 0 0,96 0 0 MPa 6 6 Dovolené ohybové naětí: Dovolené ohybové naětí σ Do vychází z meze kluzu materiálu 373., kde ro tlusté lechy válcované za tela a ro tloušťku 3 6 mm je odle [5] R e 35 MPa. Použitá bezečnost k R σ e Do k (7) σ σ Do Do 35 8 MPa σ o (0 MPa) < σ Do (8 MPa) > říčník VYHOVUJE! Na obou koncích říčníku budou gumové tlumiče nárazu, které slouží k ohlcení energie a utlumení rázů vzniklých ři najetí jeřábu na koncový doraz. - 0 -
Maximální kinetická energie, kterou je otřeba utlumit. E E E E k k k k m j v m (8) (G k + G B + q n L + q L ) v g (7996 + 5490 + 058 + 560,6,8) 673 J m 9,8 0,4 Z katalogu [] vybereme gumový nárazník CONDUCTIX Wamfler 07-60N. Obr. 9: Nárazník 07-60N [] - -
.6 Schéma jeřábového mostu Obr. 0: Schéma mostu.7 Přiojení hlavních nosníků k říčníkům Hlavní nosníky budou k říčníkům řiojeny omocí lícovaných šroubů. Otvory ro lícované šrouby se budou vrtat z důvodu dosažení otřebné řesnosti až ři sestavení celého mostu jeřábu. Podle Strojnických tabulek [3] navrhneme: ŠROUB M x 55 ČSN 0 - růměr dříku d s 3 mm délka dříku l 3 mm.7. Maximální střihová síla ůsobící na šrouby Na šrouby bude ůsobit maximální střihová síla vždy, když se bude kočka nacházet ve své krajní oloze. Obr. 0: Síly ůsobící na hl. nosník okud je kočka v krajní oloze - -
Pokud nastane situace jako na obrázku 0, bude maximální střihová síla ůsobící na šrouby rovna reakci R A. R L L F L F (L R) q n 0 (9) A úravou (9) dostáváme: R R R A A A L F L + F (L R) + qn (30) L 3337 + 3337 ( 0,97) + 058 76394 N.7. Potřebný očet šroubů Celkové střihové naětí ůsobící na šrouby: τ τ τ S S S F 4 F (3) S π d s 4 76394 π 3 575,5 MPa Tab. 3: Dovolená naětí ro výočet šroubů Zatížení silou kolmou k ose šroubu:. Silový soj σ D (0,33 až 0,) R e Větší hodnoty ro nižší mechanické vlastnosti a velké růměry. Tvarový soj (lícované šrouby) τ D 0,4 R e Zatížení rázy τ D 0,3 R e Podle [3]: R es 45 MPa Z Tab. 3 latí: τ τ τ 0,3 (3) D R es D D 0,3 45 73,5 MPa - 3 -
Počet šroubů: τ τ S DS i (33) úravou (33) získáme: τ τ S i (34) i D 575,5 73,5 i 7,8 & 8 Minimální očet šroubů, které udrží hlavní nosník je i 8. My oužijeme celkem 0 lícovaných šroubů M (i 0). Kontrola šroubů na otlačení: F (35) i d s s 76394 4 0 3 49 MPa (49 MPa) < D (90 MPa) > šrouby VYHOVUJÍ! Obr. : Sojení hl. nosníku s říčníkem omocí lícovaných šroubů - 4 -
.8 Pojezd jeřábového mostu Pojezd mostu bude uskutečněn čtyřmi ojezdovými koly (i 4), z nichž dvě jsou hnací a dvě hnaná. Pojezdová kola budou mít dva nákolky, růměr D 30 mm a budou odlita z materiálu 4 66.. Pojezdová rychlost mostu: v m 5 m min - 0,4 m s -..8. Návrh rozměrů ojezdových kol Rozměry ojezdových kol navrženy odle []. Obr. : Pojezdové kolo mostu.8. Minimální síla ůsobící na ojezdové kolo mostu Je to taková síla, kdy ojíždí rázdný jeřáb není zavěšeno žádné břemeno a jeřáb je zatížený ouze svou vlastní tíhou a tíhou říslušenství. - 5 -
K K K min min min (G k + q n L + q L ) (36) i (7996+ 058 + 560,6,8) 4 537 N.8.3 Maximální síla ůsobící na ojezdové kolo mostu Je to síla vznikající, když je jeřáb lně naložen. Na háku jeřábu je zavěšeno nejtěžší možné břemeno o hmotnosti 8 tun. K K K max max max (G k + G B + q n L + q L ) (37) i (7996 + 5490 + 986 + 560,6,8) 4650 N 4.8.4 Ekvivalentní síla ůsobící na ojezdové kolo mostu Protože jeřáb neracuje stále s lným zatížením, ale ojíždí často s nižším než maximální břemenem nebo i rázdný, oužívá se ři výočtech ekvivalentní síla (K ekv ), která toto zohledňuje. K K K ekv ekv ekv K min + K max (38) 3 537 + 4650 3 3605 N - 6 -
.8.5 Kontrola maximálního kontaktního tlaku mezi ojezdovým kolem mostu a kolejnicí jeřábové dráhy Kontakt mezi kolem a hlavou kolejnice jeřábové dráhy je římkový. Obr. 3: Kolejnice jeřábové dráhy, Ty A, [9] Maximální kontaktní tlak: max K ekv 9 (39) b D k max max 3605 9 40 30 455,7 MPa Dovolený kontaktní tlak: dov dov dov 0,3 HB (40) 0,3 500 465 MPa max (455,7 MPa) < D (465 MPa) > ojezdová kola mostu VYHOVUJÍ!.8.6 Životnost ojezdových kol Požadovaná životnost ojezdových kol mostu je odle [] ro střední rovoz L h 700 hodin neřetržitého rovozu. Skutečná životnost: f K max h f h (4) K ekv 4650 f h,5 3605 f,94 h - 7 -
Tab. 4: součinitel rovozu [] L h Hodin 500 700 4000 8000 3000 0000 30000 45000 60000 f h,5,5 3 3,5 4 4,5 5 L f L (4) h h L,94 700 h h L 398 h h Skutečná životnost ojezdových kol jeřábového mostu bude 398 hodin neřetržitého rovozu. Podle [] je oměrná racovní doba jeřábu ve středním rovozu 5%. Z toho vylývá, že ojezdová kola mostu vydrží 39 racovních hodin ve středním rovozu..9 Ložiska uložení hřídelí ojezdových kol jeřábového mostu Každá hřídel bude uložena na dvou valivých nakláěcích kuličkových ložiscích. Nakláěcí kuličková ložiska řenáší velké radiální zatížení. Jsou nakláěcí, takže dokážou vyrovnat říadné chyby v souososti uložení ložisek (až 3 ), vzniklé naříklad neřesností ři montáži. Z katalogu SKF [] jsem vybral LOŽISKO ETN9: Parametry ložiska: C o 3400 N C 39000 N d lo 55 mm B 5 mm D l 00 mm.9. Otáčky hřídele Obvodová rychlost: v v (43) o v h v 0,4 o o 0,83 m s - - 8 -
Úhlová rychlost: vo ω (44) D 0,83 ω 0,3 ω 5,9 rad s - Otáčky hřídele: ω n (45) π 5,9 n π n 0,83 s 49,7 min.9. Kontrola trvanlivosti ložiska Obr. 4: Radiální síly ůsobící na ložiska F Ay F B (46) F + F K 0 (47) Ay B ekv Dosazením (46) do (47) a úravou získáme: F + F K 0 (48) Ay Ay ekv - 9 -
Úravou (48): K F ekv Ay (49) F F Ay Ay 3605 806 N Axiální síla odle []: K F ekv Ax 0 (50) F F Ax Ax 3605 0 3605 N F C Ax o 3605 0,7 (5) 3400 Z Tab. 5 interolací získáme e l 0,38. F F Ax Ay 3605 0, (5) 806 F F Ax Ay (0,) < e l (0,38) Z Tab. 5 Potom lyne, že součinitelé X a Y 0 Tab. 5 Součinitele X, Y ro radiální ložiska [3] - 30 -
Ekvivalentní radiální zatížení: P X F + Y F (53) r Ay Ax Pr 8050 + 0 367 P 8050 N r Životnost ložiska: L L L l l l m C P r (54) 3600 n 39000 806 0 3600 0,83 3389 h 3 6 m koeficient závislý na druhu ložiska. Pro kuličková ložiska m 3 Životnost ložiska bude 3389 hodin neřetržitého rovozu, to je větší než ožadovaná hodnota 700 hodin neřetržitého rovozu ro střední rovoz > ložiska VYHOVUJÍ..0 Návrh ohonu ojezdových kol Most má cekem čtyři ojížděcí kola, z toho dvě kola budou hnací a dvě hnaná. Na každé straně mostu bude jedno hnací kolo, aby bylo zabráněno říčení mostu na jeřábové dráze..0. Odor roti ojíždění M M M T T T (G + G + q L + q L ) (e + f r) (55) k B 3,5 Nm n (7996 + 5490 + 058 + 560,6,8) (0,7 0 t c 3 + 0,0 7,5 0 3 ) Součinitele odle []: e t součinitel valivého tření (0,05 0,08) cm f c... součinitel čeového tření (0,0 0,0) - 3 -
Obr. 5: Odory kol ři ojíždění.0. Tažná síla na jedno hnací kolo M T T χ (56) D 3,5 T,3 0,3 T 334 N Součinitel tažné síly χ odle []: χ,3.0.3 Požadovaný výkon motoru T vh P (57) η 334 0,4 P 0,8 P 7 W,7 kw Podle katalogu [0] vybereme řadu motorů s nejbližším výkonem. Dále ak vybereme říslušnou řevodovku, s výstuními otáčkami co nejblíže ožadovaným otáčkám n 49,7 min -. - 3 -
PŘEVODOVÝ MOTOR SEW FA77 DV00M4/BMG Parametry řevodového motoru: jmenovitý výkon P m, kw otáčky n a 49 min - kroutící moment M a 430 Nm celkový řevod i m 8,75 účinnost η 0,8 celková hmotnost m m 77 kg Obr. 6: Převodový motor SEW FA77B DV00M4-33 -
. Hřídele ojezdových kol mostu Hřídele ojezdových kol budou vyrobeny z materiálu 500. Hřídele budou namáhány kombinací ohybu a krutu. Podle strojírenských tabulek [3] se dovolené ohybové naětí ro střídavý ohyb σ odh 90 MPa... Návrh rozměrů hnací hřídele Obr. 7: Hnací hřídel.. Návrh rozměrů hnané hřídele Hnaná hřídel bude mít stejné rozměry jako hřídel hnací. Na rozdíl od hnací hřídele nebude mít ouze válcový konec hřídele sloužící ro řiojení k řevodovému motoru. Obr. 8: Hnaná hřídel - 34 -
..3 Kontrola hřídelí Obr. 9: Průběh zatížení hřídele Reakce F Ay a F B byly vyočítaný v kaitole.0. a kroutící moment M k je kroutící moment řevodového motoru (M k M a 430 Nm). Maximální ohybový moment: M M M o max h o max h o max h F a (58) Ay 806 0,0765 379 Nm Redukovaný moment: M red Momax + 0,75 (α B Mk ) (59) M M red red 379 48,4 Nm + 0,75 ( 430) Redukované ohybové naětí: M red σ red (60) Woh W oh 3 π d (6) 3-35 -
Dosazením (6) do (60) a úravou dostaneme: σ σ σ red red red 3 M (6) π d red 3 3 48,4 0 3 π 60 67,4 MPa 3 σ red (67,4 MPa) < σ odh (90 MPa) > hřídele ojezdových kol mostu VYHOVUJÍ!. Výočet er Pera slouží k řenosu kroutícího momentu. Na hnací hřídeli budou era dvě na hnané jedno ero. Všechna era budou era těsná odle ČSN 0 56... Pero od ojezdovým kolem F M k (63) d 430 0 F 60 F 4333 N 3 τ Ds F b l (64) Úravou (64) získáme: l F (65) b τ Ds 4333 l 8 60 l 3 mm délka era l 63 mm Z tabulek [3] ak vybereme: PERO 8e7 x x 63 ČSN 0 56-36 -
Obr. 0: Drážka ro ero v hřídeli od ojezdovým kolem.. Pero na válcovém konci hřídele F F F M k (66) d 430 0 50 700 N 3 τ Ds F b l (67) Úravou (67) získáme: l F (68) b τ Ds 700 l 4 50 l 4,5 mm délka era l 63 mm Z tabulek [3] ak vybereme: PERO 4e7 x 9 x 63 ČSN 0 56-37 -
Obr. Drážka ro ero v hřídeli na válcovém konci hřídele.3 Naájení jeřábu Naájení jeřábu bude zajištěno omocí kabelového shrnovacího vedení. Jako nosné médium budou oužity vlečky s ojezdem na lanku. Jejich největší výhoda je v tom, že je možné je oužít tam, kde není nosná konstrukce ro uchycení vlečky s ojezdem v C rofilu. Obr. : Kabelová vlečka [3] Obr. 3: Závěsný ovladač LAP 8D [4].4 Ovládání jeřábu Ovládání jeřábu bude realizováno z odlahy haly, za omoci závěsného kabelového ovladače Ravioli LAP 8D. - 38 -
3. ZÁVĚR Podle zadání byl roveden konceční návrh dvounosníkového mostového jeřábu o nosnosti 8 tun. Vybraná jeřábová kočka ABUS GM 3080 byla vybrána jako celek, rotože není ředmětem této bakalářské ráce. Polotovary částí, ze kterých jsou svařeny hlavní nosníky i říčníky jsou široká ocel válcovaná za tela odle ČSN 4 554 a z materiálu 373.. Sojení hlavních nosníků s říčníky je realizováno tvarovým stykem za omoci lícovaných šroubů. Dále byla navrhnuta a zkontrolována ojezdová kola mostu a také ložiska uložení jejich hřídelí. Trvanlivost ojezdových kol i ložisek si je oměrně blízká, takže říadná výměna o ulynutí doby trvanlivosti jak kol tak i ložisek bude robíhat současně. Byl sočítán ožadovaný výkon motoru na jedno ojezdové kolo a odle něho zvolen řevodový motor SEW FA77B DV00M4. Tento řevodový motor má řevodovku s dutou hřídelí. Přiojení motoru k hnacímu kolu bude rovedeno nasunutím na vyčnívající válcový konec hnací hřídele. Přenos kroutícího momentu mezi řevodovým motorem a hřídelí i mezi hřídelí a ojezdovým kolem bude uskutečněno tvarovým stykem za omoci těsných er. Na závěr bude most jeřábu oatřen ochranným nátěrem, chránícím konstrukci ředevším řed korozí. - 39 -
4. SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ a... vzdálenost ložisek od ůsobiště síly K ekv a... šířka ásnice hlavního nosníku a... šířka ásnice hlavního nosníku a z... výška žebra a z... výška žebra B... šířka ložiska b... šířka hlavního nosníku b... výška ásnice hlavního nosníku b... výška ásnice hlavního nosníku b k... účinná šířka kolejnice b... šířka era od ojezdovým kolem b... šířka era na válcovém konci hřídele b z... šířka žebra C... dynamická únosnost ložiska [N] C o... statická únosnost ložiska [N] c... šířka ásnice říčníku c... šířka ásnice říčníku D... růměr ojezdového kola mostu D l... velký růměr ložiska d... růměr hřídele od ojezdovým kolem d... růměr hřídele na válcovém konci d lo... malý růměr ložiska d s... růměr dříku lícovaného šroubu e... vzdálenost krajních vláken hlavního nosníku od těžiště e l... mezní hodnota vztahu F a /F r [-] e... vzdálenost krajních vláken od těžiště říčníku e t... součinitel valivého tření [-] F... síla ůsobící na hlavní nosník od ojezdového kola kočky [N] F... síla od ojezdovým kolem [N] F... síla na ero na válcovém koci hřídele [N] F Ax... axiální síla ůsobící na ložisko [N] F Ay... reakce v odoře A hřídele [N] F B... reakce v odoře B hřídele [N] f c... součinitel čeového tření [-] f h... tabulkový součinitel rovoz u [-] f h... skutečný vyočtený součinitel rovozu [-] - 40 -
G B... síla ůsobící na most od břemena [N] G k... síla ůsobící na most od kočky [N] g... gravitační zrychlení [m s - ] H i... zdvihová třída jeřábu [-] h... výška hlavního nosníku h... výška ásnice říčníku h... výška ásnice říčníku HB... tvrdost kola [MPa] I x... moment setrvačnosti ásnice [mm 4 ] I x... moment setrvačnosti ásnice [mm 4 ] I x... moment setrvačnosti říčníku [mm 4 ] I xt... moment setrvačnosti hlavního nosníku [mm 4 ] i... skutečný očet šroubů [-] i... výočtový očet šroubů [-] i k... očet ojezdových kol kočky [-] i m... celkový řevod motoru [-] i... očet ojezdových kol mostu [-] K ekv... ekvivalentní síla ůsobící na ojezdové kolo mostu [N] K max... maximální síla ůsobící na ojezdové kolo mostu [N] K min... minimální síla ůsobící na ojezdové kolo mostu [N] k bezečnost [-] L... délka hlavního nosníku L h... ožadovaná životnost ojezdového kola [h] L h... skutečná životnost ojezdového kola [h] L l... životnost ložiska [h] L... délka říčníku l... délka dříku lícovaného šroubu l... zvolená délka era od kolem l... vyočtená délka era od kolem l... zvolená délka era na válcovém konci hřídele l... vyočtená délka era na válcovém konci hřídele M a... kroutící moment řevodového motoru [N m] M k... kroutící moment [N m] M o max... maximální ohybový moment na hlavním nosníku [N mm] M omax h... maximální ohybový moment hřídele [N m] M o max... maximální ohybový moment na říčníku [N mm] M red... redukovaný moment [N m] M T... odorový moment [N m] - 4 -
m... koeficient závislý na druhu ložiska [-] m... hmotnost kolejnice [kg] m m... hmotnost jednoho metru kolejnice [kg m - ] m b... hmotnost břemena [kg] m j... hmotnost jeřábu i s břemenem [kg] m k... hmotnost kočky [kg] m m... hmotnost řevodového motoru [kg] m n... hmotnost hlavního nosníku [kg] m... hmotnost říčníku [kg] m k... hmotnost od kolejnicí [kg] m k m... hmotnost jednoho metru ásu od kolejnicí [kg m - ] m z... hmotnost žebra [kg] m z... hmotnost žebra [kg] n... otáčky hřídele [min - ] n a... výstuní otáčky řevodového motoru [min - ] P... ožadovaný výkon motoru [kw] P m... jmenovitý výkon motoru [kw] P r... ekvivalentní zatížení ložiska [N]... tlak na šrouby [MPa] D... dovolený tlak na šrouby [MPa] DOV... dovolený kontaktní tlak [MPa] max... maximální kontaktní tlak mezi kolem a kolejnicí [MPa] q n... zatížení od vlastní hmotnosti hlavního nosníku [N m - ] q... zatížení od vlastní hmotnosti říčníku [N m - ] R... rozvor kol kočky R A... reakce v odoře A hlavního nosníku [N] R A... reakce v odoře A hlavního nosníku ři krajní oloze kočky [N] R B... reakce v odoře B hlavního nosníku [N] R B... reakce v odoře B hlavního nosníku ři krajní oloze kočky [N] R e... mez kluzu materiálu [MPa] R eh... mez kluzu materiálu hřídele [MPa] R e... mez kluzu materiálu říčníku [MPa] R es... mez kluzu materiálu šroubů [MPa] R... rozvor ojezdových kol mostu R A... reakce v odoře A říčníku [N] R B... reakce v odoře B říčníku [N] r... oloměr čeu S... růřez hlavního nosníku [mm ] - 4 -
S... růřez ásnice [mm ] S... růřez kolejnice [mm ] S... růřez ásnice [mm ] SP... rozchod kol kočky s... délka římky lícovaného šroubu o které ůsobí tlak T... tažná síla [N] t z... tloušťka žebra v h... zdvihová rychlost [m s - ] v o... obvodová rychlost [m s - ] v k... ojezdová rychlost kočky [m s - ] v m... ojezdová rychlost mostu [m s - ] W oh... modul růřezu v ohybu hřídele [mm 3 ] W ox... modul růřezu v ohybu říčníku [mm 3 ] W o xt... modul růřezu v ohybu hlavního nosníku [mm 3 ] X... koeficient radiálního zatížení ložiska [-] x n... vzdálenost maximálního ohybového momentu na říčníku x... vzdálenost maximálního ohybového momentu na hlavním nosníku Y... koeficient axiálního zatížení ložiska [-] y... vzdálenost těžiště ásnice a od těžiště hl. nosníku y T... vzdálenost těžiště ásnice od těžiště říčníku α B... Bachův oravný součinitel [-] γ lo... součinitel zatížení od břemena [-] δ h... dynamický součinitel zdvihový [-] δ t... dynamický součinitel ojezdový [-] η... účinnost řevodového motoru [-] ρ... hustota oceli [kg m -3 ] σ Do... dovolené ohybové naětí na hlavním nosníku [MPa] σ Do... dovolené ohybové naětí na říčníku [MPa] σ o... ohybové naětí na hlavním nosníku [MPa] σ odh... dovolené naětí v ohybu hřídele [MPa] σ o... ohybové naětí na říčníku [MPa] σ red... redukované naětí [MPa] τ D... dovolené střihové naětí šroubů [MPa] τ DS... dovolené naětí ve střihu era [MPa] τ s... střihové naětí ůsobící na šrouby [MPa] χ... součinitel tažné síly [-] ω... úhlová rychlost [rad s - ] - 43 -
5. SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ LITERATURA [] REMTA, František; KUPKA, Ladislav. Jeřáby: I. díl. Vydání rvní. Praha: Státní nakladatelství technické literatury n.., 956. 60 s. L 9-E-4-II [] REMTA, František; KUPKA, Ladislav. Jeřáby: II. díl. Vydání rvní. Praha: Státní nakladatelství technické literatury n.., 958. 39 s. L 9-E-4-III/76 [3] VÁVRA, Pavel Ing. Strojnické tabulky: ro SPŠ strojnické. Vydání rvní. Praha: Státní nakladatelství technické literatury n.., 983. 67 s. L3-C-V-84/5705 NORMY [4] ČSN 7 003: 989. Bibliografické citace. Obsah, forma a struktura. Vydavatelství norem, 990. 68 s. [5] ČSN 4 373 EKLEKTRONICKÉ DOKUMENTY [6] Zweischienenlaufkatze mit Seilzug: GM 3000.8000 L-0.4.0000.4.D 30.0: 009. ABUS Kransysteme GmbH 00, ABUKonfis Version 5.5w436 [7] ITECO s.r.o., ABUS: Mostové jeřáby. [online]. [cit. 6. února 0]. Dostuné na: htt://www.iteco.cz/create_file.h?id [8] ITECO s.r.o., ABUS: Elektrické kladkostroje. [online]. [cit. 6. února 0]. Dostuné na: htt://www.iteco.cz/create_file.h?id3 [9] ČEVAS grou s.r.o., Jeřábové kolejnice. [online]. [cit. 6. března 0]. Dostuné na: htt://www.cevas.cz/cz/nabidka/kolejove-drahy/kolejnice/ [0] SEW-EURODRIVE CZ s.r.o., DT/DV Gearmotors. [online]. 009.[cit. 9. března 0]. Dostuné na: htt://www.sew-eurodrive.cz/download/df/67950.df - 44 -
[] SKF Ložiska, a.s., Nakláěcí kuličková ložiska. [online]. [cit. 7. března 0]. Dostuné na htt://www.skf.com/files/55053.df [] Conductix-Wamfler s.r.o., Rubber sto buffer. [online]. [cit. 30. Března 0]. Dostuné na: htt://www.conductix.cz/data/files/downloads/tdb070-000- E%0Rubber%0sto%0buffer.df [3] Conductix-Wamfler s.r.o., Vlečky s ojezdem na lanku. [online]. [cit. 3. Března 0]. Dostuné na: htt://www.conductix.cz/index.as?id6&lid33&e4&e8&rid66&vid9& langx [4] Ravioli S..A, Závěsné ovladače série LADY. [online]. [cit. 3. března 0]. Dostuné na: htt://www.schmachtl.cz/download/?actiondownload&did348-45 -
6. PŘÍLOHY Příloha : Výkres sestavení Most -M-SE Příloha : Výkres svařence Hlavní nosník -P-S Příloha 3: Výrobní výkres Boční ásnice -P-3 Příloha 4: Výrobní výkres Hnací hřídel 3-P3- Příloha 5: Výrobní výkres Hnaná hřídel 3-P4- - 46 -