Česká zemědělská univerzita v Praze Technická fakulta Katedra mechaniky a strojnictví KONSTRUOVÁNÍ S PODPOROU POČÍTAČŮ POSUVNÁ BRÁNA TECHNICKÁ ZPRÁVA Zpracoval: Václav Fidrant Datum: 14. 7. 2011 Ročník: II. Skupina: 1. Obor: IŘT KS Email: vasek.fida@gmail.com
1. Popis projektu Projekt vjezdové posuvné brány je brán od začátku jako realistický. Jedná se o opravdovou přípravu na výrobu brány, betonování základů, stavbu zdí a samotnou montáž brány. Při volbě druhu brány (křídlová, posuvná samonosná, na kolejnici, teleskopická) se vždy vychází z místních podmínek. Podmínky dané nebyly, zvolil jsem tudíž posuvnou bránu na kolejnici, kde je vidět celá dispozice brány. Příprava na posuvnou bránu není nijak složitá, postačí vylít dostatečně rovný betonový základ, na něj vystavit zdivo (nebo pouze plot) a poté přichází na řadu samotná výroba a montáž brány. 1
2. Popis konstrukce Konstruování vždy vychází z nějakého podnětu na nový nápad nebo zlepšení již stávajícího stavu. V dnešním světě musí být konstruktér schopen řešit jak technické tak estetické záležitosti. Můj projekt vychází spíše z funkčnosti návrhu a jeho zlepšení. Brána je celokovová, vyrobena ze standardizovaných uzavřených svařovaných profilů čtvercového a obdélníkového průřezu, navržená s ohledem na ekonomické spektrum s doporučenou povrchovou úpravou žárového zinkování. Navrhovaná povrchová úprava, žárový zinek, má několik výhod. Dlouhou životnost (průměrná vrstva zinkového povlaku je 60-80 µm, při maximálním úbytku 2 µm/rok, je životnost bez jakéhokoliv zásahu min. 30 let), nenáročná údržba, téměř bezpracné pro majitele (pouze odvoz a dovoz do zinkovny). 3. Popis konstruování Navrženou bránu jsem modeloval v programu Autodesk Inventor Professional 2011. Rám brány je modelován pomocí generátoru nosných konstrukcí. Pro vygenerování postačí mít nakreslený obrys v nárysové rovině a poté jen vkládat určené profily. Výhoda je v rychlosti konstruování a rychlosti změny profilů. Nevýhoda je v omezeném množství profilů. Pastorek pohonu je také navržen generátorem ozubených kol. Práce s generátorem není nejjednodušší, ale přináší vynikající výsledky. Návrh probíhal přímo podle ozubeného segmentu tak, aby zuby na sebe co nejlépe navazovaly. Veškeré vazby jsou provázány jako skutečné tak, aby byl zachován reálný pohyb a brána se všemi komponenty měla příslušné stupně volnosti. Pro jednoduchost a rychlost bylo vše, co je typizované vkládáno z knihovny materiálů. Veškeré kotvící prvky jsou závitové tyče M10 a kotveny na chemickou maltu. Chemické malty je použito proto, aby nevznikalo další pnutí ve zdivu, jako při použití rozpěrných kotev. 2
4. Pracovní náročnost K přípravě posuvné brány by bylo zapotřebí 15 dnů. Den 1. Výkopové práce. Den 2. V případě potřeby výstavba šalunku a následné lití betonového základu, položení okopových chrániček s potřebnými kabely. Den 3. Odpočinkový den pro namožené svaly a malé vytvrdnutí betonu. Den 4. Výstavba 3 4 řad zdiva. Den 5. Dokončení zednických prací. Úprava okolního terénu. Den 6. Nákup hutního materiálu a výroba brány včetně všech potřebných komponentů. Den 7. 14. Technologická pauza pro žárové zinkování brány. Je vhodná i pro dotvrdnutí betonového základu. Den 15. Kompletace brány (nýtování plechů, našroubování hřebenu pro pohon atd.), montáž pojezdové šíny, montáž brány s vodícím sloupkem, montáž pohonu, odzkoušení a ladění. Samozřejmostí je betonářská výztuž přidaná do betonu a KB - bloků. Betonový základ by měl být hluboký minimálně do nezámrzné hloubky (800 mm). Montáž pojezdové šíny je uskutečněna na hmožděnky, které poskytnou pružnou vazbu mezi betonem a šínou. Dny jsou odhadovány při ideálních podminkách a počasí, kdy je vše předem připraveno a promyšleno. 5. Odhad ceny Cena je provázána výpočty v příloze, především hmotností brány, objemem betonového základu, plochy zdiva. Výkopové a zednické práce jsou prováděny svépomocí, tudíž do ceny díla nezasáhnou. 3
Objem betonu: V B =4,8 m 3 při dnešní ceně litého betonu 1 860,-/m 3 je beton za 8 928,- Plocha zdiva: S ZD =9,9 m 2 při průměrné ploše KB-bloku S KB =0,074m 2 je zapotřebí 134 KB bloků, při průměrné ceně 50,-/ks je zdivo za 6 700,- je nutné ještě připočíst maltu, pro jednoduchost použijeme Multibat, který stojí 83,-/pytel, nutné množství je pytel/5 KB bloků malta je za 2 241,- Hmotnost brány a komponent: m B 70 kg; m K = 25 kg při průměrné ceně železa 25,-/kg a 15,-/kg zinku a 8 pracovních hodin dvou pracovníků za 300,-/h je brána za 8 600,- Pohon: Typový pohon je na 300 kg bránu, což je dostačující i pro náš účel. Při použití pohonu společnosti Hörmann typ LineaMatic je prodejní cena 10 652,-. Pohon má jednoduchou montáž i obsluhu, tudíž si montáž provedeme opět sami. Cena komponent: Kolečka, olivy, kotevní prvky 1 420,- CELKOVÁ CENA ZA KOMPLETNÍ BRÁNU S POHONEM: 38 541,- bez DPH 6. Inovace: Jedna z nejdůležitějších inovací by se měla týkat bezpečnostních prvků u pohonu. Jedná se především o světelnou závoru, která zamezí spuštění pohonu v případě, kdy je přítomný předmět v prostoru chodu brány. Další přídavný bezpečnostní prvek 4
je kontaktní lišta. Již použitá inovace je výměna mechanických koncových spínačů za magnetické k. spínače používající princip magnetické indukce. Pokračovat budeme výpisem možností ovládání brány: spínačem, dálkovým ovladačem, indukční smyčkou, radarovým snímačem, GSM bránou, napojením speciálního modulu do auta (např. při zablikání světly se vyšle impuls). Dalším zlepšením bych viděl změnu pojezdového mechanismu za samonosný. Největší výhoda je v tom, že se nepřejíždí šína a nezanáší se tím kolečka. V zimních měsících není tolik náchylná na odklízení sněhu. 7. Závěr: Takto navržené řešení a dispozice vrat vychází z reálného použití. Všechny prvky jsou typizované a jsou kdykoliv k zakoupení a okamžitému použití. V dnešní době je to ekonomické a rychlé řešení. Použití typizovaných součástí je výhodné nejen při nákupu pro výrobu, ale také při výměně zničených součástí. Posuvná brána je čím dál víc žádaná, hlavně pro úsporu místa a také pro velkou životnost pohonů. Novinkou na trhu je teleskopická posuvná brána, kde je ještě větší úspora místa. Na rozdíl od toho, se často ustupuje od křídlových bran, kde je potřeba velkého prostoru a pohony zdaleka tak dlouho nevydrží. 5