ŠNEKOVÝ DOPRAVNÍK PRO DOPRAVU OCELOVÝCH BROKŮ DO OTRYSKÁVAČE

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 ŠNEKOVÝ DOPRAVNÍK PRO DOPRAVU OCELOVÝCH BROKŮ DO OTRYSKÁVAČE SCREW CONVEYOR FOR TRANSPORT TO STEEL SHOT BLASTING BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR LADISLAV STANĚK doc. Ing. MIROSLAV ŠKOPÁN, CSc. BRNO 013

Vysoké uení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav automobilního a dopravního inženýrství Akademický rok: 01/013 student(ka): Ladislav Staněk ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE který/která studuje v bakalářském studijním programu obor: Stavba strojů a zařízení (30R016) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem.111/1998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně uruje následující téma bakalářské práce: v anglickém jazyce: Šnekový dopravník pro dopravu ocelových broků do otryskávae Screw conveyor for transport to steel shot casting Struná charakteristika problematiky úkolu: Navrhněte šnekový dopravník pro dopravu ocelových broků do tryskae ocelových souástek. Základní parametry: ocelový granulát S 330 délka dopravníku 3650 mm Dopravované množství max. 60 t / hod Cíle bakalářské práce: Technická zpráva obsahující: - kritická rešerše existujících řešení, - koncepce navrženého řešení, - funkní výpoet zařízení, návrh jednotlivých komponent, - pevnostní výpoet a další výpoty dle vedoucího BP Výkresová dokumentace obsahující: - celková sestava zařízení - podsestavy a výrobní výkresy dle pokynů vedoucího BP

Seznam odborné literatury: Pro dopravníky 1. POLÁK, J.: Dopravní a manipulaní zařízení II., 1. vyd., Ostrava: VŠB Technická univerzita, 003, 10 s., ISBN: 80-8-093-X. GAJDŮŠEK, J. - ŠKOPÁN, M.: Teorie dopravních a manipulaních zařízení. Skriptum VUT Brno 1988 3. Přísluné ČSN EN a firemní literatura Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc. Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven asovým plánem akademického roku 01/013. V Brně, dne 6.10.01 L.S. prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc. prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc., dr. h. c. Ředitel ústavu Děkan fakulty

ABSTRAKT, KLÍČOVÁ SLOVA ABSTRAKT Cílem této bakalářská práce je návrhové a konstrukní řešení šnekového dopravníku pro dopravu ocelových broků do tryskae ocelových souástek dle zadaných parametrů. Je zde proveden výpoet základních rozměrů dopravníku, návrh pohonné soustavy, výpoet zaplnění žlabu, stanovení celkové hmotnosti šneku, návrh uložení šneku a pevnostní kontrola funkních ástí. Tato práce je složena z technické zprávy a výkresové dokumentace. KLÍČOVÁ SLOVA Šnekový dopravník, ocelové broky, šnek, žlab, pohon, dopravní výkon, technická zpráva a konstrukní řešení ABSTRACT The aim of this thesis is the design and the design of screw conveyor for transporting steel shot blast machines to steel components according to the supplied parameters. Here is the calculation of the basic dimensions of the conveyor, the design of the propulsion system, the calculation of the filling of the trough, the determination of the total weight of the Auger, Auger and saving design strength control functional parts, this work is composed of technical reports and drawings. KEYWORDS Screw conveyor, steel pellets, snail, tray, drive, traffic enforcement, technical report and design solutions BRNO 013

BIBLIOGRAFICKÁ CITACE BIBLIOGRAFICKÁ CITACE STANĚK, L. Šnekový dopravník pro dopravu ocelových broků do otryskávae. Brno: Vysoké uení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 013. 60 s. Vedoucí diplomové práce doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc. BRNO 013

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že tato práce je mým původním dílem, zpracoval jsem ji samostatně pod vedením doc. Ing. Miroslava Škopána, CSc. a s použitím literatury uvedené v seznamu. V Brně dne 0. května 013..... Ladislav Staněk BRNO 013

PODĚKOVÁNÍ PODĚKOVÁNÍ Touto cestou bych chtěl především poděkovat vedoucímu mé bakalářské práce, doc. Miroslavu Škopánovi, CSc., za udělení cenných rad a odbornou pomoc. Dále bych chtěl poděkovat rodiům, ale největší dík patří mé manželce za vytrvalou podporu v životě i při studiu. BRNO 013

OBSAH OBSAH Úvod... 10 Cíl práce... 13 1 Hlavní ásti šnekového doravníku... 1 1.1 Šnek... 1 1. Žlab... 15 1.3 Pohon... 16 1. Návrh koncepce... 16 Výpoet základních ástí dopravníku... 17.1 Objemový dopravní výkon... 17. Průměr šnekovnice... 17 3 Pohon šnekového doravníku... 19 3.1 Stanovení potřebného výkonu elektromotoru... 19 3. Převodovka... 0 3.3 Výpoet skutených hodnot... 1 Kontrola dopravovaného množství....1 Skutené dopravované množství.... Rozdíl dopravovaného množství... 5 Axiální síla... 3 5.1 Úinný poloměr šnekovnice... 3 5. Úhel stoupání šnekovnice... 3 5.3 Sypný úhel... 5. Třecí úhel... 6 Výpoet zaplnění žlabu... 5 6.1 Objem materiálu ve žlabu... 5 6. Hmotnost materiálu ve žlabu... 5 6.3 Síla materiálu působící na žlab... 5 7 Hmotnost šneku... 6 7.1 Hmotnost hřídele... 6 7. Hmotnost šnekovnice... 7 7.3 Hmotnost vstupního epu... 30 7. Hmotnost koncového epu... 31 7.5 Hmotnost spojovacího epu... 3 7.6 Hmotnost epu redukce... 33 7.7 Hmotnost celého šneku... 3 8 Uložení šneku... 35 BRNO 013 8

OBSAH 8.1 Návrh ložiska pohonu... 35 8.1.1 Výpoet trvanlivosti ložiska... 36 8. Návrh koncového ložiska... 38 8..1 Výpoet trvanlivosti ložiska... 38 8.3 Návrh spojovacího ložiska... 39 9 Pevnostní kontrola... 1 9.1 Kontrola hřídele šneku... 1 9. Kontrola pera... 5 9.3 Kontrola lícovaného spoje... 6 9. Kontrola svarového spoje... 9 9.5 Kontrola tepelné dilatace šneku... 50 10 Postup montáže... 51 11 Závěr... 5 Použité informaní zdroje... 53 Seznam použitých zkratek a symbolů... 55 Seznam příloh... 60 BRNO 013 9

ÚVOD ÚVOD Šnekové dopravníky přemisťují materiál pomocí rotujícího šneku. Skládají se ze žlabu jako nosného orgánu, šneku a pohonu. Obr. 1 ukazuje schematicky šnekový dopravník pro vodorovnou dopravu. Uvnitř žlabu v jeho ose je uložen šnek. Při rotaci šneku dochází k posouvání dopravovaného materiálu ve žlabu. Správná funkce dopravníku je podmíněna pouze ásteným naplněním žlabu materiálem tak, jak je zřejmé z Obr.. Stupeň naplnění žlabu vyjadřujeme souinitelem plnění ψ dle Tab. 1. Obr. 1 Šnekový dopravník; 1 šnek, žlab, 3 plochá elní převodovka, ložiska, 5 vodící ložisko, 6 víko žlabu, s stoupání šneku, A,B,C,D,E,F připojovací rozměry Šnekové dopravníky mají jednoduchou konstrukci a dobře se zaleňují do automatických výrobních linek. Jejich jednoduchá konstrukce dává záruku spolehlivé funkce. Zabírají malý prostor. Šnekové dopravníky se používají pro vodorovnou, šikmou a svislou dopravu. Jsou vhodné pro dopravu řady materiálů, jako jsou materiály prašné, zrnité, drobně kusové do maximální velikosti kusů 60 mm, ásteně vlhké, vláknité, v běžném provedení do sklonu 0. Mohou plnit i technologické funkce, např. míchání, mytí, hnětení, ohřívání, chlazení. Dopravované množství se u šnekových dopravníků pohybuje od 1 do 300 m 3 h -1, BRNO 013 10

ÚVOD jejich délky dosahují až 60 metrů. Otáky šneku jsou zpravidla v rozmezí 0, až s -1. Dopravní rychlost nepřesahuje 0,5 m s -1 [1]. Obr. Zaplnění žlabu při různém souiniteli plnění [] Tab. 1 Souinitel plnění pro materiál [] Šnekové dopravníky rozdělujeme: a) podle směru dopravy na: - vodorovné (Obr. 3a), - šikmé (Obr. 3b), - svislé (Obr. 3c), a) b) c) Obr. 3 Šnekový dopravník [3, ] a - vodorovný, b šikmý, c - svislý BRNO 013 11

ÚVOD b) podle smyslu stoupání šneku na: - pravotoivé (Obr. b), - levotoivé (Obr. a), a) b) Obr. Stoupání šneku [5] a - levotoivé, b pravotoivé c) podle potu šneků na: - jednošnekové (Obr. 3a), - vícešnekové (Obr. 5). Obr. 5 Šnekové pole [6] BRNO 013 1

ÚVOD d) podle použité konstrukce [7]: 1) korytové (žlabové) šnekové dopravníky ve tvaru písmene,,u (Obr. 6a, b), - umožňují snadný přístup do šnekového dopravníku, lepší kontrolu nad dopravní trasou, případně snadnější zásahy při dopravě problematických materiálů. ) trubkové šnekové dopravníky ve tvaru písmene,,o (Obr. 6c), - spolehlivé, kompaktní s možností vyššího plnění a tedy i vyššího výkonu. a) b) c) Obr. 6 Šnekové dopravníky dle konstrukce a,b korytové, c trubkové Cíl práce Cílem této bakalářské práce je navrhnout konstrukní řešení šnekového dopravníku pro dopravu ocelových broků do tryskae ocelových souástek. Dopravovaným materiálem je kulatý ocelový granulát typu S330 o průměru zrn v rozmezí 0,85 1,0 mm. V úvodu této práce se seznámíme s možností konstrukního řešení šnekových dopravníků. Další kapitola je zaměřena na vypracování technické zprávy, ve které provedu funkní výpoet zařízení, návrh jednotlivých komponent, pevnostní výpoet a postup pro montáž zařízení. Vše doložím montážní výkresovou sestavou zařízení s jednotlivými podsestavami. V této práci využiji znalosti získané studiem na této fakultě, dlouholeté zkušenosti a cenné rady spolupracovníků z předchozího zaměstnání na pozici konstruktér pro generální opravy strojů ve firmě ŽĎAS, a. s. BRNO 013 13

HLAVNÍ ČÁSTI ŠNEKOVÉHO DOPRAVNÍKU 1. HLAVNÍ ČÁSTI ŠNEKOVÉHO DOPRAVNÍKU Mezi základní komponenty šnekového dopravníku řadíme souásti, bez kterých by doprava materiálu nebyla možná - šnek, žlab a pohon. 1.1 Šnek Šnek je podstatnou ástí dopravníku. Do znané míry uruje vlastnosti dopravníku. Šnek se skládá z hřídele a šnekovnice. Hřídel bývá plný i trubkový (dutý) s plnými epy pro uložení v ložiskách. Na hřídeli je upevněna (přivařena) šnekovnice. Šnekovnice může mít pravé nebo levé stoupání. To je důležité z hlediska směru pohybu dopravovaného materiálu. Uspořádání dvou šnekovnic s opaným stoupáním v různých ástech téhož hřídele umožňuje protisměrný pohyb materiálu v témže žlabu. Podle provedení může být šnekovnice: a) plná (Obr. 7), b) obvodová (Obr. 8), c) lopatková (Obr. 9), d) kuželová (Obr. 10). Obr. 7 Plná šnekovnice [1] Plnou šnekovnici tvoří plochý závit z ocelového plechu nebo odlitek, který je svým vnitřním průměrem uchycen na hřídeli šneku. Šnekovnice z ocelového plechu bývá vyrobena buď válcováním z pásu nebo svařováním mezikruhových výstřižků, které jsou v jednom místě radiálně rozstřiženy a roztaženy na příslušné stoupání. Vícechodé šneky jsou vhodné pro šikmé šnekové dopravníky dopravující velmi sypké materiály, neboť zabraňují zpětnému pohybu materiálu. Obr. 8 Obvodová šnekovnice [1] BRNO 013 1

HLAVNÍ ČÁSTI ŠNEKOVÉHO DOPRAVNÍKU Šneky s obvodovou šnekovnicí jsou ureny pro dopravu tuhých, tekoucích a lepkavých materiálů, např. melasy, asfaltu, dehtu, které na šneku ulpívají. Šnekovnici zde tvoří opět šroubová plocha vytvořená z plechu, která je upevněna ke hřídeli v urité odlehlosti pomocí držáků z ploché oceli. Takto zhotovený šnek nemá kouty mezi šnekovnicí a hřídelem, takže se materiál nenalepuje. Obr. 9 Lopatková šnekovnice [1] Lopatkové šneky s lopatkami různého tvaru se používají tehdy, kdy se má dopravovaný materiál promíchávat. Obr. 10 Kuželová šnekovnice [1] Šneky s kuželovou šnekovnicí na Obr. 10 se používají pro speciální úely. Vyrábějí se někdy též s proměnlivým stoupáním. Jeli nejmenší průměr a nejmenší stoupání v místě přivádění materiálu, dosahuje se nakypření materiálu. Jejich použití je úelné při dopravě materiálu, který je choulostivý na stlaení. Přivádí-li se materiál do dopravníku v místě největšího průměru a maximálního stoupání, dochází při dopravě k jeho zhušťování stlaování [1]. 1. Žlab Velikost žlabu závisí na velikosti šneku a dopravovaném materiálu (např. abrazivnosti, zrnitosti). Žlab se vyrábí převážně z plechu tloušťek 3 až 8 mm. Horní okraje jsou vyhnuty ven, tím se zvýší tuhost žlabu a zároveň je na něj možné připevnit víko. Mezera mezi šnekem a dnem žlabu bývá 5 až 10 mm, u velkých dopravníků i větší. Její velikost závisí zejména na přesnosti výroby a dopravovaném materiálu. Aby se omezilo drcení zrnitých materiálů, případně jejich zadírání mezi dnem žlabu a šnekem, ukládá se šnek asto excentricky (obr. 11). Tím se dosáhne toho, že se mezera mezi šnekovnicí a žlabem ve směru otáení postupně zvětšuje. To má za následek jednak jejich nižší opotřebení, ale také menší poškození dopravovaného materiálu a tím také menší nároky BRNO 013 15

HLAVNÍ ČÁSTI ŠNEKOVÉHO DOPRAVNÍKU na hnací jednotku. Žlaby se spojují z dílů 1,5 až 6 m dlouhých. Při montáži je důležité dodržet jejich přímoarost, což je nezbytné pro následné uložení šneku []. Obr. 11 Uložení šneku ve žlabu [] 1.3 Pohon K pohonu šnekových dopravníků se dnes nejastěji používá převodových elektromotorů. Hnací skupina se ukládá obvykle na konzolu spojenou s elem žlabu nebo přírubovým spojem přímo na elo žlabu. U větších jednotek má pohon samostatný základ. Hnací moment se z výstupního hřídele převodovky přenáší na hřídel pružnou spojkou [1]. 1. Návrh koncepce Navržený šnekový dopravník je souástí tryskací komory ve firmě ŽĎAS, a. s., která má oznaení TK 5 x 5 a byla kompletně rekonstruována za pomoci firmy STROJMONT CZ, a. s., kde tento dopravník plní funkci dopravy materiálu mezi zásobníkem a metacím zařízením ocelových broků. Koncepní návrh této práce spoívá v dopravě ocelových broků žlabem za pomoci plného šneku, který je složen ze šnekovnice, epů a hřídele. Na hřídeli jsou tyto komponenty přivařeny. Takto složený šnek je uložen na vstupní straně v pevném ložiskovém tělese a na konci ve volném ložiskovém tělese. Šnek je pro svoji délku rozdělen na dvě ásti, které jsou mezi sebou spojeny spojovacím epem uloženém v kluzném pouzdru. Ložisková tělesa jsou připevněna na konzolu, která slouží zároveň i pro ukotvení celého šnekového dopravníku. Tato konzola je připevněna na elo žlabu. Pro pohon šneku ve žlabu je volena plochá elní převodovka dodávaná souasně s elektromotorem, která je nasunuta na vstupní hřídel šneku. Za pomoci přepólování elektromotoru změníme směr otáení šneku a tím i dopravu materiálu. Mazání ložisek je řešeno pomocí tlakových maznic. BRNO 013 16

VÝPOČET ZÁKLADNÍCH ROZMĚRŮ DOPRAVNÍKU. VÝPOČET ZÁKLADNÍCH ROZMĚRŮ DOPRAVNÍKU Šnekový dopravník bude zajišťovat dopravu ocelových broků ze zásobníku do metaek tryskací komory..1 Objemový dopravní výkon Q 3-1 Q V h 60 000 Q V 000 m (1) Q V 15m 3 h -1 Vztah (1) dle [], str 08, kde: Q.. dopravní výkon ze zadání je Q = 60 000 kg h ¹ γ... objemová hmotnost dopravovaného materiálu ze zadání pro ocelový granulát S330 [8] je γ = 3500 000 kg m ³ volím γ = 000 kg m ³. Průměr šnekovnice Průměr šnekovnice vypoítáme úpravou vztahu pro objemový dopravní výkon, pro který platí rovnice: Q V πd 3-1 3600 sψn CH h m () Vztah () dle [], str. 08, kde: D.. průměr šnekovnice [m] s.. stoupání šnekovnice [m]. Volí se s D n.. otáky šneku dle tab. 1, z rozmezí 0, 1 s -1 volím n = 0,8 s -1 ψ.. souinitel plnění žlabu dle tab. 1 a obr., pro velmi abrazivní materiály volím ψ = 0,15 (15 %) C H... korekní souinitel dle [], tab. 9.7, str. 09 z grafu vyteme pro úhel stoupání 0 je c H = 1 BRNO 013 17

VÝPOČET ZÁKLADNÍCH ROZMĚRŮ DOPRAVNÍKU Úpravou rovnice ze vztahu () dostaneme potřebný výpoet průměru šnekovnice pro daný dopravní výkon: D Q 3600 πψn C V 3 H m (3) D 3 15 3600 π 0,15 0,81 D 0,35 m 0,3 m Vypotený průměr šnekovnice je D = 0,35 m. Dle [9] normy ČSN ISO 1050 volím nejbližší možný průměr šneku D = 0,3 m. Stoupání šnekovnice dle lit. [] str. 08, kde s = D = 0,3 m. BRNO 013 18

POHON ŠNEKOVÉHO DOPRAVNÍKU 3. POHON ŠNEKOVÉHO DOPRAVNÍKU Pohon dopravníku ve většině konstrukních řešení zajišťuje asynchronní elektromotor. Hřídel elektromotoru je spojena s převodovkou, která redukuje otáky motoru na výstupní otáky převodovky. Hnací moment se z výstupního hřídele převodovky přenáší na hřídel šneku pružnou spojkou, ale v mém případě je převodovka nasunuta přímo na hřídel šneku, kde je zajištěna proti pootoení a axiálnímu posunutí. 3.1 Stanovení potřebného výkonu elektromotoru Minimální potřebný výkon elektromotoru pro dopravu požadovaného množství materiálu na urenou vzdálenost: Q γ g P V 3600 V l w h 150009,81 P 3600 P 983,9W 3 kw 3,655 0 W () Vztah () dle [], str. 09, kde: l V. vodorovná dopravní vzdálenost ze zadání l V = 3,65 m w. celkový souinitel odporu dle [], tab. 9., str. 10 pro abrazivní materiál je v rozmezí 5 volím w = 5 h. dopravní výška h = 0 m Podle vypoítaného výkonu P = 3 kw volím nejbližší vyšší trojfázový asynchronní elektromotor. K pohonu dopravníku jsem zvolil z katalogu firmy NORD Poháněcí technika, s. r. o., dle [10], str. 76, 100, 101, 116 elektromotor s oznaením Standard / IE 1 SK 11 M/ IM B5. Tento elektromotor je souástí převodovky dle kapitoly (3.). Parametry elektromotoru: Typ: SK 11 M/ Tvar IM B5 Výkon: P N = kw Otáky: n N = 15 min -1 Hmotnost: m = 30 kg BRNO 013 19

POHON ŠNEKOVÉHO DOPRAVNÍKU 3. Převodovka Z katalogu firmy NORD Poháněcí technika, s. r. o., dle [11], str. 0, 76, 100, 101, 116 volím převodovku s oznaením SK 8 AGB. Tato převodovka se zvoleným elektromotorem (Obr. 1) je dodávána jako plochá elní převodovka s oznaením SK 8 AGB 11M/ IM B5, A - dutá hřídel, G x silentblok, B - axiální zajištění. Parametry ploché elní převodovky: Typ: SK 8 AGB Výstupní otáky: n = 67 min -1 = 1,1 s -1 Kroutící moment: M = 570 Nm Převodový poměr: i ges = 1,5 Hmotnost: m = 85 kg Obr. 1 Rozměry ploché elní elektropřevodovky [11] Tab. 3 Doplňkové rozměry ploché elní elektropřevodovky [11] K1Bre K1 m n p g Typ mm SK 8 A 11M/ 610 517 8 11 11 8 BRNO 013 0

POHON ŠNEKOVÉHO DOPRAVNÍKU 3.3 Výpoet skutených hodnot a) Výpoet výstupních otáek n převodovky: n N n [s -1 ] (5) i ges n 15 1,5 67,37 min 1 1,1 s 1 b) Výpoet skuteného kroutícího momentu M k skut na výstupu z převodovky: M skut k M skut k P P [Nm] (6) ω π n 000 568, Nm π 1,1 Tento rozdíl ve výpotu kroutícího momentu je minimální oproti výsledku udávanému výrobcem převodovky NORD Poháněcí technika, s. r. o., M k 570Nm, a proto jej můžeme zanedbat. BRNO 013 1

KONTROLA DOPRAVOVANÉHO MNOŽSTVÍ. KONTROLA DOPRAVOVANÉHO MNOŽSTVÍ Při stanovení nejbližšího jmenovitého průměru šnekovnice dle ČSN ISO 1050 [9], kde D = 0,3 m se liší od vypoteného průměru dle vztahu (3), který by odpovídal požadovanému dopravovanému výkonu ze zadání. Volbou ploché převodovky s výstupními otákami n = 67 min -1 1,1 s -1 se liší od hodnoty uvažované ve vztahu (). Z tohoto důvodu je nutné provést kontrolu, zdali se objemový dopravní výkon ze vztahu (1) rovná skutenému dopravnímu výkonu..1 Skutené dopravované množství Q skut Q skut Q skut π D 3600 sψn C H [m 3 h -1 ] (7) π 0,3 3600 0,30,151,11 15,565m 3 h -1. Rozdíl dopravovaného množství Q Q ΔQ skut V (8) Q V 15,565-15 ΔQ 15 ΔQ 0,0376 0,0100 % Skutené dopravované množství je o % větší než požadované množství ze zadání. Pro zpřesnění dopravy požadovaného množství lze trojfázový asynchronní motor doplnit o frekvenní měni, kterým je možné regulovat otáky motoru a tím i hodnotu dopravovaného množství ve žlabu. BRNO 013

AXIÁLNÍ SÍLA 5. AXIÁLNÍ SÍLA Tato síla vzniká v ose šneku vlivem pohybujícího se materiálu uvnitř dopravníku. Pro odstranění této axiální síly dle vztahu (9) je zapotřebí umístit na stranu pohonu axiální nebo soudekové ložisko. F a M R tgα 1 1 [N] (9) s Vztah (9) dle [1], str. 181, kde: M.. hnací moment na hřídeli šneku = výstupní kroutící moment z převodovky kapitola 3. M = M = 570 Nm R s.. úinný poloměr šnekovnice [m] ze vztahu (10) viz [1] α 1.. úhel stoupání šnekovnice [rad] φ 1.. třecí úhel mezi materiálem a šnekem [rad] 5.1 Úinný poloměr šnekovnice R s D 0,7 0,8 [m] (10) 0,3 R 0,75 s R 0,1 m s 5. Úhel stoupání šnekovnice Pro výpoet úhlu stoupání šnekovnice α 1 použijeme rozvinutý závit šnekovnice (Obr. 13), kdy znám stoupání šnekovnice viz kapitola. a obvod, který vypoítám z průměru šnekovnice ze vztahu (3). O πd 1 s α1 tg [ ] (11) π D α 1 1 0,3 tg π0,3 α 1 1739 Obr. 13 Stoupání šnekovnice BRNO 013 3

AXIÁLNÍ SÍLA 5.3 Sypný úhel Sypný úhel souvisí se zrnitostí materiálu danou největším rozměrem zrna (kusu). Je to největší sklon stabilního povrchu volně nasypaného materiálu [13]. Ideální granulární hmota je tvořena kulikami. Velikost úhlu vnitřního tření φ ideální sypké hmoty je roven hodnotě úhlu svahu α (Obr. 1) a iní 30. Úhel svahu je u ideální sypké hmoty invariantní vůi vnějším i vnitřním vlivům [1]. Dle [1], str. 1, kde: Obr. 1 Geometrický model sypké hmoty [1] α = 30. úhel svahu kuliek (sypný úhel) d k = d max... průměr kuliky ze zadání ocelový granulát S330 zrnitost 0,85 1, mm volím d max = 1, mm 5. Třecí úhel Volím z [13], str. 100, sypný úhel α souvisí s vnitřním třením v materiálu, pro který platí f tg : α 30 [ ] (1) f f tg tg30 0,58 Dosazením do vztahu (9) dostáváme: 570 F [N] (9) a 0,1 tg 1739 30 F a 330 N BRNO 013

VÝPOČET ZAPLNĚNÍ ŽLABU 6. VÝPOČET ZAPLNĚNÍ ŽLABU Plochu zaplnění žlabu volím ψ = 15 % = 0,15 dle [], str. 09, tab. 9.1 pro materiál velmi abrazivní - v mém případě dle zadání abrazivo typu ocelový granulát S330 [8]. 6.1 Objem materiálu ve žlabu πd V ψl [m 3 ] (13) π0,3 V 3 V 0,00 m 0,153,65 kde: ψ.. souinitel plnění žlabu ψ = 15 % l... dopravní vzdálenost ze zadání l = 3,65 m 6. Hmotnost materiálu ve žlabu Ve vztahu (1) vypoítám celkovou hmotnost dopravovaného ocelového granulátu S330 v celkové dopravní délce l = 3,65 m. m m m m V γ [kg] (1) 0,00 000 m m 176 kg kde: γ... objemová hmotnost dopravovaného materiálu dle [8], γ = 000 kg m -3 6.3 Síla materiálu působící na žlab F m F m m g [N] (15) m 1769,81 F m 176,6 N kde: g.. gravitaní zrychlení g = 9,81 m s - BRNO 013 5

HMOTNOST ŠNEKU 7. HMOTNOST ŠNEKU Hmotnost šneku (Obr. 15) urím soutem hmotnosti hřídele m h, šnekovnice m š, epů m a redukce m r. Z rovnice (16) stanovím celkovou hmotnost šneku, kterou použiji pro návrh ložisek (viz kapitola 7.). m i vstup. konc. spoj. red. celk. m mh mš m m m m [kg] (16) Obr. 15 Šnek šnekového dopravníku 7.1 Hmotnost hřídele Hřídel šnekovnice je složen ze dvou stejně dlouhých ástí, které tvoří trubka (Obr. 16) - bezešvá hladká kruhová, dle ČSN 5715 z materiálu 11 353. Dle [16] katalogu firmy Ferona, a. s., volím TR 10 x 8. Obr. 16 Hřídel šnekovnice BRNO 013 6

HMOTNOST ŠNEKU m h l m [kg] (16) t bm m h m h,118,5 39, kg 0 kg kde dle [16]: D t.... vnější průměr trubky D = 10 mm t t... síla stěny trubky t = 8 mm l t.. délka trubky l = 10 mm =,1 m m bm. hmotnost běžného metru trubky TR 10 x 8 m bm = 18,5 kg/m 7. Hmotnost šnekovnice Hmotnost jednoho dílu šnekovnice o délce,08 m vypoítáme pomocí rozvinutého tvaru (Obr. 17) jednotlivých segmentů, který je vyroben z plechu o síle t p = 6 mm a jakosti S355JC+N (1.0579) dle EN 1005-. Obr. 17 Rozvinutý závit šnekovnice [15] BRNO 013 7

HMOTNOST ŠNEKU Dle [15], str. 95, kde: h... stoupání závitu, b p... šířka šroubové plochy, U; u.. délka vnější, vnitřní šroubovice, D; d.. vnější a vnitřní průměry šroubové plochy, w.. středový úhel výsee mezikruží rozvinutého povrchu jednoho závitu, F... plocha rozvinu jednoho závitu. Délka vnější šroubovice U π D h [m] (17) U π 0,3 0,3 1,055 m Délka vnitřní šroubovice u π d h [m] (18) u π 0,10 0,3 0,53m Šířka šroubové plochy b p b p D d [m] (19) 0,3 0,10 0,109 m Vnitřní poloměr rozvinutého závitu b u r U u [m] (0) 0,1090,53 r 0,08 m 1,055 0,53 Vnější poloměr rozvinutého závitu R r b [m] (1) R 0,08 0,109 0,191m BRNO 013 8

HMOTNOST ŠNEKU Středový úhel výsee mezikruží rozvinutého povrchu jednoho závitu 180U 180u w πr πr [ ] () 180U 1801,055 w 316,77 3168 πr π0,191 Plocha rozvinutého jednoho závitu w u R r R r F π [m ] (3) 360 r u F r 0,53 R r 0,191 0,08 0,08 m 0,08 Objem rozvinutého jednoho závitu V z F t [m 3 ] () V z 0,080,006 0,0009m 3 Hmotnost jednoho rozvinutého závitu m z m z V ρ [kg] (5) z 0,0009 7850 3,9 kg kg dle [17], str. 60 ρ oceli = 7850 kg m -3 Poet závitů (segmentů) jednoho dílu šnekovnice L,08 z s 0,3 [ks] (6) z 6,5 ks Celková hmotnost jednoho dílu šnekovnice m z [kg] (7) š m z m š 6,5 6 kg BRNO 013 9

HMOTNOST ŠNEKU 7.3 Hmotnost vstupního epu Obr. 18 Rozměry vstupního epu Objem vstupního epu: Objem epu poítám s drážkou pro pero a otvory pro připojení. vstup πdi V li [m 3 ] (8) vstup π 0,05 π 0,06 π 0,065 V 0,16 0,05 π 0,119 π 0,088 0,015 0,0 π 0,08 0,065 0,05 V vstup 0,0018m 3 0,0013m 3 Hmotnost vstupního epu: m vstup V ρ [kg] (9) vstup ocel m vstup 0,0013 7850 m vstup 10,05kg 11kg BRNO 013 30

HMOTNOST ŠNEKU 7. Hmotnost koncového epu Obr. 19 Rozměry koncového epu Objem koncového epu: konc. π di V li [m 3 ] (30) V konc. π 0,088 π 0,119 0,0 π 0,08 0,015 π 0,065 0,05 0,055 V konc. 0,000808m 3 0,00081m 3 Hmotnost koncového epu: m konc. V ρ [kg] (31) konc. ocel m konc. 0,00081 7850 m konc. 6,36 kg 7 kg BRNO 013 31

HMOTNOST ŠNEKU 7.5 Hmotnost spojovacího epu Obr. 0 Rozměry spojovacího epu Objem spojovacího epu: Objem epu poítám s otvory pro připojení. spoj. π di V li [m 3 ] (3) V spoj. π 0,05 π 0,06 0,10 π 0,05 0,10 0,10 V spoj. 0,000675m 3 0,00068m 3 Hmotnost spojovacího epu: m spoj. V ρ [kg] (33) spoj. ocel m spoj. 0,00068 7850 m vstup 5,338kg 6 kg BRNO 013 3

HMOTNOST ŠNEKU 7.6 Hmotnost epu redukce Obr. 1 Rozměry redukce Objem epu redukce: Objem redukce poítám s otvory pro spojení. red. π di V li [m 3 ] (3) V V red. spoj. π 0, 088 π 0,10 0,095 3 0,000 m π 0,05 0,005 0,10 Hmotnost epu redukce: m red. V ρ [kg] (35) red. ocel m red. 0,000 7850 m red 3,3 kg kg BRNO 013 33

HMOTNOST ŠNEKU 7.7 Hmotnost celého šneku Hmotnost celého šneku se skládá ze dvou hřídelů, dvou šnekovnic, vstupního, spojovacího, koncového epu a dvou redukcí. Do celkové hmotnosti jsem připoítal hmotnost spojovacích prvků a svary mezi šnekovnicí a hřídelí. Z tohoto důvodu navýším hmotnost o 16 kg. m celk. i vstup. konc. spoj. red. m mh mš m m m m [kg] (16) m celk. ( 0) ( 6) 11 7 6 ( ) m celk. 16 kg 16kg (spojovací prvky, svary...) 180 kg kde: m h... hmotnost jednoho dílu hřídele ze vztahu (16) m h = 0 kg m š... hmotnost jednoho dílu šnekovnice ze vztahu (7) m š = 6 kg m.. hmotnost vstupního epu ze vztahu (9) vstup. konc. m... hmotnost koncového epu ze vztahu (31) m hmotnost spojovacího epu ze vztahu (33) spoj. m = 11 kg vstup. m hmotnost redukce ze vztahu (35) m = kg red. red. konc. m = 7 kg m = 6 kg spoj. BRNO 013 3

ULOŽENÍ ŠNEKU 8. ULOŽENÍ ŠNEKU Pro výpoet radiálních sil vycházím z celkové hmotnosti šneku, která působí rovnoměrně a je rozložena ve vstupním, spojovacím a koncovém uložení. Proto vycházím z jednoduššího výpotu, kde zatížení šneku je lineární. Šnek je rozdělen na dvě ásti, na které působí poloviní síla celkové hmotnosti šneku. Každá samostatná ást šneku je uložena ve dvou ložiskových tělesech (podporách). Radiální síla na jedno ložisko: Obr. Uložení šneku F r F r mcelk. g [N] (36) i 1809,81 F r 1,5 N kde: m celk... hmotnost celého šneku ze vztahu (16) m celk. = 180 kg g gravitaní zrychlení g = 9,81 m. s - i. poet ložisek (podpor) i = ( - radiálně axiální ložiska, - kluzné ložiska) 8.1 Návrh ložiska pohonu Pro zachycení radiální a axiální síly volím na vstupní straně šneku dvouřadé soudekové ložisko od firmy ZKL, a. s., [18]. Katalogové íslo ložiska je 313EW33J. Ložisko je uloženo v tělese, zajistěno distanním kroužkem, a proti posunutí na hřídeli je opatřeno KM maticí s MB podložkou. Proti vniknutí neistot a úniku maziva je na rotaních souástech použito gufero s prachovkou GP 80x100x10, GP 60x80x8. Ložisko je mazáno plastickým mazivem LGMT za pomoci tlakové maznice. K utěsnění ložiskového tělesa a víka je použito O-kroužku pro těsnění nepohyblivých ástí (Obr. 3). BRNO 013 35

ULOŽENÍ ŠNEKU 8.1.1 Výpoet trvanlivosti ložiska Stanovení trvanlivosti ložiska provedeme pomocí online výpotu přímo na stránkách výrobce zvoleného ložiska. Parametry ložiska: Radiální dynamická únosnost C r = 30 kn Koeficient.. e = 0,30 Koeficient.. Y 1 = Koeficient.. Y = 3 Exponent p = 3,33 (10/3) Zadání výpotu: Otáky.. n = 67 min -1 Radiální síla jednoho ložiska... F r = 1,5 N = 0,15 kn ze vztahu (36) - k této radiální síle, která působí na ložisko vstupního uložení (F r vstup ) připotu zatížení elektropřevodovky m p = 85 kg 83 N F r vstup = 1,5 + 83 = 175,5 N, F r vstup = 1,755 kn Axiální síla... F a = 330 N =,33 kn ze vztahu (9) Obr. 3 Ložiskové těleso vstupní strany BRNO 013 36

ULOŽENÍ ŠNEKU Základní trvanlivost ložiska 10 6 L 10 C P p r [10 6 ot] (37) L 10 30 15,5 10 3 L 01,87 10 10 6 ot Poměr axiální a radiální síly F F a vstup r,33 3,0 e [-] (38) 1,755 Ekvivalentní dynamické zatížení P P Y [-] (39) 1 Fr Y Fa P 1,755 3,33 P 15,51 15,5 Základní trvanlivost ložiska h L L 10h 10h p C 6 r 10 [hod] (0) P 60n 30 15,5 3,33 6 10 6067 L 10h 5011161,8hod 510 6 hod Navržené ložisko svojí trvanlivostí VYHOVUJE. BRNO 013 37

ULOŽENÍ ŠNEKU 8. Návrh koncového ložiska Toto ložisko nezachytává axiální síly a je uloženo v ložiskovém tělese volně. Protože na koncové ložisko působí jen radiální síla, navrhuji dvouřadé naklápěcí kulikové ložisko od firmy ZKL, a. s., [19]. Katalogové íslo ložiska je 13. Ložisko je pevně uloženo na hřídeli a zajistěno proti posunutí pojistným kroužkem pro hřídele. Ložisko je mazáno plastickým mazivem LGMT za pomoci tlakové maznice. K utěsnění ložiskového tělesa a víka je použito O-kroužku pro těsnění nepohyblivých ástí. Proti vniknutí neistot a úniku maziva mezi tělesem a koncovým epem je použito gufero s prachovkou GP 80x100x10 (Obr. ). 8..1 Výpoet trvanlivosti ložiska Stanovení trvanlivosti ložiska opět provedeme pomocí online výpotu přímo na stránkách výrobce zvoleného ložiska. Parametry ložiska: Radiální dynamická únosnost C r = 98,880 kn Radiální statická únosnost. C or = 3,00 kn Exponent p = 3 Zadání výpotu: Otáky.. n = 67 min -1 Radiální síla. F r = 1,5 N = 0,15 kn dle vztahu (35) Obr. Uložení koncového ložiska BRNO 013 38

ULOŽENÍ ŠNEKU Výpoet ekvivalentního zatížení P Jelikož je axiální síla nulová, tak se bude radiální dynamické ekvivalentní zatížení rovnat zatěžující radiální síle F r na jedno ložisko. P F r 0,15kN Základní trvanlivost ložiska h L 10h p 6 C r 10 P [hod] (1) r 60n L L 10h 10h 98,880 0,15 3 6 10 6067 7956990hod,810 9 hod Navržené ložisko svojí trvanlivostí VYHOVUJE. 8.3 Návrh spojovacího ložiska Šnekový hřídel je ke své délce L = 0 mm vhodné rozdělit na dvě ásti o délce l = 10 mm, aby se zamezilo velkému průhybu celého šneku viz kapitola 9.5. Pro jejich spojení použiji spojovací ep, který je uložen v kluzném pouzdru tělesa středového ložiska. Vzhledem k nízkým otákám šnekového hřídele dle kapitoly 3. n = 67 min -1 volím dle katalogu firmy SKF Ložiska, a. s., [0], str. 3, kluzné pouzdro PSM 60-7-60-A51 z materiálu Sintered Bronze. Proti vniknutí neistot do třecích ploch je těleso zakryto víkem s hřídelovým těsnícím kroužkem tzv. Gufero GP 60x80x8. V dosedací ásti víka na těleso je drážka pro O-kroužek. Kluzné pouzdro je mazáno plastickým mazivem LGMT za pomoci tlakové maznice (Obr. 5). Kontrola pouzdra na otlaení Tlak v pouzdře: p p pouzdra Fr [MPa] () l d p h p p 88,9 6060 p p 0,5 MPa BRNO 013 39

ULOŽENÍ ŠNEKU kde: F r pouzdra radiální síla v pouzdře je dvojnásobkem síly radiální na jedno ložisko ze vztahu (35), kde F r = 1,5 N F r pouzdra = F r = 88,9 N l p... délka pouzda l p = 60 mm d h.... průměr hřídele d h = 60 mm p dov... dovolený tlak kluzného pouzdra je dle [0], str. 6, p dov = 0 MPa Podmínka: pp pdov 0,5 0 navržené kluzné pouzdro VYHOVUJE Obr. 5 Uložení a uchycení kluzného pouzdra v tělese BRNO 013 0

PEVNOSTNÍ KONTROLA 9. PEVNOSTNÍ KONTROLA V této kapitole provedu kontrolu hřídele šneku, pera, lícovaného a svarového spoje a tepelnou dilataci hřídele šneku [1]. 9.1 Kontrola hřídele šneku Šnek je namáhán ohybovým a kroutícím napětím, a proto je třeba zkontrolovat hřídel na kombinované napětí. V mém případě, kdy mám oba hřídele šneku stejně dlouhé L = 10 mm, vyberu jeden pro kontrolní výpoet. Pro zvolený materiál hřídele 11 353 jsem z tabulek [17], str. 5, vybral přibližně stejný materiál 11 33 s podobnými fyzikálními vlastnostmi. Kontrola na ohyb: Tíha jednoho dílu šneku: F F g g m m g [N] (3) š h 6 0 9,81 F g 67,5 N kde: m š.. hmotnost jednoho dílu šnekovnice ze vztahu (6) m š = 6 kg m h.. hmotnost jednodo dílu hřídele ze vztahu (16) m h = 0 kg g. tíhové zrychlení g = 9,81 m. s - Maximální ohybový moment: M M M max o max o max o Fg l Fg l h h [Nm] () 67.5,59 365,7 Nm 366 Nm kde: l h délka jednoho dílu šneku l h = 59 mm BRNO 013 1

PEVNOSTNÍ KONTROLA Modul průřezu v ohybu: W W o o h π Dh dh [mm ] (5) 3D π 10 86 310 W o 5153,mm Vztah () dle [17], str. 0, kde: D h vnější průměr hřídele šneku viz kapitola 7.1 D h = 10 mm D h vnitřní průměr hřídele šneku viz kapitola 7.1 d h = 86 mm Ohybové napětí: max Mo σo [MPa] (6) W o σ o 3 36610 5153, σ o 7,10 MPa Kontrola na krut Kroutící moment na hřídeli je totožný s momentem na výstupu z ploché převodovky viz kapitola 3., M k = 570 Nm. Modul průřezu v krutu: W k h π Dh dh [mm ] (7) 16D π 10 86 Wk 1610 W k 103068,88mm BRNO 013

PEVNOSTNÍ KONTROLA Napětí v krutu: M k τk [MPa] (8) Wk τ k 3 57010 103068,88 τ k 5,53 MPa Kontrola na tlak Tato kontrola se provádí kvůli vzniklému redukovanému napětí ve šnekovnici. Napětí v tlaku: Fa σt [MPa] (9) S F 330 σt π h h a D d π 10 86 1,83MPa Kontrola na redukované napětí Šneková hřídel je namáhána krutem, ohybem i tahem, je zapotřebí provést kontrolu k meznímu stavu pružnosti pro kombinované namáhání. σ RED RED 3 τ [MPa] (50) o t 7,1 1,83 k 35,53 RED 13,1 MPa Podmínka: - bezpenost k volím 3 R e σ k [-] (51) RED 180 13,1 3 BRNO 013 3

PEVNOSTNÍ KONTROLA 180MPa 39,3MPa Podmínka vzhledem k meznímu stavu pružnosti je splněna. kde: R e.. mez kluzu v tahu viz [17], str. 5, pro materiál 11 33 s podobnými fyzikálními vlastnostmi jako 11 353 je v rozmezí R e = 180 00 MPa volím R e = 180 MPa Maximální průhyb hřídele Kvadratický moment: π Dh dh I [mm ] (5) 3 π 10 86 I 3 I 55651,8mm Průhyb: y max 3 Fl [mm] (53) 8EI y max 3 67,5 59 8 10000 55651,8 y max 0,1 mm Z kontrolního výpotu průhybu hřídele a bezpenosti je zřejmé, že zvolená trubka Tr 10x8 pro hřídel šneku je vyhovující vzhledem k navržené mezeře 5 mm mezi šnekem a dnem žlabu. BRNO 013

PEVNOSTNÍ KONTROLA 9. Kontrola pera Pero přenáší kroutící moment dle kapitoly 3. M k = 570 Nm mezi převodovkou a hřídelí, z tohoto důvodu zkontrolujeme pero na otlaení. Pero je zvoleno dle výrobce NORD Poháněcí technika, s. r. o., ploché elní převodovky [11], oznaení Pero ČSN 0 56-1e7 x 9 x 90. Pero je vyrobeno z oceli 11 600. Hloubka drážky v hřídeli je t = 5,5 mm, hloubka drážky v náboji t 1 = 3,5 mm. Obr. 6 Těsné pero Velikost tlaku je: Pro vztah (5) z [], str. 90, je dovolený tlak u oceli v rozmezí 90 100 MPa volím p D = 90 MPa. p F M k pd [MPa] (5) t1 l d t1 l 570000 p 6,1MPa 505,5 90 p D Velikost tlaku p = 6,1 MPa je z podmínky splněna, zvolené pero VYHOVUJE. BRNO 013 5

PEVNOSTNÍ KONTROLA 9.3 Kontrola lícovaného spoje Spojení hřídele šneku se spojovacím epem bude provedeno pomocí dvou lícovaných šroubů vzájemně pootoených o 90 z důvodu vzniku vůlí při otáení. Obr. 7 Schéma a průběh tlaků lícovaného spoje Volba průměru spojovacích šroubů d d spoj. 0, 0,3 0, 0,3 50 [mm] (55) š d š d š 1015mm volím d š 15mm kde: d spoj... průměr spojovacího epu viz kapitola 7.5 obr. 0, d spoj. = 50 mm. Dle [17], str. 09 volím lícovaný šroub M 1 x 10 ČSN 0 1111-5.6 a pro zajištění je použita samojistná šestihranná matice M 1 ISO 700 5.6 BRNO 013 6

PEVNOSTNÍ KONTROLA Kontrola spojovacích šroubů na smyk Napětí ve smyku: Výpoet napětí ve smyku vychází ze vztahů dle [], str. 59 τ s M [MPa] (56) π d d i š k spoj. š s 3 57010 15 50 s 3,3 MPa kde: i š.. poet spojovacích šroubů volím i š = Dovolené napětí ve smyku: Dle [17], str. 03 a 5-55 volím materiál šroubu a matice 11 500, pro který je dovolené napětí ve smyku v rozmezí 0 60 MPa volím τ s dov = 0 Mpa. Podmínka: dov τs τs 3,3 MPa 0MPa lícovaný šroub ve smyku VYHOVUJE. Kontrola tlaku v hřídeli Vzniklý tlak: Výpoet tlaku v hřídeli vychází ze vztahů dle [], str. 73 p h 6 M spoj. d dš iš k [MPa] (57) 3 657010 50 15 ph 5,6MPa Dovolený tlak: Dle [17], str. 5 je pro zvolený materiál hřídele ocel 11 503 dovolený tlak v rozmezí 65 95 MPa volím p h dov = 65 MPa. BRNO 013 7

PEVNOSTNÍ KONTROLA Podmínka: dov ph ph 5,5MPa 65MPa vypotený tlak v hřídeli VYHOVUJE. Kontrola tlaku v náboji Vzniklý tlak: Výpoet tlaku v náboji vychází ze vztahů dle [], str. 73 p n M [MPa] (58) d D d š h k s i š 57010 15 10 50 pn Dovolený tlak: 3 9,6 MPa Dle [17], str. 5 je pro zvolený materiál hřídele ocel 11 503 dovolený tlak v rozmezí 65 95 MPa volím p h dov = 65 MPa. Podmínka: p n p dov n 9,6 MPa 65MPa vypotený tlak v náboji VYHOVUJE. BRNO 013 8

PEVNOSTNÍ KONTROLA 9. Kontrola svarového spoje Obr. 8 Svarový spoj Pro spojení vstupního epu a hřídele šneku jsem zvolil svarový spoj. Na výstupním epu je vytvořeno osazení pro nasunutí do hřídele. Po osazení v místě dolehnutí je proveden obvodový koutový svar o velikosti a 5. Zvolený přídavný svařovací materiál od firmy ESAB VAMBERK, s. r. o., dle [3], OK AUTROD 1.51 pro svařování metodou MIG/MAG je vhodný pro materiály s pevností v tahu do 530 MPa. Kontrola koutového svaru ve smyku Výpoet koutového svaru vychází ze vztahů dle [17], str. 693 τ ll Mk Mk [MPa] (59) Wk π D h a Dh 16 D a h 16 10 5 57010 π 10 5 10 τll 3 6,6MPa BRNO 013 9

PEVNOSTNÍ KONTROLA Dovolené napětí svarového spoje ve smyku Dle [], str. 130, pro dovolené napětí svaru ve smyku τ D se vychází z dovoleného napětí spojovaných materiálů v tahu σ D. V mém případě se jedná o dva různé materiály - ocel 11 353, ze které je vyrobena hřídel šneku, a S355J (11 503) pro výrobu epu volím ten material, u kterého je menší hodnota dovoleného napětí v tahu. Tato hodnota je u materiálu 11 353 v rozmezí 60 80 Mpa σ D = 60 Mpa. τ D 0,65σ 0,6560 35MPa [MPa] (60) D Podmínka: τll τd 6,6MPa 35MPa zvolený svarový spoj VYHOVUJE. 9.5 Kontrola tepelné dilatace hřídele šneku Poátení teplota dopravovaného materiálu ocelového granulátu S330 je 0 C, během procesu v tryskací komoře se teplota materiálu navýší o max. 60 C, proto je nutné spoítat teplotní dilataci šnekového hřídele pro uložení volného konce šneku v ložiskovém tělese, kde je vůle pro pohyb navrženého ložiska 13 (dvouřadé kulikové) v 10 mm na roztažení a v 7 mm na smrštění hřídele (Obr. ). Prodloužení jednoho dílu hřídele Δl LΔTα [mm] (61) Δl 59600,000011,63mm Celkové prodloužení obou dílů hřídele Δl celk Δl celk Δl [mm] (6) 1,63 3,6mm Celkové prodloužení obou dílů šnekového hřídele při ohřátí o 60 C nám vyhovuje pro navrženou vůli. Pokud bychom neuvažovali posuv volného uložení ložiska, mohlo by dojít při malé vůli v ložiskovém tělese v axiálním směru k poškození samotného tělesa a ostatních ástí šnekového dopravníku. BRNO 013 50

POSTUP MONTÁŽE 10. POSTUP MONTÁŽE Šnekový dopravník bude umístěn na rám konstrukce pro tryskací komoru za pomoci šroubového spoje. Samotné složení dopravníku bude probíhat v montážní hale. Kroky provedené v montážních operacích: 1) Jednotlivé díly oistit a připravit pro montáž, ) sešroubování jednotlivých ástí žlabu (poz. 5, 6), 3) složení a umístění spojovacího tělesa do žlabu (viz detail G, řez B-B), ) osazení šneků konzolou (poz. 3, ) a ložiskovými tělesy (poz. 11, 13), 5) hlavy šroubů (poz. 35) pojistit svarem proti uvolnění, 6) šířku vymezovacího kroužku (poz. 18) lícovat s tolerancí + 0,05 mm, 7) nasunutí šneků na spojovací ep, šnek excentricky uložit, konzoly ke žlabu přichytit pomocí svaru, 8) svrtat konzoly (poz. 3, ) s ely žlabu (poz. 5, 6), 9) svrtání šneků (poz. 1, ) se spojovacím epem (poz. 9), dodržet vůli pro volné koncové ložisko (dle detailu F) pomocí úpravy elních dosedacích ploch mezi epem a šnekem, 10) svrtání víka žlabu (poz. 8, 15) se žlabem (poz. 5, 6), 11) matice (poz. 5) pojistit svarem proti uvolnění, 1) nasunutí ploché elní elektropřevodovky (poz. 60) na vstupní hřídel šneku (poz. 1) a následné axiální zajištění (dle detailu H), 13) poz. 16, 17 přivařit po ustavení elektropřevodovky (poz. 60) 1) mazat ložiska plastickým mazivem LGMT za pomoci tlakových maznic (poz. 3), 15) zakrytování šnekového dopravníku (poz. 8, 15), 16) odzkoušet funkci šnekového dopravníku, dbát bezpenostních předpisů. BRNO 013 51

ZÁVĚR 11. ZÁVĚR Cílem bakalářské práce bylo provést výpoet a návrh konstrukního řešení šnekového dopravníku pro dopravu ocelových broků do otryskávae ocelových souástek. Zadané rozměrové a výkonnostní parametry urovalo zadání, kde dopravovaná vzdálenost inila 3650 mm, dopravované množství max 60 t/hod a dopravovaným materiálem byl ocelový granulát S330. Celý výpoet byl proveden za pomoci použité literatury a platných norem, které normalizují rozměry pro šnekové dopravníky. V první ásti byl proveden návrh a výpoet základních rozměrů dopravníku, pro které byla zvolena šnekovnice. Po výpotu potřebného výkonu elektromotoru následovala volba vhodné ploché elní převodovky. Poté bylo vypoteno skutené dopravované množství materiálu. Dalším obsahem této zprávy je výpoet vzniklé axiální a radiální síly šneku, zaplnění žlabu a celkové hmotnosti šneku. Šnek byl rozdělen na dvě stejné ásti a uložen ve zvolených ložiskových tělesech. Ložiska byla zkontrolována na trvanlivost. Poslední ástí výpotu je pevnostní kontrola šnekového hřídele, pera, lícovaného spoje, svarového spoje a tepelná dilatace hřídele šneku. Dle zadaných parametrů, zvolených komponentů a vypoítaných hodnot mohu konstatovat, že navržený šnekový dopravník vyhovuje požadavkům pro dopravu ocelových broků do tryskae ocelových souástek. Pro zvolený materiál šneku a žlabu je zřejmé, že nastane vyšší opotřebení při dopravě ocelového granulátu, a proto bych při konstrukci zvažoval jejich nahrazení kvalitnějším materiálem odolným vůi opotřebení. Další z možností pro snížení tření by bylo vhodné kontaktní povrch žlabu a šneku opatřit otěruvzdorným materiálem, který nám prodlouží životnost těchto dílů. Zvolená ložiska jsou svojí trvanlivostí naddimenzována, a i zde by se dalo uspořit. Přiložená výkresová dokumentace vychází z této technické zprávy, je vytvořena v programu AutoCAD Mechanical 009, a obsahuje sestavní výkres dopravníku a jednotlivé podsestavy. BRNO 013 5

POUŽITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE POUŽITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE [1] DRAŽAN, František; JEŘÁBEK, Karel. Manipulace s materiálem. 1. vyd. Praha: [] GAJDŮŠEK, Jaroslav; ŠKOPÁN, Miroslav. Teorie dopravních a manipulaních zařízení. 1. vyd. Brno: rektorát Vysokého uení technického v Brně, 1988. 77 s. [3] HAS CZ a. s., Šnekové dopravníky. [online]. 013 [cit. 013-06-03]. Dostupné z: <http://www.has.cz/produkty/preprava-sypkych-materialu/> [] OZF Macháek, Šnekové dopravníky DOZAmech. [online]. 01 [cit. 013-06-03]. Dostupné z: <http://www.snekovedopravniky.eu/snekove-dopravniky> [5] FIEDLER ZDENĚK spol. s. r. o., Šnekový dopravník. [online]. [cit. 013-06-03]. Dostupné z: <http://www.kotlenabiomasu.com/?38,snekovy-dopravnik> [6] TMT spol. s. r. o. Chrudim, Šnekové dopravníky. [online]. 005-013 [cit. 013-06-03]. Dostupné z: <http://www.tmt.cz/web/website/mainmenu/vyrobni-program/dopravnikysypkeho-materialu/snekove-dopravniky/> [7] m-tec CZ, s. r. o., Šnekové dopravníky. [online]. 010 [cit. 013-06-03]. Dostupné z: <http://www.silosystem.cz/cs/sneky.php> [8] WISTA s. r. o., Ocelový granulát S330. [online]. 010 [cit. 013-06-03]. Dostupné z: <http://www.wista.cz/produkty/tryskani/abraziva/ocelovy-granulat/> [9] ČSN ISO 1050. Zařízení pro plynulou dopravu: Šnekové dopravníky. Praha: Český normalizaní institut, 1993. 8 s. [10] NORD Poháněcí technika, s. r. o., Katalog asynchronních motorů. [online]. 013 [cit. 013-06-03]. Dostupné z: http://www.nord.com/cms/media/documents/bw/m7000_ie1_ie_ie3_gb_351.pdf [11] NORD Poháněcí technika, s. r. o., Katalog ploché elní převodovky. [online]. 013 [cit. 013-06-03]. Dostupné z: <http://www.nord.com/cms/media/documents/bw/g1000_cz_1810.pdf> [1] DRAŽAN, F. a kol.: Teorie a stavba dopravníků. 1. vydání. Praha: ČVUT, 1983. 90 s. [13] KYSELA, F. Stroje zdvihací a dopravníky. dotisk. Praha: SNTL, 1961. 15 s. [1] ZEGZULKA, J. Mechanika sypkých hmot. 1. vydání. VŠB Technická univerzita Ostrava. 00. 186 s. ISBN 80-8-0699-1 [15] LASKOWSKI, Max; JOHN, Georgie. Rozvinuté souásti z plechu. 3. nez. vyd. Praha: SNTL, 1975. 18 s. [16] Ferona, a. s., Trubka bezešvá hladká kruhová. [online]. 00-013 [cit. 013-06-03]. Dostupné z: <http://www.ferona.cz/cze/katalog/detail.php?id=915> BRNO 013 53

POUŽITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE [17] LEINVEBER, Jiří; VÁVRA, Pavel. Strojnické tabulky. 5. vydání. ALBRA 011. 97 s. ISBN 978-80-7361-081- [18] ZKL, a. s., Katalog soudeková ložiska. [online]. 01 [cit. 013-06-03]. Dostupné z: <http://www.zkl.cz/cs/cat/drsrb/313ew33j> [19] ZKL, a. s., Katalog dvouřadá naklápěcí kuliková ložiska. [online]. 01 [cit. 013-06-03]. Dostupné z: <http://www.zkl.cz/cs/cat/drsabb/313> [0] SKF Ložiska, a. s., Kluzná ložiska. [online]. 003 [cit. 013-06-03]. Dostupné z: <http://www.exvalos.cz/soubory/file/skf_kluzna_loziska.pdf> [1] JANÍČEK, Přemysl, a kol. Mechanika těles: pružnost a pevnost I. 3. přeprac. vyd., v Akademickém nakladatelství CERM 1. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 00, 87s. ISBN 80-1-59-X [] KŘÍŽ, Rudolf. Stavba a provoz strojů: uebnice stř. prům. škol strojnických. 1. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1977, 33 s. [3] ESAB VAMBERK, s. r. o., Přídavné svařovací materiály. [online]. 013 [cit. 013-06-03]. Dostupné z: http://products.esab.com/templates/t01.asp?id=770 BRNO 013 5

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ Veliina Jednotka Název veliiny b [mm] šířka pera b p [m] šířka šroubové plochy C or [kn] radiální statická únosnost C r [kn] radiální dynamická únosnost D [m] průměr šnekovnice D h, d h [mm] průměr hřídele d i [m] jednotlivé průměry epu d k [mm] průměr kuliky d š [mm] průměr spojovacího šroubu d spoj [mm] průměr spojovacího epu D t [mm] vnější průměr trubky e [-] koeficient f [-] vnitřní tření v materiálu F [m ] plocha rozvinutého závitu F a [N] axiální síla F g [N] tíha jednoho dílu šneku F m [N] síla materiálu působící na žlab F r [N] radiální síla F r pouzdra F r vstup [N] [N] radiální síla kluzného pouzdra radiální síla vstupního ložiska g [m.s - ] gravitaní zrychlení H [m] dopravní výška h [mm] výška pera BRNO 013 55

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ C H [-] korekní souinitel pro úhel stoupání žlabu i [ks] poet ložisek I [mm ] kvadratický moment i ges [-] převodový poměr ploché převodovky i š [ks] poet spojovacích šroubů k k [-] bezpenost v krutu k t [-] bezpenost v tlaku l [m] dopravní vzdálenost materiálu L [mm] délka jednoho dílu hřídele L 10 [ot] základní trvanlivost ložiska L 10h [hod] základní trvanlivost ložiska l i [m] jednotlivé délky průměrů epu l p [mm] délka kluzného pouzdra l t [mm] délka trubky l v [m] vodorovná dopravní vzdálenost M [Nm] kroutící moment ploché převodovky m bm [kg.m -1 ] hmotnost běžného metru trubky m celk [kg] celková hmotnost šneku konc m red m spoj m vstup m [kg] [kg] [kg] [kg] hmotnost koncového epu hmotnost epu redukce hmotnost spojovacího epu hmotnost vstupního epu m h [kg] hmotnost hřídele M k [Nm] hnací moment na hřídeli šneku M k skut [Nm] skutený kroutící moment na výstupu z převodovky m m [kg] hmotnost materiálu ve žlabu BRNO 013 56

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ M o max [Nm] maximální ohybový moment m š [kg] hmotnost jednoho dílu šnekovnice m z [kg] hmotnost jednoho rozvinutého závitu n [s -1 ] otáky n [s -1 ] výstupní otáky ploché převodovky n N [s -1 ] otáky elektromotoru P [kw] výkon p [-] exponent P [-] ekvivalentní dynamické zatížení p [MPa] velikost tlaku p D [MPa] dovolený tlak p h dov [MPa] dovolený tlak v hřídeli p dov [MPa] dovolený tlak v kluzném pouzdře p h [MPa] tlak v hřídeli p p [MPa] tlak v kluzném pouzdře Q [kg.h -1 ] dopravní výkon Q skut [m 3.h -1 ] skutené dopravované množství Q v [m 3.h -1 ] objemový dopravní výkon r [m] vnitřní poloměr rozvinutého závitu R [m] vnější poloměr rozvinutého závitu R e [MPa] mez kluzu v tahu R s [m] úinný poloměr šnekovnice s [m] stoupání šnekovnice S [mm] plocha t [mm] hloubka drážky v hřídeli t 1 [mm] hloubka drážky v náboji BRNO 013 57

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ t t [mm] síla stěny trubky U [m] délka vnější šroubovice u [m] délka vnitřní šroubovice V [m 3 ] objem materiálu ve žlabu konc V red V spoj V vstup V [m 3 ] objem koncového epu [m 3 ] objem epu redukce [m 3 ] objem spojovacího epu [m 3 ] objem vstupního epu V z [m 3 ] objem jednoho rozvinutého závitu w [-] celkový souinitel odporu w [ ] středový úhel výsee mezikruží W k [mm ] modul průřezu v krutu W o [mm ] modul průřezu v ohybu Y 1 [-] koeficient Y [-] koeficient y max [mm] maximální průhyb hřídele z [ks] poet závitů α [ ] úhel svahu kuliek sypný úhel α 1 [rad] úhel stoupání šnekovnice γ [kg.m -3 ] objemová hmotnost dopravovaného materiálu Δl [mm] prodloužení jednoho dílu hřídele Δl celk [mm] celkové prodloužení obou dílů hřídele ΔQ [%] rozdíl dopravovaného množství ρ oceli [kg.m -3 ] hustota oceli σ o dov [MPa] dovolené ohybové napětí σ o [MPa] ohybové napětí BRNO 013 58

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ σ RED [MPa] redukované napětí σ t [MPa] napětí v tlaku τ k dov τ s dov [Mpa] [MPa] dovolené napětí v krutu dovolené napětí ve smyku τ k [MPa] napětí v krutu τ s [MPa] napětí ve smyku φ 1 [rad] třecí úhel mezi materiálem a šnekem ψ [%] souinitel plnění žlabu ω [rad] úhlová rychlost BRNO 013 59

SEZNAM PŘÍLOH SEZNAM PŘÍLOH Výkresová dokumentace: Výkres sestavy ŠNEKOVÝ DOPRAVNÍK 0-SD-3K 1 ks Seznam položek ŠNEKOVÝ DOPRAVNÍK -SD-3K-K 5 ks Výkres svarku PRVNÍ DÍL ŠNEKU -SD-3K-1 1 ks Výkres svarku DRUHÝ DÍL ŠNEKU -SD-3K- 1 ks Výkres souásti SPOJOVACÍ ČEP -SD-3K-9 1 ks Přílohy na CD: Bakalářská práce: Zpráva - Šnekový dopravník (formát PDF) Výkresová dokumentace (formát PDF) BRNO 013 60