FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY O TECHNOLOGY AKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ ACULTY O ECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE O AUTOOTIVE ENGINEERING JEŘÁB SLOUPOVÝ VÝLOŽNÍKOVÝ PILLAR JIB CRANE BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR ALEŠ DIAS doc. Ing. JIŘÍ ALÁŠEK, Ph.D. BRNO 04

ABSTRAKT Smyslem této bakalářské páce je koncepční návh sloupového jeřábu, včetně důležitých pevnostních výpočtů. aximální nosnost je 500 kg při délce vyložení amene 4000 mm. Jeřáb je řešen jako pacující v blízkosti stěny a ozsah otáčení je tedy 80. Páce obsahuje také výbě vhodného kladkostoje z katalogu výobců. KLÍČOVÁ SLOVA Sloupový výložníkový jeřáb, sloup, výložník, zdvihací ústojí ABSTRACT The aim of my wok is conceptual design pilla jib cane including impotant stength calculations. Payload is 500 kg and length jib is 4 000 mm. The pilla jib cane is woking nea the wall and angle tuning is 80. The wok also includes the selection lifting gea with manufactue s catalog. KEYWORDS Pilla jib cane, pilla, jib, lifting gea

BIBLIOGRAICKÁ CITACE DIAS, A. Jeřáb sloupový výložníkový. Bno: Vysoké učení technické v Bně, akulta stojního inženýství, 04. 5 s. Vedoucí bakalářské páce doc. Ing. Jiří alášek, Ph.D.

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Pohlašuji, že tato páce je mým původním dílem, zpacoval jsem ji samostatně pod vedením doc. Ing. Jiřího aláška, Ph.D. V Bně dne 7. květen 04. Jména a přímení

PODĚKOVÁNÍ Tímto bych chtěl poděkovat svému vedoucímu bakalářské páce doc. Ing. Jiřímu aláškovi Ph.D. za odboné ady a pomoc při tvobě této bakalářské páce ale také obchodním zástupcům Liftket, Demag, eona za poskytnuté infomace o jejich poduktech. Dále bych chtěl poděkovat odičům za podpou při studiu.

Aleš Dias, 04 Tato páce byla vytvořena jako školní dílo na Vysokém učení technickém v Bně, akultě stojního inženýství. Páce je cháněna autoským zákonem a její užití bez udělení opávnění autoem je v ozpou se zákonem, vyjma zákonem definovaných případů.

Obsah Úvod.... Rozdělení sloupových jeřábů.... Plně otočný sloupový jeřáb se spodní podpěou.... Polootočný sloupový jeřáb s honí podpěou....3 Polootočný sloupový jeřáb se spodní podpěou... 3.4 Polootočný sloupový jeřáb kloubový... 3. Zadání... 4 3. Volba typu otočného mechanismu... 4 4. Volba kladkostoje... 5 4. Poovnání cen kladkostojů od největších světových výobců... 5 4. Použitý kladkostoj... 6 5. Volba a výpočet paametů sloupového jeřábu... 6 5. Výložník... 6 5.. Volba pofilu výložníku... 6 5.. Volba mateiálu výložníku... 7 5..3 Výpočet výpočtové meze kluzu výložníku... 8 5..4 Výpočet půřezového modulu v ohybu výložníku... 8 5..5 Skutečné napětí ve výložníku... 0 5..6 Skutečný součinitel bezpečnosti výložníku... 5..7 Výsledné vnitřní účinky ve výložníku... 5. Návh ložisek na mechanismus otoče... 4 5.3. Spodní ložisko otoče... 6 5.3. Honí ložisko otoče... 7 5.3 Návh sloupu jeřábu... 8 5.3. Volba pofilu sloupu... 8 5.3. Volba mateiálu sloupu... 9 5.3.3 Výpočet výpočtové meze kluzu výložníku... 9 5.3.4 Výsledné vnitřní účinky ve sloupu... 9 5.3.5 Výpočet půřezového modulu v ohybu sloupu... 3 5.3.6 Skutečný součinitel bezpečnosti... 33 5.4 Návh ukotvení sloupu... 35 5.4. Volba kotevních šoubů... 35 5.4. Výpočet dovoleného napětí ve šoubu... 36 5.4.3 Výpočet jednotlivých sil ve šoubech... 36 5.4.4 Výpočet půměu šoubu... 37 9

6. Volba příslušenství... 38 6. Volba konzoly s upínkami... 38 6. Volba džáku C-pofilu... 39 6.3 Volba C-pofilu... 39 6.4 Volba vozíku po ploché kabely... 40 6.5 Volba vodící konzoly... 40 6.6 Volba zátky... 4 6.7 Volba koncového doazu... 4 6.8 Volba pyžového náazníku... 4 6.9 Volba plochých kabelů... 43 Závě... 44 Seznam použitých zdojů... 45 Seznam použitých zkatek a symbolů... 47 Seznam obázků... 49 Seznam tabulek... 50 Seznam příloh... 5 0

Úvod Jeřáb je dopavní stoj z kategoie zdvihadel, kteý přemisťuje břemena jak ve svislém tak i ve vodoovném směu. Koncepčních návhů je mnoho. Já se zaměřím pouze na sloupový výložníkový jeřáb. Ten je specifický po použití hlavně ve výobních halách k přemisťování břemen ale lze jej nalézt i ve venkovním postředí. Důležité je po něj pevný základ, aby mohl být náležitě ukotven. To ve všech případech nelze splnit a tak se setkáváme s řešením, kdy je sloupový jeřáb ukotven na ocelovou mezidesku. Nosnost se pohybuje obvykle do 5t. Při větších hmotnostech břemen se používá spíše mostových jeřábů nebo jeřábů polopotálových. Oba dva ale potřebují upavit konstukci haly nebo jiných posto, ve kteých jsou povozovány, což u sloupového jeřábu potřeba není. Sloupové jeřáby mohou být otočné o 360 při použití spodní podpěy s odvalem po sloupu nebo o 70 při použití navařených patek na sloup a uchycení výložníku k těmto patkám. Poslední možností je jeřáb kloubový, kteý umožňuje přemístit břemeno tzv. za oh nebo např. i z haly do nákladního automobilu. Tuto vlastnost mu popůjčuje výložník, kteý je složen ze dvou kusů s kloubem vpostřed (viz ob. 4). Rozsah jeho otočení je také 70 a jeho uchycení je stejné jako u předchozího typu, tudíž k patkám navařených na sloupu. Dalším specifikem po sloupové jeřáby je řetězový kladkostoj, kteý ve většině případů převažuje před kladkostojem lanovým. Z paxe také vyplynulo, že je nutností konstuovat tyto jeřáby s velkou přetížitelností, ne vždy se totiž obsluze podaří spávně odhadnout hmotnost břemene.

. Rozdělení sloupových jeřábů. Plně otočný sloupový jeřáb se spodní podpěou - otočný o 360 - největší nosnost až kolem 0t Ob. : Plně otočný sloupový jeřáb se spodní podpěou a otočením 360 []. Polootočný sloupový jeřáb s honí podpěou - otočný o 70 - nejmenší nosnosti, obvykle do t Ob. : Polootočný sloupový jeřáb s honí podpěou a otočením 70 []

.3 Polootočný sloupový jeřáb se spodní podpěou - otočný o 70 - střední nosnosti až kolem 3t Ob. 3: Polootočný sloupový jeřáb se spodní podpěou a otočením 70 [].4 Polootočný sloupový jeřáb kloubový - otočný o 70 hlavního amene a 300 pomocného amene - nejmenší nosnosti, obvykle do t s možností přemístit břemeno tzv. za oh Ob. 4: Polootočný sloupový jeřáb kloubový [] 3

. Zadání Délka vyložení amene: Výška zdvihu: Nosnost: 4000 mm 6800 mm 500 kg Ob. 5: Schéma sloupového jeřábu a důležitých paametů [0] 3. Volba typu otočného mechanismu Vzhledem k tomu, že nebyl zadán ozsah otáčení, volil jsem, že jeřáb bude pacovat u stěny. Z tohoto důvodu se předpokládá, že manipulační posto bude v ozsahu 80. Typ sloupového jeřábu tedy bude dle ob. 3. Tento ozsah musí být dále omezen doazy na sloupu, z důvodu možnosti otáčení daného typu jeřábu o 70 a možného nebezpečí kontaktu se stěnou. 4

4. Volba kladkostoje 4. Poovnání cen kladkostojů od největších světových výobců Z šioké škály výobců kladkostojů jsem se omezil na 4 výobce a to: LITKET, DEAG, SW, ABUS. Od fimy LITKET lze pořídit elektický řetězový kladkostoj, kteý je použit v této páci a to model 070/54 s nosností 600 kg za 64 8 Kč bez DPH (je to konečná cena včetně zvýšené výšky zdvihu a větší délky kabelu dle paametů v zadání). Vzhledem k tomu, že mám větší výšku zdvihu tak se připlácí za každý její met navíc 088 Kč a za každý met navíc ovládacího kabelu 60 Kč [3]. Základní povedení tohoto kladkostoje je s výškou zdvihu 3 mety a délkou kabelu,5 metu v ceně 59 947 Kč bez DPH. Dále lze zakoupit kladkostoje s elektickým pojezdem a nosností 000 kg v ceně od 5 98 do 76 45 Kč bez DPH a nosností 000 kg v ceně od 6 675 do 80 838 Kč bez DPH. Od fimy ABUS lze zakoupit řetězový elektický kladkostoj s nosností 000 kg a elektickým pojezdem, základní výškou zdvihu 3 mety a délkou kabelu,3 mety za 67 4 Kč bez DPH [6]. O třídu vyšší je kladkostoj s nosností 000 kg a elektickým pojezdem, paamety zdvihu a kabelu jsou stejné, ovšem cena je 86 789 Kč bez DPH [9]. Od fimy DEAG lze zakoupit elektický řetězový kladkostoj s nosností 600 kg za 74 000 kč. Závěsný elektický řetězový kladkostoj bez elektického pojezdu a nosnosti 000 kg za 3 50 Kč bez DPH [4]. O třídu vyšší je řetězový kladkostoj s nosností 000 kg také bez elektického pojezdu za 4 400 Kč bez DPH [5]. Od fimy SW lze zakoupit řetězový elektický kladkostoj s nosností 000 kg a zavěšením na hák bez elektického pojezdu za 57 360 Kč bez DPH [7]. O třídu nižší je kladkostoj s nosností 600 kg bez elektického pojezdu za 55 00 Kč bez DPH [8]. Poovnání jednotlivých kladkostojů od ůzných výobců je povedeno v tab. a to jak po elektické řetězové kladkostoje s pojezdem tak i po volně zavěšené kladkostoje. 5

Výobce Nosnost [kg] Elektický pojezd Cena bez DPH v Kč ABUS 000 ANO 67 4 000 ANO 86 789 STAR LITKET 600 ANO 64 8 000 ANO 67 856 000 NE 3 50 DEAG 600 ANO 74 000 000 NE 4 400 SW 600 NE 55 00 000 NE 57 360 Tab. : Poovnání cen kladkostojů 4. Použitý kladkostoj Kladkostoj je volen od Německé fimy LITKET dle []. Důvodem je šioký výbě poduktů a hlavně špičková kvalita a dostupnost sevisu ve velmi kátké době přímo od výobce sídlícího v Německu. Typ kladkostoje je 600/-4, model 070/54. Tento kladkostoj bude s typem pojezdu 000 S. Jedná se o elektický pojezd. Šířka příuby je u tohoto typu pojezdu 0 300 mm. Rychlost zdvihu 4 m/min. 5. Volba a výpočet paametů sloupového jeřábu 5. Výložník 5.. Volba pofilu výložníku Výložník je volen s I pofilu. Je na výbě ze dvou duhů. Klasický I pofil, kteý má při stejné výšce pofilu vyšší únosnost ale větší vlastní hmotnost a ekonomický pofil IPE. Jeho výhodou je, že při stejné hmotnosti má větší únosnost a nevýhodou je větší výška pofilu. Větší výška nám ale při návhu sloupového jeřábu nevadí, tudíž budeme dále uvažovat jen pofil IPE z důvodu lepšího poměu únosnost/hmotnost. Také cena je nižší, viz tab. kde je poovnání 4 m dlouhého výložníku ze zadání. 6

Cena za kg Hmotnost 4 m pofilu Cena za 4 m pofilu W x [cm 3 ] IPE 40 (S35JR) 0,008 Kč,8 kg 457 Kč 34 cm 3 I 40 (S35JR) 0,68 Kč 44,8 kg 994 Kč 354 cm 3 IPE 70 (S35JR) 0,008 Kč 44,4 kg 889 Kč 49 cm 3 Tab. : Poovnání I pofilů Z tabulky vyplývá, že např. zvolení IPE 70 místo I 40 má dvě výhody a to nižší cena (o 3,5%) a záoveň větší únosnost (o 7,5%). Tak pokud nejsme omezeni výškou pofilu z nějakého důvodu, je ekonomičtější volit pofil IPE. Ob. 6: Schéma pofilu IPE Ob. 7: Schéma pofilu I 5.. Volba mateiálu výložníku Dále je třeba ještě posoudit spávnou volbu mateiálu. Běžně se volí mateiál po svařované konstukce. Nejobvyklejší jsou S35JR ( 375) a S355J (53). Sloupový jeřáb bude pacovat ve vnitřních postoech a tak není třeba uvažovat tanzitní teploty, podle nichž by byl lepší mateiál S355J (J=> 7 J při -0 C). Rozhodneme tudíž dle ekonomičnosti k mezi kluzu. Sovnání opět povedeme např. na IPE 40. Cena za kg Hmotnost 4 m pofilu Cena za 4 m pofilu R e [Pa] IPE 40 (S35JR) 0,008 Kč,8 Kč 457 Kč 35 Pa IPE 40 (S355J),808 Kč,8 Kč 678 Kč 355 Pa Tab. 3: Poovnání mateiálu 7

Z tabulky opět plyne, že ceny se liší jen o 8% kdežto meze kluzu o 34%. Tak zvolením mateiálu S355J více získáme, než ztatíme a navíc, budeme moci volit menší ozměy vzhledem k větší únosnosti mateiálu, což povede k dalšímu zekonomičtění návhu a možná i menším volbám pofilů a celkové úspoře hmotnosti. ateiál je volen S355J ( 53) inimální mez kluzu Návhový součinitel je volen k R e min 355 Pa dle [], st. 8 5..3 Výpočet výpočtové meze kluzu výložníku R e R k e min n 355 Pa R e 77, 5 Pa kde: n R e min [Pa] minimální mez kluzu mateiálu R e [Pa] výpočtová mez kluzu mateiálu k n [-] návhový součinitel 5..4 Výpočet půřezového modulu v ohybu výložníku Ob. 8: Schéma uložení konstukce výložníku 8

Dynamický součinitel zdvihu φ dle [], st. 307 po v z = 4 m min -,3 0,005 v z,3 0,005 m s 4 ms,3 kde: v z [m min - ] ychlost zdvihu kladkostoje [-] dynamický součinitel zdvihu Zatěžující síla od maximální hmotnosti břemene: B B B m B g 500 kg 9,8 ms 9 500 N,3 9 43,8 N kde: B [N] zatěžující síla od maximální hmotnosti břemene [-] dynamický součinitel zdvihu m B [kg] maximální hmotnost břemene Zatěžující síla od vlastní hmotnosti kladkostoje: K K K m K g 7 kg 9,8 ms 70 N 706,3 N kde: K [N] zatěžující síla od vlastní hmotnosti kladkostoje m K [kg] hmotnost kladkostoje Zatěžující síla od kladkostoje a břemene: K B K B K B 9 500 N 70 N 0 0 N kde: [N] zatěžující síla od hmotnosti kladkostoje a břemene K B B [N] zatěžující síla od maximální hmotnosti břemene K [N] zatěžující síla od vlastní hmotnosti kladkostoje Ohybový moment od síly K B K B K B l : 0 0 N 4 000 mm 80 840 000 K B N mm 9

kde: [N mm] ohybový moment od síly K B K B [N] síla od hmotnosti kladkostoje a K B břemene l [mm] délka vyložení amene Výpočet půřezového modulu v ohybu výložníku k ose x: R W W e x x W K B x 80 840 000 Nmm 455 436,6 mm 77,5 Pa 455 cm W 3 x kde: R K B e 3 R e [Pa] výpočtová mez kluzu mateiálu Ob. 9: Schéma pofilu s ovinami ohybu [N mm] ohybový moment od síly K B K B W x [mm 3 ] modul půřezu v ohybu výložníku k ose x Vzhledem k tomu, že ještě není uvážená vlastní hmotnost výložníku z důvodu tepve jeho návhu, je volen pofil IPE 300 (má W = 557 cm dle [3], st. 94) a teď se může vypočítat skutečné napětí s uvážením vlastní hmotnosti výložníku. 5..5 Skutečné napětí ve výložníku Skutečný ohybový moment zvětšený o vlastní hmotnost výložníku. Hmotnost m pofilu IPE 300 je 4, kg [3], st. 94 4 m pofilu IPE 300 mají: m HV 68, 8 kg Ob. 0: Schéma výložníku 0

Zatěžující síla od vlastní hmotnosti výložníku: HV HV HV m HV g 68,8 kg 9,8 ms 660 N 655,93 N kde: HV [N] zatěžující síla od vlastní hmotnosti výložníku m HV [kg] vlastní hmotnost výložníku Ohybový moment od síly : HV HV HV HV l 660 N 4 000 mm 3 30 000 N mm kde: HV [N] zatěžující síla od vlastní hmotnosti výložníku l [mm] délka vyložení amene HV [N mm] ohybový moment od síly HV Celkový ohybový moment působící na pofil výložníku v nebezpečném místě A (viz ob. 0): OV OV K B HV 80 840 000 N mm 3 30 000 N mm 84 60 000 N mm kde: OV [N mm] celkový ohybový moment působící na výložník [N mm] ohybový moment od síly K B K B HV [N mm] ohybový moment od síly HV Skutečné napětí ve výložníku: V W V OV x 84 60 000 Nmm 557 000 mm 3 5,09 Pa

kde: OV [N mm] celkový ohybový moment působící na výložníku W x [mm 3 ] modul půřezu v ohybu výložníku k ose x V [Pa] skutečné napětí ve výložníku Vzhledem k tomu, že je dosti velké vyložení amene, je ohybový moment majoitním napětím a může se zanedbat posouvající síla, kteá namáhá pofil výložníku na smyk a má tedy zanedbatelný vliv na skutečné napětí (je řádově kolem 5%). 5..6 Skutečný součinitel bezpečnosti výložníku k k k k R e min V 355 Pa,35 5,09 Pa kde: R e min [Pa] minimální mez kluzu mateiálu V [Pa] skutečné napětí ve výložníku k k [-] skutečný součinitel bezpečnosti 5..7 Výsledné vnitřní účinky ve výložníku VVU je jen po I pofil bez uvažování přivařené tyče po otoč viz ob. a ob. 6 Ob. : Zjednodušené schéma výložníku

Úplné uvolnění povedeme dvěma řezy I a II viz ob.. Gafické znázonění VVÚ je povedeno na ob. 5, kde největší ohybový moment je ve vetknutí a má hodnotu OII. Ob. : Schéma řezů výložníku I. xi l 0; n i ix 0 N I 0 N n i iz 0 T I K B 0 0 N 0 T I K B n i iy 0 OI K B x 0 4 000 0 0 N mm 40 40 000 N mm I OI K B x I Ob. 3: Schéma I úseku výložníku l II. xii ; l n i ix 0 N II 0 N n i iz 0 T II T II HV HV 870 N K B K B 0 660 0 0 N n l iy 0 OII HV xii K B xii 0 i Ob. 4: Schéma II úseku výložníku OII HV x II l KB x II 6604000 4000 4000 6604000 0 0 N 4 000 mm 84 60 000 N mm 3

Ob. 5: VVÚ výložníku 5. Návh ložisek na mechanismus otoče Spodní ložisko otoče bude soudečkové ložisko. Toto ložisko umožňuje přenášet jak velké adiální, tak i velká axiální zatížení. Honí ložisko bude také soudečkové, ale bude přenášet jen adiální síly. Důvodem volby těchto duhů ložisek je ten, že patky, na kteých budou ložiska umístěna, jsou navařeny na sloup a vzdálenost od sebe dle předběžného návhu je 800 mm. Vlivem nepřesností vznikající při výobě a svařování, by se mohlo stát, že použití kombinace např. kuželíkové a válečkové ložisko by došlo k jejich zničení při montáži a to z důvodu překočení výobních nepřesností, kteá jsou tyto ložiska schopny kompenzovat. To se ale nemůže stát při použití soudečkových ložisek, kteé umožnují naklápění a vyovnávají učité nepřesnosti výoby řádově více než předchozí kombinace ložisek. Vzhledem k tomu, že ložisko bude konat pouze otáčivý pohyb v ozmezí 80 a to jen, když bude potřeba otočit s výložníkem, uvažuje se u obou ložisek se statickou únosností. Předběžný návh mechanismu otoče je na ob. 6, kde ozmě 800 mm je vzdálenost dosedacích ploch ložisek. Vzdálenosti c a d jsou předběžně voleny dle ob. 6 a 7, pokud se na jejich základě zvolí nějaká přijatelná ložiska a ozmě 800 se nebude měnit, budou se hodnoty c a d lišit jen o polovinu tloušťky zvolených ložisek a síla na ně působící bude tedy nepatně nižší, což ale příznivě působí na životnost těchto ložisek. 4

Ob. 6: Předběžný návh uložení otoče Ob. 7: Schéma sil působící na ložiska 5

n i n i n i ix iz 0 0 ib 0 AX BZ BX HV 0 K B BX K B l AX c d HV K B l 0 AX 4 000 660 0 04 000 05 00N 75 65 AX 0 BZ HV 660 0 0 870 N HV l c d K B l 5.3. Spodní ložisko otoče - ložisko je voleno soudečkové od fimy SK - zatížení se uvažuje pouze statické z důvodu malé fekvence otáčení a to jen v ozsahu max. 80 - ložisko je umístěno v bodě B (viz ob. 6 a 7) Ekvivalentní statické zatížení ložiska dle [7], st. 0 a 39 - po výbě ložiska je C o = P o P o Y o a P 05 00 N,8 870 N 44 566 N o Za síly udávané výobcem dosadíme : kde: ΒX ; a ΒZ P O [N] ekvivalentní statické zatížení ložiska C O [N] statická únosnost ložiska [N] adiální síla působící na ložisko a [N] axiální síla působící na ložisko Y O [-] výpočtový součinitel BX [N] síla působící na ose x v bodě B (viz ob. 7) BZ [N] síla působící na ose z v bodě B (viz ob. 7) 6

Tomuto návhu nejlépe odpovídají dvě vaianty ložisek: Pvní vaianta Duhá vaianta B = 33 mm d = 40 mm D = 90 mm C o = 40 kn B= 36 mm d = 45 mm D = 00 mm C o = 83 kn kde: C O [kn] statická únosnost ložiska Ob. 8: Soudečkové ložisko [7] Vzhledem k tomu, že síla působící na ložiska bude nepatně nižší z důvodu popsaného v úvodu kapitoly 5., volím pvní vaiantu se statickou únosností C o = 40 kn. PO C O 7,. 38 44 566 40 000 P 40 000 N volím ložisko 308 E st o 5.3. Honí ložisko otoče - ložisko je voleno soudečkové od fimy SK - zatížení se uvažuje pouze statické z důvodu malé fekvence otáčení a to ještě v ozsahu max. 80 - zde je uvažováno pouze adiální zatížení, potože veškeé axiální síly přenáší spodní válečkové ložisko - ložisko je umístěno v bodě A (viz ob. 6 a 7) Ekvivalentní statické zatížení ložiska dle [7], st. 0 - po výbě ložiska je C o = P o P o Za síly udávané výobcem dosadíme : AX 7

kde: P O [N] ekvivalentní statické zatížení ložiska [N] adiální síla působící na ložisko AX [N] síla působící na ose x v bodě A (viz ob. 7) C O [N] statická únosnost ložiska P 05 00 N o volím ložisko 7,. 38 308 E st d = 40 mm D = 90 mm B = 3 mm C o = 08 kn Ob. 9: Soudečkové ložisko [7] 5.3 Návh sloupu jeřábu 5.3. Volba pofilu sloupu Sloup je volen z kuhové tubky. Z důvodu velké výšky sloupu bude svařen ze dvou kusů (viz. Ob. 0). Požadovaná výška zdvihu je sice 6 800 mm ale výška pofilu výložníku je 300 mm a stavební výška kladkostoje je h =570 mm, poto je celková výška sloupového jeřábu 7800mm. Jeřáb tedy bude mít zdvih přibližně o 0 cm větší. Ob. 0: předběžný návh sloupu 8

5.3. Volba mateiálu sloupu ateiál je volen 53 a to ze stejných důvodů jako výložník. inimální mez kluzu R e min 355 Pa dle [], st. 8 Návhový součinitel je volen k 5.3.3 Výpočet výpočtové meze kluzu výložníku R e R k e min n 355 Pa R e 77, 5 Pa n kde: R e min [Pa] minimální mez kluzu mateiálu R e [Pa] výpočtová mez kluzu mateiálu k n [-] návhový součinitel 5.3.4 Výsledné vnitřní účinky ve sloupu Ze síly od hmotnosti břemene, kladkostoje a síly od vlastní hmotnosti výložníku máme stanoveny síly v bodech A a B (viz kapitola 5.). Tyto síly, jsou však vzdáleny o hodnotu e od středu sloupu a to z důvodu, že ložiska jsou umístěné na patkách, tak je musíme přepočítat s uvážením této vzdálenosti k ose sloupu. Dále je třeba si uvědomit, že síly v bodech A a B jsou opačné než v kapitole 5. a to z důvodu pincipu akce a eakce. Indexy u zatěžujících sil v této kapitole (5.3.4) nesouhlasí s indexováním sil podle toho, v jakém směu vzhledem k souřadným osám působí a to z důvodu převzetí těchto sil z eakcí v ložiscích, kde byl jiný souřadný systém (viz ob. 7). Tato neshoda je dána zvykem, mít osu x totožnou se střednicí putu (viz např. ob. 4). Vzdálenost h u ob. je dána součtem h = c + d viz ob. 6 a ozmě b vyplývá z ob. 0 a, kde b = h + h 3 h. 9

Ob. : Schéma stykových a zatěžujících sil na sloup Úplné uvolnění povedeme dvěma řezy I a II viz ob.. Ob. : Schéma řezů na sloupu 30

I. xi 0; h n i ix 0 N I 0 n i iz 0 T I AX 05 00 N 0 T I AX n i iy 0 OI AX x I 0 OI AX x I Ob. 3: Schéma I úseku výložníku II. xii h; h b n i ix 0 N II 0 n i iz 0 T II BX AX 0 T II 05 00 N 05 00 N 0 N AX BX n i iy 0 OII OII BX BX x II h x e 0 x h x e II Ax AX II II BZ BZ Ob. 4: Schéma II úseku výložníku Někteé ohybové momenty ve významných bodech: Ohybový moment v bodě A : xi 0 mm x 05 00 N 0 mm 0 N mm OI AX I h xi h 800 mm Ohybový moment ve vzdálenosti : 400 mm x 05 00 N 400 mm 4 080 000 N mm OI AX I 3

Ohybový moment v bodě x h OII BX B : xii h 800 mm x e 05 00 800 800 II AX 90 39 950 N mm II BZ 05 00800 870 85 b b 7 000 mm Ohybový moment ve vzdálenosti h : xii h 800 mm 4 300 mm x h x e 05 00 N 4 300mm 800 mm 05 00 N 4 300 mm OII BX II AX 870 N 85 mm 90 39 950 N mm II BZ Ohybový moment v bodě h b: xii h b 800 mm 7 000 mm 7 800 mm OII BX x h x e 05 00 N 7 800mm 800 mm II AX 870 N 85 mm 90 39 950 N mm II BZ 05 00 N 7 800 mm Ob. 5: VVÚ sloupu po ohyb 5.3.5 Výpočet půřezového modulu v ohybu sloupu R W e O W OII O W O R OII 90 39 950 N mm 509 56 mm 77,5 Pa e 3 kde: OII [N mm] největší ohybový moment sloupu R e [Pa] výpočtová mez kluzu mateiálu W O [mm 3 ] modul půřezu v ohybu sloupu 3

Vzhledem k tomu, že tubka bude svařena ze dvou kusů po její velkou délku, musím toto zohlednit při výběu vhodného půměu. Výpočtu vyhovují nejlépe dvě tubky a to: 3 34x0 (půmě x tloušťka stěny) W O 75 3 mm a 77,4 kg / m [6] 3 356x9 (půmě x tloušťka stěny) W O 830 6 mm a 77,0 kg / m [5] Volím bezešvou hladkou kuhovou tubku D = 356 mm, t = 9 mm, ČSN 4 575.0, kteá má nižší hmotnost a větší modul půřezu v ohybu. Zde uvedené moduly půřezu jsou jen teoetické hodnoty ideální tubky. Ve skutečnosti výobce udává úchylku vnějšího půměu ±,5% a tloušťky stěny ±5%, to je další důvod poč volit větší půmě tubky. 5.3.6 Skutečný součinitel bezpečnosti Skutečné napětí ve sloupu mimo svaovou oblast: S W OII O 90 39 950 N mm S 830 6 mm 3 08,88 Pa kde: OII [N mm] největší ohybový moment sloupu W O [mm 3 ] modul půřezu v ohybu sloupu S [Pa] skutečné napětí ve sloupu Vzhledem k tomu, že je dosti velká výška sloupu, je ohybový moment majoitním napětím a může se zanedbat posouvající síla, kteá namáhá pofil sloupu na smyk a má tedy zanedbatelný vliv na skutečné napětí (je řádově kolem 5%). Skutečný součinitel bezpečnosti mimo svaovou oblast: k k k k R e min S 355 Pa 3,6 08,88 Pa kde: R e min [Pa] minimální mez kluzu mateiálu S [Pa] skutečné napětí ve sloupu k k [-] skutečný součinitel bezpečnosti 33

Skutečné napětí ve sloupu ve svau: SS SS W OIIS OS 3 D 3 90 39 950 356 4 OIIS 4 4 mm 338 356 mm 4 d D N mm 4 mm 4 08,88 Pa kde: OIIS [N mm] ohybový moment v místě svau W OS [mm 3 ] modul půřezu v ohybu svau SS [Pa] napětí ve sloupu v místě svau D [mm] velký půmě tubky sloupu d [mm] malý půmě tubky sloupu Z umístění svau vyplývá, že je až pod spodní patkou výložníku a tudíž ohybový moment má zde velikost dle ob. 5. Z toho vyplývá, že. OIIS OII Skutečný součinitel bezpečnosti ve svau: k k ks ks 0,85 Re min SS 0,85 355 Pa,77 08,88 Pa Ob. 6: Umístění svaového spoje kde: R e min [Pa] minimální mez kluzu mateiálu SS [Pa] napětí ve sloupu v místě svau k ks [-] skutečný součinitel bezpečnosti ve svau Dle [4] st. 74 tab 5 je udáváno, že po tupý sva namáhaný ohybem platí: 0,85 Re min tj. minimální mez kluzu v tomto místě musí být snížena o uvedenou hodnotu. I po snížení meze kluzu je ale bezpečnost v místě svau dostatečná. 34

5.4 Návh ukotvení sloupu Ukotvení sloupu se povede postavením sloupu na dané místo, vyvtání dě do podlahy a jejich řádné vyčištění a dále vložení chemických ampulí a našoubování kotevních šoubů. Doba zasychání je přesně stanovena výobcem. Po této době se mohou šouby dotáhnout a upevnit výložník jeřábu. Velikost ohybového momentu, kteý způsobuje zatěžování kotevních šoubů na tah je viz ob. 6 a je vypočten v kapitole 5.3.4. Ob. 7: Schéma ukotvení desky 5.4. Volba kotevních šoubů Výpočet tahových sil ve šoubech dle [] st. 483 Jsou voleny kotevní šouby se šestihanem dle [8] v pevnosti 5.8 Ob. 8: Kotevní šoub [8] 35

36 Pevnosti 5.8 odpovídá dle [4] st. 34 R eš = 400 Pa 5.4. Výpočet dovoleného napětí ve šoubu Pa Pa R k R R eš n eš eš 00 400 min min kde: eš R [Pa] mez kluzu šoubu n k [-] návhový součinitel eš min R [Pa] výpočtová mez kluzu šoubu 5.4.3 Výpočet jednotlivých sil ve šoubech 4 4 3 3 4 4 Š Š Š Š OII Vzhledem k lineaitě mezi silou a vzdáleností od teoetické osy otáčení viz ob. 7 platí: 4 4 3 3 Š Š Š Š můžeme psát Š Š Š Š obdobně platí 3 3 Š Š 4 4 Š Š pak 4 4 3 3 4 4 Š Š Š Š OII 4 3 4 4 OII Š N mm mm mm mm mm mm mm mm N Š 349 40 76 4 40 49 40 65 40 4 39 950 90

Největší tahová síla působí na šoub nejvzdálenější od teoetické osy otáčení je síla š4. Š Š 4 4 Š 4 Š 4 76 mm Š 349 N 4 47, N 4 40 mm kde: [N] i-tá síla ve šoubu Ši i [mm] i-tá vzdálenost šoubu od bodu T 5.4.4 Výpočet půměu šoubu OII [N mm] největší ohybový moment na sloupu 4 Š 4 Š 4 Š 4 4 4 47, N R d, 4 mm eš 3 min S d 3 R 00 Pa eš min 4 kde: R [Pa] výpočtová mez kluzu šoubu eš min [N] největší tahová síla ve šoubu Š 4 d 3 [mm] nejmenší půmě šoubu Nejbližší vyšší šoub odpovídající tomuto půměu je 6 dle [8]. Vzhledem k tomu, že výobce uvádí po tento šoub pevnost betonu + pyskyřice 8,9 kn, což nedostačuje, potože je nutná hodnota minimálně taková jako je ve šoubu š4, což je 4 47, N, tudíž je volen šoub 0 s pevností beton + pyskyřice 6,7 kn. Dále je potřeba si uvědomit, že vlastní hmotnost sloupu jeřábu přispívá ke stabilitě svou tíhovou silou, kteá vede středem sloupu a vytváří ohybový moment poti. To zde není uvažováno ale příznivě to působí na snížení tahového napětí ve šoubech. OII Ob. 9: Pyskyřice [8] 37

6. Volba příslušenství Ke kladkostoji LITKET je možnost koupit příslušenství přímo od tohoto výobce. Ten ale tyto díly nevyábí ale nakupuje od CONDUCTIX wampfle. Tudíž po bližší detaily jsou výhodnější jeho katalogy. Na ob. 30 je schéma, dle kteého bude umístěno příslušenství ke kladkostoji. Ob. 30: Schéma příslušenství ke kladkostoji [] 6. Volba konzoly s upínkami Tato konzola slouží k uchycení džáku C-pofilu. Volím konzolu délky 500 mm s objednacím číslem 0075-0500 a upínku s objednacím číslem 0080-08 Ob. 3: C-pofily [] 38

6. Volba džáku C-pofilu Džák volím dle ob vlevo se dvěma šouby s objednacím číslem 033 Ob. 3: Džák C-pofilu[] 6.3 Volba C-pofilu C-pofil volím délky 4000 mm s tloušťkou stěny,5 mm objednací číslo 030-4. Ob. 33: Konzola s upínkami[] 39

6.4 Volba vozíku po ploché kabely Volím vozík s objednacím číslem 03940 a tomu odpovídající vodící vozík a koncová svoka. Jedná se o povedení koleček s kuličkovým ložiskem s vnějším koužkem z plastické hmoty. Ob. 34: Vozík po ploché kabely[] 6.5 Volba vodící konzoly Volím vodící konzolu délky 400 mm s objednacím číslem 0095-400. Tato vodící konzola je připevněna na pojezdové ustojí kladkostoje a tudíž se pohybuje záoveň s ním a postkuje vodící vozík, na kteém jsou pak dále umístěny ploché kabely viz ob. 35. Ob. 35: Vodící konzola [] 40

6.6 Volba zátky Zátka je volena po C-pofil 030 s objednacím číslem 0066. Ob. 36: Zátka [] 6.7 Volba koncového doazu Koncový doaz je volen dle ob. 37 s objednacím číslem 035. Ob. 37: Koncový doaz [] 4

6.8 Volba pyžového náazníku Pyžový náazník je volen na základě W max, kde si vypočtěme kinetickou enegii soustavy kladkostoj + maximální hmotnost břemene: EK mv mb mk v EK 500 kg 7 kg0,7 m s 55,89 J E 56 K J kde: E K [J] kinetická enegie m B [kg] maximální hmotnost břemene m K [kg] hmotnost kladkostoje v [m/s] ychlost pojezdu kladkostoje Na každé staně výložníku jsou sice dva tyto náazníky ale vzhledem k tomu, že by mohla nastat situace, kdy veškeou kinetickou enegii bude muset absobovat jen jeden náazník je volen náazník s objednacím číslem 070-040X03, kteý je schopen všechnu enegii absobovat sám. Ob. 38: Pyžový náazník [] 4

6.9 Volba plochých kabelů Volím pyžové ploché kabely se stíněním typu GCLGOU-O 8x,5 s objednacím číslem 0404-08X,5 Ob. 39: Ploché kabely[] 43

Závě Cílem mé bakalářské páce bylo vytvořit koncepční návh sloupového jeřábu s délkou vyložení amene 4 000 mm, nosností 500 kg a výškou zdvihu 6 800 mm. Povést ozbo paametů, cen a výobců jeřábových kladkostojů. Dále udělat sestavu sloupového jeřábu a detailní výkes navženého sloupu. Páce by měla také obsahovat výbě pojezdového ústojí na základe jeho ozbou. Výložník jeřábu je navhnut z pofilu IPE po svoji malou hmotnost ale velkou únosnost. Z výkesové dokumentace vyplývá, že samotný výložník nebude dlouhý 4 000 mm. Tato neshoda je dána faktem, že sloup má učitý půmě a mechanismus otoče nějakou šířku. Toto podlužuje vyložení amene. Tyto dvě skutečnosti způsobují zvýšení bezpečnosti, potože výložník bude o něco katší ale počítán je na délku 4 000mm. Sloup jeřábu bude svařen z dvou částí tubek půměu D = 356 mm a tloušťkou stěny t = 9 mm, kde pvní část má 000 mm a duhá 5800 mm. Otočný mechanismus bude obsahovat dvě ložiska. Spodní ložisko je soudečkové z důvodu zachycení velkých adiálních a axiálních sil. Honí ložisko je také soudečkové po zachycení pouze adiálních sil. Kotevní deska sloupu bude připevněna k podlaze kotevními šouby, kteé pomocí pyskyřicových ampulí upevníme do podlahy. Kotevní šouby jsou 0. Jako poslední jsem povedl návh příslušenství ke kladkostoji LITKET. Výobce má přímo svůj katalog, ze kteého lze vybat potřebné díly. 44

Seznam použitých zdojů []. SHIGLEY, J. E., ISCHKE, CH. R., BUDYNAS, R. G.: Konstuování stojních součástí. Bno. Nakladatelství VUTIU, 00. 59 s. ISBN 978-80-4-69-0. []. RETA,., KUPKA, L., DRAŽAN,., a kol.: Jeřáby.. Díl. Duhé vydání. Paha. SNTL-Nakladatelství technické liteatuy, 974. 645 s. [3]. LEINVEBER, J., VÁVRA, P.:Stojnické tabulky. Páté vydání. Úvaly. ALBRA pedagogické nakladatelství. 0. 97s. ISBN 978-80-736-08-4. [4]. KŘÍŽ, R., a kol.: Stojní součásti I po SPŠ stojnické. Paha. SNTL-Nakladatelství technické liteatuy, 984. 9 s. [5]. Stánky ERONA: Sotiment: Tubky ocelové bezešvé: [online], [.5. 03], dostupné z: http://www.feona.cz/cze/katalog/detail.php?id=3865 [6]. Stánky ERONA: Sotiment: Tubky ocelové bezešvé: [online], [.5. 03], dostupné z: http://www.feona.cz/cze/katalog/detail.php?id=565 [7]. Stánky SK: Podukty: Valivá ložiska: Soudečková ložiska [online], [9.5. 04], dostupné z: http://www.skf.com/binay/5-9536/600_en.pdf [8]. Stánky WH-KOTE: Katalog: Kotevní technika: Chemické kotvy [online], [.5. 03], dostupné z: http://www.wh-kote.cz/katalog/kotevni-technika/chemicke-kotvy/kotevni-souby-ch6- zn.htm [9]. Stánky WH-KOTE: Katalog: Kotevní technika: Chemické kotvy [online], [.5. 03], dostupné z: http://www.wh-kote.cz/katalog/kotevni-technika/chemicke-kotvy/chemicke-ampule-sp it-maxima.htm [0]. Stánky SK: Podukty: Valivá ložiska: Soudečková ložiska [online], [9.5. 04], dostupné z: http://www.skf.com/cz/poducts/beaings-units-housings/olle-beaings/spheical-olle -beaings/index.html []. Stánky KLADKOSTROJE: Katalog LITKET STAR [online], [.5. 03], dostupné z: http://www.kladkostoje.cz/pilohy/souboy/katalog-liftket-sta.pdf []. Stánky ITECO: Sloupové otočné jeřáby [online], [.5. 03], dostupné z: http://www.iteco.cz/otocne-jeaby/sloupove-otocne-jeaby/ [3]. Stánky TEDOX: Ke stažení: Ceník [online], [.5. 03], dostupné z: http://www.tedox.cz/download.php?goup=stanky3_souboy&id=93 [4]. Stánky JERABY-VAZAKY: Kladkostoje [online], [.5. 03], dostupné z: http://www.jeaby-vazaky.cz/shop/etezovy-kladkostoj-demag/dc0/kladkost.html [5]. Stánky JERABY-VAZAKY: Kladkostoje [online], [.5. 03], dostupné z: http://www.jeaby-vazaky.cz/shop/etezovy-kladkostoj-demag/dc0/kladkost.html 45

[6]. Stánky AUTAN: Řetězové kladkostoje [on line],[.5. 03] dostupné z: http://www.manutan.cz/etezovy-kladkostoj 08079.html?leafcode=0808&fomSeach=tue [7]. Stánky AKUNÁŘADÍ: Dílenské vybavení [on line],[.5. 03],dostupné z: http://www.akunaadi.cz/elekticky-kladkostoj-swf-0005/d-7963/ [8]. Stánky AKUNÁŘADÍ: Dílenské vybavení [on line],[.5. 03],dostupné z: http://www.akunaadi.cz/elekticky-kladkostoj-swf-600/d-796/ [9]. Stánky AUTAN: Řetězové kladkostoje [on line],[.5. 03]dostupné z: http://www.manutan.cz/etezovy-kladkostoj_08079.html?leafcode=08083&fom Seach=tue [0]. Stánky GIGASRO: Poptávka otočného sloupového jeřábu nebo konzolového jeřábu [on line], [.5. 03] dostupné z: http://www.gigaso.cz/poptavka-otocneho-sloupoveho-nebo-otocneho-konzolovehojeabu.html []. Stánky KLADKOSTROJE: Katalog kabelového shnovacího vedení [online], [.5. 03], dostupné z: http://www.kladkostoje.cz/pilohy/souboy/katalog-kabeloveho-shnovaciho-vedeni-k e-kladkostojum-liftket-5.pdf []. Stánky CONDUCTIX: Podukty: Kabelové vlečky: Vlečky s pojezdem v C-pofilu: Katalog pogam 040 [online], [7.5. 04], dostupné z: http://www.conductix.cz/sites/default/files/downloads/kat040-0003-cz_web.pdf [3]. Stánky CONDUCTIX: Podukty: Náazníky: Gumové náazníky[online], [7.5. 04], dostupné z: http://www.conductix.cz/sites/default/files/downloads/tdb070-000-d_anschlagpuf fe.pdf 46

Seznam použitých zkatek a symbolů R [Pa] minimální mez kluzu mateiálu emin R [Pa] výpočtová mez kluzu mateiálu e k [-] návhový součinitel n v z [m s - ] ychlost zdvihu kladkostoje [-] dynamický součinitel zdvihu B [N] zatěžující síla od maximální hmotnosti břemene m B [kg] maximální hmotnost břemene K [N] zatěžující síla od vlastní hmotnosti kladkostoje m K [kg] hmotnost kladkostoje [N] zatěžující síla od hmotnosti kladkostoje a břemene K B [N mm] ohybový moment od síly K B K B l [mm] délka vyložení amene W x [mm 3 ] modul půřezu v ohybu výložníku k ose x HV [N] zatěžující síla od vlastní hmotnosti výložníku m HV [kg] vlastní hmotnost výložníku HV [N mm] ohybový moment od síly HV OV [N mm] celkový ohybový moment působící na výložníku V [Pa] skutečné napětí ve výložníku k k [-] skutečný součinitel bezpečnosti P O [N] ekvivalentní statické zatížení ložiska C O [N] statická únosnost ložiska [N] adiální síla působící na ložisko a [N] axiální síla působící na ložisko Y O [-] výpočtový součinitel BX [N] síla působící na ose x v bodě B BZ [N] síla působící na ose z v bodě B 47

AX [N] síla působící na ose x v bodě A OII [N mm] největší ohybový moment sloupu W O [mm 3 ] modul půřezu v ohybu sloupu S [Pa] skutečné napětí ve sloupu R [Pa] mez kluzu šoubu eš R [Pa] výpočtová mez kluzu šoubu eš min [N] i-tá síla ve šoubu Ši i [mm] i-tá vzdálenost šoubu od bodu T [N] největší tahová síla ve šoubu Š 4 [-] Ludolfovo číslo g [m s - ] gavitační zychlení d 3 [mm] nejmenší půmě šoubu OIIS [N mm] ohybový moment v místě svau W OS [mm 3 ] modul půřezu v ohybu svau SS [Pa] napětí ve sloupu v místě svau D [mm] velký půmě tubky sloupu d [mm] malý půmě tubky sloupu k ks [-] skutečný součinitel bezpečnosti ve svau E K [J] kinetická enegie v [m/s] ychlost pojezdu kladkostoje 48

Seznam obázků Ob. : Plně otočný sloupový jeřáb se spodní podpěou a otočením 360 []... Ob. : Polootočný sloupový jeřáb s honí podpěou a otočením 70 []... Ob. 3: Polootočný sloupový jeřáb se spodní podpěou a otočením 70 []... 3 Ob. 4: Polootočný sloupový jeřáb kloubový []... 3 Ob. 5: Schéma sloupového jeřábu a důležitých paametů [0]... 4 Ob. 6: Schéma pofilu IPE... 7 Ob. 7: Schéma pofilu I... 7 Ob. 8: Schéma uložení konstukce výložníku... 8 Ob. 9: Schéma pofilu s ovinami ohybu... 0 Ob. 0: Schéma výložníku... 0 Ob. : Zjednodušené schéma výložníku... Ob. : Schéma řezů výložníku... 3 Ob. 3: Schéma I úseku výložníku... 3 Ob. 4: Schéma II úseku výložníku... 3 Ob. 5: VVÚ výložníku... 4 Ob. 6: Předběžný návh uložení otoče... 5 Ob. 7: Schéma sil působící na ložiska... 5 Ob. 8: Soudečkové ložisko [7]... 7 Ob. 9: Soudečkové ložisko [7]... 8 Ob. 0: předběžný návh sloupu... 8 Ob. : Schéma stykových a zatěžujících sil na sloup... 30 Ob. : Schéma řezů na sloupu... 30 Ob. 3: Schéma I úseku výložníku... 3 Ob. 4: Schéma II úseku výložníku... 3 Ob. 5: VVÚ sloupu po ohyb... 3 Ob. 6: Umístění svaového spoje... 34 Ob. 7: Schéma ukotvení desky... 35 Ob. 8: Kotevní šoub [8]... 35 Ob. 9: Pyskyřice [8]... 37 Ob. 30: Schéma příslušenství ke kladkostoji []... 38 Ob. 3: C-pofily []... 38 Ob. 3: Džák C-pofilu[]... 39 Ob. 33: Konzola s upínkami[]... 39 Ob. 34: Vozík po ploché kabely[]... 40 Ob. 35: Vodící konzola []... 40 Ob. 36: Zátka []... 4 Ob. 37: Koncový doaz []... 4 Ob. 38: Pyžový náazník []... 4 Ob. 39: Ploché kabely[]... 43 49

Seznam tabulek Tab. : Poovnání cen kladkostojů... 6 Tab. : Poovnání I pofilů... 7 Tab. 3: Poovnání mateiálu... 7 50

Seznam příloh Výkesová dokumentace SLOUPOVÝ JEŘÁB SVAŘENEC SLOUPU -3P-5/00-3P-5/0 5