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

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

PÁSOVÝ DOPRAVNÍK BELT CONVEYOR

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR´S THESIS

AUTOR PRÁCE

JOSEF ČERNOCH

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR

BRNO 2008

Ing. JIŘÍ MALÁŠEK, Ph.D.

Anotace V této bakalářské práci je navrhnuto konstrukční řešení pásového dopravníku pro přepravu stavební drti a proveden funkční výpočet podle normy ČSN ISO 5048. Bakalářská práce obsahuje i popis jednotlivých částí pásového dopravníku. Tyto části jsou vybrány z katalogů firem, které je vyrábějí. Dále je navržen pohon dopravníku, proveden rozbor možných řešení násypky a pevnostně zkontrolován hnaný buben.

Klíčová slova Pásový dopravník, stavební drť, pohon dopravníku, napínací zařízení

Annotation There is designed in this bachelor thesis the construction of the belt conveyor for transport of the building crushed material. The functional calculation is performed according to the norm ČSN ISO 5048. The bachelor thesis includes the description of individual parts of the belt conveyor. These parts are chosen from the catalogues of companies that are manufacturing them. Next there is designed the conveyor traction. The analysis of possible solutions of the hopper and the strenght calculation of the idler drum are performed.

Keywords Belt conveyor, building crushed material, conveyor traction, tension system

-2-

Bibliografická citace: ČERNOCH, J. Pásový dopravník. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2008. 36 s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Jiří Malášek, Ph.D.

-3-

Prohlášení: Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval samostatně. Pro vypracování jsem použil uvedené informační zdroje a odborné připomínky mého vedoucího bakalářské práce Ing. Jiřího Maláška, Ph.D.

V Brně dne 22. 5. 2008

…………………….. podpis

-4-

Poděkování: Děkuji mému vedoucímu bakalářské práce Ing. Jiřímu Maláškovi, Ph.D. za odborné rady, které jsem použil při vypracování této práce. Dále děkuji své rodině za podporu při studiu na vysoké škole.

-5-

OBSAH 1

ÚVOD.......................................................................................................................- 8 Pásové dopravníky..............................................................................................- 8 Rozdělení pásových dopravníků .........................................................................- 8 Popis konstrukce pásového dopravníku...............................................................- 9 2 POPIS ČÁSTÍ PÁSOVÉHO DOPRAVNÍKU ...........................................................- 9 2.1 Dopravní pás ......................................................................................................- 9 2.2 Pohon dopravníku.............................................................................................- 10 2.3 Vratný buben....................................................................................................- 10 2.4 Válečkové stolice .............................................................................................- 11 2.5 Napínací zařízení ..............................................................................................- 12 2.6 Násypka ...........................................................................................................- 12 2.7 Stěrače pásu......................................................................................................- 12 2.7.1 Vnější stěrač pásu .....................................................................................- 13 2.7.2 Vnitřní stěrač pásu ....................................................................................- 13 2.8 Rám pásového dopravníku................................................................................- 13 3 FUNKČNÍ VÝPOČET PÁSOVÉHO DOPRAVNÍKU ............................................- 14 3.1 Výpočet úhlu sklonu pásového dopravníku .......................................................- 14 3.2 Volba rychlosti dopravního pásu.......................................................................- 14 3.3 Výpočet plochy průřezu náplně.........................................................................- 14 3.3.1 Teoreticky potřebná plocha průřezu náplně ...............................................- 14 3.3.2 Celková plocha průřezu náplně .................................................................- 14 3.3.3 Plocha průřezu náplně S1 ..........................................................................- 15 3.3.4 Plocha průřezu náplně S2 ..........................................................................- 15 3.3.5 Součinitel korekce průřezu vrchlíku náplně...............................................- 16 3.3.6 Součinitel sklonu ......................................................................................- 16 3.3.7 Skutečná plocha průřezu náplně pásu ........................................................- 16 3.4 Kontrola pásu na potřebný ložný prostor...........................................................- 16 3.5 Kontrola pásu na dopravované množství...........................................................- 16 3.5.1 Objemový dopravní výkon........................................................................- 16 3.5.2 Hmotnostní dopravní výkon......................................................................- 17 3.6 Výpočet hlavního odporu FH .............................................................................- 17 3.6.1 Globální součinitel tření............................................................................- 17 3.6.2 Hmotnost rotujících částí válečků na 1. metru nosné větve........................- 17 3.6.3 Hmotnost rotujících částí válečků na 1. metru vratné větve .......................- 17 3.6.4 Hmotnost 1. metru dopravního pásu..........................................................- 17 3.6.5 Hmotnost nákladu na 1. metru dopravního pásu ........................................- 18 3.7 Výpočet vedlejšího odporu FN ..........................................................................- 18 3.7.1 Odpor setrvačných sil v místě nakládání a urychlování .............................- 18 3.7.2 Odpor ohybu pásu na bubnech ..................................................................- 18 3.7.3 Odpor v ložiskách hnaného bubnu ............................................................- 18 3.7.4 Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením v oblasti urychlování ...............................................................................................- 19 3.8 Výpočet přídavného hlavního odporu FS1..........................................................- 19 3.8.1 Odpor vychýlených bočních válečků.........................................................- 19 3.9 Výpočet přídavného vedlejšího odporu FS2 .......................................................- 19 3.9.1 Odpor vnějšího stěrače pásu......................................................................- 20 3.9.2 Odpor vnitřního stěrače pásu.....................................................................- 20 3.9.3 Celkový odpor stěračů ..............................................................................- 20 3.10 Odpor k překonání dopravní výšky ...................................................................- 20 1.1 1.2 1.3

-6-

3.11 Potřebná obvodová síla na poháněcím bubnu....................................................- 20 3.12 Zvětšení obvodové síly na poháněcím bubnu ....................................................- 21 3.13 Potřebný výkon poháněcího bubnu ...................................................................- 21 3.14 Potřebný výkon motoru ....................................................................................- 21 3.15 Přenos obvodové síly na poháněcím bubnu.......................................................- 21 3.16 Průvěs pásu ......................................................................................................- 22 3.16.1 Potřebná síla pro dovolený průvěs pásu v nosné větvi ...............................- 22 3.16.2 Potřebná síla pro dovolený průvěs pásu ve vratné větvi.............................- 22 3.17 Největší tahová síla v pásu................................................................................- 22 3.18 Dovolená síla v pásu.........................................................................................- 23 3.19 Kontrola pevnosti pásu .....................................................................................- 23 3.20 Síla v nosné větvi .............................................................................................- 23 3.21 Síla ve vratné větvi ...........................................................................................- 23 3.22 Výsledná síla namáhající buben........................................................................- 24 4 PEVNOSTNÍ VÝPOČTY .......................................................................................- 24 4.1 Pevnostní výpočet hnaného bubnu ....................................................................- 24 4.1.1 Zatížení bubnu s vyznačením rozměrů a VVÚ ..........................................- 24 4.1.2 Volba materiálu ........................................................................................- 25 4.1.3 Určení spojitého zatížení na bubnu............................................................- 25 4.1.4 Výpočet silových reakcí na bubnu.............................................................- 25 4.1.5 Maximální ohybový moment na bubnu .....................................................- 26 4.1.6 Maximální ohybové napětí na bubnu.........................................................- 26 4.1.7 Bezpečnost v ohybu v místě maximálního ohybového momentu ...............- 26 4.1.8 Ohybový moment bubnu v místě osazení čela ...........................................- 27 4.1.9 Ohybové napětí v místě osazení čela .........................................................- 27 4.1.10 Bezpečnost v ohybu v místě osazení čela ..................................................- 27 4.2 Pevnostní výpočet osy hnaného bubnu..............................................................- 28 4.2.1 Zatížení osy s vyznačením rozměrů a VVÚ...............................................- 28 4.2.2 Výpočet silových reakcí na ose: ................................................................- 28 4.2.3 Maximální ohybový moment na ose..........................................................- 29 4.2.4 Maximální ohybové napětí na ose .............................................................- 30 4.2.5 Bezpečnost v ohybu v místě maximálního ohybového momentu ...............- 30 4.2.6 Ohybový moment v místě zmenšení průměru osy .....................................- 30 4.2.7 Ohybové napětí v místě zmenšení průměru osy.........................................- 30 4.2.8 Bezpečnost v ohybu v místě zmenšení průměru osy ..................................- 31 5 ZÁVĚR...................................................................................................................- 31 6 POUŽITÁ LITERATURA ......................................................................................- 31 7 POUŽITÁ NORMA................................................................................................- 32 8 POUŽITÉ ZDROJE NA INTERNETU ...................................................................- 32 9 SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ .....................................................................- 33 10 SEZNAM PŘÍLOH .................................................................................................- 36 11 PŘÍLOHY ...............................................................................................................- 36 -

-7-

1 ÚVOD 1.1 Pásové dopravníky Pásové dopravníky jsou mechanické dopravníky s tažným elementem. Tažným elementem je pás, který je napnutý mezi dvěma bubny, z nichž jeden je poháněcí a druhý vratný. Pás je po celé délce v nosné i ve vratné větvi podpírán válečkovými stolicemi. Pásové dopravníky mají jednoduchou konstrukci, malou vlastní hmotnost a malou spotřebu energie. Doprava materiálu bývá většinou nepřetržitá.

1.2 Rozdělení pásových dopravníků Podle lit. [4] se pásové dopravníky dělí: - podle tažného elementu a) s gumovým pásem (nebo pásem z PVC) b) s ocelovým pásem c) s ocelogumovým pásem d) s pásem z drátěného pletiva - podle nosné konstrukce a) stabilní b) pojízdné c) přestavitelné - podle sklonu a) vodorovné b) šikmé c) lomené - podle počtu hnacích bubnů a) jednobubnové b) vícebubnové V této práci je podle rozdělení a zadání řešen stabilní šikmý pásový dopravník s gumovým pásem s jedním hnacím bubnem.

-8-

1.3 Popis konstrukce pásového dopravníku

Obr. 1 Schéma pásového dopravníku 6. Napínací zařízení 7. Násypka 8. Vnitřní stěrač 9. Vnější stěrač

1. Dopravní pás 2. Hnací buben 3. Vratný buben 4. Válečky v nosné větvi 5. Válečky ve vratné větvi

2 POPIS ČÁSTÍ PÁSOVÉHO DOPRAVNÍKU 2.1 Dopravní pás Podle výsledku výpočtu je zvolen pás EP 400/3, výrobce GUMEX, s.r.o. Viz. [7]. Pás je široký 500 mm, je tvořen ze 3 textilních vložek a z krycích ochranných vrstev z měkké gumy.

Obr. 2 Průřez dopravním pásem Horní krycí vrstva je vysoká 4 mm a chrání textilní kostru před abrazivními účinky dopravovaného materiálu, mechanickým poškozením a atmosférickými vlivy. Dolní krycí vrstva je vysoká 2 mm a chrání před účinky nosných válečků a bubnů.. Celková výška pásu je 10,8 mm. Dopravní pás je dodán výrobcem jako nespojený a ke spojení dojde až po instalaci na konstrukci dopravníku pomocí spojovacích elementů.

-9-

2.2 Pohon dopravníku Pohon pásu je zajišťován třením mezi pásem a bubnem. V praxi se používají dvě možnosti pohonu: a) použití bubnu, který je spojen přes převodovku a spojku s asynchronním motorem b) použití elektrobubnu Pro navrhovaný pásový dopravník je zvolen pohon elektrobubnem. Elektrobuben je vybaven asynchronním motorem, který se nachází uvnitř bubnu. V elektrobubnu je náplň oleje, který maže ozubené kola převodovky a zároveň chladí motor. Výhoda použití elektrobubnu spočívá ve zjednodušení konstrukce celé poháněcí stanice. Elektrobuben je přišroubován k rámu dopravníku pomocí úchytů, které dodává výrobce [10]. Elektrobuben je umístěn na horní straně dopravníku. Podle vypočítaného potřebného výkonu je zvolen elektrobuben Interoll TM323 Výkon 7,5 kW Kroutící moment 712 Nm Průměr bubnu 320 mm Šířka bubnu 600 mm Podrobné technické data viz. [9]

Obr. 3 Průřez elektrobubnem Interoll

2.3 Vratný buben Vratný buben je svarek složený z osy, dvou čel a obvodového pláště. Osa je soustružená z oceli a plášť tvoří ocelová bezešvá trubka. Ve zvoleném konstrukčním řešení má vratný buben zároveň funkci bubnu napínacího. Průměr vratného bubnu je 320 mm a šířka 600 mm. Průměr osy v ložisku je 45 mm.

- 10 -

2.4 Válečkové stolice Válečky nesou dopravní pás mezi koncovými bubny v nosné i ve vratné větvi. Válečková stolice je odnímatelně připojená k ocelové konstrukci dopravníku pomocí šroubů. Válečky jsou uloženy v úchytech z ohnuté ploché oceli. V nosné větvi je použita dvouválečková stolice CCV - S od firmy TRANZA s.r.o. Válečky tvoří korýtkový profil. Úhel sklonu válečků λ = 20° Průměr válečků D = 89 mm Délka L = 315 mm . Hmotnost rotující části válečku q1 = 2,3 kg. Stolice v nosné větvi jsou umístěny s roztečí 0,7 m. Pro středění pásu jsou válečky vychýleny o ε = 2° v rovině kolmé k podélné ose pásu. Znázornění je na Obr. 4.. Viz [7], [8].

λ

ε Obr. 4 Válečková stolice pro nosnou větev Ve vratné větvi je zvolena jednoválečková stolice RB - S od firmy TRANZA s.r.o. Znázorněno na Obr. 5. Průměr válečku D = 89 mm Délka L = 600 mm. Hmotnost rotující části válečku q2 = 3,8 kg. Stolice ve vratné větvi jsou umístěny s roztečí 2 m.

Obr. 5 Válečková stolice pro vratnou větev

- 11 -

2.5 Napínací zařízení Pro přenos hnací síly z poháněcího bubnu na pás je důležité, aby byl pás dostatečně napnutý. Toho se docílí pomocí napínacího zařízení. Pro napínání slouží ve zvolené konstrukci vratný buben. Napínací zařízení je realizováno pomocí dvou trubek čtvercového průřezu v sobě uložených. Vnější trubka je svařena s rámem dopravníku a vnitřní je pohyblivá. Na jednom konci pohyblivé trubky je přivařena závitová tyč a na druhém je přišroubován ložiskový domek pro uložení bubnu. Napínání se provádí otáčením matice na závitové tyči, která je se opírá o vzpěru.

2.6 Násypka Násypka slouží k plnění pásu dopravovaným materiálem. Násypka usměrňuje materiál na střed pásu a zabraňuje odpadávání materiálu mimo pásový dopravník. Pro správnou funkci se používá násypka, která je na horní straně širší než výsypka předešlého sypacího zařízení (např. z předešlé technologické operace). Používají se dvě možnosti násypek: a) Násypka je součástí pásového dopravníku Nejčastěji se používá u pásových dopravníků pojízdných. Je však možnost ji použít i u ostatních typů dopravníků pokud splňuje požadovanou funkci. Násypka je tvořena třemi plechy spojených do tvaru U, tzn. dvě boční a jedna zadní strana. Násypka je na spodní straně zúžena na požadovanou šířku, tzn. méně než je šířka pásu. Mezi pásem a spodní hranou stěn je přinýtován pás pryže pro zamezení dotyku plechů násypky s pásem. b) Násypka není součástí pásového dopravníku Používá se především tam, kde materiál dopadá na pás z předešlé technologické operace, např. ze zásobníku. Tvar násypky je ve tvaru trychtýře. Celá násypka je přichycena k sypacímu stroji. Pásový dopravník může obsahovat boční vedení pro usměrnění materiálu po dopadu z násypky na pás.

2.7 Stěrače pásu Dopravovaný materiál znečišťuje pás, zejména při dopravě vlhkého a lepkavého materiálu. Na pásovém dopravníku jsou použity dva stěrače pásu, tj. vnitřní a vnější stěrač.

- 12 -

2.7.1 Vnější stěrač pásu Umisťuje se na začátku dolní větve, tzn. na přepadovém bubnu ihned po odstranění materiálu z pásu. Nejjednodušším typem stěrače je stěrač z měkké gumy, tvořený nejčastěji odřezkem z pásu, který je přitlačovaný pomocí pružných elementů k pásu, viz Obr. 7. Pro tento dopravník je použitý čelní stěrač CJ 1.1 od firmy AB Tech. Viz. [11]. Šířka stěrače je stejná jako šířka pásu. Znázornění vnějšího stěrače je na Obr. 6.

Obr. 6 Čelní stěrač

Obr. 7 Příklad umístění čelního stěrače

2.7.2 Vnitřní stěrač pásu Vnitřní stěrač má tvar šípového pluhu a je umístěn před vratným bubnem. Jeho úkolem je odstranit materiál spadlý na vnitřní stranu pásu. Pokud by se tak nestalo a materiál se dostane mezi pás a buben, může dojít k proražení pásu. Vnitřní stěrač je k pásu přitlačován pouze svou hmotností.

2.8 Rám pásového dopravníku Používají se dva typy: a) Příhradové b) Plnonosníkové Pro případ stabilního pásového dopravníku je použitý plnonosníkový rám, který představuje válcovaná tyč průřezu U 140.

- 13 -

3 FUNKČNÍ VÝPOČET PÁSOVÉHO DOPRAVNÍKU 3.1 Výpočet úhlu sklonu pásového dopravníku sin  

H L

(3.1)

  arcsin

H L

  arcsin

5 40

  7,18

3.2 Volba rychlosti dopravního pásu Podle literatury [1] je rychlost dopravníku pro přepravu stavební drti doporučena v rozmezí v = (1,25–2,5) m.s-1 Zvoleno v = 1,6 m.s-1

3.3 Výpočet plochy průřezu náplně 3.3.1 Teoreticky potřebná plocha průřezu náplně

ST 

Q  v

ST 

180000 2200  1,6  3600

(3.2)

S T  0,014204 m 2 Měrná hmotnost stavební drti ρ = 2200 kg.m-3

3.3.2 Celková plocha průřezu náplně Tvar a rozdělení průřezu náplně pásu je na Obr. 8.

S  S1  S 2

(3.3)

S  0,007993  0,012856 S  0,020849 m 2

- 14 -

Obr. 8 Průřez náplně pásu 3.3.3 Plocha průřezu náplně S1 S1  (b  cos  ) 2

tg 6

S1  (0, 4  cos 20) 2

(3.4)

tg18,75 6

S1  0,007993 m 2

3.3.4 Plocha průřezu náplně S2

b  b  S 2    cos      sin   2  2 

(3.5)

 0,4   0,4  S2    cos 20     sin 20   2   2  S 2  0,012856 m 2 Ložná šířka pásu b  0,9  B  0,05

(3.6)

b  0,9  0,5  0,05 b  0,4 m Dynamický sypný úhel   0,75  

(3.7)

  0,75  25   18,75 - 15 -

3.3.5 Součinitel korekce průřezu vrchlíku náplně k1 

cos 2   cos 2  1  cos 2 

k1 

cos 2 7,18  cos 2 18,75 1  cos 2 18,75

(3.8)

k1  0,921306

3.3.6 Součinitel sklonu k  1

S1 (1  k1 ) S

k  1

0,007993 (1  0,921306) 0,020849

(3.9)

k  0,969822

3.3.7 Skutečná plocha průřezu náplně pásu Sk  S  k

(3.10)

S k  0,020849  0,969822 S k  0,020220 m 2

3.4 Kontrola pásu na potřebný ložný prostor Podmínka: Sk > ST 0,020220 m2 > 0,014204 m2 Zvolený pás vyhovuje pro použití

(3.11)

3.5 Kontrola pásu na dopravované množství 3.5.1 Objemový dopravní výkon IV  S  v  k

(3.12)

I V  0,020849  1,6  0,969822 I V  0,032351 m 3 .s 1

- 16 -

3.5.2 Hmotnostní dopravní výkon I m  I V    3600

(3.13)

I m  0,032351  2200  3600 I m  256219,92 kg.h 1

Hmotnostní dopravní výkon je plně dostačující.

3.6 Výpočet hlavního odporu FH FH  f  L  g  q RO  q RU  (2  q B  qG )  cos  

(3.14)

FH  0,02  40  9,81  6,44  1,8525  (2  6,05  44,482625)  cos 7,18 FH  505,657 N

3.6.1 Globální součinitel tření

f  0,02 Zvoleno podle [5].

3.6.2 Hmotnost rotujících částí válečků na 1. metru nosné větve q RO 

2  q1  p1 L

q RO 

2  2,3  56 40

(3.15)

q RO  6,44 kg.m 1

3.6.3 Hmotnost rotujících částí válečků na 1. metru vratné větve q RU 

q2  p2 L

q RU 

3,9  19 40

(3.16)

q RU  1,8525 kg.m 1

3.6.4 Hmotnost 1. metru dopravního pásu q B  6,05 kg .bm 1 údaj podle výrobce [6]

- 17 -

3.6.5 Hmotnost nákladu na 1. metru dopravního pásu qG 

IV   v

qG 

0,032351  2200 1,6

(3.17)

qG  44,482625 kg.m 1

3.7 Výpočet vedlejšího odporu FN FN  Fba  F f  FO  Ft

(3.18)

FN  113,875  66,174  48,6  6,328 FN  234,977 N

3.7.1 Odpor setrvačných sil v místě nakládání a urychlování Fba  I V    (v  v 0 )

(3.19)

Fba  0,032351  2200  (1,6  0) Fba  113,875 N

3.7.2 Odpor ohybu pásu na bubnech

F d  FO  9  B  140  0,01    B D 

(3.20)

9000  0,0108  FO  9  0,5  140  0,01   0,5  0,32  FO  48,6 N

3.7.3 Odpor v ložiskách hnaného bubnu Ft  0,005 

d 22  FT D

Ft  0,005 

0,045  9000 0,32

(3.21)

Ft  6,328 N

- 18 -

3.7.4 Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením v oblasti urychlování Ff 

Ff 

 2  I V2    g  I b

(3.22)

2

 v  v0  2    bl  2 

0,6  0,0323512  2200  9,81  0,5 2

 1,6  0  2    0, 4 2  

F f  66,174 N

µ2 zvoleno podle [5] 3.7.4.1 Minimální urychlovací délka l b min 

v 2  v 02 2  g  1

lb min 

1,6 2  0 2 2  9,81  0,6

(3.23)

lb min  0,217465 m µ1 zvoleno podle [5] Zvoleno lb = 0,5 m

3.8 Výpočet přídavného hlavního odporu FS1 FS1 = Fε FS1 = 29,816 N

(3.24)

3.8.1 Odpor vychýlených bočních válečků F   0  L  q B  g  cos   cos   sin 

(3.25)

F  0, 4  38,6  6,05  9,81  cos 20  cos 7,18  sin 2 F  29,816 N µ0 zvoleno podle [5]

3.9 Výpočet přídavného vedlejšího odporu FS2 FS 2  Fr

(3.26)

FS 2  75,696 FS 2  75,696 N

- 19 -

3.9.1 Odpor vnějšího stěrače pásu Fr1  A  p   3

(3.27)

Fr1  0,0025  6  10 4  0,4

Fr 1  60 N µ3 zvoleno podle [5]

Plocha stěrače A  B  tč

(3.28)

A  0,5  0,005 A  0,0025 m 2 3.9.2 Odpor vnitřního stěrače pásu Fr 2  m S  g   3

(3.29)

Fr 2  4  9,81  0,4 Fr 2  15,696 N µ3 zvoleno podle [5]

3.9.3 Celkový odpor stěračů

Fr  Fr1  Fr 2

(3.30)

Fr  60  15,696 Fr  75,696 N

3.10 Odpor k překonání dopravní výšky FSt  q G  H  g

(3.31)

FSt  44,482  5  9,81 FSt  2181,842 N

3.11 Potřebná obvodová síla na poháněcím bubnu FUp  FH  FN  FS1  FS 2  FSt

(3.32)

FUp  505,657  234,977  29,816  75,696  2181,842 FUp  3027,988 N

- 20 -

3.12 Zvětšení obvodové síly na poháněcím bubnu Obvodová síla se zvětšuje o 20% z důvodu nepřesnosti výpočtu a možnému náhlému zvýšení síly při přetížení. FU  FUP  1,2

(3.33)

FU  3027,988  1,2 FU  3633,585 N

3.13 Potřebný výkon poháněcího bubnu PA  FU  v

(3.34)

PA  3633,585  1,6 PA  5813,736 W

3.14 Potřebný výkon motoru PM 

PA 

PM 

5813,726 0,9

(3.35)

PM  6459,707 W

3.15 Přenos obvodové síly na poháněcím bubnu Pro správný přenos obvodové síly na pás je nutno udržovat tahovou sílu v dolní větvi (sbíhající z bubnu) na určité úrovni: F2 min  FU max 

1 e



(3.36)

1

1

F2 min  5450,377  e

 180 0 , 4 180 

1

F2 min  2170,3 N 3.15.1.1 Maximální obvodová hnací síla FU max  FU  

(3.37)

FU max  3633,585  1,5 FU max  5450,377 N - 21 -

ξ je rozběhový součinitel pro rozběh pásového dopravníku Podle [5] je v rozmezí 1,3–2. Zvoleno ξ = 1,5.

3.16 Průvěs pásu Pro omezení průvěsu pásu mezi válečkovými stolicemi je nutno udržovat sílu v pásu na určité úrovni.

3.16.1 Potřebná síla pro dovolený průvěs pásu v nosné větvi

Fmin h 

a0  q B  qG  g 8 h a adm

Fmin h 

0,7  (6,05  44,482625)  9,81 8  (0,012)

(3.38)

 

Fmin h  3614,661N

h a 

adm

je největší dovolený relativní průvěs pásu. Podle [5] se pohybuje v rozmezí 0,005–

0,02. Pro výpočet je zvoleno 0,012. Kde a = vzdálenost mezi stolicemi h = průvěs pásu 3.16.2 Potřebná síla pro dovolený průvěs pásu ve vratné větvi

Fmin d 

a0  q B  g 8 h a adm

Fmin d 

2  6,05  9,81 8  0,012

(3.39)

 

Fmin d  1236,468 N

3.17 Největší tahová síla v pásu  1  Fmax  F1    FU     1  e 1 

(3.40)

  1   Fmax  1,5  3633,585     1  1801800, 4  1  e

Fmax  7620,677 N

- 22 -

3.18 Dovolená síla v pásu FDp  Rmp  B

(3.41)

FDp  400  500 FDp  200000 N

Rmp podle výrobce [6]

3.19 Kontrola pevnosti pásu Podmínka: FDp  Fmax

(3.42)

200000 N  7620,677 N Pevnost pásu vyhovuje pro použití

3.20 Síla v nosné větvi Znázornění sil působící na buben je na Obr. 9 F1  Fmax

(3.43)

F1  7620,677 N

3.21 Síla ve vratné větvi F2 

F2 

F1 e 

(3.44)

7620,677 e

 180 0, 4 180

F2  2155,208 N µ zvoleno podle [5]

Obr. 9 Tahové síly působící v pásu

- 23 -

3.22 Výsledná síla namáhající buben Úhel opásání φ je 180°, odtud výsledná síla FC namáhající buben: FC  F1  F2

(3.45)

FC  7620,677  2155,208 FC  9775,885 N

4 PEVNOSTNÍ VÝPOČTY 4.1 Pevnostní výpočet hnaného bubnu 4.1.1 Zatížení bubnu s vyznačením rozměrů a VVÚ

Obr. 10 Znázornění VVÚ na bubnu Rozměry: La = 500 mm Lb = 35 mm Lc = 5 mm

- 24 -

4.1.2 Volba materiálu Pro buben je zvolen materiál 11 353, ČSN 41 1353 Dovolené napětí v ohybu σdov = 125–150 MPa Pro výpočet je zvoleno σdov = 130 MPa Pro osu je zvolen materiál 11 373, ČSN 41 1373 Dovolené napětí v ohybu σdov = 130– 55 MPa Pro výpočet je zvoleno σdov = 135 MPa

4.1.3 Určení spojitého zatížení na bubnu

q

FC La

q

9776 0,5

(4.1)

q  19552 N .m 1

4.1.4 Výpočet silových reakcí na bubnu Podmínka 1:

M

Ox 1

0

(4.2)

L  Fa1  La  2  Lb  q  La   a  Lb   0  2 

(4.3)

Vyjádření Fa1:

L  q  La   a  Lb   2  Fa1  L a  2  Lb

(4.4)

 0,5  19552  0,5    0,035   2  Fa1  0,5  2  0,035 Fa1  4888 N Podmínka 2:

T  0

(4.5)

Fa1  Fb1  q  La  0

(4.6)

- 25 -

Vyjádření Fb1: Fb1  q  La  Fa1

(4.7)

Fb1  19552  0,5  4888 Fb1  4888 N

4.1.5 Maximální ohybový moment na bubnu Z průběhu VVÚ vyplývá, že maximální ohybový moment je v polovině šířky bubnu, na Obr. 10 v místě řezu A1. Kontrola je provedena pro toto místo. L  L L  M OA1  Fa1   Lb  a   q  a  a 2  2 4 

(4.8)

0,5  0,5 0,5  M OA1  4888   0,035     19552  2  2 4  M OA1  782 Nm

4.1.6 Maximální ohybové napětí na bubnu

 OA1 

M OA1 WOA1

 OA1 

782 7,315  10 4

(4.9)

 OA1  1,07 MPa Modul průřezu v ohybu

WOA1 

  d114  d124  32  d11

WOA1 

  0,32 4  0,30 4  32  0,32

(4.10)

WOA1  7,315  10 4 m 3

4.1.7 Bezpečnost v ohybu v místě maximálního ohybového momentu

k A1 

 Odov  OA1

k A1 

130 1,07

k A1  121

(4.11)

=>

Plášť bubnu je dostatečně dimenzován - 26 -

4.1.8 Ohybový moment bubnu v místě osazení čela Zmenšení vnitřního průměru bubnu je na Obr. 10 v místě řezu B1. Zmenšení je provedeno z důvodu osazení čela. M OB1  Fa1  Lc

(4.12)

M OB1  4888  0,005 M OB1  24,5 Nm

4.1.9 Ohybové napětí v místě osazení čela

 OB1 

M OB1 WOB1

 OB1 

24,5 5,268  10  4

(4.13)

 OB1  0,05MPa Modul průřezu v ohybu

WOB1 

  d114  d 134  32  d 11

WOB1 

  0,32 4  0,306 4  32  0,32

(4.14)

WOB1  5,268  10 4 m 3

4.1.10 Bezpečnost v ohybu v místě osazení čela

k B1 

 Odov  OB1

k B1 

130 0,05

k B1  2600

(4.15)

=> V místě osazení čela je buben dostatečně dimenzovaný

- 27 -

4.2 Pevnostní výpočet osy hnaného bubnu 4.2.1 Zatížení osy s vyznačením rozměrů a VVÚ

Obr. 11 Znázornění zatížení osy a průběh VVÚ Rozměry: Ld = 570 mm Le = 86 mm Lf = 26 mm 4.2.2 Výpočet silových reakcí na ose: Fa2 = -Fa1 Fb2 = -Fb1

(4.16) (4.17)

Fa2 = 4888N Fb2 = 4888N

- 28 -

Podmínka 1:

M

Ox 2

0

(4.18)

Fc 2  Ld  2  Le  Fa 2  Ld  Le  Fb 2  Le  0

(4.19)

Vyjádření Fc2

Fc 2 

Fa 2  Lc  Le  Fb 2  Le Ld  2  Le

Fc 2 

4888  0,57  0,086 4888  0,086 0,57  2  0,086

(62)

Fc 2  4888 N Podmínka 2:

T

0

(4.20)

Fc2+Fd2 – Fa2 –Fb2 = 0

(4.21)

Vyjádření Fc1 Fc1  Fa 2  Fb 2  Fc1

(4.22)

Fc1  4888  4888  4888 Fc1  4888 N

4.2.3 Maximální ohybový moment na ose Podle průběhu VVÚ je maximální ohybový moment mezi působišti sil Fa2 a Fb2 Výpočet je proveden pro místo znázorněno řezem A2 L L  M OA2  Fc 2   d  Le   Fa 2  d 2  2 

(4.23)

0,5  0,5  M OA2  4888    0,086   4888  2  2  M OA2  420,4 Nm

- 29 -

4.2.4 Maximální ohybové napětí na ose

 OA2 

M OB 2 WOB 2

 OA2 

420,4 1,3 10 5

(4.24)

 OA2  32,34 MPa Modul průřezu v ohybu

WOA 2

  d 223  32

WOA 2 

(4.25)

  0,0513 32

WOA 2  1,3  10 5 m 3

4.2.5 Bezpečnost v ohybu v místě maximálního ohybového momentu

k A2 

 Odov  OA2

k A2 

135 32,4

(4.26)

k A 2  4,16 => Osa je dostatečně dimenzována

4.2.6 Ohybový moment v místě zmenšení průměru osy Zmenšený průměr osy je na Obr. 11 v místě řezu B2. Průměr osy je zmenšen z důvodu uložení ložiskového domku. M OB 2  Fc 2  L f

(4.27)

M OB 2  4888  0,026 M OB 2  127 Nm

4.2.7 Ohybové napětí v místě zmenšení průměru osy

 OB 2 

M OB 2 WOB 2

 OB 2 

127 8,9 10 6

(4.28)

 OB 2  14,3 MPa

- 30 -

Modul průřezu v ohybu

WOB 2

  d 213  32

WOB 2 

(4.29)

  0,045 3 32

WOB 2  8,9  10 6 m 3

4.2.8 Bezpečnost v ohybu v místě zmenšení průměru osy

kB2 

 Odov  OB 2

kB2 

135 14,3

k B 2  9,44

(4.30)

=> Osa je dostatečně dimenzována

5 ZÁVĚR Ze vstupních parametrů byl proveden funkční výpočet a navržena konstrukce dopravníku. Pevnostní kontrola byla provedena pro hnaný buben a jeho osu. Kontrola potvrdila, že obě součásti pevnostně vyhovují pro použití.

6 POUŽITÁ LITERATURA [1] GAJDŮŠEK, Jaroslav; ŠKOPÁN, Miroslav. Teorie dopravních a manipulačních zařízení. 1. vydání. Brno: rektorát VUT v Brně, 1988. 276 s.

[2] LEINVEBER, Jan; ŘASA, Jaroslav; VÁVRA, Pavel. Strojnické tabulky. 3. vydání. Praha 6: Scientia, 2000, 985 s, ISBN 80 -7183 -164 - 6 [3] SVOBODA, Pavel; BRANDEJS, Jan; PROKEŠ, František. Základy konstruování. 3. vydání. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2005, 202 s, ISBN 80 – 7204 – 405 - 2 [4] KAŠPÁREK, Jaroslav. Dopravní a manipulační zařízení, Pro posluchače bakalářského studia VUT FSI v Brně. [PDF dokument].

- 31 -

7 POUŽITÁ NORMA [5] Norma ČSN ISO 5048: 1994. Zařízení pro plynulou dopravu nákladů – Pásové dopravníky s nosnými válečky – Výpočet výkonu a tahových sil. Praha: Český normalizační institut, 1993. 16 s.

8 POUŽITÉ ZDROJE NA INTERNETU [6] Katalog dopravních pásů GUMEX, s.r.o., Dostupný na WWW: http://www.gumex.cz/cz/dopravnikove_pasy/DOPRAVNIKOVEPASY---PRYZOVE/7/0 [7] Katalog válečkových stolic TRANZA, a.s., Dostupný na WWW: http://www.tranza.cz/content/TRANZA_IdlersEn.pdf [8] Katalog válečků TRANZA, a.s., Dostupný na WWW: http://www.tranza.cz/content/TRANZA_RollersEn.pdf [9] Katalog elektrobubnu Interoll TM 323, Dostupný na WWW: http://www.interroll.com/document_show.cfm/BD%20320%20PDF?wm=c%28961%29cl%2 82%29cv%28200308200800%29&ext=.* [10] Katalog úchytů elektrububnu Interoll, Dostupný na WWW: http://www.interroll.com/document_show.cfm/BH%5Fbeltdrives%5Fsummary%5Fen?wm=c %28481%29cl%282%29cv%28200305120800%29&ext=.* [11] Čistič pásu AB Tech CJ 1.1, Dostupný na WWW: http://www.dopravnipasy.com/index.php?menu=176 [12] Katalogový list ložiskového domku IB UCFL2, Dostupný na WWW: http://www.vkloziska.cz/editor/image/produkty1_soubory/loziskovejednotky-ucfl.pdf

- 32 -

9 SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ OZNAČENÍ a0 au A b bl B d d11 d12 d13 d21 d22 D e f F F1 F2 F2min Fa1 Fa2 Fba Fb1 Fb2 Fc2 Fd2 FDp Ff FH Fmax Fmin Fmind Fminh FN FO Fr Fr1 Fr2 FS1 FS2

NÁZEV Rozteč horních válečkových stolic Rozteč dolních válečkových stolic Plocha stěrače pásu Ložná šířka pásu, využitelná šířka pásu Světlá šířka bočního vedení Šířka dopravního pásu Tloušťka pásu Vnější průměr pláště bubnu Vnitřní průměr pláště bubnu Vnitřní průměr pláště bubnu pro osazení čela Průměr osy Průměr osy v místě umístění ložiskového domku Průměr bubnu Základ přirozeného logaritmu Globální součinitel tření Průměrný tah pásu na bubnu Tah v pásu v horní větvi nabíhající na buben Tah v pásu v dolní větvi sbíhající z bubnu Nejmenší tahová síla v pásu ve sbíhající větvi Reakční síla působící na plášť bubnu Reakční síla působící na osu Odpor setrvačných sil v místě nakládání a urychlování Reakční síla působící na plášť bubnu Reakční síla působící na osu Reakční síla působící na osu v místě umístění ložiska Reakční síla působící na osu v místě umístění ložiska Dovolená síla v pásu Odpor tření mezi dopravovanou hmotou a bočním vedením v oblasti urychlování Hlavní odpor Největší tahová síla v pásu Nejmenší tahová síla v pásu Nejmenší tahová síla v pásu v dolní větvi s omezením na průvěsu pásu Nejmenší tahová síla v pásu v horní větvi s omezením na průvěsu pásu Vedlejší odpor Odpor ohybu pásu na bubnech Celkový odpor stěračů pásu Odpor vnějšího stěrače pásu Odpor vnitřního stěrače pásu Přídavný hlavní odpor Přídavný vedlejší odpor

- 33 -

JEDNOTKA m m m2 m m m m m m m m m m N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N N

OZNAČENÍ FSt Ft FT FU FUmax FUp Fε g (h/a)adm H Im IV k kA1 kA2 kB1 kB2 k1 lb lb min L La Lb Lc Ld Le Lf Lε mS M0A1 M0A2 M0B1 M0B2 M0x1 M0x2 p p1 p2 PA PM q q1

NÁZEV Odpor k překonání dopravní výšky Odpor v ložiskách hnaného bubnu Vektorový součet tahů v pásu, působících na bubnu a tíhových sil hmot otáčejících se částí bubnu Zvětšená obvodová síla na poháněcím bubnu Maximální obvodová hnací síla Potřebná obvodová síla na poháněcím bubnu Odpor vychýlených bočních válečků Tíhové zrychlení Dovolený relativní průvěs pásu mezi válečkovými stolicemi Dopravní výška Hmotnostní dopravní výkon Objemový dopravní výkon Součinitel sklonu Bezpečnost v místě maximálního ohybového momentu u bubnu Bezpečnost v místě maximálního ohybového momentu u osy Bezpečnost v místě osazení čela Bezpečnost v místě umístění ložiska Součinitel korekce průřezu vrchlíku náplně Urychlovací délka Minimální urychlovací délka Délka dopravníku Délka spojitého zatížení Vzdálenost působišť sil (Fa1 , Fb1) od spojitého zatíženi q Vzdálenost působiště síly Fa1 a osazení v plášti bubnu Vzdálenost působišť sil Fa2 a Fb2 Vzdálenost působišť sil Fc2 a Fa2 a současně Fb2 a Fd2 Vzdálenost působiště síly Fc2 a místa vrubu (zvětšení průměru) osy Délka dopravníku s vychýlenými válečky Hmotnost vnitřního stěrače pásu Ohybový moment v místě max. ohybového momentu u bubnu Ohybový moment v místě max. ohybového momentu u osy Ohybový moment v místě osazení čela bubnu Ohybový moment v místě umístění ložiska Ohybový moment v bodě x1 Ohybový moment v bodě x2 Tlak mezi čističem pásu a pásem Počet válečkových stolic v horní větvi Počet válečkových stolic v dolní větvi Provozní výkon na poháněcím bubnu Provozní výkon poháněcího motoru Spojité zatížení Hmotnost rotujících částí jednoho válečku v horní větvi

- 34 -

JEDNOTKA N N N N N N N m.s-2 m kg.h-1 m3.s-1 m m m m m m m m m m kg Nm Nm Nm Nm Nm Nm N.m-2 W W N.m-1 kg

OZNAČENÍ q2 qB qG qRO qRU Q Rm S S1 S2 SK ST tc T v v0 WOA1 WOA2 WOB1 WOB2 α δ σdov σOA1 σOA2 σOB1 σOB2 ε η Θ λ µ µ0 µ1 µ2 µ3 ξ ρ φ

NÁZEV Hmotnost rotujících částí jednoho válečku v dolní větvi Hmotnost 1 m dopravního pásu Hmotnost nákladu na 1 m dopravního pásu Hmotnost rotujících částí válečků na 1 m horní větve dopravníku Hmotnost rotujících částí válečků na 1 m dolní větve dopravníku Dopravní výkon Pevnost pásu na 1 mm šířky Plocha průřezu náplně pásu Průřez náplně vrchlíku Průřez náplně v korýtku Skutečná plocha průřezu náplně pásu Teoretický průřez náplně Tloušťka stěrače pásu Posouvající síly Rychlost pásu Složka rychlosti dopravované hmoty ve směru pásu Modul průřezu v ohybu v řezu A1 Modul průřezu v ohybu v řezu A2 Modul průřezu v ohybu v řezu B1 Modul průřezu v ohybu v řezu B2 Sypný úhel dopravovaného materiálu Úhel sklonu dopravníku ve směru pohybu pásu Dovolené ohybové napětí materiálu Maximální ohybové napětí namáhající buben Maximální ohybové napětí namáhající osu Ohybové napětí namáhající buben v místě osazení čela Ohybové napětí namáhající osu v místě vrubu Úhel vychýlení osy válečku vzhledem k rovině kolmé k podélné ose pásu Účinnost asynchronního motoru Dynamický sypný úhel Úhel sklonu bočních válečků korýtkových válečkových stolic Součinitel tření mezi poháněcím bubnem a pásem Součinitel tření mezi nosnými válečky a pásem Součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a pásem Součinitel tření mezi dopravovanou hmotou a bočnicemi Součinitel tření mezi pásem a čističem pásu Součinitel rozběhu Sypná hmotnost dopravované hmoty Úhel opásání poháněcího bubnu

- 35 -

JEDNOTKA kg kg kg kg kg kg.h-1 N.mm-1 m2 m2 m2 m2 m2 m N m.s-1 m.s-1 m3 m3 m3 m3 ° ° MPa MPa MPa MPa MPa ° ° ° kg.m-3 rad

10 SEZNAM PŘÍLOH Výkresy: B-3P22-000 Pásový dopravník B-3P22-000 Pásový dopravník – seznam položek C-3P22-M6 Napínací zařízení C-3P22-M6 Napínací zařízení – seznam položek C-3P22-M7 Hnaný buben D-3P22-M1 Pohon dopravníku D-3P22-M1 Pohon dopravníku – seznam položek

11 PŘÍLOHY

- 36 -