KONSTRUKCE PŘÍDAVNÉHO ZAŘÍZENÍ NAKLADAČE VÝLOŽNÍKOVÉHO TYPU

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍ A DOBRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING

KONSTRUKCE PŘÍDAVNÉHO ZAŘÍZENÍ NAKLADAČE VÝLOŽNÍKOVÉHO TYPU DESIGN OF THE SPECIAL DEVICE OF BOOM VERSION FOR WHEEL LOADER

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR THESIS

AUTOR PRÁCE

PAVEL NOSEK

AUTOR

VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR

BRNO 2009

Ing. JAROSLAV KAŠPÁREK, Ph.D

Abstrakt Bakalářská práce se zabývá návrhem a pevnostním výpočtem přídavného zařízení nakladače výložníkového typu. Zařízení je navrženo pro kolový nakladač CAT 906H a slouží ke zvedání a přemisťování předmětů. Dle výstupních parametrů nakladače jsou navrženy jednotlivé části zařízení. Jsou provedeny pevnostní výpočty nosných částí přídavného zařízení – výložníku, spojovacích tyčí, držáku háku a spojovacích čepů, návrh přípojného prvku k výložníku zadaného nakladače a výběr vhodného háku pro uchycení břemen. Součástí práce je také kompletní výkresová dokumentace přídavného zařízení nakladače.

Klíčová slova přídavné zařízení nakladače výložníkového typu; přídavné zařízení; výložník; konzola; jeřábové rameno; zdvihací zařízení; nakladač

Abstract This bachelor’s paper deals with proposal and fortification calculation of special device of boom version for wheel loader. Device is proposed for wheel loader CAT 906 H and is used for lifting and moving various subjects. According to outgoing parameters of loader, single parts of device are constructed. There were done fortification calculation of carrying parts of special device – boom, mortise, tying rods, hook holder. Added is also proposal of connecting element for boom of chosen loader and selection of suitable hook for holding the load. Part of the paper is also complete plan documentation of special device of boom wheel loader.

Key words additional device of wheel loader boom type; additional device; boom arm; bracket; crane arm; lifting device; loader

Bibliografická citace NOSEK, P. Konstrukce přídavného zařízení nakladače výložníkového typu. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2009. 51 s. Vedoucí bakalářské práce Ing. Jaroslav Kašpárek, Ph.D.

Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracoval samostatně pod vedením vedoucího bakalářské práce pana Ing. Jaroslava Kašpárka, Ph.D. a s použitím uvedené literatury.

V Brně, dne …………

Podpis ………………….

Poděkování Rád bych na tomto místě poděkoval všem, kteří mi pomáhali při vypracování této bakalářské práce. Především pak děkuji svému vedoucímu bakalářské práce panu Ing. Jaroslavu Kašpárkovi, Ph.D. za poskytnutí dostatečných a přehledných informací vedoucích k dokončení bakalářské práce. Zvláštní poděkování bych chtěl věnovat svým rodičům za všestrannou podporu po celou dobu studia.

Obsah 1 Úvod………………………………………………………………………………………10 2 Výpočet předběžného zatížení konzoly…………………………………………….11 2.1 Výpočet teoretické polohy těžiště nakladače……………………………………..11 2.2 Stanovení vzdáleností pozic na výložníku konzoly………………………………12 2.3 Výpočet zatížení v jednotlivých pozicích výložníku………………………………12 3 Návrh výložníku konzoly………………………………………………………………14 3.1 Výpočet průměru čepu………………………………………………………………14 3.2 Šířka výložníku konzoly……………………………………………………………..14 3.3 Výběr vhodného průřezu výložníku konzoly………………………………………15 3.4 Výpočet rozměrů výložníku…………………………………………………………16 3.4.1 Ohybové momenty v nebezpečných průřezech………………………………..16 3.4.2 Moduly průřezu v nebezpečných průřezech……………………………………16 3.4.3 Výška výložníku konzoly………………………………………………………….17 4 Kontrola průřezů konzoly……………………………………………………………..18 4.1 Průřez 0……………………………………………………………………………….18 4.1.1 Výpočet ploch…………………………………………………………………… 18 4.1.2 Výpočet těžiště………………………………………………………………….. 18 4.1.3 Odsunutí těžiště………………………………………………………………….19 4.1.4 Výpočet kvadratického momentu plochy……………………………………...19 4.1.5 Průřezový modul v ohybu……………………………………………………….19 4.1.6 Kontrola napětí………………………………………………………………….. 19 4.2 Průřez 1………………………………………………………………………………. 20 4.2.1 Určení ploch………………………………………………………………………20 4.2.2 Určení těžiště……………………………………………………………………..20 4.2.3 Posunutí těžiště…………………………………………………………………..21 4.2.4 Výpočet kvadratického momentu plochy………………………………………21 4.2.5 Průřezový modul v ohybu………………………………………………………. 21 4.2.6 Kontrola napětí…………………………………………………………………...22 4.3 Průřez 2………………………………………………………………………………..22 4.3.1 Určení ploch………………………………………………………………………22 4.3.2 Určení těžiště……………………………………………………………………..22 4.3.3 Posunutí těžiště…………………………………………………………………..23 4.3.4 Výpočet kvadratického momentu plochy………………………………………23 4.3.5 Průřezový modul v ohybu……………………………………………………….24 4.3.6 Kontrola napětí…………………………………………………………………...24 4.4 Průřez 3………………………………………………………………………………..24 4.4.1 Určení ploch………………………………………………………………………24 4.4.2 Určení těžiště……………………………………………………………………..25 4.4.3 Posunutí těžiště…………………………………………………………………..25 4.4.4 Výpočet kvadratického momentu plochy………………………………………25 4.4.5 Průřezový modul v ohybu………………………………………………………. 26 4.4.6 Kontrola napětí……………………………………………………………………26 4.5 Průřez 4………………………………………………………………………………..26 4.5.1 Určení ploch………………………………………………………………………26 4.5.2 Určení těžiště……………………………………………………………………..27 4.5.3 Posunutí těžiště…………………………………………………………………..27 4.5.4 Výpočet kvadratického momentu plochy………………………………………27 4.5.5 Průřezový modul v ohybu……………………………………………………….28 8

4.5.6 Kontrola napětí…………………………………………………………………...28 5 Volba připojovacího prvku výložníku………………………………………………. 29 5.1 Určení těžiště výložníku……………………………………………………………..29 5.1.1 Výpočet hmotností jednotlivých částí výložníku konzoly:…………………... 30 5.1.2 Určení vzdáleností těžišť částí výložníku konzoly:…………………………...32 5.1.3 Určení výsledného těžiště výložníku konzoly…………………………………33 5.2 Výpočet spojovacích tyčí…………………………………………………………….33 5.2.1 Určení síly působící na tyč……………………………………………………...34 5.2.2 Výpočet průměru spojovací tyče……………………………………………….35 6 Kontrola stability nakladače…………………………………………………………..36 6.1 Připojovací člen……………………………………………………………………… 36 6.1.1 Hmotnost připojovacího členu…………………………………………………. 36 6.1.2 Těžiště připojovacího členu……………………………………………………..37 6.2 Spojovací tyč…………………………………………………………………………. 37 6.2.1 Hmotnost spojovací tyče………………………………………………………...38 6.2.2 Těžiště spojovací tyče…………………………………………………………...38 6.3 Výložník………………………………………………………………………………..38 6.3.1 Hmotnost výložníku……………………………………………………………....38 6.3.2 Těžiště výložníku…………………………………………………………………38 6.4 Celková konzola………………………………………………………………………39 6.4.1 Hmotnost celé konzoly…………………………………………………………..39 6.4.2 Těžiště celé konzoly…………………………………………………………….. 39 6.5 Přepočet bezpečných hmotností………………………………………………….39 7 Návrh háku………………………………………………………………………………..41 7.1 Volba háku…………………………………………………………………………….41 7.2 Návrh uchycení háku………………………………………………………………...41 7.3 Výběr spojovacích čepů……………………………………………………………..42 8 Závěr……………………………………………………………………………………….43 9 Seznam použitých zdrojů……………………………………………………………... 44 10 Seznam použitých zkratek a symbolů……………………………………………...45 11 Seznam obrázků………………………………………………………………………..50 12 Seznam příloh………………………………………………………………………….. 51

9

1 Úvod Tématem bakalářské práce je konstrukce přídavného zařízení nakladače výložníkového typu. Jedná se o konstrukci jeřábového ramene, sloužícího ke zvedání a přepravování předmětů za pomoci kolového nakladače CAT 906H. Jeřábová ramena slouží k manipulaci s břemeny, která lze uchopit hákem do závěsu, nebo vázání. Dle konstrukce a způsobu upnutí k pracovnímu stroji se dělí na klasická jeřábová ramena a jeřábové závěsy. Jeřábová ramena jsou tvořena závěsem, nosnou konstrukcí a jako celek se připojují přímo k upínací desce, nebo výložníku pracovního stroje. Jeřábový závěs se upíná na paletizační vidle a s nimi tvoří celek. Výhodou je nízká hmotnost celého zařízení oproti klasickému jeřábovému ramenu, ale nevýhodou je nižší zdvih. Cílem práce je ze zadaných parametrů nakladače stanovit dovolené zatížení výložníku konzoly, navrhnout jeho optimální tvar a rozměry, pevnostně navrhnout a zkontrolovat části konzoly, navrhnout vhodný připojovací prvek k výložníku nakladače, zvolit vhodný hák pro zvedání břemen a zhotovit kompletní výkresovou dokumentaci celého zvedacího zařízení.

Obr. 1.1 Kolový nakladač CAT 906H [1]

10

2 Výpočet předběžného zatížení konzoly Jelikož není známa poloha těžiště, ale výrobce nakladače udává dovolené zatížení na rameni nakladače, lze vypočítat teoretickou polohu těžiště, ve které bude již zahrnuta bezpečnost nakladače při přetížení a následném překlopení.

2.1 Výpočet teoretické polohy těžiště nakladače Dáno: mm = 2115 N mtn = 5100 N Lr = 1,727 m Lv= 0,5 m Ftn ⋅ Ltn = Fm ⋅ Lm Ltn =

( 2.1)

Fm ⋅ Lm 20748,15 ⋅ 2,227 = = 0,923m Ftn 50031

Ftn = mtn ⋅ g = 5100 ⋅ 9,81 = 50031N Fm = mm ⋅ g = 2115 ⋅ 9,81 = 20748,15 N

(2.2) (2.3)

Lm = Lr + Lv = 1,727 + 0,5 = 2,227 m

(2.4)

kde: Fm Ftn Ltn Lm Lr Lv mm mtn

[N] - maximální síla, působící na rameno nakladače [N] - síla od nakladače v těžišti [m] - vzdálenost těžiště nakladače od bodu překlopení [m] - vzdálenost působiště síly břemene od bodu překlopení [m] - vzdálenost upínací desky na rameni nakladače od bodu překlopení, stanoveno dle [1] [m] - vzdálenost působiště síly na paletizačních vidlích [kg] - maximální hmotnost, kterou uzvedne rameno nakladače, stanoveno dle zadání [kg] - hmotnost nakladače, stanoveno dle zadání

Obr. 2.1 Schéma nakladače 11

2.2 Stanovení vzdáleností pozic na výložníku konzoly Ze zadání má konzola maximální délku vyložení 2,5 metru a 5 pozic pro uchycení břemene. Je zvoleno rozmístění otvorů pro čep na uchycení břemene po 0,5 metrech. Dáno, voleno: Lr = 1,727m p = 0,5m L1 = Lr + p = 1,727 + 0,5 = 2,227m L2 = Lr + 2p = 1,727 + 1 = 2,727m L3 = Lr + 3p = 1,727 + 1,5 = 3,227m L4 = Lr + 4p = 1,727 + 2 = 3,727m L5 = Lr + 5p = 1,727 + 2,5 = 4,227m kde: L1 L2 L3 L4 L5 p

[m] [m] [m] [m] [m] [m]

(2.5)

- vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 1 - vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 2 - vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 3 - vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 4 - vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 5 - rozteč otvorů

Obr. 2.2 Rozmístění otvorů na výložníku konzoly

2.3 Výpočet zatížení v jednotlivých pozicích výložníku Pro stanovení zatížení v jednotlivých pozicích výložníku konzoly vycházím z rovnice 2.6. Hmotnost konzoly je předběžně volena 200 kg. Ftn ⋅ Ltn = Fm ⋅ Lm + Ftk* ⋅ L*tk

( 2.6)

voleno: m*tk = 200 kg L*tk = 2,227 m Ftk* = mtk* ⋅ g = 200 ⋅ 9,81 = 1962 N

(2.7)

12

F1* =

Ftn ⋅ Ltn − Ftk* ⋅ L*tk 50031 ⋅ 0,923 − 1962 ⋅ 2,227 = = 18776 N L1 2,227

F2* =

Ftn ⋅ Ltn − Ftk* ⋅ L*tk 50031 ⋅ 0,923 − 1962 ⋅ 2,227 = = 15333 N L2 2,727

F3* =

Ftn ⋅ Ltn − Ftk* ⋅ L*tk 50031 ⋅ 0,923 − 1962 ⋅ 2,227 = = 12949 N L3 3,227

F4* =

Ftn ⋅ Ltn − Ftk* ⋅ L*tk 50031 ⋅ 0,923 − 1962 ⋅ 2,227 = = 11212 N L4 3,727

F5* =

Ftn ⋅ Ltn − Ftk* ⋅ L*tk 50031 ⋅ 0,923 − 1962 ⋅ 2,227 = = 9888 N L5 4,227

m1* =

F1* 18776 = = 1914kg g 9,81

(2.8)

(2.9)

F2* 15333 m = = = 1563kg g 9,81 * 2

m3* =

F3* 12949 = = 1320kg g 9,81

m4* =

F4* 11212 = = 1143kg g 9,81

m5* =

F5* 9888 = = 1008kg g 9,81

kde: F*tk L*tk F*1 F*2 F*3 F*4 F*5 m*tk m*1 m*2 m*3 m*4 m*5

[N] [m] [N] [N] [N] [N] [N] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg]

- předběžně vypočtená síla, vyvozená hmotností konzoly - předběžně zvolená vzdálenost těžiště konzoly od bodu překlopení - teoretická maximální síla působící v pozici 1 - teoretická maximální síla působící v pozici 2 - teoretická maximální síla působící v pozici 3 - teoretická maximální síla působící v pozici 4 - teoretická maximální síla působící v pozici 5 - odhadnutá hmotnost konzoly - teoretické maximální zatížení v pozici 1 - teoretické maximální zatížení v pozici 2 - teoretické maximální zatížení v pozici 3 - teoretické maximální zatížení v pozici 4 - teoretické maximální zatížení v pozici 5

13

3 Návrh výložníku konzoly 3.1 Výpočet průměru čepu Čep je namáhán oboustranně na střih. Síla je ve výpočtu zvětšena o koeficient 1,25. Materiál čepu je volen 11 500. Dáno, voleno: τD = 80 MPa F*1 = 18776 N kč = 2

τ sk = τD kč

=

dč =

1,25 ⋅ F1* ≤τD 2S č

(3.1)

1,25 ⋅ F1* 2 ⋅ 1,25 ⋅ F1* = 2S č π ⋅ dč 2 2 ⋅1,25 ⋅ F1* ⋅ kč 2 ⋅1,25 ⋅18776 ⋅ 2 = = 0,0193m = 19,3mm π ⋅τ D π ⋅ 80 ⋅10 6

=> voleno dč = 20 mm Obr. 3.1 Zatížení čepu v konzole kde: F*1 τD τsk dč Sč kč

[N] [Pa] [Pa] [m] [m2] [-]

- maximální síla působící na čep - dovolené napětí ve smyku pro ocel 11 500, stanoveno dle [3], str. 54 - smykové napětí působící na čep - průměr čepu - plocha průřezu čepu - volený koeficient bezpečnosti čepu

3.2 Šířka výložníku konzoly Šířka je navrhována na základě otlačení materiálu. Materiál výložníku konzoly je 11 343. Dáno, voleno: PD = 90 MPa F*1 = 18776 N kč = 2

Psk =

1,25 ⋅ F1* ≤ PD SS

(3.2)

14

PD 1,25 ⋅ F1* 1,25 ⋅ F1* = = * kč SS D ⋅ Bk Bk =

1,25 ⋅ F1* ⋅ kč 1,25 ⋅ 18776 ⋅ 2 = = 0,0166m = 16,6mm * D ⋅ PD 0,0314 ⋅ 90 ⋅ 10 6

D* =

oč π ⋅ Dč π ⋅ 0,02 = = = 0,0314m 2 2 2

(3.3)

=> voleno lv = 20mm kde: PD Psk SS Dč D* Bk Oč

[Pa] [Pa] [m2] [m] [m] [m] [m]

- dovolené napětí tlakové pro ocel 11 343, stanoveno dle [3], str. 54 - tlakové napětí působící na výložník konzoly - styková plocha mezi čepem a výložníkem konzoly - průměr otvoru pro čep - poloviční délka oblouku otvoru pro čep - šířka výložníku konzoly - obvod otvoru pro čep

3.3 Výběr vhodného průřezu výložníku konzoly Byly uvažovány 3 průřezy:

- obdélníkový plný - trubkový obdélníkový svařovaný - průřez tvaru T

Nejméně vhodný je obdélníkový plný průřez, protože nezajišťuje stabilitu do stran. Při přepravě nákladu po nerovném terénu, nebo při ostrém zatáčení je výložník konzoly namáhán také bočními silami. Z hlediska stability vyhovuje nejvíce trubkový obdélníkový průřez. Jeho nevýhodou je složitější konstrukce, protože výložník konzoly nemá po celé své délce konstantní průřez a větší hmotnost. Ze zadání má konzola poměrně velkou maximální délku vyložení, takže tento typ průřezu by zvětšil hmotnost celé konzoly a snížil tak hmotnost přepravovaného břemene. Nejvhodnější je proto použít průřez tvaru T

- pro konstrukci zvolen T profil.

Obr. 3.2 Profil výložníku konzoly

15

3.4 Výpočet rozměrů výložníku Výložník je při výpočtu rozdělen na 5 částí a v nich je zkoumáno napětí. Nebezpečné průřezy jsou stanoveny v místech otvorů pro čep a v místě uchycení konzoly.

3.4.1 Ohybové momenty v nebezpečných průřezech M O 0 = 1,25 ⋅ F5* ⋅ 5 p = 1,25 ⋅ 9888 ⋅ 5 ⋅ 0,5 = 30900 N ⋅ m

(3.4)

* 5

M O1 = 1,25 ⋅ F ⋅ 4 p = 1,25 ⋅ 9888 ⋅ 4 ⋅ 0,5 = 24720 N ⋅ m M O 2 = 1,25 ⋅ F5* ⋅ 3 p = 1,25 ⋅ 9888 ⋅ 3 ⋅ 0,5 = 18540 N ⋅ m M O 3 = 1,25 ⋅ F5* ⋅ 2 p = 1,25 ⋅ 9888 ⋅ 2 ⋅ 0,5 = 12360 N ⋅ m M O 4 = 1,25 ⋅ F5* ⋅ 1 p = 1,25 ⋅ 9888 ⋅ 1 ⋅ 0,5 = 6180 N ⋅ m

kde: MO0 MO1 MO2 MO3 MO4

[N·m] [N·m] [N·m] [N·m] [N·m]

- Ohybový moment v průřezu 0 ( v místě uchycení výložníku) - Ohybový moment v průřezu 1 - Ohybový moment v průřezu 2 - Ohybový moment v průřezu 3 - Ohybový moment v průřezu 4

Obr. 3.3 Zatížení výložníku konzoly

3.4.2 Moduly průřezu v nebezpečných průřezech σO =

MO ≤ σ DO WO

30900 ⋅ 1,5 = 3,8625 ⋅ 10-4 m3 σ DO 120000000 M 24720 WO*1 = O1 ⋅ k k = ⋅ 1,5 = 3,09 ⋅ 10-4 m3 120000000 σ DO M 18540 WO*2 = O 2 ⋅ k k = ⋅ 1,5 = 2,3175 ⋅ 10 -4 m3 σ DO 120000000 WO*0 =

M O0

(3.5)

⋅ kk =

16

WO*3 = WO*4 =

kde: σDO σO kk W*O0 W*O1 W*O2 W*O3 W*O4

M O3

σ DO M O4

σ DO

12360 ⋅ 1,5 = 1,545 ⋅ 10 -4 m 3 120000000 6180 ⋅ kk = ⋅ 1,5 = 0,7725 ⋅ 10 -4 m 3 120000000

⋅ kk =

[Pa] [Pa] [-] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3]

- dovolené napětí v ohybu pro ocel 11 343, stanoveno dle [3], str. 54 - ohybové napětí působící na konzolu - volený součinitel bezpečnosti konzoly - předběžný průřezový modul v ohybu v místě uchycení konzoly - předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu 1 - předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu 2 - předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu 3 - předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu 4

3.4.3 Výška výložníku konzoly Rozměry jsou zvoleny a dopočteny za pomoci výpočtového programu, vytvořeného v Microsoft Excel.

Vypočtené hodnoty H*D0 = 0,28 m H*D1 = 0,25 m H*D2 = 0,21 m H*D3 = 0,165 m H*D4 = 0,11 m

Obr. 3.4 Vypočtený tvar výložníku

Optimalizace rozměrů Jednotlivé výšky výložníku jsou upraveny s ohledem na tvar výložníku a jsou zde zohledněny otvory pro uchycení háku. HD0 = 0,31 m HD1 = 0,27 m HD2 = 0,23 m HD3 = 0,19 m HD4 = 0,15 m HD5 = 0,11 m Obr. 3.5 Upravený tvar výložníku

17

4 Kontrola průřezů konzoly Po úpravě rozměrů výložníku je třeba zpětně zkontrolovat jednotlivé průřezy, zdali vydrží stanovené zatížení.

4.1 Průřez 0 Dáno, voleno: BD = 0,02m HD0 = 0,31m BH = 0,1m HH = 0,02m

4.1.1 Výpočet ploch S D 0 = BD ⋅ H D 0 = 0,02 ⋅ 0,31 = 0,0062m 2 S H = BH ⋅ H H = 0,1 ⋅ 0,02 = 0,0020m

kde: SD0 SH BD HD0 BH HH

[m2] [m2] [m] [m] [m] [m]

(4.1)

2

(4.2)

- plocha dolní vzpěry průřezu 0 - plocha horní vzpěry - šířka dolní vzpěry - výška dolní vzpěry průřezu 0 - šířka horní vzpěry - výška horní vzpěry Obr. 4.1 Průřez 0

4.1.2 Výpočet těžiště H D 0 0,31 = = 0,155m 2 2 H 0,02 = H D 0 + H = 0,31 + = 0,32m 2 2

yTD 0 =

(4.3)

yTH 0

(4.4)

yTp 0 = kde: yTD0 yTH0 yTp0

yTD 0 ⋅ S D 0 + yTH 0 ⋅ S H 0,155 ⋅ 0,0062 + 0,32 ⋅ 0,002 = = 0,1952m S D0 + S H 0,0062 + 0,002 [m] [m] [m]

- vzdálenost těžiště dolní vzpěry průřezu 0 - vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 0 - vzdálenost těžiště průřezu 0

18

(4.5)

4.1.3 Odsunutí těžiště a D 0 = yTp 0 − yTD 0 = 0,1952 − 0,155 = 0,0402m

(4.6)

a H 0 = yTH 0 − yTp 0 = 0,32 − 0,1952 = 0,1248m

(4.7)

kde: aD0 aH0

[m] [m]

- posunutí těžiště dolní vzpěry - posunutí těžiště horní vzpěry

4.1.4 Výpočet kvadratického momentu plochy BD ⋅ H D3 0 0,02 ⋅ 0,313 = = 4,9652 ⋅ 10 −5 m 4 12 12 B ⋅ H H3 0,1 ⋅ 0,023 IH = H = = 6,6667 ⋅ 10 −8 m 4 12 12 I D0 =

(4.8) (4.9)

I TD 0 = I D 0 + S D 0 ⋅ a D2 0 = 4,9652 ⋅ 10 −5 + 0,0062 ⋅ 0,0402 2 = 5,9671 ⋅ 10 −5 m 4

(4.10)

I TH 0 = I H + S H ⋅ a H2 0 = 6,6667 ⋅ 10 −8 + 0,002 ⋅ 0,1248 2 = 3,1217 ⋅ 10 −5 m 4

(4.11)

I 0 = I TD 0 + I TH 0 = 5,9671 ⋅10 -5 + 3,1217 ⋅10 −5 = 9,0888 ⋅10 −5 m 4

(4.12)

kde: ID0 IH ITD0 ITH0 I0

[m4] [m4] [m4] [m4] [m4]

- kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 0 - kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 0 - kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 0 - kvadratický moment setrvačnosti průřezu 0

4.1.5 Průřezový modul v ohybu WO 0 =

I0 9,0888 ⋅ 10 −5 = = 4,6561 ⋅ 10 − 4 m 3 yTp 0 0,1952

kde: WO0

[m3]

(4.13)

- průřezový modul v ohybu v místě uchycení konzoly

4.1.6 Kontrola napětí M O0 ⋅ k k ≤ σ DO WO 0 30900 = ⋅1,5 = 99546831Pa = 99,5MPa < σ DO 4,6561 ⋅10 − 4

σ O0 = σ O0 kde: σO0

[Pa]

- ohybové napětí, působící v místě uchycení konzoly

19

(4.14)

4.2 Průřez 1

Dáno, voleno: yTO = 0,0602m Dč = 0,02m BD = 0,02m HD1 = 0,27m BH = 0,1m HH = 0,02m

4.2.1 Určení ploch S D1 = BD ⋅ H D1 = 0,02 ⋅ 0,27 = 0,0054m 2

(4.15)

S H = BH ⋅ H H = 0,1 ⋅ 0,02 = 0,0020m 2

(4.16) (4.17)

SO = Dč ⋅ BD = 0,02 ⋅ 0,02 = 0,0004m

2

S D* 1 = S D1 − S O = 0,0054 − 0,0004 = 0,005m 2 (4.18)

Obr. 4.2 Průřez 1 kde: SD1 S*D1 SO HD1

[m2] [m2] [m2] [m]

- plocha dolní vzpěry plné průřezu 1 - plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu 1 - plocha pro otvor - výška dolní vzpěry průřezu 1

4.2.2 Určení těžiště H D1 0,27 = = 0,135m 2 2 H 0,02 yTH 1 = H D1 + H = 0,27 + = 0,28m 2 2 yTD1 =

(4.19) (4.20)

* yTD 1 =

S D1 ⋅ yTD1 − S O ⋅ yTO 0,0054 ⋅ 0,135 − 0,0004 ⋅ 0,0602 = = 0,141m S D1 − SO 0,0054 − 0,0004

(4.21)

yTp1 =

* S D* 1 ⋅ yTD 0,005 ⋅ 0,141 + 0,002 ⋅ 0,28 1 + S H ⋅ yTH 1 = = 0,1807 m ' 0,005 + 0,002 S D1 + S H

(4.22)

kde: yTD1 y*TD1 yTH1 yTp1

[m] [m] [m] [m]

- vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu 1 - vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu 1 - vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 1 - vzdálenost těžiště průřezu

20

4.2.3 Posunutí těžiště a D1 = yTp1 − yTD1 = 0,1807 − 0,135 = 0,0457 m

(4.23)

a H 1 = yTH 1 − yTp1 = 0,28 − 0,1807 = 0,0993m

(4.24)

a O1 = yTp1 − yTO = 0,1807 − 0,0602 = 0,1205m

(4.25)

kde: aD1 aH1 aO1

[m] [m] [m]

- posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu 1 - posunutí těžiště horní vzpěry průřezu 1 - posunutí těžiště otvoru průřezu 1

4.2.4 Výpočet kvadratického momentu plochy BD ⋅ H D3 1 0,02 ⋅ 0,27 3 = = 3,2805 ⋅ 10 −5 m 4 12 12 3 B ⋅ H H 0,1 ⋅ 0,023 IH = H = = 6,6667 ⋅ 10 −8 m 4 12 12 B ⋅ d 3 0,02 ⋅ 0,023 IO = D č = = 1,3333 ⋅ 10 −8 m 4 12 12 I D1 =

(4.26) (4.27) (4.28)

I TD1 = I D1 + S D1 ⋅ a D2 1 = 3,2805 ⋅ 10 −5 + 0,0054 ⋅ 0,0457 2 = 4,4083 ⋅ 10 −5 m 4 I TH 1 = I H + S H ⋅ a

2 H1

−8

2

−5

= 6,6667 ⋅ 10 + 0,002 ⋅ 0,0993 = 1,9788 ⋅ 10 m

I TO1 = I O + S O ⋅ a = 1,3333 ⋅ 10 −8 + 0,0004 ⋅ 0,1205 2 = 5,8214 ⋅ 10 −6 m 4 2 O1

4

(4.29) (4.30) (4.31)

I1 = I TD1 + I TH 1 − I TO1 = 4,4083 ⋅10 -5 + 1,9788 ⋅10 −5 − 5,8214 ⋅10 −6 = 5,805 ⋅10 −5 m 4 (4.32) kde: ID1 [m4] - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 1 ITD1 [m4] - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 1 IO [m4] - kvadratický moment setrvačnosti otvoru ITH1 [m4] - kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 1 ITO1 [m4] - kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 1 I1 [m4] - kvadratický moment setrvačnosti průřezu 1

4.2.5 Průřezový modul v ohybu WO1

kde: WO1

I1 5,805 ⋅ 10 −5 = = = 3,1948 ⋅ 10 − 4 m 3 yTp1 0,1807

[m3]

(4.33)

- průřezový modul v ohybu průřezu 1

21

4.2.6 Kontrola napětí M O1 ⋅ k k ≤ σ DO WO1 24720 = ⋅1,5 = 116063603Pa = 116 MPa < σ DO 3,1948 ⋅10 − 4


[Pa]

(4.34)

- Ohybové napětí, působící v průřezu 1

4.3 Průřez 2


4.3.1 Určení ploch S D 2 = BD ⋅ H D 2 = 0,02 ⋅ 0,23 = 0,0046m 2

(4.35)

S H = BH ⋅ H H = 0,1 ⋅ 0,02 = 0,0020m 2

(4.36) (4.37)

SO = d ⋅ BD = 0,02 ⋅ 0,02 = 0,0004m

2

S D* 2 = S D 2 − SO = 0,0046 − 0,0004 = 0,0042m 2 (4.38)

Obr. 4.3 Průřez 2 kde: SD2 S*D2 HD2

[m2] [m2] [m]

- plocha dolní vzpěry plné průřezu 2 - plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu 2 - výška dolní vzpěry průřezu 2

4.3.2 Určení těžiště H D 2 0,23 = = 0,115m 2 2 0,02 H = H D 2 + H = 0,23 + = 0,24m 2 2

yTD 2 =

(4.39)

yTH 2

(4.40)

22

* yTD 2 =

S D 2 ⋅ yTD 2 − S O ⋅ yTO 0,0046 ⋅ 0,115 − 0,0004 ⋅ 0,0602 = = 0,1202m S D 2 − SO 0,0046 − 0,0004

(4.41)

yTp 2 =

* S D* 2 ⋅ yTD 0,0042 ⋅ 0,1202 + 0,002 ⋅ 0,24 2 + S H ⋅ yTH 2 = = 0,1588m * 0,0042 + 0,002 S D2 + S H

(4.42)


[m] [m] [m] [m]

- vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu 2 - vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu 2 - vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 2 - vzdálenost těžiště průřezu 2

4.3.3 Posunutí těžiště a D 2 = yTp 2 − yTD 2 = 0,1588 − 0,115 = 0,0438m

(4.43)

a H 2 = yTH 2 − yTp 2 = 0,24 − 0,1588 = 0,0812m

(4.44)

a O 2 = yTp 2 − yTO = 0,1588 − 0,0602 = 0,0986m

(4.45)

kde: aD2 aH2 aO2

[m] [m] [m]


4.3.4 Výpočet kvadratického momentu plochy BD ⋅ H D3 2 0,02 ⋅ 0,233 = = 2,0278 ⋅ 10 −5 m 4 12 12 B ⋅ H H3 0,1 ⋅ 0,023 IH = H = = 6,6667 ⋅ 10 −8 m 4 12 12 B ⋅ D 3 0,02 ⋅ 0,023 IO = D č = = 1,3333 ⋅ 10 −8 m 4 12 12 I D2 =

(4.46) (4.47) (4.48)

I TD 2 = I D 2 + S D 2 ⋅ a D2 2 = 2,0278 ⋅10 −5 + 0,0046 ⋅ 0,0438 2 = 2,9103 ⋅10 −5 m 4 2 H2 2 O2

−8

2

−5

4

I TH 2 = I H + S H ⋅ a

= 6,6667 ⋅ 10 + 0,002 ⋅ 0,0812 = 1,3254 ⋅ 10 m

I TO 2 = I O + S O ⋅ a

= 1,3333 ⋅ 10 −8 + 0,0004 ⋅ 0,0986 2 = 3,9021 ⋅ 10 −6 m 4

(4.49) (4.50) (4.51)

I 2 = I TD 2 + I TH 2 − I TO 2 = 2,9103 ⋅ 10 -5 + 1,3254 ⋅ 10 −5 − 3,9021 ⋅ 10 −6 = 3,8455 ⋅ 10 −5 m 4 (4.52) kde: ID2 [m4] - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 2 ITD2 [m4] - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 2 ITH2 [m4] - kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 2 ITO2 [m4] - kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 2 [m4] - kvadratický moment setrvačnosti průřezu 2 I2

23


I2 3,8455 ⋅ 10 −5 = = 2,4216 ⋅ 10 − 4 m 3 yTp 2 0,1588

kde: WO2

[m3]

(4.53)


4.3.6 Kontrola napětí M O2 ⋅ k k ≤ σ DO WO 2 18540 = ⋅1,5 = 114841427,2 Pa = 114,8MPa < σ DO 2,4216 ⋅10 − 4


[Pa]

- Ohybové napětí, působící v průřezu 2

4.4 Průřez 3


4.4.1 Určení ploch S D 3 = BD ⋅ H D 3 = 0,02 ⋅ 0,19 = 0,0038m 2 S H = BH ⋅ H H = 0,1 ⋅ 0,02 = 0,0020m

2

SO = Dč ⋅ BD = 0,02 ⋅ 0,02 = 0,0004m

2

(4.55) (4.56) (4.57)

S D* 3 = S D 3 − S O = 0,0038 − 0,0004 = 0,0034m 2 (4.58)

Obr. 4.4 Průřez 3 kde: SD3 S*D3 HD3

[m2] [m2] [m]


24

(4.54)

4.4.2 Určení těžiště H D 3 0,19 = = 0,095m 2 2 H 0,02 = H D 3 + H = 0,19 + = 0,2m 2 2

yTD 3 =

(4.59)

yTH 3

(4.60)

* yTD 3 =


(4.61)

yTp 3 =

* S D* 3 ⋅ yTD 0,0034 ⋅ 0,0991 + 0,002 ⋅ 0,2 3 + S H ⋅ yTH 3 = = 0,1365m * 0,0034 + 0,002 S D3 + S H

(4.62)


[m] [m] [m] [m]



(4.63)

a H 3 = yTH 3 − yTp 3 = 0,2 − 0,1365 = 0,0635m

(4.64)

a O 3 = yTp 3 − yTO = 0,1365 − 0,0602 = 0,0763m

(4.65)

kde: aD3 aH3 aO3

[m] [m] [m]


4.4.4 Výpočet kvadratického momentu plochy BD ⋅ H D3 3 0,02 ⋅ 0,19 3 = = 1,1432 ⋅ 10 −5 m 4 12 12 3 B ⋅ H H 0,1 ⋅ 0,023 IH = H = = 6,6667 ⋅ 10 −8 m 4 12 12 3 B ⋅D 0,02 ⋅ 0,023 IO = D č = = 1,3333 ⋅ 10 −8 m 4 12 12 I D3 =

(4.66) (4.67) (4.68)

I TD 3 = I D 3 + S D 3 ⋅ a D2 3 = 1,1432 ⋅ 10 −5 + 0,0038 ⋅ 0,0415 2 = 1,7977 ⋅ 10 −5 m 4 I TH 3 = I H + S H ⋅ a

2 H3

−8

2

−6

= 6,6667 ⋅ 10 + 0,002 ⋅ 0,0635 = 8,1312 ⋅ 10 m

I TO 3 = I O + SO ⋅ aO2 3 = 1,3333 ⋅ 10 −8 + 0,0004 ⋅ 0,07632 = 2,342 ⋅ 10 −6 m 4

4

(4.69) (4.70) (4.71)

I 3 = I TD 3 + I TH 3 − I TO 3 = 1,7977 ⋅10 -5 + 8,1312 ⋅10 −6 − 2,342 ⋅10 −6 = 2,3766 ⋅10 −5 m 4 (4.72)

25

kde: ID3 ITD3 ITH3 ITO3 I3

[m4] [m4] [m4] [m4] [m4]

- kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 3 - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 3 - kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 3 - kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 3 - kvadratický moment setrvačnosti průřezu 3

4.4.5 Průřezový modul v ohybu WO 3

I3 2,3766 ⋅ 10 −5 = = = 1,7411 ⋅ 10 − 4 m 3 yTp 3 0,1365

kde: WO3

[m3]

(4.73)


4.4.6 Kontrola napětí M O3 ⋅ k k ≤ σ DO WO 3 12360 σ O3 = ⋅1,5 = 106490522,7 Pa = 106,5MPa < σ DO 1,7411 ⋅10 −4 kde: σO3 [Pa] - Ohybové napětí, působící v průřezu 3

σ O3 =

4.5 Průřez 4


4.5.1 Určení ploch S D 4 = BD ⋅ H D 4 = 0,02 ⋅ 0,15 = 0,003m 2 S H = BH ⋅ H H = 0,1 ⋅ 0,02 = 0,0020m

2

SO = Dč ⋅ BD = 0,02 ⋅ 0,02 = 0,0004m 2

(4.75) (4.76) (4.77)

S D* 4 = S D 4 − SO = 0,003 − 0,0004 = 0,0026m 2 (4.78)

Obr. 4.5 Průřez 4

26

(4.74)

kde: SD4 S*D4 HD4

[m2] [m2] [m]


4.5.2 Určení těžiště H D 4 0,15 = = 0,075m 2 2 H 0,02 = H D 4 + H = 0,15 + = 0,16m 2 2

yTD 4 =

(4.79)

yTH 4

(4.80)

* yTD 4 =

yTp 4


* S D* 4 ⋅ yTD 0,0026 ⋅ 0,0773 + 0,002 ⋅ 0,16 4 + S H ⋅ yTH 4 = = = 0,1133m * 0,0026 + 0,002 S D4 + S H


[m] [m] [m] [m]

(4.81)

(4.82)



(4.83)

a H 4 = yTH 4 − yTp 4 = 0,16 − 0,1133 = 0,0467 m

(4.84)

aO 4 = yTp 4 − yTO = 0,1133 − 0,0602 = 0,0531m

(4.85)

kde: aD4 aH4 aO4

[m] [m] [m]


4.5.4 Výpočet kvadratického momentu plochy BD ⋅ H D3 4 0,02 ⋅ 0,153 = = 5,625 ⋅ 10 −6 m 4 12 12 3 B ⋅ H H 0,1 ⋅ 0,023 IH = H = = 6,6667 ⋅ 10 −8 m 4 12 12 3 B ⋅D 0,02 ⋅ 0,023 IO = D č = = 1,3333 ⋅ 10 −8 m 4 12 12 I D4 =

(4.86) (4.87) (4.88)

27

I TD 4 = I D 4 + S D 4 ⋅ aD2 4 = 5,625 ⋅ 10 −6 + 0,003 ⋅ 0,03832 = 1,0026 ⋅ 10 −5 m 4 I TH 4 = I H + S H ⋅ a

2 H4

−8

2

−6

= 6,6667 ⋅ 10 + 0,002 ⋅ 0,0467 = 4,4284 ⋅ 10 m

I TO 4 = I O + S O ⋅ aO2 4 = 1,3333 ⋅ 10 −8 + 0,0004 ⋅ 0,05312 = 1,1412 ⋅ 10 −6 m 4

4

(4.89) (4.90) (4.91)

I 4 = I TD 4 + I TH 4 − I TO 4 = 1,0026 ⋅10 -5 + 4,4284 ⋅10 −6 − 1,1412 ⋅10 −6 = 1,3313 ⋅10 −5 m 4 (4.92)

kde: ID4 ITD4 ITH4 ITO4 I4

[m4] [m4] [m4] [m4] [m4]

- kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 4 - kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 4 - kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 4 - kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 4 - kvadratický moment setrvačnosti průřezu 4


I4 1,3313 ⋅ 10 −5 = = 1,175 ⋅ 10 − 4 m 3 yTp 4 0,1133

kde: WO4

[m3]

(4.93)


4.5.6 Kontrola napětí M O4 ⋅ k k ≤ σ DO WO 4 6180 = ⋅1,5 = 78893617 Pa = 78,9 MPa < σ DO 1,175 ⋅10 − 4


[Pa]

- ohybové napětí, působící v průřezu 4

28

(4.94)

5 Volba připojovacího prvku výložníku Tvar, rozměry a systém upnutí výložníku k nakladači vychází z provedení upínání a připojovacích rozměrů zadaného nakladače. Hodnoty byly získány změřením potřebných parametrů přímo na zadaném stroji. Upnutí je zde provedeno tak, že se horní čepy průměru 60 mm na rameni nakladače zaháknou do háků nástroje a skrz dolní oka se poloha zajistí čepy o průměru 50 mm. Oba boční upínací díly budou spojeny tyčemi, na kterých bude připevněn výložník.

Obr. 5.1 Připojovací prvek výložníku

5.1 Určení těžiště výložníku

Obr. 5.2 Určení těžiště výložníku konzoly

29

5.1.1 Výpočet hmotností jednotlivých částí výložníku konzoly Těleso 1: Dáno: b1 = 2,25 m h1 = 0,18 m t1 = 0,02 m mV1 = ρ · V1 = 7850 · 0,00405 = 31,7925kg

(5.1)

VV1 = (b1 · h1 · t1)/2 = (2,250 · 0,18 · 0,02)/2 = 0,00405m3

(5.2)

kde: mV1 [kg] VV1 [m3] b1 [m] h1 [m] t1 [m] ρ [kg·m-3]

- hmotnost tělesa 1 výložníku konzoly - objem tělesa 1 výložníku konzoly - délka tělesa 1 výložníku konzoly - výška tělesa 1 výložníku konzoly - tloušťka tělesa 1 výložníku konzoly - hustota oceli

Těleso 2: Dáno: b2 = 2,25 m h2 = 0,106 m t2 = 0,02 m mV2 = ρ · V2 = 7850 · 0,00477 = 37,4445kg

(5.3)

VV2 = b2 · h2 · t2 = 2,250 · 0, 106 · 0,02 = 0,00477m3

(5.4)

kde: mV2 VV2 b2 h2 t2

[kg] [m3] [m] [m] [m]

- hmotnost tělesa 2 výložníku konzoly - objem tělesa 2 výložníku konzoly - délka tělesa 2 výložníku konzoly - výška tělesa 2 výložníku konzoly - tloušťka tělesa 2 výložníku konzoly

Těleso 3: Dáno: b3 = 2,47 m h3 = 0,02m t3 = 0,1 m mV3 = ρ · V3 = 7850 · 0,00494 = 38,779kg

(5.5)

VV3 = b3 · h3 · t3 = 2,470 · 0,02 · 0,1 = 0,00494m3

(5.6)

30


[kg] [m3] [m] [m] [m]



(5.7)

VV4 = b4 · h4 · t4 = 0,2 · 0,755 · 0,02 = 0,00302m3

(5.8)


[kg] [m3] [m] [m] [m]



(5.9)

VV5 = b5 · h5 · t5 = 0,02 · 0,755 · 0,1 = 0,00155m3

(5.10)


[kg] [m3] [m] [m] [m]


31

5.1.2 Určení vzdáleností těžišť částí výložníku konzoly Těleso 1: 1 1 xT 1 = ⋅ b1 + b4 + b5 = ⋅ 2,25 + 0,2 + 0,02 = 0,97 m 3 3 1 1 yT 1 = h4 − h2 − ⋅ h1 = 0,755 − 0,106 − ⋅ 0,18 = 0,589m 3 3 kde: xT1 [m] - vzdálenost těžiště tělesa 1 v ose x od počátku yT1 [m] - vzdálenost těžiště tělesa 1 v ose y od počátku

Těleso 2: 1 1 xT 2 = ⋅ b2 + b4 + b5 = ⋅ 2,25 + 0,2 + 0,02 = 1,345m 2 2 1 1 yT 2 = h4 − ⋅ h2 = 0,755 − ⋅ 0,106 = 0,702m 2 2 kde: [m] - vzdálenost těžiště tělesa 2 v ose x od počátku xT2 yT2 [m] - vzdálenost těžiště tělesa 2 v ose y od počátku Těleso 3: 1 1 xT 3 = ⋅ b3 = ⋅ 2,47 = 1,235m 2 2 1 1 yT 3 = h4 + ⋅ h3 = 0,755 + ⋅ 0,02 = 0,765m 2 2 kde: [m] - vzdálenost těžiště tělesa 3 v ose x od počátku xT3 yT3 [m] - vzdálenost těžiště tělesa 3 v ose y od počátku Těleso 4: 1 1 xT 4 = ⋅ b4 + b5 = ⋅ 0,2 + 0,02 = 0,12m 2 2 1 1 yT 4 = ⋅ h4 = ⋅ 0,755 = 0,3775m 2 2 kde: [m] - vzdálenost těžiště tělesa 4 v ose x od počátku xT4 yT4 [m] - vzdálenost těžiště tělesa 4 v ose y od počátku Těleso 5: 1 1 xT 5 = ⋅ b5 = ⋅ 0,02 = 0,01m 2 2 1 1 yT 5 = ⋅ h5 = ⋅ 0,755 = 0,3775m 2 2 kde: xT5 [m] - vzdálenost těžiště tělesa 5 v ose x od počátku yT5 [m] - vzdálenost těžiště tělesa 5 v ose y od počátku

32

(5.11) (5.12)

(5.13) (5.14)

(5.15) (5.16)

(5.17) (5.18)

(5.19) (5.20)

5.1.3 Určení výsledného těžiště výložníku konzoly xT 1 ⋅ m1 + xT 2 ⋅ m2 + xT 3 ⋅ m3 + xT 4 ⋅ m4 + xT 5 ⋅ m5 m1 + m2 + m3 + m4 + m5 0,97 ⋅ 32 + 1,345 ⋅ 37 + 1,235 ⋅ 39 + 0,12 ⋅ 24 + 0,01 ⋅ 12 xTv = = 0,9155m 32 + 37 + 39 + 24 + 12 xTv =

yT 1 ⋅ m1 + yT 2 ⋅ m2 + yT 3 ⋅ m3 + yT 4 ⋅ m4 + yT 5 ⋅ m5 m1 + m2 + m3 + m4 + m5 0,589 ⋅ 32 + 0,702 ⋅ 37 + 0,765 ⋅ 39 + 0,3775 ⋅ 24 + 0,3775 ⋅ 12 yTv = = 0,6128m 32 + 37 + 39 + 24 + 12 yTv =

kde: xTv [m] yTv [m]

(5.21)

(5.22)

- vzdálenost těžiště výložníku konzoly v ose x od počátku výložníku - vzdálenost těžiště výložníku konzoly v ose y od počátku výložníku

5.2 Výpočet spojovacích tyčí Výložník je spojen s tyčemi nerozebíratelně – přivařen. Z pohledu statiky je úloha staticky neurčitá. Uvolnění vazeb je na obrázku 5.3. Pro zjednodušení převedeme úlohu na staticky určitou a pomocí podmínek statické rovnováhy určíme reakční síly ve vazbách. Uvolnění vazeb je na obrázku 5.4.

Obr. 5.3 Uvolnění výložníku konzoly – úloha staticky neurčitá

33

Obr. 5.4 Uvolnění výložníku konzoly – úloha staticky určitá

5.2.1 Určení síly působící na tyč Rovnice statické rovnováhy:

∑F : ∑F : ∑M : x

RBx − RAx = 0

y

RAy − F5* − Fgv = 0

A

(5.23)

RBx ⋅ LR − Fgv ⋅ LG − F5* ⋅ LF = 0

R Ay = F5* + Fgv = 12360 + 1412,64 = 13772,64 N RBx = R Ax

Fgv ⋅ LG + F5* ⋅ LF

LR = RBx = 59103,5 N

kde: Fgv RAx RAy RBx LF LG LR

[N] [N] [N] [N] [m] [m] [m]

=

1412,64 ⋅ 0,7955 + 12360 ⋅ 2,3 = 59103,5 N 0,5

(5.24) (5.25) (5.26)

- síla vyvozená hmotností výložníku konzoly - reakční síla působící v bodě A ve směru osy x - reakční síla působící v bodě A ve směru osy x - reakční síla působící v bodě A ve směru osy x - vzdálenost síly F*5 od bodu A - vzdálenost síly Fgl od bodu A - vzdálenost mezi body A a B

34

Výsledná síla, působící uprostřed tyče je dána součtem sil RAx a RAy . 2 2 RA = RAx + RAy = 59103,52 + 13772,642 = 60686,98 N

kde: RA

[N]

(5.27)

- výsledná reakční síla působící v bodě A

5.2.2 Výpočet průměru spojovací tyče Dáno, voleno: Lt = 0,6 m M Ot =

σ Ot = WO =

R A Lt 60686,98 0,6 ⋅ = ⋅ = 9103,047 N ⋅ m 2 2 2 2

M Ot M ⋅k 9103,047 ⋅ 1,5 ⇒ WO = Ot k = = 9,103 ⋅ 10 −5 m3 6 WO 150 ⋅ 10 σO

π ⋅ d t3

⇒ dt = 3

32 ⋅ WO

π 32 Volím => dt=100mm kde: σOt MOt WO Lt dt

(5.28)

[Pa] [N·m] [m3] [m] [m]

=3

32 ⋅ 9,103 ⋅ 10 −5

π

= 0,0975m = 97,5mm

(5.29) (5.30)

- ohybové napětí působící na tyč, stanoveno dle [3], str.54 (mat.11 500) - ohybový moment působící na tyč - průřezový modul v ohybu - délka zatížení tyče - průměr tyče

Obr. 5.5 Zatížení spojovací tyče

35

6 Kontrola stability nakladače Po návrhu všech hlavních částí konzoly se vypočte celková hmotnost konzoly a poloha těžiště. Vypočtené hodnoty se dosadí do rovnic a stanoví se skutečné zatížení v jednotlivých pozicích konzoly stejným způsobem, jako je v kapitole 3.3.

6.1 Připojovací člen Pro zjednodušení výpočtu je tvar připojovacího členu zjednodušený podle obrázku 6.1. Čárkovanou čarou je znázorněn skutečný tvar připojovacího členu a plnou čarou je znázorněn zjednodušený tvar pro výpočet.

Obr. 6.1 Připojovací člen – zjednodušení pro výpočet

6.1.1 Hmotnost připojovacího členu Dáno, voleno: bP = 0,28 m hP = 0,7 m tP = 0,05m mP1 = ρ ⋅ VP1 = 7850 ⋅ 0,0098 = 76,93kg VP1 = bP ⋅ hP ⋅ t P = 0,28 ⋅ 0,7 ⋅ 0,05 = 0,0098m3 mP 2 = ρ ⋅ VP 2 = 7850 ⋅ 0,0004 = 3,14kg VP 2 = mP 3

π ⋅ Dt2

⋅ tP =

π ⋅ 0,12

(6.1) (6.2) (6.3)

⋅ 0,05 = 0,0004m 3

(6.4)

4 4 = ρ ⋅ VP 3 = 7850 ⋅ 0,0004 = 3,14kg

VP 3 =

π ⋅ Dt2 4

⋅ tP =

π ⋅ 0,12 4

(6.5)

⋅ 0,05 = 0,0004m 3

(6.6)

mP = mP1 − mP 2 − mP 3 = 76,93 − 3,14 − 3,14 = 70,65kg ≅ 71kg

36

(6.7)

kde: VP1 VP2 VP3 mP mP1 mP2 mP3 bP hP tP Dt

[m3] [m3] [m3] [kg] [kg] [kg] [kg] [m] [m] [m] [m]

- objem tělesa 1 připojovacího členu - objem tělesa 2 připojovacího členu - objem tělesa 3 připojovacího členu - hmotnost připojovacího členu - hmotnost tělesa 1 připojovacího členu - hmotnost tělesa 2 připojovacího členu - hmotnost tělesa 3 připojovacího členu - délka připojovacího členu - výška připojovacího členu - tloušťka připojovacího členu - průměr otvoru pro tyč

6.1.2 Těžiště připojovacího členu Dáno, voleno: xTP1 = 0,14 m xTP2 = xTP3 = 0,18 m xTP1 ⋅ mP1 − xTP 2 ⋅ mP 2 − xTP 3 ⋅ mP 3 (6.8) m P1 − m P 2 − m P 3 0,14 ⋅ 76,93 − 0,18 ⋅ 3,14 − 0,18 ⋅ 3,14 xTP = = 0,13644m 76,93 − 3,14 − 3,14 kde: xTP [m] - vzdálenost těžiště připojovacího členu od počátku (obr. 6.3) xTP1 [m] - vzdálenost těžiště tělesa 1 připojovacího členu od počátku xTP2 [m] - vzdálenost těžiště tělesa 2 připojovacího členu od počátku xTP3 [m] - vzdálenost těžiště tělesa 3 připojovacího členu od počátku xTP =

6.2 Spojovací tyč

Obr. 6.2 Spojovací tyč

37

6.2.1 Hmotnost spojovací tyče Dáno, voleno: lt = 0,67 m mt = ρ ⋅ Vt = 7850 ⋅ 0,0053 = 41,6kg Vt =

kde: mt lt

π ⋅d

2 t

4

⋅ lt =

[kg] [m]

π ⋅ 0,1 4

(6.9)

2

⋅ 0,67 = 0,0053m 3

(6.10)

- hmotnost spojovací tyče - délka tyče

6.2.2 Těžiště spojovací tyče xTT = 0,18m kde: xTT

[m]

(6.11)

- vzdálenost těžiště spojovací tyče v ose x od počátku (obr. 6.3)

6.3 Výložník (viz. obr. 5.2 v kapitole 5.1)

6.3.1 Hmotnost výložníku Hmotnosti jednotlivých částí výložníku jsou počítány v kapitole 6.1.1. mV = mV 1 + mV 2 + mV 3 + mV 4 + mV 5

(6.12)

mV = 31,7925 + 37,4445 + 38,779 + 23,707 + 12,1675 = 143,8905kg ≅ 144kg

kde: mV

[kg]

- hmotnost výložníku konzoly

6.3.2 Těžiště výložníku Těžiště výložníku konzoly je počítáno v kapitole 6.1 (6.13)

xTV = LG + xTP 2 = 0,7955 + 0,18 = 0,9755 m

kde: xTV [m] - vzdálenost těžiště výložníku konzoly od počátku souřadnic celé konzoly (obr. 6.3)

38

6.4 Celková konzola

Obr. 6.3 Celá konzola – zjednodušení pro výpočet

6.4.1 Hmotnost celé konzoly mc = mV + 2 ⋅ mP + 2 ⋅ mt = 144 + 2 ⋅ 71 + 2 ⋅ 42 = 370kg kde: mc [kg] - hmotnost celé konzoly

(6.14)

6.4.2 Těžiště celé konzoly mV ⋅ xTV + 2 ⋅ mP ⋅ xTP + 2 ⋅ mt ⋅ xTT (6.15) mV + 2 ⋅ mP + 2 ⋅ mt 144 ⋅ 0,9755 + 2 ⋅ 71 ⋅ 0,1364 + 2 ⋅ 42 ⋅ 0,18 xTc = = 0,4729m 144 + 2 ⋅ 71 + 2 ⋅ 42 kde: xTc [m] - vzdálenost těžiště celé konzoly v ose x od počátku souřadnic celé konzoly xTc =

6.5 Přepočet bezpečných hmotností Ftk = mtk ⋅ g = 370 ⋅ 9,81 = 3629,7 N

(6.16) (6.17)

LTK = Lr + xT = 1,727 + 0,4729 = 2,2m

39

Ftn ⋅ Ltb − Ftk ⋅ Ltk L1 F ⋅ L − Ftk ⋅ Ltk F2 = tn tb L2 F ⋅ L − Ftk ⋅ Ltk F3 = tn tb L3 F ⋅ L − Ftk ⋅ Ltk F4 = tn tb L4 F ⋅ L − Ftk ⋅ Ltk F5 = tn tb L5 F1 =

50031 ⋅ 0,923 − 3629 ⋅ 2,2 = 17151N 2,227 50031 ⋅ 0,923 − 3629 ⋅ 2,2 = = 14006 N 2,727 50031 ⋅ 0,923 − 3629 ⋅ 2,2 = = 11836 N 3,227 50031 ⋅ 0,923 − 3629 ⋅ 2,2 = = 10248 N 3,727 50031 ⋅ 0,923 − 3629 ⋅ 2,2 = = 9036 N 4,227

=

F1 17151 = = 1748kg g 9,81 F 14006 m2 = 2 = = 1427 kg g 9,81 F 11836 m3 = 3 = = 1207 kg g 9,81 F 10248 m4 = 4 = = 1045kg g 9,81 F 9036 m5 = 5 = = 921kg g 9,81

m1 =

kde: Ftk Ltk F1 F2 F3 F4 F5 mtk m1 m2 m3 m4 m5

[N] [m] [N] [N] [N] [N] [N] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg]

(6.18)

(6.19)

- síla, vyvozená hmotností konzoly - vzdálenost těžiště konzoly od bodu překlopení - maximální síla působící v pozici 1 - maximální síla působící v pozici 2 - maximální síla působící v pozici 3 - maximální síla působící v pozici 4 - maximální síla působící v pozici 5 - hmotnost konzoly - maximální zatížení v pozici 1 - maximální zatížení v pozici 2 - maximální zatížení v pozici 3 - maximální zatížení v pozici 4 - maximální zatížení v pozici 5

40

7 Návrh háku 7.1 Volba háku Volen hák dle [2]

Obr. 7.1 Hák s okem DIN 689 [2]

Parametry háku: Maximální zatížení: 2500kg; b = 32 mm; d = 20 mm; l = 240 mm; m1 = 49 mm; m2 = 46 mm; s = 35 mm; t = 174 mm

7.2 Návrh uchycení háku Hák bude k výložníku konzoly připevněn pomocí 2 nosných elementů, které budou následně propojeny čepy.

σT =

SD =

F1 ≤ σ DT 2 ⋅ SD

F1 2 ⋅ σ DT

⋅ kč =

(7.1)

17151 ⋅ 2 = 2,1439 ⋅ 10 -4 m 2 2 ⋅ 80000000

S D = bD ⋅ (hD − Dč )

(7.2) −4

hD =

S D + bD ⋅ Dč 2,1439 ⋅ 10 + 0,015 ⋅ 0,02 = = 0,034m bD 0,015 => voleno hD = 35mm

Obr. 7.2 Uchycení háku 41

kde: σDT σT SD bD hD

[Pa] [Pa] [m2] [m] [m]

- dovolené napětí v tahu pro ocel 11 343, stanoveno dle [3], str. 54 - ohybové napětí působící na držák háku - průřez držáku háku v místě uchycení čepu - šířka držáku háku v průřezu - výška držáku háku v průřezu

Obr. 7.3 Průřez držáku háku

7.3 Výběr spojovacích čepů Čepy na propojení držáku háku s výložníkem konzoly a držáku háku s hákem jsou stejné a jsou voleny dle [3], str. 449 Použity čepy: ČEP 20 x 65 x 6,3 B ISO 2341

42

8 Závěr V této bakalářské práci bylo navrženo konstrukční řešení přídavného zařízení nakladače výložníkového typu pomocí vztahů pružnosti a pevnosti. V dnešní době tento způsob výpočtu není příliš vhodný, protože je poměrně zdlouhavý, výpočet uvažuje jen zjednodušené zatížení konzoly, a proto není zcela přesný. Pro dosažení větší přesnosti při výpočtu by bylo vhodnější použít výpočet metodou konečných prvků. Řešení této bakalářské práce spočívalo v tom, že nejprve bylo stanoveno předběžné zatížení výložníku konzoly a byla předem zvolena hmotnost celé konzoly. Následoval výpočet průměru čepu pro uchycení háku. Poté za pomoci výpočtového programu vytvořeného v Microsoft Excel byly navrženy rozměry v jednotlivých průřezech výložníku konzoly a následně vhodně upraveny s ohledem na tvar a uchycení háku. Navržený výložník byl zpětně zkontrolován a byla stanovena jeho hmotnost a poloha těžiště. Dále byl na základě připojovacích rozměrů nakladače navržen připojovací člen a vhodné řešení propojení s výložníkem. Poté byla stanovena poloha těžiště a hmotnost celkové konzoly a na základě těchto údajů bylo stanoveno skutečné dovolené zatížení v jednotlivých pozicích výložníku konzoly. Na závěr byl vybrán vhodný hák pro uchycení břemen a byl navržen prvek pro připojení k výložníku konzoly. Cílem práce byl návrh řešení konstrukce přídavného zařízení nakladače výložníkového typu a zhotovení požadované výkresové dokumentace, čehož bylo splněno. Řešení tedy vyhovuje zadaným a požadovaným cílům práce.

Obr. 8.1 Přídavné zařízení nakladače výložníkového typu

43

9 Seznam použitých zdrojů [1] Katalog Caterpillar – 906H, 907H and 908H Compact Wheel Leader, 16 s., dostupný na WWW: http://www.pz.cz/blob.php?idProduct=10914105&type=pdf&dbPrefixTable=katalog [2] Katalog Pavlínek s.r.o. – Hák s okem DIN 689, 1 s., dostupný na WWW:http://www.vazaky-online.cz/Hak-s-okem-DIN-689_g300011.html [3] LEINVEBER, Jan, VÁVRA, Pavel. Strojnické tabulky. 2. dopl. vyd. Úvaly: Albra, 2005. 907 s. ISBN 80-7361-011-6. [4] PŘEMYSL, Janíček, et al. Mechanika těles : Pružnost a pevnost I. 3. přeprac. vyd. Brno : Akademické nakladatelství CERM, 2004. 287 s. ISBN 80-214-2592-X. [5] SVOBODA, Pavel, BRANDEJS, Jan, PROKEŠ, František. Základy konstruování. 3. přeprac. vyd. Brno : Akademické nakladatelství CERM, 2005. 202 s. ISBN 80-7204-402-2. [6] SOBEK, Evžen, et al. Základy konstruování: Návody pro konstrukční cvičení. 6. přeprac. vyd. Brno : Akademické nakladatelství CERM, 2004. 53 s. ISBN 80-7204331-5.

44

10 Seznam použitých zkratek a symbolů aD0 aD1 aD2 aD3 aD4 aH0 aH1 aH2 aH3 aH4 aO1 aO2 aO3 aO4 b1 b2 b3 b4 b5 BD bD BH Bk bP D* dč Dč Dt dt F*1 F*2 F*3 F*4 F*5 F*tk F1 F2 F3 F4 F5 Fgv Fm Ftk Ftn h1 h2 h3 h4

posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu 0 posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu 1 posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu 2 posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu 3 posunutí těžiště dolní vzpěry průřezu 4 posunutí těžiště horní vzpěry průřezu 0 posunutí těžiště horní vzpěry průřezu 1 posunutí těžiště horní vzpěry průřezu 2 posunutí těžiště horní vzpěry průřezu 3 posunutí těžiště horní vzpěry průřezu 4 posunutí těžiště otvoru průřezu 1 posunutí těžiště otvoru průřezu 2 posunutí těžiště otvoru průřezu 3 posunutí těžiště otvoru průřezu 4 délka tělesa 1 výložníku konzoly délka tělesa 2 výložníku konzoly délka tělesa 3 výložníku konzoly délka tělesa 4 výložníku konzoly délka tělesa 5 výložníku konzoly šířka dolní vzpěry šířka držáku háku v průřezu šířka horní vzpěry šířka výložníku konzoly délka připojovacího členu poloviční délka oblouku otvoru pro čep průměr čepu průměr otvoru pro čep průměr otvoru pro tyč průměr tyče teoretická maximální síla působící v pozici 1 teoretická maximální síla působící v pozici 2 teoretická maximální síla působící v pozici 3 teoretická maximální síla působící v pozici 4 teoretická maximální síla působící v pozici 5 předběžně vypočtená síla, vyvozená hmotností konzoly maximální síla působící v pozici 1 maximální síla působící v pozici 2 maximální síla působící v pozici 3 maximální síla působící v pozici 4 maximální síla působící v pozici 5 síla vyvozená hmotností výložníku konzoly maximální síla, působící na rameno nakladače síla, vyvozená hmotností konzoly síla od nakladače v těžišti výška tělesa 1 výložníku konzoly výška tělesa 2 výložníku konzoly výška tělesa 3 výložníku konzoly výška tělesa 4 výložníku konzoly 45

[m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [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] [m] [m] [m] [m]

h5 hD HD0 HD1 HD2 HD3 HD4 HH hP I0 I1 I2 I3 I4 ID0 ID1 ID2 ID3 ID4 IH IO ITD0 ITD1 ITD2 ITD3 ITD4 ITH0 ITH1 ITH2 ITH3 ITH4 ITO1 ITO2 ITO3 ITO4 kč kk L*tk L1 L2 L3 L4 L5 LF LG Lm LR Lr lt Lt

výška tělesa 5 výložníku konzoly výška držáku háku v průřezu výška dolní vzpěry průřezu 0 výška dolní vzpěry průřezu 1 výška dolní vzpěry průřezu 2 výška dolní vzpěry průřezu 3 výška dolní vzpěry průřezu 4 výška horní vzpěry výška připojovacího členu kvadratický moment setrvačnosti průřezu 0 kvadratický moment setrvačnosti průřezu 1 kvadratický moment setrvačnosti průřezu 2 kvadratický moment setrvačnosti průřezu 3 kvadratický moment setrvačnosti průřezu 4 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 0 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 1 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 2 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 3 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry průřezu 4 kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry kvadratický moment setrvačnosti otvoru kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 0 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 1 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 2 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 3 kvadratický moment setrvačnosti dolní vzpěry k těžišti průřezu 4 kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 0 kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 1 kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 2 kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 3 kvadratický moment setrvačnosti horní vzpěry k těžišti průřezu 4 kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 1 kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 2 kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 3 kvadratický moment setrvačnosti otvoru k těžišti průřezu 4 volený koeficient bezpečnosti čepu součinitel bezpečnosti konzoly předběžně zvolená vzdálenost těžiště konzoly od bodu překlopení vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 1 vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 2 vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 3 vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 4 vzdálenost působiště síly od bodu překlopení v pozici 5 vzdálenost síly F*5 od bodu A vzdálenost síly Fgl od bodu A vzdálenost působiště síly břemene od bodu překlopení vzdálenost mezi body A a B vzdálenost upínací desky na rameni nakladače od bodu překlopení délka tyče délka zatížení tyče

46

[m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [m4] [-] [-] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m]

Ltk Ltn Lv m*1 m*2 m*3 m*4 m*5 m*tk m1 m2 m3 m4 m5 mc mm MO0 MO1 MO2 MO3 MO4 MOt mP mP1 mP2 mP3 mt mtk mtn mV mV1 mV2 mV3 mV4 mV5 Oč p PD Psk RA RAx RAy RBx S*D1 S*D2 S*D3 S*D4 Sč SD SD0

vzdálenost těžiště konzoly od bodu překlopení vzdálenost těžiště nakladače od bodu překlopení vzdálenost působiště síly na paletizačních vidlích teoretické maximální zatížení v pozici 1 teoretické maximální zatížení v pozici 2 teoretické maximální zatížení v pozici 3 teoretické maximální zatížení v pozici 4 teoretické maximální zatížení v pozici 5 odhadnutá hmotnost konzoly maximální zatížení v pozici 1 maximální zatížení v pozici 2 maximální zatížení v pozici 3 maximální zatížení v pozici 4 maximální zatížení v pozici 5 hmotnost celé konzoly maximální hmotnost, kterou uzvedne rameno nakladače ohybový moment v místě uchycení konzoly ohybový moment v průřezu 1 ohybový moment v průřezu 2 ohybový moment v průřezu 3 ohybový moment v průřezu 4 ohybový moment působící na tyč hmotnost připojovacího členu hmotnost tělesa 1 připojovacího členu hmotnost tělesa 2 připojovacího členu hmotnost tělesa 3 připojovacího členu hmotnost spojovací tyče hmotnost konzoly hmotnost nakladače hmotnost výložníku konzoly hmotnost tělesa 1 výložníku konzoly hmotnost tělesa 2 výložníku konzoly hmotnost tělesa 3 výložníku konzoly hmotnost tělesa 4 výložníku konzoly hmotnost tělesa 5 výložníku konzoly obvod otvoru pro čep rozteč otvorů dovolené napětí tlakové pro ocel 11 343 tlakové napětí působící na výložník konzoly výsledná reakční síla působící v bodě A reakční síla působící v bodě A ve směru osy x reakční síla působící v bodě A ve směru osy x reakční síla působící v bodě A ve směru osy x plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu 1 plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu 2 plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu 3 plocha dolní vzpěry s otvorem průřezu 4 plocha průřezu čepu průřez držáku háku v místě uchycení čepu plocha dolní vzpěry průřezu 0

47

[m] [m] [m] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [N·m] [N·m] [N·m] [N·m] [N·m] [N·m] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [m] [m] [Pa] [Pa] [N] [N] [N] [N] [m2] [m2] [m2] [m2] [m2] [m2] [m2]

SD1 SD2 SD3 SD4 SH SO SS t1 t2 t3 t4 t5 tP VP1 VP2 VP3 VV1 VV2 VV3 VV4 VV5 W*O0 W*O1 W*O2 W*O3 W*O4 WO WO0 WO1 WO2 WO3 WO4 xT1 xT2 xT3 xT4 xT5 xTc xTP xTP1 xTP2 xTP3 xTT xTV xTv y*TD1 y*TD2 y*TD3 y*TD4 yT1

plocha dolní vzpěry plné průřezu 1 plocha dolní vzpěry plné průřezu 2 plocha dolní vzpěry plné průřezu 3 plocha dolní vzpěry plné průřezu 4 plocha horní vzpěry plocha pro otvor styková plocha mezi čepem a výložníkem konzoly tloušťka tělesa 1 výložníku konzoly tloušťka tělesa 2 výložníku konzoly tloušťka tělesa 3 výložníku konzoly tloušťka tělesa 4 výložníku konzoly tloušťka tělesa 5 výložníku konzoly tloušťka připojovacího členu objem tělesa 1 připojovacího členu objem tělesa 2 připojovacího členu objem tělesa 3 připojovacího členu objem tělesa 1 výložníku konzoly objem tělesa 2 výložníku konzoly objem tělesa 3 výložníku konzoly objem tělesa 4 výložníku konzoly objem tělesa 5 výložníku konzoly předběžný průřezový modul v ohybu v místě uchycení konzoly předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu 1 předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu 2 předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu 3 předběžný průřezový modul v ohybu v průřezu 4 průřezový modul v ohybu průřezový modul v ohybu v místě uchycení konzoly průřezový modul v ohybu průřezu 1 průřezový modul v ohybu průřezu 2 průřezový modul v ohybu průřezu 3 průřezový modul v ohybu průřezu 4 vzdálenost těžiště tělesa 1 v ose x od počátku vzdálenost těžiště tělesa 2 v ose x od počátku vzdálenost těžiště tělesa 3 v ose x od počátku vzdálenost těžiště tělesa 4 v ose x od počátku vzdálenost těžiště tělesa 5 v ose x od počátku vzdálenost těžiště konzoly v ose x od počátku souřadnic celé konzoly vzdálenost těžiště připojovacího členu od počátku vzdálenost těžiště tělesa 1 připojovacího členu od počátku vzdálenost těžiště tělesa 2 připojovacího členu od počátku vzdálenost těžiště tělesa 3 připojovacího členu od počátku vzdálenost těžiště spojovací tyče v ose x od počátku vzdálenost těžiště výložníku konzoly od počátku souřadnic celé konzoly vzdálenost těžiště výložníku konzoly v ose x od počátku výložníku vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu 1 vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu 2 vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu 3 vzdálenost těžiště dolní vzpěry s otvorem průřezu 4 vzdálenost těžiště tělesa 1 v ose y od počátku

48

[m2] [m2] [m2] [m2] [m2] [m2] [m2] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m3] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m]

yT2 yT3 yT4 yT5 yTD0 yTD1 yTD2 yTD3 yTD4 yTH0 yTH1 yTH2 yTH3 yTH4 yTp0 yTp1 yTp2 yTp3 yTp4 yTv ρ σDO σDT σO σO0 σO1 σO2 σO3 σO4 σOt σT τD τsk

vzdálenost těžiště tělesa 2 v ose y od počátku vzdálenost těžiště tělesa 3 v ose y od počátku vzdálenost těžiště tělesa 4 v ose y od počátku vzdálenost těžiště tělesa 5 v ose y od počátku vzdálenost těžiště dolní vzpěry průřezu 0 vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu 1 vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu 2 vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu 3 vzdálenost těžiště dolní vzpěry plné průřezu 4 vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 0 vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 1 vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 2 vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 3 vzdálenost těžiště horní vzpěry průřezu 4 vzdálenost těžiště průřezu 0 vzdálenost těžiště průřezu 1 vzdálenost těžiště průřezu 2 vzdálenost těžiště průřezu 3 vzdálenost těžiště průřezu 4 vzdálenost těžiště výložníku konzoly v ose y od počátku výložníku hustota oceli dovolené napětí v ohybu pro ocel 11 343 dovolené napětí v tahu pro ocel 11 343 ohybové napětí působící na konzolu ohybové napětí, působící v místě uchycení konzoly ohybové napětí, působící v průřezu 1 ohybové napětí, působící v průřezu 2 ohybové napětí, působící v průřezu 3 ohybové napětí, působící v průřezu 4 ohybové napětí působící na tyč ohybové napětí působící na držák háku dovolené napětí ve smyku pro ocel 11 500 smykové napětí působící na čep

49

[m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [kg·m-3] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa]

11 Seznam obrázků Obr. 1.1 Obr. 2.1 Obr. 2.2 Obr. 3.1 Obr. 3.2 Obr. 3.3 Obr. 3.4 Obr. 3.5 Obr. 4.1 Obr. 4.2 Obr. 4.3 Obr. 4.4 Obr. 4.5 Obr. 5.1 Obr. 5.2 Obr. 5.3 Obr. 5.4 Obr. 5.5 Obr. 6.1 Obr. 6.2 Obr. 6.3 Obr. 7.1 Obr. 7.2 Obr. 7.3 Obr. 8.1

Kolový nakladač CAT 906H……………………………………………….10 Schéma nakladače…………………………………………………………11 Rozmístění otvorů na výložníku konzoly…………………………………12 Zatížení čepu v konzole…………………………………………………....14 Profil výložníku konzoly…………………………………………………….15 Zatížení výložníku konzoly…………………………………………………16 Vypočtený tvar výložníku………………………………………………….. 17 Upravený tvar výložníku…………………………………………………....17 Průřez 0………………………………………………………………………18 Průřez 1………………………………………………………………………20 Průřez 2………………………………………………………………………22 Průřez 3………………………………………………………………………24 Průřez 4………………………………………………………………………26 Připojovací prvek výložníku…………………………………………......... 29 Určení těžiště výložníku konzoly…………………………………………..29 Uvolnění výložníku konzoly – úloha staticky neurčitá………………….. 33 Uvolnění výložníku konzoly – úloha staticky určitá……………………...34 Zatížení spojovací tyče……………………………………………………..35 Připojovací člen – zjednodušení pro výpočet…………………………….36 Spojovací tyč…………………………………………………………………37 Celá konzola – zjednodušení pro výpočet………………………………..39 Hák s okem DIN 689………………………………………………………..41 Uchycení háku……………………………………………………………… 41 Průřez držáku háku………………………………………………………….42 Přídavné zařízení nakladače výložníkového typu……………………….43

50

12 Seznam příloh Výkresová dokumentace: Konzola (sestava) Svařenec (sestava) Dolní vzpěra Připojovací člen Spojovací tyč Horní vzpěra Zadní vzpěra Čelo Držák háku

1 – 3 – P22 – S 1 – 3 – P22 –M1 2 – 3 – P22 – 01 4 – 3 – P22 – 02 4 – 3 – P22 – 03 4 – 3 – P22 – 04 4 – 3 – P22 – 05 4 – 3 – P22 – 06 4 – 3 – P22 – 07

51

KONSTRUKCE PŘÍDAVNÉHO ZAŘÍZENÍ NAKLADAČE VÝLOŽNÍKOVÉHO TYPU

Recommend Documents