NÁVRH KONSTRUKCE MOBILNÍHO KAMEROVÉHO JEŘÁBU

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MACHINE AND INDUSTRIAL DESIGN

NÁVRH KONSTRUKCE MOBILNÍHO KAMEROVÉHO JEŘÁBU MECHANICAL DESIGN OF MOBILE CAMERA SYSTEM

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS

AUTOR PRÁCE

JAN SLUŠE

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR

BRNO 2010

Ing. DAVID PALOUŠEK, Ph.D.

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav konstruování Akademický rok: 2009/2010

ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE student(ka): Jan Sluše který/která studuje v bakalářském studijním programu obor: Strojní inženýrství (2301R016) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma bakalářské práce: Návrh konstrukce mobilního kamerového jeřábu v anglickém jazyce: Mechanical design of mobile camera system Stručná charakteristika problematiky úkolu: Cílem bakalářské práce je konstrukční návrh mobilního jeřábu pro kamerový systém. Důraz je kladen na vytvoření koncepce a ověření kinematiky vybraného řešení. Cíle bakalářské práce: Bakalářská práce musí obsahovat: 1.Úvod 2.Přehled současného stavu poznání 3.Formulaci řešeného problému a jeho technickou a vývojovou analýzu 4.Vymezení cílů práce 5.Návrh metodického přístupu k řešení 6.Návrh variant řešení a výběr optimální varianty 7.Konstrukční řešení 8.Závěr (Konstrukční, technologický a ekonomický rozbor řešení) Forma bakalářské práce: průvodní zpráva, technická dokumentace Typ práce: konstrukční Účel práce:pro potřeby průmyslu

Seznam odborné literatury: SHIGLEY, J. E, MISCHKE, Ch. R, BUDYNAS, R. G. KONSTRUOVÁNÍ STROJNÍCH SOUČÁSTÍ. VUTIUM, 2008. 1300 s. ISBN 978-80-214-2629-0.

Vedoucí bakalářské práce: Ing. David Paloušek, Ph.D. Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2009/2010. V Brně, dne 20.11.2009 L.S.

_______________________________ prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. Ředitel ústavu

_______________________________ doc. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc. Děkan fakulty

ANOTACE

ANOTACE Cílem bakalářské práce je návrh konstrukce mobilního kamerového jeřábu s otočným segmentovým ramenem na podvozku s koly. V první části jsou mobilní kamerové jeřáby popsány z konstrukčního hlediska a následně rozděleny do základních kategorií. O koncepci řešení pojednává část druhá a konečným vlastním návrhem konstrukce spolu s ekonomickým zhodnocením se zabývá část třetí.

KLÍČOVÁ SLOVA Mobilní jeřáb, kamerový jeřáb, segmentové rameno, otočný jeřáb, jeřáb s podvozkem.

ANNOTATION The objektive of this bachelor thesis is the suggestion of the constructiobn of mobile camera crane with rotary segment gib on the undercarriage. In the first part mobile camera cranes are described from the constructional point of view and then they are divided into different categories. The second part deals with the conception of solution and in the third part the construction is suggested and also economically evaluated.

KEYWORDS Mobile crane, camera crane, segment arm, slewing crane, crane with truck.

BIBLIOGRAFICKÁ CITACE SLUŠE, J. Návrh konstrukce mobilního kamerového jeřábu. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2010. 44 s. Vedoucí bakalářské práce Ing. David Paloušek, Ph.D.

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ

ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci, Návrh konstrukce mobilního kamerového jeřábu vypracoval samostatně pod odborným vedením Ing. Davida Palouška a za pomoci uvedené literatury.

V Brně dne …………..

…………………………. podpis

PODĚKOVÁNÍ

PODĚKOVÁNÍ Chtěl bych poděkovat svému vedoucímu Ing. Davidu Palouškovi, Ph.D za ochotu, cenné rady a připomínky při psaní této bakalářské práce. Dále chci poděkovat své rodině a přátelům za podporu během celého studia.

OBSAH

OBSAH OBSAH....................................................................................................................... 11 ÚVOD......................................................................................................................... 13 1 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ .................................................. 14 1.1 Rozdělení jeřábů dle prostředí ..................................................................... 15 1.2 Rozdělení jeřábů dle typu pohonu ............................................................... 15 1.3 Rozdělení jeřábů dle typu ramene................................................................ 17 1.4 Rozdělení jeřábů dle typu hlavy .................................................................. 18 1.5 Přehled jeřábů .............................................................................................. 19 2 FORMULACE ŘEŠENÉHO PROBLÉMU A JEHO TECHNICKÁ A VÝVOJOVÁ ANALÝZA .......................................................................................... 21 2.1 Důvody proč navrhovat nový kamerový jeřáb ................................................. 21 2.2 Cílová oblast pro použití kamerového jeřábu ................................................... 21 2.3 Definování požadavků na navrhovaný jeřáb .................................................... 21 3 VYMEZENÍ CÍLŮ PRÁCE .................................................................................... 22 3.1 Konkretizace zadání ......................................................................................... 22 4 NÁVRH METODICKÉHO PŘÍSTUPU K ŘEŠENÍ .............................................. 23 4.1 Postup řešení ..................................................................................................... 23 4.2 Volba software pro tvorbu bakalářské práce .................................................... 23 4.3 Časový harmonogram tvorby bakalářské práce................................................ 23 5 NÁVRH VARIANT ŘEŠENÍ A VÝBĚR OPTIMÁLNÍ VARIANTY.................. 24 5.1 Volba konstrukce základny .............................................................................. 24 5.2 Volba maximálních rozměrů součástí .............................................................. 25 5.3 Volba typu kol .................................................................................................. 25 5.4 Volba typu ramene............................................................................................ 27 5.5 Volba způsobu vyvažování............................................................................... 30 5.7 Volba velikosti čepu ......................................................................................... 31 5.8 Volba jeřábové hlavy ........................................................................................ 33 5.9 Volba ložiska .................................................................................................... 33 6 KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ ..................................................................................... 34 6.1 Konstrukce základny ........................................................................................ 34 6.2 Konstrukce nosné části ..................................................................................... 34 6.3 Konstrukce vyvažování .................................................................................... 35 6.4 Konstrukce ramene ........................................................................................... 36 6.5 Konstrukce jeřábové hlavy ............................................................................... 36 6.6 Povrchová úprava ............................................................................................. 38 6.7 Přehled parametrů ............................................................................................. 38 7 ZÁVĚR – KONSTRUKČNÍ, TECHNOLOGICKÝ A EKONOMICKÝ ROZBOR ŘEŠENÍ ...................................................................................................................... 39 8 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ ......................................................................... 40 9 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK, SYMBOLŮ A VELIČIN ........................... 41 10 SEZNAM OBRÁZKŮ A GRAFŮ ........................................................................ 42 11 SEZNAM TABULEK ........................................................................................... 43 12 SEZNAM PŘÍLOH ............................................................................................... 44

strana

11

OBSAH

strana

12

Ò92'

ÚVOD V oblasti filmového prĤmyslu je zapotĜebí k natoþení scén manipulace s kamerou. Tato manipulace je provádČna manuálnČ nebo pomocí jeĜábu. V pĜípadČ manuálního použití se využije stabilizátoru obrazu v kameĜe. PĜi použití jeĜábu je pro získání kvalitních zábČrĤ nutno užít dostateþnČ tuhý jeĜáb. JeĜáby mohou být obsluhovány manuálnČ nebo elektronicky pomocí servopohonĤ, z místa pod jeĜábem nebo pĜímo z jeĜábu. ZpĤsob obsluhy urþuje typ jeĜábu. K zábČrĤm se používají kamery nebo fotoaparáty. Fotoaparáty jsou již velice kvalitní a poĜizují dobré zábČry. Proti kamerám mají výhodu, že jsou kompaktnČjší a lehþí a tedy není nutno používat velký jeĜáb, ale postaþí menší, který je skladnČjší a je možno ho pĜevést osobním automobilem. Cílem této bakaláĜské práce je návrh mobilního kamerového jeĜábu do exteriéru i interiéru pro kompaktní fotoaparát. JeĜáb musí splĖovat vysoké nároky obsluhy, ale zároveĖ musí být jednoduchý na ovládání a snadný na manipulaci, rozklad, pĜevoz a následné složení na jiném místČ.

VWUDQD



3ě(+/('628ý$61e+267$9832=1È1Ë



1 PěEHLED SOUýASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Manipulátory se dČlí na dvČ základní skupiny: • jeĜáby • stativy Hlavní rozdíl mezi tČmito manipulátory je v konstrukci. Stativy mají kameru upevnČnou pomocí rychloupínací destiþky pĜímo nad základnou manipulátoru, jak je zobrazeno na obr. 1-1.

Obr. 1-1 Stativ s popisem [1]

Naopak u jeĜábĤ, jsou kamery pĜipevnČny k ovládaným jeĜábovým hlavám. Tyto jeĜábové hlavy jsou spojeny s otoþnČ uloženým ramenem, které je pomocí uložení s þepem spojeno se základnou manipulátoru, jak je zobrazeno na obr. 1-2. Další rozdČlení je zamČĜeno pouze na jeĜáby.

Obr. 1-2 JeĜáb s popisem [2] VWUDQD



3ě(+/('628ý$61e+267$9832=1È1Ë

1.1RozdČlení jeĜábĤ dle prostĜedí



Každý jeĜáb lze použít ve vČtšinČ prostĜedí, ale jeho primární návrh je koncipován jen do jednoho, z dĤvodu lepších vlastností. ProstĜedí jsou rozdČlena do dvou základních skupin: • exteriér • interiér Pro jeĜáby do exteriéru jsou typická bantamová kola, statický pohon nebo pohon zprostĜedkovaný nČjakým dalším zaĜízením. V interiéru se využívá jeĜábĤ pohybujících se pomocí speciálních kol po kolejnicových tratích.

1.2RozdČlení jeĜábĤ dle typu pohonu



Funkce, kterou musí mít každý jeĜáb je možnost manipulace. RozdČluje se na nČkolik základních skupin: • • • •

statická manuální motorová zprostĜedkovaná

Princip statické manipulace se zakládá na tom, že základna jeĜábu není opatĜena koly a tedy pro pĜesun na jiné místo se musí jeĜáb složit, pĜemístit a následnČ opČt rozložit. Tato skupina obsahuje malé jeĜáby o celkové hmotnosti v Ĝádech nČkolika desítek kilogramĤ a s délkou ramen do 4 metrĤ, z dĤvodu þasu nutných pro rozložení a složení. V pĜípadČ vČtších rozmČrĤ by tento þas narĤstal a z ekonomického hlediska by to nebylo vhodné. PĜíklad statického jeĜábu je vidČt na obr. 1-3.

Obr. 1-3 Statický pohon [3]

Další druh pohonu je manuální manipulace. Základním kamenem je základna s koly. K pĜesunutí jeĜábu je nutno fyzické síly obsluhy, jelikož kola nejsou vybavena žádným zaĜízením k vytvoĜení kroutícího momentu, pouze jsou uložena s valivými ložisky. Do této skupiny jsou zaĜazeny nejvíce používané jeĜáby s délkou ramen do 10 metrĤ a o celkové hmotností do 500 kg. PĜi použití musí být zajištČny proti

VWUDQD



3ě(+/('628ý$61e+267$9832=1È1Ë

pohybu, jinak by mohlo dojít k jejich zhroucení vlivem setrvaþných sil, pĜi rozjezdu nebo brzdČní. Z hlediska manipulace jsou vhodné na krátké tratČ nebo použité se zprostĜedkovaným pohonem. Názorná ukázka manuálního pohonu je zobrazena na obr. 1-4.

Obr. 1-4 Manuální pohon [4]

Skupina s pohonem motorovým obsahuje nejlépe vybavené jeĜáby. K ovládání plnČ motorizovaných jeĜábĤ je zapotĜebí jistá zkušenost. Základem je motor s pĜevodovkou pro vyvození kroutícího momentu a ovládaná kola pro možnost zatoþení. Motory bývají použity synchronní nebo servomotory, jelikož lze velmi snadno regulovat otáþky a docílit tak požadované rychlosti. PĜi použití v terénu je þasto jediným zdrojem energie baterie nebo elektrocentrála, proto se musí dosáhnout co nejvČtší úþinnosti. Skupina obsahuje nejprofesionálnČjší jeĜáby s délkou ramen až 20 metrĤ a o celkové hmotnosti až 2 500 kg. Konstrukce pohonu je vidČt na obr. 1-5. Poslední kategorie popisuje zprostĜedkovaný pohon, který je þasto využíván

Obr. 1-5 Motorizovaný pohon [5] VWUDQD



3ě(+/('628ý$61e+267$9832=1È1Ë

pĜi rychle se pohybujících scénách, kdy kamera musí s daným objektem udržovat stejnou nebo podobnou rychlost. Jako pohonnou jednotkou je vČtšinou využíváno upraveného automobilu se zabudovaným jeĜábem. JeĜáb musí splĖovat parametry pro provoz pĜi jízdČ tj. odolávat odporu vČtru, nerovnostem na silnici aj. ZaĜízení jsou proto složitá a jednoúþelová. Jedno z Ĝešení je zobrazeno na obr. 1-6. 

Obr. 1-6 ZprostĜedkovaná manipulace [6]

1.3RozdČlení jeĜábĤ dle typu ramene



Jeden ze základních dílĤ jeĜábu je rameno, které neplní jen funkci nosnou, jak se na první dojem zdá, ale ve vČtšinČ pĜípadĤ se na nČj umisĢuje také zaĜízení, které udržuje jeĜábovou hlavu v rovnobČžné poloze se základnou nebo ním jde požadovaná poloha nastavit. Rameno se rozdČluje dle konstrukce na: • pevné • teleskopické • segmentové Pevné rameno je ve vČtšinČ pĜípadĤ tvoĜeno jedním nosným prvek a jedním prvkem ovládacím. Polotovar mĤže být kruhový nebo obdélníkový tenkostČnný z hliníkového materiálu, aby byla zajištČna nízká hmotnost. Nosný prvek je v urþitém vhodném místČ otoþnČ spojen se základnou. Jeden konec slouží k manipulaci a také

Obr. 1-7 Pevné rameno [3]

VWUDQD



3ě(+/('628ý$61e+267$9832=1È1Ë

obsahuje protizávaží. Druhá strana slouží k upevnČní jeĜábové hlavy, která je dále pevnČ spojena s ovládacím prvkem. Pomocí speciálních pĜichycovacích prvkĤ je ovládání hlavy pĜipevnČno po celé délce ramene až k obsluze, která pohybem páky ovládání nastaví požadovanou polohu jeĜábové hlavy. ZaĜízení je vyobrazeno na obr. 1-7. Teleskopický typ konstrukce využívá zasouvání nosných prvkĤ do sebe. Tento zpĤsob dovoluje nastavit požadovanou délku ramen oproti pevnému, kdy je nutné využít celé rameno, které mĤže zpĤsobit komplikace. Tvar profilu až na výjimky tvoĜí obdélník v rĤzném provedení, aĢ už ohnutý z plechu a podélnČ svaĜený nebo vytvoĜený z trubek jako pĜíhradový nosník a v neposlední ĜadČ také pĜímo jako polotovar. Ovládání hlavy Ĝeší ocelové lanko nebo servomotor umístČný na konci ramene. Tento typ patĜí k nejrozšíĜenČjšímu, hlavnČ díky jeho vlastnostem. Na obr. 1-8 je zobrazeno rameno, které pĜi maximálním vysunutí dosahuje délky až 12 metrĤ.

Obr. 1-8 Výsuvné rameno [5]

Poslední typ je rameno segmentové. Z názvu je patrné, že jde o nosný prvek, který je rozdČlen na nČkolik þástí (segmentĤ). Uvedení ramene do transportní pozice lze u nČkterých typĤ provést smontováním nebo uvolnČním zajišĢovacího zaĜízení umístČného na koncích jednotlivých segmentĤ a otoþením segmentu pĜes pant z provozní pozice do pozice transportní. Uvedení ramene do provozní pozice se provádí v opaþném poĜadí. Použití je omezeno uvedením ramene do provozní pozice tzn. nutno využít celou délku ramene.

1.4RozdČlení jeĜábĤ dle typu hlavy JeĜábová hlava je nejdĤležitČjší a nejsložitČjší souþást jeĜábu, jak z hlediska konstrukþního, tak z hlediska elektronického. Jistá analogie je vidČt s hlavou lidskou, která svým pohybem pomáhá lidskému oku, aby mohlo pĜedmČt vidČt z urþitého úhlu. U hlavy jeĜábu se dosahuje této schopnosti pomocí ovládacího ústrojí, s kterým komunikuje obsluha pomocí ovladaþe a provádí natoþení kamery. JeĜábové hlavy jsou rozdČleny na: • typ C • typ U

VWUDQD



3ě(+/('628ý$61e+267$9832=1È1Ë

Obr. 1-9 JeĜábová hlava typ C [5]

U obou typĤ je rozdíl jen v konstrukci, která je analogická k oznaþení tj. typ C má konstrukci provedenou do tvaru C, obdobnČ tak u typu U, jak je možno srovnat na obr. 1-9 resp. obr. 1-10. Natoþení zajišĢují servomotory ovládané obsluhou. Kamerová hlava mĤže mít až tĜi stupnČ volnosti, ve vČtšinČ pĜípadu se využívá dvou. Maximální úhly natoþení se liší výrobcem.

Obr. 1-10 JeĜábová hlava typ U [5]

1.5PĜehled jeĜábĤ



Ke srovnání jsou zde uvedeny dva jeĜáby. První z dílny spoleþnosti Loumasystems, která je oznaþovaná jako špiþka mezi výrobci kamerové manipulaþní techniky. Model s oznaþením Super techno 50 (obr. 1-11) disponuje teleskopickým ramenem s minimální provozní délkou 3 metry až po maximální délku 15 metrĤ. Zasouvání respektive vysouvání ramene je provádČno pĜi maximální rychlosti 2 m⋅s-1. JeĜábová hlava je typu U s tĜemi stupni volnosti a lze ji osadit kamerou o maximální hmotnosti 35 kg. Ovládání hlavy se provádí dálkovČ pĜes ovládací pult vybavený koleþkem nebo joystickem. Ke sledování zábČru slouží þtyĜi vhodnČ umístČné monitory. Tento jeĜáb je plnČ motorizovaný a patĜí do nejvyšší kategorie. Nevýhodou je jen jeho vysoká poĜizovací cena a hmotnost 2 430 kg. Konkurenþní firmou je Filmair International, která disponuje modelem s oznaþením Giraffe Classic (obr. 1-12). Rameno je v tomto pĜípadČ segmentové s provozní délkou 12 metrĤ a skládá se smontováním z jednotlivých segmentĤ, které se snadno

VWUDQD



3ě(+/('628ý$61e+267$9832=1È1Ë

Obr. 1-11 Super techno 50 [5]

pĜepravují. JeĜábovou hlavu lze dokoupit, není standardnČ dodávaná. Na jeĜábu je pouze pĜíprava k hlavČ, ke které lze pĜipevnit kameru a pomocí manuálního ovládání nastavovat sklon kamery. Základna je osazena bantamovými koly s manuálním možností pohonu. Výhoda tohoto jeĜábu je jeho nízká hmotnost 294 kg a nízká poĜizovací cena. Mezi nevýhody lze zaĜadit nutné využití celé délky ramene.

Obr. 1-12 Giraffe Classic [7]

VWUDQD



)2508/$&(ě(â(1e+2352%/e08$-(+27(&+1,&.È$9é92-29È$1$/é=$

2 FORMULACE ěEŠENÉHO PROBLÉMU A JEHO TECHNICKÁ A VÝVOJOVÁ ANALÝZA



2.1 DĤvody proþ navrhovat nový kamerový jeĜáb



V souþasné dobČ na trhu chybí kamerové jeĜáby s nízkou hmotností, ale zároveĖ s dostateþnČ dlouhým ramenem pro profesionální použití. Musí však být cenovČ dostupné, protože cena je v dobČ krize a tak pro konkurenci schopnost výrobce dĤležitá, þasto nejdĤležitČjší.

2.2 Cílová oblast pro použití kamerového jeĜábu



Využívat ho budou filmová studia, televizní spoleþnosti nebo reklamní spoleþnosti. PĜedpokládá se nasazení v interiérech i exteriérech.

2.3 Definování požadavkĤ na navrhovaný jeĜáb



Požadavky lze shrnout do tČchto bodĤ: • nízká hmotnost jednotlivých dílĤ pro snadnČjší manipulaci pĜi montáži a demontáži • optimalizace vnČjších rozmČrĤ pro bezproblémové pĜesuny provádČné užitkovým vozem nebo osobním automobilem s vozíkem • dostateþnČ dlouhé rameno s nutnou podmínkou dodržení nízké hmotnosti celého jeĜábu • nízká výrobní cena • odolnost vĤþi povČtrnostním podmínkám • snadná ovladatelnost, jakýkoliv pracovník musí být schopný používat jeĜáb podle pĜiloženého návodu nebo po krátké instruktáži • ovládací prvky jeĜábu musí mít pĜijatelnou ergonomii a musí být dobĜe pĜístupné pro rychlou a pohodlnou práci s nimi

VWUDQD



9<0(=(1Ë&Ë/ģ35È&(



3 VYMEZENÍ CÍLģ PRÁCE Cílem bakaláĜské práce je konstrukþní návrh mobilního kamerového jeĜábu, který bude ve vybavení filmového studia. Práce bude zpracována v souladu se znČním v kapitole 2.

3.1 Konkretizace zadání Zadání nedává jasnou pĜedstavu o požadavcích na konstrukci stroje, proto bylo s vedoucím bakaláĜské práce upĜesnČno a konkretizováno: • základna osazena otoþnými bantamovými koly s možností zablokování • rameno segmentové s délkou 6 metrĤ a nastavitelným vyvažováním • otáþení a sklápČní ramene ruþní s možností zajištČní polohy, úhel sklápČní 0 až 90° • kamerová hlava s 2 stupni volnosti, osazena servopohony s plynulým chodem, regulovatelná rychlost otáþení s maximálním úhlem otoþení 270° • konstantní úhel osy kamery vzhledem k terénu pĜi zvedání ramene • pĜípustná hmotnost pro kameru a pĜíslušenství 5kg • kabelová pĜípojka pro kameru na jeĜábové hlavČ Hlavní náplní bakaláĜské práce je konstrukþní návrh kamerového jeĜábu. OkrajovČ jsou uvedeny výpoþty vybraných souþástí.

VWUDQD



1È95+0(72',&.e+23ěË67838.ě(â(1Ë

4 NÁVRH METODICKÉHO PěÍSTUPU K ěEŠENÍ



4.1 Postup Ĝešení



Postup Ĝešení je chronologicky shrnut v následujícím textu: • • • • • • • • •

prĤzkum souþasného stavu na trhu shromažćování potĜebných technických informací konstrukþní návrh variant Ĝešení pĜedbČžné nutné výpoþty konzultace s vedoucím bakaláĜské práce a výbČr nejvhodnČjší varianty výbČr ostatních komponent zaĜízení tvorba CAD modelu zaĜízení konzultace s vedoucím bakaláĜské práce zhotovení výkresové dokumentace 

4.2 Volba software pro tvorbu bakaláĜské práce BakaláĜská práce je zpracována v digitální formČ. Vlastní CAD model je vytvoĜen v programu Autodesk Inventor Professional 2010, který je díky svému obsahovému centru obsahující normalizované souþásti vhodný. PotĜebné výkresové modely jsou vygenerovány z modelu a v programu AutoCAD 2010 je vytvoĜena vlastní výkresová dokumentace. Textová þást bakaláĜské práce je zpracována v programu Microsoft Office Word 2007. Grafy a tabulky bakaláĜské práce jsou zpracovány v programu Microsoft Office Excel 2007.



4.3 ýasový harmonogram tvorby bakaláĜské práce ýasový harmonogram (tab. 4-1) ukazuje þasový sled tvorby jednotlivých kapitol a dalších souþástí bakaláĜské práce. Tab. 4-1 ýasový harmonogram

2009 12

1

2

2010 3

4

5

Úvod Souþasný stav poznání Formulace Ĝeš. problému Vymezení cílĤ práce Návrh metod. pĜístupu k Ĝeš. Návrh variant Ĝešení PĜedbČžné výpoþty Tvorba CAD modelu Konstrukþní Ĝešení Tvorba textové þásti Tvorba výkres. dokumentace ZávČr VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<



5 NÁVRH VARIANT ěEŠENÍ A VÝBċR OPTIMÁLNÍ VARIANTY Kapitola obsahuje volbu optimálních základních prvkĤ s ohledem na zadání bakaláĜské práce, ekonomické aspekty a funkþnost. U nČkterých prvkĤ je uveden i výpoþet, bez kterého by volba nebyla možná.

5.1 Volba konstrukce základny Konstrukce základny rozhoduje o tuhosti celého kamerového jeĜábu, maximálních rozmČrech ramene a zpĤsobu obsluhy. Varianta A Konstrukce základny (obr. 5-1) je svaĜena z tenkostČnných þtvercových profilĤ (40 x 40 x 2) mm do tvaru dle obrázku s pĤdorysnými rozmČry (2000 x 1500) mm. V rozích je konstrukce vyztužena pásem plechu (50 x 5)mm a opatĜena koly. Konstrukce je navržena pro obsluhu, která bude sedČt pĜímo na základnČ, z které bude kamerový jeĜáb ovládán. Pro snadnČjší pĜístup je základna vybavena schody. Nevýhodou je vysoká hmotnost, velké rozmČry a pĜi pohybu osob na základnČ dojde k rozkmitu, který je nežádoucí.

Obr. 5-1 Konstrukce základny varianta A

Varianta B Konstrukce základny (obr. 5-2) je svaĜena z tenkostČnných obdélníkových profilĤ (60 x 40 x 3) mm do kĜíže o rozmČru (1000 x 1000) mm. Kola jsou pĜimontována na patky umístČné na konci každého profilu. Výhodou této konstrukce je její nízká hmotnost a nízká pracnost pĜi výrobČ. PĜi otáþení není nikdo pĜítomen na základnČ, nedochází tedy k rozkmitu a pĜi použití patek je konstrukce základny velice tuhá.

VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<

Obr. 5-2 Konstrukce základny varianta B

VýbČr varianty Varianta A je vhodná pro kamery o hmotnosti nČkolik desítek kg a délky ramen nad 10 m, kde je nutná vysoká tuhost a stabilita. Varianta B je vhodná pro kamery do hmotnosti 10 kg a délky ramene 6 m. Po zhodnocení, je ze všech hledisek výhodnČjší použití varianty B.

5.2 Volba maximálních rozmČrĤ souþástí



V praxi se pro pĜemístČní mobilních kamerových jeĜábĤ užívá užitkových automobilĤ. Kamerové jeĜáby tedy musí být lehce demontovatelné a jednotlivé díly musí splnit požadavek na délku, která je stanovena z rozmČrĤ úložného prostoru automobilu a na hmotnost, která by nemČla pĜesáhnout únosnost dvou lidí. V bakaláĜské práci jsou maximální rozmČry úložného prostoru získány z bČžnČ dodávaných automobilĤ, kde je maximální rozmČr souþásti (1900 x 1000) mm a bČžná únosnost dvou lidí je 50 kg.

5.3 Volba typu kol



Mobilita kamerového jeĜábu je docílena podvozkem opatĜeným koly. Nasazení se pĜedpokládá v interiérech i exteriérech. Není tedy vhodné použít malé prĤmČry kol a kola vyrábČná z polyamidu, která by snížila mobilitu v exteriérech. Vhodným Ĝešením jsou kola s pneumatikou a duší o prĤmČru od 150 mm. Pro zvýšení ovladatelnosti se používají otoþné kladky, které mohou být vybaveny brzdou pro možnost zajištČní kamerového jeĜábu pĜed svévolným pohybem. Kola také musí mít dostateþnou nosnost, která je závislá na celkové hmotnosti jeĜábu, konstrukci základny a poþtu kol. Poþet kol urþuje konstrukce základny. V bakaláĜské práci je celková hmotnost jeĜábu soustĜedČná v tČžišti. Pro zvolený typ základny je nutné použít 4 kola. Minimální nosnost kola se spoþítá dle vzorce: ݉௖ ͳͶͲ‰ ݊௞௢௟௔ ൌ  ൌ ൌ ͵ͷ‰ ‫݌‬ Ͷ

VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<

kde: nkola mc p

kg kg

- nosnost kola - celková hmotnost jeĜábu - poþet kol

Varianta A V první variantČ je kolo od spoleþnosti Brickle (obr. 5-3) s oznaþením L-P 200R-ST. Kolo: pneumatika s duší Konzola: otoþné kladky s brzdou PrĤmČr kola: 200 mm Nosnost: 75 kg Hmotnost: 2,9 kg Cena: 1 632 Kþ

Obr. 5-3 Kolo L-P 200R-ST [8]

Varianta B Druhé kolo je od spoleþnosti Cone (obr. 5-4) s oznaþením 16260.12. Kolo: pneumatika s duší Konzola: otoþné kladky s brzdou PrĤmČr kola: 260 mm Nosnost: 130 kg Hmotnost: 3,8 kg Cena: 2 124 Kþ

Obr. 5-4 Kolo 16260.12 [9] VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<

VýbČr varianty ObČ varianty splĖují požadavek na nosnost. Z hlediska rozmČrového je lepší použít menší prĤmČr kola pro zvýšení stability základny. Po zhodnocení vlastností jednotlivých kol a zvážení ekonomického hlediska je vhodnČjší varianta A.

5.4 Volba typu ramene



Rozsah kamerového jeĜábu je ovlivnČn délkou ramene, která se pohybuje od nČkolika metrĤ až po desítky metrĤ. Konstrukþní typ ramene je dle zadání segmentový tj. skládá se z þástí (segmentĤ). V bakaláĜské práci jsou tyto segmenty spojované šroubovým spojem, který z hlediska þasu potĜebného k montáži není nejvhodnČjší, ale z ekonomického hlediska je nejvýhodnČjší oproti jiným variantám. VýbČr nejvhodnČjší varianty profilu ramene je proveden na základČ vypoþítaného ohybového napČtí, prĤhybu ramene na volném konci a celkové hmotnosti. Šroubový spoj je zkontrolován dle následujících vzorcĤ na tah a otlaþení v místČ nejvČtšího zatížení. Na obr. 5-5 je vidČt staticky uvolnČný nosník pro výpoþet sil pĤsobících na šroubový spoj v pĜípadČ, že je zatížen pouze jeden šroub. ‫ܨ‬ଵ ൌ  ݉ଵ ݃ ൌ ͻ‰ ȉ ͳͲ ȉ • ିଶ ൌ ͻͲ ‫ݍ‬ଵ ൌ ͲǡͲ͵ ȉ ିଵ ݈ଵ ൌ ͷ͹ͲͲ ݈ଶ ൌ ʹ͵Ͳ σ ‫ܨ‬௫ ൌ Ͳ ‫ܨ‬ଶ௑ െ  ‫ܨ‬஺ ൌ ܱ ‫ܨ‬ଶ௑ ൌ ‫ܨ‬஺ ൌ Ͷ͵Ͷͻ σ ‫ܨ‬௬ ൌ Ͳ െ‫ܨ‬ଵ െ ‫ݍ‬ଵ ݈ଵ ൅ ‫ܨ‬ଶ ൌ Ͳ ‫ܨ‬ଶ ൌ ‫ݍ‬ଵ ݈ଵ ൅ ‫ܨ‬ଵ ൌ ͲǡͲ͵ ȉ ିଵ ȉ ͷ͹ͲͲ ൅ ͻͲ ൌ ʹ͸ͳ σ ‫ܯ‬ை௓஺ ൌ Ͳ ݈ଵ ‫ܨ‬ଵ ݈ଵ ൅ ‫ݍ‬ଵ ݈ଵ െ ‫ܨ‬ଶ௑ ݈ଶ ൌ Ͳ ʹ ݈ ͷ͹ͲͲ ‫ܨ‬ଵ ݈ଵ ൅ ‫ݍ‬ଵ ݈ଵ ʹଵ ͻͲ ȉ ͷ͹ͲͲ ൅ ͲǡͲ͵ ȉ ିଵ ȉ ͷ͹ͲͲ ȉ ʹ ‫ܨ‬ଶ௑ ൌ ൌ ݈ଶ ʹ͵Ͳ ൌ Ͷ͵Ͷͻ kde: m1 kg - hmotnost kamerové hlavy -2 . gravitaþní zrychlení g ms F1 N - tíhová síla kamerové hlavy l1 mm - délka ramene k nejvzdálenČjšímu šroubu mm - vzdálenost síly na šroub od osy otáþení l2 N - radiální síla na šroub F2X F2Y N - axiální síla na šroub FA N - axiální síla v podpoĜe Nmm-1 - spojité zatížení q1 VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<

ߪ஽ ൌ210 MPa [11] ‫݌‬஽ ൌ 90 MPa [11] ݀ ൌ ʹͲ ݀ଵ ൌ ͳ͹ǡʹͻ ݀ଷ ൌ ͳ͸ǡͻ͵ m = 18 mm pš = 2,5 mm ‫ ܨ‬Ͷ‫ܨ‬ଶ௒ Ͷ ȉ Ͷ͵Ͷͻ ൌ ൌ ൌ ͳͻǡ͵ͳƒ ଶ ܵ ߨ ȉ ͳ͸ǡͻ͵ଶ  ߨ݀ଷ ߪ ൏ ߪ஽

ߪൌ

݉ ͳͺ ൌ ൌ ͹ǡʹ ‫݌‬æ ʹǡͷ Ͷ‫ܨ‬ଶ௒ Ͷ ȉ Ͷ͵Ͷͻ ‫ܨ‬ ൌ ൌ ͸ǡ͹ͺƒ ‫݌‬ൌ ൌ ଶ ଶ ߨ ȉ ͹ǡʹ ȉ ሺʹͲଶ  െ ͳ͸ǡͻ͵ଶ ሻ ܵ ߨ݅ሺ݀ െ ݀ଵ ሻ ‫ ݌‬൏ ‫݌‬஽ ݅ ൌ

kde: ߪ஽ ߪ ‫݌‬஽ p d d1 d3 pš m

MPa MPa MPa MPa mm mm mm mm mm

- dovolené napČtí v tahu - napČtí v tahu - dovolené napČtí na otlaþení - napČtí na otlaþení - velký prĤmČr závitu - malý prĤmČr závitu - prĤmČr dĜíku - rozteþ matice - výška matice

Šroub M20 x 25 vyhovuje.

Obr. 5-5 Staticky uvolnČný nosník pro výpoþet šroubu

VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<

Varianta A Rameno je tvoĜeno konstantním obdélníkovým profilem (150 x 50 x 3) mm z hliníku. Délka jednotlivých segmentĤ je 1 900 mm a jsou spojeny svarovým spojem k pásu plechu, který slouží jako pĜíruba. PĜíruby jsou k sobČ pĜimontovány šroubovým spojem M20. Na obr. 5-5 je znázornČno zatížení nosníku, kde z pravé strany je zatížen tíhovou silou jeĜábové hlavy a po své celé délce spojitým zatížením (vlastní hmotností). Zjednodušený výpoþet je proveden pomocí programu MITCalc. Na obr. 5-7 je znázornČn prĤhyb a ohybové napČtí.

Obr. 5-6 ZnázornČno zatížení nosníku

ߪை ൌ െʹ͸ƒ ‫ ݕ‬ൌ  െͷʹ ݉ ൌ ͳͺǡͳ‰ kde: ߪை MPa - ohybové napČtí y mm - prĤhyb nosníku m kg - hmotnost nosníku

Obr. 5-7 Ohybové napČtí a prĤhyb nosníku VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<

Varianta B Rameno je tvoĜeno tĜemi obdélníkovými profily (140 x 60 x 3, 120 x 50 x 3 a 110 x 40 x 3) mm z hliníku. Délka jednotlivých segmentĤ je 1 900 mm a jsou spojeny svarovým spojem k pásu plechu, který slouží jako pĜíruba. PĜíruby jsou k sobČ pĜimontovány šroubovým spojem M20. Výpoþet je proveden nejdĜíve pro nosník s nejmenším prĤĜezem, z kterého zjistíme první prĤhyb a pak stejným zpĤsobem vypoþítáme prĤhyb pro druhý i tĜetí prĤĜez a na závČr prĤhyby seþteme a výsledkem je prĤhyb celkový. Na obr. 5-8 je znázornČno zatížení tĜetího nosníku, kde první síla z pravé strany je síla tíhy kamery a další síly jsou vlastní hmotnosti nosníkĤ.

Obr. 5-8 Zatížení nosníku s nejvČtším prĤĜezem

ߪைଵ ൌ െͳͶƒ ߪைଶ ൌ െͳͷƒ ߪைଷ ൌ െͳͺƒ ߪை஼ ൌ  ߪைଵ ൅ߪைଶ ൅ ߪைଷ ൌ -14 MPa – 15 MPa – 18 MPa = -47 MPA ‫ݕ‬ଵ ൌ  െͳͺǡʹ ‫ݕ‬ଶ ൌ  െͳͲǡ͵ ‫ݕ‬ଷ ൌ  െ͹ǡͳ ‫ݕ‬஼ ൌ  ‫ݕ‬ଵ ൅‫ݕ‬ଶ ൅ ‫ݕ‬ଷ ൌ - 18,2 mm -10,3 mm – 5,1 mm = 35,6 mm ݉ ൌ ͳ͹ǡͻ‰ kde: ߪை y m

MPa mm kg

- ohybové napČtí - prĤhyb nosníku - hmotnost nosníku

VýbČr varianty Z dĤvodu zjednodušení výroby je zvolena varianty A.

5.5 Volba zpĤsobu vyvažování Hmotnost kamery s pĜíslušenstvím je dle zadání maximálnČ 5 kg, ale pĜi použití jiného druhu kamery mĤže být nižší. Vyvažování musí být nastavitelné pro hmotnost kamery s pĜíslušenstvím od 1 kg do 5 kg.

VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<

Varianta A Vyvažování se provádí pĜidáním nebo úbČrem závaží na vyvažovací tyþ umístČnou na ovládacím konci ramene. Nákres pĤsobení sil pĜi vyvažování je vidČt na obr. 5-9. PĜi použití této varianty, je nutno dodat závaží o rĤzných velikostech, aby se mohlo provést vyvážení dle hmotnosti kamery použité v jeĜábové hlavČ.

Obr. 5-9 Silová rovnováha pĜi vyvažování

Varianta B Vyvažování ramene provádí hydraulický válec, který tlakem media pĤsobí na rameno. Ovládání je provádČno pĜes ovládací pult. VýbČr varianty Varianta B je vhodná pro velké jeĜáby, kde by bylo nutné použít velké závaží nebo pro jeĜáby s teleskopickým ramenem kde se pĜi plynulé zmČnČ délky ramene musí mČnit i velikost vyvažovací síly. Z ekonomického hlediska a hlediska zadané velikosti a typu ramene je vhodnČjší varianta A.

5.7 Volba velikosti þepu



Ze statické rovnováhy pĜi vyvažování (obr. 5-9) lze vypoþítat sílu pĤsobící na þep. ‫ܨ‬ଵ ൌ ͻͲ ‫ܨ‬௓ ൌ ͹͹ získáno z momentové rovnice ݈ଵ = 1400 mm ݈ଶ = 6000 mm ‫ݍ‬ଵ ൌ Ͳǡ͵ʹͶିଵ ‫ݍ‬ଶ ൌ Ͳǡͳିଵ σ ‫ܨ‬௫ ൌ Ͳ

VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<

σ ‫ܨ‬௬ ൌ Ͳ െ‫ܨ‬ଵ െ ‫ݍ‬ଵ ݈ଶ െ ‫ܨ‬௓ െ ‫ݍ‬ଶ ݈ଵ ൅ ‫ «ܨ‬ൌ Ͳ ‫ «ܨ‬ൌ ‫ܨ‬ଵ ൅ ‫ݍ‬ଵ ݈ଶ ൅ ‫ܨ‬௓ ൅ ‫ݍ‬ଶ ݈ଵ ൌ ͻͲܰ ൅ ͲǡͲ͵ିଵ ȉ ͷ͹ͲͲ ൅ ͹͹Ͳ ൅ Ͳǡͳିଵ ȉ ͳͶͲͲ ൌ ͳͳ͹ͳ kde: N - tíhová síla závaží ‫ܨ‬௓ ‫ܨ‬ଵ N - tíhová síla kamerové hlavy mm - délka ovládacího ramene ݈ଵ ݈ଶ mm - délka nosného ramene N - síla na þep ‫«ܨ‬ -1 ‫ݍ‬ଵ  Nmm - spojité zatížení nosného ramene Nmm-1 - spojité zatížení ovládacího ramene ‫ݍ‬ଶ  Výpoþet þepu na stĜih, otlaþení a ohyb. ߬஽ ൌ ͸ͷ MPa [11] ‫݌‬஽ ൌ 90 MPa [11] ߪ஽ை ൌ ͳͳͲƒ [11] ݀« ൌ ͳ͹ ݈« ൌ ͸ l = 60 mm ‫ ܨ‬Ͷ‫«ܨ‬ Ͷ ȉ ͳͳ͹ͳ ߬ൌ ൌ ൌ ൌ ͷǡͳ͸ƒ ଶ ܵ ߨ݀« ߨ ȉ ͳ͹ଶ  ߬ ൏ ߬஽ ‫݌‬ൌ

‫ܨ‬ ൌ ܵ

‫«ܨ‬ ͳͳ͹ͳ ൌ ൌ ͹ǡ͵ƒ ͳ͹ ݀ ͸ ȉ ߨ ȉ ݈« ߨ « ʹ ʹ

‫ ݌‬൏ ‫݌‬஽ ‫݈ܨ‬ ͳͳ͹ͳܰ ȉ ͸Ͳ ‫ܯ‬ை Ͷ ߪை ൌ ൌ Ͷ ൌ ൌ ͵ͷǡ͹ͷƒ ܹை Ͳǡͳ݀«ଷ Ͳǡͳ ȉ ͳ͹ଷ  ߪை ൏ ߪ஽ை kde: p MPa - napČtí v otlaþení MPa - dovolené napČtí v otlaþení pD ߬ MPa - napČtí ve stĜihu MPa - dovolené napČtí ve stĜihu ߬஽ Nmm - ohybový moment Mo Wo mm3 - prĤĜezový moment v ohybu mm - prĤmČr þepu ݀« ݈« mm - þinná délka þepu l mm - délka þepu ýep o prĤmČru 17 mm vyhovuje. VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<

5.8 Volba jeĜábové hlavy



Pro nastavení požadovaného úhlu zábČru slouží jeĜábová hlava. Tato hlava je umístČna na konci nosného ramene. Varianta A Na pĜípravu pro hlavu se koupí hlava od spoleþnosti Loumasystems (obr. 1-10). Varianta B JeĜábová hlava typu C (obr. 5-10) je tvoĜena obdélníkovým tenkostČnným profilem (60 x 20 x 2) a vybavena dvČma krokovými motory od spoleþnosti JAT s kroutícím momentem 1 Nm a typovým oznaþením23S21-0250-00000-AA.

Obr. 5-10 Konstrukce jeĜábové hlavy typu C

VýbČr varianty Z ekonomického hlediska je výhodnČjší hlavu vyrobit než ji koupit. V bakaláĜské práci je použita jeĜábová hlava varianty B.

5.9 Volba ložiska Pro zachycení axiální síly jsou vhodná kuliþková ložiska jednoĜadá s kosoúhlým stykem. V bakaláĜské práci užijeme typ A se stykovým úhlem 30°. ‫ «ܨ‬ൌ ͳͳ͹ͳ z pĜedchozího výpoþtu Ložisko 7204A CO = 7,65 kN [16] C = 13,3 kN [16] Není nutno pĜepoþítat, je vidČt, že ložisko vydrží sílu Fþ, protože ani otáþky nejsou vysoké.

VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<



6 KONSTRUKýNÍ ěEŠENÍ 6.1 Konstrukce základny Základna kamerového jeĜábu (obr. 6-1) je tvoĜen obdélníkovými tenkostČnnými profily (60 x 40 x 3) mm, které jsou svarovým spojem spojeny do kĜíže a na koncích opatĜeny pásem plechu. K pásĤm plechu jsou šroubovým spojem pĜimontovány otoþná kladková kola s duší, pomocí kterých je možno s kamerovým jeĜábem manipulovat. PĜi práci je nutno jeĜáb postavit na patky k zajištČní stability. Patky jsou zasunuty v základní konstrukci. Pro zvednutí jeĜábu na patky je nutno nejdĜíve nastavit rozpČtí patek vysunutím ze základní konstrukce a zajistit þepem. K zvednutí je nutno povolit utahovací kĜídlové šrouby, patky dorovnat se zemí a kĜídlové šrouby utáhnout. Zdvihu je pak dosaženo otáþením páky, která je spojena s pohybovým šroubem, kterým je provádČn zdvih. Nosná þást je k základnČ pĜimontována pomocí stavČcích šroubĤ pĜes upevĖovací plech a kĜídlovou matici.

Obr. 6-1 Konstrukce základny

6.2 Konstrukce nosné þásti Nosnou þást kamerového jeĜábu (obr. 6-2) tvoĜí upevĖovací plech, který je svarovým spojem spojen s nosnou trubkou. Pro zvýšení tuhosti kamerového jeĜábu je nosná trubka svaĜena k upevĖovacímu plechu navíc pĜes þtyĜi zavČtrovací plechy. V nosné trubce se nachází jedno kuliþkové ložisko jednoĜadé s kosoúhlým stykem pro zachycení axiální síly a jedno kuliþkové ložisko jednoĜadé. Ložiska zajišĢují

VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<

možnost otáþení s ramenem. Z horní þásti jsou ložiska zakryty víþkem a hĜídel od nich vycházející je opatĜena gumovým tČsnČním, aby v pĜípadČ deštČ nepronikla voda až k ložiskĤm. Na víþku je umístČna i aretace, která pĜi nastavení ramene do požadované polohy zabrání nechtČnému otoþení.

Obr. 6-2 Konstrukce nosné þásti

6.3 Konstrukce vyvažování



Vyvažování jeĜábové hlavy s pĜíslušenstvím (obr. 6-3) je provádČno na ovládacím konci ramene. Na tomto konci je upevnČna tyþ, na kterou se umisĢuje závaží, které vyrovnává aktuální hmotnost jeĜábové hlavy a hmotnost ramene. K vyvažování je dodáno více závaží, protože hmotnost jeĜábové hlavy není konstantní (rĤzné

Obr. 6-3 Konstrukce vyvažování VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<

hmotnosti kamer). Ovládací strana ramene je vyrobena z bČžné konstrukþní oceli nejen z ekonomického hlediska, ale hmotnost ocelového ramena slouží také jako vyvažovací prvek.

6.4 Konstrukce ramene Nosné rameno (obr. 6-4) je tvoĜeno segmenty o délce 1900 mm, které mají obdélníkový tenkostČnný profil (150 x 50 x 3) mm a jsou vyrobeny z hliníku. Segmenty jsou na obou koncích svaĜeny k pásĤm z hliníkového plechu

Obr. 6-4 Konstrukce ramene

(250 x 50 x 5) mm. Pásy sloužící jako pĜíruby a pomocí šroubĤ M20 jsou jednotlivé segmenty spojeny.

6.5 Konstrukce jeĜábové hlavy K udržování konstantního úhlu jeĜábové hlavy s rovinou zemČ slouží ocelové lanko (obr. 6-5), které má konstantní délku. Lanko je upevnČno k nosné þásti, kde lze

Obr. 6-5 Udržování konstantního úhlu s rovinou zemČ VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<

pomocí nastavovacích koleþek nastavit úhel, který má jeĜábová hlava udržovat. Druhý konec lanka je pĜipojen k jeĜábové hlavČ. Vzdálenosti lanka od þepĤ jsou

Obr. 6-6 ěez uchycení motoru otáþení

konstantní, tedy i úhel jeĜábové hlavy pĜi sklopení s rovinou zemČ je konstantní. Typ konstrukce jeĜábové hlavy je C, tvoĜený tenkostČnným obdélníkovým profilem (60 x 20 x 2) mm. Servomotory jsou ke konstrukci jeĜábové hlavy pĜipevnČny pomocí šroubĤ. Kroutící moment se pro otáþení kamery pĜenáší pĜes otoþnou hĜídel, která je nalisovaná na hĜídeli motoru. Z druhé strany je pĜes KM matici pĜipevnČna

Obr. 6-7 ěez uchycení motoru sklápČní VWUDQD



1È95+9$5,$17ě(â(1Ë$9é%ċ5237,0È/1Ë9$5,$17<

k ramenu. Otoþná hĜídel slouží také jako nosný prvek jeĜábové hlavy, protože je kluznČ spojena s jeĜábovou hlavou a pevnČ spojena s ramenem (obr. 6-6). Sklon hlavy je provádČn druhým servomotorem, který má hĜídel spojenou s hĜídelí sklonu hlavy (obr. 6-7). Pro snížení namáhání je hĜídel sklonu zasunuta ve vedení.

6.6 Povrchová úprava Souþásti vyrobené z konstrukþní oceli jsou chránČni pĜed korozí galvanickým zinkováním. Hliníkové souþásti jsou eloxovány. Touto ochranou je zajištČna dlouhá životnost celého kamerového jeĜábu.

6.7 PĜehled parametrĤ Zde je uveden pĜehled základních parametrĤ jeĜábu: Délka ramene: 6 000 mm Výška ramene: 6 500 mm Maximální úhel sklonu ramene: 72° Maximální úhel otoþení kamery: 270° RozmČr základny: (1000 x 1000) mm Hmotnost: 132 kg

Obr. 6-8 Celkový pohled

VWUDQD



=È9ċ5±.216758.ý1Ë7(&+12/2*,&.é$(.2120,&.é52=%25ě(â(1Ë

7 ZÁVċR – KONSTRUKýNÍ, TECHNOLOGICKÝ A EKONOMICKÝ ROZBOR ěEŠENÍ



V bakaláĜské práci jsou optimálnČ vyĜešeny prvky mobilního kamerového jeĜábu, aby splnili cíle práce. Všechny prvky jsou složeny do jednotlivých sestav, které svou hmotností nepĜesáhnou nosnost obsluhy, která se zmínČným kamerovým jeĜábem bude pracovat. Velikosti jednotlivých sestav jsou optimalizovány pro užitkové automobily. Hmotnost jeĜábu je velice nízká oproti konkurenþním firmám, dosahuje pouhých 132 kg. Délka ramene splnila zadání a dosahuje délky 6 000 mm naopak maximální sklon ramene je pouze 72°oproti zadání, kde se mČlo dosáhnout až 90°. Tato nedokonalost je však kompenzována jeĜábovou hlavou, kterou je možno sklápČt a navíc otáþet v rozsahu 270°. Ovládání jeĜábové hlavy je provádČno pomocí krokových motorĤ. Zbytek jeĜábu je ovládán manuálnČ. Výška manuálního ovládání je umístČna v závislosti na ergonomii. JeĜáb je vyrábČn z normalizovaných dílĤ, aby se snížili náklady, pouze nejnutnČjší díly jsou vyrábČny. Nosné rameno je vyrobeno z hliníku, aby se snížila hmotnost ramene. Toto Ĝešení má velký vliv na cenu, ale z hlediska manipulace a vznikání setrvaþných sil je toto Ĝešení nutné. Z jeĜábĤ uvedených v rešerši je jeĜáb navržený v této bakaláĜské práci ekonomicky nejvýhodnČjší. V dalším vývoji je nutno vyĜešit tyto body: • • • • •

osvČtlení pĜi montáži a demontáži optimalizovaní rozvodu kabelĤ rozmístČní monitorĤ umístČní ovládací jednotky umístČní baterie pro krokové motory a osvČtlení

VWUDQD



6(=1$0328ä,7é&+='52-ģ



8 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJģ [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16]

Hama spol. s r. o. [online]. [cit. 20. 4. 2010]. URL: Glidecam Industries, Inc. [online]. [cit. 20. 4. 2010]. URL: Euro Camera Cranes. [online]. [cit. 20. 4. 2010]. URL: Kessler Crane, Inc. [online]. [cit. 20. 4. 2010]. URL: Loumasystems. [online]. [cit. 20. 4. 2010]. URL: Pursuit Systems, Inc. [online]. [cit. 20. 4. 2010]. URL: Filmair International. [online]. [cit. 22. 4. 2010]. URL: Blickle, a.s. [online]. [cit. 25. 4. 2010]. URL: Cone Zlín. [online]. [cit. 25. 4. 2010]. URL: Svoboda, P. - Brandejs, J. - KovaĜík, R. - Sobek, E. Základy konstruování: VýbČry z norem. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2001. ISBN 807204-214-9. Leinveber, J. – Vávra, P. Strojnické tabulky. Albra – pedagogické nakladatelství, 2003. ISBN 80-86490-74-2. Rainart. [online]. [cit. 28. 4. 2010]. URL: Camera Crane Specialist. [online]. [cit. 28. 4. 2010]. URL: Raveo s. r. o. [online]. [cit. 1. 5. 2010]. URL: BC Media, Inc. [online]. [cit. 4. 5. 2010]. URL: SKF Ložiska, a.s. [online]. [cit. 5. 5. 2010]. URL:

VWUDQD



6(=1$0328ä,7é&+=.5$7(.6<0%2/ģ$9(/,ý,1

9 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK, SYMBOLģ A VELIýIN m1 g F1 l1 l2 F2X F2Y FA ߪை y ߪ஽ ߪ ‫݌‬஽ p d d1 d3 pš p pD ߬ ߬஽ Mo Wo ݀« ݈« l ‫ܨ‬௓ ‫ܨ‬ଵ ݈ଵ ݈ଶ ‫«ܨ‬ ‫ݍ‬ଵ  ‫ݍ‬ଶ 



kg - hmotnost kamerové hlavy -2 ms . gravitaþní zrychlení N - tíhová síla kamerové hlavy mm - délka ramene k nejvzdálenČjšímu šroubu mm - vzdálenost síly na šroub od osy otáþení N - radiální síla na šroub N - axiální síla na šroub N - axiální síla v podpoĜe MPa - ohybové napČtí mm - prĤhyb nosníku MPa - dovolené napČtí v tahu MPa - napČtí v tahu MPa - dovolené napČtí na otlaþení MPa - napČtí na otlaþení mm - velký prĤmČr závitu mm - malý prĤmČr závitu mm - prĤmČr dĜíku mm - rozteþ matice MPa - napČtí v otlaþení MPa - dovolené napČtí v otlaþení MPa - napČtí ve stĜihu MPa - dovolené napČtí ve stĜihu Nmm - ohybový moment mm3 - prĤĜezový moment v ohybu mm - prĤmČr þepu mm - þinná délka þepu mm - délka þepu N - tíhová síla závaží N - tíhová síla kamerové hlavy mm - délka ovládacího ramene mm - délka nosného ramene N - síla na þep -1 Nmm - spojité zatížení nosného ramene Nmm-1 - spojité zatížení ovládacího ramene

VWUDQD



6(=1$02%5È=.ģ$*5$)ģ



10 SEZNAM OBRÁZKģ A GRAFģ Obr. 1-1 Stativ s popisem [1] ..................................................................................... 14 Obr. 1-2 JeĜáb s popisem [2]...................................................................................... 14 Obr. 1-3 Statický pohon [3] ....................................................................................... 15 Obr. 1-4 Manuální pohon [4] ..................................................................................... 16 Obr. 1-5 Motorizovaný pohon [5].............................................................................. 16 Obr. 1-6 ZprostĜedkovaná manipulace [6] ................................................................. 17 Obr. 1-7 Pevné rameno [3] ........................................................................................ 17 Obr. 1-8 Výsuvné rameno [5] .................................................................................... 18 Obr. 1-9 JeĜábová hlava typ C [5].............................................................................. 19 Obr. 1-10 JeĜábová hlava typ U [5] ........................................................................... 19 Obr. 1-11 Super techno 50 [5] ................................................................................... 20 Obr. 1-12 Giraffe Classic [7] ..................................................................................... 20 Obr. 5-1 Konstrukce základny varianta A ................................................................. 24 Obr. 5-2 Konstrukce základny varianta B ................................................................. 25 Obr. 5-3 Kolo L-P 200R-ST [8]................................................................................. 26 Obr. 5-4 Kolo 16260.12 [9] ....................................................................................... 26 Obr. 5-5 Staticky uvolnČný nosník pro výpoþet šroubu ............................................ 28 Obr. 5-6 ZnázornČno zatížení nosníku ....................................................................... 29 Obr. 5-7 Ohybové napČtí a prĤhyb nosníku ............................................................... 29 Obr. 5-8 Zatížení nosníku s nejvČtším prĤĜezem ....................................................... 30 Obr. 5-9 Silová rovnováha pĜi vyvažování ................................................................ 31 Obr. 5-10 Konstrukce jeĜábové hlavy typu C ............................................................ 33 Obr. 6-1 Konstrukce základny ................................................................................... 34 Obr. 6-2 Konstrukce nosné þásti ................................................................................ 35 Obr. 6-3 Konstrukce vyvažování ............................................................................... 35 Obr. 6-4 Konstrukce ramene ...................................................................................... 36 Obr. 6-5 Udržování konstantního úhlu s rovinou zemČ ............................................. 36 Obr. 6-6 ěez uchycení motoru otáþení ...................................................................... 37 Obr. 6-7 ěez uchycení motoru sklápČní .................................................................... 37 Obr. 6-8 Celkový pohled ........................................................................................... 38

VWUDQD



6(=1$07$%8/(.

11 SEZNAM TABULEK



Tab. 4-1 ýasový harmonogram .................................................................................. 23

VWUDQD



6(=1$03ěË/2+



12 SEZNAM PěÍLOH Výkres sestavy: Kamerový jeĜáb

VWUDQD



0-321-00/00