POJEZDOVÝ MECHANISMUS JEŘÁBOVÉ KOČKY NOSNOST 32 T

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING

POJEZDOVÝ MECHANISMUS JEŘÁBOVÉ KOČKY NOSNOST 32 T TRAVELING MECHANISM OF CRANE TROLLEY CAPACITY 32 TONS

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS

AUTOR PRÁCE

DAVID BLÁHA

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR

BRNO 2012

doc. Ing. MIROSLAV ŠKOPÁN, CSc.

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav automobilního a dopravního inženýrství Akademický rok: 2011/2012

ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE student(ka): David Bláha 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: Pojezdový mechanismus jeřábové kočky nosnost 32 t v anglickém jazyce: Traveling Mechanism of Crane Trolley Capacity 32 tons Stručná charakteristika problematiky úkolu: Konstrukční návrh pojezdového mechanismu jeřábové kočky mostového jeřábu. Základní technické parametry: nosnost kočky 32000 kg pojezdová rychlost 25 m/min klasifikace mechanismu M2 dle ČSN ISO 4301/1 Cíle bakalářské práce: Technická zpráva obsahující: - koncepce navrženého řešení, - funkční výpočet zařízení, návrh jednotlivých komponent, - pevnostní výpočet a další výpočty dle vedoucího BP Výkresová dokumentace obsahující: - celková sestava zařízení - podsestavy a výrobní výkresy dle pokynů vedoucího BP

Seznam odborné literatury: 1. SHIGLEY, J.E. - MISCHKE, Ch.R. - BUDYNAS R.G.: Konstruování strojních součástí, Vydalo VUT v Brně, nakladatelství VUTIUM 2010, ISBN 978-80-214-2629-0 2. GAJDŮŠEK, J. - ŠKOPÁN, M.: Teorie dopravních a manipulačních zařízení. Skriptum VUT Brno 1988 3. Firemní literatura

Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc. Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2011/2012. V Brně, dne 18.10.2011 L.S.

_______________________________ prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc. Ředitel ústavu

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

Abstrakt

Tato bakalářská práce se zabývá návrhem pojezdového ústrojí jeřábové kočky mostového jeřábu o nosnosti 32 t. Hlavní cíl práce je návrh a výpočet vybraných součástí pojezdového mechanismu a součástí bezprostředně souvisejících. Práce obsahuje výběr konstrukčního řešení, návrh pohonu motorem s převodovkou a brzdou, pojezdová kola, spojky, ložiska, předlohový a hnaný hřídel. Dále práce obsahuje pevnostní výpočty vybraných komponent. Součástí práce je také výkresová dokumentace.

Abstract

This bachelor work describes the design of running gear bridge crane trolley with lifting capacity 32 tons. The main objective of this work is the design and calculation of selected components of the running mechanism and parts directly related. The work contains a selection of design solutions, design drive motor with gearbox and brake, couplings, bearings, countershaft and output shaft. The work includes stress analysis of selected components. The work also includes drawing documentation.

Klíčová slova

jeřáb, mostový jeřáb, kočka, pojezdové ústrojí

Key words

crane, bridge crane, crane trolley, traveling mechanism

Bibliografická citace BLÁHA, D. Pojezdový mechanismus jeřábové kočky nosnost 32 t. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2012. 40 s. Vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc..

Prohlášení

Prohlašuji, že tato bakalářská práce byla vypracována jako původní autorská práce s použitím uvedených zdrojů pod vedením doc. Ing. Miroslava Škopána, CSc.

V Brně dne 25.4.2012

David Bláha ………………………………...

Poděkování

Děkuji vedoucímu bakalářské práce doc. Ing. Miroslavu Škopánovi, CSc. za vedení a odborné konzultace, které mi pomohly při tvorbě práce.

Obsah Úvod ......................................................................................................................................... 11 1.

Koncepční návrh poháněcí soustavy ................................................................................ 12

2.

Výpočet pojezdového ústrojí ............................................................................................ 13

3.

2.1

Jízdní odpor ............................................................................................................... 13

2.2

Minimální výkon motoru ........................................................................................... 13

2.3

Otáčky pojížděcího kola ............................................................................................ 14

2.4

Skutečná pojezdová rychlost ..................................................................................... 14

Volba pohonu soustavy .................................................................................................... 14 3.1

3.1.1

Výkon motoru .................................................................................................... 15

3.1.2

Brzdný moment .................................................................................................. 15

3.1.3

Celkový převodový poměr ................................................................................. 15

3.2 4.

Parametry motoru ...................................................................................................... 14

Parametry převodovky ............................................................................................... 15

Kontrola pohonu ............................................................................................................... 16 4.1

Kontrola rozběhového momentu ............................................................................... 16

4.1.1

Moment pasivních odporů .................................................................................. 16

4.1.2

Setrvačná síla posuvných hmot .......................................................................... 17

4.1.3

Setrvačný moment posuvných hmot .................................................................. 17

4.1.4 Setrvačný moment rotujících hmot ......................................................................... 17 4.1.5 Potřebný a skutečný rozběhový moment motoru .................................................... 17 4.2

Kontrola tažné síly motoru vzhledem k adhesní tíze jeřábu ...................................... 18

4.2.1

Jízdní odpor na poháněných kolech ................................................................... 18

4.2.2

Součet zatížení všech poháněných kol ............................................................... 18

4.2.3

Minimální doba rozběhu .................................................................................... 18

4.3

Kontrola brzdění při pojíždění ................................................................................... 18

4.3.1

Moment pasivních odporů .................................................................................. 18

4.3.2

Setrvačný moment posuvných hmot .................................................................. 19

4.3.3

Setrvačný moment rotujících hmot .................................................................... 19

4.3.4

Potřebný brzdný moment brzdy ......................................................................... 19

4.4

Kontrola brzdného času ............................................................................................. 19

4.4.1

Skutečný brzdný čas ........................................................................................... 19

4.4.2

Minimální brzdný čas ......................................................................................... 19 8

5.

4.4.3

Maximální brzdná dráha..................................................................................... 20

4.4.4

Maximální brzdný čas ........................................................................................ 20

Kontrola pojížděcího kola ................................................................................................ 20 5.1

5.1.1

Součinitel trvanlivosti ........................................................................................ 20

5.1.2

Součinitel počtu otáček ...................................................................................... 21

5.1.3

Skutečné zatížení kola ........................................................................................ 21

5.1.4

Minimální průměr kola....................................................................................... 21

5.1.5

Maximální únosnost kol ..................................................................................... 21

5.2

6.

Maximální únosnost kol ............................................................................................ 20

Maximální kontaktní tlak........................................................................................... 22

5.2.1

Ekvivalentní stálé zatížení kola .......................................................................... 22

5.2.2

Maximální kontaktní tlak – přímkový styk ........................................................ 22

5.2.3

Dovolený tlak ..................................................................................................... 22

Kontrola ložisek ............................................................................................................... 22 6.1

Ložiska na hnané hřídeli ............................................................................................ 23

6.1.1

Volba ložiska ...................................................................................................... 23

6.1.2

Radiální zatížení ................................................................................................. 23

6.1.3

Ekvivalentní zatížení .......................................................................................... 23

6.1.4

Základní trvanlivost............................................................................................ 24

6.2

Ložisko na předlohové hřídeli ................................................................................... 24

6.2.1

Volba ložiska ...................................................................................................... 24

6.2.2 Radiální zatížení ...................................................................................................... 25 7.

Kontrola spojky ................................................................................................................ 25 7.1

8.

Kontrola spojení hřídele s nábojem .................................................................................. 26 8.1

Hnaná hřídel .............................................................................................................. 26

8.1.1

Výstupní krouticí moment .................................................................................. 27

8.1.2

Síla na pero ......................................................................................................... 27

8.1.3

Otlačení pera ...................................................................................................... 27

8.2

9.

Volba spojky .............................................................................................................. 25

Předlohová hřídel ....................................................................................................... 27

8.2.1

Síla na pero ......................................................................................................... 28

8.2.2

Otlačení pera ...................................................................................................... 28

Výpočet hřídelí ................................................................................................................. 28 9

9.1

9.1.1

VVÚ ................................................................................................................... 29

9.1.2

Bezpečnost vůči MSP......................................................................................... 30

9.1.3

Korigovaná mez únavy....................................................................................... 30

9.1.4

Amplituda ohybu ................................................................................................ 30

9.1.5

Střední napětí krutu ............................................................................................ 31

9.1.6

Mezní hodnoty amplitudy napětí ........................................................................ 31

9.1.7

Bezpečnost vůči MSÚ ........................................................................................ 31

9.2

10.

Hnaná hřídel .............................................................................................................. 28

Předlohová hřídel ....................................................................................................... 31

9.2.1

VVÚ ................................................................................................................... 32

9.2.2

Bezpečnost vůči MSP......................................................................................... 33

9.2.3

Bezpečnost vůči MSÚ ........................................................................................ 33

Model sestavy ................................................................................................................ 33

Závěr......................................................................................................................................... 35 Použitá literatura ...................................................................................................................... 36 Seznam použitých zkratek a symbolů ...................................................................................... 37 Seznam příloh ........................................................................................................................... 40

10

Úvod Cílem této bakalářské práce je navrhnout základní parametry pojezdového mechanismu jeřábové kočky mostového jeřábu o nosnosti 32 t. Rozvor kol pojezdu je 2 500 mm a rozchod 2 400 mm. Jeřáb bude poháněn motorem s integrovanou brzdou a třístupňovou převodovkou od firmy SEW. Předpokládá se provoz v uzavřené hale, nulová síla větru a rovnoměrné rozložení břemene na všechna čtyři kola. Poháněná jsou dvě kola. Klade se důraz na plynulý chod, bezpečnost provozu a snadný servis a výměnu komponent. Klasifikace mechanismu dle normy [4] je zadána M2, což odpovídá lehkému zatěžování s celkovou dobou využívání 1 600 hodin nebo střednímu zatěžování s celkovou dobou využívání 800 hodin.

11

1. Koncepční návrh poháněcí soustavy

Obr.1.0 Koncepční návrh poháněcí soustavy

Poháněcí soustava je realizována motorem s integrovanou brzdou a třístupňovou převodovkou od firmy SEW [6]. Převodovka má dutou výstupní hřídel, přes kterou předlohová hřídel přenáší krouticí moment přes zubové spojky firmy MATIS [7] na hnanou hřídel a následně na poháněná kola. Kola jsou litá, což je klasický postup výroby takto namáhaných součástí. Přenos krouticího momentu probíhá pomocí těsných per, uložení hnané hřídele pomocí soudečkových ložisek firmy SKF [5]. Ta jsou usazena ve vyráběných ložiskových tělesech a proti nečistotám a poškození zakryta vyráběnými víky. Tělesa jsou nevýměnná, na pevno připojena k nosné konstrukci jeřábu svařováním. Předlohová hřídel je uložena v ložiskovém tělese firmy MATIS [7]. Nosná konstrukce jeřábové kočky je navržena z normalizovaných profilů vybraných dle [4] a svařena. Kladen důraz na tuhost konstrukce a zamezení vzpříčení jeřábové kočky na kolejnicích. Materiály jednotlivých vyráběných komponent, voleny pro mechanické vlastnosti známé z praxe, dostupnost a ekonomičnost při zpracování: Předlohová hřídel

konstrukční ocel E335

Hnaná hřídel

konstrukční ocel E335

Vnitřní a vnější víka

ocel na odlitky ČSN 42 2420

Ložisková tělesa

ocel na odlitky ČSN 42 2420

Pojezdová kola

ocel na odlitky ČSN 42 2661.1 12

2. Výpočet pojezdového ústrojí Výpočet proveden dle [2].

2.1 Jízdní odpor

kde: g Q mc Rk ev fč rk κ

normální tíhové zrychlení [ms-2] tíha břemene [kg] hmotnost kočky [kg] (voleno) poloměr pojezdového kola [mm] (voleno) součinitel valivého tření [-] (voleno dle [2]) součinitel čepového tření [-] (voleno dle [2]) poloměr hnané hřídele [mm] (voleno) pomocný součinitel [-] (voleno dle [2])

Obr. 2.0 Schéma zatížení pojezdového kola

2.2 Minimální výkon motoru

13

kde: T vp ηk

jízdní odpor [N] pojezdová rychlost [mmin-1] účinnost převodu [-]

2.3 Otáčky pojížděcího kola

otáčky pojížděcího kola zvoleny podle návrhu převodového motoru kde: Dk

průměr pojezdového kola [mm]

2.4 Skutečná pojezdová rychlost

kde: nk

otáčky pojížděcího kola [min-1]

3. Volba pohonu soustavy Asynchronní elektromotor s kroužkovou kotvou od firmy SEW s označením DRL132S4 s integrovanou bezpečnostní kotoučovou brzdou s označením BE11 buzenou stejnosměrným proudem. Ovládání brzdy je standardně nainstalováno ve svorkové skříňce a může být dodáno rovněž v provedení se spínací skříňkou. Parametry dle [6].

3.1 Parametry motoru

Tab.3.0 Tabulka hodnot vybraného motoru firmy SEW, kde Mn – jmenovitý krouticí moment

14

Krouticí moment motoru Mkm = Mn = 42 Nm zvolen vyšší z důvodu podmínky plynulého rozběhu kočky. Otáčky motoru nm = 1 700 min-1

3.1.1 Výkon motoru

3.1.2 Brzdný moment

3.1.3 Celkový převodový poměr

3.2 Parametry převodovky Parametry dle [6]. Pro pohon zvolena čelní třístupňová převodovka v horizontální poloze s dutou výstupní hřídelí od firmy SEW s označením FA87.

Tab.3.1 Tabulka hodnot výstupních krouticích momentů převodovek firmy SEW

15

Obr.3.2 Schéma převodovky FA87 firmy SEW

4. Kontrola pohonu Kontrola provedena dle [2].

4.1 Kontrola rozběhového momentu 4.1.1 Moment pasivních odporů

kde:

ηc

celková mechanická účinnost [-]

16

4.1.2 Setrvačná síla posuvných hmot

kde:

tr

doba rozběhu [s] (voleno)

4.1.3 Setrvačný moment posuvných hmot

4.1.4 Setrvačný moment rotujících hmot

kde:

α

výpočtový koeficient [-] (voleno dle [2])

G

modul pružnosti v krutu [GPa]

4.1.5 Potřebný a skutečný rozběhový moment motoru

zvolený motor vyhovuje podmínce pro rozběhový moment 17

4.2 Kontrola tažné síly motoru vzhledem k adhesní tíze jeřábu 4.2.1 Jízdní odpor na poháněných kolech

kde:

n1 n

počet nepoháněných kol [-] celkový počet kol [-]

4.2.2 Součet zatížení všech poháněných kol

kde:

z

poměr celkového počtu kol (čtyři) k počtu poháněných kol (dvě) [-]

4.2.3 Minimální doba rozběhu

kde:

fa

součinitel vzhledem k adhesní tíze [-] (voleno dle [2])

zvolený motor vyhovuje podmínce pro rozjezd

4.3 Kontrola brzdění při pojíždění Hodnoty momentů se nyní liší z důvodu ztráty třením v převodech, které nám nyní napomáhají brzdit. Je tedy potřeba je znovu spočítat.

4.3.1 Moment pasivních odporů

18

4.3.2 Setrvačný moment posuvných hmot

kde:

tb

doba brzdění [s] (voleno)

4.3.3 Setrvačný moment rotujících hmot

kde:

α

výpočtový koeficient [-] (voleno dle [2])

G

modul pružnosti v krutu [GPa]

4.3.4 Potřebný brzdný moment brzdy

4.4 Kontrola brzdného času 4.4.1 Skutečný brzdný čas

4.4.2 Minimální brzdný čas

19

4.4.3 Maximální brzdná dráha

4.4.4 Maximální brzdný čas

zvolená brzda vyhovuje podmínce pro brzdný čas

5. Kontrola pojížděcího kola Pojížděcí kolo volím lité, z oceli ČSN 42 2661.1 z důvodu dobrých vlastností materiálu při odlévání a vyhovujícím pevnostním charakteristikám pro tento účel. Kolo vypočteno dle [2], konstruováno pro pojezd na kolejnici dle [9].

5.1 Maximální únosnost kol 5.1.1 Součinitel trvanlivosti

kde:

Yk

potřebná trvanlivost [hod] (předpoklad dle [4])

20

5.1.2 Součinitel počtu otáček

5.1.3 Skutečné zatížení kola

5.1.4 Minimální průměr kola

kde:

kk

konstanta pro materiál kola [MPa] (voleno dle [2])

bk

účinná šířka kolejnice [mm]

5.1.5 Maximální únosnost kol

zvolené kolo vyhovuje podmínce pro únosnost kol

21

5.2 Maximální kontaktní tlak 5.2.1 Ekvivalentní stálé zatížení kola

5.2.2 Maximální kontaktní tlak – přímkový styk

5.2.3 Dovolený tlak

kde:

HB

tvrdost materiálu kola [Nmm-2] zvolené kolo vyhovuje podmínce pro maximální kontaktní tlak

6. Kontrola ložisek Všechna použitá ložiska jsou počítána pro základní spolehlivost 90 % dle [1].

22

6.1 Ložiska na hnané hřídeli 6.1.1 Volba ložiska Zvoleno dvojité soudečkové ložisko s válcovou dírou firmy SKF s označením 22212E*, viz [5]. Potřebná trvanlivost vzhledem k počtu pracovních hodin jeřábu zvolena 5 000 hod.

Tab. 6.0 Hodnoty ložiska 22212E * firmy SKF

6.1.2 Radiální zatížení

6.1.3 Ekvivalentní zatížení

kde:

X

součinitel namáhání [-] (voleno dle [1])

23

6.1.4 Základní trvanlivost

kde:

C10

základní únosnost ložiska [N] zvolené ložisko vyhovuje podmínkám.

6.2 Ložisko na předlohové hřídeli 6.2.1 Volba ložiska Zvoleno uzavřené kuličkové ložisko s označením UC212, které lze zakoupit od firmy Matis společně s ložiskovým tělesem s označením UCP212, viz. [8]. Ložisko je mazáno otvorem s maznicí, viz. Obr. 6.1 a Obr. 6.2. Potřebná trvanlivost vzhledem k počtu pracovních hodin jeřábu zvolena 5 000 hod.

Obr. 6.1 Ložiskové těleso UCP212 firmy Matis

24

Obr. 6.2 Náčrt a tabulka ložiskového tělesa UCP212 firmy Matis

6.2.2 Radiální zatížení

Vzhledem k velmi malému zatížení tohoto ložiska lze předpokládat vysoké naddimenzování, proto zde nebude další výpočet zobrazen. Zatížení na toto ložisko je způsobené pouze vahou předlohové hřídele a nepatrnými rázy způsobenými otáčením hřídele.

7. Kontrola spojky 7.1 Volba spojky Zvolena spojka firmy Matis s označením GIFLEX GE-T 90A-90A. Tato spojka je vhodná pro použití z důvodu přenosu velkého krouticího momentu a schopnosti eliminovat radiální, úhlové a axiální nesouososti hřídelí.

25

Spojka přenáší moment pomocí těsných per, která jsou pro tuto zátěž dimenzována, proto není nutné zde provádět jejich kontrolu. Pero zde použité má označení dle [3] Pero 16 e7x10x90 ČSN 02 2562. Proti posunutí jsou spojky zajištěny stavěcím šroubem (M12).

Obr.7.0 Pružná spojka GIFLEX firmy Matis

Tato pružná zubová spojka přenáší maximální krouticí moment 7 200 Nm, což vyhovuje požadavkům.

8. Kontrola spojení hřídele s nábojem Dovolené napětí pro výpočet pera na otlačení je dle [3] zvoleno pdp = 120 MPa.

8.1 Hnaná hřídel Pro spojení hnané hřídele s pojezdovým kolem bude potřeba dvou těsných per. Zvolené pero má označení dle [3] Pero 20 e7x12x70 ČSN 02 2562.

26

8.1.1 Výstupní krouticí moment

8.1.2 Síla na pero

kde:

dk

průměr hřídele pod kolem [m]

8.1.3 Otlačení pera

kde:

lp1

délka pera pod kolem [mm] (dle [3])

bp1

šířka pera pod kolem [mm] (dle [3])

tp1

tloušťka pera v náboji [mm] (dle [3]) pera vyhovují podmínce dovoleného tlaku

8.2 Předlohová hřídel Předlohová hřídel přenáší krouticí moment z převodovky, kterou prochází, pomocí jednoho pera s označením dle [3] Pero 20 e7x12x200 ČSN 02 2562.

27

8.2.1 Síla na pero

kde:

dk2

průměr hřídele v převodovce [m]

8.2.2 Otlačení pera

kde:

lp2

délka pera v převodovce [mm] (dle [3])

bp2

šířka pera v převodovce [mm] (dle [3])

tp2

tloušťka pera v převodovce [mm] (dle [3]) pero vyhovuje podmínce dovoleného tlaku

9. Výpočet hřídelí Výpočet hřídelí proveden dle [1]. Pro zjednodušení výpočtu nahradíme liniové zatížení jednou silou působící v těžišti zatížení.

9.1 Hnaná hřídel Bude vyráběna z konstrukční oceli E335 s Rm = 600 MPa, Re = 305 MPa a MPa. Obr. 9.1.0 Schéma hnané hřídele

28

= 303

9.1.1 VVÚ

Obr. 9.1.1 VVÚ hnané hřídele (generováno programem Autodesk Inventor)

29

Z Obr. 9.1.0 – největší redukované napětí metodou HMH je

red

= 215,168 MPa.

9.1.2 Bezpečnost vůči MSP

9.1.3 Korigovaná mez únavy Předpokládané nebezpečné místo na této hřídeli je z hlediska MSÚ zápich u pravé podpěry B.

kde:

ka

součinitel vlivu jakosti povrchu [-] (voleno dle [1])

kb

součinitel velikosti [-] (voleno dle [1])

kc

součinitel namáhání [-] (voleno dle [1])

kd

součinitel teploty [-] (voleno dle [1])

ke

součinitel spolehlivosti [-] (voleno dle [1])

kf

součinitel vnějších vlivů [-] (voleno dle [1])

9.1.4 Amplituda ohybu

kde:

součinitel vrubu normálového namáhání [-] (voleno dle [1]) Mo

ohybový moment v místě vrubu [Nmm]

Wo

modul průřezu v ohybu [mm3] 30

9.1.5 Střední napětí krutu

kde:

součinitel vrubu smykového namáhání [-] (voleno dle [1]) Mk

kroutící moment v místě vrubu [Nmm]

Wk

modul průřezu v krutu [mm3]

9.1.6 Mezní hodnoty amplitudy napětí

9.1.7 Bezpečnost vůči MSÚ

9.2 Předlohová hřídel Bude vyráběna také z konstrukční oceli E335 s Rm = 600 MPa, Re = 305 MPa a 303 MPa. Obr. 9.2.0 Schéma předlohové hřídele

31

=

9.2.1 VVÚ

Obr. 9.2.1 VVÚ předlohové hřídele (generováno programem Autodesk Inventor)

32

9.2.2 Bezpečnost vůči MSP

9.2.3 Bezpečnost vůči MSÚ Hřídel je namáhána hlavně krutem a zanedbatelně vlastní hmotností, proto není třeba zde bezpečnost vůči MSÚ počítat.

10.

Model sestavy

Obr.10.0 Pohled zepředu

Obr.10.1 Pohled zboku

33

Obr.10.2, 10.3 Pohled ze shora, 3D pohled

34

Závěr Cílem práce bylo navrhnout pojezdový mechanismus jeřábové kočky a přibližný návrh nosné konstrukce kočky. Práce se skládá z výpočtu jednotlivých částí, tj. motor, převodovka, brzda, pojezdové kolo, spoj hřídele s nábojem, ložiska, hřídele a spojka. Výpočtová část práce dále obsahuje náhled na konečné řešení sestavy díky tří pohledů na její trojrozměrný model. Součástí práce je také výkresová dokumentace, která obsahuje výkres sestavení a výrobní výkres předlohové hřídele. Pro pohon pojezdového mechanismu je zvolen asynchronní třífázový elektromotor s kroužkovou kotvou firmy SEW s integrovanou brzdou a třístupňová čelní převodovka s dutou výstupní hřídelí od stejné firmy, kterou prochází předlohová hřídel. Přenos krouticího momentu je pomocí těsných per, pro eliminování axiálních, radiálních a úhlových nesouosostí hřídelí jsou použity pružné spojky firmy Matis. Provedena kontrola rozběhového momentu pohonu, kontrola tažné síly motoru vzhledem k adhesní tíze jeřábu, kontrola brzdění a brzdného času. Pojezdové kolo kontrolováno na maximální únosnost a maximální kontaktní tlak. Spojka kontrolována na přenos krouticího momentu. Hřídele kontrolovány na MSP a MSÚ, pera na otlačení.

35

Použitá literatura [1] SHIGLEY, J.E. - MISCHKE, Ch.R. - BUDYNAS R.G.: Konstruování strojních součástí, Vydalo VUT v Brně, nakladatelství VUTIUM 2010, ISBN 978-80214-2629-0 [2] GAJDŮŠEK, J. - ŠKOPÁN, M.: Teorie dopravních a manipulačních zařízení. Skriptum VUT Brno 1988 LEINVEBER, Jan a Pavel VÁVRA. Strojnické tabulky: pomocná učebnice pro školy technického zaměření. 4., dopl. vyd. Úvaly: Albra, 2008, 914 s. ISBN 978-807361-051-7. [3]

ČSN ISO 4301-1 (270020). Jeřáby a zdvihací zařízení. Klasifikace.: Část 1: Všeobecně. Druhé vydání. Praha, 1992. [4]

[5] SKF [online]. [cit. 2012-04-20]. Soudečková ložiska. Dostupné z: http://www.skf.com/portal/skf/home/products?maincatalogue=1&lang=cs&newlink=1 _6_9. [6] SEW-EURODRIVE [online]. 2010 [cit. 2012-04-20]. Pohony. Dostupné z: http://www.sew-eurodrive.cz/.

[7] MATIS: Hřídelové spojky. [online]. [cit. 2012-04-20]. Dostupné z: http:// http://www.matis.cz/cs/kategorie/hridelove-spojky.

[8] MATIS: Patkové uchycení. [online]. [cit. 2012-04-20]. Dostupné z: http://www.matis.cz/data/pdf/strojni_soucasti/037.pdf

[9] FERONA [online]. 2004 [cit. 2012-04-20]. Kolejnice jeřábová. Dostupné z: http://www.ferona.cz/cze/katalog/detail.php?id=31109.

36

Seznam použitých zkratek a symbolů

bk

[mm]

účinná šířka kolejnice

bp1

[mm]

šířka pera pod kolem

C10

[N]

základní únosnost ložiska

Dk

[mm]

průměr pojezdového kola

dk

[m]

průměr hřídele pod kolem

Dkmin [mm]

Minimální průměr kola

ev

[-]

součinitel valivého tření

fa

[-]

součinitel vzhledem k adhesní tíze

fč

[-]

součinitel čepového tření

fh

[-]

součinitel trvanlivosti

Fk

[N]

skutečné zatížení kola

fn

[-]

součinitel počtu otáček

Fpp

[N]

síla na pero

Fr1

[N]

radiální zatížení

Fsp

[N]

setrvačná síla posuvných hmot -2

g

[ms ]

normální tíhové zrychlení

G

[GPa]

modul pružnosti v krutu

HB

[Nmm-2] tvrdost materiálu kola

ip

[-]

celkový převodový poměr

K´

[N]

ekvivalentní stálé zatížení kola

ka

[-]

součinitel vlivu jakosti povrchu

kb

[-]

součinitel velikosti

kc

[-]

součinitel namáhání

kd

[-]

součinitel teploty

ke

[-]

součinitel spolehlivosti

kf

[-]

součinitel vnějších vlivů

kk

[MPa]

konstanta pro materiál kola

Kmax [N]

maximální únosnost kol

kMSP [-]

bezpečnost vůči MSP

kMSÚ [-]

bezpečnost vůči MSÚ

L10

základní trvanlivost

[hod]

37

lp1

[mm]

délka pera pod kolem

Mb

[Nm]

potřebný brzdný moment brzdy

Mbsk [Nm]

brzdný moment

mc

[kg]

hmotnost kočky

Mk

[Nmm] krouticí moment v místě vrubu

Mk2 [Nm]

výstupní krouticí moment

Mkm [Nm]

kroutící moment motoru

Mo

[Nmm] ohybový moment v místě vrubu

Mr1 [Nm]

potřebný rozběhový moment

Msp1,2 [Nm]

setrvačný moment posuvných hmot

Msr1,2 [Nm]

setrvačný moment rotujících hmot

Mst1,2 [Nm]

moment pasivních odporů

n

[-]

celkový počet kol

n1

[-]

počet nepoháněných kol -1

nk

[min ]

otáčky pojížděcího kola

nm

[min-1]

otáčky motoru

P1

[N]

ekvivalentní zatížení

pdk

[MPa]

dovolený tlak

pdp

[MPa]

dovolené napětí pera

Pm

[kW]

minimální výkon motoru

pmax [MPa]

maximální kontaktní tlak

Pp

[MPa]

otlačení pera

Q

[kg]

tíha břemene

Re

[MPa]

mez pružnosti

Rk

[mm]

poloměr pojezdového kola

rk

[mm]

poloměr hnané hřídele

Rm

[MPa]

mez pevnosti

smax [m]

maximální brzdná dráha

sumK [N]

součet zatížení všech poháněných kol

T

[N]

jízdní odpor

T´

[N]

jízdní odpor na poháněných kolech

tb

[s]

doba brzdění

tbmax [s]

maximální brzdný čas 38

tbmin [s]

minimální brzdný čas

tbsk

[s]

skutečný brzdný čas

tmin

[s]

minimální doba rozběhu

tp1

[mm]

tloušťka pera v náboji

tr

[s]

doba rozběhu

vp

[mmin-1] pojezdová rychlost

vps

[mmin-1] skutečná pojezdová rychlost

Wk

[mm3]

modul průřezu v krutu

Wo

[mm3]

modul průřezu v ohybu

X

[-]

součinitel namáhání

Yk

[hod]

potřebná trvanlivost

z

[-]

poměr celkového počtu kol k počtu poháněných kol

α

[-]

výpočtový koeficient

βσ

[-]

součinitel vrubu normálového namáhání

β

[-]

součinitel vrubu smykového namáhání

ηc

[-]

celková mechanická účinnost

ηk

[-]

účinnost převodu

κ

[-]

pomocný součinitel

σa

[MPa]

amplituda ohybu

σA

[MPa]

mezní hodnoty amplitudy napětí

σc*

[MPa]

korigovaná mez únavy

σco

[MPa]

mez únavy

σred [MPa] m

[MPa]

redukované napětí střední napětí krutu

39

Seznam příloh 2-A4-01/00 Výkres sestavení, seznam položek 3-A4-01/02 Výrobní výkres předlohové hřídele

40