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
PRUMYSLOVÁ VJEZDOVÁ VRATA INDUSTRIAL ENTRANCE GATE
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR´S THESIS
AUTOR PRÁCE
PAVEL VINTR
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR
Ing. JAROSLAV KAŠPÁREK, Ph.D.
BRNO 2011
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inţenýrství Ústav automobilního a dopravního inţenýrství Akademický rok: 2010/2011
ZADÁNÍ BAKALÁRSKÉ PRÁCE Student (ka): Pavel Vintr který/která studuje v bakalářském studijním programu obor: Stavba strojů a zařízení (2302R016)
Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem c.111/1998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma bakalářské práce: Průmyslová vjezdová vrata v anglickém jazyce: Industrial entrance gate
Stručná charakteristika problematiky úkolu: Navrhnete průmyslová vjezdová vrata jakoţto přístupový a vstupní bod v logistickém řetězci zásobování průmyslového závodu. Technické parametry: Průjezdná šířka: 6000 mm Maximální výška: 1800 mm Typ vrat: teleskopicky posuvná vrata Cíle bakalářské práce: Proveďte: Koncepci konstrukčního řešení, volbu vhodné varianty, návrh a výpočet funkčních rozměrů. Stanovte silové a výkonové poměry v pohonu při uţívání v provozu. Nakreslete: Celkovou sestavu průmyslových vrat, sestavu svařence vrat, vybrané detailní výkresy dle pokynů vedoucího práce.
Seznam odborné literatury: KLIMEŠ, P.: Části a mechanismy strojů, Akademické nakladatelství CERM, 2003 CSN EN 12444: Vrata - Odolnost proti zatíţení větrem - Zkoušení a výpočet, Praha, 2001 CSN EN 12453: Vrata - Bezpečnost při pouţívání motoricky ovládaných vrat – Poţadavky, Praha, 2001
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jaroslav Kašpárek, Ph.D. Termín odevzdání bakalářské práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2010/2011. V Brně, dne 8. 11. 2010 L. S.
_______________________________ prof. Ing. Václav Píštek, DrSc. Ředitel ústavu
_______________________________ prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc. Děkan fakulty
ABSTRAKT Tato bakalářská práce se zabývá návrhem průmyslových vjezdových vrat. Jedná se o vrata teleskopicky posuvná s šířkou průjezdu 6000 mm. Cílem této práce je vytvoření koncepce, návrh a výpočet funkčních rozměrů, volba pohonu, poté stanovení silových a výkonových poměrů v pohonu při pouţívání v provozu.
KLÍČOVÁ SLOVA vrata, pevnostní výpočet, koncepce, pohon, posuv
ABSTRACT This bachelor thesis describes the design of industrial entrance gate. It is a telescopic sliding door with passage width of 6000 mm. The aim of this thesis is to create the concept, design and calculation of functional dimensions, selection of drive and then to set power and performance ratios in the drive for operational use.
KEYWORDS gate, strength calculation, design, drive, shift
BIBLIOGRAFICKÁ CITACE VINTR, P. Průmyslová vjezdová vrata. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inţenýrství, 2011. 36 s. Vedoucí diplomové práce Ing. Jaroslav Kašpárek, Ph.D.
ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, ţe tato práce je mým původním dílem, zpracoval jsem ji samostatně pod vedením Ing. Jaroslava Kašpárka, Ph.D. a s pouţitím literatury uvedené v seznamu.
V Brně dne 27. května 2011
…….……..………………………………………….. Pavel Vintr
PODĚKOVÁNÍ Hlavní poděkování patří Ing. Jaroslavu Kašpárkovi, Ph.D. za velice uţitečné rady a tipy při tvorbě bakalářské práce. Dále bych chtěl poděkovat kamarádům za rozveselení v těţkých chvílích při studiu, celé mé rodině a zejména Martině Grossové za psychickou podporu.
OBSAH
OBSAH Úvod ...................................................................................................................................................... 11 1.
Volba profilů jednotlivých prvků ................................................................................................. 11 1.1.
Vedlejší pole.......................................................................................................................... 11
1.2.
Hlavní pole ............................................................................................................................ 11
1.3.
Sloupek.................................................................................................................................. 11
2.
Koncepce vrat ............................................................................................................................... 12
3.
Zjištění maximálního zatíţení ...................................................................................................... 13 3.1.
3.1.1
Působící síly .................................................................................................................. 13
3.1.2
Průběh VVÚ .................................................................................................................. 13
3.2.
4.
5.
6.
7.
Zatíţení hlavního pole vrat .................................................................................................... 14
3.2.1
Působící síly .................................................................................................................. 14
3.2.2
Průběh VVÚ .................................................................................................................. 15
Kontrola vratových prvků na únosnost ......................................................................................... 17 4.1.
Typ a vlastnosti voleného materiálu ...................................................................................... 17
4.2.
Kontrola vedlejšího pole vrat ................................................................................................ 17
4.3
Kontrola hlavního pole vrat................................................................................................... 18
Výpočet zatíţení větrem ............................................................................................................... 19 5.1.
6.
Zatíţení vedlejšího pole vrat ................................................................................................. 13
Zkoušení/Výpočet pro prvky bez koncových omezovačů..................................................... 19
5.1.1.
Postup zkoušky .............................................................................................................. 19
5.1.2.
Výpočty pro prvky ........................................................................................................ 19
5.1.3.
Výpočet pro celá vrata................................................................................................... 21
Volba pohonu ............................................................................................................................... 22 6.1.
Popis pohonu ......................................................................................................................... 22
6.2.
Rozměry pohonu MEC 200................................................................................................... 23
6.3.
Technické parametry ............................................................................................................. 23
6.4.
Kontrola vhodnosti pohonu ................................................................................................... 23
5.4.
Výpočet otáček pohonu ......................................................................................................... 24
Mechanismus posuvu ................................................................................................................... 25 6.1.
Popis principu........................................................................................................................ 25
6.2.
Prvky uţité na vedlejším poli vrat ......................................................................................... 25
6.3.
Prvky uţité na hlavní pole vrat .............................................................................................. 28
Poměry při provozu ...................................................................................................................... 30
8
OBSAH
7.1.
Silové poměry při provozu .................................................................................................... 30
7.1.1
Numerické nalezení vzdálenosti vysunutí, při které je moment nulový........................ 30
7.1.2
Grafické vyjádření závislosti momentu k bodu A na vzdálenosti vysunutí. ................. 31
7.2.
Výkonové poměry při provozu ............................................................................................. 31
7.2.1
Závislost rychlosti na čase............................................................................................. 31
Závěr ..................................................................................................................................................... 32 Seznam pouţitých zkratek a symbolů ................................................................................................... 30 Seznam příloh........................................................................................................................................ 30
9
ÚVOD
Úvod Průmyslová vjezdová vrata se začala pouţívat jako přístupový bod do průmyslových závodů, které jsou oplocovány kvůli ochraně majetku. Automatický výsuv se zavádí zejména kvůli moţnosti vzdáleného řízení, kdy odpadá nutnost obsluhy stojící u vrat (tzv. vrátného), ale můţe vrata vysunout například pracovník zabývající se logistikou dopravy materiálu do areálu či z areálu firmy. Průmyslová vrata prošla vývojem a nyní je v nabídkách mnoha firem nejrůznější zpracování, jak materiálové, tak designové. Dva základní typy vrat jsou pojezdové a samonosné, které se dále dělí např. na posuvné teleskopicky, nebo pouze posuvné. Jediný rys, který oba typy spojuje, je ţe se vysouvají do strany. Samonosná vrata jsou nesená nad zemí za pouţití základní desky, která je umístěna mimo průjezd, kdeţto pojezdová vrata zajíţdějí podél oplocení po vodícím profilu, který kaţdé vozidlo musí přejíţdět. Hlavní výhodou nesených vrat oproti pojezdovým je, ţe jim nebrání v pohybu např. napadaný sníh, nebo nečistoty na vodícím profilu díky tomu, ţe brána je vysouvána několik cm nad zemí. Nevýhodou je zejména potřeba většího prostoru pro vysunutí. Zákazník má moţnost výběru materiálu, nejpouţívanější je ocel a hliník, dále konkrétního vzhledu či pohonu, kterých je na trhu široká škála typů. Veškerá vrata musí mít ze zákona ochranné prvky mezi, které patří výstraţný maják oranţový, snímače pohybu v prostoru brány včetně koncových omezovačů či omezovačů síly.
Obr. 1 Schéma vrat
10
VOLBA PROFILŮ JEDNOTLIVÝCH PRVKŮ
1. Volba profilů jednotlivých prvků Tato kapitola se zabývá výběrem profilů, které budou pouţity na vratech.
1.1.
Vedlejší pole
Hlavní nosný profil dle ČSN EN 10219
Profil uzavřený svařovaný s obdélníkovým průřezem, rozměr 60x30x2 Profil výplně dle ČSN EN 10219
Profil uzavřený svařovaný s čtvercovým průřezem, rozměr 15x1,5
1.2.
Hlavní pole
Hlavní nosný profil dle ČSN EN 10219
Profil rozporu je uzavřený svařovaný s obdélníkovým průřezem, rozměr 120x100x3 Profil stojiny je uzavřený svařovaný se čtvercovým průřezem, rozměr 100x100x3 Profil výplně dle ČSN EN 10219
Profil uzavřený svařovaný s obdélníkovým průřezem, rozměr 30x15x1,5
1.3.
Sloupek
Hlavní profil stojek dle ČSN EN 10219
Profil uzavřený svařovaný s obdélníkovým průřezem, rozměr 160x80x4 Profil příčníku dle ČSN EN 10219
Profil uzavřený svařovaný se čtvercovým průřezem, rozměr 80x4
11
KONCEPCE VRAT
2. Koncepce vrat Návrh vrat je proveden tak, aby byla vyuţita výhoda typu teleskopicky posuvného a to zejména potřeba menšího bočního prostoru, kam jsou celá vrata zasouvána. Vrata jsou konstruována jako nesená, aby při zimním provozu nenarušoval chod vrat zejména padlý sníh v zimním období a v letním štěrk či jiné nečistoty. Vrata budou vysouvána či zasouvána pomocí pohonu, který jimi bude posouvat pomocí ozubeného hřebene, který bude mít kovové jádro pokryté nylonem z důvodu hlučnosti.
Obr. 2 Koncepce vrat
12
ZJIŠTĚNÍ MAXIMÁLNÍHO ZATÍŢENÍ
3. Zjištění maximálního zatíţení Tato kapitola se zabývá výpočtem maximálního namáhání vozíků, je brán případ největšího namáhání a to v případě plně vysunutých vrat bez koncové podpory.
3.1.
Zatíţení vedlejšího pole vrat
3.1.1
Působící síly
Zatížení sněhem
Volen mokrý sníh pro sněhovou oblast 1 z Tab. 1. ̇
(3-1)
Zatížení vlastní hmotností (3-2)
Celkové zatížení
(3-3) 3.1.2
Průběh VVÚ
Obr. 3 Průběh vnitřních účinků vedlejšího pole
13
ZJIŠTĚNÍ MAXIMÁLNÍHO ZATÍŢENÍ Rovnice rovnováhy:
∑ ∑ ∑ Vyjádření sil v podporách: ( )
(
) (
)
(3-4)
Maximální ohybový moment
(3-5)
3.2.
Zatíţení hlavního pole vrat
3.2.1
Působící síly
Zatížení sněhem
Volen mokrý sníh pro sněhovou oblast 5 z Tab. 1. ̇
(3-6)
Zatížení vlastní hmotností
(3-7) Celkové tíhové zatížení
(3-8) Zatížení vedlejším polem brány
14
ZJIŠTĚNÍ MAXIMÁLNÍHO ZATÍŢENÍ 3.2.2 Průběh VVÚ
Obr. 4 Průběh vnitřních účinků hlavního pole Rovnice rovnováhy:
∑ ∑ ∑ ( (
)
(
)
)
Vyjádření sil v podporách:
(
) (
(
( )
) (
(
)
(3-9)
)
) (3-10)
15
ZJIŠTĚNÍ MAXIMÁLNÍHO ZATÍŢENÍ Maximální ohybový moment
(3-11)
Tabulka 1 Normové zatížení v jednotlivých sněhových oblastech [1].
Orientační přepočet na vrstvu sněhu (cm) Sněhová I II ̇ oblast Čerstvý Slehlý (několik hodin nebo dnů po napadnutí) Starý (několik týdnů nebo měsíců po napadnutí) Mokrý
III
IV
V
VI
VII
VIII
100
0,70
0,10
0,15
0,2
0,25
0,3
0,4
>0,4
200
0,35
0,50
0,75
0,1
0,13
0,15
0,2
>0,2
300
0,23
0,33
0,60
0,67
0,83
0,1
0,13
>0,13
400
0,175
0,25
0,36
0,50
0,625
0,75
0,10
>0,10
16
KONTROLA VRATOVÝCH PRVKŮ NA ÚNOSNOST
4. Kontrola vratových prvků na únosnost Kapitola se zabývá kontrolou vratových prvků na únosnost. Kontrola je prováděna srovnáním kvadratického momentu poţadované a skutečného obou polí vrat. Kontrola provedena s bezpečností
4.1.
[2].
Typ a vlastnosti voleného materiálu
Materiál ocel S235JRH (1.0039) dle EN 10219. Jedná se o konstrukční ocel s tavnou svařitelností zaručenou [4]. Vlastnosti materiálu:
Maximální dovolené napětí
(4-1)
4.2.
Kontrola vedlejšího pole vrat
Vzdálenost krajního vlákna
(4-2)
Požadovaný kvadratický moment
(4-3)
Skutečný kvadratický moment
Podmínka vhodnosti profilu
Zvolený profil vyhovuje.
17
KONTROLA VRATOVÝCH PRVKŮ NA ÚNOSNOST
4.3 Kontrola hlavního pole vrat Vzdálenost krajního vlákna
Dosadíme do rovnice (4-2).
Požadovaný kvadratický moment
Dosadíme do rovnice (4-3).
Skutečný kvadratický moment
Podmínka vhodnosti profilu
Zvolený profil vyhovuje.
18
KONTROLA VRATOVÝCH PRVKŮ NA ÚNOSNOST
5. Výpočet zatíţení větrem Kapitola řeší výpočet zatíţení větrem, který je proveden dle normy ČSN EN 12444: Vrata- Odolnost proti zatíţení větrem - Zkoušení a výpočet, Praha, 2001 [4].
5.1.
Zkoušení/Výpočet pro prvky bez koncových omezovačů
5.1.1. Postup zkoušky
Zjistí se tíha zkoušeného prvku Prvek se umístí na krajní podpěry dle obr. 3.
Obr. 5 Spojité zatížení prvku
Změří se počáteční průhyb způsobený vlastní tíhou dílu ( ). Aplikuje se odpovídající zatíţení ( ) v postupných přírůstcích. Po kaţdém dalším zatíţení se odstraní celkové zatíţení a změří se výsledná trvalá deformace ( ) . Na kaţdém stupni se odstraní celkové zatíţení a odečtením ( ) od ( ) se získá výsledná trvalá deformace ( ) a zaznamená se společně s poznámkou, zda nějaká deformace nemůţe ovlivnit následující bezpečně funkční ovládání kompletního křídla vrat. Pokračuje se s dalšími zatíţeními aţ je zjištěna porucha, při které můţe být vypočítána hodnota dle obr. 4.
5.1.2. Výpočty pro prvky
Pro postup výpočtu se vezmou v úvahu následující body: Pro jednotlivě podepřené prvky se spojitým zatěţováním, nevyšší ohybový moment dle obr. 4, Nejvyšší ohybový moment zjištěn pomocí výpočtu
(5-1) (5-2) (5-3)
19
KONTROLA VRATOVÝCH PRVKŮ NA ÚNOSNOST Vedlejší pole:
Dosazení do rovnice (5-3).
Hlavní pole:
Dosazení do rovnice (5-3).
Obr. 6 Diagram ohybového momentu pro nehomogenní zkušební vzorek
Aby mohly být výsledky zkoušek pouţity pro rozdílné délky, pak musí být vypočítán referenční nejvyšší moment Mm jako průměr z výsledků tří zkoušek stejných homogenních konstrukcí se třemi rozdílnými délkami, pro určení hodnoty Mm můţe být určeno Q pro kaţdý prvek kaţdé délky na základě: (5-4)
Vedlejší pole:
Dosazení do rovnice (5-4).
Hlavní pole:
Dosazení do rovnice (5-4).
20
KONTROLA VRATOVÝCH PRVKŮ NA ÚNOSNOST 5.1.3. Výpočet pro celá vrata
Určení hodnoty uvedených kroků.
musí být provedeno pro kaţdý prvek konstrukce vrat pouţitím výše
Celkové zatížení je dáno:
(5-5)
Součinitel bezpečnosti [2]. Hodnota volena z důvodu zatíţení nejen vlastní vahou, ale i rozdílem tlaků. Celkový rozdíl maximálního tlaku působící na celá vrata, nezávisle na každém omezovači
(5-6) ⁄
21
VOLBA MOTORU
6. Volba pohonu Kapitola „Volba pohonu“ se zabývá volbou vhodného pohonu pro navrhnutou bránu. Volen elektromechanický pohon MEC 200 pro posuvné brány do hmotnosti 1200 kg.
Obr. 7 Pohon MEC 200 [9]
6.1.
Popis pohonu:
Jedná se o elektromechanický pohon pro vrata do 1200 kg. Pohon je nabízen ve vertikálním i horizontálním provedení. Bude pouţita koncepce vertikální. Vertikální provedení bude objednáno s třífázovým elektromotorem o výkonu 1,5 HP. Pohon je zabezpečen proti zničení krytem z tlakově litého hliníku. Motor je ochráněn proti vodním proudům a částečně i prachu. Pro zajištění vysoké odolnosti i při velké zátěţi je celé převodové soukolí mazáno olejovou lázní a pro uloţení je uţito kuličkových loţisek. Součástí balení je i dvojice vestavěných koncových spínačů. „Pohon MEC 200 je vhodný pro klimatické podmínky v ČR a splňuje všechny evropské bezpečnostní normy“ [9].
22
VOLBA MOTORU
6.2.
Rozměry pohonu MEC 200
Obr. 8 Rozměry MEC 200 - Vertikální provedení [9]
6.3.
Technické parametry
Tabulka 2 Technické parametry pohonu MEC 200 [5]
Napájení Proud Výkon Příkon Stupeň krytí Krouticí moment Rychlost chodu vrat Max. hmotnost vrat Pracovní teplota Rozměry
6.4.
(Vac) (A) (kW) (W) (IP) (Nm) (m/min) (kg) (°C) (mm)
400 3 1,1 1500 55 110 9,6 1200 od -20 do +80 467x290x245
Kontrola vhodnosti pohonu
Výpočet požadovaného výkon pohonu
⁄
⁄ ( (
)
(5-6) )
Výkon pohonu
23
VOLBA MOTORU Podmínka vhodnosti pohonu
Přestoţe je skutečný výkon pohonu skoro stejný, jako výkon poţadovaný motor vyhovuje, protoţe výrobce zabezpečuje odolnost pohonu i při provozu za maximálního zatíţení.
5.4.
Výpočet otáček pohonu (5-7) (5-8)
(5-9) (5-10)
24
MECHANISMUS POSUVU
6. Mechanismus posuvu Mechanismus posuvu je kapitola, která řeší způsob posuvu, obsahuje základní předpoklady, na kterých celý mechanismus pracuje.
6.1.
Popis principu
Posuv vedlejšího pole je zajištěn pomocným mechanismem pracujícím na principu přetahování lanka přes kladky. Konce lanka jsou upevněna k pevnému sloupku. Na lanko je pevně pomocí červíků uchyceno pouzdro, které zabezpečuje lineární posuv po vodící tyči. K pouzdru je přišroubováno rameno mechanismu, které je na konci upevněno k vedlejšímu poli. Tím jak se hlavní pole, poháněné motorem přes ozubený hřeben, vysouvá a lanko pevně spojeno s pouzdrem dochází k posouvání hlavního i vedlejšího pole současně, ale s odlišnou rychlostí polí.
Obr. 9 Detail mechanismu
6.2.
Prvky uţité na vedlejším poli vrat
Dolní vodící profil
Atypický „C“ profil určený k nesení vedlejšího pole vrat [5]. Technické parametry: Hmotnost Nosnost Stěna profilu
5,3 kg/m 300 kg 4 mm
Popis: 6 m dlouhý, ţárově zinkovaný. Obr. 10 „C“ profil CP 444. Z
25
MECHANISMUS POSUVU Horní vodící profil
Profil otevřený průřezu U rovnoramenný, rozměr 50x30x3 [6]. Technické parametry: Hmotnost 2,36 kg/m Stěna profilu 3 mm
Obr. 11 Profil otevřený průřezu „U“ rovnoramenný [] Nosný vozíček Vozíček určený pro posuv vratového prvku [5].
Technické parametry: Hmotnost Nosnost
2,2 kg 300 kg
Popis: 200 mm dlouhý. Zapouzdřená loţiska. Povrch zinkovaný.
Obr. 12 Nosný vozíček VO 442
Ucpávka Plastová ucpávka konců profilů určených pro spodní vedení vedlejšího pole [5].
Technické parametry: Hmotnost 13 g
Obr. 13 Ucpávka U 444
26
MECHANISMUS POSUVU Vodící válec
Jedná se o stavitelný vodící válec z pozinkované oceli. Povrchová úprava je galvancké zinkování [7]. Technické parametry: Hmotnost Rozměr A Rozměr C Rozměr E
290 g 42 mm 12 mm 56-70 mm
Obr. 14 Stavitelný vodící válec Dojezdové kolečko Kolečko určené pro dojezd do koncového omezovače a bezpečného uloţení brány [5].
Technické parametry: Hmotnost 330 g Popis: Povrch galvanicky zinkován. Obr. 15 Dojezdové kolečko KO 444 Koncová kapsa
Koncová kapsa pro dojezdové kolečko [5]. Technické parametry: Hmotnost
480 g
Obr. 16 Koncová kapsa KA 444 Horní koncový omezovač
Popis: Určen k aretaci brány v uzavřené poloze. Povch upraven zinkováním [7].
Obr. 17 Horní doraz koncový 161.2
27
MECHANISMUS POSUVU
6.3.
Prvky uţité na hlavní pole vrat
Horní vodící profil
Profil otevřený průřezu U rovnoramenný, rozměr 50x30x3 [6] Dolní vodící profil
Atypický „C“ profil určený k nesení hlavního pole vrat [8]. Technické parametry: Hmotnost Nosnost Stěna profilu
16 kg/m 1200 kg 6,5 mm
Popis: 6 m dlouhý, ţárově zinkovaný Obr. 18 „C“ profil CP 666 Nosný vozík Nosný vozík určený pro posuv hlavního pole vrat [8].
Technické parametry: Hmotnost Nosnost
19,4 kg 1200 kg
Popis: Nosný vozík je tvořen dvěma samostatnými kyvnými částmi. Zinkovaný povrch.
Obr. 19 Nosný vozík VO 666
Vodící válec
Jedná se o stavitelný vodící válec z pozinkované oceli. Povrchová úprava je galvancké zinkování [7].
28
MECHANISMUS POSUVU Ucpávka
Kovová ucpávka konců profilů určených pro spodní vedení hlavního pole [8].
Technické parametry: Hmotnost
384 g
Popis: Jedná se o rozebíratelný uzávěr „C“ profilu.
Obr. 20 Ucpávka UP 666 Ozubený hřeben
Nylonový hřeben označován výrobcem jako Artikl HR100.N [10]. Technické parametry: Hmotnost Únosnost
1,4 kg 800 kg
Popis: Nylonový hřeben s ocelovým jádrem 10 × 10 mm, délka 1 m. Dodáván včetně samořezných montáţních šroubů a podloţek.
Obr. 21 Ozubený hřeben HR100.N
29
POMĚRY PŘI PROVOZU
7. Poměry při provozu Tato kapitola se zabývá silovými a výkonovými poměry při uţívání vrat v provozu.
Silové poměry při provozu
7.1.
Při zjištění silových poměrů, vycházím z předpokladu, ţe hlavní pole jede o polovinu menší rychlostí neţ pole vedlejší. Tudíţ i dráha, kterou musí hlavní pole urazit, je o polovinu kratší. Pro nalezení vzdálenosti vysunutí, kdy bude moment k bodu A nulový tj. těţiště brány bude nad bodem A, je vyjádřena závislost momentu na vzdálenosti vysunutí. Bod A je takový bod, ve kterém se bude po montáţi nacházet kontakt ozubeného hřebenu s pastorkem pohonu.
Obr. 22 Vzdálenosti pro vyjádření silových poměrů. Předpoklad:
Dráha uraţená hlavním polem je dvakrát menší neţ dráha uraţená vedlejším polem. ⁄
= 〈
〉
Rovnice momentu k bodu A
( 7.1.1
)
(
)
Numerické nalezení vzdálenosti vysunutí, při které je moment nulový.
Předpoklad:
potom po úpravách z rovnice pro
(
)
(
(
)
)
(
)
30
POMĚRY PŘI PROVOZU
7.1.2
Grafické vyjádření závislosti momentu k bodu A na vzdálenosti vysunutí.
Závislost momentu na velikosti vysunutí 15000
10000
MoA(Nm)
5000
0 0
1
2
3
4
5
6
-5000
-10000
-15000
7.2.
x1 (m)
Výkonové poměry při provozu
Přesné výkonové poměry nemohu určit, protoţe jsou závislé na pasivních odporech, které nemohu přesně zjistit. Pasivní odpory jsou ovlivněny aktuálními povětrnostními podmínkami, ve kterých je brána provozována, a které ovlivňují zatíţení brány. Jedná se například o námrazu, sníh či nečistoty mezi pohyblivými částmi vrat, jako je styk koleček vozíků s dolním vodícím profilem hlavního či vedlejšího pole vrat, styku pastorku pohonu a nylonového hřebene. 7.2.1
Závislost rychlosti na čase
Obr. 23 Závislost rychlosti vysouvání na čase
31
ZÁVĚR
Závěr Dle zadání byla navrţena teleskopicky posuvná vrata s průjezdnou šířkou 6000 mm. Celková výška vrat je 2021 mm včetně majáku a šířka 610 mm včetně motoru. Dále byly od výrobců kování na vrata vybrány prvky, zajišťující chod vrat. Následovala kontrola prvků na únosnost, která byla provedena početně a to dle uznávaných technických pravidel s vyuţitím odpovídajících součinitelů bezpečnosti při uvaţování nejnepříznivějších podmínek, vzniklých během provozního cyklu. Provedl se výběr pohonu, který byl následně početně zkontrolován na vhodnost. Nakonec byly zjištěny silové poměry, které budou působit na bránu během provozu. Vrata jsou určena pro průmyslové, plně automatické vyuţití. V přílohách jsou 3D fotky návrhu vrat a výkresová dokumentace.
32
POUŢITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE
POUŢITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE [1] Salvator střechy [online]. 2011 [cit. 2011-05-20]. Sněhová mapa | SALVATOR STŘECHY. Dostupné z WWW:
. [2] ČSN EN 12604. Vrata – Mechanické vlastnosti – Požadavky, Praha, Vydal ČESKÝ NORMALIZAČNÍ INSTITUT, 2001, 24 s. [3] ČSN EN12 444. Vrata – Odolnost proti zatížení větrem – Zkoušení a výpočet, Praha, Vydal ČESKÝ NORMALIZAČNÍ INSTITUT, 2001, 16 s. [4] SHINGLEY, Joseph E.; MISCHKE, Charles R.; BUDYNAS, Richard G. KONSTRUOVÁNÍ STROJNÍCH SOUČÁSTÍ. První vydání. Vysoké učení technické v Brně: VUTIUM, 2010. 1159 s. ISBN 978-80-214-2629-0. [5] Brány - vrata - rolety - mříţe pro individuální i průmyslové pouţití | TECHNOPARK CZ s.r.o. [online]. 2009 [cit. 2011-05-20]. Komponenty pro samonosné brány do 4,5 m | TECHNOPARK CZ s.r.o. Dostupné z WWW: . [6] Ferona, a.s. - Velkoobchod hutním materiálem [online]. 2011 [cit. 2011-05-20]. Profil otevřený průřezu U rovnoramenný, EN 10162, U 50x30x3 - Ferona a.s. - hutní materiál, velkoobchod s hutním materiálem. Dostupné z WWW: . [7] Modela Trutnov [online]. 1999 [cit. 2011-05-20]. PRODUKTY - Kování pro brány a vrata Pojezdová kola a příslušenství pro posuvné brány. Dostupné z WWW: . [8] Brány - vrata - rolety - mříţe pro individuální i průmyslové pouţití | TECHNOPARK CZ s.r.o. [online]. 2009 [cit. 2011-05-20]. Komponenty pro samonosné brány do 15 m | TECHNOPARK CZ s.r.o. Dostupné z WWW: . [9] Brány - vrata - rolety - mříţe pro individuální i průmyslové pouţití | TECHNOPARK CZ s.r.o. [online]. 2009 [cit. 2011-04-20]. MEC 200 - elektromechanický pohon pro posuvné brány do hmotnosti 1200 kg | TECHNOPARK CZ s.r.o. Dostupné z WWW: . [10] Brány - vrata - rolety - mříţe pro individuální i průmyslové pouţití | TECHNOPARK CZ s.r.o. [online]. 2009 [cit. 2011-05-20]. Ocelové a nylonové hřebeny | TECHNOPARK CZ s.r.o. Dostupné z WWW: .
33
SEZNAM POUŢITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ
Seznam použitých zkratek a symbolů plocha vrat vzdálenost vozíčku od počátku hlavního pole vzdálenost vozíčku od počátku vedlejšího pole vzdálenost vozíčku od vozíčku předcházejícího hlavního pole vzdálenost vozíčku od vozíčku předcházejícího vedlejšího pole šířka pole vzdálenost krajního vlákna vzdálenost krajního vlákna modul pružnosti v tahu síla působící na vozíček blíže počátku vedlejšího pole síla ve směru vysouvání síla působící na vzdálenější vozíček vedl. pole síla působící na vozíček blíže počátku hlavního pole síla působící ve směru vysouvání síla působící na vzdálenější vozíček hlavního pole celkové zatížení hlavního pole celkové zatížení vedlejší pole zatížení sněhem hlavního pole zatížení sněhem vedlejšího pole zatížení vlastní hmotností vedlejšího pole zatížení vlastní hmotností vedlejšího pole gravitační zrychlení výška pole výška napadeného sněhu požadovaný kvadratický moment k ose x skutečný kvadratický moment k ose x kvadratický moment v ose y bezpečnost délka hlavního pole délka vedlejšího pole délka pole celková hmotnost vedlejšího pole
34
SEZNAM POUŢITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ
celková hmotnost hlavního pole krouticí moment výpočtový maximální moment moment k bodu A moment k bodu B moment k bodu D ̇
moment maximální objemová hmotnost sněhu otáčky motoru skutečný výkon pohonu požadovaný výkon pohonu celkový rozdíl maximálního tlaku celkové spojité zatížení spojité zatížení hlavního pole spojité zatížení pole spojité zatížení vedlejšího pole mez kluzu součinitel bezpečnosti zasněžená plocha hlavního pole zasněžená plocha vedlejšího pole rychlost pole dráha uražená vedlejším polem dráha uražená hlavním polem vzdálenost těžiště hlavního pole od počátku vzdálenost těžiště vedlejšího pole od počátku ludolfovo číslo maximální dovolené napětí úhlová rychlost
35
SEZNAM PŘÍLOH
Seznam příloh Fotodokumentace:
3-BP-FD-01 3-BP-FD-02 3-BP-FD-03 3-BP-FD-04 3-BP-FD-05 3-BP-FD-06 3-BP-FD-07 3-BP-FD-07
Výkresová dokumentace 1-3-BP-VD01 4-3-BP-VD02 3-3-BP-VD03 4-3-BP-VD04
2-3-BP-VD05 4-3-BP-VD06
36
