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 Ing. JAROSLAV KAŠPÁREK, Ph.D. SUPERVISOR
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. prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc.
Ředitel ústavu 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.
8
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. Zatíţení vedlejšího pole vrat ................................................................................................. 13
3.1.1 Působící síly .................................................................................................................. 13
3.1.2 Průběh VVÚ .................................................................................................................. 13
3.2. Zatíţení hlavního pole vrat .................................................................................................... 14
3.2.1 Působící síly .................................................................................................................. 14
3.2.2 Průběh VVÚ .................................................................................................................. 15
4. 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
5. Výpočet zatíţení větrem ............................................................................................................... 19
5.1. 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
6. 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
6. 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
7. Poměry při provozu ...................................................................................................................... 30
9
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
10
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
11
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
12
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
13
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
14
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
15
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)
16
ZJIŠTĚNÍ MAXIMÁLNÍHO ZATÍŢENÍ
Maximální ohybový moment
(3-11)
Tabulka 1 Normové zatížení v jednotlivých sněhových oblastech [1].
Orientační přepočet na vrstvu sněhu (cm)
Sněhová
oblast I II III IV V VI VII VIII
Čerstvý 100 0,70 0,10 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4 >0,4
Slehlý
(několik
hodin nebo
dnů po
napadnutí)
200 0,35 0,50 0,75 0,1 0,13 0,15 0,2 >0,2
Starý
(několik
týdnů nebo
měsíců po
napadnutí)
300 0,23 0,33 0,60 0,67 0,83 0,1 0,13 >0,13
Mokrý 400 0,175 0,25 0,36 0,50 0,625 0,75 0,10 >0,10
17
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 [2].
4.1. 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.
18
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.
19
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)
20
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).
21
KONTROLA VRATOVÝCH PRVKŮ NA ÚNOSNOST
5.1.3. Výpočet pro celá vrata
Určení hodnoty musí být provedeno pro kaţdý prvek konstrukce vrat pouţitím výše
uvedených kroků.
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)
⁄
22
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].
23
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]
6.4. Kontrola vhodnosti pohonu
Výpočet požadovaného výkon pohonu
⁄ ⁄
( ) (5-6)
( )
Výkon pohonu
Napájení (Vac) 400
Proud (A) 3
Výkon (kW) 1,1
Příkon (W) 1500
Stupeň krytí (IP) 55
Krouticí moment (Nm) 110
Rychlost chodu vrat (m/min) 9,6
Max. hmotnost vrat (kg) 1200
Pracovní teplota (°C) od -20 do +80
Rozměry (mm) 467x290x245
24
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)
25
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].
Obr. 10 „C“ profil CP 444. Z
Technické parametry:
Hmotnost 5,3 kg/m
Nosnost 300 kg
Stěna profilu 4 mm
Popis:
6 m dlouhý, ţárově zinkovaný.
26
MECHANISMUS POSUVU
Horní vodící profil
Profil otevřený průřezu U rovnoramenný, rozměr 50x30x3 [6].
Obr. 11 Profil otevřený průřezu
„U“ rovnoramenný []
Technické parametry:
Hmotnost 2,36 kg/m
Stěna profilu 3 mm
Nosný vozíček
Vozíček určený pro posuv vratového prvku [5].
Obr. 12 Nosný vozíček VO 442
Technické parametry:
Hmotnost
Nosnost
Popis:
200 mm dlouhý.
Zapouzdřená loţiska.
Povrch zinkovaný.
2,2 kg
300 kg
Ucpávka
Plastová ucpávka konců profilů určených pro spodní vedení vedlejšího pole [5].
Obr. 13 Ucpávka U 444
Technické parametry:
Hmotnost 13 g
27
MECHANISMUS POSUVU
Vodící válec
Jedná se o stavitelný vodící válec z pozinkované oceli. Povrchová úprava je galvancké
zinkování [7].
Obr. 14 Stavitelný vodící válec
Technické parametry:
Hmotnost 290 g
Rozměr A 42 mm
Rozměr C 12 mm
Rozměr E 56-70 mm
Dojezdové kolečko
Kolečko určené pro dojezd do koncového omezovače a bezpečného uloţení brány [5].
Obr. 15 Dojezdové kolečko KO 444
Technické parametry:
Hmotnost 330 g
Popis:
Povrch galvanicky zinkován.
Koncová kapsa
Koncová kapsa pro dojezdové kolečko [5].
Obr. 16 Koncová kapsa KA 444
Technické parametry:
Hmotnost 480 g
Horní koncový omezovač
Obr. 17 Horní doraz koncový 161.2
Popis:
Určen k aretaci brány
v uzavřené poloze. Povch
upraven zinkováním [7].
28
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].
Obr. 18 „C“ profil CP 666
Technické parametry:
Hmotnost 16 kg/m
Nosnost 1200 kg
Stěna profilu 6,5 mm
Popis:
6 m dlouhý, ţárově zinkovaný
Nosný vozík
Nosný vozík určený pro posuv hlavního pole vrat [8].
Obr. 19 Nosný vozík VO 666
Technické parametry:
Hmotnost 19,4 kg
Nosnost 1200 kg
Popis:
Nosný vozík je tvořen
dvěma samostatnými
kyvnými částmi.
Zinkovaný povrch.
Vodící válec
Jedná se o stavitelný vodící válec z pozinkované oceli. Povrchová úprava je galvancké
zinkování [7].
29
MECHANISMUS POSUVU
Ucpávka
Kovová ucpávka konců profilů určených pro spodní vedení hlavního pole [8].
Obr. 20 Ucpávka UP 666
Technické parametry:
Hmotnost 384 g
Popis:
Jedná se o rozebíratelný
uzávěr „C“ profilu.
Ozubený hřeben
Nylonový hřeben označován výrobcem jako Artikl HR100.N [10].
Obr. 21 Ozubený hřeben HR100.N
Technické parametry:
Hmotnost 1,4 kg
Únosnost 800 kg
Popis:
Nylonový hřeben s
ocelovým jádrem 10 × 10
mm, délka 1 m.
Dodáván včetně
samořezných montáţních
šroubů a podloţek.
30
POMĚRY PŘI PROVOZU
7. Poměry při provozu
Tato kapitola se zabývá silovými a výkonovými poměry při uţívání vrat v provozu.
7.1. Silové poměry při provozu
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
( ) ( )
( ) ( )
31
POMĚRY PŘI PROVOZU
7.1.2 Grafické vyjádření závislosti momentu k bodu A na vzdálenosti vysunutí.
7.2. 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
-15000
-10000
-5000
0
5000
10000
15000
0 1 2 3 4 5 6
Mo
A(N
m)
x1 (m)
Závislost momentu na velikosti vysunutí
32
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.
33
POUŢITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE
POUŢITÉ INFORMAČNÍ ZDROJE
[1] Salvator střechy [online]. 2011 [cit. 2011-05-20]. Sněhová mapa | SALVATOR STŘECHY.
Dostupné z WWW: <http://www.salvatorstrechy.cz/snehova-mapa>.
[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: <http://www.technopark.cz/komponenty-pro-samonosne-brany-do-
45-m>.
[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: <http://www.ferona.cz/cze/katalog/detail.php?id=33751>.
[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: <http://modela-
trutnov.cz/web/main.php?pos=3&elm=44>.
[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: <http://www.technopark.cz/komponenty-pro-samonosne-brany-do-
15-m>.
[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:
<http://www.technopark.cz/mec-200-elektromechanicky-pohon-pro-posuvne-brany>.
[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: <http://www.technopark.cz/ocelove-a-nylonove-hrebeny>.
34
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
35
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
36
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