Lekce 1: Hřebenový zvedák
Lekce popisuje konstrukci hřebenového zvedáku
Kapitola 1: Princip funkce stroje a jeho použití
V dnešní době se již tento druh zvedáku používá jen sporadicky. V současné době jej nahradily hydraulické zvedáky. Tyto nejen poskytují větší zvedací síly, ale také jsou výrobně jednodušší, neboť výroba ozubených kol je podstatně obtížnější, než výroba válcových ploch hydraulických zvedáků.
Hřebenový zvedák se značně rozšířil s rozvojem nákladních automobilů. Tyto byly převážně vybaveny hřebenovým zvedákem pro opravy pneumatik.
Konstrukční schéma
Na následujícím obrázku je znázorněno schéma funkce zvedáku, který je vybaven dvěma soukolími. Uvedený příklad zvedáku je jednoduché konstrukce, která umožňuje seznámení s principem zvedáku a seznámení s výpočtem.
Obrázek: Schéma hřebenového zvedáku
z obrázku lze odvodit:
Kapitola 2: Základní části stroje
Na následujícím obrázku je znázorněn zvedák, který je vybaven dvěma soukolími. Jako pojistka pro fixaci polohy je použita západka s protokolem. Je zřejmé, že manipulace se zvedákem byla nejen obtížná, ale i nebezpečná. Proto se používaly různé systémy upevnění kliky, třecí spojky či brzdy. Uvedený příklad zvedáku je jednoduché konstrukce, která umožňuje seznámení s principem zvedáku a seznámení s výpočtem.
Obrázek: Popis částí hřebenového zvedáku
Pro lepší pochopení vlastního mechanismu slouží následující vyobrazení:
Obrázek: Detail mechanismu hřebenového zvedáku
Kapitola 3: Návrh základních rozměrů pracovních částí
Pro prvotní návrh velikosti ozubení pastorku, můžeme použít následující postup:
Obrázek: Namáhání zubu
Výpočet je v podstatě výpočtem zubu na ohyb dle Bacha.
Platí:
Volíme tedy jen součinitel šířky zubu a materiál, a navrhneme modul pastorku, který nese zatížení G.
Následuje návod na vytvoření výpočtové tabulky v programu EXCEL.
Program pro výpočet:
Výpočet:
Kapitola 4: Cvičení
- Zpracujte rozměrový a pevnostní výpočet pro hřebenový zvedák dle zadání. K výpočtu použijte MS Excel. Zadání: dle vyučujícího
- Pomocí programu Inventor zpracujte 3D model sestavy hřebenového zvedáku a kompletní výkresovou dokumentaci.
Kapitola 5: Kontrolní otázky
- Co vedlo k postupnému nahrazení hřebenových zvedáků jinými typy zvedáků?
- Jaký význam má u hřebenového zvedáku západka?
- Jaké znáš výpočtové metody pro kontrolu ozubení?
Kapitola 6: Autotest
- Jak se nazývá menší ozubené kolo u soukolí?
- U spojení hřídele s nábojem pomocí pera kontrolujeme pero na...
- Jak se nazývá ocelová tyč, která je opatřena zuby?
- Co ovlivňuje stanovení hodnoty psí m u výpočtu šířky ozubení?
- Které tvrzení pro rozměry ozubeného kola neplatí?
Lekce 2: Hydraulický zvedák
Lekce popisuje konstrukci hydraulického zvedáku.
Kapitola 1: Princip funkce stroje a jeho použití
Patří k tzv. malým mechanizačním prostředkům. Tyto značně usnadňují namáhavé práce, jsou jednoduché, levné a snadno přemístitelné.
Jejich výhodou je velký převod, dobrá účinnost (0,7 až 0,9), samočinné držení břemene s pomocí výtlačného ventilu a spouštění s pomocí přepouštěcího ventilu.
Obrázek: Schéma hydraulického zvedáku
Hydraulický zvedák využívá Pascalův zákon, tedy že tlak se šíří rovnoměrně v kapalině všemi směry. Je zřejmé, že tlak p1 = p2. Na základě obrázku lze tedy odvodit následující vztahy.
Obrázek: Hydraulický zvedák s popisky (schéma výpočtu)
Kapitola 2: Základní části stroje
Obrázek: Celkový pohled na hlavní součásti čerpadlového mechanismu
Obrázek: Kuličkový ventil - poloviční řez
Kuličkový ventil je použit nejen jako výtlačný ventil, ale při vhodné montáži je použit i jako sací ventil.
Obrázek: Řez hydraulickým zvedákem
Na řezu je zřejmá funkce výtlačného ventilu včetně celého výtlačného traktu. Pokud se zvedací píst zvedne do maximální výše, tak otevře přepouštěcí otvor, tím dojde k úniku pracovní kapaliny a píst se vrátí do své maximální polohy.
Systém funkce sacího traktu je zřejmý z následujícího obrázku. Pracovní kapalina je nasávaná skrze sací trakt a sací ventil do válce. Tím dochází ke zvětšení objemu kapaliny ve vnitřním prostoru válce a pohybu zvedacího pístu. Pokud je třeba spustit píst dolů, otevře se přepouštěcí ventil, dojde k vytékání kapaliny do zásobní nádržky.
Obrázek: Sací trakt
Obrázek: Uzavřený vypouštěcí ventil
Obrázek: Otevřený vypouštěcí ventil
Obrázek: Celkový řez zvedákem
Kapitola 3: Návrh základních rozměrů pracovních částí
V následujícím textu je uvedena ukázka výpočtu v EXCELU.
Program výpočtu:
Výpočet:
Kapitola 4: Cvičení
- Zpracujte rozměrový a pevnostní výpočet pro hydraulický zvedák dle zadání. K výpočtu použijte MS Excel. Zadání: dle vyučujícího
- Pomocí programu Inventor zpracujte 3D model sestavy hydraulického zvedáku a výkres sestavy.
Kapitola 5: Kontrolní otázky
- K jakému účelu se využívají hydraulické zvedáky?
- Jaké jsou výhody hydraulických zvedáků oproti jiným typům zvedáků?
- Jakou funkci plní ve zvedáku kulové ventily?
Kapitola 6: Autotest
- Jakou maximální účinnost lze dosáhnout u hydraulických zvedáků
- Jaký fyzikální zákon je využit při konstrukci hydraulického zvedáku?
- Jak je využit kuličkový ventil u hydraulického zvedáku?
- Co se stane, když se zvedací píst hydraulického zvedáku zvedne nad maximální povolenou výšku?
- Která kapalina se používá jako náplň do hydraulické části zvedáku?
Lekce 3: Nůžkový zvedák
Lekce popisuje konstrukci nůžkového zvedáku.
Kapitola 1: Princip funkce stroje a jeho použití
Kapitola 2: Základní části stroje
Pro výklad jeho funkce a následně jeho výpočet byl zvolen následující postup. Nejprve byl vymodelován nůžkový zvedák v INVENTORU. Zde byly zvoleny základní rozměry jeho součástí.
Následující obrázky vás seznámí s tvarem i základními rozměry zvedáku.
Obrázek: Nůžkový zvedák - minimální výška
Obrázek: Minimální výška
Minimální výšce 168 mm odpovídá úhel natočení ramene vůči vodorovné rovině cca 28°.
Obrázek: Nůžkový zvedák - maximální výška
Obrázek: Maximální výška
Maximální výšce 248 mm odpovídá úhel natočení ramene vůči vodorovné rovině cca 77°.
Kapitola 3: Návrh základních rozměrů pracovních částí
Výpočet:
Obrázek: Zatížení zvedáku
Z obrázku je zřejmé, že platí:
Pro určení síly působící na šroub použijeme další vyobrazení.
Obrázek: Zatížení šroubu
Síly působící na páku či na čep jsou znázorněny na následujících vyobrazeních.
Obrázek: Zatížení páky a čepu
V kritickém průřezu budeme kontrolovat jak na tah, tak na tlak.
Tato kontrola je většinou jen formální, poněvadž průřez páky je namáhán na tlak. Vzhledem k jeho malé štíhlosti, není nutno uvažovat o kontrole na vzpěr.
V průřezu budeme kontrolovat na tlak.
Obrázek: Zatížení čepu
Vhodné je volit tloušťky t1 = t2 a dále T= t1 + t2, potom budou hodnoty tlaku vycházet shodné.
Bližší výpočet je opět proveden v EXCELU.
Program výpočtu:
Výpočet:
Kapitola 4: Cvičení
- Zpracujte rozměrový a pevnostní výpočet pro šnekový zvedák dle zadání. K výpočtu použijte MS Excel. Zadání: dle vyučujícího
- Pomocí programu Inventor zpracujte 3D model sestavy šnekového zvedáku a kompletní výkresovou dokumentaci.
Kapitola 5: Kontrolní otázky
- K jakému účelu se využívají hydraulické zvedáky?
- Jaké jsou výhody nůžkových zvedáků oproti jiným typům zvedáků?
- Jakým způsobem je namáhán závit u nůžkového zvedáku?
Kapitola 6: Autotest
- Jak se jmenuje typ závizu označený jako Tr?
- Jak se zpravidla kontroluje páka u nůžkového zvedáku?
- Jak se kontroluje čep u nůžkového zvedáku?
- Jaký tvar má průřez čepu kontrolovaný na smyk?
- Která hodnota úhlu alfa (úhel mezi ramenem a šroubem) není reálná?
Lekce 4: Šroubový zvedák
Lekce popisuje konstrukci šroubového zvedáku
Kapitola 1: Princip funkce stroje a jeho použití
Základem šroubového zvedáku je šroubový mechanismus. Tento je vytvořen šroubem a maticí a slouží k přeměně rotačního pohybu na posuvný a naopak. Použití šroubových zvedáku je všude tam, kde je potřeba spolehlivé zvedací zařízení. Díky svojí konstrukci je šroubový zvedák robustní a stabilní zařízení, které je výrobně jednoduché a tudíž laciné.
U pohybových šroubů se přednostně používá lichoběžníkový rovnoramenný závit (pro velká jednostranná zatížení se používá lichoběžníkový závit nerovnoramenný). V nečistých provozech s rázovým zatěžováním se používá oblý závit. U mechanismů vyžadujících samosvornost se používají jednochodé závity, u dalších závity vícechodé pro zlepšení účinnosti.
Vlastní šrouby se vyrábějí z ocelí 11 500 či 11 600, matice buď z bronzu, nebo ze šedé litiny.
Obrázek: Šroubový zvedák
Kapitola 2: Základní části stroje
Obrázek: Popis částí šroubového zvedáku
Kapitola 3: Návrh základních rozměrů pracovních částí
Pro předběžný výpočet můžeme vyjít z pravidla, že pro ideální podmínky (není tření či jiné ztráty) platí, že práce vložená se rovná práci vynaložené. Na následujícím schématu je tato podmínka znázorněna.
Obrázek: Výpočet práce
Pomocí tohoto jednoduchého výpočtu lze odvodit předběžné vstupní hodnoty pro přesnější výpočet. Je nutno si uvědomit, že výpočet neuvažoval tření, tak skutečná síla
Účinnost šroubových zvedáků je v rozmezí 70 - 90 %.
Silové poměry a účinnost
Obrázek: Silové poměry na pohybovém šroubu
Na základě předešlého obrázku a odvození z mechaniky lze odvodit:
Pro základní orientaci uvádíme názorný obrázek.
Obrázek: Schéma šroubového zvedáku
Pevnostní výpočet
Průřez dříku závitu je namáhán provozní silou F na tah či tlak a při pohybu šroubu i krouticím momentem MK na krut:
U delších šroubů namáhaných na tlak (zvedáky, lisy) se musí také kontrolovat šroub na vzpěrnou pevnost. Ocelové šrouby se kontrolují pokud λ > 90.
Je také třeba kontrolovat tlak v závitu. Vzhledem k tomu, že matice je z měkčího materiálu než šroub, budeme pro hodnoty dovolených tlaků vztahovat k materiálu matice.
Potom:
Detailní výpočet je proveden v EXCELU.
Program výpočtu:
Výpočet:
Kapitola 4: Cvičení
- Zpracujte rozměrový a pevnostní výpočet pro šroubový zvedák dle zadání. K výpočtu použijte MS Excel. Zadání: dle vyučujícího
- Pomocí programu Inventor zpracujte 3D model sestavy šroubového zvedáku a kompletní výkresovou dokumentaci.
Kapitola 5: Kontrolní otázky
- K jakému účelu se využívají šroubové zvedáky?
- Jaké jsou výhody šroubových zvedáků oproti jiným typům zvedáků?
- Jaké materiály se používají při výrobě šroubového zvedáku?
Kapitola 6: Autotest
- Jaký je základní princip funkce šroubového zvedáku?
- Jaký závit se používá pro pohybový šroub šroubového zvedáku?
- Z jakého materiálu se pohybový šroub nejčastěji vyrábí?
- Z jakého materiálu se vyrábí matice šroubového zvedáku?
- Jakou maximální účinnost lze dosáhnout u šroubových zvedáků
Lekce 5: Pásový dopravník
Lekce popisuje konstrukci pásového dopravníku.
Kapitola 1: Princip funkce stroje a jeho použití
Dopravníky jsou stroje na plynulou hromadnou dopravu sypkých nebo kusových materiálů, polotovarů, součástek a jiných předmětů.
Pásové dopravníky patří mezi nejrozšířenější dopravní prostředky v různých průmyslových odvětvích. Díky tomuto faktu se velice rychle rozvíjí po stránce konstrukční (vzhledem k jejich výkonnosti) a nacházejí uplatnění v nejrůznějších provozních podmínkách, především v plynulé hromadné dopravě materiálu. Výhody pásových dopravníků vzhledem k jiným dopravním prostředkům, především co se týče výkonnosti, hospodárnosti provozu a údržby, jsou stále větší. Mají také úlohu organizační při hromadné výrobě, kde slouží jako regulátor tempa výroby průmyslového podniku.
U pásových dopravníků je tažným prvkem dopravní pás, který je současně nosným prvkem pro dopravovaný materiál.
Rozdělení pásové dopravy
Pásové dopravníky lze dále rozdělit s ohledem na jejich sklon, který významně ovlivňuje jejich řešení:
Vodorovné ( -3°< ε < 3° )
Šikmé
Pásový dopravník stabilní (nepojízdný, nepřenosný). Hodí se na dopravu hromadných materiálů sypkých tak i na kusovou dopravu. Dopravní délka bývá podle druhu použitého pásu mezi několika metry až po stovky metrů pro jeden pás.
Pohyblivé (přenosné, pojezdové) používáme je jako pomocné mechanizační prostředky na stavbách, při pozemních pracích apod. (obr. níže). Hlavní kladené požadavky jsou malá hmotnost, jednoduchost a spolehlivost konstrukce a lehká manipulovatelnost.
Obrázek: Pohyblivý pásový dopravník
Kapitola 2: Základní části stroje
Konstrukční prvky pásových dopravníků
Konstrukční schéma pásového dopravníku je znázorněno na dalších obrázcích.
Obrázek: Celkový pohled na pásový dopravník
Obrázek: Buben
Kapitola 3: Návrh základních rozměrů pracovních částí
Výpočet pásového dopravníku
V následujícím textu je uveden výpočet základních parametrů pásového dopravníku. Výpočet je proveden v programu EXCEL.
Program výpočtu:
Výpočet:
Kapitola 4: Cvičení
- Zpracujte výpočet pro pásový dopravník dle zadání. K výpočtu použijte MS Excel. Zadání: dle vyučujícího
- Pomocí programu Inventor zpracujte 3D model sestavy pásového dopravníku a výkres sestavení.
Kapitola 5: Kontrolní otázky
- K jakému účelu slouží dopravníky.
- Jak dělíme dopravníky?
- Jak může být konstrukčně řešeno napínání pásu u pásového dopravníku?
Kapitola 6: Autotest
- Z jakého materiálu se obvykle vyrábí nosné rámy pásových dopravníků?
- Do jakého sklonu se považuje dopravník pořád za vodorovný?
- Z jakého materiálu se vyrábějí pásy pro pásové dopravníky?
- Který buben na pásovém dopravníku nenajdeme?
- Jaká je největší výhoda elektromotoru s integrovanou převodovkou?
Lekce 6: Šnekový dopravník
Lekce popisuje konstrukci šnekového dopravníku.
Kapitola 1: Princip funkce stroje a jeho použití
Šnekový dopravník má unášecí prostředek vytvořen ve tvaru šneku, který je v podstatě šroubem a dopravovaný materiál je maticí. Vhodnou konstrukcí šneku lze dosáhnout míchacího efektu, takže je možno tento dopravník používat také jako míchadlo. Tohoto efektu se využívá při výrobě betonu, krmných směsí atd. V potravinářském průmyslu se používají duté šneky. Šnekové dopravníky umožňují dopravovaný materiál buď chladit nebo zahřívat.
Šnekové dopravníky jsou vhodné pro jemné a středně zrnité materiály, nelepivé, neabrazivní bez většího množství vláken. Je nutno volit vhodné materiály součástí, neboť šnekové dopravníky trpí velkým opotřebením.
Kapitola 2: Základní části stroje
Obrázek: Šnekový dopravník - sestava
Obrázek: Šnekový dopravník - sestava bez krytu
Obrázek: Svarek - horní díl
Obrázek: Svarek - spodní díl
Obrázek: Uložení ložiska 1
Obrázek: Uložení ložiska 2
Obrázek: Šnek
Kapitola 3: Návrh základních rozměrů pracovních částí
Základní parametry šnekových dopravníků:
Objemový a hmotnostní průtok
Obrázek: Schéma šnekového dopravníku
Obrázek: Materiálová tabulka
Obrázek: Tabulka - sypná hustost
Výkon hnacího motoru se určí následovně:
Příklad
V následujícím textu se seznámíte s konstrukčním provedením dopravníku a následovně s praktickým výpočtem v programu EXCEL.
Program výpočtu:
Výpočet:
Kapitola 4: Cvičení
- Zpracujte výpočet pro šnekový dopravník dle zadání. K výpočtu použijte MS Excel. Zadání: dle vyučujícího
- Pomocí programu Inventor zpracujte 3D model sestavy šnekového dopravníku a výkres sestavení.
Kapitola 5: Kontrolní otázky
- K jakým účelům slouží šnekové dopravníky?
- Jaké materiály mohou šnekové dopravníky přepravovat?
- Jaké materiály jsou vhodné pro konstrukci šnekových dopravníků?
Kapitola 6: Autotest
- Která z uvedených položek šnekového dopravníku je pro šroub (šnek) maticí?
- Jaký vztah platí pro stoupání závitu šneku?
- Jaká souvislost platí pro otáčky a průměr šneku?
- Jakou jednotku má hmotností průtok?
- Jakou další schopnost kromě dopravy materiálu šnekový dopravník nabízí?
Lekce 7: Literatura
- FOŘT, P., KLETEČKA, J. Autodesk Inventor: funkční navrhování v průmyslové praxi. 2. vyd. Brno: Computer Press, 2007. 318 s. ISBN 978-80-251-1773-6.
- KŘÍŽ, R. Stavba a provoz strojů I : části strojů - pro 2. roč. SPŠ. Část 1. 1. vyd. Praha: Scientia, 1995. 92 s. ISBN 80-7183-023-2.
- KŘÍŽ, R. Stavba a provoz strojů I : části strojů - pro 2. roč. SPŠ. Část 2. 1. vyd. Praha: Scientia, 1996. 81 s. ISBN 80-7183-038-0.
- KŘÍŽ, R. Stavba a provoz strojů I : části strojů - pro 2. roč. SPŠ. Část 3. 1. vyd. Praha: Scientia, 1997. 77 s. ISBN 80-7183-039-9.
- KŘÍŽ, R. Stavba a provoz strojů I : části strojů - pro 2. roč. SPŠ. Část 4. 1. vyd. Praha: Scientia, 1997. 65 s. ISBN 80-7183-108-5.
- SKOPAL, V., ADÁMEK, J., HOFÍREK, M. Stavba a provoz strojů 4: Učeb. text pro 4. roč. stř. prům. šk. stroj. Konstrukční uspořádání, provoz a údržba strojů. 2. upr. vyd. Praha: SNTL, 1987.
- Pásový dopravník. [online]. cit. [2010-10-23]. Dostupné z:
- Zvedák. [online]. cit. [2010-10-23]. Dostupné z: