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