RÁM KABINY HYDRAULICKÉHO VÝTAHU

Transcription

1 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 RÁM KABINY HYDRAULICKÉHO VÝTAHU HYDRAULIC ELEVATOR CAGE DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE Bc. JURAJ ŠMOTLÁK AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR BRNO 2010 Ing. PŘEMYSL POKORNÝ, Ph.D.

2 Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství Ústav automobilního a dopravního inženýrství Akademický rok: 2009/2010 ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE student(ka): který/která studuje v magisterském navazujícím studijním programu obor: Automobilní a dopravní inženýrství (2301T038) Ředitel ústavu Vám v souladu se zákonem č.111/1998 o vysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT v Brně určuje následující téma diplomové práce: Rám kabiny hydraulického výtahu v anglickém jazyce: Hydraulic elevator cage Stručná charakteristika problematiky úkolu: hydraulický výtah klec průchozí, automatické dveře dvoudílné teleskopické 1300mm závěs na rámu a ve spodní části šachty lanování nepřímý pohon 1:2 jednosměrné zachycovače směrem dolů v dolní části rámu valivé vedení, vodící kladka D 148mm Cíle diplomové práce: konstrukční návrh výtahu dle výrobních postupů fy LIFTMONT CZ s.r.o. pevnostní výpočet hlavních nosných prvků rámu a podlahy dle ČSN EN 812 MKP analýza rámu klece výtahu návrh vodítek dle ČSN EN 812 vytvořte technickou zprávu a výkresovou dokumentaci dle pokynů vedoucího DP Parametry výtahu: jmenovitá rychlost 0,48 m/s nosnost výtahu 1600kg půdorys klece mm světlá výška klece 2160 mm

3 Seznam odborné literatury: GAJDŮŠEK, J.; ŠKOPÁN, M.: Teorie dopravních a manipulačních zařízení, skripta VUT Brno, 1988 Polák, J., Pavliska, J., Slíva, A.: Dopravní a manipulační zařízení I., 1. vyd., Ostrava: Vysoká škola báňská Technická univerzita, 2001, 99 s., ISBN: Polák, J.: Dopravní a manipulační zařízení II., 1. vyd., Ostrava: VŠB Technická univerzita, 2003, 104 s., ISBN: X Pavliska, J., Hrabovský, L.: Dopravní a manipulační zařízení IV, 1. vyd., Ostrava: Vysoká škola báňská Technická univerzita, 2004, 128 s., ISBN: Vedoucí diplomové práce: Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D. Termín odevzdání diplomové práce je stanoven časovým plánem akademického roku 2009/2010. V Brně, dne L.S. prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc. Ředitel ústavu prof. RNDr. Miroslav Doupovec, CSc. Děkan fakulty

4 Anotácia: Táto diplomová práca sa zaoberá návrhom rámu výťahu s nosnosťou 1600kg a výpočtom vzdialenosti medzi kotvami vodítok. Rýchlosť výťahu je 0,48 m/s. Súčasťou je analýza rámu pomocou metódy konečných prvkov v programe IDEAS. Annotation: This thesis deals with design of the lift frame with lift capacity1600kg and with calculation of distance between armatures of quides. Lift speed is 0.48 m / s. This thesis also includes final element analysis of the frame in software IDEAS. Kľúčové slová: výťah, rám výťahu, vodítko, metóda konečných prvkov Keywords: lift, lift frame, quide, Finite elements method

5 Bibliografická citácia ŠMOTLÁK, J. Rám kabiny hydraulického výtahu. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, s. Vedoucí diplomové práce Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D.

6 Prehlásenie Prehlasujem, že som túto diplomovú prácu vypracoval samostatne pod vedením vedúceho diplomovej práce pána Ing. Přemysla Pokorného, Ph.D. a s použitím uvedenej literatúry. V Brne dňa... Podpis...

7 Poďakovanie Týmto sa chcem poďakovať vedúcemu práce Ing. Přemyslovi Pokornému, Ph.D. za rady a pripomienky pri vypracovávaní diplomovej práce.

8 Obsah 1 Úvod Charakteristika výťahov História a súčasnosť Rozdelenie výťahov Parametre výťahu Základné parametre Doplňujúce parametre Charakteristika zadania Ciele práce...12 Rozmery šachty a kabíny Koncepcia hydraulického výťahu Popis jednotlivých častí a ich výpočet Kabína Podlaha kabíny...15 Rám Predný priečnik...16 Bočnica Diagonálne tiahlo...17 Nosník lanovania Konzola...18 Obmedzovač rýchlosti...19 Zachycovač...19 Vodiace čeľuste Vodítka Voľba vodítok Výpočet vodítok Normálna prevádzka jazda Pôsobenie zachycovačov...28 Normálna prevádzka nakladanie...34 MKP analýza rámu Tvorba modelu Prevádzkové stavy Polohy zaťaženia Výsledky analýzy MKP Rozbeh Normálny stav jazda...51 Normálny stav nakladanie

9 7.4.4 Pôsobenie zachycovačov Zhodnotenie výsledkov Konštrukčné zmeny Porovnanie variant Kontrola skrutkového spoja...61 Záver Zoznam použitej literatúry...64 Zoznam použitých symbolov

10 1 Úvod 1.1 Charakteristika výťahov Výťah je zariadenie, ktoré slúži k doprave osôb a nákladu vo vertikálnom smere. Prepravované osoby a náklad sú pri jazde umiestnené v kabíne, ktorá spolu s rámom tvorí základne časti výťahu. Rám s kabínou je v šachte vedený pomocou vodítok, ktoré sú ukotvené na stenách šachty. Vodítka umožňujú jediný pohyb a to pohyb smerom hore a dole. Rám je zavesený na nosných prvkoch, ktoré ho spojujú s výťahovým strojom. Nastupovanie a vystupovanie osôb ako aj nakladanie a vykladanie nákladu prebieha pri stojacej kabíne. Okrem výťahov s prerušovanou dopravou eistujú aj výťahy s nepretržitým dopravou ako je napríklad obežný výťah tzv. paternoster, u ktorého nastupovanie a vystupovanie osôb prebieha za prevádzky. 1.2 História a súčasnosť Prvý výťah, o ktorom vieme, zostrojil slávny Grécky učenec Archimédes asi v roku 236 p.n. l. Kabína visela na kovovom lane a do výšky ju zdvíhal ručný vrátok. Prvý výťah v obytnom dome použil pravdepodobne v roku 1670 E. Weigel v Jene, avšak pravá éra výťahov sa začína až od roku 1853, kedy Američan Elisha Graves Otis skonštruoval a vystavoval výťah v podstate dnešnej konštrukcie. Výťah bol po stranách vedený vodítkami a mal bezpečnostné zariadenie. To tvorili tzv. zachytávače, ktoré v prípade pretrhnutí lana zabrzdili kabínu výťahu na vodítku. Prvý Otisov výťah bol nainštalovaný v obchodnom dome E. V. Haughwout, Co. v New Yorku v roku Obsluhoval päť poschodí a jazdil na vtedajšiu dobu neuveriteľnou rýchlosťou 0,2 m/s. Výťah s elektrickým pohonom skonštruoval známy nemecký elektrotechnik a podnikateľ Werner von Siemens: elektromotor bol priamo pod podlahou a otáčal ozubeným pastorkom, ktorý tak šplhal po ozubenom hrebeni. Roku 1880 Siemens tento výťah inštaloval na priemyselnej výstave v Mannheime. [4] Dnes sa výťahy vyrábajú pod prísnou kontrolou, a sú viazané mnohými bezpečnostnými predpismi zahŕňajúce inštaláciu, údržbu a inšpekciu výťahov. Výťahy dneška už nie sú schované vo vnútri budov, ale dotvárajú i architektonický dizajn budovy. Výťahy z transparentného materiálu a výťahy umiestnené na vonkajšom plášti budov umožňujú cestujúcim vidieť mimo kabínu počas presunu výťahom. 10

11 Všetky nové výťahy sú riadené na mikroprocesorovej báze. To umožňuje výťahovému systému automaticky a optimalizovane zastaviť kabíny tam, kde sú najpotrebnejšie za účelom zvýšenia plynulosti a efektívnosti prepravy. [3] 1.3 Rozdelenie výťahov Výťahy rozdeľujeme podľa dvoch základných kritérií: Podľa použitia osobný výťah je určený výlučne na prepravu osôb a malého objemu materiálu nákladný výťah je prispôsobený na prepravu tovaru a materiálu. Sú typicky väčšie a schopné uniesť ťažší náklad ako osobné. špeciálny typ napr. automobilový výťah určený na transport automobilov v parkovacej garáži, alebo javisková a orchestrálne výťahy. Podľa pohonu s elektrickým pohonom s hydraulickým pohonom s pneumatickým pohonom 1.4 Parametre výťahu Základné parametre Základnými parametrami výťahu sú nosnosť a menovitá dopravná rýchlosť. Nosnosťou výťahu rozumieme najvyššiu dovolenú hmotnosť bremena, ktorým sa môže klietka za prevádzky zaťažiť. Menovitá dopravná rýchlosť je teoretická rýchlosť klietky, pre ktorú je výťah konštruovaný. 11

12 1.4.2 Doplňujúce parametre Doplňujúcimi technickými parametrami a údajmi sú: zdvih, počet a poloha staníc rozmery výťahovej šachty, klietky strojovne napätie elektrickej siete, hustota spínania prevedenie a ovládanie šachtových dverí umiestnenie výťahu v budove 2 Charakteristika zadania Zadaním tejto diplomovej práce je vypracovanie funkčného výpočtu ecentricky vedeného rámu a klietky výťahu. Ide o hydraulický výťah, kde záves lán je na ráme a v spodnej časti šachty lanovanie nepriamy pohon 1:2. Použité sú jednosmerné zachycovače smerom dole umiestnené v dolnej časti rámu. Parametre výťahu: menovitá rýchlosť v = 0,48m / s nosnosť Q = 1600kg pôdorys kabíny mm výška kabíny 2160mm 3 Ciele práce konštrukčný návrh výťahu podľa výrobných postupov firmy LIFTMONT CZ s.r.o pevnostný výpočet hlavných nosných prvkov rámu a podlahy podľa ČSN EN 812 MKP analýza rámu klietky výťahu návrh vodítok podľa ČSN EN 812 vytvoriť technickú správu a výkresovú dokumentáciu podľa pokynov vedúceho diplomovej práce 12

13 4 Rozmery šachty a kabíny Rozmery šachty, kabíny a šachtových dverí sú v tab.4.1 a pôdorys šachty je na obr.4.1. Tab.4.1 Rozmery Šachta Kabína Šachtové dvere C [mm] 2300 D [mm] 2960 A [mm] 1400 B[mm] 2400 E [mm] 1580 Obr.4.1 Pôdorys šachty 13

14 5 Koncepcia hydraulického výťahu Legenda: 1... nárazníky 2... výťahové vodítka 3... hydraulický valec 4... konzola vodítok 5... rám výťahu 6... vodiace čeľuste 7... príchytky vodítok 8... nosné laná Obr.5.1 Schéma výťahu [A] Na obr.5.1 je znázornená schéma výťahu aj s popisom jeho hlavných častí. Výťah je umiestnený v betónovej šachte. Princíp výťahu: Na hornej časti hydraulického valca 3 je umiestnený rám s kladkou cez ktorú sú vedené nosné laná 8. Nosné laná sú na jednom konci ukotvené na dne šachty a na druhom konci je zavesený rám výťahu 5. Rám je vedený v dvoch výťahových vodítkach 2 pomocou štyroch vodiacich čeľustí 6. Ide o klzné vedenie, kde mazanie je zabezpečené mazacím 14

15 zariadením. Vodítka 2 sú pomocou príchytiek 7 pripevnené ku konzolám 4. Všetky konzoly vodítok sú ukotvené privarením ku stavbou osadeným oceľovým profilom L. Podrobnejší popis jednotlivých častí je v nasledujúcej kapitole. 6 Popis jednotlivých častí a ich výpočet 6.1 Kabína Je zhotovená z plechov hrúbky 1,3; 1,5 a 2mm materiálu Jej celková hmotnosť aj s vybavením a príslušenstvom je 363kg. Rozmerovo je určená pre maimálne 20 osôb. Kabína je k rámu prichytená v hornej časti skrutkami a na spodnej časti pomocou silentblokov. 6.2 Podlaha kabíny Musí byť schopná udržať hmotnosť 20tich osôb. Ako je znázornené na obr. 6.1 podlaha je zhotovená zo štyroch zvarených profilov U 100 po obvode. Vystužená je rúrami štvorcového profilu a priečne deviatimi výstuhami z plechu hrúbky 2mm. Obr.6.1 Podlaha kabíny 15

16 6.3 Rám Rám slúži ako nosná konštrukcia, na ktorú je prichytená kabína spolu s ostatnými prvkami ako zachycovače, vodiace čeľuste a pod. Pomocou závesnej dosky umiestnenej na nosníku lanovania je rám spojený s nosnými lanami a vedený je pozdĺž vodítok vodiacimi rolnami. Na obr. 6.2 je vidieť rám aj s popisom jednotlivých jeho častí. Obr.6.2 Rám výťahu Predný priečnik Je zložený z jeklu 100, ktorý ma na obidvoch koncoch privarený prípojný plech hrúbky 4mm, ktorým je priskrutkovaný k bočnici vyloženia. 16

17 6.3.2 Bočnica Ide o zvarenec bočnice vyloženia a stojny. V oboch prípadoch ide o ohýbané plechy, u bočnice je použitý hrúbky 5mm a stojna je z plechu hrúbky 4mm. Ako je vidieť na obr.6.3 stojna je vystužená štyrmi a bočnica dvomi rebrami na zvýšenie tuhosti. Na spodnej strane stojny je pätka z plechu 16mm určená k prípadnému dosadnutiu na nárazníky na dne šachty. Obr.6.3 Bočnica Diagonálne tiahlo Ide o plech hrúbky 5mm na jednom konci priskrutkovaný ku stojne bočnice a na druhom konci vybavený skrutkovicou. Skrutkovica je zaskrutkovaná do držiaka privareného na hornom priečniku. Tiahla nie sú v mieste svojho prekrytia zvarené dohromady, ale len preložené s dôvodu rozobrateľnosti. 17

18 6.3.4 Nosník lanovania Dva hlavné nosníky 1 profilu U ohnuté z plechu hrúbky 5mm sú na oboch koncoch privarené k prípojným plechom 2 hrúbky 8mm, ktorými je celý nosník priskrutkovaný k bočniciam vyloženia. Na spodnej strane hlavných nosníkov je prizváraná závesná doska lán 3 z plechu 20mm ku ktorej sú z dôvodu vyššej tuhosti ešte privarené výstuhy 5 a U profil 4, ktorý prechádza skrz oba nosníky. Ďalšie plechové výstuhy 6 sa nachádzajú na vrchnej a spodnej strane po celej dĺžke nosníkov. Obr.6.4 Nosník lanovania 6.4 Konzola Slúži na ukotvenie vodítok k šachte. Je to zváraná súčiastka z U profilu. Konzola je ku šachte prizváraná na stavbou osadených oceľových profiloch min. L80. Na obr.6.5 je zobrazený spôsob uchytenia vodítok na konzolu. Uchytenie je zabezpečené pomocou príchytiek typu M4. Obr.6.5 Uchytenie vodítok na konzolu [C] 18

19 6.5 Obmedzovač rýchlosti Pri pretrhnutí nosných lán a zvýšení rýchlosti nad dovolenú hodnotu sa uvedú do činnosti zachycovače. Impulz na spustenie zachycovača zariadi obmedzovač rýchlosti. Podľa konštrukcie sa rozdeľujú na : odstredivé kyvadlové Na obr.6.6 je schéma rozloženia obmedzovača vo výťahovej šachte. Celá sústava je tvorená obmedzovačom 1 umiestneným vo vrchnej časti šachty a kladkou 2 na dne šachty, ktorá je napojená na napínacie zariadenie 5. Cez tieto dva prvky je vedené nekonečné ovládacie lanko 3, ktoré je spojené so zachycovačom na ráme výťahu 4. Obr.6.6 Schéma obmedzovača rýchlosti 6.6 Zachycovač Je bezpečnostné zariadenie zabraňujúce pádu kabíny pri technickom zlyhaní niektorej časti výťahového stroja. Je umiestnené na ráme výťahu a zachytáva rám aj s kabínou na vodítkach pri prekročení dovolenej dopravnej rýchlosti. Zachycovačmi musia byť vybavené všetky výťahy do ktorých môžu nastupovať ľudia okrem hydraulických výťahov s priamym pohonom. Musia účinkovať ihneď a v rovnakej chvíli na oboch vodítkach. Podľa prevádzkových charakteristík ich delíme na: Samosvorné zastavia pád na veľmi krátkej dráhe, majú jeden alebo dva klíny 19

20 Samosvorné s tlmením používa sa hydraulický valec so zdvihom mm Kĺzavé zastavia pád na dlhšej dráhe, majú pevnú čeľusť odpruženú 6.7 Vodiace čeľuste Ich úlohou je viesť rám výťahu pozdĺž vodítok v šachte. Pri použití klasických vodiacich čeľustí ide klzné vedenie, ktoré kladie väčší odpor proti pohybu. Ďalším riešením je použitie vodiacej rolny, kde dochádza k odvalovaniu. Bývajú v prevedení s použitím jednej, dvoch alebo troch rolien. Na obr.6.7 je klzné vedenie a na obr.6.8 je vidieť použitie troch rolien. Obr.6.7 Vodiaca čeľusť [B] Obr.6.8 Vodiaca rolna [B] V mojom prípade ecentricky vedeného rámu sú použité na každej bočnici dve rolny. Ako ukazuje obr.6.11 jedna je na vrchu a druhá na spodku bočnice. Obr.6.9 a obr.9.10 zobrazujú detailnejší pohľad na prevedenie vedenia. Obr.6.9 Pohľad zhora Obr.6.10 Pohľad z perspektívy 20

21 Obr.6.11 Vedenie rámu 6.8 Vodítka Ich funkciou je viesť rám výťahu vo výťahovej šachte. Ich dovolené priehyby udáva norma a sú obmedzené tak aby nedošlo k neúmyselnému odisteniu šachtových dverí a aby bola zaistená funkčnosť zachycovačov. Vodítka sú pomocou príchytiek M4 prichytené ku konzolám, ktoré sú ukotvené v šachte. Vodítka sú kontrolované pre zaťažovacie stavy: jazda nakladanie pôsobenie zachycovačov Voľba vodítok Sú použité dve vodítka typu T125/B od firmy Asray. Rozteč ukotvenia vodítok v šachte je l= 0,75m. 21

22 Obr.6.12 Prierez vodítka [5] Tab.6.1 Rozmery vodítka v [mm] Typ b1 h1 h k n c f g m1 m2 u1 u2 T125/B ,4 6,37 7,14 6,35 Zdroj [5] Tab.6.2 Technická charakteristika vodítka Typ S [cm2] q1 [kg/m] I [cm4] W [cm3] i [cm] Iyy [cm4] Wyy [cm3] iyy [cm] T125/B 22,82 17, ,16 2, ,1 25,46 2,641 Zdroj [5] S...plocha priečneho prierezu q1...hmotnosť 1m vodítka I...moment zotrvačnosti k ose W...modul prierezu v ohybe k ose i...polomer zotrvačnosti k ose Iyy...moment zotrvačnosti k ose y Wyy...modul prierezu v ohybe k ose y iyy...polomer zotrvačnosti k ose y Tab.6.3 Dovolene hodnoty napätia pre vodítka T profilu [1] Rm [MPa] Zaťažovací stav Normálna prevádzka jazda/nakladanie Pôsobenie zachycovačov

23 6.8.2 Výpočet vodítok Pri výpočte vodítok sa postupuje podľa normy ČSN EN 812. Tab.6.4 Súčiniteľ rázu [1] Súčiniteľ rázu Ráz pri Pôsobenie samosvorných zachycovačov alebo zverného zariadenia (nie valčekového) Pôsobenie samosvorných zachycovačov alebo zverného zariadenia valčekového alebo dosadacie zariasenie s tlmením nárazníkom kumulujúcim energiu alebo nárazník kumulujúci energiu Pôsobenie kĺzavých zachycovačov alebo kĺzavého zverného zariadenia alebo dosadacie zariadenie s nárazníkom pohlcujúcim energiu alebo nárazník pohlcujúci energiu Bezpečnostný ventil Jazda Pomocné časti *hodnotu stanoví výrobca s ohľadom na skutočné zaťaženie Hodnota 5 3 k ,2 ( )* k2 k3 Tab.6.5 Súčiniteľ bezpečnosti [1] Prípad zaťaženia Pomerné predĺženie A5 Súčiniteľ bezpečnosti Normálna prevádzka A5 12% 2,25 Nakladanie do klietky 8% A5<12% 3,75 Pôsobenie zachycovačov A5 12% 1,8 8% A5<12% 3, Normálna prevádzka jazda Súčiniteľ rázu podľa tab.6.4 je k2=1,2 Súčiniteľ bezpečnosti podľa tab.6.5 pre pomerné predĺženie A5 12% je St=2,25 Dovolené napätie vodítka σ DOVN = Rm St σ DOVN = 500 = 231,11 2,25 (1) σ DOVN = 231,11MPa Rm(520MPa)...medza prieťažnosti 23

24 St(2,25)...súčiniteľ bezpečnosti Hmotnosť rámu spolu s kabínov (2) P = KK + KR P = = 978 P = 978kg KK (573 kg)...hmotnosť kabíny s podlahou KR (405 kg)... hmotnosť celého rámu Určenie súradníc bodu P a Q Na obr.6.13 je znázornené rozloženie zaťaženia. Obr.6.13 Rozloženie zaťaženia Tab.6.6 Súradnice bodov Bod P Bod Q [mm] 440, ,25 y [mm] Súradnica P je odčítaná z modelu v programe SolidWorks. 5 Q = m + A 8 (3) 5 Q = = 1116,25 8 Q = 1116,25mm 24

25 yq = 1 B 8 yq = = (4) yq = 300mm A(1450 mm)...šírka kabíny B(2400 mm)...hĺbka kabíny m(210 mm)...vzdialenosť klietky od osy vodítka Namáhanie na ohyb a) v ose Sila vo vodiacej čeľusti Fyn = Fyn = 2 g k 2 (Q y Q + P y P ) (5) n h 2 9,81 1,2 ( ) = 2007, Fyn = 2007,3 N g(9,81 m/s2)... tiažové zrýchlenie k2(1,2)...súčiniteľ rázu, tab.6.4 Q(1600 kg)...nosnosť P(978 kg)...hmotnosť rámu spolu s kabínou, vzorec (2) yq(300 mm)...súradnica bodu Q v ose y, vzorec (4) yp(0)...súradnica bodu P v ose y n(2)...počet vodítok h(2815 mm)...zvislá vzdialenosť medzi vodiacimi čeľusťami Ohybový moment M n = M n 3 Fyn l (6) ,3 750 = = 2, M n = 2, Nmm 25

26 Fyn(2007,3 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (5) l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok Napätie v ohybe σ n = M n W σ n = 2, = 10, (7) σ n = 10,79 MPa Mn(2,822*105 Nmm)...ohybový moment, vzorec (6) W(26160 mm3)...modul prierezu v ohybe k ose, tab.6.2 b) v ose y Sila vo vodiacej čeľusti Fn = Fn = g k 2 (Q Q + P P ) (8) n h 9,81 1,2 ( , ,81) = 4635, Fn = 4635,85 N g(9,81 m/s2)... tiažové zrýchlenie k2(1,2)...súčiniteľ rázu, tab.6.4 Q(1600 kg)...nosnosť P(978 kg)...hmotnosť rámu spolu s kabínou, vzorec (2) Q(1116,25 mm)...súradnica bodu Q v ose, vzorec (3) P(440,81 mm)... súradnica bodu P v ose n(2)...počet vodítok h(2815 mm)...zvislá vzdialenosť medzi vodiacimi čeľusťami Ohybový moment 3 Fn l , = = 6, (9) M yn = M yn M yn = 6, Nmm 26

27 Fn(4635,85 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (8) l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok Napätie v ohybe σ yn = σ yn M yn (10) W y y 6, = = 25, σ yn = 25,605MPa Myn(6,519*105 Nmm)...ohybový moment, vzorec (9) Wyy(25460 mm3)...modul prierezu v ohybe k ose y, tab Kombinované namáhanie (11) σ mn = σ n + σ yn σ mn = 10, ,605 = 36,395 σ mn = 36,395MPa Namáhanie príruby na ohyb 1,85 Fn c2 1, ,85 = = 85, = 85,763MPa (12) σ Fn = σ Fn σ Fn Fn(4635,85 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (8) c(10 mm)...hrúbka príruby vodítka, tab Priehyb vodítok a) v ose δ n Fn l 3 = 0,7 48 E I y y δ n = 0,7 (13) 4635, = 0, , δ n = 0,0854mm 27

28 Fn(4635,85 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (8) E(2,1*105 MPa)...modul pružnosti ťahu Iyy( mm4)...moment zotrvačnosti k ose y, tab.6.2 l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok b) v ose y δ yn = 0,7 δ yn = 0,7 Fyn l 3 (14) 48 E I 2007, = 0, , δ yn = 0,0389mm Fyn(2007,3 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (5) E(2,1*105 MPa)...modul pružnosti ťahu Iyy( mm4)...moment zotrvačnosti k ose y, tab.6.2 l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok δ n, δ yn < δ DOV Vypočítané hodnoty priehybov sú menšie ako dovolené priehyby. Vodítko vyhovuje. δdov (10mm) dovolený priehyb pre jazdu [1] Pôsobenie zachycovačov Súčiniteľ rázu podľa tab.6.4 je k1=3 Súčiniteľ bezpečnosti podľa tab.6.5 pre pomerné predĺženie A5 12% je St=1,8 Dovolené napätie vodítka σ DOVZ = Rm St σ DOVZ = 520 = 288,88 1,8 (15) σ DOVZ = 288,88MPa Rm(520 MPa)...medza prieťažnosti St(1,8)...súčiniteľ bezpečnosti, tab

29 Stanovenie hodnoty ω Súčiniteľ štíhlosti k ose λ = λ = l (16) i 750 = 29,182 25,7 i(25,7 mm)...polomer zotrvačnosti k ose, tab.6.2 l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok Súčiniteľ štíhlosti k ose y λy = λy = l (17) i y y 750 = 28,409 26,4 i(26,4 mm)...polomer zotrvačnosti k ose, tab.6.2 l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok ω = 8, λ2, ,021 (18) ω = 8, ,182 2, ,021 = 1,106 Hodnota λ sa volí väčšia z hodnôt λ alebo λy Namáhanie na ohyb a) v ose Sila vo vodiacej čeľusti Fyz = Fyz = 2 g k1 (Q y Q + P y P ) (19) n h 2 9,81 3 ( ) = 5018, Fyz = 5018,26 N g(9,81 m/s2)... tiažové zrýchlenie k2(3)...súčiniteľ rázu, tab.6.4 Q(1600 kg)...nosnosť 29

30 P(978 kg)...hmotnosť rámu spolu s kabínou, vzorec (2) yq(300 mm)...súradnica bodu Q v ose y, vzorec (4) yp(0)...súradnica bodu P v ose y n(2)...počet vodítok h(2815 mm)...zvislá vzdialenosť medzi vodiacimi čeľusťami Ohybový moment M z = M z 3 F yz l (20) , = = 7, M z = 7, Nmm Fyz(5018,26 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (19) l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok Napätie v ohybe σ z = M z W σ z = 7, = 26, (21) σ z = 26,976 MPa Mz(7,056*105 Nmm)...ohybový moment, vzorec (20) W(26160 mm3)...modul prierezu v ohybe k ose, tab.6.2 b) v ose y Sila vo vodiacej čeľusti Fz = Fz = g k1 (Q Q + P P ) (22) n h 9,81 3 ( , ,81) = 11589, Fz = 11589,6 N g(9,81 m/s2)... tiažové zrýchlenie k1(3)...súčiniteľ rázu, tab

31 Q(1600 kg)...nosnosť P(978 kg)...hmotnosť rámu spolu s kabínou, vzorec (2) Q(1116,25 mm)...súradnica bodu Q v ose, vzorec (3) P(440,81 mm)... súradnica bodu P v ose n(2)...počet vodítok h(2815 mm)...zvislá vzdialenosť medzi vodiacimi čeľusťami Ohybový moment 3 Fz l ,6 750 = = 1, (23) M yz = M yz M yz = 1, Nmm Fz(11589,6 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (22) l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok Napätie v ohybe σ yz = σ yz = M yz (24) Wy y 1, = 64, σ yz = 64,013MPa Myz(1,629*106 Nmm)...ohybový moment, vzorec (23) Wyy(25460 mm3)...modul prierezu v ohybe k ose y, tab Namáhanie na vzper Vzperná sila k1 g ( P + Q ) n 3 9,81 ( ) Fkz = = 37935,3 2 Fkz = 37935,3 N (25) Fkz = g(9,81 m/s2)... tiažové zrýchlenie 31

32 k1(3)...súčiniteľ rázu, tab.6.4 Q(1600 kg)...nosnosť P(978 kg)...hmotnosť rámu spolu s kabínou, vzorec (2) n(2)...počet vodítok Napätie od vzperu σ kz = Fkz ω S σ kz = 37935,3 1,106 = 18, (26) σ kz = 18,39 MPa Fkz(37935,3 N)... vzperná sila, vzorec (25) ω(1,106)...súčiniteľ ω, vzorec (18) S(2283 mm2)...plocha prierezu vodítka, tab Kombinované namáhanie (27) σ mz = σ z + σ yz σ mz = 26, ,013 = 90,989 σ mz = 90,989 MPa σ = (σ z + σ yz ) + Fkz S σ = (26, ,013) + (28) 37935,3 = 107, σ = 107,606 MPa σ c = 0,9 (σ z + σ yz ) + σ kz (29) σ c = 0,9 (26, ,013) + 18,39 = 100,283 σ c = 100,283MPa 32

33 Namáhanie príruby vodítka na ohyb 1,85 Fz c2 1, ,6 = = 214, = 214,408MPa (30) σ Fz = σ Fz σ Fn Fz(11589,6 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (22) c(10 mm)...hrúbka príruby vodítka, tab Priehyby vodítok a) v ose δ z = 0,7 Fz l 3 48 E I y y δ z = 0, , = 0, , (31) δ z = 0,213mm Fz(11589,6 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (22) E(2,1*105 MPa)...modul pružnosti ťahu Iyy( mm4)...moment zotrvačnosti k ose y, tab.6.2 l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok b) v ose y δ yz = 0,7 δ yz = 0,7 Fyz l 3 (32) 48 E I 5018, = 0, , δ yz = 0,0973mm Fyz(5018,26 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (19) E(2,1*105 MPa)...modul pružnosti ťahu Iyy( mm4)...moment zotrvačnosti k ose y, tab.6.2 l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok 33

34 δ z, δ yz < δ DOV Vypočítané hodnoty priehybov sú menšie ako dovolené priehyby. Vodítko vyhovuje. δdov (5mm) dovolený priehyb pre pôsobenie zachycovačov [1] Normálna prevádzka nakladanie Určenie súradníc zaťaženia prahu FS Na obr.6.14 je znázornené zaťaženie prahu. Obr.6.14 Zaťaženie prahu Tab.6.7 Súradnice bodu Bod P Bod Fs [mm] 440, y [mm] FS = m + 1 A 2 FS = (33) = FS = 935mm y FS = 1 B 2 y FS = = (34) y FS = 1200mm 34

35 A(1450 mm)...šírka kabíny B(2400 mm)...hĺbka kabíny m(210 mm)...vzdialenosť klietky od osy vodítka Zaťaženie prahu FS = 0,4 g Q (35) FS = 0,4 9, = 6278,4 FS = 6278,4 N g(9,81 m/s2)... tiažové zrýchlenie Q(1600 kg)...nosnosť Namáhanie na ohyb a) v ose Sila vo vodiacej čeľusti FyFS = FyFS = ( 2 g FS y FS ) (36) n h 2 9,81 (6278, ) = 26255, FyFS = 26255,532 N g(9,81 m/s2)... tiažové zrýchlenie FS(6278,4 kg)... zaťaženie prahu P(978 kg)...hmotnosť rámu spolu s kabínou, vzorec (2) yfs(1200 mm)...súradnica bodu FS v ose y, vzorec (34) yp(0)... súradnica bodu P v ose y n(2)...počet vodítok h(2815 mm)...zvislá vzdialenosť medzi vodiacimi čeľusťami Ohybový moment M Fs = M FS 3 Fy Fs l , = = 3, M FS = 3, Nmm 35 (37)

36 FyFs(26255,532 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (36) l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok Napätie v ohybe M FS σ F = σ F = S (38) W S 3, = 141, σ F = 141,138MPa S MFs(3,692*106 Nmm)...ohybový moment, vzorec (37) W(26160 mm3)...modul prierezu v ohybe k ose, tab.6.2 b) v ose y Sila vo vodiacej čeľusti FFS = FFS = ( g P P + FS FS ) (39) n h 9,81 ( , ,4 * 935) = 10979, FFS = 10979,9 N g(9,81 m/s2)... tiažové zrýchlenie FS(6278,4 kg)... zaťaženie prahu P(978 kg)...hmotnosť rámu spolu s kabínou, vzorec (2) Fs(935 mm)...súradnica bodu FS v ose, vzorec (33) P(440,81 mm)... súradnica bodu P v ose n(2)...počet vodítok h(2815 mm)...zvislá vzdialenosť medzi vodiacimi čeľusťami Ohybový moment M yfs = M yfs 3 FFS l (40) ,9 750 = = 1, M yfs = 1, Nmm 36

37 FFs(10979,9 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (39) l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok Napätie v ohybe σ yf = S σ yf = S M yfs (41) W y y 1, = 60, σ yf = 60,646 MPa S MyFs(1,544*106 Nmm)...ohybový moment, vzorec (40) Wyy(25460 mm3)...modul prierezu v ohybe k ose y, tab Kombinované namáhanie (42) σ mf = σ F + σ yf S S S σ mf = 141, ,646 = 201,78 S σ mf = 201,78MPa S σ FF = S σ FF S Namáhanie príruby na ohyb 1,85 FFS (43) c2 1, ,9 = = 203, σ FFs = 203,12 MPa FFs(10979,9 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (39) c(10 mm)...hrúbka príruby vodítka, tab Priehyb vodítok a) v ose δ F = 0,7 S δ F S FFS l 3 (44) 48 E I y y 10979, = 0,202 = 0,7 48 2, δ F = 0,202mm S 37

38 FFs(10979,9 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (39) E(2,1*105 MPa)...modul pružnosti ťahu Iyy( mm4)...moment zotrvačnosti k ose y, tab.6.2 l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok b) v ose y δ yf = 0,7 S δ yf = 0,7 S FyFS l 3 (45) 48 E I 26255, = 0, , δ yf = 0,509mm S FyFs(26255,532 N)...sila vo vodiacej čeľusti, vzorec (36) E(2,1*105 MPa)...modul pružnosti ťahu Iyy( mm4)...moment zotrvačnosti k ose y, tab.6.2 l(750 mm)...vzdialenosť medzi kotvami vodítok δ F, δ yf < δ DOV S S Vypočítané hodnoty priehybov sú menšie ako dovolené priehyby. Vodítko vyhovuje. δdov (10mm) dovolený priehyb pre jazdu [1] 38

39 7 MKP analýza rámu 7.1 Tvorba modelu Metódou konečných prvkov (ďalej len MKP ) je model rámu výťahu kompletne celý riešený v programe IDEAS 11. To zahrňuje vymodelovanie rámu, sieťovanie modelu, s nasledovaným určením okrajových podmienok, ďalej výpočet a nakoniec aj spracovanie výsledkov. Pre zložitosť modelu a vysokých výpočtových nárokoch sa zaviedli určité zjednodušenia. Zjednodušenia: Šírka jednotlivých elementov siete je 10mm. V miestach kde použitie šírky 10mm nebolo možné z dôvodu malých rozmerov je požitá jemnejšia sieť. Chýbajúci objem modelu je nahradený pridaním virtuálnej hrúbky každej nasieťovanej ploche podľa toho aký materiál tá ktorá plocha zastupuje. Z dôvodu zložitého a komplikovaného modelovania sú všetky skrutky v celom modeli nahradené prvkami Rigid. Ten sa chová ako dokonale tuhý prvok čiže sa nedeformuje, a tým sa zavádza aj predpoklad na skrutky že tie sa nebudú pri výpočte deformovať. Ich následná kontrola je riešená v ďalšej časti. Kabína výťahu je na svojej spodnej strane uchytená k rámu pomocou šestice silentblokov. Tie sú pre výpočet nahradené rovnako šesticou pružín Spring s tuhosťou odpovedajúcej tuhosti silentblokov. Uchytenie pružín k rámu je riešené pomocou prvku Constraint. Ten vychádza zo spodného bodu pružiny a na ráme je rozložený v mieste pôsobenia silentbloku. V hornej časti pružiny je väzba Displacement Restraint, ktorá ma zabezpečiť aby pôsobenie od podlahy bolo kolmo zhora na pružinu. Na obr.7.1 je ukážka náhrady silentblokov v prostredí Ideas. 39

40 Obr.7.1 Náhrada silentblokov Na obr.7.2 je vidieť spôsob riešenia zachycovačov. Pomocou prvku Restraint je zamedzený pohyb elementu vo všetkých troch osách. V tomto elemente má počiatok aj prvok Constraint, ktorý je na druhej strane uchytený na ráme. Uchytený na ráme je v miestach, kde sú skrutky zachycovača. Obr.7.2 Riešenie zachycovača 40

41 Vodiace čeľuste sú riešené veľmi podobným spôsobom ako zachycovače. Hlavný rozdiel spočíva v tom, že kým u zachycovačov je obmedzený pohyb vo všetkých smeroch tak v tomto prípade je dovolený pohyb v smere rovnobežnom s vodítkami. Z väzby vychádza prvok Constraint, ktorý je s rámom spojený v mieste upevnenia vodiacej rolny. Riešenie je zobrazené na obr.7.3 Obr. 7.3 Riešenie vodiacej rolny Pri príprave modelu k počítaniu pre rôzne stavy bolo potrebné vytvoriť dve skupiny väzieb čiže dva Restraint sety. Pre každý stav je aktívny len jeden set ako ukazuje tab.7.1. Čo majú obe skupiny rovnaké je restraint, ktorý sa nachádza v miestach, kde sú umiestnené rolny. Rozdiel je v tom, že pre rozbeh, nakladanie a jazdu je rám zaväzbený, voči okoliu pomocou restrainov v mieste uchytenia nosných lán na ráme. Pre stav kedy pôsobia zachycovače sú tieto väzby presunuté do miest uchytenia zachycovačov na ráme. Restraint set 1 je zobrazený na obr.7.4. Ukazuje umiestnenie a spôsob prevedenia väzby pre stavy rozbeh, nakladanie a jazda. Restraint set 2 je zobrazený na obr.7.5. Ukazuje umiestnenie a spôsob prevedenia väzby pre stav pôsobenia zachycovačov. 41

42 Obr.7.4 Restraint set 1 Obr.7.5 Restraint set 2 Tab.7.1 Použitie Restraint set Rozbeh 1 Rozbeh 2 Nakladanie Jazda Zachycovače 1 Zachycovače 2 Restraint set 1 Restraint set 2 Na simulovanie zaťaženia som použil tri hmoty, ktoré nahradzujú vplyv od hmotnosti kabíny a osôb. Majú rôzne rozmiestnenie voči rámu a pomocou prvkov constraint a couple DOF sú pripojené k rámu v miestach silenblokov. Z dôvodu aby sa dalo medzi jednotlivými hmotami prepínať, ktorá má pôsobiť na rám sú vytvorené tri Constraint sety. Constaint set 1 je zobrazený na obr.7.6. V tomto prípade pôsobí na rám hmota 1. Constaint set 2 je zobrazený na obr.7.7. V tomto prípade pôsobí na rám hmota 2. Constaint set 3 je zobrazený na obr.7.8. V tomto prípade pôsobí na rám hmota 3. Obr.7.6 Constraint set 1 42

43 Obr.7.7 Constraint set 2 Obr.7.8 Constraint set 3 Tab.7.2 Použitie Constraint set Rozbeh 1 Rozbeh 2 Nakladanie Jazda Zachycovače 1 Zachycovače 2 Constraint set 1 Constraint set 2 Constraint set 3 Pre úplné skompletizovanie okrajových podmienok je potrebné ešte zadať zrýchlenia. Tiažové zrýchlenie pôsobí na rám stále takže jeho hodnota sa nemení. Mení sa ale zrýchlenie rámu, ktoré je pre každý stav rôzne a je obsiahnuté v Load set. 43

44 Load set 1 jeho hodnota je a = 0m / s 2 a pôsobí pri stave jazda a nakladanie. Load set 2 jeho hodnota je a = 1m / s 2 a pôsobí pri rozbehu. Load set 3 jeho hodnota je a = 2m / s 2 a pôsobí pri práci zachycovačov. Tab.7.3 Použitie Load set Rozbeh 1 Rozbeh 2 Nakladanie Jazda Zachycovače 1 Zachycovače 2 Load set 1 Load set 2 Load set Prevádzkové stavy Pri výpočte som teda simuloval 6 prevádzkových stavov. V tab.7.4 sú zobrazené kombinácie, ktoré boli pri výpočte použité. Tab.7.4 Prevádzkové stavy Restraint set Constraint set Load set Rozbeh 1 Rozbeh 2 Nakladanie Jazda Zachycovače 1 Zachycovače Polohy zaťaženia Na obr. 7.9 sú znázornené polohy záťaže na podlahe kabíny. Tab. 7.5 obsahuje súradnice a hmotnosti jednotlivých hmôt. Hmoty M1, M2, M3 predstavujú zaťaženie od cestujúcich výťahom a ich nákladu. V týchto hmotách nie je započítaná hmotnosť podlahy a kabíny s vybavením, z dôvodu že súradnice ich ťažiska sa nemenia. Jej hodnota je Mk = 573kg. Obr zobrazuje rozloženie hmotnosti voči rámu v prostredí Ideas. 44

45 Obr. 7.9 Rozmiestnenie zaťaženia Tab.7.5 Rozmiestnenie zaťaženia M [mm] y [mm] m [kg] M M Hmota M1 predstavuje maimálnu nosnosť Q=1600 kg zo zadania zvýšenú podľa normy ČSN EN 812 o 25% na hodnotu 2000kg. Nosnosť sa zvyšuje o štvrtinu z hľadiska bezpečnosti pre prípad preťaženia výťahu. Hmota M2 jej hodnota predstavuje percentuálnu časť maimálnej nosnosti v závislosti na polohe v kabíne. Hmota M3 tento stav je použitý pre prípad nakladania. Jeho polohu a hodnotu udáva norma ČSN EN 812. Hmota je umiestnená na prahu podlahy a jej hodnota je M 3 = 0,4 Q 45

46 Obr. 7.10Model rámu pred výpočtom Pod každou z hmôt M1, M2, M3 je element, ktorý je prvkom Constraint pripojený na pružiny, ktoré simulujú silentbloky. Vždy je k určitému elementu prvkom Coupled DOF pripojená len jedna hmota a to tá ktorá sa bude práve počítať. Ostatné hmoty sú rovnako Coupled DOF prvkom spojené s elementom, ktorý má zamedzený pohyb a rotáciu vo všetkých smeroch. Pre použitie inej hmoty sa len pozmenia nastavenia prvku Coupled DOF. Poloha a vlastnosti hmoty Mk sa nemenia a pôsobí na rám nepretržite. 7.4 Výsledky analýzy MKP Po nastavení všetkých okrajových podmienok ako väzby, zrýchlenie a hmotnosti prebehol výpočet. Výsledky analýzy sú zobrazené na obrázkoch nižšie.. Pre stav jazda a rozbeh pozostávajú výsledky zo zobrazenia redukovaného napätia HMH a deformácie na závese lanovania a na bočniciach. Stav, keď pôsobia zachycovače je redukované napätie a deformácia zobrazená len na bočniciach, keďže pri zlyhaní nosných prvkov nie je záves lanovania od nich namáhaný. 46

47 7.4.1 Rozbeh Obr.7.11 Redukované napätie HMH na bočniciach, stav Rozbeh 1, ma. 252MPa, rozsah stupnice 0 200MPa, nedeformovaný. Obr.7.12 Deformácia na bočniciach, stav Rozbeh 1, ma. 6,38mm, rozsah stupnice 0 10mm, def. zväčšená 10krát. 47

48 Obr.7.13 Redukované napätie HMH na závese lanovania, stav Rozbeh 1, ma. 171MPa, rozsah stupnice 0 180MPa, nedeformovaný. Obr.7.14 Deformácia na závese lanovania, stav Rozbeh 1, ma. 2,01 mm, rozsah stupnice 0 5mm, def. zväčšená 10krát. Na predchádzajúcich štyroch obrázkoch je zobrazený vplyv hmoty 1 na rám pri rozbehu. Najviac namáhané miesto je v mieste spoja bočnice s predným priečnikom, kde napätie dosahuje 252 MPa. Maimálna deformácia je na koncoch bočníc, čo predstavuje 6,38 mm. 48

49 Obr.7.15 Redukované napätie HMH na bočniciach, stav Rozbeh 2, ma. 159 MPa, rozsah stupnice 0 200MPa, nedeformovaný. Obr.7.16 Deformácia na bočniciach, stav Rozbeh 2, ma. 3,9 mm, rozsah stupnice 0 10mm, def. zväčšená 10krát. 49

50 Obr.7.17 Redukované napätie HMH na závese lanovania, stav Rozbeh 2, ma. 91,6MPa, rozsah stupnice 0 180MPa, nedeformovaný. Obr.7.18 Deformácia na závese lanovania, stav Rozbeh 2, ma. 0,97 mm, rozsah stupnice 0 5mm, def. zväčšená 10krát. Na porovnanie je zobrazený vplyv hmoty 2 na rám pri rozbehu. Najviac namáhané miesto je rovnako v mieste spoja bočnice s predným priečnikom, kde napätie dosahuje 159MPa. Maimálna deformácia je na koncoch bočníc, čo predstavuje 3,9 mm. 50

51 7.4.2 Normálny stav jazda Podľa výsledku zo simulovania stavu rozbeh som pre stav jazda zvolil zobrazenie výsledkov len od pôsobenia hmoty 1, pretože vplyv hmoty 2 je menší. Obr.7.19 Redukované napätie HMH na bočniciach, stav Jazda, ma. 229MPa, rozsah stupnice 0 200MPa, nedeformovaný. Obr.7.20 Deformácia na bočniciach, stav Jazda, ma. 5,79mm, rozsah stupnice 0 10mm, def. zväčšená 10krát. 51

52 Obr.7.21 Redukované napätie HMH na závese lanovania, stav Jazda, ma. 155MPa, rozsah stupnice 0 180MPa, nedeformovaný. Obr.7.22 Deformácia na závese lanovania, normálny stav Jazda, ma. 1,82mm, rozsah stupnice 0 5mm, def. zväčšená 10krát. Na predchádzajúcich štyroch obrázkoch je zobrazený vplyv hmoty 1 na rám pri jazde. Najviac namáhané miesto je rovnako v mieste spoja bočnice s predným priečnikom, ale napätie dosahuje 229 MPa. Maimálna deformácia je na koncoch bočníc, čo predstavuje 5,79 mm. 52

53 7.4.3 Normálny stav nakladanie Obr.7.23 Redukované napätie HMH na bočniciach, stav Nakladanie, ma. 119MPa, rozsah stupnice 0 200MPa, nedeformovaný. Obr.7.24 Deformácia na bočniciach, normálny stav Nakladanie, ma. 2,91mm, rozsah stupnice 0 10mm, def. zväčšená 10krát. Pre tento stav je simulovaný stav s použitím zaťaženia hmotou 3. Je to prípad nastupovania do kabíny a ako je vidieť tak jeho vplyv na rám je menší ako pri jazde. Maimálna hodnota napätia je 119 MPa a najväčšia deformácia je rovnako ako pri predchádzajúcom stave na koncoch bočníc a predstavuje hodnotu 2,91 mm. 53

54 7.4.4 Pôsobenie zachycovačov Obr.7.25 Redukované napätie HMH na bočniciach, stav Zachycovače 1, ma. 429MPa, rozsah stupnice 0 300MPa, nedeformovaný. Obr.7.26 Deformácia na bočniciach, stav Zachycovače 1, ma. 10,8mm, rozsah stupnice 0 15mm, def. zväčšená 10krát. 54

55 Obr.7.27 Redukované napätie HMH na bočniciach, stav Zachycovače 2, ma. 228MPa, rozsah stupnice 0 300MPa, nedeformovaný. Obr.7.28 Deformácia na bočniciach, stav Zachycovače 2, ma. 6,75mm, rozsah stupnice 0 15mm, def. zväčšená 10krát. V tomto prípade je vidieť vplyv zachycovačov na rám. Hodnota najväčšieho napätia sa presunula oproti predchádzajúcim stavom z miesta uchytenia predného priečnika na miesto umiestnenia zachycovačov. Najväčšie napäťové špičky vznikajú v miestach skrutiek, ktorými sú zachycovače prichytené. Maimálnu hodnotu dosahuje 429 MPa a deformácia na koncoch bočníc má hodnotu 10,8 mm. 55

56 7.5 Zhodnotenie výsledkov Analýzou rámu pomocou MKP som dosiahol výsledky, ktoré sú pre všetky stavy zoradené v tabuľke 7.6. Tab.7.6 Výsledky MKP Def. bočnica [mm] 6,38 Nap. záves [MPa] Def. záves [mm] Rozbeh 1 Nap. bočnica [MPa] ,01 Rozbeh ,9 91,6 0,97 Jazda 229 5, ,82 Nakladanie 119 2,91 Zachycovače ,8 Zachycovače ,75 Najetrémnejšie hodnota redukovaného napätia vyšla pri pôsobení zachycovačov. Kritické hodnoty napätia sa objavili ako špičky v miestach, kde je priskrutkovaný zachycovač k rámu. Je to do istej miery spôsobené použitím prvku Rigid ako náhrady skrutiek. Vo všetkých modelovaných stavoch dochádzalo k najvýraznejšej deformácii na konci bočníc. Konce sa pri tom ohýbajú a krútia. K najväčšej deformácii došlo rovnako ako v prípade napätia pri pôsobení zachycovačov. Keď sa pozrieme na ostatné stavy okrem pôsobenia zachycovačov, tak najväčšia koncentrácia napätia sa objavila ako ukazuje obr.7.29 v mieste, kde je priskrutkovaný predný priečnik k bočniciam. Na obrázku je aj zobrazené akým spôsobom sa deformuje bočnica. Deformácia je 10krát zväčšená. Obr

57 8 Konštrukčné zmeny Keďže takmer celá konštrukcia rámu je vyrobená z ohýbaných plechov, neostáva teda veľký priestor na zmeny zamerané na úsporu materiálu. I keby sa podarilo ubrať pár kilogramov na hmotnosti, bolo by to z môjho pohľadu minimum. Možno by bolo riešením vytvoriť úplne novú konštrukciu aby sa dosiahlo určitých materiálových úspor. Z toho dôvodu som sa rozhodol pozmeniť stávajúci rám v mieste, kde sa akumuluje napätie. Preto som sa na základe výsledkov MKP rozhodol zmeniť konštrukciu v oblasti predného priečnika kde dochádza k najväčšej koncentrácii napätia vo všetkých stavoch okrem prípadu pôsobenia zachycovačov. Na obr.8.1 je zobrazený pôvodný variant s predným priečnikom. Obr.8.1 Pôvodný variant Na nasledujúcom obr.8.2 je mnou navrhnutá zmena. Ako je vidieť odstránil som celý predný priečnik a miesto neho som navrhol použiť spojovací pás plechu. Ten je pomocou štyroch skrutiek priskrutkovaný na prednú výstuhu bočnice. Tá je z plechu 4mm a je privarená k bočnici. Spojovací plech je hrúbky 5mm a z rovnakého materiálu ako ostatné plechy na konštrukcii. 57

58 Obr.8.2 Navrhnutá zmena 8.1 Porovnanie variant Pre porovnanie som vybral stav rozbeh výťahu smerom hore. Ide o prípad kedy podľa MKP vyšli najvyššie hodnoty napätia. Samozrejme okrem stavu keď pôsobia zachycovače, kedy sa najvyššie hodnoty napätia sústreďujú v mieste zachycovačov. Zaťaženie som vybral od hmoty 1 ktorá má najväčší vplyv na rám. Na nasledujúcich obrázkoch je vidieť vplyv zmeny konštrukcie na hodnoty napätia a deformácie. Obr.8.3 Pôvodný rám Redukované napätie HMH na bočniciach, stav Rozbeh 1, ma. 252MPa, rozsah stupnice 0 200MPa, nedeformovaný. 58

59 Obr.8.4 Upravený rám Redukované napätie HMH na bočniciach, stav Rozbeh 1, ma. 197MPa, rozsah stupnice 0 200MPa, nedeformovaný. Obr.8.5 Pôvodný rám Deformácia na bočniciach, stav Rozbeh 1, ma. 6,38mm, rozsah stupnice 0 10mm, def. zväčšená 10krát. 59

60 Obr.8.5 Upravený rám Deformácia na bočniciach, stav Rozbeh 1, ma. 4,64mm, rozsah stupnice 0 10mm, def. zväčšená 10krát. Tab.8.1 Pôvodný rám Upravený rám Nap. bočnica [MPa] Def. bočnica [mm] 6,38 4,64 Pre lepšie porovnanie sú v tab.8.1 sú zapísané hodnoty napätia a deformácie pôvodného a upraveného rámu. Je vidieť, že pri identických okrajových podmienkach je rozdiel v napätí medzi oboma variantmi 55 MPa. Obr. 8.6 ukazuje, kde je miesto najväčšieho napätia. Obr

61 9 Kontrola skrutkového spoja Kontrolované sú skrutky na závese lanovania pre stav rozbehu výťahu smerom hore. Typ skrutky: M16 priemer skrutky d=16mm trieda pevnosti podľa ISO 898 je 8.8 medza klzu je Re= 640 MPa plocha prierezu skrutky As=157mm2 Obr.9.1 Schéma zaťaženia Pôsobiace sily F1 = m1 ( g + a ) (46) F1 = ,81 = F1 = N F2 = m2 ( g + a ) (47) F2 = ,81 = F2 = N F1(32192 N)... sila od P a Q F2(21620 N)... sila od Q g(9,81 m/s2)... tiažové zrýchlenie a(1 m/s2)...zrýchlenie výťahu Moment pôsobiaci na nosník (48) M c = F1 L1 + F2 L2 M c = = M c = 2, Nmm L1(340 mm)... vzdialenosť sily F1 od stredu príruby L2(490 mm)... vzdialenosť sily F2 od stredu príruby 61

62 Moment pôsobiaci na jednu stranu nosníka M = Mc 2 M = = (49) M = 1, Nmm Obr.9.2 Rozloženie skrutiek Sila pôsobiaca na jednu skrutku FMi = M ri n r (50) 2 i i =1 FM 1 = 1, ,8 = , , FM 1 = 8123 N r1(176,8 mm)... vzdialenosť diery 1 od stredu príruby r2(139,75 mm)... vzdialenosť diery 2 od stredu príruby r3(125 mm)... vzdialenosť diery 3 od stredu príruby Napätie τ= FM 1 As (51) 8123 = 51,7 157 τ = 51,7 MPa τ= Kontrola (52) τ τd τ 0,3 Re 51,7 192 => skrutky vyhovujú 62

63 10 Záver Táto diplomová práca je zameraná na výpočet ecentricky vedeného rámu a klietky výťahu. Zadanie práce poskytla firma LIFTMONT CZ s.r.o Jedným z cieľov práce je výpočet hlavných nosných prvkov rámu a podlahy klasickými výpočtovými metódami. Tento bod zadania nie je zahrnutý v práci z dôvodu, že povaha konštrukcie je absolútne nevhodná a nespĺňa predpoklady na takýto výpočet. Výsledky, ktoré vychádzali z týchto výpočtov sú natoľko odlišné od reality, že sa nedajú použiť. Preto ich ani nie je možné porovnať s výsledkami dosiahnutými z analýzy MKP. Ďalším bodom zadania je návrh a kontrola vodítok. Keďže typ už bol zadaný z firmy tak som spravil ich kontrolu podľa normy ČSN EN 812. Výsledkom je, že vodítka vyhovujú pre všetky počítané stavy. Úlohou bola aj analýza rámu MKP. Tá sa uskutočnila v programe IDEAS 11. Pri riešení som simuloval stavy: nakladanie, jazda, rozbeh smerom hore a tiež pôsobenie zachycovačov. Pričom stavy rozbeh a zachycovače sú počítané pre prípad pôsobenia dvoch hmôt. Pre prípad keď pôsobia zachycovače sa ma. napätie sústreďuje v mieste uchytenia zachycovačov na ráme. V ostatných stavoch je ma. napätie v mieste uchytenia predného priečnika ku bočniciam. Na základe týchto výsledkov som navrhol zmenu konštrukcie. Docielil som tak zníženie napätia ako aj určité zmenšenie deformácie. Správa tiež obsahuje kontrolný výpočet skrutiek, z ktorého vyšlo že skrutky vyhovujú. 63

64 11 Zoznam použitej literatúry [1] ČSN EN 812. Bezpečnostní předpisy pro konstrukci a montáž výtahů Část 2: Hydraulické výtahy. Praha. Český normalizační institut, s. [2] Strojnické tabulky / Jan Leinveber, Jaroslav Řasa, Pavel Vávra. 3. dopl. vyd. Praha. Scientia, s. ISBN [3] Wikipedia.org, [online]. 2005, posledí revize [cit ]. Dostupné z: ok%29 [4] Vytahy.sk, [online]. 2005, posledí revize [cit ]. Dostupné z: [5] ASRAY Lift Guide Rails, [online]. [cit ]. Dostupné z: Použité obrázky [A] CANTON ELEVATOR, [online] [cit ]. Dostupné z: [B] Výtahy Pardubice a.s. [online] [cit ]. Dostupné z: [C] Savera Elevator System solutions. [online]. [cit ]. Dostupné z: 64

65 12 Zoznam použitých symbolov Tab.12.1 Skratka Popis Jednotky A šírka kabíny mm A5 pomerné predĺženie As plocha prierezu skrutky mm2 a zrýchlenie výťahu m/s2 B hĺbka kabíny mm c hrúbka príruby vodítka mm E modul pružnosti ťahu MPa F1 sila od P a Q kg F2 sila od Q kg Fkz vzperná sila N FM1 sila pôsobiaca na jednu skrutku N FS zaťaženie prahu pri nakladaní N FFs sila vo vodiacej čeľusti v ose y, stav nakladanie N Fn sila vo vodiacej čeľusti v ose y, stav jazda N Fz sila vo vodiacej čeľusti v ose y, stav zachycovače N FyFs sila vo vodiacej čeľusti v ose, stav nakladanie N Fyn sila vo vodiacej čeľusti v ose, stav jazda N Fyz sila vo vodiacej čeľusti v ose, stav zachycovače N g tiažové zrýchlenie m/s2 h zvislá vzdialenosť medzi vodiacimi čeľusťami mm I moment zotrvačnosti k ose cm4 Iyy moment zotrvačnosti k ose y cm4 i polomer zotrvačnosti k ose cm iyy polomer zotrvačnosti k ose y cm KK hmotnosť kabíny s podlahou kg KR hmotnosť celého rámu kg k1 súčiniteľ rázu k2 súčiniteľ rázu l rozteč ukotvenia vodítok mm L1 vzdialenosť sily F1 od stredu príruby mm L2 vzdialenosť sily F2 od stredu príruby mm 65

66 M moment pôsobiaci na jednu stranu nosníka Nmm M1 hmota 1 kg M2 hmota 2 kg M3 hmota 3 kg Mc celkový moment pôsobiaci na nosník Mk hmotnosť rámu spolu s kabínou Nmm kg MFs ohybový moment v ose, stav nakladanie Nmm Mn ohybový moment v ose, stav jazda Nmm Mz ohybový moment v ose, stav zachycovače Nmm MyFs ohybový moment v ose y, stav nakladanie Nmm Myn ohybový moment v ose y, stav jazda Nmm Myz ohybový moment v ose y, stav zachycovače Nmm n počet vodítok P hmotnosť rámu spolu s kabínou q1 hmotnosť 1m vodítka Q nosnosť kg r1 vzdialenosť diery 1 od stredu príruby mm r2 vzdialenosť diery 2 od stredu príruby mm r3 vzdialenosť diery 3 od stredu príruby mm S plocha priečneho prierezu voditka mm2 St súčiniteľ bezpečnosti v menovitá rýchlosť m/s W modul prierezu v ohybe k ose cm3 Wyy modul prierezu v ohybe k ose y cm3 Fs súradnica bodu FS v ose mm P súradnica bodu P v ose mm Q súradnica bodu Q v ose mm yfs súradnica bodu FS v ose y mm yp súradnica bodu P v ose y mm yq súradnica bodu Q v ose y mm δfs priehyb vodítka v ose, stav nakladanie mm δn priehyb vodítka v ose, stav jazda mm δz priehyb vodítka v ose, stav zachycovače mm δyfs priehyb vodítka v ose y, stav nakladanie mm δyn priehyb vodítka v ose y, stav jazda mm δyz priehyb vodítka v ose y, stav zachycovače mm λ súčiniteľ štíhlosti k ose kg kg/m 66

67 λy súčiniteľ štíhlosti k ose y σ kombinované namáhanie, stav zachycovače MPa σc kombinované namáhanie, stav zachycovače MPa σffs namáhanie príruby na ohyb, stav nakladanie MPa σfn namáhanie príruby na ohyb, stav jazda MPa σfz namáhanie príruby na ohyb, stav zachycovače MPa σkz napätie na vzpere MPa σmfs kombinované namáhanie, stav nakladanie MPa σmn kombinované namáhanie, stav jazda MPa σmz kombinované namáhanie, stav zachycovače MPa σfs Napätie v ohybe v ose, stav nakladanie MPa σn Napätie v ohybe v ose, stav jazda MPa σz Napätie v ohybe v ose, stav zachycovače MPa σyfs Napätie v ohybe v ose y, stav nakladanie MPa σyn Napätie v ohybe v ose y, stav jazda MPa σyz Napätie v ohybe v ose y, stav zachycovače MPa τ šmykové napätie MPa ω hodnota 67