Issuu

STAVBA A PROVOZ STROJŮ

Stroje a zařízení pro SPŠ strojní

Ing. VLADISLAV KEMKA – Ing. JIŘÍ BARTÁK Ing. PETR MILČÁK – Ing. PAVEL ŽITEK

STAVBA A PROVOZ STROJŮ Stroje a zařízení pro SPŠ strojní

PRAHA 2009

Učebnice seznamuje studenty se stroji dopravními a zdvihacími, pístovými, lopatkovými, s energetickými zařízeními a zařízeními pro technickou úpravu prostředí. Věnuje se jejich charakteristikám, principu činnosti, rozdělení, stavbě a provozu. U každé skupiny strojů uvádí také základní pojmy, vztahy a výpočty.

Lektorovali: Ing. Branko Remek, CSc. Ing. Jaromír Mičík

OBSAH

DOPRAVNÍ A ZDVIHACÍ STROJE (V. Kemka) . . . . . . . . . . . . . .

1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.1.7 1.1.8 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.3 1.3.1 1.3.2 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1.5.5 1.5.6

Zdvihadla a jeřáby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení a charakteristika zdvihadel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika jeřábů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dělení jeřábů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Všeobecné strojní části jeřábů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prostředky k uchopení břemena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hnací ústrojí jeřábů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nosné konstrukce jeřábů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pohony jeřábů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Výtahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení výtahů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní parametry výtahů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hlavní části výtahů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní pojmy a vztahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydraulické výtahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pohyblivé schody a chodníky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dopravníky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dopravníky s tažným elementem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dopravníky bez tažného elementu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ostatní manipulační prostředky a systémy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pneumatické a hydraulické dopravní systémy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pomocné prostředky při manipulaci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dopravní vozíky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Přepravní prostředky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Paletizace, kontejnerizace, stohování . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Silniční vozidla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika silničních vozidel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Koncepce automobilů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Převodné ústrojí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Podvozek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Karoserie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11 11 19 21 28 32 34 37 38 38 39 40 41 47 48 48 50 50 67 75 75 78 82 84 87 88 88 98 102 104 112 124

PÍSTOVÉ STROJE (J. Barták) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

125

2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 2.3.7 2.3.8 2.3.9 2.3.10 2.3.11 2.3.12 2.3.13 2.3.14 2.3.15

Pístová čerpadla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika pístových čerpadel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení pístových čerpadel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní výpočty pístových čerpadel vztažené k činnostem . . . . . . . . Účinnosti pístového čerpadla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní výpočet hlavních rozměrů čerpadel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Konstrukce pístových čerpadel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Membránová čerpadla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ostatní hydrostatická čerpadla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pístové kompresory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika pístových kompresorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení pístových kompresorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní výpočty pístových kompresorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Několikastupňová komprese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozvody pístových kompresorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Regulace pístových kompresorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chlazení a mazání . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pístové spalovací motory s přímočarým vratným pohybem . . . . . Charakteristika pístových spalovacích motorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení pístových spalovacích motorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Konstrukce zážehových pístových spalovacích motorů . . . . . . . . . . . Rozvody spalovacích motorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní pojmy a výpočtové vztahy spalovacích motorů . . . . . . . . . . Zážehové motory – princip činnosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní části zážehových motorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vznětové motory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vstřikování paliva vznětového motoru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wankelův motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mazání spalovacích motorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chlazení spalovacích motorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Výfukový systém a katalyzátory spalovacích motorů . . . . . . . . . . . . . Paliva spalovacích motorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Provoz a údržba spalovacích motorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

125 125 126 129 131 132 133 135 135 140 140 142 142 146 147 148 149 150 150 150 152 152 157 159 164 174 175 181 182 183 187 189 192

LOPATKOVÉ STROJE (P. Milčák, P. Žitek) . . . . . . . . . . . . . . . . .

193

3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5

Hydrodynamická čerpadla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika hydrodynamických čerpadel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení hydrodynamických čerpadel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stavba a princip činnosti hydrodynamických čerpadel . . . . . . . . . . . . Základní pojmy a vztahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Regulace výkonu hydrodynamických čerpadel . . . . . . . . . . . . . . . . . .

193 193 194 196 197 199

3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.6 3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.6.4 3.7 3.7.1 3.7.2 3.7.3 3.7.4

Ventilátory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika ventilátorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení ventilátorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stavba a princip činnosti ventilátorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní pojmy a vztahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Regulace ventilátorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Turbodmychadla a turbokompresory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika turbodmychadel a turbokompresorů . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení turbodmychadel a turbokompresorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stavba a princip činnosti turbodmychadel a turbokompresorů . . . . . . Základní pojmy a vztahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Regulace turbodmychadel a turbokompresorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vodní turbíny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika vodních turbín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení vodních turbín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stavba a princip činnosti vodních turbín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní pojmy a vztahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Parní turbíny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika parních turbín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení parních turbín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stavba a princip činnosti parních turbín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní pojmy a vztahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spalovací turbíny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika spalovacích turbín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení spalovacích turbín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stavba a princip činnosti spalovacích turbín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní pojmy a vztahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tryskové motory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika tryskových motorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení tryskových motorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stavba a princip činnosti tryskových motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní pojmy a vztahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

201 201 201 203 205 206 207 207 208 208 210 211 211 211 212 212 217 220 220 221 222 224 228 228 229 230 234 234 234 235 235 241

ENERGETICKÁ ZAŘÍZENÍ (P. Milčák, P. Žitek) . . . . . . . . . . . . .

244

4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.2 4.2.1

Parní generátory (kotle) a jejich příslušenství . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika kotlů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení kotlů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stavba a princip činnosti kotlů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hlavní části kotle a jeho příslušenství . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní pojmy a vztahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Palivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika paliva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

244 244 245 245 249 252 253 253

4.2.2 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 4.3.5 4.4 4.4.1 4.4.2

Rozdělení paliv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jaderné reaktory – štěpné . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika štěpných jaderných reaktorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení jaderných elektráren a reaktorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stavba a princip činnosti štěpných jaderných reaktorů . . . . . . . . . . . . Základní pojmy a vztahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jaderná elektrárna Temelín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jaderné reaktory – fúzní . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika fúzních jaderných reaktorů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stavba a princip činnosti fúzních jaderných raktorů . . . . . . . . . . . . . .

253 255 255 256 257 262 263 264 264 264

TECHNICKÁ ÚPRAVA PROSTŘEDÍ (P. Milčák, P. Žitek) . . . . .

266

5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.2 5.2.1 5.2.2 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4

Vytápění . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika otopné soustavy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení systémů vytápění . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stavba a princip činnosti otopných soustav . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní pojmy a vztahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Klimatizace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika klimatizačních zařízení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení klimatizačních zařízení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Strojní chlazení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charakteristika chladicí techniky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rozdělení chladicí techniky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stavba a princip činnosti chladicích zařízení . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Základní pojmy a vztahy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

266 266 267 267 269 271 271 272 273 273 273 274 278

LITERATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

280

DOPRAVNÍ A ZDVIHACÍ STROJE

Doprava slouží k přepravě osob a různých nákladů z místa na místo. Může se dělit podle různých hledisek, například podle přepravní vzdálenosti se dělí na:

• dálkovou (silniční, železniční, lodní a letecká doprava); • blízkou (prostředky pro manipulaci s materiálem): – meziobjektovou, – vnitrozávodovou (technologická, netechnologická). Podle dopravního pohybu materiálu se dělí na:

• plynulou (kontinuální), • jednotlivou. Dopravní a zdvihací stroje jsou zařízení a prostředky určené k manipulaci a přepravě materiálu a osob. Dělí se do skupin podle různých hledisek. Podle dopravovaného materiálu se dělí na prostředky pro manipulaci:

• • • •

se sypkým materiálem, se sypkým a kusovým materiálem, s kusovým materiálem, s kapalinami a plyny. Podle užití a typických konstrukčních znaků se dělí na:

• • • • •

zdvihadla a jeřáby, výtahy, dopravníky, ostatní manipulační prostředky a systémy, silniční vozidla.

Přemísťování materiálu z místa výskytu do místa potřeby se nazývá manipulační úkol. Manipulační úkol se provádí pomocí tří základních druhů manipulačních operací, těmi jsou:

• přeprava, • ložení (nakládka, vykládka, překládka materiálu), • skladování. 9

Spojováním a řazením manipulačních operací vznikají manipulační řetězce. Manipulační operace se zobrazují pomocí piktogramů. Logistika. Zabývá se procesem plánování a řízení efektivního přemísťování a skladování zboží, služeb a souvisejících informací z místa vzniku do místa spotřeby. Jejím cílem je uspokojit požadavky zákazníků. Při návrhu dopravních prostředků je nutné přihlížet k ekologii, snižování energetické náročnosti a snižování nákladů na manipulaci, přepravu a skladování.

 Klasifikace přepravovaného materiálu Materiál se třídí podle stavu na tuhý, kapalný a plynný. Podle snadnosti přepravy i přípravy k přepravě lze materiál rozdělit na jednotlivé kusy, manipulační jednotky (palety, kontejnery atd.) a na volně ložený materiál. Při roztřiďování materiálů do skupin se vychází ze základních charakteristických znaků, které mají vliv na jejich přepravitelnost, popř. i z dalších znaků, které mají vliv na možnost manipulace stejnými metodami. Hlavními charakteristickými znaky jsou znaky fyzikální, tj. rozměry, hmotnost, tvar (plochý, zakřívený, nepravidelný atd.), nebezpečí poškození (křehký, korozivní, výbušný atd.) a stav (horký, mokrý, lepkavý atd.). Dalšími znaky jsou například množství (četnost, objem dávky), čas (pravidelnost atd.) a zvláštní předpisy dané zákony, normami nebo jinými předpisy. Základní vlastnosti dopravovaného kusového materiálu, které ovlivňují způsob přepravy, jsou:

• • • • •

druh materiálu, kusová velikost a tvar, nejmenší a největší hmotnost a objem jednoho kusu, tuhost, jakost povrchu, teplota, součinitel tření o podložku z určitého materiálu.

Základní vlastnosti dopravovaného sypkého materiálu ovlivňující způsob přepravy jsou:

• zrnitost, procento výskytu zrn určité velikosti, • sypná hmotnost, • sypný úhel – statický nebo dynamický (za pohybu), úhel mezi povrchem • • • • • • 10

volně nasypané látky a vodorovnou plochou, abrazivnost, lepkavost, vlhkost, teplota, součinitel tření o podložku z určitého materiálu, schopnost stírání z podložky, hořlavost, korozivzdornost, hydroskopičnost.

 Pohony používané u dopravních a zdvihacích strojů Ruční pohon. Používá se u malých a pomocných zařízení, která nevyžadují větší výkon (300 W) a pracují krátkodobě. Při návrhu je nutné dbát na ergonomická hlediska. Pohon spalovacím motorem. Používá se zejména u zařízení určených pro práci v místech, kde není k dispozici jiný zdroj energie. Používají se zážehové i vznětové motory. Spalovací motory mají malou přetížitelnost, nedají se reverzovat (změnit směr pohybu), vyžadují spouštění v nezatíženém stavu. Proto se používají většinou v kombinaci s hydrodynamickým nebo hydrostatickým přenosem výkonu nebo v kombinaci s elektrickými stroji. Elektrický pohon. Vzhledem k mnoha výhodám se tento pohon používá často. Výhodou je zejména stálá připravenost k provozu, čistota, spolehlivost, možnost jednoduchého řízení a regulace, přizpůsobivost zatížení, možnost rozběhu pod zatížením a přeměna mechanické energie v elektrickou při brzdění. Hydraulický pohon. U tohoto pohonu se k přenosu výkonu využívá změny mechanické energie na tlakovou nebo kinetickou energii kapaliny (oleje), a naopak. Označení pohon není přesné, protože jde o přenos výkonu – tedy převod. Podle toho, zda se využívá převážně energie tlaková nebo kinematická, se pohony dělí na hydrostatické nebo hydrodynamické. Hydrostatické převody umožňují přenos velkých sil, momentů a výkonů při poměrně malých rozměrech a hmotnostech jednotlivých elementů. Hydrodynamické převody se používají ve formě hydrodynamických spojek nebo měničů momentů. Hydrodynamické spojky usnadňují rozběh a plní funkci bezpečnostní spojky, a brání tak poškození zařízení. Hydrodynamické měniče se používají zejména v pojížděcích ústrojích mobilních zařízení. Pneumatický pohon. K přenosu výkonu se zde využívá změny mechanické energie v tlakovou energii vzduchu.

1.1

ZDVIHADLA A JEŘÁBY

1.1.1

Rozdělení a charakteristika zdvihadel

Mezi zdvihadla patří zvedáky, kladkostroje, visuté kočky a navijáky.

 Zvedáky Jedná se o jednoduché prostředky pro manipulaci s materiálem určené pro zvedání a spouštění břemen. Základním prvkem konstrukce zvedáků je tuhý zvedací člen, který je součástí hlavního převodového ústrojí. Zvedáky jsou obvykle konstruovány pro ruční, popř. motorový pohon (obr. 1). Vlastnosti: Zvedáky se vyznačují malou vlastní hmotností vůči hmotnosti zdvihaného břemena. Během práce obvykle nemění svou polohu a jsou leh-

hřebenová tyč

Q r

otočná opěra

klika

páka

matice F r

šroub stojan

Ød

pastorek

ozubený převod

Ød2

hřebenový

šroubový

Q zdvihací píst

F páka

přepouštěcí ventil

píst čerpadla

Ød2

výtlačný ventil Ød1

nádrž

sací ventil

hydraulický

Obr. 1. Zvedáky

ce přemístitelné. Jsou omezeny poměrně krátkým zdvihem, u šroubového zvedáku je nevýhodou i malá účinnost. Přehled základních parametrů zvedáků je uveden v tab. 1. Tab. 1. Parametry zvedáků Druh zvedáku

Zdvih Z (mm)

Nosnost Q (t)

Účinnost ηC

hřebenový

300 – 500

2,5 – 30

0,6 – 0,8

šroubový

100 – 500

2 – 50

0,3 – 0,4

hydraulický

145 – 300

3 – 200

0,7 – 0,9

Hřebenový zvedák. Tvoří jej ozubená tyč (hřeben), která je uložena ve skříni a je poháněna pákou přes několikanásobný ozubený převod. Polohu břemena zajišťuje západka s rohatkou. Podmínka rovnováhy na zvedáku: ∑Mi = 0 , F $ r $ ic $ hc = Q $ d3 , 2

kde F r ic ηc Q d3

je ovládací síla (N), – délka ramene páky (m), – celkový převodový poměr, – celková mechanická účinnost zvedáku, – tíha břemena (N), – Ø roztečné kružnice ozubeného kola posledního ozubeného soukolí (m).

Šroubový zvedák. Využívá posuvu šroubu v matici, která je pevně spojena se stojanem zvedáku. Závit šroubu je obvykle lichoběžníkový a musí být samosvorný, aby byla zajištěna poloha břemena.

Momentová rovnováha na šroubovém zvedáku:

 Mi  0 , F·r=Q·

d2 · tg (α + φ) , 2

kde F je ovládací síla (N), r – délka ramene páky (m), Q – tíha břemena (N), d2 – střední Ø závitu (m), p , α – úhel stoupání šroubovice, tan α =   d2 φ – třecí úhel, tan φ = f , p – stoupání závitu (m), f – součinitel tření šroubu v matici. Hydraulický zvedák. Konstrukce je založena na platnosti Pascalova zákona (tlak v kapalině se šíří všemi směry rovnoměrně). Břemeno zvedá píst, který se pohybuje v pracovním válci, do kterého se přivádí kapalina (olej) z pístového čerpadla. Spouštění břemena se provádí pomocí přepouštěcího ventilu. Většího zdvihu lze dosáhnout použitím teleskopického pracovního pístu. Podle Pascalova zákona platí:

p1  p2 , F Q ,  S1 S 2

Q , F = r $ d22 r $ d12 4 4

F d12 ,  Q d 22 kde F Q p1 p2 d1 d2 14

je ovládací síla na pístu čerpadla (N), – tíha břemena (N), – tlak v pístovém čerpadle (MPa), – tlak v pracovním válci (MPa), – Ø pístu čerpadla (m), – Ø pracovního pístu (m).

 Kladkostroje Jde o strojní zařízení určená ke zdvihání a spouštění zavěšených břemen. Jsou buď pro pevné zavěšení, nebo mohou pojíždět po dráze tvořené spodní přírubou profilu I. Pohon je buď ruční, nebo elektrický. Podle konstrukčních znaků se kladkostroje dělí na násobné, diferenciální, šnekové (obr. 2) a s čelními koly. pevné kladky různých průměrů

pevná kladka

lano

volná kladka Q

F1 násobný

diferenciální

řetězová kladka šnekový převod řetězové kolo spouštěcí brzda nosný řetěz ruční řetěz kladnice

Obr. 2. Kladkostroje

šnekový

Vlastnosti: Kladkostroje mají poměrně malou hmotnost i rozměry a jsou dobře přemístitelné. Přehled jejich základních parametrů je v tab. 2. Tab. 2. Parametry kladkostrojů Nosnost Q (t)

Účinnost ηm

0,1 – 3 (konopné lano) 1 – 8 (ocelové lano)

až 0,97 (pro i = 2), s rostoucím počtem kladek kladkostroje klesá účinnost

diferenciální

0,1 – 1

až 0,95

šnekový

0,5 – 25

0,55 – 0,7

s čelními koly

0,25 – 10

0,75 – 0,85

Druh kladkostroje násobný

Násobný kladkostroj. Je tvořen ohebným zvedacím členem (lano, řetěz), nepohyblivou a pohyblivou částí. Nepohyblivá část je zavěšena na konstrukci, nosníku, visuté kočce apod., pohyblivá část je zavěšena na laně nebo řetězu a tvoří jí kladnice s hákem pro zavěšení břemena. Teoretická ovládací síla Fi kladkostroje v newtonech (N):

Fi =

Q , i

kde Q je tíha břemena (N), i – počet kladek kladkostroje (počet nosných průřezů lana). Skutečná ovládací síla pro zdvihání břemena F1:

F1 =

Q , i $ hc

kde ηc je celková účinnost kladkostroje:

hi hc = h1 1 , i ^1 - h1h 1

kde η1 je účinnost jedné kladky, η1 = 0,96 až 0,98. 16

Skutečná ovládací síla pro spouštění břemena F2: F2 =

Q$ h i c

Diferenciální kladkostroj. Je podobné konstrukce jako násobný, ale je použito kladek různých průměrů, přes které je vedeno bezkoncové lano nebo řetěz. Teoretická ovládací síla kladkostroje: Ft 

Q r 1   2  R

kde Q je tíha břemena (N), r, R – poloměry kladek (mm). Skutečná ovládací síla pro zdvihání břemena: F1 = Q $

h1 $ h1 – r $ c m 1 + h1 h12 - R

Šnekový kladkostroj. Základem konstrukce je šnekový převod. Šnekové kolo je spojeno s řetězovým kolem, po kterém se obvykle odvíjí článkový řetěz se zavěšeným břemenem. Pohon šneku bývá ruční pomocí článkového řetězu. Kladkostroj s čelními koly. Konstrukce je obdobná jako u šnekového kladkostroje, pouze šnekový převod je nahrazen čelními koly.

 Visutá kočka Umožňuje přemisťování břemen zdvižených například kladkostrojem po visuté dráze (obvykle I profil). Visuté kočky mohou být v provedení bez pohonu nebo pro ruční, popř. motorický pohon (obr. 3).

Obr. 3. Visutá kočka bez pohonu

 Navíjedla (navijáky, vrátky) Jsou zařízení ke zdvihání a spouštění břemen, popř. k tažení vozíků. Hlavní částí je buben pro navíjení lana nebo řetězu. Buben je přes převod (ozubený, šnekový, řetězový, třecí) poháněn ručně nebo motorem. Poloha břemena je zajištěna brzdou nebo zdrží. Navíjedla mohou být:

• stabilní – umístěná například na stěně konstrukce (obr. 4), • přemístitelná – lze je na jednoduchém podvozku přemístit.

navíjecí buben

spouštěcí brzda

Obr. 4. Nástěnný naviják s ručním pohonem

Základní pojmy a vztahy. Podmínka rovnováhy: ∑Mi = 0 . Ruční pohon:

Q $ Db = F $ r $ i $ hm $ 2

klika

Pohon motorem: Q $ Db = Mk $ i $ hm , 2

kde Q F Mk Db r i ηm

1.1.2

je tíha břemena (N), – ovládací síla (N), – kroutící moment motoru (N.m), – Ø bubnu (m), – délka ramene páky (m), – převodový poměr, – mechanická účinnost převodového ústrojí.

Charakteristika jeřábů

Jeřáb je zdvihací zařízení pro vodorovné a svislé přemisťování břemen ve vymezeném prostoru. Pohybu břemena ve svislém směru se dosáhne zdviháním a spouštěním, pohybu ve vodorovném směru se dosáhne pojezdem, otáčením nebo sklápěním. Hlavní části jeřábu jsou:

• • • • •

nosná konstrukce, zdvihací ústrojí, pojezdové ústrojí, otočné ústrojí, sklápěcí ústrojí.

Jeřáby se podle základních hledisek dělí podle norem ČSN ISO na jeřáby:

• • • •

mobilní, věžové, portálové, mostové a portálové mostové.

 Klasifikace jeřábů podle ČSN 4301/1 Skupinová klasifikace jeřábu jako celku. Podle třídy využívání a stavu zatěžování jeřábu se stanoví skupinová klasifikace jeřábů jako celku (označení A1 až A8). Třída využívání je určité množství pracovních cyklů, které uživatel očekává po dobu životnosti. Jeřáb je podle třídy využívání zařazen do jedné z deseti tříd (U0 až U9 – nepravidelné využívání až intenzivní využívání). 19

Stav zatěžování určuje, kolikrát se zvedne břemeno určité hmotnosti s ohledem na nosnost jeřábu. Podle stavu zatěžování je jeřáb zařazen do jedné ze čtyř skupin (Q1 až Q4), které se liší součinitelem spektra zatížení Kp: Q1 Lehký (Kp = 0,125) – jeřáby zvedají břemena velmi zřídka a obvykle lehká břemena, Q2 Střední (Kp = 0,25) – jeřáby zvedají břemena častěji a obvykle středně těžká břemena, Q3 Těžký (Kp = 0,5) – jeřáby zvedají břemena velmi často a obvykle těžká břemena, Q4 Velmi těžký (Kp = 1) – jeřáby jsou pravidelně zatěžovány na hranici nosnosti. Klasifikace mechanismu. Určuje se ze třídy využívání mechanismů a ze stavu zatěžování mechanismů (M1 až M8). Třída využívání mechanismů je charakterizována uvažovaným celkovým využíváním v hodinách. Mechanismus je podle třídy využívání zařazen do jedné z deseti tříd (T0 až T9 – nepravidelné až intenzivní využívání). Stav zatěžování mechanismu udává, v jakém rozsahu je mechanismus vystaven maximálnímu nebo sníženému zatížení. Podle stavu zatěžování je mechanismus zařazen do jedné ze čtyř skupin (L1 až L4), které se rozlišují součinitelem spektra zatížení Km: L1 Lehký (Km = 0,125) – mechanismus je vystaven maximálnímu zatížení velmi zřídka a obvykle na něj působí pouze lehká zatížení, L2 Střední (Km = 0,25) – mechanismus je vystaven maximálnímu zatížení častěji a obvykle na něj působí středně velká zatížení, L3 Těžký (Km = 0,5) – mechanismus je vystaven maximálnímu zatížení velmi často a obvykle na něj působí vysoká zatížení, L4 Velmi těžký (Km = 1) – mechanismus je vystaven maximálnímu zatížení pravidelně.

 Hlavní parametry jeřábů podle ČSN ISO 4306-1 Mezi hlavní parametry jeřábu patří:

• parametry zatížení – moment břemena, klopný moment, konstrukční hmotnost, celková hmotnost a zatížení kola,

• lineární parametry jeřábů – vyložení, vyložení od hrany klopení, •

vyložení převislého konce, vodorovný dojezd, zadní obrys, výška zdvihu, hloubka spouštění, rozsah zdvihu a výška jeřábové dráhy, rychlosti pracovních pohybů – rychlost zdvihu břemena, rychlost spouštění břemena, rychlost otáčení, rychlost pojezdu jeřábu, rychlost pojezdu kočky, rychlost změny vyložení, doba změny vyložení, přepravní rychlost a doba operačního cyklu,