TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta strojn

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Fakulta strojní

Václav Zvánovec

Návrh konstrukce svařovacího poloautomatu stejnoběž ný ch hřídelů

Diplomová práce

2002

Technická univerzita v Liberci

Fakulta strojní Katedra výrobních systé mů

Obor: 2301 T Konstrukce strojů a zařízení Zamě ření: Obrábě cí a montážní stroje

Návrh konstrukce svařovacího poloautomatu stejnoběž ný ch hřídelů

KVS – OS – 295 Václav Zvánovec

Vedoucí diplomové prá ce: Doc. Ing. Přemysl Pokorný, CSc.

Konzultant diplomové prá ce: Ing. Jan Lochman, ML TUNING s.r.o. Mimoň

Počet stran: 50 Počet obrá zků : 43 Počet tabulek: 0 Počet výkresů : 5

Počet příloh: 1 – CD-ROM

V Liberci 13. kvě tna 2002

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta strojní

Katedra výrobních systé mů Studijní rok: 2001/2002

ZADÁ NÍ DIPLOMOVÉ PRÁ CE

Jmé no a příjmení Václav Z v á n o v e c

obor 2301 T Konstrukce strojů a zařízení zamě ření obráběcí a montáž ní stroje

Ve smyslu zákona č. 111/1998 Sb. o vysokých školách se Vám určuje diplomová práce na té ma:

Návrh konstrukce svař ovacího poloautomatu stejnoběž ný ch hř ídelů

Zásady pro vypracování:

(uveď te hlavní cíle diplomové práce a doporučené metody pro vypracování) 1. Ú vod - rozbor současné ho stavu.

2. Specifikace cílů , technická data.

3. Návrh alternativ řešení - analýza výbě ru.

4. Zpracování dílčích částí konstrukce.

5. Kontrolní výpočty.

6. Obsluha, údržba, ekonomické zhodnocení.

7. Závě r - zhodnocení.

Forma zpracování diplomové práce:

- prů vodní zpráva 35 stran podle potřeby - grafické práce 5 výkresů podle potřeby

Seznam literatury (uveď te doporučenou odbornou literaturu):

BRENÍK,P.-PÍČ ,J.: Obrá běcí stroje, konstrukce a výpočty. SNTL Praha 1986 Podnikové podklady.

Vedoucí diplomové práce: Doc. Ing. Přemysl Pokorný, CSc.

Konzultant diplomové práce: Ing. Jan Lochman, ML TUNING s.r.o. Mimoň

V Liberci dne 31. 10. 2001

Platnost zadán diplomové práce je 15 mě síců od výše uvedené ho data. Termíny odevzdání diplomové práce jsou určeny pro každý studijní rok a jsou uvedeny v harmonogramu výuky.

Anotace: Diplomová práce KVS – OS – 295

Té ma: Návrh konstrukce svařovacího poloautomatu stejnoběž ný ch hřídelů Práce se zabývá návrhem konstrukce svařovacího poloautomatu stejnobě žných hří- delů pro společnost ML-Tuning s. r. o. v Mimoni. Poloautomat lisuje pevný unášeč a drážkovaný náboj do spojovací trubky a provádí svaření tě chto dílu v poloze PA (vodorov- né z hora). Lisovací síla je vyvozena hydraulickým válcem a je nejvýše 400 kN, otáčení svařence je zajiště no asynchronním motorem a regulace (redukce) otáček frekvenčním mě - ničem a harmonickou převodovkou. Rů znost (variabilitu) dé lky svařence umožňuje posuvné vřeteno pohonu, které je uloženo na lineárních ložiscích a polohově aretováno otočným hřebenovým segmentem. Součástí řešení je návrh samocentrovací lunety, která zajišťuje souosost dílů svařence.

Theme: Design of semiautomatic welding machine for cardan shaft

This thesis designs semi automated welding machine for cardan shafts of company ML-Tuning s. r. o. at Mimon. The machine assembles by pressing and welding (in PA po- sition) the head and tube shaft of cardan shaft. The pressing is made by hydraulic means at force at max 90 kilo pounds; rotational positioning is made by the induction motor with a frequency changer and harmonic drive. The sliding spindle is bedded on a linear roller slides and locked by swinging rack brakes. The design includes supporting and centering rests.

Desetinné třídě ní: 621.9

Klíčová slova: svařovací poloautomat, luneta, stejnobě žný hřídel, kardanů v hřídel Zpracovatel: TU v Liberci, Fakulta strojní, Katedra výrobních systé mů

Dokončeno: 2002 Archivní označení zprá vy:

Počet stran: 50 Počet obrá zků : 43 Počet tabulek: 0 Počet výkresů : 5

Počet příloh: 1 – CD-ROM

Prohlášení

Byl jsem seznámen s tím, že na mou diplomovou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 o právu autorské m, zejmé na § 60 (školní dílo) a § 35 (o nevýdě lečné m užití díla k vnitřní potřebě školy).

Beru na vě domí, že TUL má právo na uzavření licenční smlouvy o užití mé práce a prohlašuji, že souh1asím s případným užitím mé práce (prodej, zapů jčení spod.).

Jsem si vě dom toho, že užít své diplomové práce či poskytnout licenci k jejímu vy- užití mohu jen se souhlasem TUL, která má právo ode mne požadovat přimě řený příspě vek na úhradu nákladů , vynaložených univerzitou na vytvoření díla (až do jejich skutečné vý- še).

V Liberci 13. kvě tna 2002 … … …

Místopřísež né prohlášení

Místopřísežně prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracoval samostatně s použi- tím uvedené literatury pod vedením vedoucího diplomové práce.

V Liberci 13. kvě tna 2002 … … …

Podě ková ní:

Petru Fialovi a skupině Mň á ga & Ž ďorp, ká mošům nejen za soft,

bezejmenným na internetu, kočká m domá cím (Felibus catis), rodičům a bratru Víťusovi, Johnnymu (J.Lo.),

a panu Přemyslu Pokorné mu za neustá lý ú směv na rtech. :o)

Obsah

1. Ú vod ... 9

1.1 O firmě ML-Tuning s.r.o. Mimoň ... 9

1.2 Rozbor současné ho stavu... 9

2. Specifikace cílů, technická data... 10

2.1 Požadavky konstrukce ... 10

2.2 Rozbor operací... 10

2.3 Požadavky na technické parametry... 10

3. Návrh alternativ řešení - analý za vý běru ... 12

3.1 Rám... 12

3.1.1 Horizontální ... 12

3.1.2 Vertikální ... 12

3.2 Koncepce poloautomatu ... 13

3.3 Varianty možností pohonu... 13

3.3.1 Přímočarý hydraulický motor s ozubeným hřebenem... 13

3.3.2 Rotační hydraulický motor... 13

3.3.3 Elektromotor ... 13

3.4 Zpřevodování ... 14

3.4.1 Převody kontrolního režimu ... 14

3.4.2 Převodovka pracovního režimu ... 14

3.5 Spojky ... 14

3.6 Zachycení lisovacích sil – zajiště ní aretace polohy koníku ... 14

3.6.1 Aretace polohy posuvem hřebenu... 15

3.6.2 Aretace polohy natočením hřebenu... 15

3.7 Vedení posuvných částí ... 16

3.8 Zajiště ní pracovního cyklu stroje... 16

3.9 Pojezd a držák svařovacího hořáku ... 16

4. Zpracování dílčích částí konstrukce ... 17

4.1 Rám... 17

4.2 Lineární vedení ... 18

4.3 Uložení lisovacího hydraulické ho válce ... 18

4.4 Uložení lisovacího vřetene... 19

4.5 Uložení koníku... 19

4.6 Vřetena... 20

4.7 Tě leso polohové aretace koníku ... 20

4.8 Hlavice lisovací jednotky... 21

4.9 Hydraulické válce ... 21

4.9.1 Lisovací jednotka... 22

4.9.2 Natáčení zajišťovacího tě lesa aretace koníku ... 22

4.9.3 Zdvih lunety... 22

4.10 Pohon ... 23

4.10.1 Elektromotor a frekvenční mě nič ... 23

4.10.2 Řemenové převody ... 23

4.10.3 Převodovka ... 24

4.10.4 Elektromagnetické spojky... 24

4.11 Uložení snímače pracovního cyklu stroje ... 25

4.12 Luneta ... 25

4.12.1 Uložení pevné lunety ... 26

4.12.2 Uložení sklopné lunety ... 26

4.13 Hydraulický obvod... 27

4.13.1 Hydraulický agregát ... 27

4.13.2 Rozvadě č... 27

4.13.3 Škrtící ventil... 27

4.14 Uložení hydraulických hadic a elektrických kabelů ... 27

4.15 Svařovací agregát... 28

4.16 Odsavač škodlivin... 28

5. Vý počtová část... 29

5.1 Návrhové a kontrolní výpočty... 29

5.1.1 Návrh pohonu ... 29

5.1.2 Návrh ozubené ho řemenu ... 29

5.1.3 Návrh převodů ... 30

5.1.4 Výpočet skutečných otáček... 31

5.1.5 Návrh hlavního ložiska vřetene ... 31

5.1.6 Návrh uloženi vřetene... 32

5.1.7 Návrh lineárního vedení... 34

5.1.8 Návrh zubu hřebenu aretace polohy koníku ... 34

5.1.9 Upevně ní pevné ho hřebenu ... 35

5.1.10 Kontrola uložení otočné ho tě lesa aretace koníku na vřetenu... 35

5.1.11 Návrh hydraulických válců ... 36

5.1.12 Výpočet objemu oleje v hydraulické m systé mu ... 36

5.2 Návrh mechanismu lunety ... 37

5.3 Simulační kontrola pomocí MKP ... 40

5.3.1 Rám... 40

5.3.2 Uložení lisovacího hydraulické ho válce ... 42

5.3.3 Uložení vřetene v koníku... 43

5.3.4 Uložení otočné ho tě lesa zajišťují aretaci polohy koníku... 44

5.3.5 Zub hřebenu aretace polohy koníku... 45

6. Obsluha, údrž ba, ekonomické zhodnocení... 46

6.1 Obsluha poloautomatu ... 46

6.2 Ú držba poloautomatu... 46

6.2.1 Denní údržba... 46

6.2.2 Plánovaná údržba "Z" - po 1 mě síci ... 46

6.2.3 Plánovaná údržba "A" - po 6 mě sících ... 46

6.3 Ekonomické zhodnocení... 47

7. Závěr ... 48

Použ ité zdroje... 49

Prameny ... 49

Literatura... 49

Seznam vý kresů a obsah CD-ROM přílohy ... 50

Seznam použitých zkratek a symbolů :

CAD – Computer Aided Design Č SN – Č eská státní norma

DIN – Deutsche Industriele Norme FEM – Finite Element Method FM – frekvenční mě nič HP – harmonická převodovka HV – hydraulický válec

KVS – Katedra výrobních systé mu MAG – Metal Active Gas

MDT – Mechanical Desktop MIG – Metal Inert Gas

MKP – metoda konečných prvků MS – Microsoft

OS – obrábě cí stroje

TUL – Technická univerzita v Liberci Ø – prů mě r

~ – přibližně

= – stejnosmě rné napě tí

Obr. 1: Provedení navržené ho svařovacího poloautomatu

1. Ú vod

1.1 O firmě ML-Tuning s.r.o. Mimoň

Č eský výrobce kloubových hřídelí - firma ML-Tuning, spol. s r.o. byla založena v roce 1991 jako výrobce doplňků pro automobilový prů mysl. V roce 1993 zprivatizovala bývalou STS v Jablonné m v Podještě dí, kde byl rozšířen program výroby a oprav kloubových hříde- lí. Od roku 1995, na základě kooperační smlouvy, spolupracuje při výrobě nových kloubových hřídelí s ně meckou firmou GEWES, Stadilm. Kloubové hřídele vyrábí pro krouticí momenty od 200 Nm do 40 kNm, prů mě ru od 30 mm do 350 mm a dé lky od 272 mm do 4.5 m. Kloubové hřídele pro vě tší krouticí momenty dodává z produkce firmy GEWES. Firma ML-Tuning opravuje všechny druhy spojovacích hřídelů a kloubů nejen ze své produkce, současně je schopna dle dokumentace zákazníka dodávat i díly vyrábě né kovoobrábě ním a svařováním a renovovat díly navařováním. Hlavní podíl výroby je pro tuzemský trh, ale exportuje i do zahraničí, převážně do Slovenské republiky.

1.2 Rozbor současné ho stavu

V současnosti probíhá výroba kardanových hřídelí na stroji ně mecké provenience Ge- lenkwellen – schweissmaschnine Elso SW II, který již všemi svými parametry nevyhovuje.

Při řešení tohoto problé mu byla již provedena přestavba vyřazené ho soustruhu, na které se autor té to práce podílel, ale velké opotřebení vodícího lože znemožňuje přesnou výrobu.

V partnerské firmě GEWES je používán jiný systé m svařování (sestavování pouze unášeče a drážkované ho náboje – bez kloubu) na poloautomatu firmy Wichmann – PRS 45. Tento poloautomat má ale nedostatečnou lisovací sílu i pracovní dé lku a CNC řízení otáčení vře- tene, které prodražuje stroj. Bylo proto rozhodnuto vyvinout vlastní konstrukci stroje se zohledně ním všech potřebných požadavků vyžádanými nárů stem rozsahu výroby.

2. Specifikace cílů, technická data 2.1 Pož adavky konstrukce

Požadavkem návrhu je jednoduchá, staticky tuhá konstrukce stroje umožňující sliso- vání kardanových hlavic s propojovací trubkovou hřídelí o rů zné dé lce a následným obvodovým svařením, která by se mohla v co nejvě tší míře realizovat vlastními výrobními prostředky firmy.

2.2 Rozbor operací

Sestavení stejnobě žné ho hřídele spočívá v nalisování trubky na osazení kardanova kloubu a poslé ze spojení obvodovým svarem, na obou koncích hřídele současně . Viz Obr.

2: Postup sestavení stejnoběžné ho hřídele a Obr. 3: Protokol specifikace svařovacího po- stupu.

Obr. 2: Postup sestavení stejnoběžné ho hřídele

2.3 Pož adavky na technické parametry

- zástavbové rozmě ry poloautomatu (šířka x výška x dé lka): 1500 x 1600 x 6500, - maximální dé lka svařované ho stejnobě žné ho hřídele: 4,5 m,

- prů mě r trubky: 30 ÷ 210 mm,

- typ uchycovacích přírub: DIN ø 58 ÷ 258 mm, SAE, KV, - požadovaná lisovací síla: 400 kN

- metoda svařování MAG (135), poloha PA - za rotace svařence, - pracovní otáčky: plynule regulované v rozsahu 0,5 ÷ 5 min^-1, - kontrolní otáčky: ~ 500 min^-1.

Obr. 3: Protokol specifikace svařovacího postupu

3. Návrh alternativ ř ešení - analý za vý běru

Návrh koncepce stroje vychází z požadavků na poloautomat, možností výrobní firmy, představy technologie přípravy výroby a z provedení strojů na trhu. Předpoklad je výroba pouze jednoho celku. V případě úspě šnosti a poptávek – zohledně ní možnosti zhotovení dalších strojů dle dokumentace.

Výbě r byl provádě n s ohledem na jednoduchost výroby, tuhost, spolehlivost, přesnost a v neposlední řadě i s ohledem na ekonomický faktor.

3.1 Rám

3.1.1 Horizontální

Uspořádání je obdobné jako u univerzálních soustruhů s odlé vaným litinovým rámem pro tlumení. Nízká stavba, omezená rozteč vedení, které je odkryté . Svařovací hořák vyža- duje samostatnou konstrukci.

Obr. 4: Horizontá lní rá m

3.1.2 Vertikální

Na stojnách svařovaná stavba z profilu o vysoké tuhosti. Lepší možnosti při zachytá- vání velkých lisovacích sil. Snazší zakrytí vedení před ostřikem při svařování a uchycení svařovacího hořáku a odsávací trubice na vlastním rámu. Snadný přístup a obsluha. Z kon- strukčních dů vodů zvoleno k realizaci vertikální uspořádání.

Obr. 5: Vertiká lní rá m

3.2 Koncepce poloautomatu

Rozvržení funkčních celků souvisí především s problematickým zachycením velké li- sovací síly. Uložení pohonu na posuvné m koníku souvisí s otočnou polohovou aretací koníku na vřetenu pohonu a využitím celé zástavbové vertikální plochy pod vřetenem.

Zjednodušuje se tak přívod energie při posuvu použitím pružných nízkotlakých hadic a el.

kabelů . Lisovací jednotka je uložená přímo na rámu s vedeným lisovacím vřetenem. Pod lisovací jednotkou je prostor pro sklopnou lunetu při výrobě krátkých hřídelů a použití pouze jedné středící lunety.

Obr. 6: Koncepce poloautomatu

3.3 Varianty mož ností pohonu

Pohon zajišťuje otáčení vřetene pro obvodové svaření kloubových hlav kardanu a trubky hřídele. Zatížení je pouze setrvačnými a třecími sílami (výpočtový Mk = 10 Nm, viz. výpočty – Ná vrh pohonu). Pro volbu typu pohonu je rozhodujícím parametrem malý počet otáček s plynulou regulací, oproti výkonu a kroutícímu momentu.

3.3.1 Přímočarý hydraulický motor s ozubený m hřebenem

Je použit u současné ho výrobního stroje ve firmě . V neprospě ch tohoto řešení hovořily především negativní zkušenosti. Jde především o dynamické namáhání počátečních zubů hřebenu, kde dochází k občasné mu vylomení. Pro kontrolní otáčky je nutné použít elek- tromotor.

3.3.2 Rotační hydraulický motor

Je kompaktním řešením pro přímý pohon, ale charakteristika rotačního hydromotoru ve velmi nízkých otáčkách a na druhé straně požadované kontrolní otáčky nutně vyžaduje použití převodovky. Ovládání v pracovních otáčkách by vyžadovalo složitou regulaci. Také cena by byla vyšší než u dalšího řešení.

3.3.3 Elektromotor

Ovládaný frekvenčním mě ničem, klasická koncepce s universálním využitím. Jedno- duchá regulace pomocí frekvenčního mě niče umožňuje široký rozsah pracovních otáček.

Možnost uplatně ní zkušeností s dřívě jším použitím té to koncepce. V současné době panuje trend co nejvě tšího využití elektrických a elektronických prvků .

3.4 Zpř evodování

Hlavní ohledy byly brány na jednoduchost a zástavbové rozmě ry, oproti silové mu di- menzování. Při použití dvou rů zných režimů stroje – kontrolní (500 min^-1), pracovní (0.5 ÷ 5 min^-1) a pohonu elektromotorem (1500 min^-1), je potřeba dvojí redukce otáček.

3.4.1 Převody kontrolního rež imu

Pro kontrolní otáčky je využit převod s ozubeným řemenem (i1.rem = 3) pro svou jed- noduchost uložení a velké osové vzdálenosti (a2.rem = 300 mm) oproti ozubeným kolů m.

Výhody použití ploché ho ozubené ho řemenu proti klínové mu řemenu spočívají ve vylou- čení skluzu a potřebné ho předpě tí pásu.

3.4.2 Převodovka pracovního rež imu

Pro pracovní otáčky je redukční převodový pomě r vyvozen převodovkou (ipr = 100).

Takto výraznou redukci umožňuje planetová, cykloidní či použitá harmonická převodovka.

Její výhody spočívají v jednoduchosti, malých rozmě rech, vyšší účinnosti a vysoké život- nosti.

3.5 Spojky

V uvažované koncepci pohonu se dvě ma režimy otáček bylo jako řadících elementů využito elektromagnetických spojek. Oproti mechanickým spojkám, řazených přímo obslu- hou stroje, umožňují ergonomickou obsluhu s možností automatické ho spínaní. Vzhledem k jednosmě rným pracovním otáčkám bylo uvažováno o využití volnobě žek, ale využité zapojení harmonické převodovky, které mě ní smysl otáček, by aplikaci volnobě žek zkom- plikovalo.

3.6 Zachycení lisovacích sil – zajištění aretace polohy koníku

Velká rozmanitost dé lek stejnobě žných hřídelí, které se ustavují v poloautomatu, na- hrává u aretace polohy koníku k využití tření. Ale velká lisovací síla – 400 kN a tření ocel – ocel (f0 = 0,15) by znamenalo značně dimenzované uchycení aretace. Proto bylo rozhodnuto, že koník zachycující lisovací sílu, bude polohově aretován ozubeným hřebe- nem. Lisovací síla je rozložena na axiální sílu, jenž je zachycena pomocí hřebene brzdy a klopný moment, který je zachycen hnízdy lineárního vedení. Pro zamezení druhé ho klop- né ho momentu na koníku je hřeben umístě n v horizontální rovině osy lisovací síly.

Nejvě tší úsilí bylo vě nováno vyřešení aretace polohy koníku – posuvným nebo vý- klopným pohybem aretačního hřebene.

3.6.1 Aretace polohy posuvem hřebenu

Aretační posuvný hřeben je uložen na vodících deskách pokrývající horní, zadní a le- vou boční stě nu lisovacího hydraulické ho válce. Zachycení síly ze zadní stě ny HV na posuvný segment hřebene vyžaduje dimenzovanou horní vyztužovací desku. Hydraulický válec přírubově připevně n ke koníku na čelní straně .

Obr. 7: Posuvný aretační hřeben umístěn na boku hydraulické ho vá lce

Uložení posuvné ho aretačního hřebene za hydraulickým válcem zjednodušilo přenos lisovacích sil do hřebenu, ale dvojnásobně prodloužilo dé lku koníku a neefektivní prostor pod lisovací jednotkou. Využití tohoto prostoru pro skrytí nevyužívané sklopné lunety by zkomplikovalo přenos klopných momentů na hnízda spodního lineárního vedení.

Obr. 8: Posuvný aretační hřeben za hydraulický m vá lcem

3.6.2 Aretace polohy natočením hřebenu

Koník je rozdě len na pevnou část uloženou na lineárním vedení a otočnou část tvoře- nou aretačním hřebenem pevně připevně ným na boku hydraulické ho válce. Nevýhody – velký ohybový moment na otočné m čepu, nepřesné ustavení a obtížný přenos lisovací síly z hydraulické ho válce na vedené lisovací hlavici.

Obr. 9: Aretace polohy natočením hydraulické ho vá lce

Zvolené řešení zajiště ní aretace polohy koníku spočívá v zámě ně umístě ní lisovací jednotky na rám a pohonu na koník. Aretační hřeben se natáčí kolem osy vřetene.

V případě ustavení hřebenu ve vertikální rovině (ozubení smě rem nahoru) je nepříznivé namáhání ohybovým momentem. Ustavením hřebenu do horizontální roviny (ozubení smě řuje k ose vřetene) nastane při posuvu nutnost ručního vymezení polohy hřebenu koníku vů či pevné mu hřebenu (zub proti mezeře mezi zuby). Jednoznačným řešením je natočení pevné ho hřebenu o 30° oproti horizontální rovině , což umožňuje při otočné aretaci přirozené zasunutí zubů hřebenu koníku.

Obr. 10: Natočení aretačních hřebenů

3.7 Vedení posuvný ch částí

Pro přesné vedení posuvných částí poloautomatu (lunety, koník) byla zvolena dvojice lineárních vedení. Typ lineárního vedení byl určen výpočtem rozložení momentu lisovací síly na normálové síly pů sobící na hnízda lineárního vedení.

3.8 Zajištění pracovního cyklu stroje

Při spojování hlavice s trubkou svařením je třeba zajistit otočení hřídele o jednu otáč- ku s přebě hem o ~20°. Využití nemě nné ho mechanické ho převodu z předlohové ho hřídele na vřeteno uskutečňující otočku s přebě hem (380°) nevyhovuje z dů vodu nemožnosti změ - ny úhlu přebě hu. Přebě h je tedy zajiště n elektrickým ovládáním motoru pomocí relé s regulovaným zpoždě ným vypnutím, již použitým při dřívě jší přestavbě . Aby bylo možno spustit svařovací pracovní otáčky nezávisle na natočení polohy vřetene, je využita elektro- magnetická spojka, která sepne hřídel vřetene s hřídelem snímače pracovní otáčky.

3.9 Pojezd a drž ák svař ovacího hoř áku

Navržená konstrukce pojezdu a stavby držáku svařovacího hořáku, odsávacího potrubí a ochranné ho krytu je z hliníkových stavebnicových profilu a dílů firem MayTec (pojezd lineárního vedení) a Kanya (variabilní stavba). Sestavení a zkombinování jednotlivých dílů (trubky a svě rné hranoly) bude realizováno až po výrobě svařovacího poloautomatu v součinnosti s obsluhou stroje.

4. Zpracování dílčích částí konstrukce 4.1 Rám

Svařovaný rám na stojnách je z tuhých nosných profilů s dutým obdé lníkovým prů ře- zem dodávaný firmou Klöckner pod označením Stahlbauhohlprofile dle DIN EN 10 210 (dříve DIN 59 410). Profily mají tloušťku stě ny 12,5 mm, materiál dle Č SN 11 523, v SRN označován DIN ST 52.3, dle firemní normy S 355 J0H.

Na hlavní nosný horní nosník (1) je použit obdé lníkový profil, svislý díl stojny je čtvercové ho prů řezu (3), distanční a částečně nosný střední podé lný nosník (2) je obdé lní- kové ho prů řezu. Pro ukotvení stroje je na stojnách plech (9) s otvory pro kotvící šrouby. Na dolní straně středního nosníku je pás (6) pro spodní lineární vedení, od stojny podepřený U profilem (5). Na horní stranu středního nosníku (2) a na čelo hlavního nosníku (1) je při- pevně n pás (7) pro vrchní lineární vedení. Obrobený opě rný hranol (8) je přivařen dolní částí k pásu (7) a zadní částí k hlavnímu nosníku (1), hranol začíná 600 mm od levé ho okraje nosníku (1), aby nevadil uložení lisovací hydrauliky. Ozubený hřeben je segmentově podé lně složen a spojen s podpě rným hranolem (8). Duté profily jsou na koncích zakryty plechem.

Obr. 11: Svařenec rá mu

4.2 Lineární vedení

Bylo zvoleno lineární vedení THK HSR-HB 55 s kuličkovými elementy (alternativa Schneeberger MONORAIL MR MRB 55 s válečkovými elementy o vyšší únosnosti se stejnými zástavbovými rozmě ry). Do obrobených drážek pásů jsou ustaveny a přišroubová- ny vodící tyče. Hnízda jsou ustavena a přišroubována do drážek na zadní stě ně koníku a lunet.

Obr. 12: Lineá rní vedení

4.3 Ulož ení lisovacího hydraulické ho válce

Hydraulický válec je opřen a uchycen za prodloužené svorníkové šrouby M 27 na zad- ní opě rnou desku (1), vyztuženou žebrem (8). Na tuto vertikální desku jsou nahoře a dole přivařeny nosné desky (4,2) k samotné mu rámu, mezi nimiž je polohovací pás (3), ustave- ný do drážky pro vrchní tyč lineárního vedení v horním pásu. Na čelní straně je přišroubována krycí deska, u paty hydrauliky je pevná výztuha (7). Hlava hydraulické ho válce, vedení hadic a lisovací vřeteno s lineárním vedením je zakrytováno plechovým ví- kem.

Obr. 13: Uložení lisovacího hydraulické ho vá lce

4.4 Ulož ení lisovacího vř etene

Tě leso lisovacího vřetene (1) je horizontálními deskami (3,4) a vertikálním žebrem (5) připevně no na základní desku (2) s drážkou pro hnízdo lineárního ložiska.

Obr. 14: Uložení lisovacího vřetene

4.5 Ulož ení koníku

Základem je vertikální deska (1), s horizontální nosnou deskou (2) s otvorem pro ře- menový převod z předlohové ho hřídele na hřídel vřetene a hydraulický válec otáčející tě lesem polohové aretace koníku. Na nich jsou žebrovitě přivařeny desky – pro uložení tě lesa hnacího vřetene (3,5) a pro uložení vřetene snímače otáček (5,4). Desky (5) mají zaoblení umožňující natáčení hřebenu polohové aretace. Mezi deskami je distanční hranol (7) sloužící k axiálnímu vyztužení. Po stranách základní desky (1) jsou podpě rná žebra (8,9). Ve střední části koníku jsou na základní (1) a nosné desce (2) ustavovací desky pro ložiskový domek (11) kontrolních otáček a pro harmonickou převodovku (12) pracovních otáček, pod nimi je ustavovací deska (10) pro uložení elektromotoru. V zadní části základ- ní desky (1) jsou nahoře a dole drážky opatřené otvory se závitem pro tě lesa lineárních ložisek. Prostor vřeten čelně uzavírá deska s madlem pro posun koníku, prostor pohonu je zakrytován perforovaným plechem z dů vodu chlazení motoru a elektromagnetických spo- jek.

Obr. 15: Uložení koníku

4.6 Vř etena

Vřetena (lisovací a pohonu) jsou tvořena dutými hřídelemi, do kterých se nasouvají příruby sloužící k přišroubování kardanových hlavic. Vzhledem ke kombinaci velké axiální lisovací síly a radiální síly od tíhy hřídele bylo zvoleno axiální soudečkové ložisko SKF 29412 E, které i při malých rozmě rech umožňuje přenos velkých statických sil. Opě r- né kuželíkové ložisko SKF 32212 je zajiště né koncovou maticí KMT 12. Prostor ložisek je utě sně n gufery. Axiální zajiště ní příruby ve vřetenu pomocí kuličky a pružinky v závrtné m šroubu, přenos kroutícího momentu z hřídele na přírubu čepem Ø 20 mm.

K tě lese vřetena pohonu je přivařena příruba pro připevně ní na rám koníku a tě leso je osa- zeno pro otočné uložení polohové aretace koníku. (viz. výkres pohonu)

Obr. 16: Uložení vřetene

4.7 Těleso polohové aretace koníku

Otočné zajišťovací tě leso aretace koníku je tvořeno dvě mi ložiskovými domky (1), na ně jsou přivařeny dvojice distančních desek (3). Mezi nimi je připevně n segment hřebenu brzy (2), vyztužený vertikální zadní deskou (4), s přišroubovanou konzolí pístní tyče hyd- raulické ho válce natáčející tě lesem do zábě ru s pevným hřebenem. Horizontálně je hřeben vyztužen horní deskou (5).

Obr. 17: Zajišťovací těleso aretace koníku

Přenos axiální lisovací síly je z vřetene do tě lesa otočné aretace koníku provedeno pomocí axiálních kluzných ložisek, otočné uložení je zajiště no vzhledem k velké mu prů - mě ru na radiálních jehlových ložiscích SKF NA 4830.

Obr. 18: Uložení zajišťovacího tělesa

4.8 Hlavice lisovací jednotky

Použité uložení lisovacího HV vyžaduje vedení pístní tyče. Vedení je zajiště no ulože- ním hlavice lisovací jednotky na hnízdo lineárního vedení, které zachycuje radiální síly.

Hlavice lisovací jednotky je složena z uložení lisovacího vřetene na jehož zadní straně je přišroubována příruba – lisovač, přenášející lisovací sílu z pístní tyče.

4.9 Hydraulické válce

Použité hydraulické válce jsou od firmy Parker, sé rie HMI, s metrickými rozmě ry a pracovním tlakem do 210 bar – 21 MPa. Jsou složeny z hranolových vík se závity šroubení připojovacích hadic a odvzdušňovacími šrouby. Mezi nimi je tě lo válce sevřeno svorníky.

Popis typového označení hydraulických vá lců : 160 – prů mě r pístu [mm]

TC – styl montáže

HMI – sé rie válců metrických rozmě rů

R – závit připojovacího šroubení – BSP (ISO 228) – standard B – tě sně ní pístu – PTFE tě sně ní s nízkým třením – standard 3 – číslo typu pístní tyče

4 – styl ukončení pístní tyče– koncový vně jší závit M – metrický závit pístní tyče

150 – zdvih [mm]

M – provozní mé dium – minerální olej dle ISO 6743/4

11 – umístě ní závitů pro šroubení (vpředu vzadu) – horní plocha víka 33 – umístě ní odvzdušňovacích otvorů (vpředu vzadu) – spodní plocha víka

4.9.1 Lisovací jednotka

Hydraulický válec pro vyvození lisovací síly má prů mě r pístu 160 mm a zdvih 150 mm. Typ ukotvení TC – opřen o zadní stě nu víka a přišroubován prodlouženými svorníky.

Pístní tyč je ukončena závitem M64×3 o dé lce 85 mm.

Typové označení: 160 TC HMI R B 3 4 M 150 M 11 33

Obr. 19: HV lisovací jednotky

4.9.2 Natáčení zajišťovacího tělesa aretace koníku

Pro natáčení zajišťovacího tě lesa polohové aretace koníku je použit hydraulický válec o prů mě ru pístu 25 mm a zdvihu 50 mm. Typ ukotvení SBd – otočené uložení s kulovým ložiskem v oku na zadním víku. Pístní tyč je zakončena závitem M10×1.25 dé lky 14 mm.

Typové označení: 25 SBd HMI R N 1 4 M 50 M 11 33

Obr. 20: HV natá čející tělesem polohové aretace

4.9.3 Zdvih lunety

Uzavírání lunet zajišťují hydraulické válce o prů mě ru pístu 32 mm a zdvihu 100 mm.

Typ ukotvení JJ – přírubové připevně ní za rozšířené přední víko s otvory pro šrouby. Pístní tyč ukončena závitem M12×1.25 dé lky 16 mm.

Typové označení: 32 JJ HMI R N 1 4 M 100 M 11 33

Obr. 21: HV zajištující zdvih lunety

JJ SB TC

4.10 Pohon

Výstup z elektromotoru motoru na předlohový hřídel je redukován v pomě ru 3:1 pře- vodem s ozubeným řemenem. Přenos kroutícího momentu z hřídele na řemenice pery, řemenice jsou na hřídeli elektromotoru axiálně zajiště né osově přišroubovaným podložka- mi. Předlohový hřídel je rozdě len na dva díly – pro kontrolní a pro pracovní otáčky. Po stranách na vstupních koncích jsou řemenice, přenos kroutícího momentu z řemenic na hřídele pery, řemenice jsou axiálně zajiště ny pojistnými kroužky. Pracovní část předloho- vé ho hřídele je rozdě lena harmonickou převodovkou. Ve středu, na výstupních koncích jednotlivých předlohových hřídelů , je otočně na radiálních kuličkových ložiscích uložena řemenice, která má po stranách přišroubované kotouče elektromagnetických spojek. Převod z předlohové ho hřídele na hřídel vřetena je v pomě ru 1:1.

Uložení předlohové ho hřídele kontrolních otáček je provedeno na radiálních kuličko- vých ložiscích. Harmonická převodovka, citlivá na radiální zatížení, je z dů vodu malé zástavbové dé lky uložena v dvouřadých kuličkových ložiscích s kosoúhlým stykem zachy- távající momenty od letmé ho uložení řemenic.

Obr. 22: Sché ma pohonu

4.10.1 Elektromotor a frekvenční měnič

Pohonnou jednotku tvoří třífázový asynchronní motor SIEMENS 1LA7096–4AA10–

ZK16 s oboustranným hřídelovým výstupem o výkonu 1,5 kW, ovládaný frekvenčním mě - ničem TAIAN N2–402N–M3. Motor patkově připevně n k desce, která se ustaví na rám koníku s vertikálním posuvem pro předepnutí ozubené ho řemenu.

4.10.2 Řemenové převody

Polyuretanové ozubené řemeny řady AT 10 o šířce 25 mm a řemenice 40 AT 10 z hliníkových slitin jsou z výrobního programu firmy Lenze.

Mezi motorem a předlohovými hřídelemi je 2× řemen 25 AT 10-660-M (dé lka 660 mm), 2× hnací řemenice 40 AT 10/15-2 (15 zubů ) a 2× hnaná řemenice 40 AT 10/44-0 (44 zubů ).

Mezi předlohovým hřídelem a vřetenem je řemen 25 AT 10-890-M (dé lka 890 mm) a 2× řemenice 40 AT 10/32-2 (o 32 zubech).

4.10.3 Převodovka

Harmonická převodovka R.R.WUSAM HP 60 s převodovým pomě rem 100:1 se sklá- dá z pevné ho (1), pružné ho (2) ozubené ho kola a z generátoru vln. Ten je složen z pružné ho kuličkové ho ložiska (3) nalisované ho na eliptickou vačku (4), spojenou s unášečem (5) prostřednictvím kříže (6) Odlhamovy spojky. Proti axiálnímu vysunutí je unášeč (5) zajiště n pojistným kroužkem (7), s třecí podložkou (8).

Harmonická převodovka je zapojena jako reduktor otáček. Tuhé ozubené kolo je při- šroubováno k ložiskové mu tě lesu, kroutící moment na vstup jde přes pero do unášeče generátoru vln, výstup je z přírubově připevně né ho pružné ho ozubené ho kola. Vstup a vý- stup se otáčejí protibě žně – HP v tomto zapojení mě ní smysl otáček.

Obr. 23: Harmonická převodovka

4.10.4 Elektromagnetické spojky

Přírubové elektromagnetické spojky od firmy Lenze (napájené =24 V) využívají mag- netické indukce k přenosu kroutícího momentu. Skládají se z přírubově přichycené ho statoru obsahující vynutí elektromagnetu, kotoučové ho rotoru ustavené m na vstupním hří- deli a přírubové lamely, mezi nimiž je třecí mezera.

Pro přepínání kontrolních nebo pracovních otáček – spojení předlohových hřídelí s vý- stupní řemenicí je 2× použita spojka typ 14.105.10.1.3, umožňující přenos 30 Nm. Přenos kroutícího momentu z předlohové ho hřídele (Ø 25 mm) na rotor perem, lamela je přišrou- bována k výstupní řemenici.

Ke spojení hřídele vřetene a hřídele (Ø 15 mm) bloku snímání pracovní otáčky využito spojky typ 14.105.06.1.5, která přenese 7,5 Nm.

Obr. 24: Elektromagnetická spojka

4.11 Ulož ení snímače pracovního cyklu stroje

Do duté ho osazené ho hřídele vřetene je nasunuta příruba elektromagnetické spojky, spojující hřídel vřetene s hřídelem snímače pracovní otáčky. Přenos kroutícího momentu na přírubu spojky je pomocí pera. Hřídel uložen v radiálních kuličkových ložiscích SKF 6003.

Na konci je kotouč pro snímač jedné otáčky. Kotouč je zajiště n proti náhodné mu pootočení závrtným šroubem s pružinou a kuličkou, zapadající do pouzdra v desce rámu koníku.

4.12 Luneta

Pro vystředě ní a podpě ru trubky stejnobě žné ho hřídele je využito pákových středících lunet. Vzhledem ke specifickým rozmě rů m bylo použito vlastního návrhu konstrukce.

Luneta se skládá ze základních ustavovacích desek (1), mezi vodícími kladkami (6) se přímočaře pohybují klíny (2) čepem (7) přichyceny k pístnici. V klínu je drážka, ve které se odvaluje čep ramene (3). Mezi klíny a na koncích ramen jsou dotykové kladky (5). Zespo- du na deskách je uchycen přírubový mezikus (8) pro hydraulický válec. Prostor klínů je na horní straně desek uzavřen krycími plechy (4). Otočné díly lunety, jakož i opě rné kladky, jsou uloženy na jehlových ložiscích.

Obr. 25: Luneta

4.12.1 Ulož ení pevné lunety

Luneta v pravé části stroje (blíže koníku) je pevná nesklopná, ustavena a připevně na k vertikální desce (2). Kolmo na ní jsou desky (1) s osazením pro hnízda lineárních ložisek.

Obr. 26: Uložení pevné lunety

4.12.2 Ulož ení sklopné lunety

Sklopné uložení levé lunety si vyžádala občasná montáž kratších (do 1 m) stejnobě ž- ných hřídelí. Skládá se ze svařence osazené desky (1) s připevně ným dolním hnízdem lineárního vedení a podpě rné desky (2) pro hřídel (3). Ložiskové domky (4) (obsahující dvojice radiálně – axiálních ložisek INA NKIB 4908) jsou na ustavovací desce (5) pro upevně ní lunety. Vertikální pracovní a sklopná horizontální poloha lunety je zajiště na tva- rem desky (1). Aretace polohy pomocí třecí podložky (6) a šroubu s páčkou (7) v ose hřídele.

Obr. 27: Uložení sklopné lunety

4.13 Hydraulický obvod

Použité hydraulické komponenty pochází z výrobního programu firmy HYTOS. Pro- vozní tlak je 20 MPa. Ovládací napě tí prvků =24 V.

4.13.1 Hydraulický agregát

Malý kompaktní agregát SMA 03-44/17-S11.0-V33S·F. Parametry zubové ho hydro- generátoru 5,8 dm³·min^-1 při 19,5 MPa. Objem nádrže 20 litrů s držákem.

4.13.2 Rozvaděč

Elektromagneticky ovládané třípolohové rozvadě če pro lisovací jednotku, sklopnou lunetu, pevnou lunetu a aretaci polohy koníku. Typ RPE 3-04 3 C11/02400.

4.13.3 Škrtící ventil

Dvoucestný škrtící ventil se stabilizací. Typ VSS1-206-6,3-C-11.

Obr. 28: Sché ma hydraulické ho obvodu

4.14 Ulož ení hydraulický ch hadic a elektrický ch kabelů

Přívodní hadice a kabely k posuvným komponentů m – koníku a lunetám jsou uloženy v plastových energetických řetě zech firmy Igus, sé rie E16. Energetický řetě z je připevně n pod spodní lineární vedení k podpě rné mu U profilu.

4.15 Svař ovací agregát

MIG WELD 303 C2 je svařovací poloautomat MIG firmy Cebora, určeny pro svařo- vání bě žných ocelí, nerezových ocelí a hliníku ve všech polohách. Má jednoduchou obsluhu, vysoké dovolené zatížení, robustní konstrukci, provozní spolehlivost a nenároč- nou údržbu.

Kompaktní provedení, zdroj proudu, cívka drátu Ø 300 mm a podávací zařízení je v jedné ocelové skříni na čtyřkolové m podvozku. Dvoukladkové podávání drátu s plynulou regulací rychlosti posuvu a stupňovou regulaci svařovacího napě tí. Zdroj je chlazený venti- látorem, proti přetížení je chráně n tepelnou pojistkou a je vybaven bodovacím obvodem.

Hořáky libovolné ho typu a dé lky se připojují EURO - konektorem. Jako ochranný plyn se používá CO2 pro svařování ocelí, smě s plynů argon + CO2 pro svařování ocelí a nerez oce- lí, nebo čistý argon pro svařování hliníku.

Svařovací agregát MIG WELD je vybaven kladkami na drát Ø 0,8; 1,0; 1,2; 1,6mm, 3,5m dlouhým zemnícím kabelem se svě rkou a redukcí na cívku drátu Ø 300 mm.

Kat. číslo 14.330 Napá jení 380 V Třída krytí IP 21 – S Maximá lní příkon 14,5 kVA Svařovací proud 30 - 300 A Regulace 2 × 8 st.

Dovolené zatížení 300 A - 40%, 250 A - 60%

Ø drá tu 0,6-1,2 Typ hořá ku MB 36

Vá ha 90 kg

4.16 Odsavač škodlivin

Stavebnicový odsavač škodlivin pro svařování EKO SOS SV 559.1.SH/2 se dvě mi odsávacími trubicemi. Vzduch obsahující škodliviny je zachycován sací hubicí a přivádě n do odsavače, kde je nejprve filtrován pomocí předfiltru (vložka-vpichovaná filtrační texti- lie), na které m jsou zachycovány hrubé nečistoty. Následuje filtrace v hlavním filtru (patronový filtr BIA), zachycující jemné částice až do 0,3 μm. Ve 3. stupni filtrace, (che- mická vložka, umístě na ve výdechu odsavače) jsou zachycovány plynné škodliviny (ozon, NxO, pachy). Takto vyčiště ný vzduch je přivádě n zpě t na pracoviště . Oklep patronové ho filtru je provádě n vzduchem pomocí tlakové vlny. Odsavač je opatřen signalizací znečiště - ní filtru a automatickým oklepem filtru, spouště ním svářecím proudem a regulací době hu odsavače.

5. Vý počtová část

Návrhové a kontrolní výpočty částí svařovacího poloautomatu jsou provedené v pro- gramu MathCAD. Výpočty jsou prezentovány v syntaxi programu.

Pro simulační kontrolu namáhaných svařenců a dílů pomocí metody konečných prvků bylo využito programu ANSYS.

5.1 Návrhové a kontrolní vý počty

nkon_vyp:=500min^-1

k o n tro lní o tá èk y:

nprac_max 5min:= ^-1 nprac_min 0.5min:= ^-1

p ra c o vn í o tá èk y:

Flis 500kN:=

liso va c í s íla :

lhr 5m:=

délka høídele:

dtr 210mm:=

p rùmìr tru b k y:

ORIGIN:=1

vn itøn . p ro m.

dm:=10^-1m kN:=10³N

MPa:=10⁶Pa

definice jedn o tek : V ý c hozí p a ra m e try :

5.1.1 Návrh pohonu

Mm.jm 10N m:= ×

jmen o vitý mo men t:

nm 1410min:= ^-1

o tá èk y:

Pm 1.5kW:=

výk o n mo to ru :

zvo len mo to r - Sie m e ns 1LA7096 - 4AA10

Mm.roz 6.939 N m= × Mm.roz Jzat×erozb 1

×ik

ro zbìho vý mo men t: :=

ik 3:=

p øevo d p ro k o n tro lní o tá èk y:

erozb=2.778 s^-2 erozb nkon_vyp

trozb

p o tøeb n é zryc hlen í: :=

trozb 3s:=

do b a ro zbìhu :

Jzat 7.494 kg m= ² Jzat 1

2 p×dtr²

× 4 ×lhr×r dtr 2

æç è

ö÷ ø

2

×

mo men t s etrva èn o s ti zá tìže: :=

r 7850 kg m³

hu s to ta o c eli: :=

5.1.2 Návrh ozubeného řemenu

p rùmìr hn a c í øemen ice: d1.rem.v 46mm:=

za tížen í øemen u : _Fz.rem

2Pm nm d1.rem.v

:= Fz.rem 2.775 kN=

zvo len øemen AT 10 o šíøc e 25 mm

ún o s tn o s t zvo len ého øemen u : Fu.rem 3640N:=

5.1.3 Návrh převodů

2. - z p øedloho vého høídele n a vøeten o :

p rùmìr øemen ic a p o èet zub ù: _{z2.d 32}^:= _{z2.D 32}^:=

d2.rem 100mm:= D2.rem 100mm:=

p øevo do vý p o mìr: _i2.rem ^z2.D

:= z2.d i2.rem 1=

výp o èto vá o s o vá vzdá len o s t: a2.rem 288mm:=

b2.rem 2 asin d2.rem D2.rem- 2 a2.rem×

æç è

ö÷

× ø

:= b2.rem=0 deg

úhel n á b ìhu øemen u : výp o èto vá délka øemen e:

L2.rem 0.5 d2.rem× ^×

(

)

(

)

æç è

ö÷

× ø

+ :=

L2.rem 890.159 mm=

zvo len øemen : Le nze 25 AT 10 - 890 - M øemen ice: 2x Le nze 40 AT 10/32- 2 1. - p øevo d z mo to ru n a p øedloho vé høídele:

p rùmìr øemen ic a p o èet zub ù: _{z1.d 15}:= z1.D 44:=

d1.rem 45.9mm:= D1.rem 138.2mm:=

p øevo do vý p o mìr: _i1.rem ^z1.D

:= z1.d i1.rem 2.933=

a1.rem 179mm:=

výp o èto vá o s o vá vzdá len o s t:

b1.rem 2 asin D1.rem d1.rem- 2 a1.rem×

æç è

ö÷

× ø

:= b1.rem= 29.882 deg

úhel n á b ìhu øemen u : výp o èto vá délka øemen e:

L1.rem 0.5 d1.rem× ^×

(

)

(

)

æç è

ö÷

× ø

+ :=

L1.rem 659.149 mm=

zvo len øemen : 2x Le nze 25 AT 10 - 6 6 0 - M

øemen ice: d1: 2x Le nze 40 AT 10/15- 2 , D1: 2x Le nze 40 AT 10/44- 0

5.1.4 Vý počet skutečný ch otáček

ffm_pr_max 52.009 Hz= ffm_pr_max fes

nm×nprac_max×ipr

ma ximu m: :=

ffm_pr_min 5.201 Hz= ffm_pr_min fes

nm×nprac_min×ipr

minimu m: :=

p ra c o vn í ro zs a h frek ven èn ího men ièe (p ro o tá èk y vøeten e 0 ,5 ÷ 5 min ^-1):

nprac 9.614 10= ´ ^-3min^-1

nprac nm

ifm ihp× ×irem

minimá lní mo žn é p ra c o vn í o tá èk y: :=

nkon 480.682 min= ^-1

s k u teèn é k o n tro lní o tá èk y: ^nkon:= _irem^nm

ipr 293.333= ipr irem ihp:= ×

p ra c o vn í p øevo do vý p o mìr b ez FM :

irem 2.933= irem i1.rem i2.rem:= ×

c elko vý p øevo do vý p o mìr o zub en ýc h øemen ù:

ihp:=100

p øevo do vý p o mìr zvo len é ha rmo n ick é p øevo do vk y:

ifm 500= ifm fes

ffm_min

ma ximá lní redu k èn í p øevo do vý p o mìr frek ven èn ího mìn ièe: :=

ffm_min 0.1Hz:=

ro zs a h frek ven èn ího mìn ièe - 0 .1 ÷ 40 0 Hz:

frek ven c e v elek trick é s ítì: ^{fes 50Hz:=}

5.1.5 Návrh hlavního lož iska vřetene

za tìžu jící s ta tick á s íla: ra diální: Floz.r 10kN:= a xiální : Flis 500 kN=

ek viva len tn í s ta tick é za tížen í: Ploz.0 Flis 2.7 Floz.r:= + × Ploz.0 527 kN=

zvo len o a xiální s o u deèk o vé ložisk o - SKF 29412 E :

s ta tick á ún o s tn o s t: C0.loz 915kN:=

5.1.6 Návrh ulož eni vřetene

J=5.625´10^-7m⁴

s u p erp o zice p rùhyb u høídele vøeten e p øi tu hýc h ložisc ích:

yN k( ) Floz.r a× ²×ll k( ) 3 E× ×J

Floz.r a× ³ 3 E× ×J +

:= yN kv

( )

Prù hy b vøe te ne za p øe dp okla du, že høíde l je tuhý a ložiska jsou p odda jná:

A - kuže líkové ložisko SKF 32212

vn itøn í f ložisk a :_{da 60mm}^:= p o èet øa d va livýc h tìlísek : _{ia 1}^:=

vn ìjší f ložisk a : _{Da 110mm}:= k o eficien ty k o s o úhlého

k u lièk o vého ložisk a : ^qa

0.25 1.45

æç è

ö÷

:= ø úhel s tyk u : aa:=12deg

P ø ibližné výpo èt y ro z m ìrù lo žiska A:

p rùmìr va livého tìlísk a : _{Dw_a qa}

1^×

(

)

:=

efek tivn í délka va livého tìlísk a [mm]: La_a 1.4 Dw_a:= × ×mm^-1

p o èet va livýc h tìlísek v jedn é øa dì: _{za qa}

2

Da da+

× Dw_a :=

s íla n a va livý elemen t [N]: _{Qa k}( ) 5 Ra k× ( ) ia za× ^×cos

( )

:= Qa kv

( )

defo rma c e ložisk a : _{yA k}( ) 8 10× ^-5 cos

( )

( )^0.9 La_a^0.8

× mm

:= yA kv

( )

mo du l p ru žn o s ti v ta hu o c ele: E:=2.1 10× ⁵MPa

za tìžu jící ra diální s íla: Floz.r 10 kN= vzdá len o s t s íly o d ložisk a : ^a:=100mm

p rùmìry høídele vøeten a : d:=35mm D:=60mm

výp o èto vá ro zteè ložisek : _{Lv 125mm}^:=

výp o èet k o eficien tu ze za da n ýc h ho dn o t: _kv ^Lv

:= a kv 1.25=

vo lba ro zs a hu k o eficien tu vzdá len o s ti ložisek : k:=0.5 0.6, ..5 ll k( ):=a k×

výp o èet rea k c í: _{Ra 1N}:= Rb 1N:= Given Ra Rb+ -Floz.r 0 Ra ll k× ( )+Floz.r a× 0 Res k( )^:=Find Ra Rb

(

)

( )

:= 1 Rb k( ) Res k( ) := 2

výp o èet k va dr. mo men tu p rùøezu høídele: J p

64×

(

)

:=

defo rma c e ložisk a : _{yB k}^{( ) 8 10× -5}

cos

( )

La_b^0.8

× mm

:= yB kv

( )

výp o èet vyo s en í k o n c e høídele: _{yP k}^{( )}

(

)

(

)

ll k( ) -yA k( )

:= yP kv

( )

s u p erp o zice p rùhyb u a vyo s en í k o n c e høídele: ^{y k( )}:=_{yN k}^{( )}+_{yP k}^{( )}

s k u teèn é vyo s en í k o n c e vøeten e: _{y kv}

( )

výp o èet o p timá lní vzdá len o s ti ložisek : ^{y' k( )}

ky k( ) d :=d

o p timá lní k o eficien t vzdá len o s ti lož.: k0 root y' k:= ( ( ) k, ,1,3) k0 1.634=

vzdá len o s t ložisek : _{ll.0 ll k0}^:=

( )

vyo s en í k o n c e vøeten e p øi o p timá lní vzdá len o s ti ložisek : _{y k0}

( )

B - a xiální soude èkové ložisko SKF 29412 E

vn itøn í f ložisk a : _{db 60mm}:= p o èet ložisek : _{ib 1}:=

vn ìjší f ložisk a : _{Db 130mm}:= k o eficien ty a xiálního

s o u deèk o vého ložisk a : ^qb:=æç_è^0.245_1.1 ^ö÷_ø úhel s tyk u : ab:=45deg

P ø ibližné výpo èt y ro z m ìrù lo žiska B :

p rùmìr va livého tìlísk a : _{Dw_b qb}

1^×

(

)

:=

efek tivn í délka va livého tìlísk a [mm]:La_b 1.4 Dw_b:= × ×mm^-1

p o èet va livýc h tìlísek v jedn é øa dì: _{zb qb}

2

Db db+

× Dw_b :=

s íla n a va livý elemen t [N]: _{Qb k}^{( ) 5 Rb k× ( )}

ib zb× ^×cos

( )

:= Qb kv

( )

5.1.7 Návrh lineárního vedení

Molv 1 kN m= × Molv 2Flis ex:= ×

vzniklý k lop n ý mo men t:

ex:=1mm

teo retick é vyo s en í hydra u liky:

M ožný m om e nt na line árním ve de ní vlive m ne p øe snosti ulože ní hy dra uliky :

MC.lv 4.8kN m:= ×

MQ.lv 5.919kN m:= × M0Q.lv 10.624kN m:= ×

MB.lv 3.7kN m:= ×

M_A-M_L - p itc hing:

M_B-M_L - ya wing:

M_C-M_Q - ro lling:

ML.lv 4.872kN m:= × M0L.lv:=8.745kN m×

MA.lv 3.7kN m:= ×

Clv 180.5kN:=

Clv 119kN:=

ún o s n o s t - s ta tick á : - dyn a mick á :

C0.lv 324kN:=

C0.lv 183kN:=

Sc hne e be rge r M ON OR AIL M R M R B 55 THK HSR - HB 55

a ltern a tivn í - vá leèk o vé:

p o u žité - k u lièk o vé:

Rved 145.349 kN= Rved Flis xbr×

2 zloz×

rea k c e n a lin. veden í: :=

xbr:=200mm

vzdá len o s t høeb en u o d o s y:

zloz 344mm:=

ro zteè hn ízd lin. veden í:

5.1.8 Návrh zubu hřebenu aretace polohy koníku

h vbr

( )

0 10 20

0 10 20

vbr x- mm

h x( ) mm

h x( ) Mo.br x( ) 6× sbr×soD

p rùb ìh tlou šk y zu b u : :=

Mo.br x( ) x² 2 ×qz

o hyb o vý mo men t: :=

qz 2.5 kN

= mm qz Flis

nz vbr×

za tížen í 1 zu b u : :=

nz 10= nz Flis

vbr sbr× ×pD

minimá lní p o èet zu b ù: :=

pD 50MPa:=

do vo len é s tyèn é n a p ìtí:

soD:=100MPa

do vo len é o hyb o vé n a p ìtí:

sbr 50mm:=

šíøk a :

x:=0mm 1mm, ..vbr vbr:=20mm

výšk a : ro zmìry s tyèn é p loc hy zu b u :

Obr. 29: Tloušťka zubu hřebenu