Construction of a damping system for reduction input of vibration to the agricultural machine

(1)

(2)

Construction of a damping system for reduction input of vibration to the

agricultural machine

(3)

(4)

(5)

(6)

Poděkování

Tímto bych rád především poděkoval vedoucímu práce doc. Ing. Michalu Petrů, Ph.D. za odborné vedení a ochotu při tvorbě mé bakalářské práce. Dále bych chtěl poděkovat mým přátelům a rodině za podporu během studia.

(7)

Anotace

Bakalářská práce se zabývá návrhem tlumícího systému pro snížení vstupních vibrací do zemědělského stroje. Teoretická část se zabývá obecnou problematikou tlumení vibrací a představením vybraného zemědělského stroje, dále jsou zde rozebírány vybrané konstrukční možnosti přídavného odpružení. Průzkum trhu je spíše zaměřen na různé doplňky pro snížení vibrací u daného stroje. Jsou rozpracovány tři koncepty tlumících systémů a bodovou metodou vyhodnocení vybrán jeden koncept k dalšímu zpracování. Vybraný koncept je upraven pro simulaci tlumení o zvolených hodnotách.

Pro upravený vybraný koncept je zhotovena výkresová dokumentace. Na konci práce je ekonomické zhodnocení tlumícího systému.

Klíčová slova

konstrukce, simulace tlumení, zemědělský stroj, odpružení

Annotation

The bachelor work deals with vibration-absorbing system in farm machine. The theoretical part deals with general problems of vibration-absorbing and introduction of selected farm machine followed by analyses for selected engineering designs of additional spring suspension. The market research is rather focused on different accessories for vibration-absorbing concrete machine. Three concepts of vibration- absorbing are elaborated and with the help of point-by-point method is chosen one concept for further processing. The chosen concept is modified for damping simulation by selected values. It is made drawing documentation for chosen modified concept. At the end of this concept is calculated economical estimation.

Keywords

construction, damping simulation, farm machine, suspension

(8)

Obsah

Seznam použitých zkratek ... 10

1 Úvod ... 11

2 Teoretická část ... 12

2.1 Obecná problematika tlumení vibrací zemědělských strojů ... 12

2.2 Vybraný zemědělský stroj ... 12

2.3 Vybrané konstrukční možnosti přídavného odpružení ... 14

2.3.1 Pneumatická pružina ... 14

2.3.2 Hydropneumatická pružina ... 15

2.3.3 Tlačná pružina ... 16

2.3.4 Listová pružina ... 17

3 Průzkum trhu a rešerše ... 19

3.1 Spojení sklopných ramen při transportu ... 19

3.2 Pružné uložení čepů ... 19

3.3 Pneumatiky bez vzduchu ... 20

3.4 Zdvih a odpružení nápravy na návěsu kamionu ... 21

3.5 Celkové zhodnocení průzkumu trhu ... 21

4 Návrh konceptů tlumení ... 22

4.1 Koncept č. 1 ... 22

4.1.1 Popis konceptu č. 1 ... 22

4.1.2 Zhodnocení konceptu č. 1 ... 23

4.2 Koncept č. 2 ... 23

4.3 Koncept č 3 ... 24

(9)

4.4 Výběr konceptu ke konstrukčnímu řešení ... 25

4.4.1 Metoda hodnocení konceptů ... 25

4.4.2 Hodnocení konceptu č. 1 ... 26

4.4.5 Výsledek hodnocení konceptů ... 27

5 Konstrukční návrh tlumícího systému pro snížení vstupních vibrací do zemědělského stroje ... 28

5.1 Rozpracování vybraného konceptu ... 28

5.2 Matematický model výpočtu velikosti tlumení ... 29

5.2.1 Příklad průběhu simulace tlumení ... 29

5.2.2 Současné řešení ... 30

5.2.3 Stav s pružinou ... 32

5.2.4 Stav s pružinou a tlumičem ... 35

5.3 Finální konstrukční řešení tlumícího systému pro snížení vstupních vibrací do zemědělského stroje ... 39

6 Ekonomické zhodnocení ... 42

7 Závěr ... 44

Bibliografie ... 45

Seznam obrázků ... 46

Seznam tabulek ... 47

Použitý software ... 47

Seznam příloh ... 47

(10)

Seznam použitých zkratek

b koeficient tlumení tlumiče N·s/m

𝐹_𝑏 síla od tlumiče N

𝐹_𝐷 d’Alembertova síla způsobená zrychlením hmotného bodu o celkové hmotnosti

N

𝐹_𝐷₁ d’Alembertova síla způsobená zrychlením hmotného bodu o hmotnosti neodpruženého tělesa

N

𝐹_𝐷₂ d’Alembertova síla způsobená zrychlením hmotného bodu o hmotnosti odpruženého tělesa

N

𝐹_𝑘₁ síla od pneumatiky kola N

𝐹_𝑘₂ síla od pružiny N

m celková hmotnost kg

𝑚₁ hmotnost neodpruženého tělesa kg

𝑚₂ hmotnost odpruženého tělesa kg

𝑦₀ výška překážky m

𝑦₁ posunutí neodpruženého tělesa m

𝑦₂ posunutí odpruženého tělesa m

(11)

1 Úvod

V současné době dochází stále k masivnějšímu rozvíjení zemědělské výroby, která je podmíněna rostoucí poptávkou. Zemědělci jsou tedy tlačeni k čím dál větší produkci za kratší čas, tedy ke zvýšení efektivity. Využití strojů v zemědělství není žádnou novinkou, ale stále probíhá proces jejich zdokonalování.

Tato práce se zabývá konkrétním robustním tažným zemědělským strojem od firmy BEDNAR FMT. Stroj má při orbě pole zdvižená přepravní kola a je tažen pouze po kovových nástrojích, které jsou opatřené pružícím členem. Kola určená k jeho přepravě nejsou žádným způsobem odtlumena od rámu stroje, tudíž kvůli obrovské hmotnosti a žádnému odpružení přepravních kol vnikají do rámu vysoké rázy a vibrace od nerovnosti vozovky čímž dochází k poškozování celé konstrukce s nutností opakovaných oprav.

V současné době je tento problém řešen přidáváním výztuh a postupným zvyšováním hmotnosti celého stroje.

Cílem práce je snížení vibrací vstupující do konstrukce, čehož bude docíleno odpružením nápravy stroje. Z toho plyne spousta benefitů jako je redukce hmotnosti celé konstrukce, menší spotřeba paliva nutná k jeho přepravě a tím i zvýšení transportní rychlosti. V neposlední řadě se sníží opotřebení komunikačních cest.

(12)

2 Teoretická část

2.1 Obecná problematika tlumení vibrací zemědělských strojů

Zemědělské stroje jsou primárně určeny pro polní práce. Během této činnosti se používají nástroje, u kterých bývá řešen tlumící systém. Vstupující rázy do stroje, během převozu po silnici, a souvislosti s tím spojené se zanedbávají.

V dnešní době je obecně snaha zkrátit výrobní čas a zachovat nebo zlepšit kvalitu práce. V zemědělském průmyslu je snaha snížit dobu orby pole a přitom kvalitně obdělat půdu. Pro zlepšení těchto vlastností, musíme mít určité aspekty, jako je například široký stroj, který na jeden přejezd obdělá větší plochu půdy nebo dalších mnoho nástrojů, které nám obdělají půdu podle našich představ. Na šířce stroje a počtem nástrojů závisí i celková hmotnost stroje.

Při vývoji nových strojů, a jejich testování, se zjistilo, že v důsledku jejich vysoké hmotnosti se zvyšuje i síla rázu vstupujícího do konstrukce při přejetí stroje po nerovnosti.

Konstrukce stroje je vysoce namáhána vlivem rázů a může i docházet k poruchám nosných částí stroje. Tyto problémy se řeší vyztužováním konstrukce a nabalováním dalších dílů. Právě nabalováním dalších dílu nám roste celková hmotnost, kvůli které nám také roste i síla rázu. Chceme-li snížit velikost rázu vstupující do konstrukce, můžeme toho docílit tak, že odpružíme nápravu od rámu stroje.

2.2 Vybraný zemědělský stroj

Vybraným zemědělským strojem pro návrh tlumení vibrací je robustní kombinovaný (disko-dlátový) stroj od firmy BEDNAR FMT s.r.o. s označením TERRALAND DO 6500 (Obr. 2.1), který slouží například k promíchání velkých množství posklizňových zbytků, narušení kořenových valů, nakypření půdy nebo pouze k podrytí bez míchání půdy. Stroj je schopen obdělávat půdu až do hloubky 45 centimetrů o své pracovní šířce 6,4 metrů. Hmotnost stroje je přes 12 000 kilogramů [1].

(13)

Stroj se skládá z několika pracovních částí, které obdělávají půdu. První část se skládá ze dvou řad disků s non-stop pružinovým jištěním. Disky slouží ke krájení rostlinných zbytků a narušení vrchní vrstvy půdy. Druhou částí jsou čtyři řady radlic dvou typů. První typ je pro podrývání půdy s rostlinnými zbytky a druhý typ je pro míchání půdy s rostlinnými zbytky. Třetí částí jsou rovnací hvězdice pro srovnávání půdy.

Nechybí ani možnost přizpůsobení se podmínkám, díky tomu, že jsou dostupné různé typy zadních pěchů, které tvoří poslední část stroje. Dále stroj může být vybaven zásobníkem pro přímou aplikaci hnojiva [1].

Obr. 2.1 TERALAN DO [1]

Integrovaná náprava, sloužící k přepravě stroje po pozemních komunikacích, není žádným způsobem odpružena od těžkého rámu. Přejetím stroje po nerovnosti na vozovce vznikají velké rázy, které vstupují do rámu a vysoce ho namáhají, a proto musí být celá konstrukce rámu robustní, aby jim odolala, což ale znamená, že roste i hmotnost stroje.

(14)

2.3 Vybrané konstrukční možnosti přídavného odpružení

Pružina je strojní součást, která má schopnost akumulovat mechanickou energii na principu pružné deformace materiálu. Na základě geometrie a materiálu je možné získat různé průběhy zatížení v závislosti na deformaci, což znázorňuje tuhost pružiny [7].

2.3.1 Pneumatická pružina

Pružícím médiem pneumatických pružin je stlačený vzduch, který je v uzavřeném prostoru obklopen dvěma víky a pryžovým měchem. Ze zdroje přes regulátor se řídí množství stlačeného vzduchu v pružině. Změnou přetlaku vzduchu lze snadno regulovat statickou výšku pružného spoje. Regulátorem může být například ventil, kohoutek, redukční ventil nebo automatický regulátor stálé statické výšky. Rozdíl od jednoduchých pístových pružin je ten, že nemají konstantní činnou plochu, ale mění se v závislosti vnitřním přetlaku a na propružení. Zatěžující síla pružiny závisí na činné ploše a na vnitřním přetlaku. Pružiny se dělí podle tvaru pryžového měchu na dva základní typy (Obr. 2.2), a to na vlnovcové a vakové, dalšími typy mohou být hadicové a membránové [2].

Obr. 2.2 Vlnovcová (vlevo) a vaková (vpravo) pneumatická pružina [2]

Vlnovcové pružiny mohou být složeny z více vlnovců oddělenými kordovými vložkami, které zvyšují odolnost proti proražení. Stěna vlnovce je v podstatě namáhána jen na ohyb, což zvyšuje její životnost. Vakové pružiny mají dosedací plochu, po které se

(15)

pryžový měch odvaluje, což vede k značným deformacím, a pro dosažení vysoké životnosti musí mít materiál vaku velmi odolný a dosedací plochu vhodně tvarovanou [4].

Používají se například k odpružení náprav, převážně nákladních automobilů, autobusů, trolejbusů, vlakových a tramvajových vagónů. Dále mohou být použity pro odpružení sedaček řidiče kamionů a autobusů. Lze je uplatnit pro pružné uložení strojů a zařízení (např. drtiče uhlí, kovacích bucharů, textilních stavů, kovacích lisů), k zamezení vstupu vibrací a rázů do podlahy objektu, kde je stroj umístěn. Jsou vhodné například i pro izolaci laboratorních zařízení [3].

Mezi výhody pneumatických pružin patří, že nemají velké požadavky na zástavbový prostor, dále také, že nosnost těchto pružin je relativně vysoká. Mezi důležité vlastnosti patří, že tuhost pružiny lze regulovat změnou přetlaku vzduchu. Konstrukční provedení může mít progresivní nebo degresivní charakteristiku [2].

2.3.2 Hydropneumatická pružina

Za vývojem hydropneumatického odpružení stojí automobilka Citroën, která v roce 1955 představila na pařížském autosalónu svůj první model automobilu s hydropneumatickým odpružením na zadní nápravě, které zajišťovalo výborné odpružení a stabilní světlou výšku nezávisle na hmotnosti nákladu [6].

Odpružení je kombinací hydraulického a pneumatického systému. Vyznačuje se tím, že pracuje s konstantní hmotností stlačeného plynu, kterým obvykle bývá dusík.

Hydropneumatická pružina je znázorněna na Obr. 2.3 a tato jednotka se skládá z tlakové kulové nádoby, válce, rozvodového potrubí, hydraulického čerpadla, ventilů a regulace.

Tlaková nádoba je rozdělena pryžovou membránou na dvě části. Ve vrchní části nádoby je stlačený plyn, kterým je dusík, který poskytuje nelineární charakteristiku. Ve spodní části nádoby se nachází prostor s tlakovou kapalinou a zde je také připojena k hydraulickému válci. V horní části válce je přípojka pro regulaci světlé výšky vozidla.

Kapalina unikající přes těsnění mezi pístem a válcem se hromadí v pryžové manžetě a je odváděna zpět do nádrže hydraulické soustavy. Pryžová manžeta mimo jiné chrání pružící jednotku od nečistot. Na vstupu do spodní části tlakové nádoby je umístěn dvojčinný ventil zajišťující funkci tlumiče. Dvojčinný ventil, neboli tlumící ventil, přepouští

(16)

kapalinu v různých směrech o různém odporu, tím je docíleno rozdílného tlumení při stlačování a roztahování pružiny [4].

Hydropneumatické odpružení bylo během vývoje vybaveno elektricky řízenou jednotkou s pěti snímači, která vyhodnocovala natočení volantu, polohu brzdového a plynového pedálu, vertikální polohu karosérie a rychlost jízdy. Toto odpružení se nazývalo „Hydractive“. Řídící jednotka dokázala vyhodnotit i jízdní podmínky a pomocí ventilů sladit pružící prvek na nápravu měkčeji nebo tvrději. Dále pomocí výškového regulátoru si řidič mohl nastavit výšky přední a zadní nápravy [4].

Obr. 2.3 Hydropneumatická pružící jednotka Citroën [4]

2.3.3 Tlačná pružina

Tlačné pružiny (Obr. 2.4) mají široké uplatnění. Používají se například u osobních automobilů a občas i u lehkých nákladních automobilů. Mezi výhody patří jejich malá hmotnost, snadné uložení, žádné suché tření, žádná údržba. Nevýhodou je, že nemají žádné vlastní tlumení [4].

(17)

Vinuté pružiny jsou vyrobeny z drátu převážně kruhového průřezu navinutého ve tvaru šroubovice s určitým úhlem stoupání. Úhel stoupání tlačných pružin je navržen tak, aby při maximálním zatížení, byla zajištěna bezpečná vůle mezi závity, protože pokud by tomu tak nebylo, mohla by způsobovat hluk a přenos rázů. Pružinu tvoří tzv. závěrné a činné závity. Závěrné závity tvoří oba konce pružiny, zabezpečující styk s opěrnými plochami spojovaných částí. Čela pružiny mohou být různě upravena, například zbroušené do roviny nebo nebroušené, přičemž drát je ukončen kolmo na dosedací plochu. Stoupání je menší, než u činných závitů. Činné závity pří zatížení silou podléhají deformaci. Tuhost pružiny závisí na konstrukčních parametrech (střední průměr vinutí, průměr drátu, počet závitů, materiál pružiny) [2].

Válcové šroubovitě vinuté tlačné pružiny jsou velmi často s lineární charakteristikou.

Pro dosažení progresivní charakteristiky pružiny lze dosáhnout například proměnlivým stoupáním závitu, proměnlivým průměrem drátu nebo pružiny [2].

Obr. 2.4 Tlačná pružina

2.3.4 Listová pružina

Listová pružina je převážně tvořena ocelovými svazky pásů obdélníkového průřezu.

Pásy jsou zatěžovány silou, která je namáhá na ohyb. Ve většině případů bývá konstrukčně uložena tak, že střed pružiny je pevně připevněn k nápravě. Jeden z konců

(18)

Konec uchycený posuvně může klouzat v opěře nebo je uchycen pomocí krátkého kyvného ramena. Posuvná vazba je zde z toho důvodu, aby pružina během propružení mohla změnit svojí délku [2].

Používají se u nákladních automobilů, vlaků, přívěsných vozíků (Obr. 2.5) a méně často u zadních náprav osobních automobilů.

Během pružení vzniká tření na styčných plochách kvůli vzájemnému podélnému posuvu mezi jednotlivými listy. Tření způsobuje odpor proti její deformaci a tím i samotné tlumení pružiny. Závislost průhybu na zatížení je téměř lineární. Progresivní charakteristiku, lze získat různými konstrukčními úpravami, jako například pomocí stupňovité pružiny nebo listové pružiny s přídavným listem. Použitím stupňovité pružiny, se při daném zdvihu zapojí přídavná pružina, která dosedne na opěry. U pružiny s přídavným listem je na spodní straně pružiny přichycen k ostatním listům krátký nezakřivený list. Tyto způsoby konstrukce se využívají u nákladních vozidel tak, aby při jízdě bez nákladu nebylo odpružení příliš tvrdé a při jízdě s nákladem nebylo příliš měkké [4].

Obr. 2.5 Odpružení přívěsného vozíku listovou pružinou

(19)

3 Průzkum trhu a rešerše

3.1 Spojení sklopných ramen při transportu

Německá firma Kerner má na svém stroji Komet KAS vyřešen mechanismus pro zaklapnutí obou sklopných ramen k sobě ve svislé pozici, během transportu stroje.

Mechanismus pro spojení ramen je řízen hydraulickým válcem. Tento jednoduchý mechanismus může způsobit lepší stabilitu stroje a menší namáhání při projetí nerovnosti na vozovce [8].

3.2 Pružné uložení čepů

Pro pružné uložení čepů se používají pryžové pružiny jednoduchých tvarů nazývané též silentbloky (Obr. 3.1). Pružícím médiem těchto pružin je pryž, která má schopnost tlumit silové a momentové rázy. Používá se v podstatě u každého automobilu, kde zachycuje dynamické síly od motoru a od kola. Mezi výhody této pružiny řadíme nízkou cenu, malé nároky na zástavbový prostor, žádnou údržbu a vlastí tlumení. Nevýhodou je, že časem klesá statická únosnost, dále také, že pryž je citlivá na teplo a meze únavy jsou proměnlivé [2].

Obr. 3.1 Silentblok

(20)

3.3 Pneumatiky bez vzduchu

Pneumatiky bez vzduchu jsou kola speciální konstrukce vyvíjenou francouzskou společností Michelin, nesoucí název Tweel. Zásadní výhodou oproti klasickému pneumatickému kolu je ta, že Tweel nemají v sobě plášť se stlačeným vzduchem, a proto nemůžou prasknout [4].

Konstrukce kol (Obr. 3.2) je tvořena velmi tenkým gumovým běhounem, na který navazuje smykový nosník, a dále polyuretanové paprsky, sloužící k absorpci energie.

Střed kola tvoří disk pro uchycení kola na nápravu. Smykový nosník společně s paprsky může být navržen pro danou tuhost a dané jízdní vlastnosti [5].

Obr. 3.2 Konstrukce Tweel

Tweel mají lepší tlumící vlastnosti než klasické pneumatiky. Nevýhodou je, že jejich využití je poměrně malé. Používají se pro malé kompaktní nakladače a čtyřkolky, dále se uplatňují v kosmonautice a v armádě. Na trhu zatím nejsou Tweel, které by se daly uplatnit i pro těžké stroje. [5]

(21)

3.4 Zdvih a odpružení nápravy na návěsu kamionu

Návěsy mohou být opatřeny zdvihatelnou zadní nápravou, která se využívá při jízdě s prázdným, nebo částečně zatíženým návěsem. Hlavní výhodou je zmenšení valivého odporu a snížení opotřebení pneumatik. Mechanismus pro zdvih a odpružení nápravy návěsu může být řešen pomocí pneumatické pružiny jak je vidět na Obr. 3.3. Jedna pneumatická pružina slouží ke zdvihu nápravy (pozice 1) a druhá k samotnému odpružení nápravy (pozice 2).

Obr. 3.3 Zdvih a odpružení nápravy na návěsu

3.5 Celkové zhodnocení průzkumu trhu

Na trhu nejsou zřejmé žádné zemědělské stroje žádaného typu ani podobné, u kterých by byl řešen tlumící systém, během jejich přepravy. Existují pouze různá vylepšení, která by mohla pomoct zmírnit namáhání konstrukce, což by ale nevyřešilo danou problematiku. Proto je snaha hledat jiná konstrukční řešení zásadní nejen v zemědělském průmyslu.

Z průzkumu trhu vyplývá, že při návrhu tlumícího systému pro zadaný zemědělský stroj není vycházeno ze žádného již existujícího návrhu.

(22)

4 Návrh konceptů tlumení

Při návrhu konceptů je snaha zachovat původní funkci kola, čím se myslí zdvih kola, a přidat pružící element tak, aby se snížilo namáhání rámu stroje rázy vstupujících od vozovky. Aby bylo možné docílit obou funkcí, což jsou zdvih a odpružení, je použito vahadla, které umožňuje jednoduché spojení pružícího elementu a hydraulického válce.

Koncepty jsou navrženy tak, aby tlumící systém nezasahoval do částí, které by bylo obtížné přemístit.

Na následujících obrázcích jednotlivých konceptů jsou barevně označeny různé části:

 bílá – původní konstrukce stroje,

 modrá – hydraulický válec,

 tmavě zelená – držáky čepu,

 tmavě červená – čep,

 světle zelená – vahadlo,

 růžová – vinutá pružina s tlumičem,

 černá – pneumatická pružina,

 žlutá – přidaná konstrukce pro uchycení čepu.

4.1 Koncept č. 1

4.1.1 Popis konceptu č. 1

První koncept (Obr. 4.1) vychází z myšlenky, aby byl jednoduchý a funkční. Úlohu pružícího členu zde tvoří tlačná šroubovitě vinutá pružina s tlumičem, s použitím jednoduchých kloubů. Mechanismus tlumení a zdvihu kola se odehrává v jedné rovině a je využito je původního hydraulického válce bez jakýchkoli úprav. Tlumící systém celkově tvoří dva hydraulické válce, dvě tlačné pružiny s tlumičem, šest držáků čepu, deset čepů a dvě vahadla.

(23)

Obr. 4.1 Koncept č. 1

4.1.2 Zhodnocení konceptu č. 1

První koncept vyniká svojí konstrukční jednoduchostí, tudíž v případě realizace i se souvisejícími nízkými výrobními náklady. Nevýhodou je tlačná pružina, jejíž použití se více hodí pro osobní a lehké nákladní automobily, kde nese čtvrtinu váhy vozidla. Nehodí se tedy k použití u strojů s vysokou hmotností, protože by nesla příliš vysokou váhu, což by se odrazilo i v její velké rozměry, které by mohly vést k problému se zabudováním dané pružiny do konstrukce.

4.2 Koncept č. 2

4.2.1 Popis konceptu č. 2

V druhém konceptu (Obr. 4.2) se, oproti prvnímu, spojily obě strany tlumícího systému a propojily se společným pružícím členem, kterým je zde pneumatická pružina.

Síly rázu od vozovky na pružinu působí z obou stran proti sobě. Jsou zde použity kloubové hlavice, které jsou součástí hydraulického válce, umožňující prostorový pohyb, bez kterého by mechanismus nefungoval. Hydraulický válec byl upraven tak, že se na oba jeho konce daly kloubové hlavice. Umístění pneumatické pružiny zasahuje do části stroje, lze jí snadno přemístit do jiné části stroje. Tlumící systém celkově tvoří dva hydraulické

(24)

4.2.2 Zhodnocení konceptu č. 2

Jedná se o neobvyklý, ale zároveň originální systém tlumení. Oproti předchozímu konceptu je zde využila pneumatická pružina, která se více hodí pro odpružení těžkých vozidel. Vlivem pootáčením nápravy během pružení, je působící síla na vahadlo proměnlivě pod velmi malým úhlem a tím pádem je vahadlo nepatrně namáháno na ohyb.

To muže mít negativní vliv na vahadlo samotné, ale také i na čep vahadla, který jim pootáčí. Pro regulaci pneumatické pružiny je zapotřebí přívod stlačeného vzduchu.

4.3 Koncept č 3

4.3.1 Popis konceptu č. 3

Tento návrh (Obr. 4.3) vychází z konceptu č. 2, ve kterém síly rázu z obou stran působí proti sobě a stlačují pneumatickou pružinu z obou stran. Zde se síly rázu spojí před pneumatickou pružinou a stlačují ji společně z jedné strany. Využilo se původního úchytu čepu na nápravě, kde na jedné straně byl uchycen hydraulický válec. Celkový tlumící systém tvoří dva hydraulické válce, jedna pneumatická pružina, dvě vahadla, tři držáky čepu a sedm čepů.

(25)

4.3.2 Zhodnocení konceptu č. 3

Systém odpružení tohoto konceptu zasahuje do části konstrukce, která slouží pro úchyt hydraulického válce v původním stavu. Úchyt není nosnou částí rámu, a proto by neměl být problém s jeho odstraněním. Tyč spojující obě strany bude pravděpodobně velice namáhána na ohyb.

4.4 Výběr konceptu ke konstrukčnímu řešení

4.4.1 Metoda hodnocení konceptů

Metoda pro vybrání nejlepšího konceptu je provedena systémem bodování, ve kterém jsou všechny koncepty hodnoceny body na základě jejich parametrů. Metoda umožní vybrat nejvhodnější koncept k dalšímu zpracování. Tento systém je zpracován do přehledné tabulky, jejímž výsledkem je celkový součet bodů jednotlivých parametrů daného konceptu. Koncept s nejvíce body bude vybrán k dalšímu zpracování.

Prvním parametrem je funkčnost. Ta porovnává, jak dobře by mohl daný koncept fungovat. Zohledňuje i odpružení a zdvih nápravy. Tento parametr je dost neobjektivní, jelikož je velmi těžké určit ve fázi návrhu, jak dobře by fungoval.

(26)

Dalším parametrem je předpoklad, jak moc budou namáhané díly tlumícího systému.

Čím víc díly budou namáhané, tím větší a těžší díly bude zapotřebí na namontování tlumícího systému. Pro zjednodušení tento parametr nazveme napětí.

Třetím parametrem je montáž. Ta hodnotí, jak moc složité bude namontování tlumícího systému a náročnost výroby dílů.

Méně důležitým a posledním parametrem je zástavbový prostor. Ten nám hodnotí, kolik místa zabírá tlumící systém a jestli v daném prostoru jsou součásti, které by se instalací odpružení museli přesunout jinam.

K výše uvedeným parametrům je potřeba určit jejich důležitost. Proto funkčnost, napětí a montáž, které jsou poměrně důležité, budeme je tedy hodnotit od 0 do 10 bodů.

Zástavbový prostor nemá takovou důležitost, jelikož koncepty jsou navrženy tak, že nezasahují do důležitých částí stroje, proto budeme hodnotit od 0 do 5.

4.4.2 Hodnocení konceptu č. 1

 Ocelová pružina není vhodná pro takto těžké zatížení. 6/10

 Držáky čepu nejsou ideálně umístěny, což by se odrazilo i v jejich namáhání.

5/10

 Uložení ocelové pružiny díky jejím velkým rozměrům nebude jednoduché. Je možné použít původní hydraulický válec. 5/10

 Držák čepu pružiny je umístěn v těsné blízkosti hydraulického válce, který ovládá jeden z nástrojů. 3/5

4.4.3 Hodnocení konceptu č. 2

 Pneumatická pružina má lepší pružící vlastnosti než ocelová. 7/10

 Čep pootáčející vahadlem a jeho náboj budou nestejnoměrně zatěžovány, kvůli síle, která působí pod malým úhlem na vahadlo. 8/10

 Při namontování pneumatické pružiny je zapotřebí přívod stlačeného vzduchu pro její regulaci. 6/10

 V místě pneumatické pružiny se nachází jedna ze součástí hydrauliky, kterou bude nutné přemístit na jiné místo. 2/5

(27)

4.4.4 Hodnocení konceptu č. 3

 Díky poloze hydraulického válce je vysoká efektivita zdvihu kol. 8/10

 Rameno spojující obě strany bude hodně namáháno na ohyb a jeho konstrukce by musela být značně masivní. 3/10

 Bylo nutné odstranit původní úchyt čepu na rámu stroje, na kterém byl uchycen hydraulický válec. 3/10

 Hydraulický válec je umístěn ve stejné pozici, jako je tomu u současného stavu. Pružící člen ani rameno nezasahují do žádné součásti stroje. 4/5

4.4.5 Výsledek hodnocení konceptů

Po zpracování všech hodnot do tabulky (Tabulka 4.1) je zřejmé, že druhý koncept je nejvhodnější pro konstrukční řešení. Tento návrh bude v následující kapitole dále rozpracován.

Č. konceptu Funkčnost Napětí Montáž Zástavbový prostor Výsledek

1 6 5 5 3 19

2 7 8 6 2 23

3 8 3 3 4 18

Tabulka 4.1 Hodnocení konceptů

(28)

5 Konstrukční návrh tlumícího systému pro snížení vstupních vibrací do zemědělského stroje

5.1 Rozpracování vybraného konceptu

Vybraný koncept je dále rozpracován a doladěn pro analýzu tlumení, proto bylo nutné u tohoto konceptu upravit a přidat některé součásti.

U vybraného konceptu je pro efektivní tlumení přidán oboustranný tlumič (oranžově znázorněná součást na obr. 5.1), který je umístěn mezi vahadly stejně jako pneumatická pružina. Přidáním tlumiče bylo následně zapotřebí upravit některé rozměry a geometrické tvary součástí. Na vahadle je přidán úchyt pro zmíněný oboustranný tlumič a nepatrně se upravily jeho rozměry. Je upraven držák čepu vahadla, u něhož se změnil tvar pro jeho lepší výrobu a montáž. Dále je upraven držák čepu na pružině, aby se vytvořilo více prostoru pro tlumič.

Při zdvižené nápravě by se v pneumatické pružině vytvořil podtlak, což je nežádoucí jev. To je řešeno dorazem v podobě ocelového lanka spojující obě víka pružiny, které je umístěno vně pružiny.

Obr. 5.1 Rozpracovaný vybraný koncept

(29)

5.2 Matematický model výpočtu velikosti tlumení

Po vytvoření matematického modelu je třeba zvolit si vhodné programové prostředí.

Na trhu je celá řada počítačových programů k simulaci, jako např. Simcenter Amesim, Working Model 2D a MATLAB. Pro tuto simulaci je vybráno programové prostředí MATLAB R2017b.

Programové prostředí MATLAB R2017b obsahuje nástavbu Simulink. Tato nástavba je blokově orientovaná. Uživateli poskytuje možnost rychle a snadno z pohybových rovnic vytvářet modely dynamických soustav v podobě blokových schémat. Nevýhodou programu může být, že se při složitějších simulací stává méně přehledným. Program je ve světě velice rozšířený a používaný, z čehož vyplívá jeho další výhoda jako možnost komunikace s jinými firmami.

Na základě matematického modelu je vytvořena pohybová rovnice ve formě diferenciální rovnice. Tu lze v simulačním programu řešit dvěma různými metodami - metoda snižování řádu derivace a metoda postupné integrace. Pro naše případy je použita metoda snižování řádu derivace. Ta spočívá v tom, že diferenciální rovnice se upraví tak, že se na jednu stranu vyjádří nejvyšší derivace a z té je vytvořeno blokové schéma pro simulaci [9].

5.2.1 Příklad průběhu simulace tlumení

Pro simulaci tlumení je vymyšlena situace (Obr. 5.2), ve které zemědělský stroj přejíždí nerovnost o dané výšce (𝑦₀). Situaci jsou podrobeny tři různá řešení strojů – současné řešení, stav s pružinou, stav s pružinou a tlumičem. Veškeré hodnoty (Tabulka 5.1) jsou vymyšleny tak, aby se přiblížily k reálné zkoušce.

Název Značení Hodnota Jednotky

Celková hmotnost m 10 160 kg

Neodpružená hmota 𝑚₁ 160 kg

Odpružená hmota 𝑚₂ 10 000 kg

Tuhost pneumatiky 𝑘₁ 200 000 N/m

Tuhost pružiny 𝑘2 80 000 N/m

Tlumící síla b 10 000 N·s/m

Výška překážky 𝑦₀ 0,15 m

Tabulka 5.1 Hodnoty pro simulaci

(30)

Obr. 5.2 Příklad průběhu simulace

5.2.2 Současné řešení

Současné řešení nemá žádné odpružení. Jediným pružným tělesem zde uvažujeme pneumatiku kola s danou tuhostí (𝑘₁). Dále uvažujeme hmotný bod (m), který představuje celkovou hmotnost stroje. Na základě těchto parametrů je vytvořen matematický model pro současné řešení (Obr. 5.3).

Obr. 5.3 Matematický model pro současné řešení Z matematického modelu je možné sestavit rovnici rovnováhy sil

(31)

𝐹_𝑘₁ + 𝐹_𝐷 = 0 (5.1) kde 𝐹_𝑘₁ – síla od pneumatiky kola, 𝐹_𝐷 – d’Alembertova síla způsobená zrychlením hmotného bodu o celkové hmotnosti.

Rozepsáním předešlé rovnice je získána pohybová rovnice pro současné řešení 𝑘₁∙ (𝑦₁− 𝑦₀) + 𝑚 ∙ 𝑦′′₁ = 0 (5.2) kde 𝑘₁ – tuhost pneumatiky, 𝑦₁ – poloha neodpruženého tělesa, 𝑦₀ – výška překážky, 𝑚 – celková hmotnost stroje.

Pohybová rovnice pro současné řešení je upravena tak, aby na levé straně zůstala druhá derivace

𝑦′′₁ = 𝑘₁

𝑚∙ (𝑦₀− 𝑦₁) (5.3)

Na základě upravené pohybové rovnice je možné vytvořit blokové schéma (Obr. 5.4).

Provedením simulace blokového schématu dostaneme odezvu systému na současné řešení (Obr. 5.5).

Obr. 5.4 Blokové schéma pro současné řešení

(32)

Obr. 5.5 Odezva systému na současné řešení

5.2.3 Stav s pružinou

Stav s pružinou simuluje druhý koncept před jeho rozpracováním, kdy model obsahoval pouze pneumatickou pružinu (𝑘₂). Oproti předchozímu matematickému modelu, zde rozdělíme jednotlivé hmotnosti na odpružené (𝑚₂) a na neodpružené těleso (𝑚₁). Matematický model (Obr. 5.6) je sestaven na základě těchto informací.

(33)

Obr. 5.6 Matematický model pro řešení s pružinou

Z matematického modelu jsou sestaveny rovnice rovnováhy sil pro odpružené a neodpružené těleso.

Rovnováha sil pro odpružené těleso

𝐹_𝑘₂+ 𝐹_𝐷₂ = 0 (5.4)

Rovnováha sil pro neodpružené těleso

𝐹_𝑘₂− 𝐹_𝑘₁ − 𝐹_𝐷₁ = 0 (5.5)

kde 𝐹_𝑘₂ – síla od pružiny, 𝐹_𝐷₂ – d’Alembertova síla způsobená zrychlením hmotného bodu o hmotnosti odpruženého tělesa, 𝐹_𝑘₁ – síla od pneumaticky kola, 𝐹_𝐷₁ – d’Alembertova síla způsobená zrychlením hmotného bodu o hmotnosti nepružného tělesa.

Rozepsáním předešlých rovnic jsou získány pohybové rovnice pro stav s pružinou 𝑘₂∙ (𝑦₂− 𝑦₁) + 𝑚₂∙ 𝑦′′₂ = 0 (5.6) 𝑘₂∙ (𝑦₂− 𝑦₁) − 𝑘₁∙ (𝑦₁− 𝑦₀) + 𝑚₁∙ 𝑦′′₁ = 0 (5.7)

(34)

kde 𝑘₂ – tuhost pružiny, 𝑦₂ – poloha odpruženého tělesa, 𝑦₁ – poloha neodpruženého tělesa, 𝑚₂ – hmotnost odpruženého tělesa, 𝑘₁ – tuhost pneumaticky kola, 𝑦₀ – výška překážky, 𝑚₁ – hmotnost neodpruženého tělesa.

Pohybové rovnice pro stav s pružinou jsou upraveny tak, aby na levé straně zůstala druhá derivace

𝑦"₂ = 𝑘₂

𝑚₂∙ (𝑦₁− 𝑦₂) (5.8)

𝑦"₁ = 1

𝑚₁[𝑘₂∙ (𝑦₂− 𝑦₁) − 𝑘₁∙ (𝑦₁− 𝑦₀) (5.9) Na základě upravených pohybových rovnic je možné vytvořit blokové schéma (Obr.

5.7). Provedením simulace blokového schématu dostaneme odezvu systému na stav s pružinou (Obr. 5.8).

Obr. 5.7 Blokové schéma pro řešení s pružinou

(35)

Obr. 5.8 Odezva systému na řešení s pružinou

5.2.4 Stav s pružinou a tlumičem

Stav s pružinou a tlumičem vychází z rozpracovaného vybrané konceptu, který byl upraven na základě druhého konceptu. Oproti předchozímu stavu tu je přidán tlumič o daném koeficientu tlumení (𝑏).

(36)

Obr. 5.9 Matematický model pro řešení s pružinou a tlumičem

Z matematického modelu jsou sestaveny rovnice rovnováhy pro odpružené a neodpružené těleso.

Pohybová rovnice pro odpružené těleso

𝐹_𝑘₂ + 𝐹_𝐷₂ + 𝐹_𝑏 = 0 (5.10)

Pohybová rovnice pro neodpružené těleso

𝐹_𝑘₂ + 𝐹_𝑏− 𝐹_𝑘₁ − 𝐹_𝐷₁ = 0 (5.11) kde 𝐹_𝑘₂ – síla od pružiny, 𝐹_𝐷₂ – d’Alembertova síla způsobená zrychlením hmotného bodu o hmotnosti odpruženého tělesa, 𝐹_𝑏 – síla od tlumiče, 𝐹_𝑘₁ – síla od pneumaticky kola, 𝐹_𝐷₁ – d’Alembertova síla způsobená zrychlením hmotného bodu o hmotnosti nepružného tělesa.

Rozepsáním předešlých rovnic jsou získány pohybové rovnice pro stav s pružinou a tlumičem

𝑘₂∙ (𝑦₂− 𝑦₁) + 𝑚₂∙ 𝑦′′₂+ 𝑏 ∙ (𝑦^′₂− 𝑦^′₁) = 0 (5.12)

(37)

𝑘₂∙ (𝑦₂− 𝑦₁) + 𝑏 ∙ (𝑦′₂− 𝑦′₁) − 𝑘₁∙ (𝑦₁− 𝑦₀) + 𝑚₁∙ 𝑦′′₁ = 0 (5.13) kde 𝑘₂ – tuhost pružiny, 𝑦₂ – poloha odpruženého tělesa, 𝑦₁ – poloha neodpruženého tělesa, 𝑚₂ – hmotnost odpruženého tělesa, 𝑏 – koeficient tlumení tlumiče, 𝑘₁ – tuhost pneumaticky kola, 𝑦₀ – výška překážky, 𝑚₁ – hmotnost neodpruženého tělesa.

Pohybové rovnice jsou upraveny tak, aby na levé straně zůstala druhá derivace

𝑦′′₂ = 1

𝑚₂∙ [𝑘₂(𝑦₁− 𝑦₂) + 𝑏 ∙ (𝑦′₁− 𝑦′₂)] (5.14) 𝑦′′₁ = 1

𝑚₁∙ [𝑘₂ ∙ (𝑦₁− 𝑦₂) + 𝑏 ∙ (𝑦^′₁− 𝑦^′₂) + 𝑘₁∙ (𝑦₁− 𝑦₀)] (5.15) Na základě upravených pohybových rovnic je možné vytvořit blokové schéma (Obr.

5.10). Provedením simulace blokového schématu dostaneme odezvu systému na stav s pružinou a tlumičem (Obr. 5.11).

Obr. 5.10 Blokové schéma pro řešení s pružinou a tlumičem

(38)

Obr. 5.11 Odezva systému na řešení s pružinou a tlumičem

(39)

5.3 Finální konstrukční řešení tlumícího systému pro snížení vstupních vibrací do zemědělského stroje

Z výběru konceptů vyšel jako nejvhodnější druhý koncept, který byl dále rozpracován. Byl přidán tlumič a byly upraveny tvary a rozměry některých součástí.

Simulací se potvrdilo, že stav s pružinou a tlumičem je ideální pro finální konstrukční řešení tlumícího systému pro snížení vstupních vibrací do zemědělského stroje.

Z tohoto finálního konstrukčního řešení (Obr. 5.12, Obr. 5.13, Obr. 5.14, Obr. 5.15) tlumícího systému jsou vytvořeny výkresy, které jsou součástí přílohy.

Obr. 5.12 Finální konstrukční řešení

(40)

Obr. 5.13 Bokorys finálního řešení

Obr. 5.14 Půdorys finálního řešení

(41)

(42)

6 Ekonomické zhodnocení

Náklady na pořízení tlumícího systému jsou rozebrány v následujících tabulkách, které jsou rozděleny na náklady za materiál, náklady na vypálení jednotlivých součástí, náklady na pořízení ostatních součástí a shrnující tabulka, se součtem všech nákladů, kde je i mimo jiné započítaná práce na svaření dílů. Modrá buňka v tabulce značí celkovou cenu dané části a zelená buňka značí celkovou částku na pořízení tlumícího systému.

Zvolený materiál pro výpalky je konstrukční ocel 11 523, která má zaručenou svařitelnost a hodí se pro svařované konstrukce namáhané staticky a dynamicky [10].

Bohužel na trhu nebyla nalezena firma, u které by se daly zjistit přesné ceny jednotlivých plechů. Některé firmy nabízí tyto plechy pouze na poptávku a na základě poptávky nabízí cenu. Firmy nabízející plechy se zobrazenou cenou však nedisponují všemi potřebnými tloušťkami. Ceny plechů daného materiálů (Tabulka 6.1) v tomto případě jsou orientačně převedeny na cenu 130 Kč za 1 000 000 mm³. U jednotlivých součástí je vypočítána potřená plocha plechu na jeho vypálení, která je následně převedena na objem a vynásobena počtem kusů. Tento celkový objem je vynásoben 20%, kde je zahrnut předpoklad, že se nevyužije 100% plechu při technologii vypalování.

Název dílu Počet kusů

Potřebný plech na 1ks [mm]

Objem 1ks [mm³]

Celkový objem [mm³]

Celkový objem +20% [mm³]

Celková cena

[Kč]

VYPALEK_31 2 12x230x230 634800 1269600 1523520 198,1

VYPALEK_11 2 15x100x140 210000 420000 504000 65,5

VYPALEK_21 2 15x100x250 375000 750000 900000 117,0

VYPALEK_22 2 15x60x100 90000 180000 216000 28,1

VYPALEK_23 2 15x100x160 240000 480000 576000 74,9

VYPALEK_24 2 15x100x100 150000 300000 360000 46,8

VYPALEK_32 4 15x150x200 450000 1800000 2160000 280,8

VYPALEK_12 4 20x80x130 208000 832000 998400 129,8

VAHADLO 2 40x350x660 9240000 18480000 22176000 2882,9 3823,8 Tabulka 6.1 Cena materiálu 11 523 pro výpalky

Cena vypalování (Tabulka 6.2) je vytvořena na základě přílohy č. 7. Způsob pálení plechu je vybrán pomocí Acetylenu.

(43)

Tloušťka [mm]

cena za 1 propal [Kč]

cena za

1 m [Kč] Název dílu Počet kusů

Obvod 1ks [m]

Cena vypálení kusů [Kč]

12 9 40,5 VYPALEK_31 2 0,723 76,53

15 9 44,1

VYPALEK_11 2 0,480 60,34

VYPALEK_21 2 0,597 70,66

VYPALEK_22 2 0,280 42,70

VYPALEK_23 2 0,480 60,34

VYPALEK_24 2 0,370 50,63

VYPALEK_32 4 0,503 124,72

20 10,8 48,6 VYPALEK_12 4 0,346 110,40

40 13,5 67,5 VAHADLO 2 1,605 243,71

840,02 Tabulka 6.2 Cena vypalování

Trh nabízí širokou škálu různých druhů součástí od různých výrobců za různé ceny, a proto je vytvořena cenová relace za pořízení daného dílu. Tabulka 6.3 obsahuje zbylé součásti jako je pružina, tlumič, hydraulický válec, šrouby a čepy.

Název dílu Počet kusů Cena za 1 kus [Kč] Cena dohromady [Kč]

Pneumatická pružina 1 4 000 - 6 000 4 000 - 6 000 Oboustranný tlumič 1 5 000 - 10 000 5 000 - 10 000

Šroub M16x65 8 30 240

Hydraulický válec 2 5 000 - 10 0000 10 000 - 20 000

čep 36x120 A ISO 2340 4 500 - 700 2 000 - 2 800

čep 40x80 A ISO 2340 4 500 - 700 2 000 - 2 800

čep 30x70 A ISO 2340 2 500 - 700 1 000 - 1400

24 240 - 43 240 Tabulka 6.3 Cena ostatních dílů

Jednotlivé části nákladů jsou v Tabulka 6.4.

Cena materiálu na výpalky 3 824

Cena vypálení 840

Cena ostatních dílů 24 240 - 43 240

Svaření 2 500 - 5 000

Celkem 31 404 - 52 904 Kč

Tabulka 6.4 Shrnutí nákladů na pořízení tlumícího systému

Vyčíslením všech nákladů je výsledná cena na pořízení tlumícího systému přibližně

(44)

7 Závěr

Cílem bakalářské práce bylo navrhnout konstrukci tlumícího systému pro snížení vstupních vibrací do konkrétního zemědělského stroje. Byla vysvětlena obecná problematika tlumení vibrací u zemědělských strojů a byl představen vybraný stroj.

Po průzkumu trhu, při kterém nebyly nalezeny jakékoliv tlumící systémy podvozků zemědělských strojů k obdělávání polí, byly navrhnuty tři koncepty, které byly založeny na vahadlech umožňujících jednoduché spojení hydraulického válce a pružného členu.

Dále byla využita metodika založená na bodování konceptů v různých oblastech s různou váhou. Po vyhodnocení se zdál být nejlepší koncept č. 2, který vynikal například v lepších pružících vlastnostech a menším namáháním součástí. Tento koncept byl dále rozpracován.

Koncept byl upraven pro simulaci tlumení, v počítačovém programu MATLAB, přidáním tlumiče. Simulace byla provedena pro současný stav (tj. stav bez odpružení), stav s pružinou a stav s pružinou a tlumičem. Tímto pokusem byl zjištěn rozdílný stav ve všech třech tlumeních a potvrdila se původní hypotéza, že s pružinou a tlumičem se dosáhne nejefektivnějšího odtlumení rámu konstrukce zemědělského stroje.

Závěrem byl vyhotoven 3D model a technická dokumentace vybraného systému tlumení a jeho ekonomické zhodnocení.

(45)

Bibliografie

[1] BEDNAR FMT. [Online]. [Citace: 16.2.2019] https://www.bednar- machinery.com/terraland_do/

[2] Pešík, Lubomír. Části strojů, 1. díl. Liberec, TU 2005. ISBN 80-7083-938-4 [3] Rubena Parts of Trelleborg Group. [Online]. [Citace: 15.2.2019]

https://www.rubena.eu/cz/

[4] Vlk, František. Podvozky motorových vozidel, 3. aktualizované vydání. Brno 2006. ISBN 80-239-6464-X

[5] Michelin. [Online]. [Citace: 1.6.2019]

https://www.michelintweel.com/aboutTweel.html [6] Citroënët. [Online]. [Citace: 1.6.2019]

http://www.citroenet.org.uk/miscellaneous/hydraulics/hydraulics-1.html

[7] SHIGLEY, Joseph Edward. Konstruování strojních součástí. V Brně: VUTIUM, 2010. ISBN 978-80-214-2629-0

[8] Kerner. [Online]. [Citace: 9.6.2019] https://www.kerner- maschinenbau.de/produkte/grubber/komet-kas/

[9] OLEHLA, Miroslav, Slavomír NĚMEČEK a Ivan ŠVARC. Automatické řízení.

2011. ISBN 978-80-7372-732-1

[10] Leinveber Jiří, Vávra Pavel. Strojnické tabulky, páté vydání. ISBN 978-80-7361- 081-4

(46)

Seznam obrázků

Obr. 2.1 TERALAN DO [1] ... 13

Obr. 2.2 Vlnovcová (vlevo) a vaková (vpravo) pneumatická pružina [2] ... 14

Obr. 2.3 Hydropneumatická pružící jednotka Citroën [4] ... 16

Obr. 2.4 Tlačná pružina ... 17

Obr. 2.5 Odpružení přívěsného vozíku listovou pružinou ... 18

Obr. 3.1 Silentblok ... 19

Obr. 3.2 Konstrukce Tweel ... 20

Obr. 3.3 Zdvih a odpružení nápravy na návěsu ... 21

Obr. 4.1 Koncept č. 1 ... 23

Obr. 4.2 Koncept č. 2 ... 24

Obr. 4.3 Koncept č. 3 ... 25

Obr. 5.1 Rozpracovaný vybraný koncept ... 28

Obr. 5.2 Příklad průběhu simulace ... 30

Obr. 5.3 Matematický model pro současné řešení ... 30

Obr. 5.4 Blokové schéma pro současné řešení ... 31

Obr. 5.5 Odezva systému na současné řešení ... 32

Obr. 5.6 Matematický model pro řešení s pružinou ... 33

Obr. 5.7 Blokové schéma pro řešení s pružinou ... 34

Obr. 5.8 Odezva systému na řešení s pružinou ... 35

Obr. 5.9 Matematický model pro řešení s pružinou a tlumičem ... 36

Obr. 5.10 Blokové schéma pro řešení s pružinou a tlumičem ... 37

Obr. 5.11 Odezva systému na řešení s pružinou a tlumičem ... 38

Obr. 5.12 Finální konstrukční řešení ... 39

Obr. 5.13 Bokorys finálního řešení ... 40

Obr. 5.14 Půdorys finálního řešení ... 40

Obr. 5.15 Celkový náhled finálního řešení ... 41

(47)

Seznam tabulek

Tabulka 4.1 Hodnocení konceptů ... 27

Tabulka 5.1 Hodnoty pro simulaci ... 29

Tabulka 6.1 Cena materiálu 11 523 pro výpalky ... 42

Tabulka 6.2 Cena vypalování ... 43

Tabulka 6.3 Cena ostatních dílů ... 43

Tabulka 6.4 Shrnutí nákladů na pořízení tlumícího systému ... 43

Použitý software

CATIA V5R21 MATLAB R2017b

Seznam příloh

Příloha 1 Výkres – Sestava komplet Příloha 2 Výkres – Tlumící systém Příloha 3 Výkres – Držák čepu 1 Příloha 4 Výkres – Držák čepu 2 Příloha 5 Výkres – Držák čepu 3 Příloha 6 Výkres – Vahadlo Příloha 7 Ceník pálení plechu

(48)

Příloha 7:

(49)

DE C

F B

G A

H

3 3

2 2

4 4

1 1

1:20 Prezkousel

TU v Liberci

Podpis

Datum Index

Zmena

SESTAVA_KOMPLET

Technolog Kreslil Navrhl

C. seznamu Pozn.

Meritko

Nazev

Safarik Jindrich

ODK. OZNACENI

VYKRES MATERIAL MN.

CIS. ZASOBNIKU JED.

POZNAMKA 1

TLUMICI_SYSTEM

S-2 1

ks.

2

TERALAND_DO_6500

1 ks.

Safarik Jindrich

POLOTOVAR

1 2

10470

6760 Scale: 1:50

(50)

8

10

9 10

9 11

DE C

F B

G A

H

3 3

2 2

4 4

1 Safarik Jindrich Nazev 1

Cis. vykresu

Meritko Pozn.

C. seznamu C. sestavy

Navrhl Kreslil Technolog

Schvalil

TLUMICI_SYSTEM

Zmena Index

Stary vykr.

Datum Podpis

TU v Liberci

Prezkousel Normaliz.

1:10

S-2

ODK. OZNACENI

VYKRES MATERIAL MN.

CIS. ZASOBNIKU JED.

POZNAMKA

1 2

DRZAK_CEPU_1 ks.

1

2 DRZAK_CEPU_2 ks.

2

2 3 ks.

HYDRAULICKY_VALEC

2

4 VAHADLO ks.

3 5 ks.

PNEUMATICKA_PRUZINA 1

6 ks.

2 4

SVARENEC SVARENEC

DRZAK_CEPU_3 SVARENEC

1 7 OBOUSTRANY_TLUMIC ks.

Safarik Jindrich

ks.

8 9 10 11

SROUB_M16x65 ISO 4017 8

POLOTOVAR ISO 2340 CEP_30x70_A

CEP_40x80_A CEP_36x120_A

ISO 2340

ISO 2340 4

4 2

2

1830 1470

1 5 4 6

7 3

2

(51)

BC A

D

3 3

2 2

4 4

Meritko Pozn.

C. seznamu

Navrhl Kreslil

Technolog VAHADLO

Zmena Datum Index Podpis

TU v Liberci

Prezkousel

1:5

Roz- Polot.

a) b) c)

Mater.

Hr.hm.

C. hm.

11 600 Tr. odp. 001 PromitaniPresnost ISO 2768-mKTolerovani ISO 8015

Ra 6,3

( )

Ra 3,2

Safarik Jindrich

450 0,1

164.50,1

95 0,1

90 P7

50 H7

50 R 65

R

50 R

800,1

290 0,1

30 H7 Ra 3,2

Ra 3,2 Ra 3,2

T 40

(52)

BC A

D

3 3

2 2

4 4

Cis. vykresu

Meritko Pozn.

Schvalil

DRZAK_CEPU_1

Zmena Index

Stary vykr.

Datum Podpis

TU v Liberci

1:2

Roz- Polot.

a) b) c)

Mater.

Hr.hm.

C. hm.

Tr. odp. PromitaniPresnost ISO 2768-mKTolerovani ISO 8015

ODK. OZNACENI

VYKRES MATERIAL MN.

CIS. ZASOBNIKU JED.

POZNAMKA

1 1

VYPALEK_11 ks.

2 VYPALEK_12 VYPALEK ks.2

VYPALEK

1

11 523.1 11 523.1

3 ELEKTRODA E44.83 2-300 ČSN 05 5027 ks.2

02

Safarik Jindrich

POLOTOVAR

10 80

140 20

55 5

5

1 2

10 10

100

125

35

2x H7

1570

(53)

BC A

D

3 3

2 2

4 4

Meritko Pozn.

C. seznamu

Navrhl Kreslil

Technolog DRZAK_CEPU_2

Zmena Datum Index Podpis

TU v Liberci

Prezkousel

1:2

Roz- Polot.

a) b) c)

Mater.

Hr.hm.

C. hm.

ODK. OZNACENI

VYKRES MATERIAL MN.

CIS. ZASOBNIKU JED.

POZNAMKA

1 VYPALEK_21 11 523.1 ks.

2 VYPALEK_22 VYPALEK ks.

VYPALEK

3 1

VYPALEK_23 VYPALEK ks.

1 11 523.1 1

11 523.1

4 VYPALEK_24 VYPALEK ks.

11 523.1

5 ELEKTRODA E44.83 2-300 ČSN 05 5027 ks.

1

02

Safarik Jindrich

POLOTOVAR

2

155

80

40

1 2 3

4

55

55 5

5 100

220 502x H7

(54)

1 2

DE C

F B

G A

H

3 3

2 2

4 4

1 1

ODK. OZNACENI

VYKRES MATERIAL MN.

CIS. ZASOBNIKU JED.

POZNAMKA

1 1

ks.

VYPALEK_31

2 VYPALEK_32 ks.2

3 ELEKTRODA E44.83 2-300 ČSN 05 5027 ks.2

VYPALEK 11 523.1 11 523.1 VYPALEK

Safarik Jindrich Nazev

Cis. vykresu

Meritko Pozn.

Schvalil

DRZAK_CEPU_3

Zmena Index

Stary vykr.

Datum Podpis

TU v Liberci

1:2

Roz- Polot.

a) b) c)

Mater.

Hr.hm.

C. hm.

2

02

Safarik Jindrich

POLOTOVAR

45 35

142

50

2x H7

80

12

130

40

230 17.5

4x 15

55