DIPLOMOVÁ PRÁCE NÁVRH KONSTRUKCE NOSI Č E KONTEJNER Ů JAKO NÁSTAVBY NÁKLADNÍHO AUTOMOBILU ISUZU N60 TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

(1)

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

FAKULTA STROJNÍ

Katedra vozidel a motorů

NÁVRH KONSTRUKCE NOSIČE KONTEJNERŮ JAKO NÁSTAVBY NÁKLADNÍHO AUTOMOBILU

ISUZU N60

DIPLOMOVÁ PRÁCE

Bc. Vratislav Vojtěch

Květen 2014

(2)

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

FAKULTA STROJNÍ

Katedra vozidel a motorů

Obor N2301 Strojní inženýrství

Zaměření

2302T010-95 / Konstrukce strojů a zařízení

NÁVRH KONSTRUKCE NOSIČE KONTEJNERŮ JAKO NÁSTAVBY NÁKLADNÍHO AUTOMOBILU

ISUZU N60

DIPLOMOVÁ PRÁCE

Bc. Vratislav Vojtěch

Vedoucí diplomové práce: Doc. Dr. Ing. Pavel Němeček Konzultant diplomové práce: Dr. Jaroslav Vojtěch

Počet stran: 74 Počet obrázků: 57 Počet tabulek: 19 Počet příloh: 2

Květen 2014

(3)

Zadání

(4)

NÁVRH KONSTRUKCE NOSIČE KONTEJNERŮ JAKO NÁSTAVBY NÁKLADNÍHO AUTOMOBILU

ISUZU N60

Anotace:

Diplomová práce je zaměřena na návrh, konstrukci a kontrolu nosiče kontejnerů

jako nástavby nákladního automobilu. Obsahem první části práce je definice konstrukčních variant, konkurenčního prostředí a legislativních požadavků. Poté následuje část práce zabývající se vlastní konstrukcí celé sestavy, popisem jednotlivých dílů a možných pracovních stavů celé konstrukce. Obsahem další části je kontrola nosných částí konstrukce metodou konečných prvků. V poslední části najdeme průzkum trhu pro možnost nákupu hydraulického jeřábu. V závěru je práce stručně zhodnocena.

Klíčová slova: nosič kontejnerů, nákladní automobil, Isuzu, kontrola MKP

Annotation:

This thesis is focused on the design, construction and kontrol of container carriers as an extensit of a truck. First part contaion definitor of design option, competitive environment and legislative requirements. Then follows the part dealing with own design of the whole set, the description of the individual parts and the possible operation states of whole construction. Contain of the next part is necking of bearing parts with FEM (Finete element method). In last part we find market research for possibility of purchase a hydraulic crane. In conclusion is the thesis briefly reviewed.

Key words: container carriers, truck, Isuzu, FEM (Finete element method)

(5)

Prohlášení

Byl jsem seznámen s tím, že na mou diplomovou práci se plně vztahuje zákon č.

121/2000 sb., o právu autorském, zejména §60 – školní dílo.

Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé diplomové práce pro vnitřní potřebu TUL.

Užiji-li diplomovou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.

Diplomovou práci jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím diplomové práce a konzultantem.

Datum:

Podpis:

(6)

Poděkování

Rád bych tímto poděkoval vedení společnosti ProScan a.s. za vstřícnost při tvorbě této diplomové práce a poskytnutí potřebných informací.

Zároveň děkuji doc. Dr. Ing. Pavlu Němečkovi, vedoucímu této diplomové práce, za náměty a připomínky vedoucí k úspěšnému dokončení této práce.

(7)

1. Úvod 9

2. Kontejnerová přeprava 9

3. Kontejnery 13

3.1 Kontejnery vanového typu 13

3.2 Kontejnery valníkového typu 14

3.3 Speciální kontejnery 14

4. Legislativní požadavky 15

4.1 Zákon 56/2001 sb. 15

5. Osazované vozidlo 18

5.1 Technické parametry 19

6. Motivace 21

7. Průzkum trhu 22

7.1 WTC Písečná 23

7.2 Charvát CTS 23

7.3 Montex spol. s r.o. 24

7.4 Clearmont Automotive 25

7.5 Navara, a.s. 25

7.6 CargoAuto, s.r.o. 28

7.7 Kovex, spol. s r.o. 28

8. Volba konstrukční varianty 30

8.1 Hákový nosič kontejnerů s teleskopickým ramenem 31

8.1.1 Sklápění 31

8.1.2 Skládání a nakládání kontejneru 32

9. Konstrukce 33

9.1 Rám vozu 33

9.2 Základní rám nosiče 34

9.3 Výklopný rám 35

9.4 Pouzdro háku 37

9.5 Hák 38

9.6 Hlavní čep 39

9.7 Čep výklopného ramene 39

10. Provozní stavy konstrukce 40

10.1 Sklápění nákladu 40

10.2 Nakládání, skládání kontejneru 41

(8)

10.3 Stav při jízdě vozidla 42

11. Pevnostní kontrola jednotlivých komponentů 42

11.1 Hlavní čep 43

11.2 Čep pístnice 45

11.3 Čep ramene 46

11.4 Hák 48

11.4.1 Hák – sklápění 48

11.4.2 Hák – nakládání 50

11.5 Pouzdro háku 52

11.5.1 Pouzdro háku – začátek sklápění 52

11.5.2 Pouzdro háku – sklápění – vrchní poloha 53

11.5.3 Pouzdro háku – sklápění – Kontrola uzavřeného profilu 53

11.6 Základní rám 54

11.6.1 Základní rám – podpěra 54

11.6.2 Základní rám – uchycení hydraulických přímočarých motorů 56

11.7 Výklopný rám 57

11.7.1 Výklopný rám – sklápění 57

11.7.2 Výklopný rám – natahování 58

11.7.3 Výklopný rám – počátek sklápění 59

12. Návrh hydraulické ruky 59

12.1 Průzkum trhu 61

12.1.1 Palfinger crane 61

12.1.2 PM Group 62

12.1.3 FASSI Group 63

12.1.4 ATLAS GmbH 64

12.2 Vyhodnocení 64

13. Závěr 66

(9)

9

1. Úvod

Nákladní silniční přeprava hraje velmi významnou roli v oblasti přemisťování materiálů, surovin či výrobků. Některé oblasti vyžadují speciální aplikace, jako jsou například cisterny nebo trajlery na přepravu stavebních strojů. Většina nákladu se přemisťuje pomocí návěsů či skříňových nástaveb, které jsou uzpůsobeny pro nakládání palet.

Například ve stavebnictví je důležitá variabilita vozidla a možnost složení nástavby na místě stavby a odjezd vozidla na jiné stanoviště. K tomuto účelu se výborně hodí hákový nosič kontejnerů, který umožňuje rychlé naložení kontejneru na sypký materiál, dovoz materiálu na stavbu, složení kontejneru a odjezd vozidla. Jedno vozidlo může obsluhovat několik kontejnerů, tím nedochází k prostojům a vozidlo i s obsluhou může být plně vytížené a pracovníci stavby mají materiál stále k dispozici. Zároveň lze použít jinou nástavbu, která splňuje rozměrové podmínky, jako například nádobu na kapaliny nebo stavební buňku.

Společnost Proscan a.s. se zabývá mimo jiné prodejem lehkých nákladních vozů japonské Isuzu. Samozřejmostí je nabídka vozů včetně nástaveb, a jelikož stavební firmy vozy s kontejnerovým nosičem hojně využívají, rozhodlo se vedení firmy věnovat této oblasti větší pozornost. Pro osvětlení problematiky těchto nástaveb byla zadána tato práce, jejímž výsledkem by měla být konstrukce nosiče kontejnerů pro vozy Isuzu dle výše uvedeného zadání. Práce by měla obsahovat i legislativní požadavky pro výrobce nástaveb a průzkum trhu v této oblasti.

2. Kontejnerová přeprava

Jak bylo výše uvedeno, kontejnerová přeprava má velkou výhodu ve vysoké variabilitě možného nákladu, zároveň pak i v možné úpravě jednotlivého nosiče dle konkrétních požadavků zákazníka pro případ, kdy bude potřebovat specifickou nástavbu. Tím lze dosáhnout vysokou vytíženost nákladního automobilu určeného pro provoz s touto nástavbou a právě to může zákazníka přesvědčit pro koupi našeho produktu. Dnes lze vybírat nosiče od celé řady výrobců a zároveň každý výrobce nabízí širokou škálu výrobků pro různé aplikace a o různých nosnostech a rozměrech. Výrobci jsou limitováni legislativou a to především omezením šířky automobilu a maximálním povoleným zatížením. To také určuje

(10)

10

výrobce automobilu dle dané kategorie a velikosti vozidla. Nosiče jsou převážně určené pro montáž na valníkovou část vozidla přivařením či přišroubováním na rám vozu. Další možností je možnost montáže na přívěs vozidla, který může táhnout například i traktor, případně může být součástí soupravy.

obr. 1: Hákový nosič v soupravě (www.mariuspedersen.cz)

Jelikož je maximální šířka dána legislativou, lze nosiče rozdělit dle maximálně možné délky přepravovaného kontejneru a jeho maximální hmotnosti i s nákladem. Nosnosti nástaveb se dnes pohybují v rozmezí 2 až 35 tun a délky dle délky rámu použitého vozu.

Podle konkrétního provedení lze nosiče rozdělit na hákové a ramenové. Hákové lze dále rozdělit dle mechanismu použitého pro skládání kontejneru. Lze použít teleskopický mechanismus či kloubové rameno. Jinou variantou hákového nosiče je nosič traktorový.

(11)

11

obr. 2: Hákový nosič s kloubovým ramenem (www.charvat-cts.cz)

obr. 3: Hákový nosič teleskopický traktorový (www.charvat-cts.cz)

(12)

12

Systém nosiče s kloubovým ramenem je velmi jednoduchý. Pohyb kontejneru je zajišťován přímočarými hydromotory a přenášen přes pouzdra a čepy s kluzným ložiskem.

Konstrukce je složená z plechů a profilů svařených do kompaktní konstrukce. Výhodou tohoto řešení je jeho jednoduchost a zároveň velmi dobrý přístup ke všem pohybujícím se členům, což umožňuje rychlý servis. Nevýhodou je však možnost použití jen jedné délky kontejneru.

Dále jsou na trhu ramenové nosiče kontejnerů, které se výrazně liší od ostatních konstrukcí, a to použitím dvou ramen, která slouží k nakládání kontejnerů vanového typu. U tohoto kontejneru je požadavek stálé vodorovné polohy, což tento typ kontejnerového nosiče umožňuje. Je to zajištěno zavěšením kontejneru na řetězech. Dále je pak konstrukce vybavena hydraulickým výsuvem pro lepší manipulaci při nakládání a skládání kontejneru na místo určení. Nevýhodou této konstrukce je možnost použití jen jednoho typu kontejneru s danou šířkou a nutnost použití stabilizačních podpěr.

obr. 4: Ramenový nosič kontejnerů (www.fornal.cz)

(13)

13

3. Kontejnery

Kontejnery jsou vyráběny v různých provedeních, jsou přizpůsobovány daným podmínkám a trhu. Kontejner je ocelová vana z plechů přivařená na ocelovém rámu svařeného z válcovaných profilů. Na tento rám lze kromě plechové vany namontovat další celky, jako například obytné buňky, nádoby či vysokozdvižné plošiny. Kontejnery jsou primárně určeny k přepravě sypkých materiálů. Zároveň jsou ale hojně využívány pro přepravu dalších věcí, jako například stavebních strojů a jiné techniky.

3.1 Kontejnery vanového typu

Jde pravděpodobně o nejpoužívanější typ konstrukce. Vyrábí se v mnoha délkách a výškách bočnic, s otevíracím čelem, případně i bočnicemi. Tento typ kontejneru simuluje korbu valníku jen s tou výhodou, že se tato korba může složit na určené místo. Dále se tento kontejner může doplnit střechou a dalšími nástavbami.

Kontejner je osazen okem pro zachycení a natažením hákem kontejnerového nosiče.

obr. 5: Vanový kontejner (www.kontejnerovatechnika.cz)

(14)

14

3.2 Kontejnery valníkového typu

Rám je stejný jako u vanového kontejneru, chybí však bočnice. Tato plošina je používána pro přepravu stavebních strojů, paletizovaných materiálů a např. speciální mechanizace. S výhodou velké variability je používán pro vojenské účely.

obr. 6: Valníkový kontejner (www.kontejnerovatechnika.cz)

3.3 Speciální kontejnery

Na trhu je nespočetně aplikací, které můžeme zařadit do této skupiny. Pro představu uvádím několik příkladů.

obr. 7: Speciální kontejnery (www.kontejnerovatechnika.cz)

(15)

15

4. Legislativní požadavky

Jelikož se jedná o výrobek pohybující se na pozemních komunikacích, musí se výrobce řídit legislativou. Je nutné dodržovat maximální možné rozměry vozidla, maximální přípustnou hmotnost vozidla, rozložení hmotnosti na nápravy. Zároveň musí výrobce dbát na bezpečnost při výrobě, hlavně pak na bezpečnost při provozování tohoto zařízení.

4.1 Zákon 56/2001 sb.

Část 1, §2, odstavec (7) tohoto zákona určuje zařazení kontejnerového nosiče do skupiny „samostatný technický celek“. Je zde také řečeno, že tento typ výrobku může být schvalován nezávisle na vozidle, ale pouze k jednomu typu vozidla a je nutné se řídit prováděcím právním předpisem k tomuto určeným.

Část 3, §15, odstavec (1) – pakliže bychom chtěli uvádět na trh náš výrobek hromadně, musíme mít pro samostatný technický celek vozidla platné osvědčeni o homologaci. Odstavec (3) – ministerstvo zveřejňuje pro účely rozhodování o schvalování technické předpisy, normy a technické specifikace (předpisová základna) podle kterých bude samostatný technický celek schvalován.

§16, odstavec (4) – zkoušky typu požadované ministerstvem k homologaci se provádějí na náklady výrobce.

Dle §17, odstavec 1, je třeba podat písemnou žádost pro schvalování typu technického celku. Žádost musí obsahovat údaje o firmě, případně osobní údaje, pakliže se jedná o fyzickou osobu, obchodní označení výrobku, značku (obchodní název stanovený výrobcem) a typ technického celku. Dále pak účel, pro který má být výrobek používán a údaje o způsobu zajištění záručního a pozáručního servisu. Žádost musí být doložena doklady o existenci právnické osoby, která bude výrobek uvádět na trh, informační složku obsahující nákresy, fotografie a další doklady stanovené informačním dokumentem pro konstrukci samostatného technického celku, osvědčení o homologaci výrobku, návod k obsluze v českém jazyce a prohlášení o zavedení systému řízení jakosti a kontroly výroby.

(16)

16

§19 – Pro schválení samostatného technického celku je nutné prokázat:

- typ výrobku splňuje požadavky dle předpisové základny - způsobilost výroby a kontrolních postupů

Ministerstvo ověří na náklady výrobce účinnou kontrolu a výrobu, dále pak zajistí opět na náklady výrobce zkoušky výrobku, případně montáže výrobku na vozidlo u zkušebny pověřené ministerstvem. Ministerstvo je oprávněné i po splnění výše uvedených podmínek neschválit typ samostatného silničního celku, pakliže je podezření, že by při provozu zařízení došlo k porušení bezpečnosti provozu na pozemních komunikacích.

§23 – Pozbytí platnosti osvědčení o schválení technické způsobilosti typu.

- uplynutí doby, na které je osvědčení vydáno

- 30 dnů od úmrtí osoby, které bylo osvědčení uděleno

- dnem, kdy rozhodnutí ministerstva o odnětí osvědčení nabylo právní moci

§24 – Povinnosti výrobce.

Výrobce je povinen poskytnout pro účely homologace typu ministerstvu výrobek k ověření technických požadavků. Každý výrobce, který je držitelem osvědčení o homologaci, je povinen uvádět na trh výrobky, které splňují podmínky této homologace, zajistit výrobu a účinnou kontrolu , kterými se zajistí systém řízení jakosti a kontroly výroby, zajistit provádění zkoušek na zařízení k tomu určeném, zajistit zaznamenání výsledků těchto zkoušek do knih, které budou dostupné po dobu stanovenou ministerstvem. Výrobce je dále povinen sledovat jím vyrobené výrobky a činit opatření pro udržení jejich technické způsobilosti, umožnit ministerstvu kontrolu výroby a předložit zkušební knihy, záznamy o výrobě a umožnit odebrání vzorků ke zkoušení, zajisti náhradní díly po dobu pěti let po ukončení výroby, poskytnout každému na vyžádání informace nezbytné k provozování výrobku a informace o technických údajích silničního vozidla z doby jejího prvního uvedení do provozu.

(17)

17 §25, odstavec (2).

Výrobce samostatného technického celku je povinen na každý výrobek umístit označení obchodního názvu nebo značky, případně typové značky.

§26 – Dohled nad výrobou

Ministerstvo provádí kontrolu a dohled nad výrobou. Pakliže zjistí, že výrobce porušuje při výrobě povinnosti stanovené tímto zákonem, je oprávněno podle povahy zjištěným nedostatků uložit výrobci způsob a lhůtu k odstranění těchto nedostatků a jejich příčin.

Ostatní práva a povinnosti při výkonu dohledu nad výrobou stanoví zvláštní právní předpis.

Může-li být bezprostředně ohrožen život nebo zdraví osob nebo bezpečnost provozu na pozemních komunikacích, je ministerstvo oprávněno okamžitě pozastavit výrobu a zadržet osvědčení o homologaci.

§28 – Silniční vozidla vyráběná v malých sériích

Ministerstvo může na základě písemné žádosti výrobce povolit výjimku z informačního dokumentu stanoveného pro schvalování typu výrobku.

Malou sérií se rozumí výroba nejvýše 500 ks výrobků v průběhu jednoho kalendářního roku.

(18)

18

5. Osazované vozidlo

Vozidlem, na které by měl být nosič kontejnerů osazen, je Isuzu N60. Jedná se o řadu malých nákladních vozů japonské značky Isuzu Motors. Rozměry vozu a další technické parametry jsou uvedeny v tab. 1 a 2.

obr. 8: Nákladní vůz Isuzu řady N (www.isuzutrucks.cz)

(19)

19

5.1 Technické parametry

tab. 1: rozměry a hmotnosti vozu Isuzu N60 (www.isuzutrucks.cz)

(20)

20

tab. 2: údaje o vozu Isuzu N60 (www.isuzutrucks.cz)

(21)

21

6. Motivace

Společnost Proscan a.s. zajišťuje prodej a servis vozů Isuzu. Na základě průzkumu trhu bylo zjištěno, že zákazníci mají velký zájem o variantu nosiče kontejnerů, jenž má uplatnění ve všech oblastech použití těchto nákladních automobilů. Vozidla jsou však dodávána od výrobce bez nástaveb, z toho důvodu musí instalovat nástavbu prodejce v ČR. Na trhu je několik výrobců, kteří dodávají již vyvinuté, vyzkoušené a legislativně prověřené nástavby. Pro prověření této skutečnosti byl proveden průzkum trhu a jeho výsledky jsou uvedeny níže v další kapitole.

obr. 9: Nosič kontejnerů CTS servis na vozidle Iveco (www.charvat-cts.cz)

Jelikož je velký tlak na cenu takto vybavených vozidel, vedení společnosti Proscan a.s.

se rozhodlo, že prověří možnost konstrukce vlastního zařízení, které by bylo možné

(22)

22

instalovat na dodávané vozy. Konstrukce by měla umožňovat skládání a nakládání různě dlouhých kontejnerů vlastní konstrukce. Vlastní konstrukce kontejnerů je nástrojem pro další obchodní možnosti firmy, avšak není obsahem této práce. Hlavním požadavkem zadavatele je zvětšení prostoru mezi rámem vozu a kontejnerem pro možnost instalace dalších zařízení. Konkrétně to znamená, že je třeba navrhnout co nejužší konstrukci, která zajistí umístění kontejneru ve vyšší pozici. Pro konstrukci a kontrolu nosiče bude kalkulováno s hmotností nákladu včetně kontejneru 5 tun. Vůz Isuzu N60 má maximální užitečné zatížení 3635 kg, avšak pro potřeby kontroly bude uvažováno s možností přetížení a určitou bezpečností.

Dalším konstrukčním prvkem použitým na nabízeném voze bude hydraulická ruka, která bude sloužit k manipulaci s nákladem, přemisťování paletovaného materiálu a další operace. Hlavní motivací pro použití tohoto zařízení je samostatnost dodaného vozu, neboli možnost naložení či složení jakéhokoliv nákladu v požadované hmotnosti bez použití další techniky. Nosnost této ruky by měla být minimálně 2 tuny, aby byla schopná naložit (složit) europaletu např. se stavebním materiálem, jejíž hmotnost bývá cca 1500 kg. Návrh této ruky bude řešen dodavatelsky. Proto dalším úkolem této práce v je průzkum trhu a volba nejlepšího dodavatele.

7. Průzkum trhu

Pro potřeby průzkumu trhu byl použit internetový vyhledavač a internetové stránky jednotlivých dodavatelů. Zmiňuji výrobky 7 výrobců, kteří nabízejí ve svém portfoliu výrobek s názvem nosič kontejnerů.

- WTC písečná - Charvát CTS a.s.

- Montex

- Clearmont Automotive - Navara

- Cargo Auto - Kovex

(23)

23

7.1 WTC Písečná

Společnost vyrábí zemědělskou techniku, nástavby, lžíce a další konstrukční prvky. Jejich výrobek „Portýr“ je traktorový nosič kontejnerů. Je vyráběn v 11 řadách, každá řada je určena pro určitou hmotnost. Rozpětí možných hmotností jsou od 2,1 tuny až po 20 tun. Všechny nosiče jsou určeny pro montáž na valník za traktor a jejich konstrukce je s výsuvným teleskopickým hákem pro možnost nakládání kontejnerů různých délek.

obr. 10: Nosič kontejnerů WTC Písečná (www.wtc-pisecna.cz)

7.2 Charvát CTS

Podnik s dlouholetou strojírenskou tradicí, člen skupiny Charvát Group, vyrábí jednoramenné i dvouramenné nosiče kontejnerů od nosností 2,5 tuny do 30 tun pro nákladní vozidla všech značek. Dále pak vyrábí kontejnery vlastní konstrukce v provedení klasickém i speciálním. Dále pak podnik zajišťuje obchodní zastoupení dánskému výrobci hydraulických jeřábů HMF. Z toho důvodu je firma komplexně technologicky vybavena pro osazení námi řešeného vozidla.

V portfoliu firmy jsou jak nosiče teleskopické, tak i nosiče s kloubovým ramenem, jejichž výhody a nevýhody jsou popsány v kapitole 2 této práce. Tento výrobce je také schopen poskytnout komplexní řešení v této oblasti, neboli je schopen reagovat na zadání zákazníka podobné našemu a je schopen vozidlo osadit všemi požadovanými technickými celky a zároveň dodat potřebný počet a konstrukční řešení kontejnerů, což je jeho velká výhoda na trhu.

(24)

24

obr. 11: Nosič kontejnerů s teleskopickým

ramenem CTS Okřínek + hydraulická ruka HMF (www.charvat-cts.cz)

7.3 Montex spol. s r.o.

Tato kolínská společnost se řadí mezi jednoho z největších výrobců nástaveb pro nákladní automobily v České republice. Zabývá se hlavně výrobou valníkových nástaveb a své nástavby, včetně chladírenských a speciálních, umisťuje na kontejnerovou základnu kompatibilní s kontejnerovými nosiči českých výrobců. Avšak nosiče sám nevyrábí a nedodává ani hydraulické jeřáby, proto je oproti firmě Charvát CTS pro naši konfiguraci znevýhodněn. Dále jsou v nabídce firmy přepravní systémy, které jsou uzpůsobeny pro naložení a složení kontejneru pomocí kontejnerového nosiče a slouží je pro převoz kontejneru na další vzdálenost.

obr. 12: přepravní plošina Montex (www.montex.cz)

(25)

25

7.4 Clearmont Automotive

Výrobce a dodavatel nástaveb pro nákladní, užitková, osobní a expediční vozidla.

V nabídce této společnosti je dodávka a montáž nosičů kontejnerů Charvát CTS, tím pádem se nejedná přímo o výrobce, ale je zde možnost montáže uvedeného výrobku na dodaný automobil. Je zde možné zároveň instalovat hydraulický jeřáb TEREX.

7.5 Navara, a.s.

Společnost sídlící v Novosedlech se zabývá vlastním vývojem a výrobou nosičů kontejnerů, také jejich instalací na vozidlo a případným dovybavením vozu hydraulickým jeřábem. Tyto výrobky je schopen instalovat na nové vozy, ale také je schopen přestavovat nástavby. V praxi to znamená, že pokud si zákazník přiveze vozidlo s valníkovou nástavbou, je možné danou nástavbu odejmout a namontovat jinou, například již zmiňovaný nosič kontejnerů.

Dále pak společnost vyrábí kontejnery vlastní konstrukce, čili je v této oblasti přímým konkurentem podniku Charvát CTS Okřínek.

Navara a.s. vyrábí a dodává tyto typy nosičů:

- Teleskopické - Kloubové - Dvouramenné - Třmenové - Traktorové - Hákové a lanové

První tři typy jsou typově srovnatelné s konkurencí. Kloubové nosiče dodávají v nosnostech 3 a 5 tun a jedná se cenově nižší variantu, avšak je vhodná jen pro jednu délku kontejnerů. Dvouramenné provedení slouží pro převoz kontejnerů, které musí mít při skládání a nakládání vodorovnou polohu. Teleskopické nosiče jsou univerzálnější než kloubové, jelikož mohou nosit kontejnery různých délek. Jejich pořizovací náklady jsou však vyšší. Třmenové nosiče jsou určeny pro montáž na starší vozy Tatra 148 a Tatra 815. Co se týče lanových nosičů, jedná se o starší typ, kdy nakládka kontejneru probíhá

(26)

26

pomocí ocelových lan. Tento typ se již nevyrábí, proto společnost Navara provádí jen jejich servis a prodej náhradních dílů.

obr. 13: teleskopický nosič kontejnerů Navara (www.navara.cz)

obr. 14: kloubový nosič kontejnerů Navara (www.navara.cz)

(27)

27

obr. 15: dvouramenný nosič kontejnerů Navara (www.navara.cz)

obr. 16: třmenový nosič kontejnerů Navara (www.navara.cz)

(28)

28

7.6 Cargo auto, s.r.o.

Tato společnost vyrábí a dodává traktorové nosiče i nosiče určené pro montáž na rám nákladního automobilu. Jedná se o kloubové i teleskopické nosiče. Traktorové nosiče jsou dodávány v hmotnostech 2,5 až 20 tun. Konstrukce zařízení pro nákladní vozy vykazuje vysokou podobnost k ostatním výrobcům.

7.7 Kovex, spol s r.o.

Jeden z mála výrobců, který nabízí starý typ lanového nosiče kontejnerů. Toto řešení nabízí v dvou variantách nosnosti a to 8 a 10 tun. Jedná se o již překonané řešení, ale tyto kontejnery jsou stále používány, proto jsou lanové nosiče stále dodávány.

Společnost zároveň vyrábí a dodává hákové nosiče kontejnerů v nosnostech 0,5 až 17 tun. Také k těmto výrobkům umí vyrobit a dodat potřebné kontejnery.

obr. 17: hákový nosič kontejnerů Kovex s nosností 0,5 tuny (www.kovex-sro.cz)

(29)

29

obr. 18: hákový nosič kontejnerů Kovex s nosností 17 tun (www.kovex-sro.cz)

obr. 19: lanový nosič kontejnerů Kovex s nosností 10 tun (www.kovex-sro.cz)

(30)

30

8. Volba konstrukční varianty

Dle výše uvedených možností mohu vybírat z několika konstrukčních řešení, které se dnes používají. Vymýšlet zcela nové řešení, které bude mít naprosto jinou kinematiku pohybů, jiný systém a revoluční řešení není cílem této práce. Cílem je najít optimální řešení již vymyšlené a odzkoušené, a přizpůsobit toto řešení našemu zákazníkovi.

Na současném trhu se nachází tyto konstrukční varianty:

- Lanový nosič

- Hákový nosič teleskopický - Hákový nosič kloubový - Dvouramenný nosič

Konstrukce lanového nosiče je již překonaná a nebylo by to dobré řešení pro naši aplikaci. Zároveň se tyto nosiče používaly pro větší tonáže a na rozměrově větší vozy, z důvodu poměrně větších zástavbových rozměrů.

Hákový nosič kloubový by byl možný použít, je cenově výhodný, hmotnostně nenáročný, avšak je zde jedna pro nás poměrně dost důležitá nevýhoda a to ta, že lze použít jen jedna délka kontejnerů, což neodpovídá zadání. Jinak je kloubové řešení velmi jednoduché a je třeba s ním do budoucna počítat pro další aplikace, hlavně z důvodu lehké konstrukce a velmi dobrého přístupu ke všem částem, což zkracuje čas servisu a tím i finanční nároky na jeho údržbu jsou nižší.

Dvouramenný nosič je pro naše podmínky nevhodný, protože používané kontejnery nejsou vhodné pro stavební materiály, stroje, palety a další náklad, který potřebuje náš zákazník přepravovat. Tyto kontejnery nejsou určeny pro sklápění, které neumožňuje ani konstrukce nosiče. Jedna z podmínek zadání je jednostranné sklápění, proto je tento systém pro nás nevhodný.

Z výše uvedených skutečností je zřejmé, že jediné použitelné řešení pro naše zadání je hákový nosič kontejnerů s teleskopickým ramenem. Toto řešení umožňuje jednostranné sklápění a je možné používat různé délky kontejnerů.

(31)

31

8.1 Hákový nosič kontejnerů s teleskopickým ramenem

Tato varianta se skládá ze 4 hlavních částí.

- Hák s kluzným vedením

- Pouzdro háku s kluzným vedením - Výklopný rám

- Základní rám

Vše je spojeno čepy a pouzdry, pohyb je zajištěn pomocí lineárních hydromotorů, hydromotor je použit i pro výsuv teleskopického ramene. Tento hydromotor je umístěn uvnitř pouzdra háku. To je hlavní nevýhoda tohoto řešení, jelikož při jeho poruše je nutná demontáž háku a servis je časově náročnější.

8.1.1 Sklápění

Sklápění materiálu je zajištěno spojením výklopného rámu a pouzdra háku, tím dochází ke zdvihání celé konstrukce a vysypání materiálu.

obr. 20: hákový nosič s teleskopickým ramenem – sklápění (www.charvat-cts.cz)

(32)

32

Při tomto úkonu je teleskopické rameno plně vysunuto jako při jízdě. Je zachyceno zádržným systémem, který fixuje kontejner při jízdě a při sklápění. Každý výrobce má tento systém řešen jinak a je třeba na toto při konstrukci dbát. Bez tohoto systému by hrozilo převržení kontejneru z vozidla při velké boční síle při průjezdu zatáčkou. Pro fixaci je důležité, aby fixační prvky na kontejneru rozměrově odpovídali zařízení na nosiči.

8.1.2 Skládání a nakládání kontejneru

K tomuto účelu je nutné, aby se teleskopický mechanismus dostal do zadní polohy, neboli tento mechanismus se kompletně zasune. Zároveň musí být zajištěno odblokování fixačního mechanismu a poté zrušení pevného spoje mezi výklopným rámem a pouzdrem háku. Naopak výklopný rám musí být pevně spojen se základním rámem. Po započetí práce hydromotorů začne kontejner sjíždět přes zadní rolny a v určité poloze a čase se dotkne země. Pomocí ocelových rolen umístěných na zadní části kontejneru je docíleno úplného vyložení. Zároveň se odblokuje zařízení na samotném háku, které zajišťuje kontejner v naloženém stavu na háku. Při naložení je postup naprosto stejný, jen v opačném pořadí.

obr. 21: hákový nosič s teleskopickým ramenem – skládání (www.pekass.eu)

(33)

33

9. Konstrukce

Jak již bylo zmíněno v předchozím textu, vlastní konstrukce bude vycházet z varianty hákového nosiče s teleskopickým ramenem. Hlavní požadavek zadavatele je zvětšení prostoru mezi rámem vozu a kontejnerem pro možnost umístění dalších zařízení, proto je nutné navrhnout co nejužší konstrukci natahovacího a sklápěcího mechanismu. Toto řešení by také mělo zajistit vyšší umístění kontejneru oproti konkurenci, které poskytne požadovaný prostor.

9.1 Rám vozu

Základem pro určení rozměrů rámu nosiče kontejnerů je rám vozu. Jedná se o rám složený z U profilů o rozměrech 214 x 70 x 5 mm (výška stojiny x šířka pásnice x tloušťka). Šířka rámu je 750 mm a výška rámu u středu zadních kol v nenaloženém stavu je také 750 mm. Na tento rám bude přišroubován základní rám nosiče. Spojení obou rámů je zajištěno pomocí úhelníků svařených z plechů o tloušťce 5 mm, tento spoj přenáší zatížení nákladem a samotnou nástavbou na rám vozu.

obr. 22: rám vozu Isuzu N60

(34)

34

9.2 Základní rám nosiče

Tato součást je připevněna šrouby k rámu vozidla pomocí úhelníků svařených z plechů o tloušťce 5 mm. Základním prvkem jsou profily tvaru U o rozměru 100x50x5 mm. V zadní části rámu jsou U profily vyztuženy plechem tloušťky 5 mm, který mění otevřený profil v uzavřený a dále jsou vloženy do profilů ocelové kostky, v kterých je nalisováno ocelové pouzdro pro hladký a bezúdržbový chod spoje mezi základním a výklopným rámem.

Obě části rámu jsou spojeny dutými profily o rozměru 50x30x3 mm spojené s rámem koutovým svarem. V přední části je přivařeno ukotvení hlavních hydraulických válců. Samotné spojení je dále uskutečněno čepy z materiálu ČSN 14 220.6. Dále jsou na rámu umístěny dva prvky pro zajištění spojení výklopného rámu a základního rámu při jízdě vozidla nebo při skládání, respektive nakládání kontejneru. Tyto prvky jsou malé hydraulické válce, do kterých je přivedena tlaková kapalina při spuštění uvedených funkcí. Na hlavních profilech jsou umístěny 4 podpěry kontejneru svařené z výpalků o tloušťce 10 mm, které nesou kontejner při jízdě a zároveň slouží jako jeho boční fixace.

obr. 23: základní rám nosiče kontejnerů

(35)

35

9.3 Výklopný rám

Úkolem tohoto zařízení je zajistit obě požadované funkce nosiče kontejnerů. Při sklápění je výklopný rám pevně spojen s pouzdrem háku a otáčí se kolem osy hlavního čepu. V zadní části rámu jsou navařeny kruhové příruby, do kterých jsou nalisována bronzová pouzdra. Mazání tohoto spoje je zajištěno pomocí vrtání a spirálových drážek v hlavním čepu.

Dalším úkolem výklopného rámu je zajištění otáčivého pohybu pouzdra háku při skládání nebo nakládání kontejneru. Tento pohyb se uskutečňuje podél osy čepu výklopného rámu. Čep je umístěn v držácích vypálených z plechů o tloušťce 20 mm a kruhových přírub o tloušťce 40 mm. Základní tělo rámu je sestaveno z ocelových U profilů 100x50x5 mm, v zadní časti vyztuženy plechem o tloušťce 5 mm pro vyztužení.

Obě poloviny jsou k sobě spojeny ocelovými tyčemi o průměru 50 mm.

Další důležitou částí je držák rolen určených k navádění kontejneru na celou konstrukci. Rolny jsou nasazeny na ocelové tyči o průměru 50 mm pomocí ocelového pouzdra, které je uloženo volně na čepu. Mazání je zajištěno přes čep pomocí vyvrtaných děr (axiální a radiální) a vyfrézované šroubovice. Celá tyč je nesena držáky, které jsou vypáleny z plechů o tloušťce 10 mm a jsou přivařeny na základní profily.

V části této práce věnované kontrole tohoto dílu je uvedena skutečnost, že při maximálním zatížení nosné tyče se konce prohnou o cca 2 mm, což je nepřijatelné. Na základě této kontroly byla provedena úprava konstrukce přidáním trojúhelníkových výztuh. Níže uvedené obrázky již ukazují finální variantu po úpravě.

V přední části konstrukce je umístěna ocelová deska, která zajišťuje spodní krajní polohu pouzdra háku. Zároveň tato deska nese prvky pro pevné spojení pouzdra háku a výklopného rámu. Těmito prvky jsou opět hydraulické válce, stejně jako v případě prvků, umístěných na základním rámu. Deska je vypálena z plechu 20 mm.

Ve vrchní části jsou umístěny prvky pro fixaci kontejneru při jízdě a při sklápění. Jsou to v podstatě kolejnice, do kterých se vsunou čepy přivařené na kontejneru při vysouvání teleskopického mechanismu ve fázi nakládání kontejneru. Tím dojde k fixaci kontejneru k výklopnému rámu, tím pádem i k rámu vozu.

(36)

36

obr. 24: výklopný rám – vrchní pohled

obr. 25: výklopný rám – spodní pohled

(37)

37

9.4 Pouzdro háku

Výsuvný pohyb teleskopického ramena je zajišťován pomocí pouzdra rámu. Tato součást slouží jako kluzné vedení pro posuvnou část háku a zároveň se otáčí kolem čepu pouzdra rámu a tím zajišťuje možnost složení a naložení kontejneru. V dutině pouzdra je instalován čep přímočarého hydraulického motoru, který zajišťuje výsuv teleskopu.

Rotační pohyb je uskutečňován okolo čepu, na kterém je nasazena celá konstrukce.

V ocelových pouzdrech jsou nalisována pouzdra bronzová pro zajištění hladkého chodu.

Mazání je opět zajištěno mazacími kanály uvnitř čepů a vyfrézovanými drážkami ve tvaru šroubovice na povrchu čepu v místě styku s pouzdry.

Základní konstrukce pouzdra je vytvořena z U profilů 140x70x5 mm. Tyto dva profily jsou k sobě přivařeny pro dosažení uzavřeného profilu 140x140x5 mm. Uvnitř tohoto profilu jsou šroubovými spoji připevněny kluzné lišty, které jsou broušeny a jsou v nich vyfrézované příčné drážky pro možnost mazání. Celý profil je pak opásán plechem tloušťky 10 mm pro zpevnění celého mechanismu. Otočná pouzdra jsou k základnímu profilu připevněny výpalky o tloušťce 35 mm a těmto výpalkům jsou připevněny také držáky čepů, které ve finálním montážním celku drží hlavní hydraulické motory. Tyto držáky jsou vyrobeny z plechů o tloušťce 20 mm.

obr. 26: pouzdro háku

(38)

38

9.5 Hák

Součástí háku je druhá část konstrukce teleskopického mechanismu. Opět jsou použity dva podélně svařované U profily, tentokrát však o rozměru 100x100x4 mm. Na tyto profily jsou našroubovány kluzné broušené lišty tak, aby bylo dosaženo negativního tvaru pouzdra háku s určitou kluznou vůlí. V dutině tohoto profilu je po konečně montáži umístěn hydraulický přímočarý motor teleskopického mechanismu. Ten je uchycen pomocí oka a čepu. Čep má zapuštěnou hlavu do boční kluzné lišty a na druhé straně je zajištěn pojistným kroužkem a tento konec je tak zapuštěn.

K tomuto profilu je přivařena stojina, která je také vyrobena z uzavřeného dutého profilu 100x100x4 mm. V místě spoje je umístěno opásání plechem tloušťky 5 mm, které je svařeno s opásáním umístěným na kluzném profilu. Toto opásání zajišťuje tuhost celé konstrukce, jelikož je spoj velmi namáhán jak při skládání a nakládání kontejneru, tak i při sklápění materiálu.

Do horní části stojiny je umístěn samotný hák, který je vyroben z plechu o tloušťce 50 mm. Tvar háku je navržen tak, aby pevnostně vyhověl všem pracovním stavům konstrukce. Na háku je instalován zajišťovací mechanismus, který se samovolně odjistí vlivem gravitační síly při skládání kontejneru a naopak při nakládání zabrání vypadnutí kontejneru z háku.

obr. 27: hák (vlevo), zajišťovací mechanismus (vpravo)

(39)

39

9.6 Hlavní čep

Rotační pohyb mezi výklopným rámem a základním rámem je zajištěn pomocí hlavního čepu. Průměr čepu je 60 mm a je vyroben z materiálu ČSN 14 220.6. Na jedné straně je osazen zajišťovacím plechem, který zabraňuje čepu v otáčivém pohybu a zároveň v axiálním posunu. Na druhé straně je zajištěn pojistným kroužkem. V ose čepu je vyvrtaná díra pro rozvod mazacího tuku. V místě styku s pouzdry jsou vyfrézovány drážky ve tvaru šroubovice a vyvrtány radiální otvory. Čep bude osazen maznicí pro možnost pravidelného doplňování mazacího tuku.

obr. 28: hlavní čep

9.7 Čep výklopného ramene

Jedná se o stejné provedení čepu jako v předchozím případě, čep je i stejně zajištěn, avšak jeho průměr je 50 mm. Čep slouží k zajištění rotačního pohybu mezi výklopným rámem a pouzdrem háku.

obr. 29: čep výklopného rámu

(40)

40

10. Pracovní stavy konstrukce

Jednotlivé pracovní stavy konstrukce vyplývají z úkolů, které má zařízení vykonávat.

Jedná se o sklápění, nakládání respektive vykládání kontejneru a statická poloha s vytaženým teleskopickým mechanismem při jízdě vozidla.

10.1 Sklápění nákladu

Při tomto úkonu je nutné zajistit pevné spojení výklopného rámu a pouzdra háku.

To je zajištěno pomocí hydraulických válců namontovaných na výklopném rámu, které vysouvají zajišťovací čep do otvorů v plechu přivařeném na pouzdru háku. Při požadavku obsluhy na sklápění se tento čep zasune do otvoru v plechu a zajistí tak spojení obou součástí.

Poté začne proudit do hlavních hydraulických motorů tlaková kapalina. Výsuvem pístnic těchto motorů dochází k otáčení celé konstrukce kolem hlavního čepu a tím ke sklápění nákladu. Horní úvrať je na hodnotě 45 stupňů od vodorovného stavu a zajišťuje ji maximální vysunutí přímočarých motorů. V této pozici „visí“ kontejner na háku, proto je potřeba pečlivě hák zkontrolovat při tomto pracovním stavu.

obr. 30: pracovní stav – sklápění

(41)

41

10.2 Nakládání, skládání kontejneru

Při této činnosti jsou opět aktivním členem hlavní válce. Kinematika skládání je zajištěná zkrácením ramene, což umožňuje teleskopický mechanismus. Při zasunutí teleskopu dojde k odjištění kontejneru z fixačního mechanismu. Při požadavku obsluhy na skládání kontejneru dojde k odjištění mechanismu, který zajišťuje spojení mezi pouzdrem háku a výklopným rámem. Zároveň dojde k zajištění obdobného mechanismu, který spojuje výklopný rám k základnímu rámu, tím je umožněno otáčení pouzdra háku dle osy jeho čepu. Tím dochází ke sjíždění kontejneru přes koncové rolny až do chvíle, kdy se pojízdné válce kontejneru dostanou do kontaktu s podložkou. Poté se kontejner odpoutá od základní konstrukce a již je nesen jen hákem. V této fázi je hák nejvíce namáhán a je třeba tomuto okamžiku věnovat největší pozornost při kontrole. Zároveň dochází k odjišťování upínacího mechanismu háku a v krajní poloze je možné odjet s vozidlem a tím nechat kontejner na požadovaném místě.

Při nakládání plně naloženého kontejneru dochází v určité fázi k situaci, kdy jeho plnou hmotnost nese jen tyč, na které jsou instalovány vodicí rolny, proto je i této skutečnosti nutné věnovat zvýšenou pozornost.

obr. 31: pracovní stav – skládání, nakládání kontejneru

(42)

42

10.3 Stav při jízdě vozidla

Při jízdě vozidla jsou všechny kotvící prvky zajištěny pro maximální stabilitu nákladu.

Teleskopický mechanismus je vysunut tak, aby došlo k zasunutí čepů kontejneru do fixačních prvků. Při jízdě vozidla musí být zamezen jakýkoliv zásah obsluhy do polohy kontejneru, nejlépe deaktivací ovládacího zařízení, aby nedošlo k náhodnému odjištění některého z prvků, či dokonce k pohybu kontejneru.

Kontejner při jízdě nesou podpěry, které jsou součástí základního rámu. Tím je při jízdě odlehčen hák i vodící rolny. Tyto podpěry je nutné kontrolovat pro plné zatížení.

Podpěry stabilizují kontejner v bočním směru při jízdě vozidla zatáčkou.

Zajišťovací mechanismus umístěný na háku je v uzavřeném stavu a oko kontejneru mu tuto pozici nedovoluje měnit, což také přispívá k bezpečnosti zařízení.

obr. 32: pracovní stav – jízda

11. Pevností kontrola jednotlivých komponentů

Jak již bylo zmíněno v předchozí kapitole, během provozu zařízení dochází k několika stále se opakujícím situacím, kdy jednotlivé součásti konstrukce mění svojí polohu. Při

(43)

43

těchto situacích jsou díly rozdílně staticky zatížené, proto je nutné najít pro daný díl takovou polohu, při které je jeho zatížení největší a pro tuto situaci provést kontrolu.

Pro výpočet napětí byla použita MKP (metoda konečných prvků), což je metoda pro numerické řešení průběhu napětí, deformací a dalších jevů na předem vytvořeném modelu. Jako MKP řešič byl použit program ProEngineer, přesněji řečeno jeho aplikace Mechanica. Pro jednotlivé součásti konstrukce bylo provedeno uvolnění a na základě působících sil a jejich reakcí byl proveden výpočet MKP. Vstupující síly jsou pro díl uvedeny v tabulce u konkrétního dílu a jejich působiště je zřejmé z obrázků průběhu napětí či deformace. Zároveň zde můžeme nalézt okrajové podmínky, neboli ukotvení konstrukce. Dále je v tabulce uveden materiál, z kterého je kontrolovaný díl výroben, včetně jeho meze kluzu Remin a meze pevnosti v tahu Rm.

Jednotlivé síly jsou zadávány ve složkách Fx a Fz. Pro jednoznačnost jsou přiřazeny jednotlivé směry konkrétnímu stavu vozidla, tedy směr Z+ je kolmo na vozovku a směr X+ je ve směru jízdy.

11.1 Hlavní čep

K prvotnímu zatížení této součásti dochází během natahování kontejneru, kdy v určité fázi nese celou hmotnost kontejneru jen tento čep. Největší zatížení nastává v počáteční fázi sklápění materiálu, kdy musí čep přenést na rám složku síly ve směru X vyvolanou hlavními hydromotory.

Materiál: ČSN 14220.6

Remin 490 Mpa

Rm 685 Mpa

Fx -114 200 N

Fz 0 N

Napětí max. 215 Mpa Deformace max. 0,08 mm

tab. 3: hodnoty napětí a zatěžovací síly pro hlavní čep

(44)

44

obr. 33: průběh napětí při max. zatížení – hlavní čep

obr. 34: průběh deformace při max. zatížení – hlavní čep

11.2 Čep pístnice

Největších hodnot zatěžující síla nabývá v okamžiku, kdy přímočaré hydraulické motory začínají zvedat celou konstrukci při sklápění plně naloženého kontejneru.

Motory jsou namontovány tak, že jejich hrdlo je výš než pata válce, aby nedocházelo

(45)

45

k tlačení motorů do konstrukce, ale aby působící síla zvedala kontejner. Tento úhel je však poměrně malý, proto zatěžující síla vychází poměrně velká.

Remin 490 Mpa

Rm 685 Mpa

Fx -114 200 N

Fz -20 520 N

tab. 4: hodnoty napětí a zatěžovací síly pro čep pístnice

obr. 35: průběh napětí při max. zatížení – čep pístnice

(46)

46

obr. 36: průběh deformace při max. zatížení – čep pístnice

11.3 Čep ramene

Okrajové podmínky jsou nastaveny obdobně jako u čepu hlavního. V místě uložení do pouzder výklopného rámu je zamezeno posuvům ve všech osách, v místech uložení ramene je definována zatěžující síla. Maximální zatížení vyplývá opět ze situace, kdy je vyklápěn materiál a to v počáteční fázi sklápění a tento čep musí přenést složku X síly od hydromotorů.

Remin 490 Mpa

Rm 685 Mpa

Fx -114 200 N

Fz 0 N

tab. 5: hodnoty napětí a zatěžovací síly pro čep ramene

(47)

47

obr. 37: průběh napětí při max. zatížení – čep ramene

obr. 38: průběh deformace při max. zatížení – čep ramene

(48)

48

11.4 Hák

Kontrola je provedena pro dva stavy a to pro nakládání, respektive skládání a sklápění nákladu.

11.4.1 Hák – Sklápění

Při tomto pohybu se kontejner opře o tělo pouzdra háku, z toho důvodu nese hák jen 30% hmotnosti břemene. Největší napětí vzniká na hraně teleskopu (obr. 40) je však pod hodnotou dovoleného napětí v kluzu.

Materiál: ČSN 11 523

Remin 345 Mpa

Rm 470 Mpa

Fx 0 N

Fz 14820 N

tab. 6: hodnoty napětí a zatěžovací síly pro hák při sklápění

obr. 39: průběh napětí při max. zatížení – hák – sklápění

(49)

49

obr. 40: průběh napětí při max. zatížení – hák – sklápění – detail

obr. 41: průběh deformace při max. zatížení – hák – sklápění

(50)

50

11.4.2 Hák – Nakládání

Teleskop háku je při této činnosti plně zasunut, z toho důvodu jsou krajové podmínky nastaveny tak, že je zamezen posun teleskopické části háku. Největší zatížení vzniká při začátku zdvihání kontejneru z podložky. Při tomto úkonu nese hák polovinu hmotnosti nákladu a na jeho konstrukci je přenášeno poměrně velké zatížení.

Nejrizikovější místo je ve spojení háku a teleskopické části.

Remin 345 Mpa

Rm 470 Mpa

Fx 0 N

Fz 24525 N

tab. 7: hodnoty napětí a zatěžovací síly pro hák při nakládání

obr. 42: průběh napětí při max. zatížení – hák – nakládání

(51)

51

obr. 43: průběh napětí při max. zatížení – hák – nakládání – detail

obr. 44: průběh deformace při max. zatížení – hák – nakládání

(52)

52

11.5 Pouzdro háku

U tohoto dílu jsem kontroloval nejprve úchyty pístnic hydraulických přímočarých motorů, a to ve dvou polohách. První poloha je na začátku sklápění, kdy je síla od pístnic největší, druhá poloha je pak při horní poloze sklápění. U obou poloh je v místě uložení dílu na čep pouzdra háku zamezen posun ve všech osách a je zamezena i rotace podle osy čepu.

Další část kontroly spočívá v zatížení samotného pouzdra hákem, kdy jde o to, zkontrolovat pouzdro na roztržení uzavřeného profilu při počáteční fázi sklápění.

11.5.1 Pouzdro háku – Začátek sklápění

Remin 345 Mpa

Rm 470 Mpa

Fx -114 200 N

Fz -20 520 N

tab. 8: hodnoty napětí a zatěžovací síly pro pouzdro háku při počátku sklápění

obr. 45: průběh napětí při max. zatížení – pouzdro háku – počátek sklápění

(53)

53

11.5.2 Pouzdro háku – Sklápění – Vrchní poloha

Remin 345 Mpa

Rm 470 Mpa

Fx -19520 N

Fz -19520 N

tab. 9: hodnoty napětí a zatěžovací síly pro pouzdro háku – vrchní poloha sklápění

obr. 46: průběh napětí při max. zatížení – pouzdro háku – vrchní poloha sklápění

11.5.3 Pouzdro háku – Sklápění – Kontrola uzavřeného profilu

Remin 345 Mpa

Rm 470 Mpa

Fx 0 N

Fz 12 220 N

Napětí max. 49 Mpa Deformace max.

tab. 10: hodnoty napětí a zatěžovací síly pro pouzdro háku – roztržení profilu

(54)

54

obr. 47: průběh napětí při max. zatížení – pouzdro háku – roztržení profilu

11.6 Základní rám

Pro zjednodušení jsem kontroloval jen dvojici podpěr, které jsou určeny k nesení kontejneru. Pro potřeby této kontroly jsem zamezil posuvu ve všech osách spodní části nosného profilu.

Dále jsem pak kontroloval uchycení hlavních přímočarých hydromotorů na základním rámu. U tohoto řešení jsem musel po kontrole upravit několik maličkostí.

V této práci uvádím jen finální variantu.

11.6.1 Základní rám – podpěra

Remin 345 Mpa

Rm 470 Mpa

Fx 0 N

Fz 12 220 N

tab. 11: hodnoty napětí a zatěžovací síly pro základní rám – podpěry

(55)

55

obr. 48: průběh napětí při max. zatížení – základní rám – podpěra

obr. 49: průběh deformace při max. zatížení – základní rám – podpěra

(56)

56

11.6.2 Základní rám – uchycení hydraulických motorů

Remin 345 Mpa

Rm 470 Mpa

Fx 114 00 N

Fz 25 000 N

Napětí max. 174 Mpa Deformace max.

tab. 12: hodnoty napětí a zatěžovací síly pro základní rám – úchyty hydr. motorů Nejvyšší napětí se soustřeďuje v oblasti uchycení základního rámu na rám vozidla.

V těchto místech jsem proto musel udělat úpravy pomocí zesílení některých prvků. Byly zesíleny plechy, z který je přichycení vyrobeno a zároveň jsem přidal přídržný plech na základní rám, který zpevní boční plech podpěr.

Zároveň jsem musel vyztužit zadní část základního rámu, ve kterém jsou umístěny samotné držáky hydraulických motorů. Při výrobě je třeba dbát na důkladné svaření konstrukce.

obr. 50: průběh napětí při max. zatížení – základní rám – uchycení hydr. motorů

(57)

57

11.7 Výklopný rám

Pro tento díl jsem uvažoval tři hlavní pracovní stavy. Jedná se o kontrolu při sklápění materiálu, druhá varianta je při nakládání kontejneru, kdy je kontejner v půlce dráhy natahování a celá jeho hmotnost zatěžuje rolny. Poslední pevností kontrola tohoto dílu vychází z počáteční fáze zdvihání celé konstrukce při sklápění.

11.7.1 Výklopný rám – sklápění

Remin 345 Mpa

Rm 470 Mpa

Fx 0 N

Fz 12 262 N

tab. 13: hodnoty napětí a zatěžovací síly pro vyklápěcí rám – sklápění

obr. 51: průběh napětí při max. zatížení – vyklápěcí rám – sklápění

(58)

58

obr. 52: průběh napětí při max. zatížení – vyklápěcí rám – sklápění-detail

Maximální deformace je na opěrné desce, kde je její hodnota 0,25 mm, což je vyhovující a není potřeba dělat nějaká opatření.

11.7.2 Výklopný rám – natahování

Remin 345 Mpa

Rm 470 Mpa

Fx 0 N

Fz 24 525 N

tab. 14: hodnoty napětí a zatěžovací síly pro vyklápěcí rám – natahování

(59)

59

obr. 53: průběh napětí při max. zatížení – vyklápěcí rám – natahování

Maximální průhyb je na koncích rolen, kde je jeho hodnota 0,8 mm, což je vyhovující a není třeba dělat opatření.

11.7.3 Výklopný rám – počátek sklápění

Remin 345 Mpa

Rm 470 Mpa

Fx -114 200 N

Fz 0 N

tab. 15: hodnoty napětí a zatěžovací síly pro vyklápěcí rám – počátek natahování

(60)

60

obr. 54: průběh napětí při max. zatížení – vyklápěcí rám – počátek sklápění

obr. 55: průběh deformace při max. zatížení – vyklápěcí rám – počátek sklápění

(61)

61

12. Návrh hydraulické ruky

Pro co největší operační možnosti nabízeného vozidla zákazník požaduje vybavení vozidla hydraulickou rukou o maximální nosnosti 2 tuny. Nosič kontejnerů je v podstatě soběstačné vozidlo, avšak v některých situacích je třeba použití dalšího zařízení, například v případě, že je na vozidle náklad složený z paletovaného a zároveň sypkého materiálu. V této situaci je třeba složit paletu a následně teprve vysypat materiál.

Podobných situací může nastat nespočetně, proto je požadavek zákazníka pochopitelný.

Při základním rozboru zadání této práce byly nadneseny 2 varianty řešení. První varianta je návrh, konstrukce a výroba vlastní hydraulické ruky, v druhé variantě je uvažováno o nákupu tohoto zařízení.

Po zvážení všech plusů a mínusů, ale hlavně po rozboru všech povinností a omezení při konstrukci hydraulické ruky bylo po dohodě s vedením firmy Proscan a.s.

rozhodnuto, že uvedené zařízení bude nakoupeno a namontováno dodavatelsky. Pro tento úkol je potřeba zajistit průzkum trhu a výběr té nejlepší varianty pro naši aplikaci.

12.1 Průzkum trhu

Jako zdroj informací pro tento průzkum trhu byl použit internet, přesněji řečeno internetové vyhledavače a webové prezentace jednotlivých výrobců, neboli byla použita veřejně dostupná data.

Z nespočetně výrobců na trhu byli vybráni tyto:

- Palfinger crane - PM

- FASSI - Atlas

12.1.1 Palfinger crane

Tento rakouský výrobce manipulační techniky má v nabídce velké množství hydraulických jeřábů a o různých nosnostech a dosahů. Na českém trhu je zastoupen firmou KUHN, která má několik poboček po celé ČR, nejbližší z nich je Mělníku.

(62)

62

Firma KUHN nabízí několik výrobků firmy Palfinger, které vyhovují naším zadávacím parametrům. Všechny výrobky ve skupině lehkých jeřábů, které splňují požadovaný dosah mají nosnost nad 2000 kg. Naším kritériím se nejvíce blíží výrobek PK4501. Pro názornost uvádím technická data a hlavní rozměry výrobku.

Maximální zdvihací moment 4,4 mt Maximální nosnost 3 300 kg

Maximální dosah 11,1 m

Otočný úhel 400°

Otoční moment 0,6 mt

Prostor pro montáž 0,66 m Max. provozní tlak 320 bar

Vlastní hmotnost 968 kg

tab. 16: technická data jeřábu Palfinger PK4501 (www.palfinger.com)

obr. 56: hlavní rozměry jeřábu Palfinger PK4501 (www.palfinger.com)

12.1.2 PM Group

Jedná se o italského výrobce manipulační techniky se specializací na hydraulické jeřáby určené k zástavbě na vozidla. Tohoto výrobce na českém trhu zastupuje firma HCS centrum se sídlem v Plané nad Lužnicí. Firma poskytuje plný servis včetně montáže na dodané vozidlo.

(63)

63

Ze sortimentu výrobce jsem opět vybíral ze skupiny lehkých jeřábů, kde jako první výrobek splňující naše požadavky byl typ 5021P. Jedná se o lehký velmi kompaktní jeřáb s teleskopickým výsuvem. Pro srovnání opět uvádím technická data.

Maximální zdvihací moment 4,7 mt Maximální nosnost 2140 kg

Maximální dosah 9 m

Otoční moment Neuvádí se

tab. 17: technická data jeřábu PM Group 5021P (www.pm-group.eu)

12.1.3 FASSI Group

Opět se jedná o italského výrobce, který ve své divizi nakládacích jeřábů vyrábí námi požadované produkty. Na českém trhu je tento výrobce zastoupen firmou EverLift spol.

s r.o. se sídlem v Hněvotíně u Olomouce.

Z velmi širokého sortimentu skupiny lehkých jeřábů tohoto výrobce není problém vybrat vhodnou variantu. Já jsem zvolil typ F55A-active svými kritérii podobný předchozím výrobcům, který splňuje naše požadavky.

Otoční moment 0.76 mt

tab. 18: technická data jeřábu FASSI F55A-active (www.fassi.com)

(64)

64

obr. 57: hlavní rozměry jeřábu FASSI F55A-active (www.fassi.com)

12.1.4 ATLAS GmbH

Německý výrobce disponuje třemi výrobními závody, z nichž jeden vyrábí nakládací jeřáby na nákladní automobily a nachází se ve městě Delmenhorst. Na české trhu tohoto výrobce zastupuje firma HCS Bohemia s.r.o. sídlící v Nových Hradech.

V nabídce tohoto výrobce je opět několik skupin řazených dle velikosti. Já jsem vybíral za skupiny malých jeřábů, kde našim požadavkům vyhovuje typ ATLAS 57.3 A2.

Otoční moment 10 kNm

tab. 19: technická data jeřábu ATLAS 57.3 A2 (www.atlasgmbh.com)

12.2 Vyhodnocení

Všichni 4 hodnocení dodavatelé mají ve svém výrobním programu výrobky odpovídající naším požadavkům. Dle technických kritérií nejsme schopni určit lepšího dodavatele. Je třeba provést konkrétní oslovení českých obchodních zastoupení, vyžádat si prodejní podmínky, poprodejní služby, nabídky servisních služeb a další důležité podmínky pro možnost rozhodnutí o vhodnějším dodavateli. Dále je třeba nabídnout

(65)

65

cílovému zákazníkovi grafy nosností dle vysunuté délky jeřábu, aby se mohl vyjádřit k tomuto hledisku. Tyto údaje se u jednotlivých dodavatelů liší a je možné, že bude zákazník vyžadovat větší nosnost při maximálním vyložení jeřábu.