VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OFAUTOMOTIVE ENGINEERING
KLEC VÝTAHU ELEVATOR CAGE
DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER’S THESIS
AUTOR PRÁCE
Bc. JAN MATOUŠEK
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR
BRNO 2009
Ing. PŘEMYSL POKORNÝ, Ph.D.
Anotace: Diplomová práce se zabývá pevnostním výpočtem rámu klece výtahu o nosnosti 400 kg (5 osob) a výpočtem maximální vzdálenosti mezi kotvami vodítek. Jmenovitá rychlost výtahu je 1 m.s -1. Součástí je analýza rámu pomocí metody konečných prvků. K této analýze byl použit program I – DEAS.
Anotation: This diploma thesis deals with design of a frame of a lift, whose roading capacity is 400 kg (5 people) and it olso deals with calculation of maximum distance between armatures of quides. Nominal speed is 1 m.s -1. This diploma thesis also includes final element analysis of the frame. The frame structure is analysed by software I – DEAS.
Klíčová slova: výtah, rám výtahu, vodítko, metoda konečných prvků
Keywords: lift, lift frame, quide, Finite elements method
Bibliografická citace: MATOUŠEK, J, Klec výtahu. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2009. 46 s, 60 s.příl. Vedoucí diplomové práce Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D.
Prohlášení: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci zpracoval samostatně, pod vedením vedoucího diplomové práce Ing. Přemysla Pokorného, Ph.D. Další informace jsem čerpal z uvedené literatury.
V Brně dne 29. května 2009
Jan Matoušek
Poděkování: Za účinnou podporu a obětavou pomoc, cenné připomínky a rady při zpracování diplomové práce tímto děkuji vedoucímu diplomové práce panu Ing. Přemyslu Pokornému, Ph.D. a panu Ing. Petru Jedelskému. Dále bych chtěl poděkovat rodičům za podporu při studiu.
Obsah: 1.Úvod..............................................................................................................................- 2 1.1 Výtah..................................................................................................................... - 2 1.2 Historie výtahu...................................................................................................... - 2 1.3 Rozdělení výtahů .................................................................................................. - 3 1.4 Základní části výtahu ............................................................................................ - 4 2. Popis zadaného úkolu ..................................................................................................- 7 2.1 Základní popis úkolu............................................................................................. - 7 2.2 Parametry výtahu .................................................................................................. - 7 2.3 Cíle práce .............................................................................................................. - 7 3. Konstrukční návrh klece ..............................................................................................- 8 3.1 Horní rám .............................................................................................................. - 8 3.2 Svislá táhla ............................................................................................................ - 9 3.3 Spodní rám ............................................................................................................ - 9 4. Výpočet vodítek.........................................................................................................- 11 4.1 Norma ČSN EN 81-1 .......................................................................................... - 11 4.2 Popis výpočtu...................................................................................................... - 11 4.3 Návrh vodítek klece ............................................................................................ - 11 4.4 Vyhodnocení výsledků........................................................................................ - 12 5. Výpočet klece klasickými výpočtovými metodami...................................................- 13 5.1 Hlavní nosné prvky rámu.................................................................................... - 13 5.2 Výpočet šroubových spojení............................................................................... - 13 6. Analýza klece výtahu pomocí MKP ..........................................................................- 14 6.1 Popis řešení modelu ............................................................................................ - 14 6.1.1 Ocelové profily rámu ................................................................................... - 14 6.1.2 Spodní rám ................................................................................................... - 14 6.1.3 Horní rám ..................................................................................................... - 16 6.1.4 Vodítka......................................................................................................... - 17 6.1.5 Zachycovače ................................................................................................ - 19 6.1.6 Uchycení klece............................................................................................. - 20 6.1.7 Zatěžování klece .......................................................................................... - 21 6.2 Popis analýzy ...................................................................................................... - 23 6.3 Výsledky analýzy................................................................................................ - 26 6.3.1 Návrhová pevnost ........................................................................................ - 26 6.3.2 Zobrazované výsledky ................................................................................. - 26 6.3.3 Klec neprůchozí ........................................................................................... - 27 6.3.4 Klec průchozí ............................................................................................... - 33 6.4 Shrnutí výsledků ................................................................................................. - 38 6.5 Zhodnocení ......................................................................................................... - 38 7. Závěr ..........................................................................................................................- 39 8. Seznam použité literatury ..........................................................................................- 40 9. Seznam použitých zkratek a symbolů........................................................................- 40 10. Seznam příloh ..........................................................................................................- 41 11. Seznam výkresů .......................................................................................................- 41 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
1.Úvod 1.1 Výtah Výtahem se obecně rozumí strojní zařízení, které má za úkol dopravit osoby nebo náklad na určitou vzdálenost ve vertikálním směru. Jeho hlavní částí je kabina, která je spojena s rámem. Rám je veden pevnými vodítky, která jsou ukotvena ve výtahové šachtě. Zdvihací jednotkou výtahu je výtahový stroj, který je spojen s rámem jedním, nebo více nosnými lany. Vlastní nakládání a vykládání břemene se děje obvykle při stojící kabině. Výjimkou jsou výtahy s nepřerušovaným pracovním cyklem, například osobní oběžné výtahy. U těchto výtahů se nástup a výstup osob děje za chodu výtahu [1].
1.2 Historie výtahu Nejstarší výtah v historii byl zkonstruován známým řeckým myslitelem, matematikem a fyzikem Archimédem. Jako výtahový stroj sloužil vrátek poháněný lidskou silou a jako nosný prvek bylo použito konopné lano. Stopy po výtazích v antice se našly v paláci římského císaře Nera. Později byl postaven výtah ve Vatikánu, který byl poháněn šlapacím kolem. Ve Francii byl na přelomu 17. a 18. století postaven stavitelem Valayerem v královském paláci první výtah s protizávažím. V Čechách se jeden z prvních výtahů dochoval na zámku Ploskovice vybudovaném ve dvacátých letech osmnáctého století. S vynálezem lepších pohonů dochází také k masivnějšímu rozšíření výtahů, první parní výtah byl postaven v Anglii roku 1830 ve městě Derby. První výtah, tak jak ho známe dnes, se objevil roku 1853. Tento nákladní výtah byl vybaven plošinou vedenou vodítky a zachycovacím zařízením podle vynálezu Elishy Gravese Otise. První osobní výtah pak na sebe nenechal dlouho čekat, byl instalován roku 1857 v obchodním domě E.V. Haughwout Co. v New Yorku. Jako další pohonnou jednotku v historii výtahů druhé poloviny 18. století použili stavitelé kapalinu. Například roku 1867 představil francouzský vynálezce Léon Edoux na světové výstavě v Paříži hydraulický výtah s možností regulace rychlosti a možností zastavení v kterémkoli místě mezi krajními polohami výtahu. Velkých změn se konstrukce výtahů dočkala po vynálezu elektrických pohonů. V roce 1880 byl vystaven na průmyslové výstavě v Mannheimu první výtah s elektrickým pohonem od výrobce Wernera von Siemense. Dalším mezníkem ve vývoji výtahů je rok 1890. Objevil se první výtah s trakčním pohonem, který postavil A. Freissler. Tyto dva vynálezy ukázaly, jakým směrem se budou ubírat moderní výtahy 20. století.
-2-
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Od roku 1900 dochází k prudkému rozvoji výtahové techniky, a to především v USA, kde dochází k výstavbě výškových budov, a vznikla zde tedy potřeba rychlé a ekonomické přepravy osob mezi jednotlivými patry těchto budov. V této době také dochází ke značnému potlačení hydraulických výtahů, nebyly schopny dosáhnout požadovaných zdvihů. Po druhé světové válce nastal prudký rozmach výtahové techniky. Ať už se jedná o pohony, řízení, nebo další prvky výtahů. Dochází také ke snahám o maximální typizaci a unifikaci výtahů a jejich částí. Mezi dnešní nejvýznamnější výrobce výtahů patří OTIS původem z USA, švýcarský Schindler, finský Kone, aj.[1].
1.3 Rozdělení výtahů Nejdůležitějším rozdělením výtahů je podle druhu pohonu – můžeme je rozdělit do tří skupin.[1]: − s elektrickým pohonem − s hydraulickým pohonem − s pneumatickým pohonem
Třídy elektrických výtahů.[1] I. II. III. IV. V.
výtahy určené pro přepravu osob výtahy určené převážně pro přepravu osob, ale mohou přepravovat i materiály výtahy určené pro přepravu lůžek výtahy určené především pro přepravu nákladů malé nákladní výtahy (musí být splněna podmínka zamezení přístupu osob)
V této diplomové práci je uvažován výtah třídy I. Jedná se o elektrický lanový osobní výtah.
-3-
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
1.4 Základní části výtahu Předmětem této diplomové práce je rám lanového trakčního výtahu s přímým závěsem v horní části klece. Nyní přiblížím základní části výtahu. 1 2 3
1. Elektroinstalace 2. Výtahový stroj 3. Omezovač rychlosti 4. Nosné prostředky 5. Rám 6. Klec 7. Vodítka 8. Protizávaží 9. Šachetní dveře 10. Šachta
4 5 6
7 8
9 10
obr. 1.1 [2] lanový trakční výtah
Výtahový stroj Výtahový stroj je motorickým zdvihacím ústrojím výtahu. Skládá se z rámu, hnacího elektromotoru, převodového mechanismu, hnacího lanového kotouče, mechanické brzdy, spojky, ložiska a hřídele [1]. Výtah, jehož rámem se zabývá tato diplomová práce, používá výtahový stroj Schindler SGB 142.
Šachta Šachta je prostor, který je vymezen provozu výtahu. Šachty bývají ocelové, zděné nebo betonové konstrukce. K bokům šachty jsou upevněna vodítka. Bývají upevněna buďto pevně (u ocelových konstrukcí šachet), nebo je s nimi možno posouvat ve vertikálním směru (u zděných a betonových šachet)[1]. U této diplomové práce uvažuji ocelovou konstrukci šachty.
-4-
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Klec výtahu Klec výtahu se skládá ze čtyř základních částí: rámu, kabiny, podlahy a dveří. Kostra klece musí být ocelová. Spojení jednotlivých částí klece je buď rozebíratelné prostřednictvím šroubů, nebo nerozebíratelné - svařované. Strop kabiny musí unést zatížení obsluhující osoby. Dále zde platí různá ustanovení pro jednotlivé druhy výtahů (světlá výška výtahu, ohrazení, atd.). [1]
Kabina a dveře Kabina výtahu je tvořena celistvými ocelovými deskami. Dále tato diplomová práce řeší výtah s průchozí a neprůchozí klecí. U neprůchozí klece jsou použity jako kabinové dveře automatické čtyřdílné centrální dveře od firmy Fermator. U průchozí klece automatické teleskopické stranové dveře taktéž od firmy Fermator.
Rám Ocelový rám klece má pro funkci výtahu zásadní význam. Jsou k němu upevněny základní nosné a bezpečnostní prvky výtahu. Celková konstrukce uzavřeného rámu je ukázána na obrázku 2.1. Rám se skládá ze tří základních částí: 1.horní rám, 2.svislá táhla, 3.spodní rám. Jednotlivé části rámu klece jsou blíže popsány v kapitole 3.
1. horní rám 2. svislá táhla
3.spodní rám
obr. 1.2 celková sestava rámu
-5-
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Vodítka Klec výtahu je vedena ocelovými vodítky. Tato vodítka jsou kotvena ve výtahové šachtě. Vodítka musí zabránit kývání klece a musí mít dostatečnou délku, aby je klec výtahu nemohla opustit. U této diplomové práce se zabývám ocelovou šachtou klece, proto je přípustné pevné kotvení vodítek do stěn šachty. U jiných materiálů stěn (tj. zděné, nebo betonové šachty) je pevné kotvení z důvodů různých dilatací materiálů nepřípustné [1]. Součástí této diplomové práce je výpočet maximální vzdálenosti mezi kotvami vodítek dle normy ČSN EN 81-1 (popsán v kapitole 4 a uveden v příloze A).
Nosné prostředky Nosné prostředky zajišťují spojení mezi výtahovým strojem a rámem klece výtahu. Jako nosné prostředky výtahu, kterým se zabývá tato diplomová práce, jsou tři polyuretanové pásy s ocelovým kordem po 30 metrech.
Bezpečnostní prvky Zachycovače Jedná se o mechanické zařízení, které má za úkol v případě překročení povolené rychlosti buď úplně výtah zastavit, nebo ho zpomalit. Zachycovače jsou vždy dva na jednu klec, ale pouze jeden je spojen lankem s omezovačem rychlosti, druhý zachycovač je řízen přes první zachycovač tak, aby došlo ideálně k současnému spuštění obou zachycovačů. K úplnému zastavení klece dochází v okamžiku, kdy by mělo dojít k nekontrolovatelnému pádu klece směrem dolů, například při přetržení nosných prvků výtahu. Ke zpomalení pohybu výtahu dochází při pohybu klece výtahu vzhůru, který by v případě poruchy vyvolalo protizávaží. Základními druhy zachycovačů jsou zachycovače samosvorné, samosvorné s tlumením a klouzavé zachycovače. Pro klouzavé zachycovače, jimiž je vybavena klec výtahu, kterou řeší tato diplomová práce, platí dle normy ČSN EN 81-1, že střední zpomalení klece zatížené jmenovitým zatížením musí být v případě volného pádu mezi hodnotami 0.2 až 1 násobkem gravitačního zrychlení. Omezovače rychlosti Jedná se opět o mechanické zařízení, které ovládá zachycovače. Dle normy ČSN EN 81-1 musí dojít k činnosti zachycovačů nejpozději při překročení jmenovité rychlosti o 15%. V současné době rozeznáváme dva základní druhy omezovačů: kyvadlové a odstředivé. Nárazníky Nárazníky mají snížit náraz při dosednutí klece na dno šachty. Rozeznáváme tři druhy nárazníků: nárazníky pevné (pryžové, gumové), pružinové a hydraulické. -6-
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
2. Popis zadaného úkolu 2.1 Základní popis úkolu Tématem této diplomové práce je vypracování funkčního výpočtu rámu excentricky vedené a zavěšené klece výtahu. Výpočet má být proveden jak pro klec průchozí, tak pro klec neprůchozí. Jedná se o lanový trakční výtah s přímým závěsem v horní části klece. Taktéž vážící element je zavěšen v závěsu klece. Jako bezpečnostní zařízení jsou zde klouzavé obousměrné zachycovače v dolní části klece. Vedení v klece je zajištěno kluznými vodiči.
2.2 Parametry výtahu Klec neprůchozí − jmenovitá rychlost vjn = 1 m/s − nosnost
Q = 400 kg 5 osob
− půdorys kabiny
1100 mm × 780 mm
− světlá výška kabiny 2160 mm
Klec průchozí − jmenovitá rychlost vjp = 1 m/s − nosnost
Q = 400 kg 5 osob
− půdorys kabiny
1200 mm × 800 mm
− světlá výška kabiny 2160 mm
2.3 Cíle práce − konstrukční návrh klece výtahu − pevnostní výpočet hlavních nosných prvků rámu klasickými výpočtovými metodami − MKP analýza klece výtahu − technická zpráva a výkresová dokumentace dle pokynů vedoucího práce
-7-
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
3. Konstrukční návrh klece Konstrukční návrh klece byl dodán firmou Liftmont CZ s.r.o. Jedná se o rám s označením 89 – 350. Tento rám se používá jak pro klec neprůchozí, tak pro klec průchozí. Jak bylo uvedeno výše, rám je složen ze tří základních částí. Nyní provedu popis jednotlivých částí tohoto rámu.
3.1 Horní rám Celkovou sestavu horního rámu můžeme vidět na obrázku 3.2. Horní rám se skládá ze dvou závěsných nosníků (1), dvou zámků (2), závěsu (3) a vážení (4). Jako závěsné nosníky jsou použity plechy ohýbané do profilu U 162×55×4 z oceli 11 373, z této oceli jsou vyrobeny i ostatní části horního rámu. Závěs je složen z několika ohýbaných plechů a desky. Všechny části závěsu jsou k sobě přivařeny koutovými svary. Závěsné nosníky jsou spojeny šrouby k závěsu a dále jsou přišroubované ke svislým táhlům (viz. obr.2.1 - celková sestava rámu). Šroubové spojení závěsných nosníků a svislých táhel je dále pojištěno zámkem, který je přivařený k táhlům i závěsným nosníkům.
1. závěsný nosník 2. zámek svislých táhel
3. závěs 4. vážení pod horní hlavu
obr. 3.1 rozložená sestava horního rámu
obr. 3.2 sestava horního rámu
-8-
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
3.2 Svislá táhla Svislá táhla (obr. 3.3) spojují horní rám se spodním. Jsou s oběma rámy spojena šrouby a k hornímu rámu ještě přivařena přes zámky (viz. obr. 2.1 ). Pojištění šroubových spojů táhel a dolního rámu pomocí svarů není možné z důvodu montáže. Dále jsou k táhlům přišroubovány horní kluzné vodící čelisti klece (3.4). Svislá táhla jsou vyrobena z plechů ohýbaných do profilů U 210×46×3 z oceli 11 373. Vodící čelisti jsou použity plastové s vložkou (obr. 3.4) od firmy Global Lift CZ spol. s.r.o. Jedná se o čelisti s označením T – 731. Tyto čelisti jsou určeny pro vodítka tloušťky od 5 do 16 milimetrů a maximální nosnost 1000 kilogramů. Používají se s mazačem oleje.
1. zámek svislých táhel 2. vodící čelist
3. táhlo
obr. 3.3 horní část táhla
obr. 3.4 detail vodící čelisti
3.3 Spodní rám Spodní rám se skládá z několika částí (obr.3.5). Základními částmi jsou nosníky klece (3), přední výztuhy (4) a nosníky podlahy (2). Všechny části, které jsou vyráběny firmou Liftmont, jsou ohýbané, případně svařované z oceli 11 373. Nosník rámu je vyroben z plechu tloušťky 3 mm. Další základní částí spodního rámu je přední výztuha, která je ohýbána z plechu o tloušťce 4 mm. Obě tyto části jsou k sobě navzájem sešroubovány pěti šrouby. Přední výztuha je přišroubována k svislým táhlům třemi šrouby, z nichž spodní dva procházejí ještě nosníkem klece. Vše je patrno z obrázku sestavy (3.6).
-9-
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
K nosníkům klece jsou také přivařeny koutovými svary nosníky podlahy. Tyto jsou vyrobeny z plechu tloušťky 3 mm. K přední výztuze jsou šrouby připojeny přes držáky zachycovačů (5) obousměrné zachycovače (6). Držáky zachycovačů jsou dále svařeny s předními výztuhami. K zachycovačům jsou ze spodu přišroubovány držáky dolních vodících čelistí (7). Tyto držáky jsou svařence několika plechů. Celá konstrukce je patrná z obrázku 3.5. Na obrázcích nejsou zobrazeny výztuhy nosníku podlahy, které tvoří ohýbaný plech tvaru L přivařený z vnitřní strany delší části nosníku podlahy.
1.silentblok 2. nosník podlahy 3. nosník klece 4. přední výztuha 5.držák zachycovače 6. zachycovač 7. držák dolní čelisti
obr. 3.5 rozložená sestava spodního rámu
obr. 3.6 sestava spodního rámu
- 10 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
4. Výpočet vodítek 4.1 Norma ČSN EN 81-1 Tuto normu přijala Evropská komise pro normalizaci (zkr. CEN) 21.2.1998. Od tohoto data jsou všichni členové této skupiny povinni splňovat požadavky předpisů CEN/CENELEC. V těchto předpisech jsou stanoveny podmínky, za jakých je třeba této normě dát status národní normy. Norma stanoví zásady pro konstrukci a instalaci trvale montovaných a instalovaných elektrických výtahů trakčních, nebo s kinematicky vázaným pohonem, obsahující určené stanice a mající klec určenou pro přepravu nákladů nebo osob, která je zavěšena na lanech nebo řetězech a vedena vodítky. Tato vodítka nesmí být odkloněna od svislé osy o více než 15˚.
4.2 Popis výpočtu Cílem, kterého má být dosaženo, je výpočet velikosti vodítek klece a stanovení maximální rozteče mezi kotvami vodítek. Celý výpočet je proveden podle normy ČSN EN 81-1. Výpočet vodítek pro protizávaží zde počítán není, netýká se přímo rámu klece výtahu. K výpočtu byl použit program Mathcad verze 13. Vodítka jsou počítána jak pro klec neprůchozí, tak pro klec průchozí. Rozdíl mezi těmito výpočty spočívá v rozdílné hmotnosti klece a poloze těžiště klece. Výpočet maximální rozteče mezi kotvami vodítek je proveden tak, že byl nejprve proveden návrhový výpočet vodítek s návrhovou roztečí a poté byla tato rozteč měněna tak, aby se vypočtené hodnoty napětí a průhybů přiblížily maximálním dovoleným napětím nebo průhybům, které tato norma stanovuje. Celý výpočet je vzhledem ke své rozsáhlosti uveden v příloze A.
4.3 Návrh vodítek klece Vodítka klece jsou volena od firmy Savera, jedná se o vodítka s typovým označením T70 – 1/A. Vodítka jsou tažena za studena a plní rozměrové tolerance podle ISO 7465. Vodítka se dodávají v délce 5 m. Co se týče použití, tak jsou určena pro jmenovité rychlosti v rozpětí 0 až 1 m/s [3]. Základní průřezové charakteristiky jsou uvedeny v příloze A. Vodítka jsou navrhována pro oba typy klece stejná.
- 11 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
4.4 Vyhodnocení výsledků Maximální vzdálenost mezi kotvami vodítek je omezena u obou typů klece průhybem vodítka, jehož výpočet je uveden v části přílohy A.4.2.1.5 Průhyby, jedná se o výpočet průhybu vodítka pro zachycení a pro případ 1. Maximální dovolený průhyb vodítka činí dle normy 5 mm. V ostatních částech výpočtů jsou jednotlivé vypočtené hodnoty napětí či průhybů výrazněji nižší než hodnoty dovolené normou. Jednotlivé hodnoty jsou tedy: − pro klec neprůchozí je vypočtený průhyb 4.994 mm při rozteči kotev vodítek 2,94 m − pro klec průchozí je vypočtený průhyb 4.938 mm při maximální rozteči mezi kotvami vodítek 2,56 m. Nižší hodnota maximální rozteče mezi kotvami u klece průchozí je dána její větší velikostí a také vyšší hmotností klece. Vše je patrno v kapitole A.2 Základní konstanty přílohy A.
- 12 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
5. Výpočet klece klasickými výpočtovými metodami 5.1 Hlavní nosné prvky rámu Výpočet základních prvků rámu výtahu není možné provést, především kvůli celkové povaze konstrukce spodního rámu, patrné na obr. 3.6 sestava spodního rámu. Prvky tohoto spodního rámu neplní základní prutové předpoklady. Nosník klece nesplňují zejména předpoklad neproměnnosti průmětu příčného průřezu a nosníky podlahy především požadavek ,,štíhlosti“ prutu, kdy největší rozměr příčného průřezu nosníku musí být výrazně menší než délka nosníku [6]. Výpočet některých prvků rámu byl s určitými předpoklady proveden, ale výsledky těchto výpočtů se natolik lišily od skutečnosti, že byly v podstatě bezcenné. Z tohoto důvodu nejsou v této diplomové práci uváděny.
5.2 Výpočet šroubových spojení Kontrola bude provedena pro horní šroub, který spojuje nosník klece, přední výztuhu a svislé táhlo. Šrouby, kterými je spojen horní rám k svislým táhlům, kontrolovány nebudou, protože tyto šrouby jsou dále pojištěny přivařením zámku k oběma spojovaným dílům. Celý výpočet šroubu je uveden v příloze B. Výpočet šroubu je proveden podle normy ČSN 731401 – Navrhování ocelových konstrukcí. Odtud je také brána většina hodnot. Výpočet šroubu je proveden pro klec průchozí a pro stav normální provoz – jízda, protože při této kombinaci stavů na šroub působí největší zatížení. Při výpočtu sil je zahrnuto zpomalení klece pro stav normální provoz – jízda, dané normou ČSN EN 81 – 1, které má velikost 0.5 m/s2. Hmotnost, na kterou působí tento součet zrychlení, je brána jako 220 kg z nosnosti klece navýšené o čtvrtinu ze 75 kg hmotnosti přidávané pro výpočet ocelové konstrukce klece a dané taktéž normou ČSN EN 81 – 1. K hmotnostem se ještě připočítává čtvrtina z hmotnosti kabiny a čtvrtina z hmotnosti spodního rámu. Tento součet rychlostí je umístěn na konci delšího ramene nosníku podlahy v bodě, kde je umístěn silentblok, který přenáší zatížení z podlahy na rám. Výsledkem tohoto výpočtu je, že stávající šroubové spojení, tak jak je navrženo, vyhovuje požadavkům na něj kladených.
- 13 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
6. Analýza klece výtahu pomocí MKP K provedení analýzy klece výtahu pomocí metody konečných prvků byl použit program I-DEAS verze 11. Program vytváří podporu pro celou řadu konstrukčních činností. Pro vytvoření modelu tohoto rámu jsem využil prostředí pro modelování jednotlivých dílů (master modeler) a prostředí pro sestavení sestavy (master assembly) celého rámu z těchto dílů. Z této sestavy jsou vytvořeny veškeré obrázky z popisu rámu. Dále jsem využil prostředí pro modelování (master modeler), vytváření sítě (meshing), prostředí pro vytvoření vazeb a zatížení (boundary conditions) a prostředí pro zobrazování výsledků (post processing, visualizer).
6.1 Popis řešení modelu Rám je celý modelován jako skořepina za použití dvourozměrných prvků. Jednotlivé druhy prvků v modelu použitých jsou popsány dále. Celá síť se skládá z 30945 bodů sítě a 30016 prvků. 6.1.1 Ocelové profily rámu Model je vytvářen mapovaným síťováním pomocí čtvercových prvků ,,thin shell“ (pro výpočet nejvhodnější). Pouze na koncích nosníků podlahy je použito volného síťování v trojúhelníku zkosení boční hrany nosníku podlahy. Těmto sítím jsou přiřazovány fyzikální vlastnosti, především tloušťka plechu na jednotlivých plochách. V následujících částech této kapitoly bude přiblížen vlastní model rámu výtahu.
6.1.2 Spodní rám Polovina sítě spodního rámu je zobrazena na obrázku 5.1, tato síť je poté pouze symetricky zrcadlena. Síť části svislého táhla označená číslem 1 je vytvořena mapovaným síťováním a byla jí přiřazena tloušťka 3 mm. Dále pak boční části sítě přední výztuhy (5) jsou vytvořeny taktéž mapovaným síťováním - této síti byla přiřazena tloušťka 4 mm. Dolní části sítě přední výztuhy byla dána tloušťka 9 mm z důvodu, že v rámci zjednodušení nebyl modelován držák zachycovačů. Tato deska tloušťky 5 mm je svařena a sešroubována s přední výztuhou. Proto ji uvažuji jako jeden celek. Síti nosníku klece (3) byla přiřazena tloušťka 3 mm a je vytvořena pomocí mapovaného síťování, pouze na koncích tohoto nosníku byla využito ,,volného síťování“.
- 14 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
1
2
Klec výtahu
3
4
6 5
7
8 obr. 5.1 síť poloviny spodního rámu
Vlastní spojení jednotlivých sítí částí tohoto rámu je ukázáno na obr.5.1. Nosník rámu je spojen s přední výztuhou a svislým táhlem pomocí tuhých prvků ,,rigid“. Tyto prvky se nacházejí v místech šroubů, které mají nahradit (pozice 4.). Dalšími prvky, které můžeme vidět na obrázku, jsou prvky ,,constraint“. Čtveřice těchto prvků má nahradit vždy jeden ze tří šroubů (pozice 6), kterými je přišroubován nosník podlahy k boční stěně přední výztuhy. Dále pak jsou tyto prvky použity jako spojení bočních sítí nosníku rámu a bočnice přední výztuhy (pozice 8). Zde mají tyto prvky zajistit do jisté míry kontakt mezi těmito stěnami. Je to uděláno především kvůli složitosti a nárokům na hardware počítače při řešení kontaktní úlohy. Prvky constraint také mají nahradit koutové svary mezi nosníky podlahy a nosníky klece (pozice 7). Jsou jimi chyceny přes úhlopříčku vždy ty body sítě, které jsou nejblíže rohu, ve kterém se stýkají elementy na sebe kolmých sítí jednotlivých částí rámu. Toto nahrazení předpokládá vytvoření ideálního svaru, což musíme poté zahrnout do výsledků analýzy.
- 15 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
6.1.3 Horní rám Stejně jako u popisu sítě spodního rámu je zde zobrazena polovina sítě horního rámu. Ta je poté symetricky zrcadlena. Síť svislého táhla (1) je popsána u popisu spodního rámu. Déle můžeme vidět na obrázku 5.2 sítě zámku (2), závěsného nosníku (3) a závěsu (4). Tloušťka, která je přiřazena síti závěsu, se mění podle toho, jak jsou jednotlivé díly závěsu svařeny. V nejnižší vodorovné části závěsu má tloušťku 4 mm. Boční části mají tloušťku 8 mm (boční a horní stěny jsou zesíleny vloženým a přivařeným plechem), v horní části má síť tloušťku 18 mm (je zde ještě přivařena deska o tloušťce 10 mm). Síť zámku má převážně přiřazenu tloušťku 4 mm. V místech přivaření zámku k ostatním prvkům horního rámu má síť zámku tloušťku, která se rovná součtu tlouštěk jednotlivých plechů k sobě svařených, v místě svaření zámku se svislým táhlem 7 mm a v místě přivaření k nosníkům tloušťku 8 mm.
1
2
3
5
6 obr. 5.2 síť poloviny horního rámu
- 16 -
4
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
Spojení závěsných nosníků se svislými táhly je zajištěno tuhými prvky rigid v místě šroubů (5). Dále je se svislými táhly spojeno přivařením zámku. Toto spojení je zajištěno vlastní konstrukcí sítě. Šrouby, kterými je spojen závěs se závěsnými nosníky, jsou nahrazeny vždy devíti prvky constraint na jeden šroub (6).
6.1.4 Vodítka Náhrada horního vodítka je ukázána na obrázku 5.3. Na tomto obrázku vidíme část sítě svislého táhla (1), vazby pomocí funkce ,,Displacement Restraint“ (2), prvky ,,spring“ (3), ,,Coupled DOF“, ,,gap“ (5) a ,,rigid“(6).
1
2
3
4 5 obr.5.3 náhrada horního vodítka
6
Vnějším krajním bodům pružin byly pomocí vazeb zakázány všechny posuvy a rotace. Tuhosti vodítek nahrazují prvky ,,spring“, které se chovají jako pružiny a mají přiřazenou tuhost vycházející ze zátěžného stavu pro která byla vodítka počítána (příloha A). Z těchto stavů vycházejí síly a průhyby, ze kterých se následně vypočítává tuhost pomocí jednoduchého vzorce: [1] F = kv . δ - 17 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Dalším prvkem je ,,coupled DOF“, tento prvek spojuje stejné body jako prvek gap a udává, v jakém stavu jsou tyto body vůči sobě. Vazby ,,coupled DOF“, které spojují body v ose rovnoběžné s nejširší stěnou svislého táhla, mají neaktivní posuvy v této ose a také v ose svislé. V ose, která je na tuto stěnu kolmá, je tato vazba neaktivní v této ose a v ose svislé. Dalšími prvky, jsou prvky sítě ,,gap“. Těmto prvkům byla nastavena vzdálenost 0, 001 mm. Posledním prvkem je prvek ,,rigid“, který spojuje střední bod vodítka s body sítě rámu. V místě těchto bodů je vodící čelist přišroubována k boku svislého táhla (obr. 5.3), nebo k síti přední výztuhy a držáku zachycovače (obr. 5.4). Jinak je konstrukce vodítka stejná, jako u vodítka horního.
obr. 5.4 náhrada spodního vodítka
- 18 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
6.1.5 Zachycovače Model zachycovače má podobnou konstrukci, jako model spodního vodítka. Celá konstrukce modelu zachycovače je ukázána na obrázku 5.5. Konstrukce se skládá z prvků sítě ,,spring“(3), ,,gap“(4) a ,,rigid“(5). Dále na tomto obrázku můžeme vidět část sítě spodního rámu (1) a znázorněné vazby (2). Vazby jednotlivých bodů a hodnoty jednotlivých veličin, které se zadávají při tvorbě prvků sítě, jsou stejné. Tuhosti jednotlivých vodítek se řídí stavem, pro který je rám výtahu zrovna počítán.
1 2 3 4 5
obr.5.5 konstrukce modelu zachycovače
U konstrukce modelu zachycovače na rozdíl od konstrukce vodítek nebyly, jak můžeme vidět na obrázku, použity vazby ,,Couple DOF“, byly by zde zbytečné.
- 19 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
6.1.6 Uchycení klece Při modelování uchycení klece je nutno uvažovat dva základní stavy, pro které je klec počítána. Prvním je ,,normální provoz – jízda“, při tomto stavu je klec zavěšena za závěs na nosných pásech. Způsob zavěšení je ukázán na obrázku 5.6, jedná se o zamezení pohybu ve svislé ose tří bodů sítě, kterými procházejí osy děr určených pro zavěšení klece. Tyto díry se nacházejí v horní části závěsu. U stavu ,,působení zachycovačů“ je zamezen pohyb bodů sítě držáku zachycovače v místech, kudy prochází osy šroubů, kterými je přišroubován zachycovač ke zbytku klece. Toto můžeme vidět na obrázku 5.7.
uchycení síť závěsu
obr. 5.6 uchycení při normálním provozu uchycení zachycovač vodítko
obr.5.7 uchycení při působení zachycovačů
- 20 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
6.1.7 Zatěžování klece
6.1.7.1 Náhrada silentbloků Náhrada silentbloků je ukázána na obrázku 5.8. Silentbloky jsou modelovány za pomoci prvků ,,constraint (1)“ a ,,spring“(2). Prvek ,,constraint“ spojuje horní bod se čtyřmi body sítě nosníku podlahy (4) v místech, kde se nacházejí okraje silentbloku. Na horní bod je zavěšena pružina, která má za úkol nahradit tuhost silentbloku, její tuhost je nastavena na hodnotu 2000 N/mm. Spodnímu bodu pružiny je pomocí vazby zamezen pohyb v ose kolmé na podélnou osu nosníku podlahy (4). Toto je provedeno z důvodu dodržení kolmosti zatížení klece od hmotnosti vlastního břemene, které je popsáno v další části této kapitoly.
1 2 3 4
obr. 5.8 model silentbloku
- 21 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
6.1.7.2 Zatěžování modelu Zatěžování klece je provedeno pomocí prvků ,,Lumped Mass“(1, 3) a ,,rigid“(2). Prvkům ,,Lumped Mass“ je přiřazena hmotnost podle toho, jakou úlohu mají plnit. Jednotlivé prvky ,,Lumped Mass“ jsou spojeny s modelem silentbloku (4) pomocí tuhých prvků ,,rigid“ (2). Prvky ,,rigid“ mají nahradit podlahu kabiny. Prvek označený jako 1 má suplovat hmotnost kabiny a příslušenství. Je umístěn v těžišti klece bez rámu. Tato hmotnost je rozdílná pro klec neprůchozí (329 kg) a průchozí (359 kg) a rozdílné je také její umístění. V této hmotnosti je také započítáno navýšení zatížení dané normou ČSN EN 81 – 1, které činí v případě této klece 75 kg. Prvky označené pozicí 2 mají vždy hmotnost 100 kg (celková nosnost výtahu je 400 kg). S těmito prvky je posunováno po rovině podlahy a pomocí toho pohybu jsou zkoumány jednotlivé možnosti zatížení klece. Hmotnost rámu je započítána přiřazením fyzikálních vlastností jednotlivým sítím. V těchto vlastnostech je nastavena hodnota hmotnosti jednoho metru čtverečního plechu dané tloušťky. Na všechny tyto hmotnosti působí gravitační zrychlení a zrychlení při jednotlivých stavech, pro které je klec počítána. Pro stav ,,normální provoz – jízda“ činí tato hodnota 0.5 m/s2 a při činnosti zachycovačů je 2 m/s2. 1
2
3
4
obr. 5.9 zatěžování modelu - 22 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
6.2 Popis analýzy Pro výpočet rámu výtahu pomocí analýzy MKP vzniklo celkem 12 modelů. Šest modelů pro klec neprůchozí a šest pro klec průchozí. Dále se šestice modelů rámu pro každý druh klece dělí na výpočet pro dva stavy, a to na normální provoz – jízda a působení zachycovačů. Zatížení při těchto stavech se dále mění podle rozmístění hmotností po podlaze kabiny. Jednotlivá rozmístění zatížení budou popsána v následující podkapitole.
6.2.1 Rozložení zatížení pro klec neprůchozí První rozložení zatížení klece je ukázáno na obrázku 5.10. Jedná se o rovnoměrné zatížení klece, kde je bodem 1 označeno místo těžiště tak, jak bylo popsáno v kapitole 5.2.6.2. Číslem 2 jsou označena stokilogramová závaží. Bod S představuje bod závěsu klece. Toto zatížení bylo provedeno především pro porovnání velikostí srovnávacího napětí a deformací s výsledky pro ostatní modely. Dále jako kontrola správné funkce modelu. Šipkou je označen vstup do klece.
vodítka obrys užitného prostoru kabiny vstup rám
obr. 5.10 rozložení zatížení - A
- 23 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Druhý model (B) předpokládá pravděpodobné rozložení hmotnosti při plně zatíženém výtahu. Rozložení zatížení je patrné z obrázku 5.11. Popis obrázku a význam symbolů zůstává stejný. Snažil jsem se vystihnout, jak by se pravděpodobně do této kabiny postavily 4 osoby. Předpokládám také, že panel ovládání výtahu bude umístěn z našeho pohledu v levém horním rohu kabiny. Proto osoba, která se před něj postaví, bude ta, která nastoupí jako poslední.
obr. 5.11 rozložení zatížení - B
Třetí rozmístění zatížení (C) je založeno na předpokladu umístění 300 kilogramů do zadní části kabiny. Poslední stokilogramový prvek je ponechán u ovládacího panelu, má nahradit obsluhu výtahu. Tento zatěžovací stav je málo pravděpodobný vzhledem k rozměrům kabiny a určení výtahu, který je navržen jako osobní. Rozvržení hmotností můžeme vidět na obrázku 5.12.
- 24 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. 5.12 rozložení zatížení - C
6.2.2 Rozložení zatížení pro klec průchozí Jednotlivá rozložení zatížení pro klec průchozí uvažuji stejná jako u klece neprůchozí, shodné zůstává i umístění ovládacího panelu. Odlišnost nastává pouze ve dvou věcech. První je posunutí těžiště označeného číslem 1 směrem doprava s nárůstem hmotnosti v tomto bodě. Další odlišností je zvětšení rozměrů kabiny a to na šířku 800 mm a hloubku 1200 mm. Tento nárůst rozměrů kabiny je však natolik malý, že tuto změnu nepovažuji za důvod ke změně umístění zatížení vzhledem k bodu závěsu. Taktéž existenci druhých vstupních dveří neuvažuji při rozložení zatížení, protože zatížení uvažované pro nakládku nebo nástup a výstup osob dveřmi uvažovanými z našeho pohledu vpravo, bude pro rám podstatně horší, co se týče napětí a deformací.
- 25 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
6.3 Výsledky analýzy 6.3.1 Návrhová pevnost Při výpočtu maximálních dovolených napětí vycházím z normy ČSN 731401 – Navrhování ocelových konstrukcí. Díly klece jsou zhotoveny z materiálu 11 373 (podle ČSN EN 10025+A1 označení S235). Charakteristickými vlastnostmi tohoto materiálu jsou podle tabulky 4.2 (jmenovité hodnoty pevnostních veličin konstrukčních ocelí) [7]: mez kluzu 235 MPa a mez pevnosti 360 MPa pro plechy do tloušťky menší než 40 mm. Pro určení dalších mezních hodnot napětí budu vycházet z meze kluzu. Z tabulky 6.1 (dílčí součinitele spolehlivosti materiálu) téže normy [7] určím součinitel γM = 1,15, kterým podělím mez kluzu. Výsledkem je návrhová pevnost o hodnotě 204,348 MPa. Tuto hodnotu dále podělím koeficientem dynamických účinků, který má hodnotu 1,5. Poté činí hodnota návrhové pevnosti 136,232 MPa.
6.3.2 Zobrazované výsledky Ve vlastním textu diplomové práce budou ukázány a popsány výsledky analýzy při stavu normální provoz – jízda při rozložení zatížení - B. Toto bude provedeno pro oba druhy klece. Ostatní výsledky budou zobrazeny v příloze C. Takovéto uspořádání je provedeno především z toho důvodu, že zbývající stavy, tj. rozložení zatížení A a C, nejsou charakteristické pro provoz klece. Tyto stavy jsou zde uvedeny jako doplňkové. Dále pro srovnávací napětí a deformace při působení zachycovačů a pravděpodobném rozložení zatížení vycházejí nižší hodnoty než pro stejné zatížení pro stav - normální provoz – jízda. Z tohoto důvodu jsou uvedeny také v přílohách. Výsledky redukovaného napětí budou určeny podle podmínky plasticity HMH. Jednotkou těchto napětí bude MPa. Dalším zobrazovaným výsledkem bude rozložení deformací. Tento výsledek bude zobrazován vždy v jednotce milimetr.
- 26 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
6.3.3 Klec neprůchozí Z obrázku 5.12 je patrné, že maximální hodnoty srovnávacího napětí se vyskytují ve spodní části klece, především na nosnících podlahy. Na stupnici v pravé části obrázku byla jako maximální hodnota, kterou stupnice zobrazuje, nastavena maximální povolená hodnota napětí, jejíž hodnota byla spočtena v předchozí kapitole 6.3.1 (136 MPa návrhová pevnost).
obr. 5.13 celkový pohled na rám, klec neprůchozí, rozložení zatížení - B, stav normální provoz – jízda, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 118 MPa, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 27 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Jak můžeme vidět na detailech spodního rámu, největší srovnávací napětí se nacházejí na špičkách delší části nosníku podlahy a po jeho vnější hraně (místa 1 a 2), jedná se o již zmiňované napětí 112 MPa. Dále je potřeba upozornit na napětí v boční stěně přední výztuhy (3), kde je opřen nosník podlahy do relativně měkké boční stěny. 1
2
3
obr. 5.14 detaily spodního rámu, klec neprůchozí, rozložení zatížení - B, stav normální provoz – jízda, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 118 MPa, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 28 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. 5.15 detaily spodního rámu, klec neprůchozí rozložení zatížení - B, stav normální provoz – jízda, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 118 MPa, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
Na obrázku 5.15 je blíže ukázáno rozložení srovnávacího napětí na tomto nejvíce namáhaném spodním nosníku. Tento průběh napětí je důsledkem vázaného kroucení tohoto otevřeného ohýbaného a svařovaného profilu.
- 29 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. 5.16 horní rám, klec neprůchozí, rozložení zatížení - B, stav normální provoz – jízda, redukované napětí podle podmínky HMH, srovnávací napětí 39 MPa nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 50 MPa.
Namáhání horního rámu není vzhledem k srovnávacím napětím, která se nalézají na spodním rámu, nijak výrazně vysoké. Vyšší napětí na okrajích závěsných nosníků jsou způsobena náhradami šroubů tuhými prvky ,,rigid“, ve skutečnosti bude tato hodnota nižší. Napětí na horní desce závěsu je způsobené zavěšením klece, které je zajištěno přes tři otvory v této desce.
- 30 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Na následujícím obrázku 5.17 je zobrazeno rozložení velikostí deformací na rámu. Maximální deformace je na delším konci nosníku podlahy. Tato deformace má hodnotu 1.304 mm a je způsobena vázaným kroucením tohoto nosníku.
obr. 5.17 celkový pohled, klec neprůchozí rozložení zatížení - B, stav normální provoz – jízda, deformace na rámu, deformovaný stav, měřítko deformace 25, maximální deformace 1,304 mm, stupnice od 0 mm do 1,4 mm.
- 31 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. 5.18 spodní rám, klec neprůchozí, rozložení zatížení - B, stav normální provoz – jízda, deformace na rámu, deformovaný stav, měřítko deformace 25, maximální deformace 1,304 mm, stupnice od 0 mm do 1,4 mm.
Zhodnocení Pro klec neprůchozí rám klece, co se týče jednotlivých dílů, pevnostně vyhovuje. Maximální napětí na rámu je nižší než je návrhová pevnost. Ovšem při výpočtu rámu pomocí MKP bylo předpokládáno ideální provedení svarů. Ve skutečnosti budou tyto hodnoty vyšší.
- 32 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
6.3.4 Klec průchozí Rozložení napětí je velice podobné jako u klece neprůchozí. Pouze je zde vyšší hodnota napětí. Maximální srovnávací napětí je 128 MPa a nalézá se na nosníku podlahy. Návrhová pevnost je 136 MPa.
obr. 5.19 celkový pohled na rám, klec průchozí, rozložení zatížení - B, stav normální provoz – jízda, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 128 MPa, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 33 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Jak můžeme vidět na detailech spodního rámu, největší srovnávací napětí se nacházejí na koncích delší části nosníku podlahy a na jeho vnější hraně, jedná se o již zmiňované napětí 128 MPa. Dále je potřeba upozornit na napětí v boční stěně přední výztuhy, kde je opřen nosník podlahy do relativně měkké boční stěny.
obr. 5.20 detaily spodního rámu, klec průchozí, rozložení zatížení - B, stav normální provoz – jízda, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 128 MPa, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 34 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Zde na tomto obrázku je nejlépe znázorněno maximální srovnávací napětí na celém rámu. Jedná se o kroucení tohoto profilu, který má příliš malou tuhost oproti zbytku rámu. Proto se napětí přenáší na další prvky rámu jen minimálně a dochází zde vlivem vázaného kroucení k napěťovým špičkám.
obr. 5.21 detail nosníku podlahy, klec průchozí, rozložení zatížení - B, stav normální provoz – jízda, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 128 MPa, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 35 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Celkový pohled na deformace rámu pro klec průchozí ukazuje, že největší srovnávací napětí je shodně s největšími deformacemi na nosníku podlahy. Největší deformace dosahuje hodnoty 1.479 mm.
obr. 5.22 celkový pohled, klec průchozí, rozložení zatížení - B, stav normální provoz – jízda, deformace na rámu, deformovaný stav, měřítko deformace 25, maximální deformace 1,479 mm, stupnice od 0 mm do 1,5 mm.
- 36 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. 5.23 spodní rám, klec průchozí, rozložení zatížení - B, stav normální provoz – jízda, deformace na rámu, deformovaný stav, měřítko deformace 25, maximální deformace 1,479 mm, stupnice od 0 mm do 1,5 mm.
Zhodnocení Pro klec průchozí rám klece pevnostně vyhovuje. Maximální srovnávací napětí na rámu je nižší než je návrhová pevnost. Ovšem při výpočtu rámu pomocí MKP bylo předpokládáno, stejně jako u klece neprůchozí, ideální provedení svarů.
- 37 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
6.4 Shrnutí výsledků Protože charakter rozložení srovnávacího napětí a deformací na rámu je pro všechny druhy rozložení zatížení stejný, nejsou zde tyto hodnoty jednotlivě rozebírány, jsou pouze uvedeny v tabulce 5.1. tab. 5.1 srovnávací napětí a maximální deformace na rámu – shrnutí výsledků stav druh klece
rozložení zatížení
neprůchozí
průchozí
normální provoz - jízda
působení zachycovačů
srovnávací napětí [MPa]
maximální deformace [mm]
srovnávací napětí [MPa]
maximální deformace [mm]
A
109
1,235
91
0,941
B
118
1,304
93
0,994
C
138
1,599
115
1,219
A
125
1,406
105
1,082
B
128
1,479
107
1,135
C
154
1,769
128
1,360
6.5 Zhodnocení Jak můžeme vidět v tabulce 5.1, maximální hodnoty srovnávacího napětí na rámu překračují návrhovou pevnost 136 MPa pouze pro rozmístění zatížení C pro oba typy klece. Vzhledem k tomu, že takto koncentrované zatížení klece v jednom rohu kabiny je málo pravděpodobné a hodnota součinitelů pro výpočet návrhové pevnosti je dost vysoká, můžeme toto zanedbat. Ostatní hodnoty napětí vyhovují. Z těchto důvodů lze říci, že konstrukce rámu pro dané klece vyhovuje. Dále lze říci, že některé prvky rámu jsou zbytečně předimenzovány a vysoká tuhost těchto prvků rámu škodí (zvyšuje napětí na nosnících podlahy), nehledě na úsporu materiálu a složitost výroby některých částí rámu (spodní nosník, nosníky podlahy).
- 38 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
7. Závěr Hlavním cílem diplomové práce byl pevnostní výpočet rámu klece výtahu. Rám byl dodán firmou Liftmont CZ s.r.o. První částí kontroly rámu byla snaha o výpočet rámu klasickou metodou. Z důvodu celkové konstrukce rámu, která je pro tento výpočet naprosto nevhodná, se výsledky výpočtů natolik lišily od reality, že jsou v podstatě bezcenné a nejsou v této diplomové práci uváděny. Z tohoto důvodu není také možné provést další z cílů diplomové práce, kterým je srovnání výsledků výpočtů klasickou výpočtovou metodou s výpočtem pomocí metody konečných prvků. Dále byla kontrolována šroubová spojení mezi spodním rámem a svislými táhly, tato šroubová spojení vyhovují. Výpočet maximální vzdálenosti mezi kotvami vodítek byl proveden pro oba druhy klece. Při volbě těchto vzdáleností jsem se snažil co nejvíce přiblížit vypočtené hodnoty napětí a deformací hodnotám dovoleným normou. Výpočet metodou konečných prvků byl proveden v programu I – DEAS. Při tomto výpočtu jsem rám vystavil třem možnostem rozmístění zátěže po podlaze. Jednomu rozmístění hmotností kontrolnímu a dvěma výpočtovým. Tyto kontroly byly provedeny pro klec neprůchozí a průchozí. Dále pak byly výpočty prováděny pro běžný provoz kabiny a působení zachycovačů. Celkovým výsledkem analýzy je, že stávající rám vyhovuje běžným požadavkům na něj kladených.
- 39 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
8. Seznam použité literatury [1] Lubomír Janovský, Josef Doležal. Výtahy a eskalátory. 1. vydání. Praha : SNTL, 1980. 695, [1] s. (Česká matice techn. ; Čís. 395/80 (Roč. 85)) (Technický průvodce ; Sv. 55) (Řada strojír. lit.) [2] http://www.quido.cz/objevy/vytah.htm., citováno dne 31.3.2009, převzato z http://www.nao.otis.com [ 3] http://www.globalelevators.cz/produkty/vytahova_voditka., citováno dne 20.1.2009 [ 4] http://www.globalelevators.cz/produkty/vytahove_dveře., citováno dne 17.2.2009 [5] ČSN EN 81 – 1.Bezpečnostní předpisy pro konstrukci a montáž výtahů - Část 1: Elektrické Výtahy. Praha. Český normalizační institut. 1999. 146 s. [6] Oldřich Jurášek, Teorie nosných konstrukcí . 1.vydání. Moravské tiskařské závody 35, Břeclav, 1989. 1715, nakladatel: rektorát Vysokého učení technického v Brně. [7] ČSN 731401 – Navrhování ocelových konstrukcí, Český normalizační institut, 1998 [8] Strojnické tabulky / Jan Leinveber, Jaroslav Řasa, Pavel Vávra. -- 3., dopl. vyd. Praha : Scientia, 1999. – 985, dotisk 2000. s. : il. ; 22 cm ISBN 80-7183-164-6
9. Seznam použitých zkratek a symbolů F g kv Q vjn vjp γM δ
N m/s2 N/mm kg m/s m/s mm
síla na vodítko gravitační zrychlení tuhost vodítka nosnost výtahu jmenovitá rychlost klece neprůchozí jmenovitá rychlost klece průchozí součinitel bezpečnosti průhyb vodítka
- 40 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
10. Seznam příloh Příloha A – Výpočet vodítek Příloha B – Výpočet šroubového spoje Příloha C – Výsledky MKP analýzy
11. Seznam výkresů A – S1 – DP A – S2 – DP
celková sestava rámu sestava spodního rámu
- 41 -
Klec výtahu
Přílohy: Obsah: Příloha A – Výpočet vodítek ...........................................................................................- 2 A.1 Tvar a průřezové charakteristiky vodítka............................................................. - 2 A.2 Základní konstanty............................................................................................... - 3 A.3 Maximální dovolené hodnoty .............................................................................. - 5 A.4 Výpočet vodítek ................................................................................................... - 6 A.4.1 Volba koeficientů.............................................................................................. - 6 A.4.2 Případ 1 – k ose x.............................................................................................. - 7 A.4.2.1 Působení zachycovačů ............................................................................... - 7 A.4.2.2 Normální provoz - jízda ........................................................................... - 11 A.4.3 Případ 2 – k ose y............................................................................................ - 13 A.4.3.1 Působení zachycovačů ............................................................................. - 14 A.4.3.2 Normální provoz – jízda .......................................................................... - 17 A.4.4 Normální provoz – nakládání.......................................................................... - 19 Příloha B – Výpočet šroubu...........................................................................................- 22 B.1 Rozměry rámu a zatížení šroubu........................................................................ - 22 B.2 Charakteristiky plechu a šroubu......................................................................... - 23 B.2 Výpočet zatížení šroubu ..................................................................................... - 24 B.2 Kontrola šroubového spoje................................................................................. - 25 Příloha C – MKP analýza ..............................................................................................- 27 C.1 Klec neprůchozí.................................................................................................. - 27 C.2 Klec průchozí ..................................................................................................... - 35 Seznam použitých zkratek a symbolů............................................................................- 43 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
Příloha A – Výpočet vodítek A.1 Tvar a průřezové charakteristiky vodítka Tab. 1. Základní rozměry vodítka T 70 – 1/A [3]: b1v ± 1.5
h1v
cv
gv ±0.75
k1v+0.1 -0
fv ± 0.75
nv +3 -0
70
65
6
6
9
8
34
m1v+0.06 m2v+0 -0 -0.06 3
všechny rozměry jsou uvedeny v mm ev = 20.4 mm
obr. A.1 [3] náčrt tvaru vodítka Průřezové charakteristiky vodítka [3] plocha průřezu modul průřezu v ohybu kolem osy x modul průřezu v ohybu kolem osy y kvadratický moment setrvačnosti k ose x kvadratický moment setrvačnosti k ose y poloměr setrvačnosti k ose x poloměr setrvačn osti k ose y
– Sv = 9,51 cm2 – Wx = 9,24 cm3 – Wy = 5,35 cm3 – Ix = 41,3 cm4 – Iy = 18,65 cm4 – ix = 2,09 cm – iy = 1,40cm
materiálové charakteristiky vodítek - ocel ISO - FE360B tažený (ČSN 11373) modul pružnosti oceli v tahu
E := 2.1 ⋅105MPa
mez pevnosti v tahu
Rm := 370 MPa -2-
2,97
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
A.2 Základní konstanty nosnost výtahu: hmotnost kabelů hmotnost rámu hmotnost kabiny neprůchozí
mQ := 400kg mkab := 21kg
mr := 144.6kg mk1 := 176kg
hmotnost kabiny průchozí
mk2 := 152.5kg
počet vodítek
n := 2
čtyřpanelové centrální dveře automatické - klec neprůchozí hmotnost dveří
mdn := 72kg
třípanelové teleskopické dveře automatické – klec průchozí hmotnost dveří
mdp := 66kg
hmotnost neprůchozí klece
mkn := mr + mk1 + mdn
hmotnost průchozí klece
mkn = 392.6 kg mkp := mr + mk2 + 2 ⋅mdp mkp = 429.1 kg
( 1)
( 2)
hmotnost prázdné klece a k ní připojených zařízení − klec neprůchozí − klec průchozí
mp := mkn + mkab
( 3)
mp,n = 413,6 kg mp := mkp + mkab mp,p = 450,1 kg
základní rozměry pro klec neprůchozí vnější rozměr klece v ose x
Dx,n = 1,1 m
vnější rozměr klece v ose y
Dy,n = 0,78 m
svislá vzdálenost vodících čelistí
h := 2.782 m
Tloušťka spojky mezi přírubou a stojnou (stejná pro oba druhy klece):
csp := 0.006 m
-3-
( 4)
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Dále je zde uvedena maximální vzdálenost mezi kotvami vodítek, tato hodnota se měnila tak, aby se vypočtené kontrolované hodnoty průhybů a napětí co nejvíce přiblížily hodnotám dovoleným normou. Totéž platí i pro klec průchozí. maximální vzdálenost mezi kotvami vodítek
lkv,n = 2,94 m
Vzdálenost těžiště a hmotnosti prázdné klece "P" k vodítku xP,n = 0,055364 m v ose x v ose y
yP,n = 0 m
vzdálenost bodu závěsu "S" k vodítku
xS,n = 0 m
v ose x
yS,n = 0 m
v ose y
vzdálenost těžiště a hmotnosti prázdné klece k bodu závěsu v ose x
xPS,n = 0,055364 m
v ose y
yPS,n = 0 m
vzdálenost středu klece k vodítku v ose x
xC,n = 0,1825 m
v ose y
yC,n = 0 m
základní rozměry pro klec průchozí vnější rozměr klece v ose x
Dx,p = 1,2 m
vnější rozměr klece v ose y
Dy,p = 0,8 m
svislá vzdálenost vodících čelistí
h := 2.782 m
maximální vzdálenost mezi kotvami vodítek
lkv,p = 2,56 m
vzdálenost těžiště a hmotnosti prázdné klece "P" k vodítku v ose x
xP,p = 0,159 m
v ose y
yP,p = 0 m
vzdálenost bodu závěsu "S" k vodítku
xS,p = 0 m
v ose x
yS,p = 0 m
v ose y
vzdálenost těžiště a hmotnosti prázdné klece P k bodu závěsu S v ose x
xPS,p = 0,159 m
v ose y
yPS,p = 0 m
-4-
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
vzdálenost středu klece C k vodítku v ose x
xC,p = 0,24 m
v ose y
yC,p = 0 m
Obr. A.2 základní rozměry klece
A.3 Maximální dovolené hodnoty Kontrola vodítek se provádí pro tři základní stavy výtahu, a to: působení zachycovačů, normální provoz – jízda a normální provoz – nakládání. Součinitele bezpečnosti dle ČSN EN 81-1 10.1.2.1 tabulka 3: působení zachycovačů
Stz := 1.8
normální provoz
Stn := 2.25
Dovolené napětí při působení zachycovačů:
Rm σ dz := Stz σ dz = 205.556 MPa
-5-
( 5)
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Dovolené namáhání pro normální provoz - nakládání do klece: σ dn :=
Rm
( 6)
Stn
σ dn = 164.444 MPa Maximální dovolené průhyby vodítek profilu T při působení zachycovačů dle ČSN EN 81-1 10.1.2.2.: δ dov := 5 mm
Maximální dovolené průhyby vodítek profilu T bez působení zachycovačů dle ČSN EN 81-1 10.1.2.2. : δ dovj := 10 mm
A.4 Výpočet vodítek U výpočtu předpokládám rovnoměrné působení zařízení na vodítka. Dosazení do vzorců je vždy provedeno pro klec neprůchozí, dále se u vzorců nalézají dva výsledky, první je vždy pro klec neprůchozí označen indexem ,, ,n“, druhý pro klec průchozí označen indexem ,, ,p“.
A.4.1 Volba koeficientů Koeficienty jsou pro oba druhy klece stejné. "Součinitel rázu při působení bezpečnostních zařízení k1 je závislý na druhu bezpečnostních zařízení. V zatěžovacím případě "normální provoz - jízda" se musí svisle pohybující hmoty kabiny (mP+mQ) násobit součinitelem k2, aby se respektovalo prudké zabrzdění při působení elektrického bezpečnostního zařízení, nebo při náhodném výpadku sítě." [5]
k 1 := 2
součinitel rázu dle tabulky G2
k2 := 1.2
součinitel rázu při jízdě
-6-
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
A.4.2 Případ 1 – k ose x
Dx xQ1 := xC + 8
( 7)
xQ1,n = 0,32 m
xQ1,p = 0,39 m yQ1,n = yQ1,p = 0 m
obr. A.3 zatížení - případ 1 A.4.2.1 Působení zachycovačů
A.4.2.1.1 Namáhání na ohyb a) Namáhání na ohyb k ose y vodítka silami ve vodících čelistech: Síla ve vodítku v ose x: Fxpz1 :=
(
k1 ⋅g⋅ mQ ⋅xQ1 + mkn ⋅xP n ⋅h
Fxpz1,n = 527,824 N
)
( 8)
Fxpz1,p = 790,408 N
Ohybový moment ve vodítku v ose y: Mypz1 :=
3 ⋅Fxpz1⋅lkv
( 9)
16
Mypz1,n = 290,963 Nm
Mypz1,p = 379,396 Nm
-7-
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
Ohybové napětí ve vodítku v ose y: σ ypz1 :=
Mypz1 Wy
( 10)
σypz1,n = 54,386 MPa
σypz1,p = 70,915 MPa
b) Namáhání na ohyb k ose x vodítka silami ve vodících čelistech: Namáhání je pro oba druhy klecí stejné Síla ve vodítku s ose y: Fypz1 :=
(
k1 ⋅g⋅ mQ ⋅yQ1 + mkn ⋅yP
)
( 11)
n ⋅h 2
Fypz1,n = Fypz1 ,p = 0 N Ohybový moment ve vodítku v ose x: Mxpz1,n = Mxpz1,p = 0 N m Ohybové napětí ve vodítku v ose x: σxpz1,n = σxpz1,p = 0 MPa
A.4.2.1.2 Namáhání na vzpěr Vzpěrná síla způsobená klecí: Fk :=
(
k1 ⋅g⋅ mp + mQ n
)
Fk,n = 7,979 . 10 3 N
( 12)
Fk,p = 8,337 . 10 3 N
Součinitel štíhlosti v ose x: λ x :=
lkv ix
λx,n = 140,67
( 13)
λx,p = 122,488
-8-
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
Součinitel štíhlosti v ose y: λ y :=
lkv iy
( 14)
λy,n = 210
λy,p = 182,857
λ y > λ x,proto pro další výpočty volím λ y Pro ocel s pevností v tahu Rm=370 N/mm2 platí pro součinitel vzpěru ω dle ČSN EN 81-1 G.5.3 [5]: 115 ≤ λ ≤ 250 2
ω := 0.00016887 ⋅λ y ω,n = 7,447
( 15) ω,p = 5,646
Namáhání ve vzpěru: σ k :=
F k ⋅ω Sv
( 16)
σk,n = 62,48 MPa
σk,p = 49,498 MPa
A.4.2.1.3 Kombinované namáhání maximální dovolené napětí (A.3): σ dz = 205.556 MPa ( 17)
σ mpz1 := σ xpz1 + σ ypz1 σmpz1,n = 54,386 MPa σ mpz1 ≤ σ dz
σmpz1,p = 70,915 MPa
vyhovuje Fk
σ 1pz := σ mpz1 + Sv σ1pz,p = 79,681 MPa
σ1pz,n = 62,775 MPa σ pz1 ≤ σ dz
( 18)
vyhovuje
-9-
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
( 19)
σ cpz1 := σ k + 0.9 ⋅σ mpz1 σcpz1,p = 113,321 MPa
σcpz1,n = 111,427 MPa σ cpz1 ≤ σ dz
Klec výtahu
vyhovuje
A.4.2.1.4 Namáhání příruby vodítka na ohyb σ Fpz1 := 1.85 ⋅
Fxpz1
( 20)
2
csp
σFpz1,n = 27,124 MPa σ Fpz1 ≤ σ dz
σFpz1,p = 40,618 MPa vyhovuje
A.4.2.1.5 Průhyby průhyb vodítka v ose x: z tohoto vzorce vychází maximální vzdálenost mezi kotvami vodítek: 3 Fxpz1⋅lkv δ xpz1 := 0.7 ⋅ 48E⋅Iy δxpz1,n = 4,994 mm
( 21)
δxpz1,p = 4,938 mm
δ xpz1 ≤ δ dov
vyhovuje průhyb vodítka v ose y je pro oba typy klece stejný: δ ypz1 := 0.7 ⋅
Fypz1⋅lkv
3
48E⋅Ix
( 22)
δypz1,n = δypz1,p = 0 mm
δ ypz1 ≤ δ dov
vyhovuje
- 10 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
A.4.2.2 Normální provoz - jízda A.4.2.2.1 Namáhání na ohyb a) namáhání na ohyb k ose y vodítka silami ve vodících čelistech: síla ve vodítku v ose x:
(
)
(
)
k2 ⋅g⋅mQ ⋅ xQ1 − xS + mkn ⋅ xP − xS FxNJ1 := n ⋅h FxNJ1,n = 316,695 N
( 23)
FxNJ1,p = 427,245 N
moment ve vodítku v ose y:
MyNJ1 :=
3 ⋅FxNJ1⋅lkv
( 24)
16
MyNJ1,n = 174,227 Nm
MyNJ1,p = 227,637 Nm
napětí ve vodítku v ose y: MyNJ1 σ yNJ1 := Wy
( 25)
σyNJ1,n = 32,631 MPa
σyNJ1,p = 42,549 MPa
b) namáhání na ohyb k ose x vodítka silami ve vodících čelistech – pro oba typy klece stejné: síla ve vodítku v ose y: FyNJ1 :=
(
)
(
)
k2 ⋅g⋅mQ ⋅ yQ1 − yS + mkn ⋅ yP − yS n ⋅h
( 26)
2
FyNJ1,n = FyNJ1,p = 0 N moment ve vodítku v ose x: MxNJ1 :=
3 ⋅FyNJ1⋅lkv 16
( 27)
MxNJ1,n = MxNJ1,n = 0 Nm
- 11 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
napětí ve vodítku v ose x: MxNJ1 σ xNJ1 := Wy
( 28)
σxNJ1,n = σxNJ1,p = 0 MPa A.4.2.2.2 Namáhání na vzpěr Při zatížení "normální provoz - jízda" se vzpěr nevyskytuje [5]. A.4.2.2.3 Kombinované namáhání σ dn = 164.444 MPa
maximální dovolené napětí (A.3): σ mNJ1 := σ xNJ1 + σ yNJ1
( 29)
σ NJ1 := σ mNJ1 σmNJ1,n = 32,631 MPa
σmNJ1,p = 42,549 MPa vyhovuje
σmNJ1 < σdn
A.4.2.2.4 Namáhání příruby vodítka na ohyb σ FNJ1 :=
1.85 ⋅FxNJ1
( 30)
2
csp
σFNJ1,n = 16,275 MPa
σFNJ1,p = 24,371 MPa vyhovuje
σFNJ1 < σdn A.4.2.2.5 Průhyby
δ dovj := 10mm
maximální dovolený průhyb: průhyb v ose x: δ xNJ1 := 0.7 ⋅
FxNJ1⋅lkv
3
δxNJ1,n = 2,997 mm δ xNJ1 ≤ δ dovj
( 31)
48 ⋅E⋅Iy
δxNJ1,p = 2,963 mm vyhovuje
- 12 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
průhyb v ose y: pro oba typy klece stejný δ yNJ1 := 0.7 ⋅
FyNJ1⋅lkv
3
48 ⋅E⋅Ix
( 32)
δyNJ1,n = δyNJ1,p = 0 mm δ yNJ1 ≤ δ dovj
vyhovuje
A.4.3 Případ 2 – k ose y
obr. A.4 zatížení – případ 2 xQ2 := xC xQ2,n = 0,183 m
( 33) xQ2,p = 0,24 m
Dy yQ2 := 8 yQ2,n = 0,098 m
( 34) yQ2,p = 0,1 m
- 13 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
A.4.3.1. Působení zachycovačů A.4.3.1.1 Namáhání na ohyb a) Namáhání na ohyb k ose y vodítka silami ve vodících čelistech: Síla ve vodítku v ose x:
(
k1 ⋅g⋅ mQ ⋅xQ2 + mkn ⋅xP Fxpz2 := n ⋅h
)
( 35)
Fxpz2,p = 578,906 N
Fxpz2,n = 333,947 N
Ohybový moment ve vodítku v ose y: Mypz2 :=
3 ⋅Fxpz2⋅lkv
( 36)
16
Mypz2,n = 184,089 Nm
Mypz2,p = 277,875 Nm
Ohybové napětí ve vodítku v ose y:
σ ypz2 :=
Mypz2
( 37)
Wy σypz2,p = 51,939 MPa
σypz2,n = 34,409 MPa
b) Namáhání na ohyb k ose x vodítka silami ve vodících čelistech: Síla ve vodítku s ose y: Fypz2 :=
(
k1 ⋅g⋅ mQ ⋅yQ2 + mkn ⋅yP
)
( 38)
n ⋅h 2
Fypz2,n = 274,953 N
Fypz2,p = 282,003 N
Ohybový moment ve vodítku v ose x: Mxpz2 :=
3 ⋅Fypz2⋅lkv
( 39)
16
Mxpz2,n = 151,598 Nm
Mxpz2,p = 135,361 Nm
- 14 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
Ohybové napětí ve vodítku v ose x: σ xpz2 :=
Mxpz2 Wy
( 40)
σxpz2,n = 28,33 MPa
σxpz2,p = 25,301 N
A.4.3.1.2 Namáhání na vzpěr G.2.3 Vzpěrná síla způsobená klecí je stejná jako v případě 1 A.4.3.1.3 Kombinované namáhání σ dz = 205.556 MPa
maximální dovolené napětí (A.3): σ mpz2 := σ xpz2 + σ ypz2
σmpz2,p =77,24 MPa
σmpz2,n = 62,739 MPa σ mpz2 ≤ σ dz
( 41)
vyhovuje
Fk σ 2pz := σ mpz2 + Sv
( 42) σ2pz,p = 86,007 MPa
σ2pz,n = 71,129 MPa σ pz2 ≤ σ dz
vyhovuje ( 43)
σ cpz2 := σ k + 0.9 ⋅σ mpz2 σcpz2,n = 118,946 MPa σ cpz2 ≤ σ dz
σcpz2,p = 119,014 MPa vyhovuje
- 15 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
A.4.3.1.4 Namáhání příruby vodítka na ohyb
σ Fpz2 := 1.85 ⋅
Fxpz2
( 44)
2
csp
σFpz2,p = 29,749 MPa
σFpz2,n = 17,749 MPa σ Fpz2 ≤ σ dz
vyhovuje
A.4.3.1.5 Průhyby δ dov := 5 mm
maximální dovolený průhyb vodítka: průhyb vodítka v ose x: δ xpz2 := 0.7 ⋅
Fxpz2⋅lkv
3
( 45)
48E⋅Iy
δxpz2,p = 3,616 mm
δxpz2,n = 3,16 mm δ xpz2 ≤ δ dov
vyhovuje
průhyb vodítka v ose y: δ ypz2 := 0.7 ⋅
Fypz2⋅lkv
( 46)
48E⋅Ix
δypz2,n = 1,175 mm δ ypz2 ≤ δ dov
3
δypz2,p = 0,796 mm vyhovuje
- 16 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
A.4.3.2. Normální provoz – jízda A.4.3.2.1 Namáhání na ohyb namáhání na ohyb k ose y vodítka silami ve vodících čelistech: síla ve vodítku v ose x: FxNJ2 :=
(
)
(
)
k2 ⋅g⋅mQ ⋅ xQ2 − xS + mkn ⋅ xP − xS n ⋅h
( 47)
FxNJ2,p = 347,343 N
FxNJ2,n = 200,368 N moment ve vodítku v ose y: MyNJ2 :=
3 ⋅FxNJ2⋅lkv
( 48)
16
MyNJ2,n = 110,453 Nm
MyNJ2,p = 166,725 Nm
napětí ve vodítku v ose y: σ yNJ2 :=
MyNJ2 Wy
( 49)
σyNJ2,n = 20,645 MPa
σyNJ2,p = 31,164 MPa
namáhání na ohyb k ose x vodítka silami ve vodících čelistech: síla ve vodítku v ose y: FyNJ2 :=
(
)
(
)
k2 ⋅g⋅mQ ⋅ yQ2 − yS + mkn ⋅ yP − yS n ⋅h
( 50)
2
FyNJ2,n = 164,972 N
FyNJ2,p= 169,202 N
moment ve vodítku v ose x: MxNJ2 :=
3 ⋅FyNJ2⋅lkv
( 51)
16
MxNJ2,n = 90,941 Nm
MxNJ2,p = 81,217 Nm
napětí ve vodítku v ose x: MxNJ2 σ xNJ2 := Wy σxNJ2,n = 16,998 MPa
( 52) σxNJ2,p = 15,181 MPa
- 17 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
A.4.3.2.2 Namáhání na vzpěr Při zatížení "normální provoz - jízda" se vzpěr nevyskytuje [5]. A.4.3.2.3 Kombinované namáhání σ dn = 164.444 MPa
dovolené namáhání (A.3): σ mNJ2 := σ xNJ1 + σ yNJ1 σ NJ2 := σ mNJ2
( 53)
σmNJ2,n = 32,631 MPa
( 54) σmNJ2,p = 42,549 MPa vyhovuje
σmNJ2 < σdn
A.4.3.2.4 Namáhání příruby vodítka na ohyb
σ FNJ2 :=
1.85 ⋅FxNJ2
( 55)
2
csp
σFNJ2,n = 10,297 MPa
σFNJ2,p = 17,85 MPa
σFNJ2 < σdn
vyhovuje
A.4.3.2.5 Průhyby δ dovj := 10mm
maximální dovolený průhyb: průhyb v ose x: δ xNJ2 := 0.7 ⋅
FxNJ2⋅lkv
3
( 56)
48 ⋅E⋅Iy
δxNJ2,n = 1,896 mm
δxNJ2,p = 2,17 mm
δ xNJ2 ≤ δ dovj
vyhovuje
- 18 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
průhyb v ose y: δ yNJ2 := 0.7 ⋅
FyNJ2⋅lkv
3
( 57)
48 ⋅E⋅Ix
δxNJ2,p = 0,477 mm
δyNJ2,n = 0,705 mm δ yNJ2 ≤ δ dovj
vyhovuje
A.4.4 Normální provoz – nakládání Během nakládání a vykládání klece se musí uvažovat zatížení prahu Fs, které působí ve středu prahu vstupu do klece. Při uplatnění této síly na práh se uvažuje prázdná klec výtahu. U klecí s více než jedním vstupem se bere v úvahu jen zatížení na nejnepříznivější straně.[5]
obr.A.5 zatížení – nakládání Zatížení prahu: pro oba typy klece stejné:
ms := 0.4 ⋅mQ ms = 160 kg
Poloha klecových dveří: x = 0,43 m 1,n
x1,p = 0,995 m
y1,n = y1,p = 0 m
- 19 -
( 58)
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
A.4.4.1 Namáhání na ohyb Namáhání na ohyb k ose y vodítka silami ve vodících čelistech: síla v ose x: FxNN :=
(
)
(
)
g⋅mkn ⋅ xP − xS − ms ⋅ x1 + xS n ⋅h
( 59)
FxNN,p = - 160,342 N
FxNN,n = - 82,951 N moment v ose y: MyNN :=
3 ⋅FxNN ⋅lkv
( 60)
16
MyNN,n = -45,727 Nm
MyNN,p = -76,964 Nm
napětí v ose y: σ yNN :=
MyNN Wy
( 61) σyNN,p = -14,386 MPa
σyNN,n = -8,547 MPa
Namáhání na ohyb k ose x vodítka silami ve vodících čelistech: síla v ose y: dané normou FyNN := 0N A.4.4.2 Namáhání na vzpěr Při zatížení "normální provoz - jízda" se vzpěr nevyskytuje [5]. A.4.4.3 Kombinované namáhání σ dn = 164.444 MPa
maximální dovolené napětí: σ mNN := σ yNN σ NN := σ mNN σmNN,n = -8,547 MPa σ mNN ≤ σ dn
σmNN,p = -14,386 MPa vyhovuje
- 20 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
A.4.4.4 Namáhání příruby vodítka na ohyb
σ FNN :=
1.85 ⋅FxNN
( 62)
2
csp
σFNN,p = -8,24 MPa
σFNN,n = -4,263 MPa σ FNN ≤ σ dn
vyhovuje
A.4.4.5 Průhyby δ dovj := 10mm
maximální dovolený průhyb: δ xNN := 0.7 ⋅
FxNN ⋅lkv
( 63)
48 ⋅E⋅Iy
δxNN,n = - 0,785 mm δ xNN ≤ δ dovj
3
δyNN,p = -1,002 mm vyhovuje
- 21 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Příloha B – Výpočet šroubu B.1 Rozměry rámu a zatížení šroubu Zatěžovací sílu uvažuji jako 220 kg z nosnosti klece zvýšenou o čtvrtinu z hmotnosti klece a čtvrtinu z předepsaného přídavného zatížení daného normou ČSN EN 81 - 1 ,což je 75 kg. Další hmotnosti započítané do tohoto výpočtu jsou čtvrtina hmotnosti spodního rámu a čtvrtina hmotnosti kabiny. Tato hmotnost je násobena součtem gravitačního zrychlení a zrychlení výtahu při normální jízdě taktéž daném normou 0.5 m/s2.
přidané zatížení
ms := 220kg 75kg mpz := 4 mpz = 18.75 kg
čtvrtina hmotnosti kabiny
mk := 71.5kg
čtvrtina hmotnosti spodního rámu
msr := 6.75kg
hmotnost na šroub
m az := 0.5 2 s m az = 0.5 2 s
zpomalení za stavu normální jízda
zatěžovací síla
(
)(
( 64)
)
F1 := ms + mpz + mk + msr ⋅ g + az 3
F1 = 3.267 × 10 N Základní rozměry: rameno ohybu
lo := 86mm
rameno kroucení
lk := 380mm
vzdálenost mezi šrouby
p1 := 59mm
minimální vzdálenost od kraje plechu
e1 := 23mm
- 22 -
( 65)
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. B.1 rozložení sil
B.2 Charakteristiky plechu a šroubu Charakteristické vlastnosti šroubu: Šroub M 16 × 30 dle strojnických tabulek [8]
d := 16mm
průměr šroubu průměr kružnice vepsané do šestihranu hlavy šroubu
dm := 24mm
dle tabulek z normy [7] plocha průřezu šroubu (tab. 7.4)
As := 157mm
mez pevnosti šroubu 8.8 (tab. 4.6)
fub := 800MPa
průměr díry pro šrouby
do := 17mm
2
Charakteristické vlastnosti plechu: 11373
ocel tloušťka nejtenčího plechu
t := 3mm
celková tloušťka plechů
tp := 10mm
mez pevnosti plechu je 360MPa ([7] tab..4.2) , tato mez je snížena o koeficient bezpečnosti pro plech děrovaný pro šrouby γ = 1.3 ([7] tab..6.1). výsledná mez pevnosti
fu := 276MPa
- 23 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Charakteristické vlastnosti šroubového spoje: γ Mb := 1.45
dílčí součinitel spolehlivosti šroubového spoje ([7] 7.3.4.1).
B.2 Výpočet zatížení šroubu
Tahová síla v ose x: kroutící moment
Mk := F1 ⋅lk
( 66) 6
Mk = 1.242 × 10 N ⋅mm tahová síla
Ftsd :=
Mk p1
( 67) 4
Ftsd = 2.104 × 10 N
Smyková síla v ose y: ohybový moment
Mo := F1 ⋅lo
( 68) 5
Mo = 2.81 × 10 N ⋅mm smyková síla v ose y:
Fvsdy :=
Mo p1
( 69) 3
Fvsdy = 4.762 × 10 N smyková síla v ose z: Fvsdz := F1 Celková smyková síla: Fvsd := Fvsdy + Fvsdz 3
Fvsd = 8.03 × 10 N
- 24 -
( 70)
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
B.2 Kontrola šroubového spoje Návrhová únosnost při protlačení hlavy šroubu příslušnou kotevní deskou: ([7] 7.3.4.2). 0.6 ⋅π ⋅dm⋅t ⋅fu
Bprd :=
( 71)
γ Mb 4
Bprd = 2.583 × 10 N Ftsd < Bprd
vyhovuje
Návrhové únosnosti šroubových spojů: ([7]tab. 7.2). Únosnost v otlačení spojovaného prvku nebo šroubu: x - vytržení okraje x :=
e1
y - protržení otvoru
p1 1 − 3 ⋅d o 4
y :=
( 72)
do
x = 1.353
y = 0.907
z - otlačení šroubu z :=
( 73)
fub fu
1 - otlačení plechu
( 74)
z = 2.899 α := y
nejnižší hodna je
Proto počítám únosnost na protržení otvoru: Fbrd :=
2.5 ⋅α ⋅fu ⋅d ⋅t
( 75)
γ Mb 4
Fbrd = 2.071 × 10 N Fvsd < Fbrd
vyhovuje
- 25 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
Únosnost ve střihu pro šroub: 0.6 ⋅fub ⋅As
Fvrd :=
( 76)
γ Mb 4
Fvrd = 5.197 × 10 N Fvsd < Fvrd
vyhovuje
Únosnost v tahu jednoho šroubu: Ftrd :=
0.9 ⋅fub ⋅As
( 77)
γ Mb 4
Ftrd = 7.796 × 10 N Ftsd < Ftrd
vyhovuje
Šrouby bez kontrolovaného a řízeného utažení namáhané současně smykovou silou Fvsd a tahovou silou Ftsd musí kromě předchozích podmínek také splňovat podmínku následující:
Fvsd Fvrd
+
Ftsd 1.4 ⋅Ftrd
0.397 < 1
≤ 1
( 78)
vyhovuje
- 26 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Příloha C – MKP analýza C.1 Klec neprůchozí C.1.1 Rozložení zatížení B – působení zachycovačů
obr. C.1 celkový pohled, klec neprůchozí rozložení zatížení - B, stav působení zachycovačů, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 93.3 MPa, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 27 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
¨
obr. C.2 detail spodního rámu, klec neprůchozí, rozložení zatížení - B, stav působení zachycovačů, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 93.3 MPa, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost). Na obrázcích C.1 a C.2 můžeme vidět srovnávací napětí na rámu při působení zachycovačů. Rozložení zatížení na nosnících podlahy se oproti stavu normální provoz jízda nemění. Pouze se objeví větší srovnávací napětí v místech, kde jsou přišroubovány zachycovače k rámu. Toto napětí bude ve skutečnosti nižší, než je to zobrazované. Takto vysoké napětí je způsobené velmi tuhými prvky ,,rigid“, kterými je provedeno spojení rámu s náhradami vodítek a zachycovačů. Celkové maximální napětí je stejně jako u stavu normální provoz - jízda na nosnících podlahy a dosahuje hodnoty 93.3 MPa. Napětí je porovnáváno opět s maximálním dovoleným napětím 136 MPa. Na následujících obrázcích C.3 a C.4 je vidět rozložení deformace na tomto rámu.
- 28 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. C.3 celkový pohled, klec neprůchozí rozložení zatížení - B, stav působení zachycovačů, deformace na rámu, deformovaný stav, měřítko deformace 25, maximální deformace 0.994 mm, stupnice od 0 mm do 1 mm.
- 29 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. C.4 spodní rám, klec neprůchozí, rozložení zatížení - B, stav působení zachycovačů, deformace na rámu, deformovaný stav, měřítko deformace 25, maximální deformace 0.994 mm, stupnice od 0 mm do 1 mm.
Zhodnocení Rám klece při výše popsaném stavu vyhovuje pevnostním požadavkům na něj kladených.
- 30 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
C.1.2 Rozložení zatížení A
obr. C.5 spodní rám, klec neprůchozí, rozložení zatížení - A, stav normální provoz - jízda, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 109 MPa, maximální deformace 1,2 mm, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 31 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. C.6 spodní rám, klec neprůchozí, rozložení zatížení - A, stav působení zachycovačů, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 91 MPa, maximální deformace 0,94 mm, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 32 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
C.1.3 Rozložení zatížení C
obr. C.7 spodní rám, klec neprůchozí, rozložení zatížení - C, stav normální provoz - jízda, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 138 MPa, maximální deformace 1.6 mm , nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 33 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. C.8 spodní rám, klec neprůchozí, rozložení zatížení - C, stav působení zachycovačů, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 115 MPa, maximální deformace 1,2 mm, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 34 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
C.2 Klec průchozí C.2.1 Rozložení zatížení B – působení zachycovačů
obr. C.9 celkový pohled, klec průchozí rozložení zatížení - B, stav působení zachycovačů, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 106,7 MPa nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 35 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. C.10 spodní rám, klec průchozí rozložení zatížení - B, stav působení zachycovačů, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 106,7 MPa, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost). Na obrázcích C.9 a C.10 můžeme vidět rozložení srovnávacího napětí při působení zachycovačů. Oproti zatížení při normálním provozu – jízdě, je vidět, že došlo k nárůstu srovnávacího napětí v místech spodní části přední výztuhy a držáku zachycovače. Toto napětí je v místech šroubů, kterými je ke konstrukci připojen zachycovač. Napětí v těchto místech bude ve skutečnosti nižší. Vyšší hodnota je způsobena velmi tuhými prvky,,rigid“, kterými je spojen náhradní model zachycovače s rámem. Na stupnici je zobrazena návrhová pevnost 136 MPa.
- 36 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. C.11 celkový pohled, klec průchozí rozložení zatížení - B, stav působení zachycovačů, deformace na rámu, deformovaný stav, měřítko deformace 25, maximální deformace 1,135 mm, stupnice od 0 mm do 1,2 mm.
- 37 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. C.12 celkový pohled, klec průchozí rozložení zatížení - B, stav působení zachycovačů, deformace na rámu, deformovaný stav, měřítko deformace 25, maximální deformace 1,135 mm, stupnice od 0 mm do 1,2 mm.
Zhodnocení Rám klece při výše popsaném stavu vyhovuje pevnostním požadavkům na něj kladených.
- 38 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
C.2.2 Rozložení zatížení A
obr. C.13 spodní rám, klec průchozí rozložení zatížení - A, stav normální provoz - jízda, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 125 MPa, maximální deformace 1.4 mm, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 39 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. C.14 spodní rám, klec průchozí rozložení zatížení - A, stav působení zachycovačů, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 105 MPa, maximální deformace 1mm, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 40 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
C.2.3 Rozložení zatížení C
obr. C.15 spodní rám, klec průchozí rozložení zatížení - A, stav působení zachycovačů, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 154 MPa, maximální deformace 1,8 mm, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 41 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
obr. C.16 spodní rám, klec průchozí rozložení zatížení - A, stav působení zachycovačů, redukované napětí podle podmínky HMH, maximální srovnávací napětí 128 MPa, maximální deformace 1,36mm, nedeformovaný stav, stupnice od 0 MPa do 136 MPa (návrhová pevnost).
- 42 -
Bc. Jan Matoušek
Diplomová práce
Klec výtahu
Seznam použitých zkratek a symbolů Ve výpočtech jsou jednotlivé veličiny popsané níže dále označeny přidaným indexem ,, ,n“ pro klec neprůchozí a indexem ,, ,p“ pro klec průchozí. Tento index je vždy přidán za ten stávající.
e1 Fbrd Fk Ftrd Ftsd Fvrd Fvsd Fvsdy Fvsdz FxNJ1
mm2 m/s2 N mm m mm m m mm mm mm MPa mm mm N N N N N N N N N
FxNJ2
N
FxNN Fxpz1 Fxpz2 FyNJ1
N N N N
As az Bprd b1v
csp cv
Dx Dy d dm do E ev
plocha průřezu šroubu zpomalení pro stav normální jízda únosnost proti protlačení hlavy šroubu rozměr vodítka tloušťka spojky mezi přírubou a stojnou rozměr vodítka vnější rozměr klece v ose x vnější rozměr klece v ose y průměr šroubu průměr kružnice vepsané do šestihranu hlavy šroubu průměr díry pro šroub modul pružnosti oceli v tahu rozměr vodítka minimální vzdálenost kraje materiálu únosnost pro protlačení spojovaného materiálu vzpěrná síla únosnost v tahu jednoho šroubu tahová síla únosnost ve střihu pro šroub celková smyková síla smyková síla v ose y smyková síla v ose z síla ve vodítku v ose x, případ 1, normální provoz jízda síla ve vodítku v ose x, případ 2, normální provoz jízda síla ve vodítku v ose x, normální provoz - nakládání síla ve vodítku v ose x, případ 1, působení zachycovačů síla ve vodítku v ose x, případ 2, působení zachycovačů síla ve vodítku v ose y, případ 2, normální provoz jízda
- 43 -
Bc. Jan Matoušek
FyNJ1 FyNN Fypz2 Fypz1 F1 fu fub
N
k2 lk lkv lo Mk Mo MxNJ1
N N N N MPa MPa mm m/s2 mm m mm m4 m4 m m – mm – mm m mm Nmm Nmm Nm
MxNJ2
Nm
MxNN
Nm
Mxpz1
Nm
Mxpz2
Nm
MyNJ1
Nm
fv
g gv
h h1v Ix Iy ix iy k1 k1v
Diplomová práce
Klec výtahu
síla ve vodítku v ose y, případ 1, normální provoz jízda síla ve vodítku v ose y, normální provoz - nakládání síla ve vodítku v ose y, případ 2, působení zachycovačů síla ve vodítku v ose y, případ 1, působení zachycovačů zatěžovací síla výsledná mez pevnosti mez pevnosti šroubu rozměr vodítka gravitační zrychlení rozměr vodítka svislá vzdálenost vodících čelistí rozměr vodítka kvadratický moment průřezu vodítka k ose x kvadratický moment průřezu vodítka k ose y poloměr setrvačnosti vodítka k ose x poloměr setrvačnosti vodítka k ose y součinitel rázu rozměr vodítka součinitel rázu při jízdě rameno kroucení maximální vzdálenost mezi kotvami vodítek rameno ohybu kroutící moment ohybový moment ohybový moment ve vodítku v ose x, případ 1, normální provoz - jízda ohybový moment ve vodítku v ose x, případ 2, normální provoz - jízda ohybový moment ve vodítku v ose x, normální provoz nakládání ohybový moment ve vodítku v ose x, případ 1, působení zachycovačů ohybový moment ve vodítku v ose x, případ 2, působení zachycovačů ohybový moment ve vodítku v ose y, případ 1, normální provoz - jízda
- 44 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
MyNJ2
Nm
MyNN
Nm
Mypz1
Nm
Mypz2
Nm
mdn mdp mk mkab mkn mkp mk1 mk2 mp mpz mQ mr ms msr
p1 Rm
kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg kg mm mm – mm mm MPa
ohybový moment ve vodítku v ose y, případ 2, normální provoz - jízda ohybový moment ve vodítku v ose y, normální provoz nakládání ohybový moment ve vodítku v ose y, případ 1, působení zachycovačů ohybový moment ve vodítku v ose y, případ 2, působení zachycovačů hmotnost dveří - neprůchozí hmotnost dveří - průchozí čtvrtina hmotnosti kabiny hmotnost kabelů hmotnost neprůchozí klece hmotnost průchozí klece hmotnost kabiny neprůchozí hmotnost kabiny průchozí hmotnost prázdné klece a připojených zařízení přidané zatížení nosnost výtahu hmotnost rámu hmotnost na šroub čtvrtina hmotnosti rámu rozměr vodítka rozměr vodítka počet vodítek rozměr vodítka vzdálenost mezi šrouby mez pevnosti oceli v tahu
Stn
−
součinitel bezpečnosti
Stz
−
m1v m2v
n nv
Sv t tp Wx Wy
součinitel bezpečnosti 2
m mm mm m3 m3
plocha průřezu vodítka tloušťka nejtenčího plechu celková tloušťka plechů modul průřezu v ohybu vodítka kolem osy x modul průřezu v ohybu vodítka kolem osy y
x
−
poměr pro vytržení okraje
xC
m
vzdálenost středu klece k vodítku v ose x
- 45 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
xP
m
xPS
m
xQ1 xQ2 xS
m m m
vzdálenost těžiště a hmotnosti prázdné klec k vodítku v ose x vzdálenost těžiště a hmotnosti prázdné klece k bodu závěsu v ose x vzdálenost zatížení klece v ose x pro případ 1 vzdálenost zatížení klece v ose x pro případ 2 vzdálenost bodu závěsu k vodítku v ose x
y
−
poměr pro protržení šroubu
yC yP
m m
yPS
m
yQ1 yQ2 yS
m m m
vzdálenost středu klece k vodítku v ose y vzdálenost těžiště a hmotnosti prázdné klece k vodítku v ose y vzdálenost těžiště a hmotnosti prázdné klece k bodu závěsu v ose y vzdálenost zatížení klece v ose y pro případ 1 vzdálenost zatížení klece v ose y pro případ 2 vzdálenost bodu závěsu k vodítku v ose y
z
−
poměr pro otlačení šroubu
α
−
nejnižší poměr
γ
–
součinitel bezpečnosti
γMb
−
součinitel štíhlosti v ose x
δdov δdovj
mm mm
δxNN δxNJ1
mm mm
δxNJ2
mm
δxpz1 δxpz2 δyNJ1
mm mm mm
δyNJ2
mm
δyNN δypz1 δypz2
mm mm mm
maximální dovolený průhyb vodítka při zachycení maximální dovolený průhyb vodítka pro normální provoz průhyb vodítka v ose x normální provoz - nakládání průhyb vodítka v ose x, případ 1, normální provoz jízda průhyb vodítka v ose x, případ 2, normální provoz jízda průhyb vodítka v ose x, případ 1, působení zachycovačů průhyb vodítka v ose x, případ 2, působení zachycovačů průhyb vodítka v ose y, případ 1, normální provoz – jízda průhyb vodítka v ose y, případ 2, normální provoz – jízda průhyb vodítka v ose y normální provoz – nakládání průhyb vodítka v ose y, případ 1, působení zachycovačů průhyb vodítka v ose y, případ 2, působení zachycovačů
λx
−
součinitel štíhlosti v ose x - 46 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
Klec výtahu
λy
−
součinitel štíhlosti v ose y
σcpz1
MPa
σcpz2
MPa
σdn σdz σFNJ1
MPa MPa MPa
σFNJ2
MPa
σFNN
MPa
σFpz1
MPa
σFpz2
MPa
σk σmNJ1
MPa MPa
σmNJ2
MPa
σmNN
MPa
σmpz1
MPa
σmpz2
MPa
σxNJ1
MPa
σxNJ2
MPa
σxNN
MPa
σxpz1
MPa
σxpz2
MPa
kombinované namáhání vodítka na ohyb a vzpěr, případ 1, působení zachycovačů kombinované namáhání vodítka na ohyb a vzpěr, případ 2, působení zachycovačů dovolené namáhání pro normální provoz dovolené namáhání při působení zachycovačů namáhání příruby vodítka na ohyb ,případ 1, normální provoz - jízda namáhání příruby vodítka na ohyb, případ 2, normální provoz - jízda namáhání příruby vodítka na ohyb, normální provoz nakládání namáhání příruby vodítka na ohyb, případ 1, působení zachycovačů namáhání příruby vodítka na ohyb, případ 2, působení zachycovačů namáhání ve vzpěru kombinované namáhání na ohyb vodítka, případ 1, normální provoz - jízda kombinované namáhání na ohyb vodítka, případ 2, normální provoz - jízda kombinované namáhání na ohyb vodítka, normální provoz - nakládání kombinované namáhání na ohyb vodítka, případ 1, působení zachycovačů kombinované namáhání na ohyb vodítka, případ 2, působení zachycovačů ohybové napětí ve vodítku v ose x, případ 1, normální provoz – jízda ohybové napětí ve vodítku v ose x, případ 2, normální provoz – jízda ohybové napětí ve vodítku v ose x, normální provoz – nakládání ohybové napětí ve vodítku v ose x, případ 1, působení zachycovačů ohybové napětí ve vodítku v ose x, případ 2,působení zachycovačů
- 47 -
Diplomová práce
Bc. Jan Matoušek
σyNJ1
MPa
σyNJ2
MPa
σyNN
MPa
σypz1
MPa
σypz2
MPa
σ1pz
MPa
σ2pz
MPa
ω
−
Klec výtahu
ohybové napětí ve vodítku v ose y, případ 1, normální provoz - jízda ohybové napětí ve vodítku v ose y, případ 2, normální provoz - jízda ohybové napětí ve vodítku v ose y, normální provoz nakládání ohybové napětí ve vodítku v ose y, případ 1,působení zachycovačů ohybové napětí ve vodítku v ose y, případ 2,působení zachycovačů kombinované namáhání na ohyb a tlak, případ 1, působení zachycovačů kombinované namáhání na ohyb a tlak, případ 2, působení zachycovačů součinitel vzpěru
- 48 -