FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE DIPLOMSKI RAD Ivica Matanović Zagreb, 010.

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE DIPLOMSKI RAD Voditelj rada: Prof. dr. sc. Zvonko Herold Ivica Matanović Zagreb, 010.

Sažetak rada U ovom radu projektirana je podizna platforma čija je namjena transport scenske opreme, a po potrebi i ljudi u kazalištu. Navedeno je nekoliko koncepata, od kojih je odabran i razrađen najisplativiji i najfunkcionalniji. Gabaritne dimenzije podizne platforme prilagođene su već postojećem propadalištu kazališta. Propadalište se sastoji od tri etaže. Podizna platforma je izvedena kao zavareno vijčana čelična konstrukcija zavarivana i predmontirana u radionici, a vijčano spojena u cijelinu na objektu. Za pogon platforme koristi se elektromotorno vitlo. Platforma se kreće među čvrstim vodilicama i postavljena je na nosiva sredstva, tj. čeličnu užad. Radi sigurnosti osoba i tereta na gornjoj etaži, u području pozornice i na donjoj etaži montirana je zaštitna ograda koja se ručno postavlja. Za održavanje u stacionarnom položaju na pojednim etažama platforma se zabravljuje kliznim mehanizmom u četiri točke. Pogon klizača brave osiguran je preko navojnog vretena i elektromotornih zupčastih reduktora. Osnovni zadatak bio je proračun i konstrukcijska razrada nosive konstrukcije, dijelova za pogon i prijenos snage te uređaja za osiguravanje položaja platforme kada se ona zaustavi na svakoj etaži. U procesu konstrukcijske razrade u velikoj mjeri korišteni su računalni programi za crtanje, AutoCad i SolidWorks. Na temelju sklopnog crteža izrađeni su radionički crteži dijelova podizne platforme. I

Sadržaj Popis slika...iii Popis tehničke dokumentacije... IV Popis oznaka i mjernih jedinica fizikalnih veličina...v 1. UVOD... 1 1.1. Općenito o prenosilima i dizalima... 1 1.. Podizne platforme...1. KONCEPTNE IZVEDBE... 3.1. Koncept 1... 3.. Koncept... 4.3. Koncept 3... 6.4. Koncept 4... 7 3. NOSIVA KONSTRUKCIJA... 8 3.1. Izvedba nosive konstrukcije... 8 3.. Proračun nosive konstrukcije... 9 3..1. Odabir profila nosive konstrukcije... 9 3... Proračun nosivosti i progiba nosive konstrukcije... 11 3...1 Moment savijanja i progib uzdužnog IPE 300 profila... 11 3... Moment savijanja i progib poprečnog IPE 300 profila... 1 3..3. Proračun vijaka nosive konstrukcije... 13 3..4. Proračun zavara nosive konstrukcije... 15 4. MEHANIZAM ZA DIZANJE... 19 4.1. Opće karakteristike... 19 4.1.1. Pogonska vitla... 19 4.1.. Užad i užnice... 19 4.. Proračun mehanizma za dizanje... 0 4..1. Prijenosni odnos užetnog mehanizma... 0 4..1.1 Stupanj djelovanja koloturnika... 1 4..1. Računska sila loma... 1 4..1.3 Izbor užeta... 4..1.4 Dimenzioniranje užnica... 4..1.5 Proračun vijaka nosivog lima užnice spojene na nosivu konstrukciju... 5 4..1.6 Proračun vijaka nosivog lima užnice spojenog na postolje... 5 4... Proračun vitla mehanizma za dizanje... 7 4...1 Potrebna snaga elektromotora za dizanje... 7 4... Odabir pogonskog elektromotora... 8 4...3 Izbor reduktora za dizanje... 8 4...4 Bubanj za čelično uže mehanizma za dizanje... 9 5. UREĐAJ ZA OSIGURANJE POLOŽAJA... 40 5.1. Zabravljivanje platforme... 40 5.. Proračun zabravljivača... 40 5..1. Potrebno vrijeme zabaravljivanja... 40 5... Moment savijanja i progib nosača platforme... 41 5..3. Provjera vretena i kontrola matice... 43 6. ZAKLJUČAK... 46 7. LITERATURA... 47 II

Popis slika Slika 1.1 Propadalište kazališta... Slika.1 Shematski prikaz koncepta 1... 3 Slika. Shematski prikaz koncepta... 5 Slika.3 Shematski prikaz koncepta 3... 6 Slika.4 Koncept 4 (iz tehničke dokumentacije)... 7 Slika 3.1 Nosiva konstrukcija... 8 Slika 3. Proračunski model UPN profila nosive konstrukcije... 10 Slika 3.3 Prikaz sila koje djeluju na nosivu konstrukciju i mjerodavna površina za proračun UPN profila... 10 Slika 3.4 Proračunski model uzdužnog IPE 300 profila nosive konstrukcije... 11 Slika 3.5 Proračunski model poprečnog IPE 300 profila nosive konstrukcije... 1 Slika 3.6 Proračunska skica vijčanog spoja... 14 Slika 3.7 Prikaz kritičnog zavara i opterećenja koja na njega djeluju... 16 Slika 3.8 Proračunski model naprezanja IPE 40 profila... 16 Slika 4.1 Užetni mehanizam... 1 Slika 4. Dimenzije i profil žlijeba užnice... 3 Slika 4.3 Proračunska skica osovine užnice... 4 Slika 4.4 Proračunska skica vijaka nosivog lima užnice spojenog na postolje... 6 Slika 4.5 Prostorni prikaz mehanizma za dizanje... 7 Slika 4.6 Dimenzije bubnja i profila žlijeba... 30 Slika 4.7 Naprezanje elementa stijenke bubnja... 31 Slika 4.8 Lokalno savijanje stijenke bubnja od jednog navoja užeta... 3 Slika 4.9 Čelna ploča bubnja... 33 Slika 4.10 Konstrukcijska izvedba i proračunski model osovine bubnja... 35 Slika 4.11 Ležaj bubnja 19-E1-K i pripadajuće kućište SNV 170-L... 37 Slika 4.1 Veza užeta s bubnjem... 38 Slika 5.1 Skica uređaja za zabravljivanje... 40 Slika 5. Proračunska skica nosača platforme... 4 Slika 5.3 Proračunska skica vretena... 43 Slika 5.4 Proračunski model vretena (izvijanje)... 43 III

Popis tehničke dokumentacije 010 000 01 Platforma za transport scenske opreme 010 001 Nosiva konstrukcija (1/) 010 003 Postolje nosača užnice 010 004 Čelični profil IPE 300 s priključcima 010 005 Nosač užnice 010 006 Odstojni prsten užnice 10x10 010 007 Odstojni prsten užnice 110x10 010 008 Nosač platforme 010 009 Bešavna cijev bubnja s priključcima 010 010 Držač užeta 010 011 Čelna ploča bubnja s glavinom 010 01 Postolje pogona platforme 010 013 Ploča reduktora zabravljivača 010 014 Nosiva ploča uređaja za zabravljivanje 010 015 Sklop nosača vodilice uloška zabravljivača 010 016 Vodilica uloška zabravljivača 010 017 Uložak zabravljivača 010 018 Navojno vreteno Tr3x1(P6) 010 019 Matica zabravljivača 010 00 Daska 010 01 Utor vodilice platforme IV

Popis oznaka i mjernih jedinica fizikalnih veličina Oznaka Jedinica Opis q st N/mm projektno statičko opterećenje S - koeficijent sigurnosti R e N/mm minimalna granica tečenja A nk mm površina nosive konstrukcije F k N sila koja djeluje na nosivu konstrukciju dop N/mm dopušteno naprezanje A UPN mm površina nosive konstrukcije mjerodavna za proračun i izbor UPN profila F UPN N sila koja djeluje na UPN profil l UPN mm duljina UPN profila M UPN Nmm moment savijanja UPN profila W UPN mm 3 moment otpora UPN profila F IPE,u N sila koja djeluje na uzdužni IPE profil F k,o N sila u osloncima kontrukcije M IPE,u Nmm moment savijanja uzdužnog IPE profila l IPE,u mm duljina uzdužnog IPE profila IPE,u N/mm naprezanje u uzdužnom IPE profilu W IPE mm 3 moment otpora IPE profila f IPE,u mm progib uzdužnog IPE profila E N/mm modul elastičnosti I IPE mm 4 moment tromosti IPE profila f dop mm dopušteni progib F IPE,p N sila koja djeluje na poprečni IPE profil M IPE,p Nmm moment savijanja poprečnog IPE profila l IPE,p mm duljina poprečnog IPE profila IPE,p N/mm naprezanje u poprečnom IPE profilu f IPE,p mm progib poprečnog IPE profila A s mm presjek vijka A j mm presjek jezgre vijka F pr N dozvoljena sila pritezanja vijka n v - broj vijaka F v N sila koja djeluje na vijak V

Oznaka Jedinica Opis M s Nmm moment savijanja A s mm suma površina presjeka vijaka z mm središte polja F v N maksimalna sila u vijcima A IPE mm površina profila na koju djeluje opterećenje F q,st N opterećenje profila l IPE mm duljina IPE profila F z N sila u zavaru a z mm maksimalna debljina zavara s mm debljina najtanje stijenke profila A z mm površina zavara I x mm 4 moment inercije zavara W x mm 3 moment otpora mm normalno naprezanje u zavaru N smično naprezanje u zavarenom šavu N/mm smično naprezanje u smjeru uzdužnih zavara A mm površina uzdužnih zavara ekvivalentno (reducirano) naprezanje u e N/mm zavarenom šavu m p kg masa platforme H m visina dizanja q d N/m opterećenje platforme u radu v m/ s brzina dizanja p um - prijenosni odnos užetnog mehanizma u u - broj užeta u b - broj užeta koja se namataju na bubanj um - stupanj djelovanja užetnog mehanizma 0 - stupanj djelovanja za klizne ležajeve A p mm površina platforme F q,d N nosivost platforme F už N sila u užetu koje se namata na bubanj F loma N sila loma užeta d mm promjer užeta f i - faktor ispune za neodvrtivo uže VI

Oznaka Jedinica Opis R m N/mm lomna čvrstoća žica D 1 mm promjer užnice (D/d) min - minimalni odnos središnjeg promjera užnice i promjera užeta c p - koeficijent broja pregiba užeta r mm polumjer žlijeba užnice H mm visina žlijeba užnice b mm unutarnja širina žlijeba užnice c mm vanjska širina žlijeba užnice B mm širina glavine užnice t mm debljina stijenke nosivog lima užnice t 1 mm debljina odstojnog lima užnice l ou mm duljina osovine užnice M max Nmm moment savijanja osovine užnice p kl N/mm površinski pritisak kliznog ležaja p d N/mm dopušteni tlak F u N sila koja djeluje na užnicu d 0 mm promjer osovine užnice p nl N/mm površinski pritisak nosivog lima D b mm promjer bubnja m u kg masa sklopa užnice v N/mm vlačno naprezanje F vij,max N maksimalna sila koja djeluje na vijak a N/mm naprezanje na odrez F p,v N poprečna pogonska sila koja djeluje na vijke F p,vl N poprečna pogonska sila koja djeluje na jedan vijak adop N/mm dopušteno naprezanje na odrez P d W snaga za dizanje ukupni stupanj djelovanja mehanizma za md - dizanje - stupanj djelovanja za bubanj b red - stupanj djelovanja za reduktor P EM,d W snaga elektromotora za dizanje n EM,d min -1 broj okretaja elektromotora za dizanje M EM,d Nm moment elektromotora za dizanje VII

Oznaka Jedinica Opis J EM,d kgm moment inercije elektromotora za dizanje m EM,d kg masa elektromotora za dizanje EM,d s -1 kutna brzina elektromotora za dizanje n b min -1 broj okretaja bubnja i red - prijenosni odnos reduktora M b Nm stvarni moment na bubnju M N Nm nazivni moment reduktora i stv - stvarni odnos reduktora f T - pogonski faktor za srednju pogonsku grupu v stv m/s -1 stvarna brzina dizanja w mm debljina čelne ploče bubnja e 1 mm ekscentar s mm debljina stijenke bubnja l n mm dužina narezanog dijela bubnja a mm dodatak za osiguranje veze užeta s bubnjem l b mm ukupna dužina bubunja φ x N/mm N/mm x,dop N/mm cirkularno (tlačno) naprezanje normalno naprezanje od lokalnog savijanja bubnja dopušteno normalno naprezanje F h N horizontalna sila na bubanj - koeficijent suhog trenja d v mm promjer središnjice vijaka M A Nm moment savijanja ispod čelne ploče bubnja W mm 3 otpor presjeka osovine F A N opterećenje ležaja u osloncu A d o mm promjer osovine bubnja l A mm udaljenost čelne ploče bubnja od oslonca F B N opterećenje u osloncu B C r N dinamička nosivost ležaja P N dinamičko ekvivalentno (radijalno) opterećenje f t - faktor tvrdoće f L - faktor pogonskih uvjeta f n - faktor okretanja VIII

Oznaka Jedinica Opis L h h trajnost valjnih ležajeva obuhvatni kut F n N normalna sila u jednom vijku z - broj vijaka A v mm površina jezgre vijka 1 - koeficijent trenja P EM,z W snaga elektromotora zabravljivača n red,z okr/min broj okretaja reduktora L p mm udaljenost između početnog i krajnjeg položaja n nv - broj navoja vretena P n - korak navoja m nv mm visina matice navojnog vretena d nv mm promjer navojnog vretena L k mm hod matice o vr okr potrebni broj okretaja vretena od točke A do točke B P h mm uspon t z s vrijeme zabravljivanja n vr okr/min broj okretaja vretena G p N težina platforme l z mm duljina nosača d u,z mm promjer uloška zabravljivača f mm progib l mm slobodna duljina izvijanja o l vr mm duljina vretena F tr N sila trenja tr - koeficijent trenja F i N sila izvijanja d 3 mm promjer jezgre vretena I min mm 4 aksijalni moment tromosti vr N/mm t,vr N/mm tlačno naprezanje torzijsko naprezanje T Nmm torzijski moment navojnog vretena kut uspona IX

Oznaka Jedinica Opis korigirani kut trenja d mm srednji promjer navoja W p mm 3 polarni moment otpora p mv N/mm p dop N/mm dodirni pritisak u matici dopušteni bočni tlak X

Izjava Izjavljujem da sam ovaj diplomski rad izradio samostalno u zadanom vremenskom razdoblju. Pri izradi diplomskog rada koristio sam znanje stečeno na Fakultetu strojarstva i brodogradnje u Zagrebu i navedenu literaturu. Zahvaljujem svom mentoru prof. dr. sc. Zvonku Heroldu na pruženoj stručnoj pomoći i savjetima pri izradi ovog diplomskog rada. Također, zahvaljujem se svojoj obitelji i kolegama koji su mi bili iznimna podrška tijekom studiranja i omogućili mi da ovaj studij uspješno privedem kraju. Zagreb, 15.10.010. Ivica Matanović XI

Uvod 1. UVOD 1.1. Općenito o prenosilima i dizalima Prenosila i dizala su strojevi, postrojenja, uređaji i naprave za prijenos materijala i predmeta, te za rukovanje materijalima i predmetima, a iznimno i za prijevoz ljudi. Ukupan transport može se razvrstati na javni transport na zemlji, po vodi i zraku, i na kratki transport. Prema tome, razlikuje se prometna tehnika i tehnika prijenosa. Prenosila i dizala sredstva su kratkog transporta te pripadaju tehnici prijenosa. Potreba za prenosilima i dizalima pojavila se već u vrijeme najstarijih kultura. Povećanje proizvodnje materijalnih dobara, a pogotovo nastojanje da se prijenos materijala i predmeta mehanizira, racionalizira i automatizira, uvjetovali su razvoj prenosila i dizala, kao i to što je tehnika prijenosa sastavni dio proizvodnje i razdiobe dobara. Postoji mnogo radnih područja u kojima su potrebna prenosila i dizala, a također je puno različitih radova koje obavljaju prenosila i dizala, pa je zbog toga i potreban veći broj različitih vrsta prenosila i dizala. Njih se može razvrstati na a) granike i dizala, b) prenosila povremene dobave, c) prenosila kontinuirane dobave, d) žičare i e) specijalna prenosila i dizala. 1.. Podizne platforme Podizne platforme u prvom redu služe da sigurno drže predmete ili osobe na nekoj odabranoj visini. Među podizne platforme ubrajaju se podizni stolovi, pretovarne platforme i radne platforme. Podizni stolovi izravnavaju visinske razlike pri posluživanju strojeva dijelovaima koji se na njima obrađuju. Često se podižu sustavom škara koje pokreće hidraulički cilindar. Za manje visine hidraulički kružni tok osigurava se ručnim ili nožnim pogonom, a za veće elektromotornim. Uobičajene su visine dizanja od ~1,45 m. Pretovarne platforme podiži i spuštaju terete između poda do površine pri pretovaru na vozilima ili na utovarnoj rampi. Nosivost pretovarnih platformi iznosi 0,5...0 t, a visina dizanja 1,5...,5 m. Vodilice su platforme u jednom ili dva stupa, a platforma se podiže pomoću podiznog užeta ili hidraulički. Radne platforme podižu radnike do visokih mjesta gdje treba obaviti kratkotrajne poslove održavanja, popravaka čišćenja, ili manje montažne radove. Nosivost radnih platformi 10...500 kg, tako da se na njih mogu smjestiti 1...4 radnika s potrebnim alatom. 1

Uvod Visine dizanja iznose 3...15 m. Manje platforme podižu se ručno pomoću vijčanog vretena, a veće imaju motorni pogon. [1] U ovom radu koristi se specijalna podizna platforma nosivosti do ~16 t. Smještena je u postojeće propadalište kazališta prikazano na slici 1.1, te služi za izmjenu scenske opreme i po potrebi za prijevoz osoba. 800 595 475 1400 15615 10840 475 475 3375 Slika 1.1 Propadalište kazališta

Konceptne izvedbe. KONCEPTNE IZVEDBE Konceptne izvedbe zasnivaju se na različitim principima pogona. Razrađena su četiri različita koncepta od kojih je jedan izabran i razrađen na osnovi lakoće održavanja, montaže i funkcionalnosti, a u prvi red stavljena je ekonomska isplativost..1. Koncept 1 Pogon koncepta 1 zasniva se na hidrauličkim teleskopskim cilindrima kao što je prikazano na slici.1. Prednost ovoga koncepta je jednostavnost montaže, vrlo efikasno i jednostavno dizanje podizne platforme. Kao što je u uvodu ovog poglavlja rečeno da je u prvi red za izbor optimalnog koncepta stavljena ekonomska isplativost, tada ovaj koncept ne zadovoljava taj uvjet. Izrada hidrauličkih teleskopskih cilindara velikih nosivosti i visina dizanja je vrlo skupa. 8000 Platforma za transport scenske opreme Teleskopski hidraulički cilindar Slika.1 Shematski prikaz koncepta 1 3

Konceptne izvedbe.. Koncept Pogon koncepta zasniva se na standardnom pogonu podiznih platforma i lifova pomoću elektromotornog pogona i užetnih prijenosnika (bubanj,užnice). Kao što je prikazano na slici. podizna platforma podiže se uz pomoć dva elektromotorna vitla i 8 užnica. Uže bubnja namata se istovremeno na dvije strane. Na donju razinu vezane su dvije užnice, dok je na samu podiznu platformu vezana još jedna. Uže bubnja prelazi preko prve užnice na donjoj razini te ide na užnicu koja je vezana na podiznu platformu, s nje se vraća na drugu užnicu na donjoj razini s koje se uže veže na statičku konstrukciju na gornjoj razini. Postavljanjem užnica na sve četiri strane podizne platforme postiže se stabilnost pri dizanju i spuštanju čak i pri nesimetričnom opterećenju. Prijenosni odnos u ovom slučaju je. S time se dobiva mali promjer bubnja, a velika dužina, pa tako dolazi do povećanog savijanja stijenke bubnja te povećanja kuta γ. Također cijena ovog načina podizanja podizne platforme je nešto veća zbog velikog broja užnica i vitla. 4

Konceptne izvedbe Užnica Platforma za transport scenske opreme Pogon lb Slika. Shematski prikaz koncepta 5

Konceptne izvedbe.3. Koncept 3 Pogon koncepta 3 zasniva se na tzv. ruksak mehanizmu prikazanom na slici.3. Ovaj mehanizam sastoji se od elektromotornog pogona te teleskopa. Teleskopi su međusobno povezani užadima te se kreću jedan po drugom uz pomoć kotača. Oni su postavljeni na taj način da stvaraju spreg sila. Podizanje svih segmenata odvija se istovremeno pa je vrijeme za podizanje za sve segmente jednako. Što se tiče brzine dizanja, najbrže se kreće zadnji segment, odnosno teleskop, pa tako u ovom slučaju imamo multiplikaciju. Prednost ovoga koncepta je vrlo jednostavan način podizanja i spuštanja podizne platforme. Razlog što nije razrađen u daljnjem tijeku rada je taj što prelazi gabarite već postojećeg propadališta, te ga u ovom slučaju nije moguće koristiti. Ovdje je naveden kao zanimljiv primjer. Teleskop 3 8000 Platforma za transport scenske opreme Teleskop Teleskop 1 Pogon Slika.3 Shematski prikaz koncepta 3 6

Konceptne izvedbe.4. Koncept 4 Koncept 4 prikazan na slici.4 odabran je i razrađen po poglavljima u nastavku ovog rada. Pokazao se kao najisplativiji i kao najprikladniji za već postojeće propadalište kazališta. 8390 800 8000 475 3000 Slika.4 Koncept 4 (iz tehničke dokumentacije) 7

Nosiva konstrukcija 3. NOSIVA KONSTRUKCIJA 3.1. Izvedba nosive konstrukcije Nosiva konstrukcija prikazana na slici 3.1 izrađuje se kombinacijom standardnih profila s elementima iz lima. Nosivi dio izrađuje se od materijala minimalne kvalitete S35J (Č0361, St 37-). Da bi se nosiva konstrukcija mogla transportirati na objekt (propadalište) izvodi se iz više segmenta (u ovom slučaju četiri). Zavarivanje i predmontaža obavljaju se u radionici, a na objektu se vijcima spaja u jednu cijelinu. Spojevi između pojedinih sekcija dijelova izvode se prirubničkim spojem vijcima u skladu s Tehničkim propisima za zavarene čelične konstrukcije. U donjem dijelu konstrukcije platforme pričvršćuju se pogonske užnice, elementi uređaja za osiguravanje položaja platforme, vodilice i odbojnici. Fk,o IPE PROFILI UPN PROFILI 3900 Fk,o Fk Fk,o Fk,o 8000 hp Slika 3.1 Nosiva konstrukcija 8

Nosiva konstrukcija 3.. Proračun nosive konstrukcije 3..1. Odabir profila nosive konstrukcije Zadano: - projektno statičko opterećenje q st = 5 kn/m = 0,005 N/mm - dimenzije platforme 3900 x 8000 mm - koeficijent sigurnosti za čelične konstrukcije S = 1,5 - granica tečenja za materijal S35J R e = 35 N/mm Površina nosive konstrukcije: A nk 39008000 3100000 mm Sila koja djeluje na nosivu konstrukciju: Fk qst A nk 0, 0053100000 156000 N 160 kn Dopušteno naprezanje : σ dop R 35 156 N / mm S 1,5 e UPN profili: Površina nosive konstrukcije mjerodavna za proračun i izbor UPN profila (slika 3.3): A UPN 1 1 Ank 3100000 15600000 mm Sila koja djeluje na UPN profile: FUPN qst A UPN 0, 00515600000 78000 N 80 kn - radi pojednostavljenja proračuna pretpostavlja se da je UPN profil greda uklještena na dvije strane kao što je prikazano slici 3.. 9

Nosiva konstrukcija FUPN A l/ B lupn Moment savijanja: Slika 3. Proračunski model UPN profila nosive konstrukcije M UPN F l 800007660 8 8 UPN UPN 76600000 Nmm l UPN = 7660 mm - duljina profila, iz konstrukcije Moment otpora: W M 76600000 UPN 3 3 UPN 49105,64 mm 491 cm σdop 156 Na osnovu izračunatog momenta otpora prema [] odabran je standardni čelični profil UPN 300 s momentom otpora W = 535 cm 3. Zbog dimenzija prolaza na mjestu montaže, nosiva konstrukcija mora biti rastavljiva, iz tog se razloga odabiru dva UPN 300 profila koja se spajaju vijčanim spojem (slika 3.3). k,o IPE PROFILI UPN PROFILI Fk,o Fk Fk,o Fk,o Površina nosive konstrukcije mjerodavna za proračun UPN profila Slika 3.3 Prikaz sila koje djeluju na nosivu konstrukciju i mjerodavna površina za proračun UPN profila 10

Nosiva konstrukcija Odabrani profili UPN 300 spajaju se međusobno vijcima i time čine spoj između dvije polovice nosive konstrukcije. Ostali profili odabrani su bez proračuna. Četiri okvirna profila su IPE, visine 300 kao i prethodno odabrani UPN profili. Tako se postiže ravna gornja površina na koju se pričvršćuje daščana podloga izvedbe kao i nepomična pozornica. Ostali, poprečni profili su IPE 40 koji se zavarivanjem i vijčanim spojevima vežu na prethodno odabrane UPN i IPE profile čime se postiže zadovoljavajuća krutost nosive konstrukcije. 3... Proračun nosivosti i progiba nosive konstrukcije U proračun nosivosti i progiba ulaze kritični profili. Ako su vrijednosti njihovih momenata savijanja i progiba u granicama dopuštenih vrijednosti, tada će zadovoljiti i ostali profili nosive konstrukcije. Kao kritični profili nosive konstrukcije uzimaju se okvirni IPE 300, uzdužni i poprečni. 3...1 Moment savijanja i progib uzdužnog IPE 300 profila Sila koja djeluje na uzdužni IPE 300 profil prema slikama 3.3 i 3.4 : F F 40000 80000 N 80 kn IPE,u k,o F 160000 4 4 k Fk,o 40000 N - sila u osloncima (užnice) konstrukcije FIPE A B f lipe Moment savijana: Slika 3.4 Proračunski model uzdužnog IPE 300 profila nosive konstrukcije M IPE,u F l 800007660 8 8 IPE,u IPE,u 76600000 Nmm l IPE,u = 7660 mm - duljina profila, iz konstrukcije 11

Nosiva konstrukcija Naprezanje: M 76600000 σipe,u σ 117,3 156 N / mm W IPE,u dop IPE 653000 Zadovoljava. Progib: W 653000 mm IPE 3 - moment otpora za čelični profil IPE 300; [] F l f f 9,1 1,77 mm 3 IPE,u IPE,u 80000 3 7660 IPE,u dop 4 EIIPE 19 10000980010 19 I IPE 4 4 9800 10 mm - moment tromosti za čelični profil IPE 300; [] E 10000 N / mm - modul elastičnosti za čelik; [] lipe,u 7660 f dop 1,77 mm - dopušteni progib elemenata nosive konstrukcije. [3] 600 600 Zadovoljava. 3... Moment savijanja i progib poprečnog IPE 300 profila Sila koja djeluje na poprečni IPE 300 profil prema slikama 3.3 i 3.5 : F F 40000 80000 N 80 kn IPE,p k,o FIPE,p A B f lipe,p Moment savijana: Slika 3.5 Proračunski model poprečnog IPE 300 profila nosive konstrukcije M IPE,p F l 800003900 4 4 IPE,p IPE,p 78000000 Nmm l IPE,p = 3900 mm - duljina profila, iz konstrukcije 1

Nosiva konstrukcija Naprezanje: Zadovoljava. Progib: M 78000000 σipe,p σ 119,45 156 N / mm W f IPE,p dop IPE 653000 F l 4,8 6,5 mm 3 3 IPE,p IPE,p 80000 3900 IPE,p fdop 4 EIIPE 48 10000980010 48 f l 3900 600 600 IPE,u dop 6,5 mm - dopušteni progib elemenata nosive konstrukcije; [3]. Zadovoljava. 3..3. Proračun vijaka nosive konstrukcije U proračun vijaka nosive konstrukcije ulazi kritični spoj UPN 300 profila na poprečni IPE 300 profil za najnepovoljniji utjecaj sile (slika 3.6). Proračun prema [4]. Poznato: - vijci M0 10.9 - presjek vijka A s =45 mm - presjek jezgre vijka A j =5 mm - minimalna granica tečenja R e =900 N/mm - dozvoljena sila pritezanja vijka M0 F pr = 154 kn - broj vijaka n v = 6 - sila koja djeluje na vijak F v =F k /4=40000 N 13

Nosiva konstrukcija B F/4 A A B PRESJEK A-A 1815 F/4 POGLED C 100 1 s1 C h1=190 mm h=130 mm z 3 M s 4 5 6 s 00 PRESJEK B-B 60 90 300 4560 55 z3 z1 300 975 Slika 3.6 Proračunska skica vijčanog spoja Moment savijanja: M F 1815 40000 1815 7600000 Nmm s v Suma površina presjeka vijaka u vlačnoj i tlačnoj zoni: ΔA 6A 65 1350 mm s s 14

Nosiva konstrukcija Središte polja: z 3 Ash1Ash 5190 5130 106,67 mm 1 1 3 3 6 i1 A 1350 s z h z 190 106,67 83,33 mm z h z 130 106,67 3,33 mm z z z 83,33 3,33 106, 67 46, 66 mm 1 3 Neutralna linija prolazi središtem vijaka 5 i 6 (slika 3.6) Maksimalna sila u vijcima 1 i iznosi: Zadovoljava. M 7600000 F F h F 190 154 kn 13013 N 130,13 154 kn 106000 s v1 v 1 pr hi h h h 190 130 106000 mm i 1 3..4. Proračun zavara nosive konstrukcije U proračun zavara nosive konstrukcije ulazi kritični spoj IPE 40 profila na uzdužni IPE 300 profil (slika 3.7). Zavar je opterećen na savijanje i odrez. DETALJ A A qst qst 15

Nosiva konstrukcija qst A y PRESJEK A-A 10 A1 A A l y Fz M s 190 x e S A3 h=45 4 10 9,8 Slika 3.7 Prikaz kritičnog zavara i opterećenja koja na njega djeluju Poznato: - projektno statičko opterećenje q st = 5 kn/m = 0,005 N/mm - površina profila na koju djeluje opterećenje (iz konstrukcije) - dozvoljena sila pritezanja vijka M0 F pr = 154 kn A IPE 1861, 4510 3374 mm Radi pojednostavljenja pretpostavlja se da je profil greda uklještena na dvije strane i da na nju djeluje kontinuirano opterećenje (slike 3.7 i 3.8). qst A B lipe Slika 3.8 Proračunski model naprezanja IPE 40 profila Opterećenje profila (sila): Fq,st qst A IPE 0, 0053374 1116,87 N 16

Nosiva konstrukcija Moment savijanja u zavaru: Sila u zavaru: 1 1 Ms Fq,st l IPE 1116,87 1861,45 1039498,83 Nmm lipe 1861,45 mm - iz konstrukcije 1 1 Fz F q,st 1116,87 558,44 N Maksimalna debljina zavara a: az 0, 7 s 0, 7 8,5 5,95 mm, prema [5] Odabrano: a z =5 mm s 8,5 mm - debljina najtanje stijenke profila, iz konstrukcije Proračun površina zavara prema slici 3.7: A z1 1005 500 mm A z 1905 950 mm A z3 1305 19,55 45 165 mm A A A A 500 950 165 715 mm Proračun težišta: z z1 z z3 Ay A y A y A y 50013 9500 165115 n 3 zi i z1 1 z z3 3 y0 i1 Az i1 A A A 715 715 715 30,93 31 mm ehaz 4,9 y 45 5 4,9 156,5 78, 6 mm y 156,5 mm - iz slike 3.7 Proračun momenata inercije: 3 105 4 I x1 500154 1185950 mm 1 3 5190 4 I x 95031 3770867 mm 1 1305 519,5 45 I x3 1 1 1 I I I I 1185950 3770867 893448 83353 x x1 x x3 3 3 3 4 500 154 165 84 893448 mm 4 mm 17

Nosiva konstrukcija Moment otpora: W I y 83353 181056 mm 156,5 x x Naprezanja usljed djelovanja momenta savijanja i sile u zavaru: Normalno naprezanje u zavaru: n M W s x 1039498,83 181056 3 5, 74 N / mm 1 1 σ τ n 5,74 4, 05 N / mm Smično naprezanje u zavaru: t τ F 558, 44 z A 1905 19,55 0, 6 N / mm Ekvivalentno naprezanje: σ σ τ τ 4,05 4,05 0,6 5,73 N / mm e Dopušteno naprezanje za čelik S35J prema [5]: σ dop 95 N / mm Zadovoljava. 18

Mehanizam za dizanje 4. MEHANIZAM ZA DIZANJE 4.1. Opće karakteristike Osnovna namjena mehanizma za dizanje je podizanje, spuštanje i pridržavanje platforme. Mogu se razvrstati na mehanizme serijske proizvodnje (pužni prijenos, zupčanički prijenos, električni prijenos, podna vitla i sl.) i na mehanizme pojedinačne proizvodnje ili proizvodnje u malim serijama (vitla za mosne granike, portalne granike, pretovarne mostove, podizne platforme itd.). Prema vrsti pogona mehanizmi te dizanje mogu biti mehanički, hidraulički i pneumatski. Mehanički mehanizam za dizanje najčešće ima elektromotor koji preko reduktora pokreće bubanj za namatanje užeta ili tarno kolo. Hidraulički ili pneumatski mehanizmi za dizanje dižu teret neposredno pomoću tlačnih cilindara ili posredno pomoću hidrauličkog motora koji pokreće bubnjeve za namatanje čeličnih užeta ili lanaca. Najveća nosivost i brzina dizanja mehanizma za dizanje zadana je projektnim zadatkom. Osnovni dijelovi mehanizma za dizanje su: pogonska vitla, uže i užnice. 4.1.1. Pogonska vitla Pogonska vitla su naprave za dizanje ili povlačenje tereta, najčešće pomoću čeličnog užeta koje se namata na bubanj ili pogonsku užnicu.vitla mehanizma za dizanje mogu imati jednoužetni ili dvoužetni bubanj. Postoji mnogo različitih tipova vitala, od kojih su najbrojnija podna i zidna vitla, manevarska vitla, vitla granika, te vitla liftova i podiznih platformi. Moment potreban za okretanje bubnja dobiva se od elektromotora te se preko spojke i reduktora prenosi na bubanj. Pogonska vitla mehanizma za dizanje smještena su u ovom radu u strojarnici na etaži -1. 4.1.. Užad i užnice Kao nosivi element za dizanje kod platforme koriste se pocinčana čelična neodvrtiva užad standardiziranih promjera. Jezgra ove užadi može biti vlaknasta ili čelična, pri čemu užad s čeličnom jezgrom ima veću poprečnu nosivost, ali i manju trajnost, savitljivost te slabije unutrašnje podmazivanje u odnosu na užad s vlaknastom jezgrom. Prema smjeru 19

Mehanizam za dizanje pletenja žica u pramen i pramena u uže razlikujemo istosmjerno pletenu i križano pletenu pramenu užad. Također postoje dva različita načina pletenja: normalni (standardni) i paralelni način pletenja. Užnice uležištene na svojim nosačima nalaze se pričvršćene vijcima u donjem dijelu konstrukcije platforme. Mogu biti izrađene u zavarenoj ili lijevanoj izvedbi. Ležajevi užnica mogu biti klizni ili valjni, pri čemu se ugradnjom valjnih ležajeva mogu smanjiti sile u užetu. [1], [3] 4.. Proračun mehanizma za dizanje Zadano: - masa platforme m p = 4 t - dimenzije platforme 3900 x 8000 mm - visina dizanja H = 15 m - opterećenje platforme u radu q d =,5 kn/m - brzina dizanja v = 0,1 m/s - pogonska grupa m 4..1. Prijenosni odnos užetnog mehanizma Užetni mehanizam je prikazan na slici 4.1. Prijenosni odnos računa se prema izrazu: p um u u u b u u = 1 - broj užeta u b = 1 - broj užeta koja se namataju na bubanj 1 pum 1 1 0

Mehanizam za dizanje u b=1 u b=1 mp Fq,d Rb Slika 4.1 Užetni mehanizam 4..1.1 Stupanj djelovanja koloturnika Stupanj djelovanja užetnog mehanizma: η 3 3 um η0 0,96 0,88 η 0 = 0,96 - stupanj djelovanja za klizne ležajeve Dimenzioniranje i izbor užeta 4..1. Računska sila loma Za platformu predviđeno je neodvrtivo pocinčano čelično uže prema DIN 3071. Površina platforme: A p 39008000 3100000 mm Nosivost platforme: Fq,d qd Ap mp g 0, 0053100000 40009,81 78000 3940 11740 N 10 kn 1

Mehanizam za dizanje Sila u užetu koje se namata na bubanj: F už F um q,d um 10000 4 4 34090 N 35 kn p η 10,88 Računska sila loma: F loma SF už S = 4,5 - koeficijent sigurnosti za pogonsku grupu m; [4], str. 3 Floma 4,535 157,5 kn 4..1.3 Izbor užeta Minimalni promjer užeta: d 4 Floma f π R i m f i = 0,53 - faktor ispune za neodvrtivo uže; [4], str. 4 R m = 1570 N/mm - lomna čvrstoća žica; DIN 3071 d 4157500 0,53π 1570 15,5 mm Odabrano: d = 16 mm. Oznaka odabranog užeta: Uže 16 HRN C.H1.119 ČJ cv 1570 sz nrp 4..1.4 Dimenzioniranje užnica Promjer užnice računa se prema izrazu: D D c 1 p d min d (D/d) min = 0 - minimalni odnos srednjeg promjera užnice i promjera užeta za pogonsku grupu m; [4], str. 6 c p = 1,5 - koeficijent broja pregiba užeta, za broj pregiba > 10; [3], str. 10

Mehanizam za dizanje D1 01,516 400 mm - promjer užnice Odabrano: D 1 = 400 mm. Slika 4. Dimenzije i profil žlijeba užnice Ostale dimenzije užnice prema [3], str. 105, [4], str. 6 i prema slici 4.: r 0,53d 0,5316 8, 48 mm, odabrano : r 8,5 mm h7,5 mm, c46 mm, b34 mm Bc10...0 46 0 66 mm, odabrano : B 70 mm w10 0,01D 10 0,01400 14 mm, odabrano : w14 mm t 10 mm iz konstrukcije Proračun osovine užnice max max max dop 1 1 l Btt 70 10 10 100 mm M M M σ 3 Fu l B π d0 σ 4 3 dop 3 60000 100 70 π 60 80 4 3 975000 1696460 Nmm 80...100 N / mm 3

Mehanizam za dizanje Fu B/4 B/4 Fu A B lo,u M Slika 4.3 Proračunska skica osovine užnice Zadovoljava. Površinski pritisak kliznog ležaja u pkl p d Bd0 kl F 8...10 N / mm 60000 pkl p d 8...10 N / mm 7060 p 9,8 p 8...10 N / mm Zadovoljava. Površinski pritisak nosivog lima u pnl p d td0 nl Zadovoljava. d d F 100...150 N / mm 60000 pnl p d 100...150 N / mm 1060 p 50 p 100...150 N / mm U ovom dijelu određen je i promjer bubnja za uže, koji je potreban pri daljnjem proračunu mehanizma za dizanje. 4

Mehanizam za dizanje Potrebni promjer bubnja: D b D d min c p d (D/d) min = 18 - minimalni odnos promjera bubnja i promjera užeta za pogonsku Db 181,516 360mm Odabrano: D b = 400 mm. grupu m; [4], str. 6 4..1.5 Proračun vijaka nosivog lima užnice spojene na nosivu konstrukciju Zadano: - masa sklopa užnice m u = 7 kg - vijci M1 8.8 - presjek vijka A s =84,3 mm Vlačno naprezanje u presjeku F 64,87 σ 0,8R 0,8640 3,14 51 N / mm v vij,max e As 84,3 Fvij,max mu g 79,81 64,87 N maksima ln a sila koja djeluje na vijke Zadovoljava. R e 640 N / mm min ima ln a granica tečenja za vijak kvalitete 8.8 4..1.6 Proračun vijaka nosivog lima užnice spojenog na postolje Zadano: - masa sklopa užnice m u = 7 kg - sila u užetu F už =35 kn - vijci M1 8.8 - presjek vijka A s =84,3 mm Skica načina spajanja nosivog lima užnica i djelovanje sile prikazana je na slici 4.4. 5

Mehanizam za dizanje Naprazanje na odrez: F 7566, τ τ 89,75 N / mm 384 N / mm a p,v1 adop As 84,3 F F ( m g) 35000 (7 9,81) 3564,87 N poprečna pogonska sila p,v už su koja djeluje na vijke F F 3564,87 p,v p,v1 nv 4 djeluje na jedan vijak n v broj vijaka τ 0,6R 0,6640 384 N / mm adop e 8816, N poprečna pogonska sila koja Zadovoljava. R e 640 N / mm min ima ln a granica tečenja za vijak kvalitete 8.8 144 90 44 190 40 M1 60 330 Fp,v Slika 4.4 Proračunska skica vijaka nosivog lima užnice spojenog na postolje 6

Mehanizam za dizanje 4... Proračun vitla mehanizma za dizanje Vitlo mehanizma za dizanje sastoji se od elektromotora, reduktora i bubnja, slika 4.5. Slika 4.5 Prostorni prikaz mehanizma za dizanje 4...1 Potrebna snaga elektromotora za dizanje Elektromotor za dizanje odabire se na temelju snage potrebne za dizanje platforme jednolikom brzinom. Potrebna snaga za dizanje: P d F q,d η md v η md - ukupni stupanj djelovanja mehanizma za dizanje η η η η η 3 md um 0 b red η b = 0,98 - stupanj djelovanja za bubanj η red = 0,94 - stupanj djelovanja za reduktor 3 ηmd 0,880,98 0,980,94 0, 77 P d 100000,1 15584,41 W 16 kw 0,77 7

Mehanizam za dizanje 4... Odabir pogonskog elektromotora Na osnovu izračunate potrebne snage za dizanje P d = 16 kw i odabrani intermitirajući pogon S3 s intermitencijom ED = 40% prema [6], odabrana su dva elektromotora FS 111C, snage 8 kw. Karakteristike odabranog motora: P EM,d = 8 kw N EM,d = 1440 min -1 M EM,d = 50 Nm J EM,d = 33x10-3 kgm m EM,d = 150 kg Kutna brzina elektromotora: ω EM,d n π 1440 π 150,79 s 30 30 EM,d 1 4...3 Izbor reduktora za dizanje Broj okretaja bubnja: n b p D um b v π 0,886 0, 4π 4,77 min 1 Prijenosni odnos reduktora: i red n EM,d n b 1440 4,77 301,88 Stvarni moment na bubnju: M b D 0, 4 35000 7000 Nm 7 knm b Fuž Nazivni moment reduktora: M N ft Mb f T = 1,0 - pogonski faktor za srednju pogonsku grupu; [3], str. 170 MN ftmb 17 7kNm 8

Mehanizam za dizanje Na osnovu izračunate vrijednosti nazivnog momenta reduktora, prijenosnog odnosa i uvjeta da nazivna ulazna snaga reduktora mora biti veća od snage elektromotora, prema [6], odabran je reduktor. Stvarni prijenosni odnos reduktora iznosi i stv = 303,55. Potrebna brzina vrtnje elektromotora: nem,d istv nb 303,55 4,77 1447,93 min 1 Kutna brzina elektromotora: ω EM,d n π 1447,93 π 151,6 s 30 30 EM,d 1 Stvarna brzina dizanja: v stv R b p ω um EM,d i stv R b - polumjer bubnja D 0, 4 b Rb 0, m v stv 0, 151,6 0,099 m s 5,99 m min 0,88303,55 Korekcija promjera bubnja nije potrebna budući da stvarne brzine dizanja nemaju značajna odstupanja u odnosu na one zadane zadatkom. 4...4 Bubanj za čelično uže mehanizma za dizanje Za vitlo mehanizma za dizanje odabran je bubanj u zavarenoj izvedbi izrađen od materijala S35J. Promjer bubnja određen je u poglavlju 4..1.4 te iznosi D b = 400 mm. 4...4.1 Osnovne dimenzije profila normalnih žlijebova Profil žlijebova s označenim dimenzijama prikazan je na slici 4.6. 9

r 1 Mehanizam za dizanje a l b ln a A Mdv w Detalj A t d e 1 B Detalj B r s D Slika 4.6 Dimenzije bubnja i profila žlijeba Dimenzije: r 0,53d 0,5316 8, 48mm, odabrano : r 8,5 mm 1 1 r 0,8 mm za d 10...8 mm, 3, str.16 t 1,15d 1,1516 18,4 mm, odabrano : t 19 mm e 0,15d 0,1516 mm s 0, 6...0,8 d 0, 6...0,8 16 9, 6...1,8 mm, odabrano : s 1 mm 4...4. Ostale dimenzije bubnja mehanizma za dizanje Ostale dimenzije bubnja prikazane su također na slici 4.6. Potrebna dužina narezanog dijela bubnja: l n p H 115 1,5... 19 64,79 mm Db π 0, 4π um t Odabrano: l n = 66 mm. 30

Mehanizam za dizanje Dodatak za osiguranje veze užeta s bubnjem: t a 4...6 4...6 19 76...114 mm Odabrano: a = 90 mm. Ukupna dužina bubnja: lb ln a 66 9 450 mm 4...4.3 Proračun stijenke bubnja Stijenka bubnja opterećena je na uvijanje, savijanje i prolom. Uvijanje se najčešće može zanemariti zbog vrlo malog opterećenja, dok savijanje ima utjecaj kod vrlo dugačkih bubnjeva. Stijenka bubnja prvenstveno se dimenzionira prema opterećenju na prolom koje nastaje uslijed namatanja opterećenog užeta na bubanj, pri čemu uže steže stijenku slično dijelovanju vanjskog tlaka. Naprezanja elementa stijenke bubnja uslijed namatanja užeta prikazana su na slici 4.7. Slika 4.7 Naprezanje elementa stijenke bubnja Cirkularno (tlačno) naprezanje: σ φ F 35000 ts 191 už 0,5 0,5 76, 79 N mm Za materijal S35J dopušteno cirkularno naprezanje iznosi σ φ,dop = 100 N/mm. 31

Mehanizam za dizanje σ φ 76,79 N mm σ 100 N mm φ,dop Uvjet dopuštenog cirkularnog naprezanja je zadovoljen. Normalno naprezanje od lokalnog savijanja stijenke bubnja na mjestu namatanja užeta prikazano je na slici 4.8. x Slika 4.8 Lokalno savijanje stijenke bubnja od jednog navoja užeta Normalno naprezanje od lokalnog savijanja stijenke bubnja: σ 1 1 0,96 F 0,96 35000 40,41 N mm x už 3 3 Db s 4001 Dopušteno normalno naprezanje za materijal S35J iznosi σ x,dop = 50 N/mm. σ x 40, 41 N mm σ 50 N mm x,dop Uvjet dopuštenog normalnog naprezanja je zadovoljen. Glavna naprezanja na mjestu namatanja: σ 1=σ x 40,41 N mm σ 0 σ 3=σφ 76,79 N mm Za zavareni spoj stijenke bubnja: σ - σ σ 1 3 dop σ dop Re S R e = 35 N/mm - granica tečenja za materijal S35J; [] 3

Mehanizam za dizanje S = - koeficijent sigurnosti; [3], str. 18 35 σdop 117,5 N mm 40,4176,79 117, N mm σ - σ 117, N mm σ 117,5 N mm 1 3 dop Uvjet dopuštenog naprezanja za zavareni spoj je zadovoljen. Debljina čelne ploče bubnja za zavarenu izvedbu: D F w 1, 44 1 3 Db σ 1 h dop D 1 = 180 mm - proizvoljno odabran vanjski promjer glavine, slika 4.9 F h 0,1F 0,135000 3500 N už 180 3500 w 1, 44 1 5,53 mm 3 400 115 Odabrano: w = 1 mm. F h w D 1 dv Slika 4.9 Čelna ploča bubnja Za pritezanje čelne ploče odabrani su vijci M1. Odabrani materijal vijaka je 8.8. 33

Mehanizam za dizanje Potrebni broj vijaka: n F D už b μ σdop Aj dv μ = 0, - koeficijent suhog trenja za čelik-čelik; [], str. 109 A j = 76,3 mm - površina jezgre vijka; [], str. 505 d v = 445 mm - promjer središnjice vijaka, iz konstrukcije σ dop - dopušteno naprezanje vijka σ dop Re S R e = 640 N/mm - granica tečenja vijka; [], str. 551 S =,5 - koeficijent sigurnosti; [3], str. 18 640 σdop 56 N mm,5 35000400 n 8,05 0, 5676,3445 Odabrano: n = 8. 4...4.4 Proračun osovine bubnja mehanizma za dizanje Prema proračunskom modelu prikazanom na slici 4.10 potrebno je odrediti promjer osovine bubnja i odabrati pripadajući ležaj. Materijal osovine je E95. 34

Mehanizam za dizanje d 1 l A do d l F F A F A l A M dijagram F B Slika 4.10 Konstrukcijska izvedba i proračunski model osovine bubnja Naprezanje: MA FA la σ σ 3 W do π 3 dop M A - moment savijanja ispod čelne ploče bubnja W - otpor presjeka osovine F A - opterećenje ležaja u osloncu A d o - promjer osovine bubnja l A = 40 mm - udaljenost čelne ploče bubnja od oslonca, prema slici 4.10 σ dop = 70...100 MPa - dopušteno naprezanje, [4], str. 36 Odabrano: σ dop = 90 MPa. 35

Mehanizam za dizanje Opterećenje u osloncu B: F B F už l l A l = 588 mm, prema slici 4.10 F Opterećenje u osloncu A: B 3000040 1485 N 588 FA F FB 35000 1485 0715 N Promjer osovine: d 3F l 3071540 A A 3 3 o σdop π 90π 8,55 mm Odabrano: d o = 110 mm. Ovakav promjer odabran je radi većeg naslona za ležaj. Ostali promjeri: d 1 = d = 95 mm 4...4.5 Izbor ležaja za osovinu bubnja Dinamička nosivost ležaja: C f f f t L n P P = F A = 0715 N - dinamičko ekvivalentno (radijalno) opterećenje f t = 1 - faktor tvrdoće za t < 150 C f L - faktor pogonskih uvjeta f n - faktor okretanja f L 3 Lh 500 L h = 30000 h - uobičajena trajnost valjnih ležajeva, [5], str. 36 30000 500 f 3 L 3,915 36

Mehanizam za dizanje f n 33,33 33,33 n 4,77 3 3 b 1, 91 13,915 C 0,7 4,43 kn 1, 91 Za promjer osovine d 1 = 95 mm i izračunatu dinamičku nosivost C = 4,4 kn, prema [7] je odabran dvoredni samopodesivi ležaj 19-E1 s pripadajućim kućištem SNV 170-L, slika 4.11. r r c d D h h 1 B a g Slika 4.11 Ležaj bubnja 19-E1-K i pripadajuće kućište SNV 170-L Dimenzije ležaja i pripadajućeg kućišta: d = 110 mm a = 345 mm c = 35 mm D = 170 mm h 1 = 19 mm B = 43 mm g = 150 mm r = mm h = 11 mm Dinamička nosivost ležaja: C r = 560 kn C= 4, 43 kn C = 560 kn r Odabrani ležaj je predimenzioniran ali se iz konstrukcijskih razloga neće mijenjati. 37

Mehanizam za dizanje 4...4.6 Veza užeta s bubnjem Veza užeta s bubjem proračunava se prema najvećoj sili u užetu kod nazivnog opterećenja, slika 4.1. t t Fn µ 1 h ß dv Fun Fun F Fv Slika 4.1 Veza užeta s bubnjem Sila u užetu pred ulazom u vijčanu vezu: F Fv 0, 4 F e μα μ = 0,1 - koeficijent trenja za čelično uže, [3], str. 13 α = 4π - obuhvatni kut za dva navoja prije vijčane veze F v 35000 9961,33 N 0,1 4π e Fv 9961,33 N 0, 4F 14000 N Zadovoljen je postavljeni uvjet najvećeg iznosa sile na mjestu veze s bubnjem. Potrebna normalna sila u jednom vijku: F F 0,8F 0,835000 8000 N n un už Promjer vijka mora zadovoljavati uvjet d v t. Budući da je t = 19 mm odabran je vijak M16. Materijal vijka je 5.6. 38

Mehanizam za dizanje Potrebni broj vijaka: Fn 1, 3 3μ1h z 3 σ dop Av π d 1 σ dop - dopušteno naprezanje za vijke A v = 144 mm - površina jezgre vijka, [], str. 505 μ 1 - koeficijent trenja, slika 4.1 h = 35 mm - udaljenost od dna žlijeba do vrha držača na osnovu konstrukcije d 1 = 14,701 mm - promjer jezgre vijka, [], str. 505 σ dop Re S R e = 300 N/mm - granica tečenja za materijal vijka 5.6, [], str. 551 S =,5 - koeficijent sigurnosti 300 σdop 10 N mm,5 μ 1 μ sin β β = 40 - za trapezni žlijeb 0,1 μ1 0,155 sin 40 8000 1,3 30,15535 z 6,03 3 10 144 π 14,701 Odabrano: z = 6. Vijci se postavljaju po obodu bubnja na razmaku: l 5d 516 80 mm Odabrano: l = 80 mm. 39

Uređaj za osiguranje položaja 5. UREĐAJ ZA OSIGURANJE POLOŽAJA 5.1. Zabravljivanje platforme Osiguranje položaja platforme izvodi se na način da se na svakoj etaži platforma zabravi kliznim mehanizmom u četiri točke. Na taj način osigurava se fiksni položaj platforme u pozicijama za iskrcaj odnosno ukrcaj scenske opreme. Pogon klizača je preko navojnog vretena, te pomoću zupčastih reduktora, dok su krajnji položaji određeni prekidačima. Uređaj za zabravljivanje prikazan je na slici 5.1. Zbog toga što nije potrebna velika snaga za pogon zabravljivača odabran je elektromotor u sklopu s reduktorom prema [6], snage 0,55 kw. Oznaka sklopa elektromotora i reduktora je ASA 56S 81K4. Također proizvoljno je odabrano dvovojno trapezno vreteno Tr3x1(P6) i pripadajuća matica. A Lp=80 B 10 95 160 190 Tr3x1(P6) 10 15 m=85 mm 35 Slika 5.1 Skica uređaja za zabravljivanje 5.. Proračun zabravljivača 5..1. Potrebno vrijeme zabaravljivanja S proizvoljno odabranim dijelovima zabravljivača, pogonom, trapeznim vretenom i maticom (slika 5.1) i njihovim podacima određuje se vrijeme potrebno da se platforma dovede u zabravljeno stanje. Poznato: - Snaga elektromotora zabravljivača P EM,z = 0,55 kw - Broj okretaja reduktora n red,z = 47 okr/min - Udaljenost između početnog i krajnjeg položaja (iz konstrukcije) L p = 80 mm - Broj navoja vretena n nv = - Korak navoja P n = 6, [5], str. 133 40

Uređaj za osiguranje položaja Visina matice navojnog vretena: m,5d,53 80 mm nv vr Odabrano: m nv = 85 mm iz konstrukcijskih razloga Hod matice: Lk Lp m nv 80 85 195 mm, 8,str. 45 Potrebni broj okretaja vretena: o vr L k Ph 1 195 16,5 okr Ph nnvp n 6 1 mm uspon Potrebno vrijeme zabravljivanja: t z o 16,5 vr 1 0,35 min 0,75 s nvr 47 nvr n red,z 47 okr/ min S odabranim pogonom potrebno vrijeme zabravljivanja platforme je zadovoljavajućih 0,74 s. 5... Moment savijanja i progib nosača platforme Poznato: - težina platforme Gp mpg 40009,81 3940 N 40 kn - sila koja djeluje na platformu F k = 160 kn Sila koja djeluje na nosač platforme prema slici 5.: Fk G 160000 40000 00000 50000 N 50 kn 4 4 4 41

Uređaj za osiguranje položaja (Fk+G)/4 (Fk+G)/4 Fk+G (Fk+G)/4 (Fk+G)/4 (Fk+G)/4 x x f d lz Slika 5. Proračunska skica nosača platforme Moment savijana: F G M l 4 k s z 50000530 6500000 Nmm l z = 530 mm - duljina nosača, iz konstrukcije Promjer uloška zabravljivača: W x M σ s dop 6500000 16987 mm 156 3 W π d 16987 0,1 d 119,3 mm 3 0,1 0,1 3 u,z 3 Wx 3 3 x du,z u,z Odabrano: d u,z = 10 mm 4

Uređaj za osiguranje položaja Progib: 3 3 F G/4 l 50000 530 1,16 1,77 mm EI 3 1000010178760 3 k z f f dop f dop l 530 1, 77 mm 300 300 z - dopušteni progib. Zadovoljava. 5..3. Provjera vretena i kontrola matice Promjer jezgre vretena proračunava se prethodno prema Euler-u za elastično područje izvijanja. U ovom slučaju sila na vretenu je sila trenja koja se javlja prilikom ulaska uloška zabravljivača u nosač platforme, slike 5.3 i 5.4. (Fk+G)/4 Ftr lvr Slika 5.3 Proračunska skica vretena lvr A B Ftr l0=0,7l Slika 5.4 Proračunski model vretena (izvijanje) Za ovaj slučaj opterećenja: l 0, 7l 0, 7 59 370,3 mm o vr l vr 59 mm iz konstrukcije 43

Uređaj za osiguranje položaja Sila trenja: F tr F G 160000 40000 4 4 k μ tr 0,15 0,15 50000 7500 N μ tr 0,15 koeficijent trenja čelik čelik Sigurnost protiv izvijanja: E I F SF π - sila izvijanja [N] min i tr lo I min 4 d3 π - najmanji aksijalni moment tromosti [mm 4 ] 64 d 64F Sl E π 4 tr 3 3 o - promjer jezgre vretena E=10000 N/mm - modul elastičnosti za čelik d Eπ 5,5 10000π S 41,8 64 64 7500 370,3 4 3 4 3 3 Ftr lo S=8-10, [9], str. 3 Sigurnost je puno veća od propisane iz razloga što su reduktor i nosač uloška vezani na statičku konstrukciju i u tom slučaju sila trenja koja se javlja ima vrlo mali utjecaj na navojno vreteno. Proračun sigurnosti proveden je samo u vidu kontrole. Kontrola naprezanja Vreteno zabravljivača složeno je opterećeno na tlak i torziju pa se računa reducirano naprezanje koje mora biti manje od dopuštenog naprezanja. Tlačno naprezanje: σ vr F A tr j 7500 511 A mm 14,68 N / mm j 511 presjek jezgre vretena,, str. 49 44

Uređaj za osiguranje položaja Torzijsko naprezanje: τ t,vr T 199,86 0,061 N / mm W 355 p d 9 T Ftr tan φ ρ 7500 tan 0, 003 0,103199,86 Nmm torzijski moment navojnog vretena P 1 φ φ d π 9π h tan 0,003 kut uspona μ 0,1 tan ρ 0,103 ρ korigirani kut trenja cos β cos15 φ ρ navoj je samokočan μ 0,1 faktor trenja za čelik broncu, 9,str.4 β 15 kut profila navoja 5,str.136 d 9 mm srednji promjer navoja W p 3 π d3 π 5,5 16 16 3 355 mm polarni moment otpora Reducirano naprezanje: σ σ 3τ σ 14,64 30,061 14,64 N / mm 100 N / mm red vr t,vr dop σ σ dop 0, M 0, 500 100 N / mm, 5,str.138 Zadovoljava. Kontrola dodirnog pritiska u matici: Radi dobrog vođenja vretena u matici, matica mora imati određenu visinu koja je već prethodno izračunata u poglavlju 5..1 i iznos m nv =85 mm. p mv F P p 75006 10 1,94 10 N / mm tr dop mnv d H1 π 8593π p dop 5 10 N / mm dopušteni bočni tlak za brončane matice, iskustveni podatak, 5,str.139 Zadovoljava. 45

Zaključak 6. ZAKLJUČAK Platforma za transport scencske opreme, a po potrebi i ljudi, projektirana i konstrukcijski razrađena u ovom diplomskom radu, funkcionalno je ukomponirana u pozornicu kazališta. Njezinom upotrebom izmjena scene je znatno olakšana i ubrzana. S obzirom da je pokrov platforme iste izvedbe kao i ostatak pozornice, kada nije u funkciji transporta, može poslužiti kao njezin dio. Roštilj konstrukcija nosivog dijela platforme daje joj veliku krutost i stabilnost pri transportu, te u funkciji pozornice. Daščana podloga vijčano je spojena na nosivu konstrukciju u više točaka čime se vibracije smanjuju na minimum i pri samom kretanju po njoj su zanemarive. Sve dijelove platforme za transport scenske opreme, pogonske i zabravne uređaje moguće je rastaviti i transportirati čime je održavanje uvelike olakšano. 46

Literatura 7. LITERATURA [1] Serdar, J., Prenosila i dizala, Izvadak iz Tehničke enciklopedije, Zagreb, 1995. [] Kraut, B., Strojarski priručnik, Zagreb, 1976. [3] Ščap, D., Prenosila i dizala-podloge uz predavanja, Zagreb, 004. [4] Ščap, D., Prenosila i dizala-podloge za konstrukciju i proračun, Zagreb, 1990. [5] Decker, K-H., Elementi strojeva, Tehnička knjiga, Zagreb, 006. [6] Modulares Antriebssystem EUSAS-Systemmotoren, Watt Drive, 009 [7] http://www.fag.com/ - Tvrtka FAG, proizvođač ležajeva [8] Podrug, S., Elementi strojeva 1, Zbirka zadataka, Split, 005. [9] Herold, Z., Vijčana preša, Zagreb, 1996. 47