DIZAJN KANDŽE ZA PODIZANJE KOLICA KONZOLNOM DIZALICOM

-seminarski rad-

Ajla Bećirović

Mašinski fakultet u Zenici

SAŽETAK: U modernim uslovima gradnje, korištenje malih konzolnih dizalica postaje nezamjenjivo. Za uslove gradnje nižih stambenih objekata, prvenstveno kuća, ove dizalice se koriste za podizanje raznih tereta; krovne građe, paleta, i betona koji se miješa u malim električnim mješalicama a zatim ugrađuje u zid. Za ove vrste radova dopremanje betona u mikseru postaje neisplativo. Ključne riječi: kandža, kolica, beton, konzolna dizalica.

1.Uvod Za konkretan slučaj konzolne dizalice ( [1] proizvođač HM Muller, Njemačka ART.NR-WE 400), kapaciteta 200-400 kg, i visine dizanja do 12 m (4 sprata ) , snaga motora 750W i tipska metalna kolica (sa karakteristikama navedenim u daljnjem tekstu) , potrebno je dizajnirati kandžu koja će zahvatati stranice kolica, te pouzdano prenijeti tečni teret na određenu visinu. 2.Analiza postojećih proizvoda na tržištu, patenti, trademark, cijene Dodatna oprema za dizalice uglavnom se bazira na specifičnosti potreba za podizanjem raličitih tereta kao što su: cijevi, blokovi, ploće, grede isl. Za ovaj konkretan slučaj nismo uspjeli pronaći slične proizvode na tržištu, tako da nemamo ni orijentacione cijene koštanja.

£882.00 £318.15 £115.50 £990.00

Slika 1: [2] Izgled i cijene koštanja dodatne opreme za podizanje buradi

Slika 2: [3] Dodatna oprema za podizanje različitih tereta

3.Granični uslovi vezani za listu zahtjeva 1. Dimenzije i geometrijske karakteristike korita kolica (mjere u centimetrima)

Slika:3 Izgled i dimenzije korita kolica 2. Zapremina kolica i masa tereta sa betonom: V=88608 cm3=88,608dm3

Qt=1,6 kg/dm3 x 88,608=141,8 kg masa betona u kolicima

Qk=15 kg masa kolica (vagano) Q=141,8+15=156,8 kg – ukupan teret na kandži (ne prelazi nosivost dizalice Qb=1,6 kg/dm3 [4] 3. Dizalica i osnovni parametri: navedeno u tački 1 teksta.

4. Lista zahtjeva

Tabela 1

Konstrukcijska specifikacija zahtjev želja

1.FUNKCIJA 1.1. Zahvatanje kolica i osiguranje položaja tokom podizanja *

2.USLOVI TEHNIČKOG PROCESA 2.1.Kolica 2.2.Kuka dizalice 2.3.Podizanje

* * *

3.RADNA SVOJSTVA 3.1.Radni vijek 3.2.Lahkoća upravljanja

* *

4.ERGONOMSKA SVOJSTVA 4.1.Bezbjedno upravljanje

*

5.IZGLED *

6.KLASIFIKACIJA I USKLADIŠTENJE *

7.ISPORUKA *

8.TROŠKOVI *

5. Tehnički proces šematski izgleda ovako:

Na osnovu tehničkog procesa slijedi šematski prikaz funkcionalne strukture:

5. Šematski prikaz morfološke matrice Tabela 2

Na osnovu morfološke matrice slijedi analiza odabranog varijantnog rješenja koje postiže optimum tehničkih i ekonomskih vrijednosti. Radi bolje preglednosti prisupilo se izradi 3-D modela ( pomoću softvera Solid Edge) , odnosno sklopa čiji su sastavni dijelovi korito kolica za beton, i kandža sa prstenom za vješanje tereta na kuku dizalice.

6. Optimalna varijanta

Slika 4: 3-D model sklopa Dijelovi sklopa sa osnovnim dimenzijama: Stranica kandže:

Visina: 650 mm Dužina: 605 mm Prečnik profila: 16 mm Slika 5: Izgled kraka kandže

Prsten za zahvatanje kandže:

Visina: 150 mm Širina: 65 mm Slika 6: Prsten Prečnik profila 16 mm 6.1. Odabir materijala S obzirom na uslove eksploatacije sklopa, i na njegovu jednostavnu izradu ( izvodivo u malim mašinskim radionicama koje posjeduju aparat za REL zavarivanje i potrebnu opremu za savijanje, tako da se sklop moze izraditi i neposredno na gradilištu) odabran je betonski čelik prečnika 16 mm. BETONSKI ČELIK REBRASTI JUS.C.K6.020

[5] Standardima: JUS C.K6.020 - Vrućevaljani čelici - BETONSKI ČELICI -Tehnički uslovi i JUS C.K6.120 - Vrućevaljani čelici - BETONSKI ČELICI - Oblik i mjere utvrđeni su tehnički uslovi za izradu i isporuku vrućevaljanih rebrastih betonskih čelika koji se koriste u građevinarstvu za izradu armirano-betonskih konstrukcija. Rebrasti betonski čelik Č.0551 sa uzdužnim rebrima i poprečnim rebrima promjenjivog poprečnog presjeka profila RA2. Tabela: 3 Hemijski sastav Č.0551, Sadržaj u % mase, najviše

C Si P S

0,28 0,60 0,050 0,050

Tabela 4: Mehaničke osobine

Zatezna čvrstoća (MPa)

Gornji napon tečenja(MPa)

Izduženje (%)

najmanje 500 MPa najmanje 400 MPa najmanje 10%

Savijanje za 90° oko trna prečnika 5d

Dimenzioni asortiman Rebrasti betonski čelik Č.0551 profila RA2 se isporučuje u: - šipkama (dimenzije 12, 14, 16, 19, 22, 25, 28, 32, 36 i 40mm) - koturovima (dimenzije 10, 12, 14, 16, 19, 22, 25, 28 i 32mm)

7. Analiza

Na osnovu detaljnog razmatranja opterećenja, mehaničkih osobina materijala, same geometrije modela i načina oslanjanja urađena je statička analiza metodom konačnih elemenata u softveru Solid Works 2009. Zbog simetričnosti modela pristupilo se analizi jednog kraka kandže. U narednom tekstu navedene su pojedinosti vezane za navedene osobine modela, kako slijedi: Tabela:5 Karakteristike MKE analize Naziv analize Analiza 1 Tip analize Static Tip mreže Solid Mesh

Tip solvera FFEPlus Termalni efekat Ulazna temperatura Nulta naprežuća temperatura 298.000000

Jedinica Kelvin Uključivanje efekta fluida iz COSMOSFloWorks Off Trenje Off

Ignorisanje slobodnih veza Off Tabela:6 Korištene jedinice pri analizi Sistem jedinica SI

Dužina/pomijeranje m

Temperatura Kelvin

Ugaona brzina rad/s

Napon/ Pritisak N/m^2

Tabela:7 Podaci o korištenom materijalu Osobina Vrijednost Jedinica

Modul elastičnosti 2e+011 N/m^2

Poissonov koeficijent 0.29 NA

Modul smicanja 7.7e+010 N/m^2

Gustina 7900 kg/m^3

Vlačna čvrstoća 5e+008 N/m^2

Dopušteno naprezanje 4e+008 N/m^2

Koeficijent termalnog širenja

1.5e-005 /Kelvin

Termalna kondukcija 47 W/(m.K)

Specifična toplota 420 J/(kg.K)

Podaci o graničnim uslovima (oslonci) Slika:

Slika 7: Model sa opterećenjem i osoncima

Na cilindričnu površinu 1 oslonac koji dozvoljava rotaciju samo oko ose x ( fixture 3/ fixed hinge). Na cilindričnu površinu 2 oslonac koji zabranjuje pomjeranje površine duž ose x i y (fixture 4) u odnosu na prikazanu ravan 2 ( plane 2).

Opterećenje: Normalno na cilindričnu površinu 2, primjenjena je sila u iznosu od 600 N, koja predstavlja opterećenje kraka kandže, odnosno, polovinu opterećenja kolica koje se prenosi na stranice kandže. Rezultati analize: Tabela:8 Osnovne vrijednosti Naziv Tip Min Lokacija Max Lokacija Napon VON: von

Mises Stress 6418.44 N/m^2 Čvor: 1586

(300 mm, 2.43954 mm, 2.1967 mm)

2.87633e+008 N/m^2 Čvor: 8799

(-3.53927 mm, -1.01264 mm, -11.9616 mm)

Pomjeranje Rezultantno pomjeranje

0.00485155 mm Čvor: 2884

(298.244 mm, -259.87 mm, 600.255 mm)

5.62985 mm Čvor: 12028

(514.825 mm, -16.2453 mm, 252.135 mm)

Naprezanje Ekvivalentno naprezanje

9.91192e-008 Element: 2167

(298.25 mm, -0.815127 mm, -74.3279 mm)

0.000947251 Element: 3310

(-2.0936 mm, -0.934592 mm, -76.5159 mm)

Slika 8: Kandža-Analiza napona

Slika 9: Kandža-Analiza pomjeranja

Slika 10: Kandža-Analiza naprezanja

8. Zaključak: Na osnovu dijagrama za napon kraka kandže može se uočiti da maksimalni napon iznosi 2,9e+8 N/mm2, a čvrstoća materijala na istezanje iznosi 4e+8 N/mm2, što predstavlja dopušteni napon u oblasti statičkog, sa najvećom deformacijom u iznosu od 5,6 mm, što je s obzirom na gabarite same kandže sasvim opravdano. Najmanji koeficient sigurnosti je 1,4 na kritičnom mjestu. S obzirom na okolnosti eksploatacije, koja je opet vezana za upotrebu dizalice ( podizanje određenom brzinom u zahvatu sa sklopom), preporučuje se dinamičko ispitivanje sklopa, koje u ovom radu nije obuhvaćeno, te ako je potrebna naknadna optimizacija sklopa, prije izrade prototipa.

Literatura: [1] http://www.muller.com [2] http:// www.liftingsafety.co.uk [3] http:// www.angliahandling.co.uk [4] http://www.infobeton.com [5] http://www.znksteel.com