Schválené projekty 2010

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2010

Přidělená částka z MŠMT na VŠB-TUO - 25 868 000,-Kč

fakultačástka v tis. Kč
FBI 622
EKF 2 146
FAST 1 139
FS 4 030
FEI 4 339
HGF 6 187
FMMI 7 405
CELKEM 25 868
KódSP/2010209
Název projektuZařízení pro zvyšování životnosti konstrukce a pohonů jeřábů eliminací šikmého běhu
ŘešitelHrabovský Leopold doc. Ing., Ph.D.
Školitel projektu
Období řešení projektu01.01.2010 - 31.12.2010
Předmět výzkumuPříčiny vyvozující příčení mostových, poloportálových a portálových jeřábů je možno rozčlenit dle několika hledisek: geometrie konstrukce mostového jeřábu (tj. např. uložení kol ve vertikální i horizontální rovině, průměr kol, rozdílný stav povrchu funkčních ploch kol a hlavy kolejnic), geometrie jeřábové dráhy, prostředí (teplota, vítr), typ pohonu (regulace otáček motorů, uspořádání a imperfekce parametrů pohonu), těžiště jeřábu (kývání břemene, pohyb kočky s břemenem), lidský faktor (obsluha jeřábu, úroveň automatizace řízení, apod.).
Příčení jeřábu (a s tím spojenou degradaci vodící struktury, ale i vlastní konstrukce jeřábu) je možno eliminovat v průběhu pracovního cyklu jeřábu, kdy v podstatě není potřebné znát příčiny vzniku příčení. Eliminace příčení jeřábů na jeřábových drahách je v současné době založena na několika principech, z nichž nejznámější a v praxi nejrozšířenější jsou metody optické, ultrazvukové a tenzometrické. Tyto systémy využívané ke snížení přídavných zatížení jeřábových drah od příčení jsou založeny na předpokladu, aby pojezdová kola uchycena v protilehlých příčnících (poháněná oddělenými pohony) pojížděla souběžně a tak urazila v časovém okamžiku shodnou dráhu. Tohoto využívají mechanismy, například s pevnou nebo elektrickou hřídelí, které umožňují dosáhnout shodných otáček poháněcích motorů, avšak vlivem rozdílných převodů dochází k nerovnoměrnému opotřebení pojezdových kol, čehož důsledkem je zvýšené namáhání ocelové konstrukce jeřábu od rovnoměrné jízdy protilehlých stran (příčníků) pojezdu.
Jsou známy i mechanismy, zamezující příčení jeřábů na jeřábových drahách, založeny na optických metodách (např. Geotronics), které pracují na principu vyhodnocení rychlosti pohybu laserových paprsků. Na obou čelních plochách příčníků ve směru jízdy jeřábu jsou umístěny laserové vysílače a v koncových místech jeřábových drah pak odrazové členy laserových paprsků. Při průběžném odměřování vzdálenosti laserových vysílačů od odrazových členů jsou tak pohonu dodávány signály k regulaci otáček poháněcích elektromotorů. Tato zařízení jsou v současné době na vysoké technické úrovni, avšak neumožňují zohlednit křivost jeřábové dráhy, jakož i nesymetrická zatížení a měnící se stav a geometrii pojezdových kol. Vysoká přesnost vyhodnocení obou vzdáleností příčníků od koncových bodů jeřábových kolejnic udržuje obě strany pojezdu téměř v kolmém směru vůči pojezdové dráze, což při její dovolené křivosti může v extrémních případech způsobit poruchovost mechanických, ale i elektrických prvků. Obdobná situace nastává i při pojezdu jeřábů s nejméně čtyřbokým uložením při jízdě po horizontálně zakřivené dráze, kdy vlivem vertikálních úchylek podpory vůči rovině tvořené zbývajícími třemi podporami dochází k přetěžování podpor a tím konstrukce jeřábové dráhy, ale i vlastní ocelové konstrukce jeřábu.
Firma Emotron vyvinula systém ESK pod názvem „elektronické nákolky“, který je tvořen třemi základními moduly: měřícím, regulačním a řídícím. Měřící modul je tvořen čtyřmi ultrazvukovými snímači, které průběžně zaměřují boční vzdálenost rohových prvků jeřábů od hlav kolejnic tak, aby se měřená vzdálenost co nejvíce ztotožňovala se vzdálenosti jeřábového kola, resp. nákolku od kolejnice. Regulační modul, tvořen programovatelným automatem, pak vyhodnocuje čtyři signály ultrazvukových snímačů a určuje optimální osu jízdy jeřábu, která by měla vést souběžně s jeřábovou dráhou a ležet v její ose. Řídící modul prostřednictvím výstupních signálů z regulátoru (sestává z kompaktního programovatelného automatu s displejem a klávesnicí) řídí otáčky pohonů pojezdů pravé a levé strany jeřábu pomocí frekvenčních měničů (tyto umožňují nezávislé řízení rychlostí jednotlivých pohonů).
Specifikované nedostatky výše popisovaných zařízení do značné míry odstraňuje zařízení pro plynulé řízení pojezdu jeřábů, vedených po jeřábových drahách tvořených jeřábovými kolejnicemi, uložených na nejméně čtyřech podporách. Na vodorovné konstrukční prvky jeřábů jsou instalovány minimálně dva mechanické prvky, na kterých je instalován minimálně jeden tenzometrický snímač přetvoření. Jeden ze všech použitých snímačů přetvoření je určující pro polaritu měřeného přetvoření. Centrální měřící Wheatsonův můstek tvořený snímači přetvoření je nastavený na součet absolutních hodnot přetvoření od příčení jeřábu při současném vyrušení hodnot přetvoření nesymetrickými svislými zatíženími konstrukce jeřábu. Mechanické zesilovače přetvoření a všechny snímače přetvoření jsou umístěny na konstrukci jeřábu v místech maximálních hodnot přetvoření od příčení. Výhodou tohoto zařízení je dosažení dobře měřitelného elektrického signálu od přetvoření konstrukce při nesymetrických vodorovných zatíženích vyvolaných příčením při pojezdu jeřábů, pro zpětnovazebnou regulaci oddělených pojezdových pohonů. Vyhodnocením měřených signálů z jednotlivých tenzometrických snímačů přetvoření, které jsou zapojeny do Wheatsonova můstku v zesilovači AE301, je možno prostřednictvím výstupních signálů z regulátoru řídit otáčky pohonů pojezdů pravé a levé strany jeřábu pomocí frekvenčních měničů, čímž dochází k urychlování nebo zpožďování méně nebo více zatížené strany (příčníku) jeřábu.
Členové řešitelského týmudoc. Ing. Leopold Hrabovský, Ph.D.
Ing. Jakub Toman
Ing. Pavel Vraník
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)- Zpracování vybraných teoretických postupů souvisejících s určováním horizontálního zatížení vodící struktury mostového jeřábu od příčení,
- sestavení teoreticko-experimentálního modelu příčení pro sledování životnosti vodící struktury mostového jeřábu od příčení,
- počítačové modelování a simulace zatížení nosné konstrukce, pojezdových kol a mechanismů jeřábů od příčení využitím metody konečných prvků,
- využití výsledků teoreticko-experimentálního modelu příčení a experimentálních metod na skutečných jeřábech v provozních podmínkách,
- srovnání teoretických a experimentálních naměřených výsledků,
- uplatnit výsledky řešení v odborném tisku a v oblasti pedagogické.
- zkonstruování a zprovoznění zkušebního zařízení pro měření silových účinků
- diplomová (é) práce

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia0,-0,-
3. Materiálové náklady0,-0,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek39000,-36284,-
5. Služby0,-0,-
6. Cestovní náhrady2000,-7716,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory1000,-0,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)2000,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady44000,-
Uznané náklady44000,-
Celkem běžné finanční prostředky44000,-44000,-