Master's Thesis

Two-piece jib for mobile construction crane 1.5 t – 10 m

Final Thesis 4.74 MB Appendix 292.8 kB

Author of thesis: Ing. David Kartaš

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D.

Reviewer: Ing. Filip Bartušek

Abstract:

This thesis deals with the structural design of a two-section folding boom for a mobile selferecting crane with a lifting capacity of 400 to 1,500 kg and a maximum reach of 10 meters. The introductory research section includes a classification and technical description of this type of crane. The main part of the thesis consists of a detailed design of the load-bearing steel structure, the selection of suitable profiles, and their comprehensive structural analysis for critical load-bearing capacity states in accordance with the applicable ČSN EN 1993 standards. In the concluding section, a strength analysis is performed using the finite element method in MSC Apex software to verify the overall design.

Keywords:

Mobile crane, self-erecting crane, folding boom, structural analysis, FEM analysis

Date of defence

08.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval svou závěrečnou práci a odpověděl na otázky vedoucího i oponenta. Dále odpovídal na dotazy členů zkušební komise a to následovně: 1) Můžete uvést v čem vidíte autorský přínos Vašeho návrhu? - odpověděl 2) Výpočet konstrukce na namáhání větrem - odpověděl 3) Hodnocení únavy, definice životnosti - částečně odpověděl 4) pevnostní výpočet: mezní stav dle EC - částečně odpověděl

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automotive and Material Handling Engineering (N-ADI-P)

Composition of Committee

prof. Štefan Čorňák, Dr. (místopředseda)
doc. Ing. Robert Brázda, Ph.D. (předseda)
Ing. Jaroslav Kašpárek, Ph.D. (člen)
Ing. Antonín Šťastný, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Žlebek (člen)

Supervisor’s report
Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D.

Diplomant se ve své práci zabývá konstrukčním návrhem dvoudílného výložníku samostavitelného mobilního věžového jeřábu.
V úvodní části práce je uveden normativní přehled vybraných typů jeřábů. Následující kapitola představuje běžně užívané konstrukční prvky samostavitelných mobilních věžových jeřábů. Stěžejní část práce představuje návrh vlastního konstrukčního řešení výložníku, kde jsou sestaveny základní kombinace zatížení a jsou provedeny návrhové výpočty. Závěrečná část práce je věnována pevnostní analýze výložníku s využitím MKP.
Práce je zpracována relativně přehledně a je logicky členěna. Diplomant se při zpracování práce nevyhnul některým pochybením. K práci mám zejména tyto připomínky:
- práci by prospěl podrobnější popis kombinací zatížení a okrajových podmínek
- u MKP výpočtového modelu chybí znázornění použitého souřadného systému
- model byl počítán na více modelech s rozdílnou hustotou a kvalitou sítě – není dostatečně (hlavně graficky) zdokumentováno
Diplomová práce je původní a je plně v souladu se zadáním. Celkově má práce velmi solidní úroveň. Pan Bc. David Kartaš ve své práci prokázal velmi dobré znalosti studovaného oboru a schopnost budoucí samostatné práce. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Filip Bartušek

DP zabývající se návrhem dvoudílného výložníku stavebního jeřábu, včetně mechanismu sklápění a mechanismu zdvihu i pojezdu je poměrně rozsáhle zpracovaná. U výložníku je nevržena koncepce nosné konstrukce, s rozměry dílčích profilů a rovněž její svarové a čepové přípoje. Všechny výpočty pro návrh výložníku jsou provedeny analyticky. V závěru práce je výložník řešen také pomocí MKP, ze strany diplomanta se však jedná spíše o formální kontrolu, než o efektivní nástroj pro návrh a optimalizaci konstrukce, což je v dnešní době pokročilých výpočtových softwarů poměrně škoda..

 

V DP pozitivně hodnotím:

- Vhodně zvolenou koncepci kočky pro minimální zátěž výložníku

- Zohlednění účinků venkovního prostředí (větru)

- Kontrolu konstrukce i z hlediska únavové pevnosti

- Poměrně dobrou přehlednost v textu a vzorcích

 

Zároveň ale k předložené DP mám následující výhrady:

- Volba ne příliš vhodné koncepce pohonu zdvihu (pro aplikace tohoto typu) místo volby kompaktní elektropřevodovky.

- Chybný výpočet potřebného převodového poměru převodovky zdvihu ((66) - z poměru momentů, namísto z poměru otáček) a přehnaně předimenzovaná převodovka (pro výkon 65 kW).

- U mechanismu sklápění je výpočet potřebné síly v PČHM spočítán pouze v rozložené poloze výložníku, nikoliv i ve sklopené, ve které by byl PČHM pravděpodobně nedostatečný. Navíc není nijak blíže specifikován typ zvoleného PČHM.

- Navržené zařízení pro napínání pojezdového lana prakticky neumožňuje kompenzovat prodloužení lana.

- Absence zohlednění namáhání výložníku setrvačnými silami od otáčení.

- Spodní profily příhradové konstrukce jsou složené z jeklu a ploché tyče, ale ve výpočtech se počítá pouze s jeklem.

- Globální normálová síla v příhradové konstrukci není rozložena do všech základních profilů průřezu, ale vždy pouze do jednoho prutu. Navíc v konstrukci působí tlak, nikoliv tah (kap. 3.5.1.).

- Aplikování účinku lokálního ohybu od kočky na horní trubku příhradové konstrukce (136).

- Některé vzorce nedávají smysl, nebo nejsou dostatečně vysvětleny, případně je jejich zápis matoucí (např. vzorec 50, 62, 130, 164).

- Výpočty čepových spojů často s dvojnásobnou tloušťkou plechů (199, 209, 219).

- Často nijak nezdůvodněné dosazení daných hodnot (součinitelů) do vzorců (např. 2, 49 - odpor proti válení, 249 - char. únavová pevnost svaru).

- Překlepy ve vzorcích a v dosazených hodnotách.

- Poměrně málo názorných náčrtů a schémat koncepčních řešení dílčích konstrukčních uzlů.

- Na výkrese mechanismu sklápění není příčný řez pro názorné zobrazení řešení tohoto uzlu, u čepů chybí jejich axiální zajištění.

 

Celkově práce prokazuje snahu diplomanta řešit komplexní konstrukční úlohu, současně však vykazuje řadu odborných nepřesností a nedostatečně zdůvodněných návrhových postupů, které výrazně snižují technickou úroveň předloženého řešení.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment C
Working process, extent and suitability of applied methods D
Scholarly contribution and originality D
Ability to interpret achieved results and draw conclusions D
Applicability of results in practice or theory E
Logical arrangement of thesis and its layout C
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. Proveďte silový rozbor sklápěcího mechanismu ve složeném stavu výložníku a určete potřebnou sílu přímočarého hydromotoru pro rozložení výložníku.
  2. Naznačte schematicky konstrukční uzel pohonu zdvihu s motorem, čelisťovou brzdou a převodovkou, včetně typu potřebné spojky a způsobu uložení / uchycení daných komponent na jeřábu.

Grade proposed by reviewer: D

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová