Master's Thesis

Mechanisms of a mobile construction crane 1.5 t – 10 m

Final Thesis 9.04 MB Appendix 964.75 kB

Author of thesis: Ing. Jan Vašut

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D.

Reviewer: Ing. Filip Bartušek

Abstract:

This diploma thesis deals with the design of mechanisms for a mobile self-erecting construction crane with a load capacity of 1.5 t and a maximum outreach of 10 m. The designed crane is primarily intended for handling palletized construction materials during the construction of smaller building structures such as family houses, garages, and similar buildings. The thesis includes a conceptual design of the lifting, slewing, and trolley travel mechanisms, including the selection of suitable drives, gear units, rope mechanisms, pulleys, and braking systems. Functional calculations were carried out for individual mechanisms, including the design of performance parameters, force analysis, and verification of selected structural components. The result of the thesis is a structural design of a mobile construction crane, including technical documentation and strength assessment of the main structural assemblies.

Keywords:

Mobile construction crane, self-erecting crane, lifting mechanism, slewing mechanism, travelling mechanism, trolley travel mechanism, steel structure.

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

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) Nešlo pro transport použít již vyráběný přívěs? - odpověděl 2) Diskuse na téma podvozku - odpověděl 3) Rotační hydromotory: druhy, vlastnosti, schémata - částečně odpověděl 4) Způsob zatáčení nápravy podvozku - částečně odpověděl 5) Důvod obrázku na slajdu 16, kde se v něm nachází hydromotor? - odpověděl

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

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

Composition of Committee

doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc. (předseda)
Ing. Jiří Nezbeda (člen)
Ing. Martin Kubín, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Vaverka, Ph.D. (člen)
Ing. Jaroslav Kašpárek, Ph.D. (místopředseda)

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

Diplomant se ve své práci zabývá návrhem mechanismů samostavitelného mobilního věžového jeřábu.
V úvodní části práce je uveden normativní přehled vybraných typů stavebních jeřábů. Následující kapitola představuje běžné konstrukční části samostavitelných mobilních věžových jeřábů.
V navazující kapitole jsou popsány jednotlivé mechanické skupiny užívané u samostavitelných mobilních věžových jeřábů.
Hlavní část práce představuje vlastní návrhy řešení jednotlivý mechanismů jeřábu, kde jsou popsány konstrukční provedení jednotlivých uzlů a jsou provedeny návrhové výpočty.
Diplomant se při zpracování práce nevyhnul některým pochybením. K práci mám zejména tyto připomínky:
- četné používání hovorových výrazů
- u mechanismů je velmi vhodné jakoukoliv formou prokázat oprávněnost tvrzení o maximálním zatížení v tzv. „nejhorší poloze“ a také zda zvolené řešení postihuje i případné deformace, či vymezování vůlí
Diplomová práce je původní a je plně v souladu se zadáním. Celkově má práce velmi solidní úroveň. Pan Bc. Jan Vašut 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 C
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level C
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic B

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Filip Bartušek

Předložená DP se zabývá návrhem dílčích mechanismů a spodního rámu mobilního stavebního jeřábu. Přestože z hlediska prvotního návrhu nejsou dopředu známé veškeré potřebné parametry konstrukce jeřábu a některé veličiny bylo potřeba předem zvolit / odhadnout (dílčí polohy těžišť a hmotnosti částí jeřábu, poloha působení sil hydromotorů pro rozkládání jeřábu apod.), nebyly následně tyto odhady a předpoklady ověřeny. A i když je práce poměrně rozsáhlá, s velkým množstvím výpočtů, ne vždy jsou zcela správné, nebo z nich nejsou zvoleny vhodné komponenty a vyvozeny adekvátní závěry.

Provedená pevnostní analýza podvozku pomocí MKP představuje pouze zjednodušený kontrolní přepočet, bez dalších úprav nebo optimalizací rámu.

 

K předložené práci mám tyto výhrady:

- Chybí podrobnější kinematická schémata s názornými postupnými kroky rozkládání jeřábu.

- Výpočty potřebných sil vyvozených PČHM, pro rozložení jeřábu i výložníku do provozní polohy, nevychází z reálné kinematiky jeřábu, pouze z odhadů (vzorce 12, 15, 31, 33).

- Mechanismus zajištění složené polohy jeřábu je nefunkční, táhla vlivem vlastní tíhy nevysunou zajišťovací čepy (obr. 53, 54).

- Do síly ve zdvihovém laně se nezapočítává hmotnost kočky (str. 57), zvolené zdvihové lano je pro danou aplikaci spíše nevhodné (str. 59).

- Do délky navíjeného lana na buben se nezapočítává délka výložníku (vzorec 50), ve výpočtech lanového bubnu se počítá se dvěma navíjenými lany, přitom se navíjí pouze jedno (vzorce 56, 59), i tak je ale celkově buben předimenzovaný.

- Velikost zdvihového háku se neurčuje podle výpočtu průměru dříku, následně ve vzorci (71) pro výpočet tlaku v závitech je chybně definovaná výška závitu.

- Obě převodovky pro zdvih i pojezd kočky jsou několikanásobně předimenzované.

- Ve výpočtu proti překlopení jeřábu se počítá s hmotností břemena, která na konci výložníku nemůže být, navíc hmotnost protizávaží je navržena chybně (str. 88, 89).

- Výpočet pohonu otoče nezohledňuje setrvačné účinky při rozběhu, ani účinky větru.

- Zvolený převod pohonu pojezdu (vzorec 130) neodpovídá zvolené pojezdové rychlosti a průměru hnací kladky.

- Na výkresech zobrazení mechanismu zdvihu neodpovídá zvoleným komponentám, pohon otoče není nijak uchycen k otočné části jeřábu.

 

I přes poměrně přehlednou DP výše uvedené nedostatky výrazně snižují její celkovou odbornou úroveň a pro prvotní návrh jeřábu by hodně částí potřebovalo změnit nebo upravit.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment E
Working process, extent and suitability of applied methods D
Scholarly contribution and originality E
Ability to interpret achieved results and draw conclusions E
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. Jak se mění potřebný výkon motoru zdvihu s ohledem na změnu lanování, při zachování stejné hmotnosti a rychlosti zdvihaného břemene? (viz tvrzení v kap. 5.2)
  2. Uveďte vhodné typy ocelových lan pro zdvihové aplikace a jejich vlastnosti.
  3. Jaké provozní parametry jsou rozhodující pro výběr převodovky pohonu?

Grade proposed by reviewer: E

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová