Bachelor's Thesis

Sorting shovel for earthmoving machine

Final Thesis 2.89 MB Appendix 709.67 kB

Author of thesis: Tomáš Galda

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc.

Reviewer: Ing. Jaroslav Kašpárek, Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with the structural design of a shaft-type sorting shovel intended as an attachment for excavators up to 8 tons. Nowadays, there is an increasing emphasis on efficient material handling, their reuse, and reducing the amount of generated waste. Therefore, the aim of the thesis is to design a structural solution that allows sorting of mainly construction and demolition waste as well as soil directly at the deployment site, thereby contributing to a higher usability of recycled materials in industry or in the field.
The thesis includes a market survey of sorting shovels, as well as an overview of selected types of excavators and other related factors. Based on the obtained findings, an original structural design of the sorting shovel is subsequently created.
The thesis also addresses important strength calculations, drive design, and consideration of the conditions under which this attachment will operate.
The resulting structural solution includes a complete design of the sorting shovel, including the original design of the shafts and sorting segments. The proposed solution can serve as a basis for further development and optimization of shaft sorting shovels on the market.

Keywords:

sorting shovel, excavator, construction and demolition waste, hydraulic motor, hydraulics, chain drive, shaft, design plan

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: Spoj hřídele s nábojem pomocí těsného pera, kontrola na otlačení. - odpověděl

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Machine and Equipment Construction (SSZ)

Composition of Committee

doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc. (předseda)
Ing. Lukáš Zeizinger, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Kubín, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Pokorný, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc.

Předložená práce se zabývá koncepčním a konstrukčním návrhem hydraulicky poháněné třídící lopaty pro zemní stroj. Při své práci autor využíval jak běžných znalostí, získaných v průběhu svého studia, tak i řadu zdrojů z odborných publikací a internetu. Práce obsahuje konstrukční návrh (včetně výkresové dokumentace), funkční a částečný pevnostní výpočet.
V úvodní části (kap. 1 až 3) je provedena kritická rešerše třídících lopat – a to jak z hlediska konstrukční, tak i provedení různých typických výrobců.
Na to navazuje návrh vlastní koncepce a podrobnější popis konstrukčního řešení (kap. 5 a 6). Funkční a pevnostní výpočty jsou v kap. 7.
Autor vhodně kombinuje rešeršní část s vlastním konstrukčním návrhem a oceňuji zejména snahu o originální řešení hřídelí se šestihranným profilem a vlastním uspořádáním třídicích segmentů. Pozitivně lze hodnotit také přehledné členění práce, logickou návaznost kapitol a poměrně rozsáhlou konstrukční část doplněnou výpočty.
Součástí práce je i pečlivě provedená výkresová dokumentace v zadaném rozsahu.
Práce však obsahuje některé chyby spíše formálního charakteru. Opakovaně se vyskytují stylisticky neobratné formulace a gramatické chyby, např. na str. 9 je nesprávně použito zájmeno „jenž“ místo „jež“. Časté jsou i chyby v interpunkci a kolísání terminologie („třídící“ × „třídicí“) a další. Bibliografická citace na str. 7 obsahuje nedokončený text „Dostupné z: odkaz na závěrečnou práci…“.
U výpočtu v kap. 7.8 postrádám odkaz na zdroj. Jedná se o pevnostní ověření šestihranu, který přenáší kroutící moment. V kap. 7.11 jsou navržena zbytečně robustní ložiska.
Oproti běžně dodávaným lopatám obdobných typorozměrů je navržená lopata podstatně robustnější a tím i těžší (o cca 40 %).
K výkresové dokumentaci nemám žádné připomínky.
I přes výše uvedené výhrady má předložená práce celkově solidní úroveň a je plně v souladu se zadáním. Student v ní prokázal odpovídající znalosti studovaného oboru a tím i schopnost budoucí samostatné práce či pokračování v dalším stupni vysokoškolského studia. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: B

Student Tomáš Galda se ve své práci zabývá třídící lopatou pro aplikaci na zemní stroj. Práce je konstrukční a výsledkem by měl být koncept třídící lopaty pro demoliční odpady a případně výkopové zeminy.
V úvodních kapitolách práce student zaciluje na význam třídění, typy třídících lopat a přehled výrobců hřídelových lopat. Dále popisuje kritickou rešerší zemní stroje a porovnává potřebné parametry, kladené na tyto stroje, kde závěrem je výběr vhodných provozních parametrů rypadel.
Následuje nosná část práce, tedy kapitola 6. s výpočty základních funkčních parametrů pro požadavky zadaných parametrů. Na rozměrové výpočty pro aplikaci navazuje pak v kapitole 7. výpočet hlavních parametrů pohonných komponent jednotlivých konstrukčních částí pohonu. Kapitola obsahuje i rozsáhlý analytický výpočet silových rozborů na hřídel.
Připomínky k práci mám nejen drobné formální:
- Netechnické vyjadřování – str. 18, 32, 35.
- Nekvalitní obrázek – obr. 1 – kazí dojem už na počátku práce.
- Rešeršní část u výrobců třídících lopat poloprázdná.
- Jednotky dosazení do vzorce (5) jsou nejasné.
- Dosazování do rovnic (jednotkově), uplatnění různých přepočtových koeficientů a souhrn dosazovaných parametrů je nejasný a poněkud zmatený.
- Není citování použitých metodik výpočtu (str. 43).
- Z obrázku 24 není zřejmá oblast výsledné volby řetězu.
- Počet článků řetězu je zvolen nižší než výpočtový, kde je přepočet nové osové vzdálenosti? (str. 45)
- Není známa metodika výpočtu kontaktního tlaku str. 62, 63 a 64. Odkud jsou vztahy?

Výkresová dokumentace je na velmi slušné úrovni. Výkres „uložení hřídele“ nedodržuje hlavně v řezu B-B zásady technického kreslení. Výkres „třídící lopata“ nejsou připojovací rozměry k zemnímu stroji.

Práce je z hlediska požadavků a cílů dle zadání splněna. Postup a rozsah řešení práce je úplný a rozsáhlý. Schopnost studenta interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich dílčí závěry je dobrá. Uspořádání osnovy práce je logické. Formální náležitosti práce jsou splněny. Grafická úprava textové části práce je velmi dobrá. Stylistická úprava je velmi dobrá. Student se vyjadřuje stručně a věcně. Citace zdrojů informací jsou uvedeny správně, seznam citací je rozsáhlý.

Doporučuji tuto práci k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací C
Topics for thesis defence:
  1. Nejde mazání ložiskových domků zajistit jiným způsobem? (str. 33 a 34)
  2. Je nutné napínání řetězů pohonu? Jaký to bude mít vliv na výpočet hřídele a ložisek?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová