Konstrukční návrh kolejového jednomístného šlapacího stroje s nastavitelným rozchodem

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá konstrukčním návrhem kolejového jednomístného šlapacího stroje s nastavitelným rozchodem kol, jehož cílem je vytvořit univerzální, lehké a snadno rozebíratelné vozidlo pro pohyb po různých typech železničních tratí. Práce vychází z historického vývoje kolejových vozidel, zejména drezín, a analyzuje současné požadavky na jejich konstrukci a využití, přičemž klade důraz na ergonomii, skladnost a možnost rychlé adaptace na různé rozchody kolejí. V úvodní části je provedena rešerše historie a typologie kolejových vozidel, včetně tradičních i moderních drezín, a popsány různé rozchody kolejí používané v Česku i ve světě. Následuje systematický rozbor konstrukčních variant, kde jsou porovnány dvě hlavní koncepce rámu a mechanismu nastavitelnosti rozchodu. Pomocí SWOT analýzy byly zhodnoceny silné a slabé stránky jednotlivých řešení. Jako optimální byla vybrána varianta rámu z hliníkové slitiny AL6061 s demontovatelnými rameny a vyměnitelnými nástavci os, která umožňuje rychlou změnu rozchodu v rozsahu 600-1435 mm bez složité manipulace a měření. Koncepce kola byla zvolena s ohledem na nízkou hmotnost, snadnou údržbu a ekologickou udržitelnost, preferováno je kolo s vyměnitelným nylonovým věncem a výpletem. Pro hlavní nosné části byly vybrány materiály s ohledem na pevnost, odolnost a snadnou dostupnost: rám z hliníkové slitiny AL6061 a nápravy z nerezové oceli ČSN 17349: X5CrNi18-10. Návrh byl podroben pevnostním a životnostním výpočtům pomocí metody konečných prvků (MKP), včetně simulace zatížení rámu a kontroly hřídele a ložisek. Výpočty prokázaly, že zvolená konstrukce splňuje požadavky na bezpečnost, tuhost a dlouhou životnost. Finální konstrukce vozidla kombinuje vlastní výrobní díly (rám, ramena, náboje, osy) s běžně dostupnými komponenty z cyklistiky (sedlo, řídítka, kola, brzdy), což umožňuje ekonomickou výrobu a snadnou údržbu. Výsledný návrh poskytuje univerzální a praktické řešení pro rekreační i inspekční využití na různých železničních tratích. Práce navrhuje i možnosti dalšího rozvoje, jako je implementace elektrického pohonu, optimalizace hmotnosti nebo zvýšení ergonomie a komfortu uživatele.