338-0506/04 – Řízení hydraulických mechanizmů (Řízhy)
| Garantující katedra | Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | Ing. Adam Bureček, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Adam Bureček, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2020/2021 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FS | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Studenti se seznámí s třemi kvalitativními stupni řízení hydraulických mechanismů: klasickou řídicí technikou, proporcionální řídicí technikou a servotechnikou. Naučí se rozlišovat dva základní způsoby řízení hydraulických mechanismů: řízení ventilové a řízení objemové. Dovedou analyzovat oba tyto způsoby zejména z pohledu přesnosti řízení, dynamických vlastností, energetické náročnosti a ceny. V případě proporcionálního řízení dovedou provést projekční návrh řídicího systému (syntézu) pro konkrétní aplikaci. V případě servomechanismů dovedou totéž pro jednodušší případy aplikací.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
V předmětu Řízení hydraulických mechanizmů se posluchači seznámí s problematikou objemového řízení a řízení proměnným odporem, s dynamikou řízeného systému, s tepelnou bilancí řízeného hydrostatického pohonu a s aplikacemi řídicí techniky v hydrostatických mechanizmech. Podrobně je probírána proporcionální řídicí technika, a servotechnika, kde se využívají znalosti z předmětů Základy automatizace a Dynamika tekutinových mechanizmů. Posluchači se seznámí se skladbou rychlostních a polohových servomechanizmů. Dále se seznámí se zásadami uvedení do provozu a údržby hydraulických proporcionálních prvků a elektrohydraulických servoventilů a s problematikou filtrace hydraulických zařízení se servoventily a proporcionálními ventily.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Zápočet: v průběhu semestru budou zadány 4 programy, za které je možno získat až 32 bodů. Minimum pro získání zápočtu je 20 bodů, max. 32 bodů.
Zkouška: ústní zkouška - 2 otázky, každá za max 25 bodů, obhajoba programů max. za 18 bodů.
E-learning
K tomuto předmětu jsou na stránkách katedry k dispozici studijní opory:
https://www.fs.vsb.cz/338/cs/studium/skripta/
Další požadavky na studenta
Otázky ke zkoušce:
1. Řízení proměnným odporem, jednohranové: princip řízení, statická M-n a F-v charakteristika pohonu.
2. Škrticí ventily závislé na tlakovém spádu. Škrticí ventily závislé a nezávislé na viskozitě. Umístění škrticích ventilů na vstupu a výstupu hydromotoru.
3. Energetická bilance pohonu řízeného proměnným odporem.
4. Škrticí ventily s dvoucestnou tlakovou váhou: funkce, konstrukce, použití, energetická bilance.
5. Škrticí ventily s třícestnou tlakovou váhou: funkce, konstrukce, použití, energetická bilance.
6. Realizace zdrojů konstantního tlaku.
7. Proporcionální rozváděče přímo řízené: provedení, vlastnosti, použití. Typy šoupátek. Průtoková Q-I charakteristika.
8. Proporcionální rozváděče nepřímo řízené: provedení, vlastnosti, použití.
9. Proporcionální tlakové ventily. Proporcionální rozváděče s dvoucestnou a třícestnou tlakovou váhou.
10. Návrh proporcionálního rozváděče s ohledem na dynamiku systému.
11. Objemové řízení pohonu. Regulační hydrogenerátory a způsoby řízení geometrického objemu: mechanické, elektrické, hydraulické přímé a nepřímé, elektrohydraulické.
12. Regulační hydrogenerátor s regulací na konstantní průtok. Hydrogenerátor s LS regulací.
13. Servomechanismy: definice, druhy, typické znaky, obecné blokové schéma. Příklad kopírovacího zařízení.
14. Dynamické vlastnosti servopohonů: přenosové vlastnosti jednoduchých bloků.
15. Přechodová charakteristika, frekvenční charakteristika, logaritmická modulová a fázová frekvenční charakteristika jednoduchých bloků.
16. Servoventily: řídicí šoupátko, statické charakteristiky, matematický popis.
17. Servoventily: 1. stupeň servoventilů, provedení zpětných vazeb. Třístupňové servoventily.
18. Servoventily: matematické modely dynamického chování. Dynamické charakteristiky.
19. Hydromotory servopohonů: konstrukce, matematické modely dynamického chování.
20. Regulátory, snímače polohy a rychlosti.
21. Rychlostní servomechanismus: hydraulické schéma, blokové schéma řízení, vlastnosti, aplikace.
22. Polohový servomechanizmus: hydraulické schéma, blokové schéma řízení, vlastnosti, aplikace.
23. Dynamická stabilita a metody stabilizace polohových servomechanismů.
24. Sekundární regulace hydromotorů.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Náplň přednášek
1. Definice pojmu řízení. Řízení hydraulických mechanismů: řízené veličiny, způsoby řízení - klasifikace. Řízení proměnným odporem (jednohranové) závislé na tlakovém spádu na motoru. Zdroje konstantního tlaku.
2. Řízení proměnným odporem (jednohranové) nezávislé na tlakovém spádu na motoru. Škrtící ventily s dvoucestnou tlakovou váhou. Škrtící ventily nezávislé na viskozitě. Škrtící ventily s třícestnou tlakovou váhou.
3. Řízení proměnným odporem, dvojhranové. Čtyřhranové řídící šoupátko. Proporcionální rozváděče ovládané mechanicky.
4. Proporcionální rozváděče ovládané elektricky. Řídící elektronika. Proporcionální rozváděče s dvoucestnou tlakovou váhou a třícestnou tlakovou váhou, LS (Load-Sensing) systémy.
5. Návrh hydraulických obvodů s proporcionálními rozváděči.
6. Servoventily.
7. Servopohony. Aplikace servopohonů v letectví, robotice, obráběcích strojích, tepelné a jaderné energetice.
8. Dynamika servopohonů. Způsoby popisu prvků regulačního obvodu, matematicko-fyzikální modely prvků regulačního obvodu.
9. Rotační servopohony: matematický popis dynamického chování, způsoby řízení, dynamická stabilita.
10. Polohové servomechanizmy s mechanickými zpětnými vazbami. Elektrohydraulické polohové servomechanismy. Matematický popis dynamického chování, způsoby řízení, dynamická stabilita.
11. Stabilizace polohových servomechanismů.
12. Objemové řízení.
13. Sekundární regulace hydromotorů. Řízení tlaku, síly, momentu.
14. Zásady montáže, provozu a údržby servomechanismů. Filtrace a teplotní stabilizace.
Náplň cvičení a seminářů
1. Opakování základních pojmů z tekutinových mechanismů.
2. Řízení proměnným odporem: obvody se škrtícími ventily.
3. Řízení proměnným odporem: obvody se škrticími ventily s dvoucestnou a třícestnou tlakovou váhou.
4. Program č. 1: Měření charakteristiky škrtícího ventilu. Měření charakteristiky škrtícího ventilu s dvoucestnou tlakovou váhou.
5. Program č. 2: Měření závislosti krouticího momentu na otáčkách pohonu řízeného proměnným odporem.
6. Program č. 3: Návrh hydraulického obvodu s proporcionálním rozváděčem. Příklad z oblasti hutních provozů.
7. Návrh obvodu s proporcionálním rozváděčem - dokončení.
8. Návrh hydrostatického převodu s řízením geometrického objemu hydrogenerátoru i hydromotoru. Příklad z oblasti mobilní techniky.
9. Přechodová charakteristika, přenosové funkce, frekvenční charakteristika.
10. Matematicko-fyzikální modely hydraulických prvků regulačního hydraulického obvodu.
11. Program č. 4: Návrh rotačního servopohonu. Příklad z oblasti zvedacích zařízení.
12. Měření rotačního servopohonu - k programu č. 4.
13. Návrh polohového servomechanismu. Příklad z oblasti jaderné energetiky.
14. Předvedení činnosti polohového servomechanismu v laboratoři. Zápočet.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky