338-0506/04 – Řízení hydraulických mechanizmů (Řízhy)

Garantující katedraKatedra hydromechaniky a hydraulických zařízeníKredity5
Garant předmětuIng. Adam Bureček, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Adam Bureček, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2020/2021Rok zrušení
Určeno pro fakultyFSUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
BUR262 Ing. Adam Bureček, Ph.D.
HRU38 doc. Dr. Ing. Lumír Hružík
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+3
kombinovaná Zápočet a zkouška 12+9

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:

[1] PAVLOK, B. Hydraulické prvky a systémy. Díl 2. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2008. 150 s. ISBN 978-80-248-1827-6. [2] BAROŠKA, J. Hydrostatické mechanizmy. Žilina: Hydropneutech, s.r.o., 2012. 388 s. ISBN 978-80-970 897-2-6. [3] SOUČEK, P. Elektrohydraulické servomechanismy. Praha: ČVUT Praha, 1992. 158 str. ISBN 80-01-00376-0.

Doporučená literatura:

[1] EWALD, R. et al. Proportional and Servo-valve Technology. Lohr am Main, Germany: Bosch Rexroth AG, 2003. 300 p. [2] MURRENHOFF, H. Servohydraulik. Shaker Verlag GmbH, Germany, 2012. 442 p. ISBN 978-3-8440-0947-7. [3] PAVLOK, B., HRUŽÍK, L., BOVA, M. Hydraulická zařízení strojů. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2007. 116 s. http://www.338.vsb.cz/PDF/hydraulicka-zarizeni-stroju.pdf [4] MURRENHOFF, H. Fundamentals of Fluid Power: Part 1 Hydraulics. Shaker Verlag GmbH, Germany, 2016. 388 p. ISBN 978-3844048179. [5] PAVLOK, B. Hydraulické prvky a systémy. Díl 1. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2013. 156 s. ISBN 978-80-248-2983-8.

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: http://www.338.vsb.cz/studium/studijni-opory/

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

Kombinovaná forma (platnost od: 2021/2022 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 32  20
        Zkouška Zkouška 68  25
Rozsah povinné účasti: v denní formě studia alespoň 80% účast na cvičeních v kombinované formě alespoň 50% účast

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2021/2022 (NFS0003) Hydraulika a pneumatika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (NFS0003) Hydraulika a pneumatika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku