338-0541/03 – Tekutinové prvky a systémy (TPaS)
Garantující katedra | Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení | Kredity | 4 |
Garant předmětu | doc. Ing. Martin Vašina, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Martin Vašina, Ph.D. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
Rok zavedení | 2015/2016 | Rok zrušení | |
Určeno pro fakulty | FS, USP | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Studenti se seznámí hlouběji s hydraulickými a pneumatickými prvky, s jejich konstrukcí, funkcí, parametry, charakteristikami a použitím v hydraulických a pneumatických obvodech. Dovedou tyto prvky vhodně použít v hydraulických a pneumatických systémech. Podrobně se seznámí zejména s moderní řídicí technikou a servotechnikou v hydraulických a pneumatických pohonech a mechanismech. Poznají nejdůležitější zdroje konstantního tlaku, a tyto znalosti pak využijí při návrhu systémů s ventilovým řízením. V oblasti tekutinových systémů se seznámí s nejdůležitějšími aplikacemi, tj. s hydraulickými a pneumatickými pohony strojů a s hydrostatickými převody. Naučí se řešit případy rozběhů pohonů a mechanismů a spočítat tepelnou bilanci tekutinového systému. Seznámí se se základy spolehlivosti, provozu a údržby tekutinových systémů.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
V první části předmětu Tekutinové prvky a systémy se posluchači podrobněji seznámí s funkcí, konstrukcí, parametry, charakteristikami, výpočtem a použitím tekutinových řídicích prvků, zejména proporcionálních hydraulických a pneumatických ventilů a rozváděčů, regulačních ventilů a servoventilů. Dále se seznámí s problematikou zdrojů tlaku, zdrojů průtoku a s možnostmi jejich řízení (regulační hydrogenerátory, akumulátorové pohony aj.).
V části věnované tekutinovým systémům se seznámí s vlastnostmi vybraných tekutinových systémů, jako jsou systémy s akumulátory, s proporcionálními ventily, energeticky úsporné systémy, systémy s dvěma a více hydromotory, systémy zajišťující synchronní chod hydromotorů, systémy pro manipulaci s hmotnou zátěží aj.
Seznámí se se skladbou hydraulických a pneumatických pohonů a hydrostatických převodů. Budou umět tyto systémy navrhovat a provést základní výpočet parametrů v ustáleném stavu. Budou umět řešit případy rozběhu a brždění pohonů, a řešit tepelnou bilanci těchto pohonů. Seznámit se se základy spolehlivost, provozu a údržby tekutinových systémů.
Ve cvičeních procvičují značky tekutinových prvků, měří statické charakteristiky tekutinových prvků, na praktikátorech si ověřují vlastnosti a chování tekutinových systémů, procvičují základy teorie tekutinových systémů, analyzují typické hydraulické a pneumatické obvody v ustáleném stavu, řeší rozběhy, brzdění a tepelnou bilanci tekutinových systémů. Navrhují (projektují) jednodušší typy tekutinových systémů.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Zápočet: max. 35, min. 18 bodů – test (10 bodů), 3 programy (25 bodů)
Zkouška: ústní – 2 otázky (40 bodů) + písemný test (25 bodů)
E-learning
Další požadavky na studenta
Další požadavky na studenta nejsou vyžadovány.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Osnova přednášek:
Týden Náplň přednášek
1. Tekutinový mechanismus, tekutinový pohon, tekutinový obvod.
2. Pracovní kapaliny hydraulických obvodů: vlastnosti, druhy, aplikace. Stlačený vzduch a jeho vlastnosti.
3. Hydrogenerátory: základy teorie, konstrukce, charakteristiky, použití.
4. Hydromotory rotační a kyvné: konstrukce, funkce, parametry.
5. Přímočaré hydromotory: konstrukce, charakteristiky, účinnosti, použití.
6. Prvky pro řízení směru a velikosti průtoku: rozváděče, jednosměrné ventily, hydraulické zámky, škrticí ventily, regulační ventily průtoku, clony a trysky.
7. Prvky pro řízení tlaku: pojistné, přepouštěcí a redukční ventily.
8. Elektrohydraulické prvky v hydraulických systémech: proporcionální ventily a servoventily.
9. Akumulátory a obvody s akumulátory. Obvody pro zvedání a spouštění hmotného břemene.
10. Vícemotorové pohony. Synchronní chod hydromotorů.
11. Příslušenství hydraulických a pneumatických obvodů: akumulátory, filtry, potrubí, hadice, nádrže, chladiče aj.
12. Energeticky úsporné hydraulické systémy.
13. Pneumatické pohony.
Osnova cvičení:
Týden Náplň cvičení a seminářů
1. Opakování fyzikálních vlastností kapalin, viskózní křivky, viskózní třídy olejů podle ISO, startovací, provozní, optimální, krátkodobě minimální viskozita, základy hydrostatiky, hydrodynamiky (Bernoulliho rovnice, výpočet tlakových ztrát ve vedení), včetně příkladů.
2. Grafické značky prvků (opakování + nové značky).
3. Příklady na ideální (bezeztrátový) hydrogenerátor a rotační hydromotor. Příklady na ideální obvody.
4. Test č. 1: 15 otázek za max. 15 bodů. Příklady na skutečné obvody v ustáleném stavu: počítání s účinnostmi a tlakovými ztrátami na ventilech v ustáleném stavu.
5. Program č. 1: Návrh a výpočet skutečného hydraulického obvodu v ustáleném stavu. Návrh včetně specifikace hlavních prvků, návrhu potrubí, výpočtu tlakových ztrát v potrubí. Za program možno obdržet až 10 bodů. Obvody se škrticími ventily – příklady.
6. Program č. 2: Návrh hydraulického obvodu s proporcionálním rozváděčem. Za program možno obdržet až 10 bodů.
7. Návštěva laboratoře servopohonů, demonstrace činnosti servopohonů.
8. Pracovní bod pohonu. Rozběh pohonu.
9. Sestavení pneumatického řídicího systému v laboratoři pneumatiky.
10. Návrh akumulátoru a akumulátorového pohonu.
11. Tepelný výpočet hydraulického obvodu.
12. Návrh hydrostatického pohonu nebo převodu.
13. Obvody s dvěma a více hydromotory. Synchronní chod hydromotorů. Zápočet.
Otázky ke zkoušce
1. Základy hydromechaniky - Pascalův zákon, zákon šíření tlaku, rovnice kontinuity, laminární a turbulentní proudění, místní a třecí tlakové ztráty, Bernoulliho rovnice.
2. Tekutinové mechanismy - výhody, nevýhody, aplikace.
3. Tekutinové mechanismy - přenos energie (princip), základní princip hydraulických systémů (obrázek a popis).
4. Tekutiny v systémech - jejich účel, druhy, aplikace.
5. Hydrostatické převodníky - typy, účel, ideální převodníky (rovnice).
6. Hydrostatické převodníky - reálné převodníky (rovnice), účinnosti.
7. Základní charakteristiky reálných rotačních převodníků.
8. Rotační hydrogenerátory - typy, základní principy, výhody a nevýhody.
9. Rotační hydromotory - typy, základní principy, výhody a nevýhody.
10. Kyvné hydromotory - typy, základní principy, výhody a nevýhody.
11. Přímočaré hydromotory - typy, základní principy, výhody a nevýhody.
12. Jednosměrné ventily, uzavírací ventily, logické ventily - typy, základní principy, použití, grafické symboly.
13. Rozváděče - typy, základní principy, použití, grafické symboly.
14. Škrticí ventily - typy, rovnice průtoku, základní principy, aplikace, grafické symboly, charakteristiky.
15. Ventily s dvoucestnou a třícestnou tlakovou váhou - jejich účel, základní principy, aplikace.
16. Prvky pro řízení tlaku - typy, základní principy, aplikace, grafické symboly.
17. Akumulátory - typy, základní principy, výhody a nevýhody.
18. Akumulátory - jejich funkce v systémech, příklady jejich použití v hydraulických systémech (obrázky).
19. Filtry a filtrační technika - typy filtrů, účel, umístění v systémech.
20. Nádrže - účel, typy, tepelný tok, stabilizační systém (teplota, filtrace).
21. Výměníky tepla - typy, výkonové rovnice.
22. Elektrohydraulické prvky v hydraulických systémech - účel, funkce, typy, charakteristiky.
23. Multiplikátory - jejich účel v systémech, typy, aplikace, tlakové zesílení.
24. Obvody pro zvedání a spouštění hmotného břemene.
25. Vícemotorové pohony. Synchronní chod hydromotorů.
26. Energeticky úsporné hydraulické systémy.
27. Pneumatické pohony.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky