338-0541/04 – Tekutinové prvky a systémy (TPaS)
| Garantující katedra | Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení | Kredity | 5 |
| 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 | 2013/2014 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FS | 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 (15 bodů), 2 projekty (20 bodů)
Zkouška: ústní – 2 otázky (50 bodů) + obhajoba protokolů (15 bodů)
E-learning
Další požadavky na studenta
Otázky ke zkoušce
1 Hydrogenerátory a rotační hydromotory: konstrukce, vlastnosti, charakteristiky, účinnosti.
2 Přímočaré hydromotory: konstrukce, vlastnosti, charakteristiky. Těsnění v hydraulice.
3 Způsoby řízení geometrického objemu převodníků. Regulace na konstantní tlak a konstantní výkon.
4 Hydraulické agregáty. Zdroje konstantního tlaku a průtoku. Kyvné hydromotory: konstrukce, použití. Multiplikátory tlaku: konstrukce, použití.
5 Jednosměrné ventily. Řízené jednosměrné ventily. Dvojstranný hydraulický zámek. Uzavírací ventily. Konstrukce, charakteristiky, použití.
6 Rozváděče šoupátkové. Konstrukce, ovládání, charakteristiky, použití.
7 Škrticí ventily tlakově závislé. Škrticí ventily tlakové nezávislé s dvoucestnou tlakovou váhou. Konstrukce, charakteristiky, použití v řídicích obvodech.
8 Tlakové ventily: pojistné, přepouštěcí, redukční, odpojovací. Přímo řízené. Nepřímo řízené. Konstrukce, charakteristiky, použití.
9 Proporcionální rozváděče přímo řízené. Konstrukce, charakteristiky, použití.
10 Proporcionální rozváděče nepřímo řízené. Proporcionální regulační ventily. Konstrukce, charakteristiky, použití v řídicích a regulačních obvodech.
11 Návrh proporcionálního rozváděče s ohledem na dynamiku systému.
12 Servoventily: konstrukce, zpětné vazby, charakteristiky, hlavní parametry, přenosové vlastnosti, použití.
13 Servopohony: blokové schéma rychlostního a polohového servomechanismu.
14 Servopohony: používané zdroje tlaku před servoventily, požadavky na hydromotory servopohonů, požadavky na filtraci pracovní kapaliny.
15 Obvody s dvěma a více hydromotory. Obvody pro zajištění synchronního chodu více hydromotorů.
16 Akumulátory a obvody s akumulátory: druhy, vlastnosti, použití. Návrh akumulátoru, základní vztahy.
17 Obvody pro manipulaci s hmotnými břemeny.
18 Ventilové řízení hydrostatického a pneumatického pohonu. Princip, charakteristiky a jejich měření, aplikace ventilového řízení, výhody a nevýhody ventilového řízení.
19 Objemové řízení hydrostatického pohonu: princip, charakteristiky, aplikace. Hydrostatický převod: základní vztahy, použití.
20 Ustálený stav pohonu. Momentové charakteristiky pohonů a mechanismů. Pracovní bod pohonu.
21 Rozběh a brždění pohonu. Stanovení doby rozběhu hydrostatického pohonu.
22 Tepelný výpočet hydraulického obvodu.
23 Výroba stlačeného vzduchu. Kompresory a jejich regulace. Kompresorové stanice.
24 Prvky pro úpravu stlačeného vzduchu, konstrukce, funkce.
25 Rozdělení a konstrukce pneumatických přímočarých a kyvných motorů, výpočet základních parametrů přímočarých motorů s pístnicí (síla, spotřeba vzduchu).
26 Jednosměrné, logické a rychloodvětrávací ventily, konstrukce, funkce a jejich využití v obvodech.
27 Tlakové ventily, konstrukce, funkce, charakteristiky a jejich využití v obvodech.
28 Vakuové mechanismy. Ejektory, přísavky, výpočet, konstrukce.
29 Základní obvody pro řízení směru a rychlosti pohybu.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Osnova přednášek:
Týden Náplň přednášek
1. Pracovní kapaliny hydraulických obvodů:
- vlastnosti: viskózní třídy podle ISO 3448; viskozita startovací, provozní, optimální, minimální; mazací schopnost; termooxidační stálost;
- rozdělení minerálních olejů podle kvality a jejich charakteristika; rozdělení těžko zápalných kapalin a jejich charakteristika, rozdělení ekologicky šetrných kapalin a jejich charakteristika.
2. Hydrogenerátory a rotační hydromotory: základy teorie, konstrukce, charakteristiky, použití. Řízení hydrogenerátorů. Regulace na konstantní tlak a konstantní výkon. Hydraulické agregáty.
3. Přímočaré a kyvné hydromotory: konstrukce, charakteristiky, účinnosti, použití. Těsnění v hydraulice. Multiplikátory tlaku.
4. Jednosměrné ventily, řízené jednosměrné ventily, dvojstranný hydraulický zámek, rozváděče přímo řízené a nepřímo řízené, uzavírací ventily: konstrukce, charakteristiky, použití.
5. Škrticí ventily, regulátory průtoku, tlakové ventily.
6. Proporcionální rozváděče, proporcionální regulační ventily, proporcionální tlakové ventily: konstrukce, charakteristiky, použití.
7. Návrh proporcionálního rozváděče s ohledem na dynamiku systému. Servotechnika: základní pojmy. Servoventily: konstrukce, zpětné vazby, charakteristiky, hlavní parametry, přenosové vlastnosti, použití.
8. Servopohony. Dynamika servopohonů, blokové schéma. Zdroje konstantního tlaku. Hydromotory servopohonů. Aplikace servopohonů. Filtrace pracovní kapaliny.
9. Hydrostatický pohon: skladba, funkce, statické charakteristiky, pracovní bod pohonu a mechanismu. Rozběh a brždění pohonu a mechanismu. Tepelný výpočet hydraulického obvodu.
10. Pneumatické pohony a pneumatické řídicí systémy.
11. Akumulátory a obvody s akumulátory. Obvody pro manipulaci s hmotnou zátěží.
12. Objemové řízení tekutinových pohonů. Hydrostatické převody. Aplikace.
13. Ventilové řízení pohonů. Charakteristiky, porovnání, aplikace.
14. Obvody s dvěma a více hydromotory. Synchronní chod hydromotorů.
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.
Zadání Programu 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.
5. Obvody se škrticími ventily – příklady.
6. Návrh hydraulického obvodu s proporcionálním rozváděčem.
7. Návrh obvodu s proporcionálním rozváděčem – pokračování.
Zadání Programu č. 2: Návrh hydraulického obvodu s proporcionálním rozváděčem.
Za program možno obdržet až 10 bodů.
8. Návštěva laboratoře servopohonů, demonstrace činnosti servopohonů.
9. Pracovní bod pohonu. Rozběh pohonu.
10. Sestavení pneumatického řídicího systému v laboratoři pneumatiky.
11. Návrh akumulátoru a akumulátorového pohonu.
12. Tepelný výpočet hydraulického obvodu.
13. Návrh hydrostatického pohonu nebo převodu.
14. Obvody s dvěma a více hydromotory. Synchronní chod hydromotorů. Zápočet.
Osnova konzultací u kombinovaného studia
1 Opakování hydrostatiky. Tlak v kapalině. Tlakové ztráty. Průtokové ztráty. Fyzikální vlastnosti kapalin. Grafické značky prvků – opakování.
Test č. 1: Základy hydrostatiky, hydrodynamiky, fyzikální vlastnosti kapalin, grafické značky prvků. Za test možno získat až 15 b.
2 Analýza ideálního a skutečného hydraulického obvodu v ustáleném stavu.
3 Hydrogenerátory a rotační hydromotory. Regulace na konstantní tlak a konstantní výkon. Přímočaré hydromotory a pneumomotory. Těsnění v hydraulice.
4 Jednosměrné ventily. Řízené jednosměrné ventily. Dvojstranný hydraulický zámek. Rozváděče šoupátkové.
5 Škrticí ventily tlakově závislé. Škrticí ventily tlakové nezávislé s dvoucestnou tlakovou váhou. Tlakové ventily: pojistné, přepouštěcí, redukční. Přímo řízené. Nepřímo řízené.
6 Proporcionální rozváděče přímo řízené. Proporcionální rozváděče nepřímo řízené.
7 Proporcionální regulační ventily.
Zadání programu č.1: Návrh hydraulického obvodu s proporcionálním ventilem. Za odevzdaný program je možno získat až 20 b.
8 Servoventily. Filtrace pracovní kapaliny. Servopohony. Dynamika servopohonů. Zdroje konstantního tlaku.
9 Návštěva laboratoře. Demonstrace rotačního servopohonu a lineárního servopohonu.
10 Obvody s dvěma a více hydromotory. Synchronní chod hydromotorů.
11 Akumulátory a obvody s akumulátory.
12 Řízení hydromotoru proměnným odporem. Princip, charakteristiky, aplikace. Objemové řízení: princip, charakteristiky, aplikace. Hydrostatický převod.
13 Ustálený stav pohonu. Momentové charakteristiky pohonů a mechanismů. Pracovní bod pohonu. Rozběh a brždění pohonu.
14 Pneumatické pohony: výhody a nevýhody, charakteristiky, parametry motorů. Pneumatické řídicí systémy: možnosti řízení, porovnání s hydraulikou.
Podmínky absolvování předmětu
Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.