Tantárgy feladata és célja:
Mechatronikai rendszerek felépítésének, és fontosabb elemeinek bemutatása. Ezen belül a hidraulikus rendszerek legfontosabb paramétereinek, összefüggéseinek ismertetése. A körfolyamot alkotó hidraulikus elemek szerkezeti kialakításának és működésének bemutatása, jelképének ismertetése.
Tudás: Átfogóan ismeri a műszaki szakterület tárgykörének alapvető tényeit, irányait és határait. Ismeri a szakterületéhez kötődő fogalomrendszert, a legfontosabb összefüggéseket és elméleteket.
Képesség: Képes a műszaki szakterület ismeretrendszerét alkotó diszciplínák alapfokú analízisére, az összefüggések szintetikus megfogalmazására és adekvát értékelő tevékenységre. Képes önálló tanulás megtervezésére, megszervezésére és végzésére.
Attitűd: Nyitott a műszaki szakterületen zajló szakmai, technológiai fejlesztés és innováció megismerésére és elfogadására, hiteles közvetítésére. Törekszik arra, hogy önképzése a gépészmérnöki szakterületen folyamatos és szakmai céljaival megegyező legyen.
Autonomia és felelősség: Felelősséggel vallja és képviseli a mérnöki szakma értékrendjét, nyitottan fogadja a szakmailag megalapozott kritikai észrevételeket. Szakmai feladatainak elvégzése során együttműködik más (elsődlegesen műszaki, valamint gazdasági és jogi) szakterület képzett szakembereivel is. |
Tárgy tematikus leírása:
Előadások tematikája:
A mechatronika fogalma, a mechatronikai rendszer elemei. A szenzor fogalma, kapcsoló típusú szenzorok: induktív, kapacitív, optikai, mágneses, ultrahangos. Az aktuátorok típusai, aktuátor láncok és mozgás átalakítók. Alkalmazási példák.
Hidraulikus, pneumatikus, elektromos és mechanikus hajtástechnikai eszközök összehasonlítása. Hidraulikus körfolyamok felépítése, ábrázolása. Hidraulika és pneumatika jellemző tulajdonságai, előnyök, hátrányok. Hidraulikus és pneumatikus energiaátvitel alapjai: Nyomás értelmezése, mértékegységei. Hidrosztatika alapegyenlete. Hidrosztatika alapegyenletének alkalmazása: nyugvó folyadékokban kialakuló nyomáseloszlás.
Hidraulikus erőátvitel elve. Hidraulikus nyomásfokozás elve. Áramló folyadékok fizikai alapegyenleteinek rövid áttekintése: Kontinuitási tétel. Térfogatáram értelmezése, jellemző mértékegységei. Impulzus tétel.Ívelemre ható erők. Bernoulli egyenlet és alkalmazása, a Venturi cső.
Ideális hidrosztatikus rendszer alapegyenlete.Valóságos folyadékok jellemző tulajdonságai, folyadékok súrlódása, viszkozitás. A viszkozitás változása a nyomás és a hőmérséklet függvényében. Hidraulikus rendszerekben alkalmazott munkafolyadékok viszkozitási tartománya. Lamináris és turbulens áramlás. Sebességeloszlás lamináris és turbulens áramlás esetén. Áramlások hasonlósága. Reynods féle hasonlósági kritérium. A Reynolds szám fizikai értelmezése, alkalmazása az áramlás típusának meghatározására.Villamos analógia alkalmazása hidraulikus és pneumatikus körfolyamokban lejátszódó folyamatok leírására. A hidraulikus ellenállás értelmezése lamináris és turbulens áramlás esetére. Sorosan és párhuzamosan kapcsolt hidraulikus ellenállások eredőjének meghatározása analitikus és grafikus úton.
A hidraulikus induktivitás értelmezése, fizikai tartalma. Sorosan és párhuzamosan kapcsolt hidraulikus induktivitások eredőjének meghatározása. A hidraulikus kapacitás értelmezése, fizikai tartalma. Sorosan és párhuzamosan kapcsolt hidraulikus kapacitások eredőjének meghatározása. Az összenyomhatósági tényező és folyadék rugalmassági modulus értelmezése. A hidraulikus rúgóállandó. Gázok kapacitása.
Hidraulikus körfolyam elemei, jelképek. Energia-átalakítók működési elve, jelképe. Egy ill. két dugattyús szivattyú által szállított pillanatnyi és átlagos térfogatáram, a hajtáshoz szükséges elméleti nyomatékigény. Fajlagos munkatérfogat és nyomatéki állandó értelmezése. Az egyenlőtlenségi fok. Az ideális és a valóságos szivattyú és motor jelleggörbéi. A volumetrikus- , hidromechanikus- és az összhatásfok értelmezése.
Forgómozgású energia-átalakítók szerkezeti kialakítása, működése, jellemző paraméterei. (fogaskerekes, lapátos, radiál és axiál dugattyús). Lassú járású hidromotorok.
Munkahengerek működési elve, csoportosítása. Jellemző szerkezeti kialakítások, jelképek, helyes és helytelen beépítési módok. Munkahengerek méretezése erőkifejtésre és kihajlásra. Munkahengerek löketvégi csillapítása.
Hidraulikus körfolyamokban alkalmazott nyomásirányító elemek.Közvetlen és elővezérelt nyomáshatároló működési elve, szerkezeti kialakítása, jellemző tulajdonságai, statikus és dinamikus karakterisztikája, jelképe. Közvetlen és elővezérelt nyomáscsökkentő működési elve, szerkezeti kialakítása, jellemző tulajdonságai.
:Hidraulikus körfolyamban alkalmazott áramirányító elemek.Fojtószelepek működési elve, csoportosítása, szerkezeti kialakítása, jelképe. Fojtószelepek minőségi jellemzői. Munkahenger/hidromotor sebességének/fordulatszámának változtatása sorosan és párhuzamosan kapcsolt fojtószeleppel.
Áramállandósító szelepe működési elve, elrendezése, szerkezeti kialakítása, jelképe.
Útváltó szelepek csoportosítása, ülékes és tolattyús útváltók szerkezeti kialakítása, jellemző tulajdonságai, jelképek. Útváltók működtetése. Közvetlen és elővezérelt útváltók.
Hidraulikus akkumulátorok működési elve, csoportosítása, szerkezeti kialakítások, jelképe. Akkumulátor feladata a hidraulikus körfolyamban.
Gyakorlatok tematikája:
A mechatronikai laboratóriumok bemutatása. Pneumatika előnyös és hátrányos tulajdonságai. Pneumatikus hálózat elemeinek csoportosítása. Sűrített levegő előállításának eszközei. Sűrített levegő hálózat kialakításának szempontjai. Pneumatikus útváltó szelepek jelölése, szerkezeti kialakítása. Pneumatikus munkahengerek csoportosítása, kialakítása. Kapcsolástechnikai feladat: Egy és kétoldalról működtetett munkahengerek vezérlése. Logikai függvények megvalósítása pneumatikus elemekkel.
Számpélda: 1. Sorosan és párhuzamosan kapcsolt ellenállásokból álló hidraulikus körfolyam eredő ellenállásának meghatározása. 2. Csővezetékben áramló folyadék Reynolds számának, hidraulikus ellenállásának és nyomásesésének kiszámítása.
Számpélda: hidraulikus induktivitások és kapacitások kiszámítására.
Pneumatikus kapcsolási rajz felépítése. Jelölések. Kapcsolástechnikai feladat: Munkahenger logikai feltételeket tartalmazó pneumatikus vezérlő hálózatának tervezése, összeállítása.
Kapcsolástechnikai feladat: Számláló alkalmazása pneumatikus vezérlő hálózatban.Pneumatikus időzítő szerkezeti kialakítása, működése.Időzítő alkalmazása pneumatikus vezérlő hálózatban.
Számpélda: Erőkifejtés szerinti méretezéssel munkahenger dugattyú átmérőjének kiszámítása adott terhelés legyőzéséhez, munkahenger kiválasztása katalógusból, ellenőrzés kihajlásra, tényleges működtető nyomás kiszámítása. |
Kötelező irodalom:
1. Fűrész Ferenc: Irányítástechnika (Hidraulikus elemek – és rendszerek) , BMF BGK 3012,2003;
2. Bärnkopf Rudolf: Hidraulika a gyakorlatban, Flaccus Kiadó,2011;
3. Dr. Kröell Dulay Imre: Szerszámgépek automatizálása I. (Hidraulikus hajtás és irányítástechnika alapjai), Tankönyvkiadó, 1986.
4. Hantos Tibor-Barak Antal-Nagy Lajos- Simon Gábor: Hidraulika alpjai, elektronikus jegyzet (http://gepesz.uni-miskolc.hu/hefop);
5. Rabie, M. G., Fluid Power Engineering, McGraw-Hill, 2009 |
Ajánlott irodalom:
1. Rudi A. Lang: A fluidtechnika – hidraulika alapjai és elmélete, Bosch Rexroth AG, 2004
2. Dr. Kröell Dulay Imre: Hidrosztatikus hajtás és rendszertechnika – didaktikus példatár, Szocio
Prudukt Kft, 2001.
3. J.P.Hasebrink: A pneumatika alapjai, Bosch Rexroth AG, 2005
4. Bolla Gyula: Bevezetés a pneumatikába, Festo Kft, 2012.
5. Werner Depper/Kurt Stoll: Cutting Cost with Pneumatics, Vogel Buchverlag Würzburg, 1988
6. On/off hydraulics –Electrical operation, Publisher:Bosch Rexroth AGDrive & Control Academy, 2016. |