Témata
Reklama

Elektrohydraulické zkušební stroje a systémy ve strojírenství

Úroveň zkušebnictví ve strojírenství zaměřeného na spolehlivost a životnost strojů a na zjišťování mechanických vlastností nových konstrukčních materiálů je jedním z rozhodujících atributů pro prodejnost těch nejvýznamnějších strojírenských výrobků. Základním prostředkem moderního zkušebnictví v uvedených oborech jsou elektrohydraulické zkušební stroje a systémy

Problémy náročného navrhování nových strojírenských výrobků se nás bezprostředně týkají, neboť na světový trh můžeme přicházet pouze s výrobky špičkové jakosti. Trh pro výrobky druhé kategorie zmizel v nenávratnu. Jeden z nezbytných prostředků k optimalizaci konstrukce výrobku představuje zkušebnictví. Ve strojírenském výzkumu a vývoji existují čtyři hlavní oblasti, kde se využívají elektrohydraulické zkušební stroje a systémy (dále EH stroje, EH systémy):
  • vývoj letadel, osobních a nákladních automobilů, zemních strojů, kolejových vozidel, lopatkových strojů, zemědělské techniky, vojenské techniky atd. - tedy výrobků v provozu dynamicky namáhaných. Zkoušek se využívá k docílení bezpečnosti a komfortu provozu. Koincidence vhodných experimentů a počítačového modelování umožňují optimální konstruování s hodnověrnými zárukami;
  • strojírenské výrobky s požadavky na zavedený systém jakosti např. podle norem ISO 9000. Zkoušky na EH strojích a EH systémech jsou součástí předepsaných technologií zajišťujících platnost norem provozní bezpečnosti a životnosti výrobků;
  • využití nových konstrukčních materiálů v dynamicky namáhaných výrobcích, pro něž jsou požadovány zkoušky, které lze realizovat jen na EH strojích. Neexistují teoretické hypotézy zohledňující možné synergické účinky kombinovaného dynamického zatěžování navíc při proměnné teplotě nebo v korozním prostředí;
  • programy základního výzkumu zaměřené na optimální konstruování výrobků a na výzkum nových konstrukčních materiálů.
  • Za pozornost stojí kvalifikovaný odhad porovnávající poměr experimentů na EH strojích a EH systémech pro řešení bezpečnosti, spolehlivosti a životnosti optimálně konstruovaných strojírenských výrobků v technicky nejvyspělejších zemích a v České republice. Vyznívá v poměru vyšším než 5 : 1 v náš neprospěch.
    Reklama
    Reklama

    Technická data EH strojů a systémů a jejich využívání

    EH stroje a systémy fungují jako rychlé elektrohydraulické servomechanismy. Mají charakter metrologických zařízení, která:
  • působí zatěžovací veličinou žádaného průběhu v žádaném směru a místě na vyšetřovaný objekt;
  • měří vybrané reakce vyšetřovaného objektu vyvolané zatěžováním a využívají některé z těchto reakcí jako zdroje signálu zpětné vazby;
  • umožňují dlouhodobý bezporuchový provoz zatěžování i měření a chrání před poškozením zkušební zařízení i vyšetřovaný objekt při poruše v obvodu servomechanické smyčky.
  • Uvedené činnosti probíhají s požadovanou přesností (v některých případech normovanou).

    EH stroje pro zkoušky konstrukčních materiálů

    EH stroje jsou určeny pro zkoušky vzorků konstrukčních materiálů, zatěžovaných jedním hydromotorem (tah-tlak, krouticí moment) nebo dvěma až třemi hydromotory při kombinovaném zatěžování (nejčastěji ohyb a krut). EH stroje s hydromotorem přímočarého pohybu jsou definovány jako zdroje přesné translační síly o velikosti několika kN až desítek MN ve frekvenčním rozsahu od nejnižších frekvencí řádu 10-3 Hz až do 1 kHz při dráze zatěžování do několika desítek mm. EH stroje s torzním hydromotorem jsou definovány jako zdroje přesného krouticího momentu v rozsahu jednotek až desítek kNm s úhlem torzního pohybu až ± 50° ve frekvenčním rozsahu do 150 Hz. Zkoumané objekty lze zatěžovat i v klimatických komorách v rozsahu teplot -70 až 900 °C, případně i v definovaném agresivním prostředí. Rozlišitelnost řídicí veličiny (síly, dráhy, poměrné deformace, krouticího momentu) je limitována především metrologickými charakteristikami senzorů. Programy zatěžování jsou u současných EH strojů řízeny číslicově prostřednictvím PC a vhodných programových prostředků. V posledních letech se rozšířilo používání a tedy standardní stavba zkušebních strojů pro kombinované namáhání. Základní výzkum prokázal, že dříve neuvažované složky kombinovaného namáhání téměř zanedbatelné velikosti mohou být příčinou např. vzniku a šíření trhlin.

    EH systémy pro dynamické zkoušky strojů

    EH systémy určené pro dynamické zkoušky celých konstrukcí strojů a jejich částí nejsou standardně vyráběny, ale sestavovány ze standardních dílů rozsáhlé stavebnice, kterou disponuje jen několik světových výrobců. Nejznámější v České republice je společnost Instron Structural Testing Systems (dříve Instron Schenck Testing Systems), jejíž zkušební EH systémy a speciální EH stroje jsou v Evropské unii nejpoužívanější. Koincidence experimentů s výpočtovým modelováním poskytuje většinu vstupních dat pro výpočtové operace a ověřuje chování reálných mechanických soustav. Potvrzuje či popírá správnost výsledků výpočtového modelování, nejčastěji je upřesňuje. Tato metodika byla vypracována a zdokonalována v leteckém a automobilovém průmyslu a postupně úspěšně rozšířena do dalších strojírenských oborů.
    EH systémy jsou vybaveny potřebným počtem hydromotorů. Např. pro zkoušky simulující provoz automobilů v laboratoři jsou v nejjednodušších případech využívány 4 hydromotory a v případech, kdy je podrobně zkoumáno provozní zatížení při rozsáhlých konstrukčních změnách anebo jsou stanoveny náročnější provozní parametry automobilu, je využíváno až 16 hydromotorů, jejichž působení je vzájemně nezávislé, případně definovaně závislé. Funkce hydromotorů je řízena multiprocesorovými systémy. K dynamickým pozemním zkouškám velkých dopravních letadel jsou využívány nejrozsáhlejší EH systémy i s více než stem hydromotorů.
    Zatímco při zkouškách celých automobilů jsou v procesu zatěžování měřeny poměrné deformace, případně zrychlení a síly na stovkách míst, je počet míst především pro měření poměrných deformací při pozemních dynamických zkouškách celých letadel o řád vyšší. Při dynamických zkouškách kosmických raket je měřeno mechanické namáhání ve zkušebním prostoru vysokého vakua, které umožňuje zatěžovat zkoumaný objekt při současně působícím vysokém spádu teploty. Na EH systémech se měří i modální analýzy zkoumaných objektů, odhalující rozložení vlastních frekvencí mechanických konstrukcí strojů, jejich velikost, tlumení a lineárnost. Velmi důležitý je i ekonomický přínos moderního zkušebnictví technickému rozvoji podstatným zkracováním doby vývoje. Zatímco Henry Ford zkoušel spolehlivost funkce automobilu nepřetržitou jízdou v terénu po dobu až osmnácti měsíců, trvá v současné době taková zkouška v laboratoři přibližně čtyři týdny.

    Budoucnost našeho strojírenství

    Budoucnost našeho strojírenství je třeba vidět v rychlém tempu vývoje nových výrobků. Výzkum a vývoj ve strojírenství musí respektovat dva trendy: Prvním je stále větší důraz na optimální konstruování nejen z hlediska bezpečnosti, komfortu a životnosti výrobku při využívání nejvhodnějších konstrukčních materiálů, ale i z hlediska energetické náročnosti a investičních a provozních nákladů při jejich výrobě. Druhým trendem je využívání moderní elektroniky a senzorů k automatizaci funkcí strojírenských výrobků. Například u osobních automobilů k optimalizaci spalovacího procesu a k regulaci otáček pro dosažení maximálního výkonu při minimální spotřebě paliva, k automatické navigaci, k automatickému řízení rychlosti naplňování airbagů, k bránění překročení stanovené vzdálenosti ke vpředu jedoucímu vozidlu atd.
    Vstupujeme do Evropské unie, kde se od nás očekává, že pomůžeme z hlediska vědy, techniky a výroby zlepšovat postavení Evropy na světovém trhu, a tedy i postavení naše. To není specifický problém pouze našich techniků a dělníků, ale i politiků, kteří by měli českému strojírenství účinně pomáhat při vytváření příznivějšího inovačního prostředí. I v Evropské unii nás čeká tvrdá konkurence.
    Reklama
    Vydání #11
    Kód článku: 31113
    Datum: 12. 11. 2003
    Rubrika: Výroba / Věda a výzkum
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Modernizace laboratoře pro měření emisí

    Od listopadu 2011 je v Roztokách u Prahy otevřen objekt VTP Roztoky. Objekt o celkové ploše 4 200 m2 využívá pro k realizaci svých aktivit zejména Centrum vozidel udržitelné mobility (CVUM), založené při ČVUT v Praze, Fakultě strojní. Budova vznikala právě na základě požadavků vědeckých a akademických pracovníků z ČVUT, kteří hledali nové laboratorní a kancelářské prostory se záměrem vytvořit špičkové výzkumné pracoviště a navázat tak na projekty Výzkumných center spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka I, II, úspěšně řešené v  letech 2000 až 2011 pod vedením prof. Jana Macka. Záměr se podařilo realizovat také díky synergii projektů, využitých pro financování výstavby objektu a následně vybavení jednotlivých laboratoří. V loňském roce, sedm let po oficiálním otevření, byla realizována přístavba a obnova emisního vybavení v laboratoři s válcovou brzdou.

    Mezi vědou a rodinou

    S Mgr. Kseniyí Illkovou, Ph.D., mladou vědkyní působící v Praze, jsem se potkala při příležitosti předávání cen Wernera von Siemense. Získala totiž ocenění za vynikající kvalitu ženské vědecké práce. Na tom by jistě nebylo nic zarážejícího – vynikající práce byla oceněna, tak to bývá. Na první pohled však všechny přítomné zaujal doprovod mladé ženy – několikaměsíční miminko. A tak mě samozřejmě zajímalo, jak vlastně lze skloubit práci na špičkové úrovni a rodinu...

    Podpora mezinárodního výzkumu

    Inženýrská akademie České republiky, z. s., (IA ČR) je organizace sdružující odborníky, jejichž společným zájmem je podpora a rozvoj technických disciplín odrážející technické, ekonomické, sociální, environmentální a kulturní potřeby společnosti. Byla založena v roce 1995 a jedním z jejích hlavních úkolů je rozvíjet a propagovat technické vědy a sbližovat výzkumnou sféru se sférou průmyslovou. Toho dosahují mimo jiné naplňováním cílů projektů, jejichž jsou řešiteli. Jedním z těchto projektů je „Podpora mezinárodní spolupráce v inženýrském výzkumu“ programu EUPRO Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy, který bude ukončen koncem (byl ukončen v závěru???) roku 2016.

    Související články
    Inženýrská akademie ČR nabízí spolupráci, Sekce Strategie výzkumu a vývoje

    Obecným posláním Inženýrské akademie ČR je odborná podpora rozvoje technických věd a technického školství a zejména využívání nových poznatků vědy a výzkumu a teoretických znalostí průmyslovou sférou. Cílem je přispívat k růstu ekonomického potenciálu a konkurenceschopnosti české ekonomiky. Specializované odborné sekce IA ČR sdružují přední specialisty daného oboru a poskytují expertní a poradenské služby. Vyjadřují se k závažným technickým řešením a rozhodnutím, která vycházejí z univerzitní oblasti, průmyslu, vládních i nevládních institucí. Na stránkách MM Průmyslového spektra jednotlivé odborné sekce představujeme.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Inženýrská akademie ČR nabízí spolupráci

    Obecným posláním Inženýrské akademie ČR je odborná podpora rozvoje technických věd a technického školství a zejména využívání nových poznatků vědy a výzkumu a teoretických znalostí průmyslovou sférou. Cílem je přispívat k růstu ekonomického potenciálu a konkurenceschopnosti české ekonomiky. Specializované odborné sekce IA ČR sdružují přední specialisty daného oboru a poskytují expertní a poradenské služby. Vyjadřují se k závažným technickým řešením a rozhodnutím, která vycházejí z univerzitní oblasti, průmyslu, vládních i nevládních institucí. Na stránkách MM Průmyslového spektra jednotlivé odborné sekce představujeme.

    Trendy v nabídce doprovodných služeb a v koordinaci podniku

    V současné době se řada výrobních podniků snaží být konkurenceschopná ve využívání nejnovějších trendů, ale i vědeckých poznatků. Tyto jsou markantní zejména v oblasti technologické, ovšem nelze se upnout pouze na přijímání technologických novinek a přitom opomíjet ostatní obory, neboť i tyto mohou podnikatelům nabízet zásadní poznatky a mít vliv na celkovou úspěšnost daného podniku. O tom, že je prospěšné, jak pro zákazníka, tak pro samotný podnik nabízet doprovodné služby k dodávaným výrobkům (jako např. montáž, zaškolení, servis), je asi dnes už zbytečné hovořit. Tyto služby jsou dnes téměř všude samozřejmostí a nabývají na významu i v průmyslovém sektoru.

    Inženýrská akademie ČR nabízí spolupráci Sekce stavebnictví a architektura

    Poslání Inženýrské akademie ČR (IA ČR) spočívá v odborné podpoře a rozvoji technických věd a technického školství, jakož i aplikaci nových poznatků vědy a výzkumu. Naším cílem je přispívat k růstu ekonomického potenciálu a konkurenceschopnosti české ekonomiky. Tentokrát se zaměříme na stavebnictví a architekturu.

    Mechanika na VŠ

    V nynějším vydaní jsme o strukturovanou prezentaci požádali ústavy zaměřené na mechaniku a mechatroniku. Naši nabídku vyslyšelo pracoviště na Strojní fakultě v Brně.

    Strojírenské konstruování na VŠ

    V nynějším vydání jsme o strukturovanou prezentaci požádali ústavy zaměřené na výrobní stroje a komponenty. Naši nabídku vyslyšela pracoviště na strojních fakultách v Praze, Brně a Liberci.

    Výrobní stroje a komponenty na VŠ

    V nynějším vydání jsme o strukturovanou prezentaci požádali ústavy zaměřené na výrobní stroje a komponenty. Naši nabídku vyslyšela pracoviště na strojních fakultách v Praze a Ostravě.

    Materiálové inženýrství na VŠ

    V nynějším vydání jsme o strukturovanou prezentaci požádali ústavy zaměřené na výrobní systémy a techniku. Naší nabídku vyslyšela pracoviště na strojních fakultách v Praze a Brně.

    Vliv spolupráce a dalších inovačních aktivit firem na jejich úspěch

    V posledních letech jsou hodně diskutovanými tématy inovace, jejich vliv na podnikání a nezbytnost firem inovovat. Dá se říci, že inovace jsou stavěny do pozice klíčové podmínky rozvoje firem a zvyšování jejich konkurenceschopnosti a produktivity. Částečně je to dáno tím, že některé firemní aktivity zahrnované mezi inovační aktivity patří k činnostem, které jsou pro úspěch na trhu těžko nahraditelné, jako například externí spolupráce i využívání různých informačních zdrojů. Inovačními aktivitami jsou pak rozuměny všechny výzkumné, technologické, organizační, finanční a marketingové kroky, které jsou určeny k zavedení inovace.

    Podpory výzkumu, inovací a podnikání

    Vývoj hospodářství v Evropě je v posledních letech charakterizován četnými ekonomickými problémy (finanční krize, dluhová krize), které ve svých důsledcích znamenají stagnaci či jen křehké oživení. Většina evropských ekonomik si uvědomuje, že disproporci mezi disponibilními kapacitami a místní poptávkou může dlouhodobě řešit pouze exportem.

    Veřejná podpora financování inovací

    Před dvěma lety vznikla Evropská rada akademií aplikovaných věd, technologií a inženýrství (Euro-CASE) jako nezávislá nezisková organizace národních akademií inženýrství, aplikovaných věd a technologií z 21 zemí Evropy. Slouží pro stálé fórum výměny informací a konzultace mezi evropskými institucemi, průmyslem a výzkumem s cílem přispět k vytvoření vhodných podmínek v Evropě tak, aby zvýšila svou inovační výkonnost.

    Reklama
    Předplatné MM

    Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

    Proč jsme nejlepší?

    • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
    • Vysoký podíl redakčního obsahu
    • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

    a mnoho dalších benefitů.

    ... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

        Předplatit