Hnací ústrojí (FSI-QHL)

Akademický rok 2018/2019
Garant: prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc.  
Garantující pracoviště: ÚADI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu Hnací ústrojí je seznámit studenty se soudobými koncepcemi hnacích ústrojí spalovacích motorů a výpočtovými modely pro určení vnitřních a vnějších sil, návrh optimálního vyvážení víceválcových pístových strojů a nerovnoměrnosti chodu. Tyto výpočtové modely jsou výchozím nástrojem pro volbu optimální koncepce a konstrukce spalovacích motorů.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět Hnací ústrojí umožňuje studentům získat znalosti o uspořádání hnacích ústrojí spalovacích motorů a výpočtových modelech pro stanovení průběhů vnitřních a vnějších sil a točivého momentu, návrh optimální konfigurace hnacího ústrojí z hlediska vyváženosti u motorů řadových, vidlicových, i v nekonvenčním uspořádání, jakož i kontrolu nerovnoměrnosti chodu a vibrací hnacích ústrojí.
Prerekvizity:
Maticový počet, diferenciální a integrální počet. Základy technické mechaniky, kinematika, dynamika, pružnost a pevnost. Fourierova analýza.

Vazby k jiným předmětům:
doporučená korekvizita: Traktory [QT]
povinná korekvizita: Dynamika vozidel [QDY]
povinná korekvizita: Dynamika vozidel [QDY-A]
Obsah předmětu (anotace):
Předmět Hnací ústrojí má seznámit studenty se základními koncepcemi a uspořádáním hnacích ústrojí spalovacích motorů, přičemž hlavní důraz je kladen na pístové stroje. Výpočtové modely hnacích ústrojí spalovacích motorů jsou základním prostředkem pro nalezení optimálních koncepcí a parametrů soudobých pohonných jednotek. Mechanismy spalovacích motorů. Kinematika a dynamika klikového mechanismu. Vnitřní a vnější síly ve spalovacích motorech.
Točivý moment motoru, harmonická analýza. Síly v ložiskách pístového stroje. Vyvažování setrvačných sil a momentů u řadových motorů, aplikace vyvažovacích hřídelů. Dynamika V motorů a motorů s nekonvenčním uspořádáním hnacích ústrojí. Nerovnoměrnost chodu spalovacího motoru, návrh setrvačníku. Vačkové mechanismy spalovacích motorů. Úvod do problematiky kmitání hnacích ústrojí.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky udělení zápočtu:
Orientace v probíraných problémech a schopnost jejich řešení, prověřovaná a prezentovaná v zadaných příkladech. Podmínkou udělení zápočtu je samostatné vypracování (absolvování) zadaných úloh bez závažných nedostatků. Průběžná kontrola studia je prováděna při kontrole příkladů současně s ověřením požadovaných znalostí.

Zkouška:
Při zkoušce jsou prověřovány a hodnoceny znalosti fyzikální podstaty probíraných problémů, jejich matematický popis na probrané úrovni a aplikace na řešených příkladech. Zkouška se skládá z písemné části (kontrolního testu) a z části ústní. Do klasifikačního hodnocení se zahrnují:
1. Hodnocení práce ve cvičeních (hodnocení vypracovaných úloh).
2. Výsledek písemné části zkoušky (kontrolního testu).
3. Výsledek ústní části zkoušky.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Výuka ve cvičení je povinná, kontrolu účasti provádí vyučující. Forma nahrazení výuky zameškané z vážných důvodů se řeší individuálně s garantem předmětu.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Mechanismy spalovacích motorů. Kinematika centrického klikového mechanismu.
2. Kinematika excentrického klikového mechanismu, mechanismy s vedlejší ojnicí.
3. Dynamika klikového mechanismu,výpočtové modely, vnitřní a vnější síly.
4. Točivý moment spalovacího motoru, harmonické složky, nerovnoměrnost chodu, setrvačník.
5. Vyvažování setrvačných sil a momentů v klikovém mechanismu, vyvažovací jednotky.
6. Vyvažování klikového ústrojí řadových pístových strojů I.
7. Vyvažování klikového ústrojí řadových pístových strojů II.
8. Vyvažování klikového mechanismu vidlicových motorů.
9. Nekonvenční uspořádání hnacích ústrojí, V-motory s přesazenými klikovými čepy a VR-motory.
10. Torzní kmitání klikových mechanismů, vlastní frekvence.
11. Vynucené kmitání klikových mechanismů, energetické metody výpočtu.
12. Vačkové mechanismy spalovacích motorů, kinematika vačkových mechanismů.
13. Dynamika vačkových mechanismů, výpočtové modely.
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Efektivní prostředky inženýrských výpočtů, výpočetní technika.
2. Prostředky pro výpočty v oboru, programový celek Mathcad.
3. Využití Mathcadu, práce se soubory dat, výpočty silového zatížení.
4. Kinematika klikového mechanismu. Zjištění průběhu dráhy pístu.
5. Kinematika klikového mechanismu. Rychlost a zrychlení pístu.
6. Indikátorový p-alfa diagram, sestrojení p-V diagramu motoru.
7. Průběh primárních a sekundárních sil na píst, průběh boční síly.
8. Síly přenášené pístním čepem, průběh sil přenášených ojnicí.
9. Průběh radiálních a tangenciálních sil, krouticí moment 1 válce.
10. Polární diagram zatížení ojničního ložiska.
11. Krouticí momenty na zalomeních víceválcového řadového motoru.
12. Krouticí momenty na hlavních čepech řadového motoru.
13. Průběh krouticích momentů na ojničních čepech řadového motoru.
Literatura - doporučená:
2. Píštěk, V.: Aplikovaná mechanika. Učební text FSI VUT v Brně.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2I-P prezenční studium M-ADI Automobilní a dopravní inženýrství -- zá,zk 6 Povinně volitelný 2 1 Z