Magisterský studijní program Hydraulika a pneumatika je dvouletý program, navazující na tříletou bakalářskou specializaci Hydraulika a pneumatika. Studium je realizováno jak v prezenční, tak v kombinované formě.

Dá se říci, že Katedra hydromechaniky a hydraulických zařízení v současnosti jako jediná v České republice nabízí komplexní studijní obor zaměřený na hydraulické a pneumatické mechanismy, přičemž výuka této problematiky má na pracovišti dlouholetou tradici. Pro zavedení nejnovějších poznatků ze zmíněné problematiky jsou do výuky zapojováni odborníci z praxe. Samozřejmostí jsou exkurze studentů do spolupracujících firem.

Při volbě závěrečné práce mají studenti na výběr ze tří základních tematických směrů. Diplomové práce jsou z oblasti hydraulických pohonů a mechanismů, pneumatických pohonů a mechanismů a z oblasti mechaniky tekutin a numerického modelování proudění.

Profil absolventa

Absolventi magisterského studia jsou profilováni jako konstruktéři, projektanti, výpočtáři, výzkumní a vývojoví pracovníci v oblasti hydraulických a pneumatických strojů a zařízení. Stávají se postupně vedoucími pracovníky na všech úrovních v konstrukčních a projekčních organizacích nebo v pobočkách českých i zahraničních firem. Mohou však pracovat i v příbuzných oborech, jako je tribotechnika, doprava kapalin a plynů, čerpací technika, vodní hospodářství, potrubní hydraulická a pneumatická doprava, potrubní rozvody v chemickém průmyslu, energetice apod.

V obecnějším pohledu se mohou podílet na aplikaci hydraulických a pneumatických systémů v energetice, zemědělství, lesnictví, stavebnictví, automobilovém průmyslu, těžařském průmyslu, letectví, hutnictví, potravinářství, farmaceutickém průmyslu a dalších.

Studenti navazujícího magisterského studia se mohou podílet na řešení výzkumných projektů katedry a absolventi studia mohou pokračovat v doktorském studiu, které katedra také zajišťuje.

Uplatnitelnost absolventa

Uplatnitelnost našich absolventů dlouhodobě sledujeme formou dotazníku. Z výsledků vyplývá, že absolventi rychle naleznou práci a většina pracuje v oblasti hydrauliky a pneumatiky. Jedná se tedy o konkurenceschopný a perspektivní obor.

Pokud výstupní údaje zobrazíme graficky:

Na následujícím grafu je znázorněn konkrétní směr, kterým se absolventi v praxi zabývají (obecně lze rozdělit absolventy oboru do tří směrů – hydraulika, pneumatika a modelování proudění).

Uplatnitelnost absolventů v oboru je 85%, zbývajících 15% se sice s hydraulikou nebo pneumatikou ve své práci setkává, ale věnuje se spíše obecné konstrukci.

Další graf, který bylo možno na základě získaných dat sestavit, je za jaký časový úsek seženou absolventi uplatnění na trhu práce.

Z grafů je patrné, že 70% absolventů se v praxi zabývá projektováním a konstrukcí hydraulických a pneumatických prvků a systémů. Dále je evidentní, že absolventi mají velmi dobrou uplatnitelnost na trhu práce, kdy až 70% pracuje již při studiu, nebo nastoupí do zaměstnání ihned po ukončení studia. Navíc se dle odpovědí často objevuje prvek tzv. “posledních prázdnin“, kdy absolvent již má domluvenou práci, ale nastupuje až po letních prázdninách.

Studijní plán

Základními oborovými předměty jsou Hydraulické prvky a systémy, Pneumatické prvky a systémy, Řízení hydraulických mechanizmů, Řízení pneumatických mechanizmů spolu s dalšími předměty jako jsou Pohony a převody, Projektování hydraulických mechanizmů, Čerpací technika, Hydraulika pracovních a výrobních strojů. Rozšiřujícími oborovými předměty, které dávají absolventovi širší možnosti uplatnění i ve výzkumných, vývojových a projektových pracovištích, jsou Modelování a simulace tekutinových systémů, Modelování proudění s přenosem tepla, 3D proudění, Aplikovaná mechanika tekutin, Hydraulická a pneumatická doprava, Turbíny.

Oborové předměty jsou doplněny dalšími předměty teoretického a všeobecného základu, jako Matematika IV, Robotika, Části a mechanismy strojů III, CAD II, MKP I, Aplikovaná mechanika, případně volitelnými předměty z široké nabídky. V předmětech Diplomový seminář a Diplomový projekt studenti zpracovávají samostatné projekty, které tematicky souvisejí s diplomovou prací.

Studium je zakončeno státní zkouškou ze dvou povinných předmětů Hydraulické prvky a systémy, Pneumatické prvky a systémy, a jednoho ze tří povinně volitelných předmětů: Modelování a simulace tekutinových prvků a systémů, Řízení hydraulických a pneumatických mechanizmů, Pohony a převody. Takové komplexní vzdělání v daném oboru nezajišťuje žádná vysoká škola v ČR. Výuka je doplněna praktickým využitím výpočtové techniky a experimentálními cvičeními v laboratořích katedry a simulováním hydraulických a pneumatických mechanismů na trenažérech.

Kompletní studijní plán

Magisterské studium 2021/22, prezenční forma

Studijní program N0715A270035 – Hydraulika a pneumatika

Magisterské studium 2021/22, kombinovaná forma

Studijní program N0715A270035 – Hydraulika a pneumatika

Státnicové předměty a otázky

Studium magisterského oboru Hydraulika a pneumatika je zakončeno státní závěrečnou zkouškou ze dvou povinných předmětů, jednoho povinně volitelného předmětu a obhajobou diplomové práce. Povinné předměty jsou Hydraulické prvky a systémy a Pneumatické prvky a systémy. Jeden povinně volitelný předmět si student musí zvolit, má na výběr ze tří předmětů: Modelování proudění a simulace tekutinových prvků a systémů, Řízení hydraulických a pneumatických mechanizmů, Pohony a převody.

Povinné předměty:
Seznam otázek ke státní závěrečné zkoušce z předmětu Hydraulické prvky a systémy:

1. Pracovní kapaliny hydraulických obvodů: fyzikální vlastnosti, mazací schopnost.
2. Pracovní kapaliny hydraulických obvodů: chemické působení, hořlavost, stárnutí, ekologické vlastnosti, přísady.
3. Hydrostatické převodníky zubové a lamelové: konstrukce, parametry, charakteristiky, účinnosti, způsoby řízení, příklady použití.
4. Hydrostatické převodníky pístové radiální: konstrukce, parametry, charakteristiky, účinnosti, způsoby řízení, příklady použití.
5. Hydrostatické převodníky pístové axiální: konstrukce, parametry, charakteristiky, účinnosti, způsoby řízení, příklady použití.
6. Přímočaré hydromotory: konstrukce, výpočet, technologie výroby.
7. Jednosměrné ventily, řízené jednosměrné ventily, hydraulický zámek: konstrukce, charakteristiky, příklady použití.
8. Rozváděče: konstrukce, ovládání, charakteristiky, příklady použití.
9. Tlakové ventily: konstrukce, charakteristiky, příklady použití.
10. Škrticí ventily, regulační ventily průtoku: konstrukce, charakteristiky, příklady použití.
11. Proporcionální ventily a rozváděče: konstrukce, charakteristiky, příklady použití.
12. Servoventily a servopohony: konstrukce a charakteristiky servoventilů, skladba, vlastnosti a příklady použití servopohonů.
13. Hydraulické akumulátory: konstrukce, výpočet, příklady použití.
14. Hydraulické obvody otevřené a uzavřené. Chlazení uzavřených obvodů.
15. Hydrostatický převod: uspořádání, charakteristiky, aplikace.
16. Vícemotorové pohony. Synchronní chod hydromotorů.
17. Filtry a filtrace v hydraulických systémech.
18. Těsnění hydraulických prvků a systémů.

Otázky ke stažení (ve formátu pdf).

Seznam otázek ke státní závěrečné zkoušce z předmětu Pneumatické prvky a systémy:

1. Rozdělení a vlastnosti pneumatických mechanismů, jejich srovnání s jinými typy mechanismů. Základní parametry.
2. Výroba a rozvod stlačeného vzduchu, výpočet vedení, tlumiče.
3. Přímočaré pneumatické motory s pístnicí: rozdělení, konstrukce, výpočet a tlumení.
4. Přímočaré pneumatické motory bezpístnicové: rozdělení, konstrukce, charakteristiky.
5. Pneumatické motory rotační: konstrukce, charakteristiky, účinnost, regulace, základní parametry a jejich výpočet.
6. Řídicí prvky pro hrazení průtoku: rozváděče a ventily; konstrukce, charakteristiky.
7. Tlakové ventily: konstrukce, funkce, charakteristiky, úsporné ventily, příklady použití v obvodu.
8. Škrticí ventily: konstrukce, použití, příklady zapojení, charakteristiky.
9. Jednosměrné, logické a rychloodvzdušňovací ventily: základní funkce, schémata, příklady použití.
10. Prvky pro úpravu stlačeného vzduchu: konstrukce, použití, základní parametry.
11. Řízení směru pohybu a rychlosti: příklady, schémata.
12. Pneumohydraulické mechanismy: účel, kombinace, provedení.
13. Časová relé: skladba a konstrukce, příklady použití.
14. Vakuové mechanizmy. Ejektory, přísavky, výpočet, konstrukce.
15. Úchopné hlavice a upínací prvky: konstrukce, charakteristiky.
16. Výpočet průtokové propustnosti pneumatického obvodu, průtokové diagramy.
17. Zkoušení pneumatických prvků: schémata obvodů, charakteristiky, použité měřicí zařízení.
18. Měření ztrát v pneumatickém obvodu: schéma, metody.

Otázky ke stažení (ve formátu pdf).

Jeden povinně volitelný předmět:
Seznam otázek ke státní závěrečné zkoušce z předmětu Modelování proudění a simulace tekutinových prvků a systémů:

1. Numerické modelování proudění, komerční systémy, Fluent – fyzikální modely, turbulentní modely.
2. Navier-Stokesova rovnice (laminární proudění), rovnice kontinuity.
3. Nestlačitelné turbulentní proudění, rovnice zachování hybnosti, rovnice kontinuity.
4. Reynoldsova rovnice, časové středování, Reynoldsova pravidla, Boussinesqova hypotéza, turbulentní viskozita a její vyjádření.
5. Dvourovnicový model turbulence, turbulentní modely ve Fluentu, k-eps model, RNG model, RSM model.
6. Geometrie a generace sítě.
7. Numerické metody řešení (diferenční metoda, metoda konečných objemů, metoda konečných prvků, spektrální metoda), konvergence, reziduály, uderrelaxace.
8. Okrajové podmínky, podmínky vstupu a výstupu, podmínky symetrie, periodické podmínky, okrajové podmínky na stěně, přestup tepla stěnou.
9. Elektrohydraulická analogie hydraulických a pneumatických odporů, Řazení odporů R, L, C (sériové paralelní řazení).
10. Odpor proti pohybu – odpor třením, odpor třením v potrubí, obvod pro určení třecích ztrát a statické charakteristiky.
11. Místní odpor, ztrátový součinitel, modely hydraulických prvků (koleno, ventil kulový, otvor konstantního průřezu (clona), lineární hydraulický odpor, redukce, koleno, otvor proměnného průřezu).
12. Modely pneumatických prvků, pneumatický otvor konstantního průřezu (clona), pneumatický otvor konstantního průřezu (ISO 6358), pneumatický otvor proměnného průřezu.
13. Čerpadla – rotační hydrogenerátor, teoretický rozbor, základní parametry, charakteristika, odstředivé čerpadlo v SimHydraulics, 1D a 2D charakteristika čerpadla.
14. Dynamické odpory, odpor proti zrychlení, hydraulická indukčnost sloupce kapaliny v SimHydraulics.
15. Opor proti deformaci a hydraulická kapacita, odpor proti deformaci plynu, rychlost zvuku v potrubí, modul pružnosti, obsah vzduchu.
16. Matematický model sloupce kapaliny, R-(L+C) článek (tzv.. T článek), numerické řešení – SimHydraulics.
17. Segmentované potrubí, schéma, použití.
18. Hydraulický ráz, experimentální zkoumání hydraulického rázu ve vodě, řešení metodou elektrohydraulické analogie, hydraulický ráz s akumulátorem.

Otázky ke stažení (ve formátu pdf).

Seznam otázek ke státní závěrečné zkoušce z předmětu Řízení hydraulických a pneumatických mechanizmů:

1. Škrticí ventily, škrticí ventily s dvoucestnou a třícestnou tlakovou váhou: konstrukce, funkce, energetická bilance.
2. Proporcionální rozváděče přímo a nepřímo řízené: konstrukce, vlastnosti, charakteristiky, použití v obvodech. Proporcionální tlakové a škrticí ventily.
3. Řízení hydromotoru proporcionálním rozvaděčem s dvoucestnou nebo třícestnou tlakovou váhou. Schéma zapojení, vlastnosti, použití.
4. Návrh obvodu s proporcionálním rozváděčem s ohledem na dynamiku systému.
5. Objemové řízení hydrostatických převodníků: způsoby ovládání geometrického objemu (mechanické, elektrické, elektrohydraulické).
6. Regulační hydrogenerátor s regulací na konstantní tlak a konstantní výkon: provedení, p-Q charakteristiky, aplikace.
7. Regulační hydrogenerátor s Load-Sensing regulací. Sekundární regulace hydromotoru.
8. Čtyřhranové řídicí šoupátko: konstrukce, matematický popis, charakteristiky.
9. Servomechanismy: definice, druhy, typické znaky, blokové schéma.
10. Servoventily: konstrukce, statické a dynamické charakteristiky, zpětné vazby, vícestupňové servoventily. Filtrace v obvodech se servoventily.
11. Rychlostní servomechanismus: funkční schéma, blokové schéma řízení, vliv zesílení zpětné vazby od rychlosti, dynamická stabilita regulačního obvodu. Snímače rychlosti.
12. Polohový servomechanismus: funkční schéma, blokové schéma řízení, dynamická stabilita, stabilizace polohových servomechanizmů. Snímače polohy.
13. Hydromotory servopohonů (rotační, přímočaré). Eliminace vlivu pasivních odporů. Stick-slip. Dynamické vlastnosti hydromotorů.
14. Elektropneumatické tlakové ventily: principy tří konstrukčních provedení, užití.
15. Pneumatické řídicí trysky a zesilovače: konstrukce, charakteristiky, typy, příklady zapojení, výhody a nevýhody.
16. Komplexní diagram pohybů a ovládání, značení prvků v pneumatickém obvodu (numerické, alfanumerické).
17. Časová a tlaková pneumatická relé: skladba a konstrukce, příklady použití, zkrácení signálu.
18. Logické prvky ovládání: základní funkce, schémata, prvky, funkční tabulky, příklady zapojení.

Otázky ke stažení (ve formátu pdf).

Seznam otázek ke státní závěrečné zkoušce z předmětu Pohony a převody:

1. Skladba pohonu a řízení jeho parametrů. Druhy hnacích motorů a převodů.
2. Základní pohybová rovnice pohonu a její modifikace. Redukce statických a setrvačných momentů pohonu.
3. Rozdělení pracovních strojů podle charakteru zátěže: rovnice a charakteristiky, představitelé zatížení.
4. Ztrátový výkon pohonu a jeho částí. Princip ekvivalence.
5. Základní rovnice energeticko-tepelné rovnováhy pohonu. Průběh oteplování a ochlazování – výpočtové vztahy. Časová konstanta a její grafické určení.
6. Výpočet chlazení, návrh chladiče.
7. Stejnosměrné elektromotory: rozdělení, charakteristiky, řízení otáček, brzdění.
8. Střídavé elektromotory: rozdělení, charakteristiky, řízení otáček, brzdění.
9. Spalovací motory pístové: rozdělení, parametry, základní charakteristiky, zvyšování výkonu. Spalovací turbíny: princip, základní charakteristiky.
10. Hydraulické motory: rozdělení, základní parametry, charakteristiky, řízení otáček a momentu, brzdění.
11. Pneumatické motory: rozdělení, základní parametry, výhody, nevýhody, charakteristiky.
12. Mechanické převody: rozdělení, účinnosti, otáčkový pilový diagram, volba převodovky podle zatížení.
13. Hydrostatický převod: skladba, momentová a otáčková transformace, regulační charakteristiky a rozsahy.
14. Hydrodynamická spojka: princip činnosti, charakteristiky, spolupráce s hnacím motorem. Hydrodynamická brzda.
15. Hydrodynamický měnič: princip činnosti, základní rovnice, charakteristiky, prostupnost měniče, spolupráce s hnacím motorem a zátěží.
16. Kombinované převodové mechanismy: skladba, účel kombinace, příklady charakteristik.
17. Vícemotorové pohony: uspořádání, výhody, rozdělení zatížení, otáčky pohonu, optimalizace skladby pohonu s více motory.
18. Rovnice společné charakteristiky motoru, převodu a zátěže: grafická konstrukce společné charakteristiky, podmínky statické stabilnosti pohonu.

Otázky ke stažení (ve formátu pdf).