Podręcznik akademicki Napędy płynowe. Podstawy teoretyczne i metody obliczania napędów hydrostatycznych i pneumatycznych dostosowany został do programów dydaktycznych studiów inżynierskich i magisterskich dla wszystkich specjalności na kierunkach mechanika i budowa maszyn, automatyka i robotyka, mechatronika i energetyka. Zawiera podstawy teoretyczne napędów płynowych (hydrostatycznych i pneumatycznych) oraz metody obliczeniowe, które ilustrują omawiane zagadnienia teoretyczne. Może być wykorzystany w procesie dydaktycznym na wydziałach mechanicznym, mechatronicznych, elektrycznych i energetycznych politechnik oraz akademii i uniwersytetów technicznych. Może być także pomocny w pracach projektowych prowadzonych przez pracowników naukowych i inżynierów specjalizujących się w napędach i sterowaniach systemów płynowych, jak również stosujących te napędy w automatyzacji produkcji, urządzeniach automatyki, robotach i manipulatorach, maszynach hydraulicznych, pojazdach, inżynierii medycznej i rehabilitacyjnej.

Autor jest profesorem nadzwyczajnym na Wydziale Mechatroniki i Budowy Maszyn Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach, a także na Wydziałach Inżynierii Mechanicznej i Robotyki oraz Energetyki i Paliw Akademii Górniczo – Hutniczej w Krakowie. Na Politechnice Świętokrzyskiej kieruje Zakładem Mechatroniki oraz opiekuje się specjalnościami KWWAP – komputerowe wspomaganie wytwarzania automatyzacja produkcji na studiach magisterskich i UHip – urządzenia hydrauliczne i pneumatyczne na studiach inżynierskich (pierwszego stopnia) na kierunku MiBM – mechanika i budowa maszyn. Prowadzi także wykłady i prace dyplomowe na kierunku AiR – automatyka i robotyka. Specjalizuje się w napędach i sterowaniach hydraulicznych i pneumatycznych stosowanych w automatyzacji i robotyzacji produkcji, systemach mechatronicznych i urządzeniach energetycznych, a także zajmuje się zagadnieniami inżynierii medycznej i rehabilitacyjnej. Jest wykonawcą wielu prac badawczych i autorem licznych publikacji (książek, monografii, podręczników, skryptów, artykułów i referatów) w zakresie modelowania i symulacji, analizy i syntezy, badania i diagnostyki napędów płynowych (hydraulicznych i pneumatycznych). Zainteresowania naukowe autora koncentrują się obecnie na płynowych systemach mechatronicznych, ingerujących układy elektrohydrauliczne i elektropneumatyczne z elektroniką i informatyką.

Spis treści

1. Podstawowe pojęcia

   1. Warunki eksploatacji i pomiarów

   2. Parametry i jednostki

      1. Definicja i jednostki ciśnienia

      2. Definicje i jednostki strumienia przepływu

   3. Wybrana terminologia

2. Wprowadzenie do napędów płynowych

   1. Technika napędów płynowych

   2. mechatronika w napędach płynowych

   3. Rozwój napędów płynowych

   4. Komputerowe projektowanie napędów płynowych

      1. Biblioteki bloków dynamicznych

      2. Biblioteki bloków hydraulicznych w środowisku Matlab/Simulink

3. Podstawy teoretyczne napędów hydrostatycznych

   1. Charakterystyka napędów hydrostatycznych

   2. Ciecz robocza jako nośnik energii

      1. Lepkość cieczy roboczej

      2. Gęstość cieczy roboczej

      3. Ściśliwość cieczy roboczej

      4. Właściwości cieplne cieczy roboczej

   3. Zasada zachowania energii

      1. Równanie zachowania energii

      2. Analogie energetyczne

      3. Akumulacja energii potencjalnej

      4. Akumulacja energii kinetycznej

      5. Uderzenie hydrauliczne

      6. Prawo „równowagi” w napędach hydrostatycznych

      7. Transformacja energii

   4. Zasada zachowania masy

      1. Równanie ciągłości przepływu

      2. Przepływ związany ze ściśliwością cieczy

   5. Straty energii

      1. Dyssypacja energii, sprawność termiczna

      2. Starty ciśnienia

      3. Przepływ przez otwory hydrauliczne

      4. Charakterystyki statyczne oporów czynnych

   6. Zasada zachowania pędu

      1. Siła hydrodynamiczna

      2. Siła hydrodynamiczna w suwaku sterującym

   7. Bilans energii

      1. Starty mocy napędu hydrostatycznego

      2. Bilans cieplny napędu hydrostatycznego

4. Podstawy teoretyczne napędów pneumatycznych

   1. Charakterystyka napędów pneumatycznych

   2. Podstawy fizyczne sprężonego powietrza

      1. Właściwości sprężonego powietrza

      2. Procesy termiczne sprężonego powietrza

      3. Bilans energii dla siłownika pneumatycznego

      4. Sprężystość powietrzna (sprężyna pneumatyczna)

      5. Siłownik ze sprężyną pneumatyczną

      6. Prędkość dźwięku w powietrzu

   3. Zasada zachowania masy

      1. Bilans przepływu masowego

      2. Napełnianie i opróżnianie zbiornika

      3. Równanie ciągłości przepływu czynnika ściśliwego

   4. Straty energii w instalacji pneumatycznej

      1. Przepływ lepki powietrza

      2. Przepływ ściśliwy powietrza

      3. Straty ciśnienia w instalacji pneumatycznej

   5. Przepływ sprężonego powietrza

      1. Wypływ swobodny sprężonego powietrza

      2. Przepływ sprężonego powietrza przez krótki otwór

      3. Przepływ sprężonego powietrza przez zawory

5. Metody obliczania napędów hydrostatycznych

   1. Sterownie objętościowe

      1. Prasa hydrauliczna

      2. Podnośnik hydrauliczny

      3. Przekładnia hydrostatyczna o ruchu liniowym

      4. Przekładnia hydrostatyczna o ruchu obrotowym

      5. Równoległe połączenie silników hydraulicznych

      6. Szeregowe połączenie silników hydraulicznych

      7. Transformator hydrauliczny

   2. Sterowanie dławieniowe

      1. Układ z dławieniem na dopływie silnika

      2. Układ z dławieniem na dopływie siłownika

      3. Układ z dławieniem na odpływie silnika

      4. Układ z dławieniem na odgałęzieniu silnika

      5. Układ z dławieniem na odgałęzieniu siłownika

      6. Sterowanie z sławieniem czynnym

      7. Szeregowe połączenie oporów hydraulicznych

      8. Równoległe połączenie oporów hydraulicznych

      9. Opory hydrauliczne w półmostku hydraulicznym

   3. Obliczanie siłowników hydraulicznych

      1. Sztywność komory siłownika hydraulicznego

      2. Częstotliwość drgań własnych siłownika serwonapędu

      3. Amortyzacja ruchu tłoka siłownika hydraulicznego

      4. Siła tarcia w siłownikach hydraulicznych

   4. Dobór akumulatora hydraulicznego

      1. Dobór parametrów akumulatora gazowego

      2. Optymalny dobór akumulatora gazowego

6. Metody obliczania napędów pneumatycznych

   1. Dobór siłownika pneumatycznego

      1. Ruch tłoka siłownika

      2. Równania ruchu tłoka siłownika

      3. Sprawdzanie tłoczyska na wyboczenie

      4. Obliczanie zużycia powietrza w siłownikach

      5. Amortyzacja ruchu tłoka siłownika pneumatycznego

   2. Dobór średnicy instalacji pneumatycznej

   3. Dobór zbiornika sprężonego powietrza

   4. Dobór zaworów pneumatycznych