DEMURA, D. Návrh experimentální soustavy s buzením nevývahou [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2022.

Posudek vedoucího

Rubeš, Ondřej

Předkládaná diplomová práce se zabývá buzením vibrací rotující nevývahou. Student provedl rešerši mechanických budičů vibrací, ve které je třeba vytknout poměrně úzký záběr. V teoretické části vycházel z poměrně zastaralých zdrojů a v části komerčních řešení se zaměřil na jedinou firmu produkující elektrické vibrační motory, jejíž produkty a jejich parametry představuje jako obecně platné. V další části navrhuje mechanickou soustavu, která má vibrovat. Zde chybí hlavně uvažování vlivu přidané zátěže k základnímu nosníku. Je zde uvažována pouze vlastní frekvence samotného nosníku, a to bez odhadu výchylky při buzení, respektive určení potřebné síly pro vybuzení určité výchylky. Čtvrtá kapitola obsahuje návrh budiče vibrací s nevývahou. Je zde zevrubný matematický model takovéhoto budiče a následuje volba vibračního motoru z produkce firmy představené v rešerši. Student zvolil komerčně dostupný motor namísto původně zamýšlené vlastní konstrukce usměrněného budiče vibrací. Tento krok nelze označit vyloženě za špatný a není ani v rozporu se zadáním, avšak způsobil, že práce je poměrně jednoduchá. Navíc zde jsou poměrně vágní a nepřesné informace k volbě motoru. Poslední částí čtvrté kapitoly je pevnostní kontrola bezpečnosti konstrukce. Zde chybí informace o provedené analýze a ani její umístění není vůbec vhodné. V páté kapitole potom student popisuje výrobu s poměrně zbytečnými detaily, která naopak postrádala předchozí podkapitola. Poslední kapitola obsahuje měření volné odezvy soustavy a vibrací vybuzených vibračním motorem. U volné odezvy postrádám určení vlastní frekvence. U měření vibrací by bylo vhodné v časové oblasti zobrazovat spíše surová data měřeného zrychlení, a to ve větším detailu. Jakožto vedoucí se zde musím vyjádřit také k samostatnosti a pracovitosti studenta. V průběhu práce se vyskytovaly problémy s plněním zadaných dílčích úkolů a vlastní přínos studenta byl poměrně nízký. Naopak v realizaci mechanické konstrukce byl student zcela samostatný. Celkově se domnívám že vzniklá práce je sice na spodní hranici kvality a rozsahu pro diplomovou práci, avšak stále je dostatečná a doporučuji ji k obhajobě.

Posudek oponenta

Kšica, Filip

Předkládaná práce se zabývá návrhem experimentálního přípravku pro excitaci vibrací pomocí nevývahy. Dle bodů zadání měl student za úkol provést rešerši aktuálních řešení budičů vibrací a na základě ní provést návrh nejen vlastního experimentálního přípravku, ale i samotného budiče s nevývahou. Poté měl být přípravek vyroben a otestován. Kapitola 2, kterou student považuje za rešeršní část, obsahuje shrnutí základní teorie kmitání soustav s jedním stupněm volnosti, přičemž uvedené informace nejsou v práci v podstatě vůbec využity. Dále jsou popsány základní kinematické principy generování vibrací, které postrádají aktuálnost a opírají o zdroj z 80. let minulého století. Na závěr této kapitoly je uvedeno několik příkladů průmyslových řešení vibračních zařízení s důrazem na vibrační motory, z nich se všechny opírají o jediný zdroj, kterým je webová stránka konkrétního výrobce vibrační techniky. Základní problém, který u uvedených příkladů vidím, je opomenutí uvedení hlavní oblasti jejich využití. Dle výrobce jde především o průmyslové aplikace, u kterých nezáleží na frekvenci či charakteru vibrací, například posuv a setřepávání sypkého materiálu. Jako jediné příklady „průmyslových“ aplikací jsou uvedeny herní ovladače, kuchyňské roboty a zubní kartáčky. Vzhledem k tomu, že student měl za úkol navrhnout budič vibrací, očekával bych zhodnocení limitací uvedených řešení a jejich uvážení při vlastním návrhu přípravku určeného pro excitaci vibrací s přesnými charakteristikami. Závěr kapitoly je věnován problematice měření vibrací, která by se zadáním práce mohla vzdáleně souviset, ale tato kapitola je však dle mého názoru pojata zcela nevhodně a nesmyslně. Chybí jakákoli návaznost na kapitoly předcházející a namísto toho, co bych považoval za vhodné, tj. popisu charakteristik, které u vibrací měříme, se věnuje popisu konstrukce energy harvesting zařízení, laserovým vibrometrům, dále pak akcelerometrům a jejich montáži. Kapitola nenese žádnou informační hodnotu a nic z jejího obsahu není v práci dále jakkoli využito. Kapitola 3 je věnována návrhu experimentální soustavy. Zásadním nedostatkem je absence jakéhokoli popisu požadovaných či předpokládaných parametrů kladených na experimentální přípravek. Z tohoto důvodu nemůže mít návrh přípravku, ať už je pojat jakkoli, žádnou vypovídací hodnotu. V úvodu kapitoly jsou uvedeny dva výchozí návrhy řešení – jednostranně a oboustranně vetknutý prostý nosník, u kterých jsou zhodnoceny vlivy geometrických rozměrů na modální vlastnosti. Nikde není vysvětleno, jakých parametrů má být při návrhu dosaženo, student se vůbec nepozastavuje nad nevhodností řešení v podobě jednostranně vetknutého prostého nosníku, nezohledňuje vliv přidané hmoty v podobě upínací desky a vibračního zařízení, které modální vlastnosti soustavy mění o desítky až stovky procent. Celý návrh tedy spočívá pouze ve volbě rozměrů nosníku. Analytické výpočty (které navíc student považuje za numerické) modálních vlastností prostých nosníků jsou pouze převzaté a student ověřuje jejich platnost numerickým výpočtem v programu ANSYS (který považuje za analytické řešení), přičemž není v práci uvedena jediná informace o tom, jak a s jakými parametry byl výpočtový model soustavy realizován. V závěru kapitoly je uvedeno výsledné řešení konstrukce s upínací deskou a konzolami, u kterého však žádné výpočty modálních vlastností v této kapitole prezentovány nejsou. Kapitola 4 měla být věnována vlastnímu návrhu budiče vibrací pomocí nevývahy, přičemž tuto kapitolu považuji za jeden ze zásadních nedostatků této práce. Na první pohled se může zdát, že výchozím bodem návrhu by mohl být model soustavy s jedním stupněm volnosti buzený nevývahou, avšak veškerá teorie převzata ze skript mechaniky ČVUT není k návrhu nijak využita a po dvou stranách obecných vztahů student volí průmyslové řešení v podobě vibračního motoru, to vše bez jakýchkoli požadavků na specifikace a parametry. Toto považuji za nesplnění 3. bodu zadání. V kapitole je dále popisována volba frekvenčního měniče a na několika stranách uvádí nepodstatné informace převzaté z katalogu výrobce. Poslední podkapitola nese název „pevnostní kontrola konstrukce“, ve které jsme seznámeni s výsledky modální a harmonické analýzy v programu Ansys. Model soustavy očividně nezahrnuje zvolený vibrační motor umístěný uprostřed nosníku, jehož hmotnost 2 kg je více jak 50% hmotnosti vlastního nosníku, také není nikde popsána realizace vazeb mezi jednotlivými prvky konstrukce (tj. nosník, upínací deska, konzoly a upínací příložky), které mají zásadní vliv na výsledky jakýchkoli analýz. Přestože student neprovedl přímé srovnání modálních vlastností, porovnáním výsledků na obr. 3.7 a 4.8 lze pozorovat rozdíly ve vlastních frekvencích přesahujících 100%. Síť modelu je realizována na základě tvrzení „musíme nastavit dostatečně hustou sít tak, aby byly výsledky co nejpřesnější“, což má u dynamických analýz takto jednoduché soustavy za následek vznik nevhodné trojúhelníkové sítě, její nesmyslné zhuštění sítě v okolí nezatížených otvorů a konstrukčních prvků a nedostatečnou hustotu v deformovaných místech. S ohledem na tento přístup nemohlo být práci očekáváno provedení kontroly konvergence sítě. Prezentované výsledky jsou využity pro základní výpočet bezpečnosti soustavy, přičemž však není řečeno, vůči jakému stavu. Vzhledem k absenci informací o vazbách a nevhodnosti sítě považuji výsledky za bezvýznamné. Závěr této kapitoly zmiňuje, že zvolený vibrační motor vnáší do soustavy příliš velké zatížení a nelze jej provozovat ve výrobcem uvedeném rozsahu nastavení nevývah, což s ohledem na studentem volený postup považuji téměř za ironické. Očekával bych klasický přístup – definovat požadavky, provést návrh a až poté nakupovat vhodný hardware. Kapitola 5 popisuje postup při vrtání děr, řezání závitů a nástřiku barvy, což nepovažuji za vhodný obsah diplomové práce. V poslední kapitole práce se student věnuje měření vibrací na sestaveném přípravku. Kapitola, která by měla být jádrem práce, má všehovšudy 4 strany a dle mého názoru nemá žádnou vypovídací hodnotu vzhledem k využití přípravku. Čekal bych zhodnocení tvrdosti systému, charakteru generovaných vibrací, případně kontrolu přítomnosti sekundárních frekvencí v odezvě. Dále bych očekával testování s upevněným zařízením, např. energy havesterem, avšak to také zcela chybí. Jediným závěrem vyvozeným z měření odezvy je přítomnost velmi výrazné nelinearity, která však není nijak popsána či vysvětlena. Zcela chybí jakékoli zhodnocení využitelnosti přípravku, především pro potřeby v práci zmíněného testování energy harvesting zařízení. Je nutné zmínit, že student jako jednu z možných oblastí využití jeho přípravku zmiňuje únavové zkoušky. Závěr práce je koncipován jako popis jednotlivých kapitol práce, a vzhledem k tomu, že žádná z částí přípravku nebyla podrobena návrhu, který lze považovat za inženýrský, má spíše popisný charakter s minimální informační hodnotou (jsme však seznámeni s tím, že při realizaci soustavy byla použita pásová pila, stolní vrtačka a svářečka). Po formální stránce bych práci vytkl například použití loga nesprávného ústavu (ÚVSSR) v záhlaví stránek, dále třeba použití klíčových slov jako „vibrační motor MVE 21/3E micro“, avšak to ve srovnání se zásadními výše uvedenými obsahovými nedostatky není pro hodnocení rozhodující. Závěrem posudku práce je, že student nesplnil body zadání týkající se návrhu experimentální soustavy, především pak budiče vibrací, není schopen vhodně a správně aplikovat elementární poznatky získané během studia, a proto práci nedoporučuji k obhajobě s hodnocením F – nevyhovující.

eVSKP id 139829