Master's Thesis

Design of a table for repairing hydraulic piston rods

Final Thesis 6.26 MB Appendix 804.37 kB

Author of thesis: Ing. Filip Řehulka

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Lukáš Zeizinger, Ph.D.

Reviewer: Ing. Vojtěch Klezla

Abstract:

This master's thesis focuses on the design of a service workbench for the repair of hydraulic cylinders used primarily in heavy mobile machinery. The thesis is based on an analysis of hydraulic cylinder design, typical failure modes, the repair procedure, and requirements for the safe handling of large-scale piston rods and cylinders. Particular attention is paid to the need for coaxial component alignment, the protection of functional surfaces, the containment of residual hydraulic fluid, and the transmission of high forces during disassembly and the loosening of threaded connections. Based on an evaluation of the existing service solution, a structural design for a new service workbench was developed. The design comprises a main segment, a mobile segment, supports, clamping and pressure elements, an oil drip tray, guide rails, a travel mechanism, and a loosening mechanism. The structure is designed as a welded steel assembly intended for handling heavy hydraulic components in a workshop environment. To validate the proposed design, a strength analysis using the finite element method (FEM) was performed. The computational model evaluated selected load cases corresponding to the extraction of the piston assembly and the loosening of connections. The results of the analysis enabled the evaluation of the stress and deformation behavior of the structure and verified its suitability for the intended operating conditions.

Keywords:

Service station, service workbench, piston rod, hydraulic cylinder servicing

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval svou závěrečnou práci a odpověděl na otázky vedoucího i oponenta. Dále odpovídal na dotazy členů zkušební komise a to následovně: 1) Jaké je správné názvosloví jednotlivých částí PČHM? - odpověděl 2) Čím je zachycen Mk při povolení pístu? - částečně odpověděl 3) Jak vypadá drenážní otvor? - odpověděl 4) Vysvětlit rozdíl v tabulce mezi: univerzální vs. přípravky - odpověděl 5) Konstrukce částí pracoviště: variantní řešení - částečně odpověděl

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automotive and Material Handling Engineering (N-ADI-P)

Composition of Committee

doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc. (předseda)
Ing. Jiří Nezbeda (člen)
Ing. Martin Kubín, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Vaverka, Ph.D. (člen)
Ing. Jaroslav Kašpárek, Ph.D. (místopředseda)

Supervisor’s report
Ing. Lukáš Zeizinger, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá konstrukčním návrhem servisního stolu pro opravy hydraulických pístnic a přímočarých hydromotorů používaných zejména u těžké mobilní techniky. Řešené téma vychází z reálných požadavků servisní praxe a je zaměřeno na manipulaci s rozměrnými hydraulickými komponenty, jejich upnutí, zachycení zbytkové hydraulické kapaliny a mechanizaci operací spojených s extrakcí pístní skupiny a povolováním závitových spojů.

V úvodní části student zpracoval rešerši problematiky hydraulických válců, jejich poruch, servisních postupů a existujících servisních stolů. Tato část poskytuje vhodný technický základ pro vlastní návrh, nicméně místy má převážně popisný charakter a chybí hlubší kritické porovnání dostupných řešení. Stěžejní část práce tvoří návrh servisního stolu, který zahrnuje stacionární a mobilní segment, podpěry, upínací přípravky, záchytnou vanu, pojezdový systém, hydraulický pohon extrakce a povolovací mechanismus. Pozitivně hodnotím, že student řeší širší provozní souvislosti servisního pracoviště a že výstup má praktický konstrukční charakter.

Výpočtová část práce obsahuje návrh hydraulických pohonů, kontrolu pojezdového systému, návrh povolovacího mechanismu a MKP ověření vybraných částí konstrukce. Zde však spatřuji hlavní slabiny práce. Převod krouticího momentu 5000 Nm na silové zatížení není vysvětlen dostatečně přesvědčivě a některé zápisy analytických výpočtů jsou nejednoznačné. Problematická je také interpretace vysokých lokálních napětí jako numerických singularit bez odpovídající úpravy modelu nebo jasného doložení napěťového stavu mimo singularitu.

Celkově konstatuji, že diplomová práce splňuje požadavky zadání, ale obsahuje drobné metodické a formální nedostatky. Student prokázal schopnost analyzovat reálný servisní problém, navrhnout konstrukční celek a připravit základní výkresovou dokumentaci, avšak některé klíčové výpočtové a pevnostní části by vyžadovaly přesnější formulaci, důslednější zatěžovací analýzu a hlubší technickou interpretaci. Práci doporučuji k obhajobě, přičemž vzhledem k uvedeným rezervám navrhuji hodnocení C / dobře.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod C
Vlastní přínos a originalita D
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis D
Práce s literaturou včetně citací D
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Vojtěch Klezla

Diplomant ve své práci navrhnul a základní pevnostní analýzou zkontroloval montážní stůl pro opravy hydromotorů. Použitá metodika je na velmi dobré úrovni. Při návrhu konstrukce a jejím ověření postupoval dle zavedené metodiky výpočtů. Oceňuji, že diplomant po zhodnocení výsledků z MKP analýzy zkontroloval kritická místa detailnějším výpočtem potvrzujícím odchylky způsobené zjednodušeným modelem . K ověření teoretických výsledků chybí pouze zkoušky na fyzickém modelu. V práci je dobře propojena teorie s praxí.

U takto namáhané konstrukce by bylo vhodné provést výpočty svarových spojů na kritických místech.

Celkový dojem z jinak výborné práce kazí gramatické a stylistické chyby.
Vytknul bych:

- nesjednocené názvosloví (deinstalace-demontáž)
- velké množství gramatických chyb
- nesrozumitelné věty a dlouhá souvětí
- celková grafika obrázků (hodně barev, nesjednocené popisky, přetažené čáry ohraničení detailů)
- rovnice 2.1, 2.3, 2.4 a 2.6 mají stejný vzorec, ale pokaždé jsou napsány jinou formou
- hodnoty v rovnicích (např. 2.4 a 2.6) jsou rovnou uvedeny v MPa, i když z rovnice vycházejí v Pa

Ve výkresech bych vytknul zejména chybějící osy rotačních dílů, dva typy zakončení vynášecích čar pozic a zejména chybějící označení typu koutových svarů (z/a) na výkrese svařence. Na svařenci chybí pro lepší přehlednost pozice v pohledech a detailech

Práce má i přes některé formální nedostatky celkově velmi dobrou úroveň a je splněno její zadání.

Práci celkově hodnotím velmi dobře a doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Je určen utahovací moment matic horního segmentu přípravku? Pokud ano, jakou má velikost?
  2. Jak je řešeno napojení drenážního otvoru vany?
  3. Jaký druh polymeru je použit pro vložky?
  4. Upnutí ok hydromotoru v přípravcích je řešeno v místech do výšky žeber. Může nastat situace, kdy oka budou upnuta nad žebry? Jak by se změnilo výsledné napětí v přípravcích/byla by nutná úprava konstrukce?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová