Master's Thesis

Design a test brake block for testing hydraulic systems

Final Thesis 2 MB Appendix 63.12 kB

Author of thesis: Ing. Filip Roušavý

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc.

Reviewer: Ing. Jan Pokorný, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis deals with the design of a mobile test braking block intended for hydraulic circuit testing of construction machinery. The proposed device is compatible with the Liebherr SWA 48 Solidlink (Likufix) quick-coupler system and enables hydraulic load simulation within a defined range of pressures and flow rates directly in the field, without the need to transport the machine to a specialized service centre. The theoretical part analyses methods for measuring hydraulic quantities, reviews sensor systems of leading manufacturers, and summarises relevant technical standards. Based on defined design requirements like maximum pressure 420 bar, maximum flow rate 360 l/min, maximum braking power 250 kW hydraulic components were selected and a hydraulic circuit with two test branches was designed. The hydraulic circuit was verified by simulation in Simcenter Amesim. The load-bearing frame is designed as a welded steel structure made of S355JR steel and was assessed by finite element analysis in MSC Apex 2025.2 / Nastran SOL 101 for three load cases. The results confirmed sufficient structural safety for all considered loading conditions.

Keywords:

hydraulic diagnostics, test braking block, mobile hydraulic unit, Liebherr Likufix, finite element method, Simcenter Amesim, pressure relief valve, flow meter

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

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) Lze s rámem manipulovat i jinak než VZV? Úchyty např. na hák? - odpověděl 2) Jaká byla celková hmotnost standu? - odpověděl 3) Tepelný výpočet hydraulického obvodu - 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
doc. Ing. Miroslav Škopán, CSc.

Diplomová práce se zabývá návrhem mobilního zkušebního brzdicího bloku pro testování hydraulických okruhů stavebních strojů. Autor prokázal schopnost orientace v problematice hydraulických systémů, měřicí techniky i pevnostních výpočtů. Pozitivně hodnotím zejména propojení hydraulického návrhu, simulačního ověření v prostředí Simcenter Amesim a pevnostní analýzy konstrukce jak analyticky, tak i metodou MKP včetně podrobného vyhodnocení. Práce je přehledně členěna a doplněna o relevantní technické normy.
Práce je zpracována pečlivě, ale autor se v ní dopustil některých drobnějších dílčích chyb. Konkrétně se jedná o:
- občas nepřesná technická terminologie,
- drobné gramatické chyby.
Práce je zpracována velmi pečlivě a přehledně, a kromě výše uvedených připomínek k ní nemám další výhrady. Student svoji práci se mnou, jako vedoucím práce, pravidelně konzultoval.
Předložená práce je původní a zcela splňuje požadavky zadání. Má velmi solidní úroveň. Diplomant ve své práci prokázal velmi dobrou znalost studovaného oboru a schopnost budoucí samostatné konstruktérské práce. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jan Pokorný, Ph.D.

Předložená diplomová práce měla poměrně rozsáhlé cíle od rešerše až konečný návrh obsahující schema, konstrukční návrh, pevnostní výpočet. Nad rámec tak práce obsahuje simulaci hydr. okruhu.

Rešerše mi přijde nejslabším článkem. Je mělká, zahrnuje jen měřící články, nikoliv další důležité dílce zařízení jako ventily atd. Popis jednotlivých výrobců vychází převážně z katalogových a produktových materiálů a postrádá hlubší technické srovnání či kritické zhodnocení jednotlivých řešení. Rexroth vyrábí testovací stolice hydrogenerátorů a hydromotrů s brzdnými bloky, a podobně bych to čekal i u Parker a dalších.

V kapitole 5.3 a 5.4 diplomant stanovil hodnoty 420 bar, 360 l/min, 80°C  a 250kW. V kapitole 8.6 - výsledky simulace jsou již ale hodnoty nižšší a ca 220 bar a 60l/min. Z textu není zcela zřejmé, zda se jedná o dílčí provozní stav nebo ověření návrhových parametrů zařízení. Vzhledem k výkonům k 250 kW bych očekával snahu o zahrnutí teploty oleje do simulací.

V části výpočtů jsou chyby v dosazení. Např. v kapitole 9.3 je délka sloupků 550 mm, ale dosazeno je 460 mm.

V části s MKP výpočty jsou stanoveny zatěžující stavy uvažující zatížení na ideálně rovném podkladu. V terénu však lze očekávat nerovný či různě deformovatelný podklad. Výsledné napětí na hranici 240 MPa a jeho porovnávání mezi kluzu oceli S355JR pak považuji za "odvážné", o to horší ve svařenci. Konstrukce dle MKP výpočtu vyhovuje, z praxe však při zahrnutí nezapočítatelných vlivů jako předpokládané zatížení 5 tun, až 35 tunové rypadlo, provoz u stavebních strojů v terénu apod. konstatuji, že konstrukce není dostatečně robustní. Výsledný koeficient bezpečnosti 1,49 tomuto odpovídá.
Přes uvedené připomínky práce cíle splnila a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment B
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory C
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations C
Topics for thesis defence:
  1. Za jaký čas dojde k přehřátí oleje a je třeba ukončit měření. Kde bude teplota oleje nejvyšší? A kde teplotu oleje měříte?
  2. Jaký tlak očekáváte na průtokoměru?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová