PRZEGLĄD MECHANICZNY 6/2014

Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT) 

PL ISSN 0033-2259 

INDEKS 245836 

6’14 

MIESI¢CZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY 

rok za∏o˝enia 1935

Z KRAJU I ZE ÂWIATA 

Polscy badacze pracujà nad 

unowoczeÊnieniem betonowych 

os∏on chroniàcych przed promieniowaniem 

jonizujàcym. Taka technologia 

ma znaczenie m.in. przy 

budowie elektrowni jàdrowych, 

sk∏adowisk odpadów promieniotwórczych 

czy szpitali onkologicznych. 

Projekt realizujà eksperci 

z IPPT PAN, Narodowego Centrum 

Badaƒ Jàdrowych, Instytutu Ceramiki 

i Materia∏ów Budowlanych 

oraz ze spó∏ki Hydrobudowa-1. 

W ramach projektu ma byç opracowana 

nowa technologia produkcji 

betonu os∏onowego o podwy˝szonej 

funkcjonalnoÊci. Naukowcy 

wykorzystajà do badaƒ polski badawczy 

reaktor jàdrowy Maria 

znajdujàcy si´ w Âwierku pod Warszawà. 

Naukowcy z Politechniki Lubelskiej 

pracujà nad innowacyjnà 

technologià wykorzystania z∏omowanych 

szyn kolejowych do produkcji 

kul stosowanych w maszynach, 

np. mielàcych, rozdrabniajàcych. 

Celem prowadzonych prac 

jest opracowanie technologii walcowania 

kul o Êrednicy 60 mm. 

Obecnie ze z∏omowanych szyn sà 

produkowane kule, ale za pomocà 

kucia i nie mniejsze ni˝ o Êrednicy 

80 mm. Kule mniejsze sà produkowane 

najcz´Êciej z pr´tów przy 

u˝yciu metod odlewniczych. Naukowcy 

opracujà specjalnà walcark´ 

p∏askoklinowà – urzàdzenie wykorzystujàce 

metod´ plastycznej 

obróbki metalu – która b´dzie 

mog∏a produkowaç 6 kul jednoczeÊnie. 

Urzàdzenie powstanie we 

wspó∏pracy z dwiema firmami: 

SIGMA i Kuênia Ostrowiec. 

Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny 

w Radomiu jest koordynatorem 

projektu dotyczàcego 

ekologicznego i bezpiecznego 

transportu lokalnego. Studenci 

z Radomia oraz z uczelni w Belgii, 

Bu∏garii, Grecji, S∏owacji i na ¸otwie 

b´dà starali si´ opracowaç najbardziej 

korzystne dla swoich miast 

modele transportu z uwzgl´dnieniem 

usprawnienia lokalnej 

komunikacji, zmniejszenia energoch∏onnoÊci, 

a tak˝e ograniczenia 

oddzia∏ywania na Êrodowisko. 

Studentom majà w tym pomóc 

wyk∏ady, seminaria, zajćia laboratoryjne 

oraz wizyty w przedsi´biorstwach 

z bran˝y samochodowej. 

Z powodu usterki chiƒskiej rakiety, 

Heweliusz – polski satelita 

naukowy – wystartuje w kosmos 

najwczeÊniej w lipcu. Start Heweliusza 

przek∏adany by∏ ju˝ kilkakrotnie, 

a kolejna dok∏adna data 

startu nie jest znana. Heweliusz, gdy 

ju˝ znajdzie si´ w przestrzeni kosmicznej, 

do∏àczy do Lema – pierwszego 

polskiego satelity, który wystartowa∏ 

w listopadzie 2013 roku. 

Do koƒca stycznia ju˝ ponad 

1400 razy okrà˝y∏ Ziemi´, wykona∏ 

trzy testowe zdjćia oraz ustabilizowa∏ 

swój ruch po orbicie. Od 

poczàtku lutego rozpocz´∏y si´ testy 

jego trybów operacyjnych. 

Alumast – g∏ówny producent 

i dostawca s∏upów oÊwietleniowych 

w Polsce – wraz z Elektroskandià 

oraz dostawcami opraw LED najnowszej 

generacji rozpoczyna 

wspó∏prac´ przy kompleksowej 

modernizacji oÊwietlenia przydrogowego. 

Jej celem jest wprowadzenie 

inteligentnego systemu sterowania 

oÊwietleniem ulic – ESCO 

(Energy Saving Company) opartego 

na nowoczesnej technologii 

LED oraz kompozytowych s∏upach 

oÊwietleniowych. Projekt ESCO jest 

rozwiàzaniem, w którym samorzàd 

nie ponosi kosztów modernizacji 

infrastruktury oÊwietleniowej. 

Digital Economy Lab (DELab) to 

interdyscyplinarny oÊrodek powo- 

∏any przez Uniwersytet Warszawski 

i firm´ Google. OÊrodek powsta∏ 

dzi´ki grantowi w wysokoÊci 1 mln 

USD przekazanemu przez Google. 

DELab jest oÊrodkiem badawczym 

prowadzàcym badania nad przemianami 

zwiàzanymi z rozwojem technologii 

informacyjno-komunikacyjnych 

i opracowujàcym gotowe rozwiàzania 

w zakresie efektywnego 

wykorzystania nowych technologii 

w gospodarce i spo∏eczeƒstwie 

Polski i Europy Ârodkowo-Wschodniej. 

W ciàgu pierwszego roku funkcjonowania 

DELab b´dà realizowane 

dwa programy. Pierwszy – 

Inteligenta gospodarka – dotyczy 

wzmocnienia wykorzystania nowych 

technologii w gospodarce, 

drugi – Miejsca pracy i kompetencje 

przysz∏oÊci – przemian, jakie pod 

wp∏ywem rozwoju technologii zachodzà 

na rynku pracy. 

Nast´pny zeszyt 

Badanie charakterystyk statycznych wybranych 

sprz´gie∏ podatnych 

– w artykule przedstawiono stanowisko badawcze 

i metodyk´ badaƒ charakterystyk statycznych 

oraz przyk∏adowe charakterystyki wybranych 

sprz´gie∏ podatnych. 

Metoda modelowania tarcia mi´dzyz´bnego 

na potrzeby analizy drgaƒ parametrycznych 

przek∏adni 

– w artykule przedstawiono metod´ modelowania 

tarcia mi´dzyz´bnego w celu analizy 

parametrycznych drgaƒ skr´tnych jednostopniowych 

przek∏adni walcowych o z´bach prostych, 

zaproponowano, aby uwzgl´dnione w modelu 

matematycznym przek∏adni wartoÊci momentów 

si∏ tarcia wzgl´dem osi obrotu kó∏ 

z´batych by∏y okreÊlane na podstawie ich 

przyjmowanych orientacyjnie przebiegów odcinkami 

liniowych, poprawne wartoÊci rz´dnych 

tych przebiegów powinny byç wyznaczane 

(identyfikowane) metodà kolejnych przybli˝eƒ w 

procesie dostrajania modelu matematycznego 

przek∏adni. 

Awaria po∏àczeƒ doczo∏owych stalowych belek 

podsuwnicowych 

– w artykule przedstawiono przypadek awarii 

po∏àczeƒ doczo∏owych stalowych belek podsuwnicowych, 

opisano zaistnia∏e uszkodzenia 

styków oraz przeanalizowano ich przyczyny, 

uwzgl´dniajàc zastosowane rozwiàzania konstrukcyjne 

w´z∏ów podporowych belek oraz 

uwarunkowania wykonawcze. 

Wp∏yw postaci konstrukcyjnej podzespo∏u 

wsporczego na dystrybucj´ obcià˝eƒ w ∏o˝ysku 

wieƒcowym 

– w artykule zaprezentowano i porównano ze 

sobà rozk∏ady obcià˝enia wewn´trznego w ∏o- 

˝yskach wieƒcowych zabudowanych w ró˝nych 

podzespo∏ach wsporczych, wskazano punkty 

nadmiernego obcià˝enia przenoszonego przez 

∏o˝ysko, które pracuje w podzespo∏ach wsporczych 

niezapewniajàcych odpowiedniej ostoi dla 

∏o˝yska wieƒcowego. 

Detekcja anomalii w sygna∏ach przep∏ywów 

w sieci wodociàgowej z zastosowaniem analizy 

falkowej 

– w pracy rozpatrzono problematyk´ detekcji 

anomalii w sygna∏ach uzyskanych z przep∏ywomierzy 

w miejskiej sieci wodociàgowej na przyk∏adzie 

dwóch przypadków z wyst´pujàcymi 

w nich anomaliami, do detekcji anomalii wykorzystano 

dyskretnà transformacj´ falkowà, 

która umo˝liwi∏a wykrycie nag∏ych zmian w analizowanych 

przebiegach czasowych.

ROK WYD. LXXIII 

PRZEGLÑD MECHANICZNY 

PATRONAT: 

Stowarzyszenie In˝ynierów 

Mechaników i Techników Polskich 

CZERWIEC 2014 • NR 6/14 

WYDAWCA: 

Instytut Mechanizacji Budownictwa 

i Górnictwa Skalnego 

ul. Racjonalizacji 6/8 

02-673 Warszawa 

Informacje dla autorów 

Za treÊç og∏oszeƒ i p∏atnych wk∏adek redakcja nie odpowiada 

Miesićznik notowany na liÊcie czasopism punktowanych 

Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego – 5 pkt. 

Wydanie publikacji dofinansowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego 

Wersja pierwotna: druk 

Nak∏ad 1000 egz. 

Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT) 

SPIS TREÂCI 

PROBLEMY – NOWOÂCI – INFORMACJE 

ARTYKU¸Y G¸ÓWNE 

Analityczne i numeryczne obliczenia stanów 

napr´˝eƒ w walcowych zbiornikach przepr´˝anych 

– Maciej Krasiƒski, Andrzej Trojnacki 

Metody wizyjne do oceny stanu taÊmy przenoÊnika 

taÊmowego – Pawe∏ MaÊlak 

Wp∏yw mi´dzystopniowych sprz´˝eƒ dynamicznych 

na proces projektowania wielostopniowych 

przek∏adni z´batych – Mariusz 

Kuczaj 

Synchroniczny eliminator drgaƒ z blokadà kul 

w stanach przejÊciowych – Jerzy Michalczyk, 

Sebastian Paku∏a 

Rozwój p´kni´ç zmćzeniowych przy skrćaniu 

w próbkach o przekroju prostokàtnym 

– Sebastian Faszynka, Dariusz Rozumek, 

Maria Hepner 

WSPÓ¸CZESNE MATERIA¸Y KONSTRUKCYJNE 

Ceramika w motoryzacji – przyk∏ady zastosowaƒ 

ROK WYD. LXXIII ZESZYT 6/2014 

str. 

2 

3 

19 

25 

29 

34 

39 

45 

ADRES REDAKCJI: 

IMBiGS – „Przeglàd Mechaniczny” 

ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa 

tel./fax: 22 8538113, tel. 22 8430201 w. 255 

e-mail: pmech@imbigs.pl 

http://www.przegladmechaniczny.pl 

REDAGUJE ZESPÓ¸: 

Redaktor naczelny: dr in˝. Martyna Jachimowicz 

Zast´pca red. nacz.: prof. dr hab. in˝. Zbigniew Dàbrowski 

Sekretarz redakcji: mgr Anna Massé 

Redaktorzy tematyczni: prof. nzw. dr hab. in˝. Dariusz 

Boroƒski (Mechanika p´kania), dr in˝. Rafa∏ Dalewski 

(Aerodynamika), prof. dr hab. in˝. Andrzej Kocaƒda (Technologie 

wytwarzania), prof. nzw. dr hab. in˝. Gabriel Kost 

(Automatyka i robotyka), prof. dr hab. in˝. Jan RyÊ 

(Podstawy konstrukcji maszyn), prof. dr hab. in˝. Tadeusz 

Smolnicki (Komputerowe metody CAD/CAM/CAE), prof. 

nzw. dr hab. in˝. Robert Sobiecki (In˝ynieria materia∏owa), 

dr in˝. Zbigniew ˚ebrowski (Hydraulika i pneumatyka) 

Redaktor statystyczny: dr in˝. Tomasz Miros∏aw 

Redaktor j´zykowy: mgr Anna Massé 

RADA PROGRAMOWA: 

Prof. Witold Gutkowski – przewodniczàcy (IMBiGS), dr in˝. 

Tomasz Babul (SIMP), prof. Jan B∏achut (University of 

Liverpool), prof. Aleksander S. Bokhonsky (Sewastopol 

National Technical University), prof. Czes∏aw Cempel 

(Polit. Poznaƒska), prof. Grzegorz Glinka (University of 

Waterloo), prof. Krzysztof Go∏oÊ (Polit. Warszawska, 

IMBiGS), prof. Tadeusz Kacperski (IMBiGS), prof. Jaromir 

K. Klouda (Technical and Test Institute for Construction 

Prague), prof. Janusz Kowal (AGH), prof. Mychaj∏o Lobur 

(Lviv Technical University), prof. Jerzy Ma∏achowski (WAT), 

prof. Aleksander N. Mikhaylov (Donetsk National Technical 

University), prof. Konrad Okulicz (Cologne University 

of Applied Sciences), prof. Eugeniusz Rusiƒski (Polit. 

Wroc∏awska), prof. Ryszard Pyrz (Aalborg University), prof. 

Andrzej Seweryn (Polit. Bia∏ostocka), dr hab. in˝. Roman 

Staniek, prof. nzw. (SIMP), prof. Jan Szlagowski (Polit. 

Warszawska), prof. Eugeniusz Âwitoƒski (Polit. Âlàska), 

prof. Wies∏aw Tràmpczyƒski (Polit. Âwi´tokrzyska), prof. 

W∏adys∏aw W∏osiƒski (PAN), prof. Nenad Zrnic (University 

of Belgrade), prof. Xu Bingye (Tsinhua University) 

KIEROWNIK ZAK¸ADU WYDAWNICTW I PROMOCJI: 

Ryszard Kwiecieƒ – tel. kom. 602 390 703 

e-mail: r.kwiecien@imbigs.pl 

WARUNKI PRENUMERATY 

Przyjćie prenumeraty – wy∏àcznie na podstawie dokonanej 

wp∏aty. 

Na blankiecie wp∏at nale˝y podaç nast´pujàce dane: 

dok∏adnà nazw´ i adres (z kodem pocztowym) zamawiajàcego, 

nazw´ czasopisma, liczb´ egzemplarzy i okres 

prenumeraty. 

Wp∏aty – zgodnie z podanymi cenami nale˝y dokonaç 

w banku lub UPT na konto IMBiGS – BPH S.A. 

O/Warszawa nr 97 1060 0076 0000 3210 0014 6850. 

Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – osoby 

prawne i fizyczne. Nale˝y podaç dok∏adny adres odbiorcy 

za granicà. Cena prenumeraty jest dwukrotnie wy˝sza od 

ceny normalnej. Zmiany w prenumeracie, np. zmian´ 

liczby tytu∏ów, liczby egzemplarzy, rezygnacj´ z prenumeraty 

itp. mo˝na zg∏aszaç pisemnie, z mocà obowiàzujàcà 

od nast´pnego kwarta∏u. 

Cena prenumeraty na 2014 r.: 

kwartalnie – 72 z∏ 

pó∏rocznie – 144 z∏ 

rocznie – 288 z∏ 

Informacji o prenumeracie udziela redakcja. 

Dtp: „AWiWA” - tel. 22 7804598 

Druk: Oficyna Poligraficzna APLA Sp. j. 

ul. Sandomierska 89, 25-325 Kielce 

1

Informacje dla autorów 

Do redakcji nale˝y przys∏aç zg∏oszenie autorskie zawierajàce dane teleadresowe autora, tytu∏ proponowanego 

artyku∏u, liczb´ stron, rys. i tabel oraz krótkie streszczenie pracy*. Po otrzymaniu informacji o zaakceptowaniu 

proponowanego tematu, nale˝y przys∏aç tekst pracy przygotowany zgodnie ze wskazówkami redakcyjnymi oraz 

wype∏niony formularz oÊwiadczenia i 2 egzemplarze podpisanej umowy licencyjnej*. Licencja niewy∏àczna oznacza, 

˝e Autor mo˝e w dalszym ciàgu samodzielnie korzystaç z utworu, a tak˝e udzielaç kolejnych licencji nowym 

licencjobiorcom, które upowa˝niajà ich do korzystania z utworu na tym samym polu eksploatacji, co licencja 

licencjobiorcy pierwotnego. 

Nades∏ane artyku∏y sà poddawane redakcyjnej ocenie formalnej i otrzymujà numer redakcyjny identyfikujàcy je na 

dalszych etapach procesu wydawniczego. 

Wszystkie artyku∏y przysy∏ane do redakcji sà recenzowane. Warunkiem publikacji jest uzyskanie pozytywnej recenzji. 

Redakcja nie wyp∏aca honorariów autorskich. 

Wskazówki dotyczàce przygotowania artyku∏u 

Artyku∏y przeznaczone do opublikowania w „Przeglàdzie Mechanicznym” powinny mieç naukowo-techniczny charakter 

i byç powiàzane z aktualnymi problemami przemys∏u. 

Artyku∏y powinny byç oryginalne, przez co nale˝y rozumieç, ˝e nie by∏y dotychczas publikowane w ca∏oÊci lub 

znaczàcej cz´Êci (jeÊli artyku∏ jest fragmentem innej pracy, np. doktorskiej, habilitacji, to informacja o tym powinna znaleêç 

si´ w spisie literatury). 

Artyku∏ powinien obejmowaç wàski temat, ale potraktowany mo˝liwie wyczerpujàco. Nale˝y unikaç powtarzania 

wiadomoÊci ogólnie znanych, uj´tych w wydawnictwach ksià˝kowych. 

Je˝eli dane zagadnienie jest obszerne, nale˝y rozbiç je na fragmenty stanowiàce odr´bne artyku∏y, które mogà byç 

publikowane niezale˝nie od siebie. 

Artyku∏y powinny odznaczaç si´ jasnà i logicznà budowà: materia∏ powinien byç podzielony na cz´Êci, których tytu∏y 

muszà odtwarzaç treÊç w nich zawartà. Wnioski z przeprowadzonych rozwa˝aƒ powinny byç wyraêne i jasno sformu∏owane 

na koƒcu artyku∏u. 

TreÊç artyku∏u powinna byç odpowiednio uzupe∏niona rysunkami, fotografiami, schematami itp., jednak liczb´ ilustracji 

nale˝y ograniczyç do niezb´dnych. 

Tytu∏ artyku∏u nale˝y podaç w j´z. polskim i j´z. angielskim i do∏àczyç krótkie streszczenie w j´zyku polskim i angielskim 

oraz s∏owa kluczowe polskie i angielskie. 

Obj´toÊç artyku∏u nie powinna przekraczaç 8 stron (1 strona – 1800 znaków). 

Do artyku∏u nale˝y do∏àczyç adres do korespondencji i adres poczty elektronicznej autorów. 

Praca powinna byç dostarczona w wersji elektronicznej w formacie*doc, *docx. Równania powinny byç zapisane 

w edytorach wzorów, z wyraênym rozró˝nieniem 0 i O. Je˝eli równania przekraczajà szerokoÊç szpalty (8 cm), nale˝y 

je przenieÊç, a niedajàce si´ przenieÊç zapisaç na szerokoÊç 2 szpalt (16 cm). 

Redakcja nie przepisuje tekstów i nie wykonuje rysunków. Oprócz pliku *doc, *docx zalecane jest, aby autorzy 

dostarczali pliki êród∏owe rysunków (najlepiej w formacie *.eps, *jpg lub * tif). 

Rysunki oraz wykresy muszà byç wykonane czytelnie, z uwzgl´dnieniem faktu, ˝e szerokoÊç szpalty w czasopiÊmie 

wynosi 8 cm, szerokoÊç kolumny – 17 cm, wysokoÊç kolumny – 24,5 cm. 

Opisy na rysunkach zmniejszonych do tej wielkoÊci powinny byç czytelne i nie ni˝sze od 2 mm. 

Autorzy sà zobowiàzani do podawania na koƒcu artyku∏u pe∏nego wykazu êróde∏ wykorzystywanych przy jego 

opracowaniu i podawania w treÊci odpowiednich odsy∏aczy do kolejnego numeru pozycji cytowanej w spisie literatury. 

Spis literatury, przygotowany wg kolejnoÊci powo∏aƒ, powinien zawieraç: przy ksià˝kach – nazwisko i pierwszà liter´ 

imienia autora, tytu∏ ksià˝ki, wydawc´, rok i miejsce wydania (ewentualnie numery stron); przy czasopismach – nazwisko 

i imi´ autora, tytu∏ artyku∏u, nazw´ czasopisma, numer i rok (ewentualnie numery stron). Nie stosujemy cyrylicy – taki 

tekst nale˝y podaç w transkrypcji wydawniczej na alfabet ∏aciƒski. Spis literatury powinien przedstawiaç aktualny stan 

wiedzy i uwzgl´dniaç pozycje z literatury Êwiatowej. 

Autorzy gwarantujà, ˝e treÊç pracy i rysunki sà ich w∏asnoÊcià (lub podajà êród∏o pochodzenia rysunków). Autorzy 

zg∏aszajàc artyku∏, przekazujà Wydawcy prawa do jego publikacji w formie drukowanej i elektronicznej. 

Redakcja b´dzie dokumentowaç wszelkie przejawy nierzetelnoÊci naukowej, zw∏aszcza ∏amania i naruszania zasad etyki 

obowiàzujàcych w nauce. 

Procedura recenzowania 

Procedura recenzowania artyku∏ów w czasopiÊmie jest zgodna z zaleceniami Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa 

Wy˝szego zawartymi w opracowaniu „Dobre praktyki w procedurach recenzyjnych w nauce”, Warszawa 2011. 

Autorzy, którzy przysy∏ajà artyku∏ do publikacji, sà Êwiadomi (Informacje dla autorów), ˝e wszystkie prace publikowane 

w „Przeglàdzie Mechanicznym” podlegajà ocenie recenzentów i wyra˝ajà zgod´ na procedur´ recenzowania, a redakcja 

wysy∏a do autorów informacj´ o przyjćiu artyku∏u i wys∏aniu go do recenzentów. Do oceny ka˝dej publikacji powo∏uje 

si´ co najmniej dwóch niezale˝nych recenzentów. 

Redakcja dobiera recenzentów rzetelnych i jak najbardziej kompetentnych w danej dziedzinie, którzy nie sà cz∏onkami 

redakcji pisma, sà specjalistami w danej dziedzinie oraz nie sà zatrudnieni w placówce wydajàcej pismo. Nades∏ane 

artyku∏y nie sà nigdy wysy∏ane do recenzentów z tej samej placówki, z której pochodzi autor. Prace recenzentów sà poufne 

i anonimowe. Recenzja musi mieç form´ pisemnà i koƒczyç si´ jednoznacznym wnioskiem o dopuszczeniu artyku∏u 

do publikacji w „Przeglàdzie Mechanicznym” lub jego odrzuceniu. W przypadku pracy w j´zyku obcym, co najmniej jeden 

z recenzentów jest afiliowany w instytucji zagranicznej innej ni˝ narodowoÊç autora pracy. Autorzy sà informowani 

o wynikach recenzji oraz otrzymujà je do wglàdu. W sytuacjach spornych redakcja powo∏uje dodatkowych recenzentów. 

Ka˝dy artyku∏ zawierajàcy wyniki badaƒ doÊwiadczalnych kierowany jest tak˝e do redaktora statystycznego. 

Lista recenzentów publikowana jest w ostatnim zeszycie ka˝dego rocznika. 

Informacja dla recenzentów 

Redakcja zwraca si´ do Recenzentów z uprzejmà proÊbà o zwrot recenzji w ciàgu 4 tygodni (formularz recenzji 

dost´pny na stronie internetowej)*. 

* Formularze dost´pne na stronie internetowej www.przegladmechaniczny.pl. 

2 ROK WYD. LXXIII ZESZYT 6/2014

PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE 

110 lat 

Politechniki Gdaƒskiej 

Obchodzàca w bie˝àcym roku 

jubileusz 110 lat istnienia Politechnika 

Gdaƒska jest jednà z najstarszych 

uczelni technicznych w Polsce. 

Uroczysta inauguracja dzia∏alnoÊci 

Królewsko-Pruskiej Szko∏y Technicznej 

odby∏a si´ 6 paêdziernika 

1904 r. w obecnoÊci cesarza Niemiec 

Wilhelma II. Inicjatorem powstania 

uczelni by∏o Gdaƒskie Towarzystwo 

Przyrodnicze, a g∏ównym 

projektantem ówczesnego 

kampusu uczelni – znany berliƒski 

architekt – Albert Carsten, póêniejszy 

profesor architektury i prorektor 

gdaƒskiej politechniki. Pierwszym 

rektorem zosta∏ wybitny matematyk 

Hans von Mangoldt. Z politechnikà 

od poczàtku jej istnienia 

zwiàzani byli wybitni profesorowie, 

poza wspomnianymi Albertem 

Carstenem i Hansem von 

Mangoldtem byli to m.in.: s∏awny 

w owym czasie budowniczy mostów 

– Reinhold Krohn, historyk architektury 

– Adalbert Matthaei; znany 

rekonstruktor zamku w Malborku 

– Konrad Steinbrecht; chemik Otton 

Ruff; fizyk Max Wien. Do grona 

nauczycieli nale˝eli tak˝e wybitni 

fizycy: Walther Kossel, badacz 

rentgenowskich widm kryszta∏ów 

i twórca teorii wiàzaƒ oraz Carl 

Ramsauer, ws∏awiony badaniami 

oddzia∏ywaƒ mi´dzy elektronami 

i moleku∏ami, chemik Wilhelm 

Klemm, wspó∏twórca magnetochemii, 

Karl Kupfmuller – elektrotechnik, 

kierujàcy przez wiele lat 

badaniami naukowymi w firmach 

Siemens i Halsie w Berlinie, mi´dzynarodowej 

s∏awy fizyk Georg 

Hass, który po II wojnie kierowa∏ 

laboratoriami badawczymi i rozwojowymi 

w Fort Belvoir w USA. 

W okresie mi´dzywojennym wyk∏ada∏ 

tu Adolf Butenandt, który za 

wyodr´bnienie i syntez´ hormonów 

ludzkich uzyska∏ w roku 1939 

Nagrod´ Nobla. 

W 1904 roku na uczelni funkcjonowa∏o 

6 wydzia∏ów: Architektury, 

Budownictwa, Budowy 

Maszyn i Elektrotechniki, Budowy 

Okr´tów i Maszyn Okr´towych, 

Chemii oraz Nauk Ogólnych. W roku 

akademickim 1904/1905 kadr´ 

naukowo-dydaktycznà politechniki 

stanowi∏o: 28 profesorów etatowych, 

1 profesor honorowy, 12 docentów, 

4 lektorów oraz 40 asystentów. 

W Wolnym MieÊcie Gdaƒsku studenci 

Polacy stanowili drugà pod 

wzgl´dem liczebnoÊci po Niemcach 

grup´ narodowoÊciowà na gdaƒskiej 

uczelni. 

Po II wojnie Êwiatowej dekretem 

Rady Ministrów z dnia 24 maja 

1945 roku Politechnika Gdaƒska 

zosta∏a przekszta∏cona w polskà 

paƒstwowà szko∏´ akademickà. 

Uczelnia podzielona zosta∏a na 

6 wydzia∏ów: Wydzia∏ In˝ynierii 

Làdowej, Wydzia∏ Mechaniczno- 

-Elektryczny, Wydzia∏ Budowy 

Okr´tów, Wydzia∏ Chemiczny, Wydzia∏ 

Architektury oraz Wydzia∏ 

Elektryczny. W tym czasie kadr´ 

naukowà politechniki w Gdaƒsku 

stanowili profesorowie z Politechnik: 

Lwowskiej i Warszawskiej, z Uniwersytetu 

Wileƒskiego, a tak˝e 

wielu przedwojennych absolwentów 

gdaƒskiej uczelni. 

Obecnie na 9 wydzia∏ach, pod 

kierunkiem 1260 nauczycieli akademickich 

kszta∏ci si´ ponad 

27 tys. studentów. W ofercie kszta∏cenia 

sà unikatowe w skali kraju 

kierunki, np. in˝ynieria mechaniczno-medyczna 

czy te˝ chemia 

budowlana. 

Uczelnia majàca za sobà wiele 

lat istnienia wcià˝ si´ rozwija. 

W lutym br. na Politechnice Gdaƒskiej 

rozpocz´to realizacj´ projektu 

„In˝ynier Przysz∏oÊci”. W ramach 

projektu zmodernizowane b´dà 

obiekty wydzia∏ów: mechanicznego 

oraz oceanotechniki. Powstanie 

ponad 900 nowoczesnych stanowisk 

edukacyjnych do prowadzenia 

zaj´ç praktycznych. Celem 

projektu wartego ponad 67 mln z∏ 

jest podniesienie atrakcyjnoÊci i poziomu 

studiowania przez stworzenie 

nowoczesnej infrastruktury 

wraz z odpowiednià aparaturà i wyposa˝eniem 

edukacyjnym. Dzi´ki 

tej inwestycji Politechnika Gdaƒska 

b´dzie mog∏a wdro˝yç Zintegrowany 

System Kszta∏cenia In- 

˝ynierów Przysz∏oÊci, który wykorzystuje 

koncepcj´ systemu kszta∏cenia 

CDIO (Conceive – Design – 

Implement – Operate) opracowanà 

przez MIT w USA. Koncepcja 

ta polega m.in. na realizacji programu 

kszta∏cenia zorganizowanego 

wokó∏ wzajemnie wspierajàcych 

si´ dyscyplin, du˝ej liczbie 

projektów studenckich oraz aktywnym 

i doÊwiadczalnym kszta∏ceniu 

realizowanym w nowoczesnych 

laboratoriach i halach konstrukcyjnych. 

Gmach G∏ówny Politechniki Gdaƒskiej, projekt Alberta Carstena 


3


Wydzia∏ Mechaniczny 

Mechanika i zwiàzane nià zagadnienia 

zajmowa∏y zawsze wa˝ne 

miejsce w dzia∏alnoÊci naukowej 

i dydaktycznej gdaƒskiej politechniki. 

W pierwszym okresie istnienia 

uczelni powsta∏ Oddzia∏ In˝ynierii 

Mechanicznej i Elektrotechniki. 

W 1922 r. rozdzielono je i w∏àczono 

do wspólnego Wydzia∏u Techniki 

Maszynowej, Techniki Okr´towej 

i Elektrotechniki. W 1926 r. 

nazw´ wydzia∏u zmieniono na Wydzia∏ 

Budowy Maszyn, Elektrotechniki 

i Techniki Okr´towej i Lotniczej, 

który od 1938 roku dzia∏a∏ 

ju˝ tylko pod nazwà Wydzia∏u Maszynowego. 

W okresie powojennym zosta∏ 

powo∏any Wydzia∏ Mechaniczny, 

a pierwsze zajćia dydaktyczne po 

wojnie odby∏y si´ 22 paêdziernika 

1945 r. Pierwszym dziekanem Wydzia∏u 

Mechanicznego zosta∏ d∏ugoletni 

dziekan Wydzia∏u Mechanicznego 

Politechniki Warszawskiej 

prof. Karol Taylor, b´dàcy tak- 

˝e kierownikiem Katedry Silników 

Spalinowych na Wydziale Mechanicznym 

Politechniki Gdaƒskiej. 

W tym czasie z Wydzia∏em Mechanicznym 

Politechniki Gdaƒskiej 

zwiàzanych by∏o wielu wybitnych 

naukowców, m.in. prof. Maksymilian 

Tytus Huber* – twórca hipotezy 

energii w∏aÊciwej odkszta∏cenia 

postaciowego, tzw. hipotezy Hubera, 

prof. Robert Szewalski – specjalista 

w dziedzinie energetyki cieplnej, 

za∏o˝yciel Instytutu Maszyn Przep∏ywowych 

PAN, prof. Adolf Polak 

– konstruktor pierwszych budowanych 

w Polsce wysokopr´˝nych 

silników spalinowych, prof. Edward 

Geisler, prof. Wiktor WiÊniewski 

i wielu innych. 

Do osiàgni´ç wydzia∏u z tamtego 

okresu mo˝na zaliczyç pierwszy 

polski samochód ci´˝arowy 

„Star-20”, produkowany w Starachowicach, 

którego konstrukcja 

zosta∏a opracowana przez zespó∏ 

prof. Mieczys∏awa D´bickiego. Równie˝ 

pierwsza powojenna obrabiarka 

do metali – wytwarzana 

przez Zak∏ady H. Cegielskiego w Poznaniu, 

to konstrukcja zespo∏u kierowanego 

przez prof. Edwarda 

Geislera. Pod kierunkiem prof. 

* Prof. M.T. Huber by∏ równie˝ autorem 

publikacji w „Przeglàdzie Mechanicznym” 

Dziedziniec im. Daniela Gabriela 

Fahrenheita 

Antoniego Koz∏owskiego zaprojektowany 

zosta∏ kocio∏ parowy okr´towy, 

a tak˝e maszyna parowa 

o N – 1300 KM skonstruowana pod 

kierunkiem prof. Polaka, zamontowana 

jako g∏ówny nap´d na l polskim 

rudow´glowcu „So∏dek”. 

Prezentujàc wybitnych mechaników 

zwiàzanych z Politechnikà 

Gdaƒskà, nie sposób nie wspomnieç 

o prof. Janie Kruszewskim-Majewskim, 

autorze oryginalnej, polskiej 

metody modelowania i analizy dynamicznej 

z∏o˝onych uk∏adów mechanicznych 

zwanej metodà sztywnych 

elementów skoƒczonych. 

Potwierdzeniem wysokiego poziomu 

naukowego Wydzia∏u Mechanicznego 

PG sà liczne nagrody i wyró˝nienia 

przyznawane jego pracownikom, 

m.in. laureatem Nagrody 

Naukowej Miasta Gdaƒska imienia 

Jana Heweliusza zosta∏ prof. Edmund 

Wittbrodt, pe∏niàcy w latach 

1990 – 1996 funkcj´ rektora Politechniki 

Gdaƒskiej, senator RP od 

roku 1997 i minister edukacji narodowej 

w okresie 2000 – 2001. 

Z kolei prof. dr hab. in˝. Jan Stàsiek, 

prof. zw. PG, obecny dziekan Wydzia∏u 

Mechanicznego uhonorowany 

zosta∏ nagrodà premiera 

za wybitny dorobek naukowy za 

rok 2007. 

Od 1992 r. nastàpi∏o po∏àczenie 

podzielonego w 1956 r. wydzia∏u 

i powrót do pierwotnej nazwy. 

Wydzia∏ Mechaniczny jest jednym 

z najwi´kszych w Politechnice 

Gdaƒskiej i mo˝e pochwaliç si´ 

wieloma osiàgnićiami naukowymi 

i wdro˝eniowymi. Obecnie na wydziale 

wiedz´ zdobywa ok. 2800 studentów 

na studiach stacjonarnych 

i zaocznych. 

Wydzia∏ Mechaniczny oferuje studia 

na kierunkach: energetyka, zarzàdzanie 

i in˝ynieria produkcji, 

mechatronika, mechanika i budowa 

maszyn, in˝ynieria materia∏owa 

oraz in˝ynieria mechaniczno-medyczna. 

Ten ostatni kierunek prowadzony 

wspólnie z Gdaƒskim Uniwersytetem 

Medycznym jest unikatowy 

w skali kraju. Studenci tego 

kierunku zdobywajà wiedz´ z zakresu 

projektowania z wykorzystaniem 

nowoczesnych narz´dzi 

obliczeniowych, wytwarzania, budowy 

i eksploatacji maszyn, ze szczególnym 

uwzgl´dnieniem in˝ynierii 

medycznej. W planie zaj´ç oprócz 

zagadnieƒ zwiàzanych z wiedzà 

in˝ynierskà znajdujà si´ tak˝e zajćia 

z wiedzy medycznej, m.in. wyk∏ady 

z anatomii i fizjologii cz∏owieka, 

chirurgii, biochemii, neurologii, 

immunologii i wielu innych. 

Studenci majà do wyboru dwie 

specjalnoÊci: Konstrukcja, eksploatacja 

oraz Technologie, materia∏y, 

implanty. 

Absolwenci tego kierunku mogà 

znaleêç zatrudnienie w sferze projektowej, 

konstrukcyjnej i technologicznej, 

obszarach zwiàzanych z produkcjà 

i eksploatacjà mechanicznych 

urzàdzeƒ stosowanych w zabiegach 

operacyjnych, procedurach 

leczniczych i rehabilitacyjnych itd. 

Sà poszukiwani tak˝e przez firmy 

specjalizujàce si´ w projektowaniu 

oraz wytwarzaniu sztucznych narzàdów 

i protez oraz zak∏ady us∏ugowe 

zajmujàce si´ doborem, zakupem, 

instalacjà i naprawà tych 

urzàdzeƒ. 

Absolwenci specjalnoÊci in˝ynieria 

mechaniczno-medyczna sà 

autorami ciekawych wdro˝eƒ. Przyk∏adem 

takiego wdro˝enia jest urzàdzenie 

pod nazwà SKOL-AS, które 

s∏u˝y rehabilitacji dzieci w wieku 

3 – 16 lat. Wykorzystuje biomechaniczne 

uwarunkowania przyczyniajàce 

si´ do progresji skrzywienia 

kr´gos∏upa oraz umo˝liwia odbudowanie 

funkcji mi´Êni odpowiedzialnych 

za prawid∏owe u∏o˝enie 

kr´gów. Dzi´ki urzàdzeniu mo˝na 

skorygowaç skrzywiony kr´gos∏up 

o kilkanaÊcie stopni w pó∏ roku! 

Co wićej jest czternastokrotnie 

taƒsze ni˝ inne dost´pne na rynku 

urzàdzenia tego typu. Autorami 

tego wdro˝enia sà ¸ukasz Piekarski 

i Mateusz Pawelec z firmy Terma 

Sp. z o.o. 

Równie˝ urzàdzenie Avior – umo˝liwiajàce 

skutecznà i kompleksowà 

rehabilitacj´ koƒczyny dolnej, 

 



Najnowsze pakiety Autodesk Design Suite 2015 

NowoÊci obejmujà: rozszerzone portfolio oprogramowania i jego 

Êcis∏à integracj´ z Autodesk 360, ulepszony AutoCAD, elastyczne 

i dogodne opcje subskrypcji 

Dokoƒczenie z 4 str. 

szczególnie stawu skokowego za pomocà 

çwiczeƒ biernych, czynnych, 

oporowych oraz funkcjonalnych 

– zosta∏o zaprojektowane przez absolwentów 

gdaƒskiej politechniki. 

Szczególnie ciekawà konstrukcjà 

jest innowacyjny chodzik – Pomykacz 

autorstwa in˝. Moniki Wilczyƒskiej. 

Pomykacz jest efektem pracy 

in˝ynierskiej powsta∏ej pod kierunkiem 

prof. Marka Szkodo, kierownika 

Katedry In˝ynierii Materia∏owej 

i Spajania. Konstrukcja sk∏ada si´ 

z trzech po∏àczonych ze sobà dmuchanych 

kó∏ek, wewnàtrz których 

znajduje si´ siedzisko. Oprócz nauki 

chodzenia urzàdzenie u∏atwi ma∏ym 

dzieciom tak˝e p∏ywanie. Autorka 

chodzika z∏o˝y∏a wniosek o objćie 

urzàdzenia ochronà patentowà. 

Warto dodaç, ˝e Wydzia∏ Mechaniczny 

w ubieg∏ym roku po raz 

pierwszy zorganizowa∏ warsztaty 

„MedDESIGN. Razem dla niepe∏nosprawnych 

– konstruktorzy i projektanci”. 

Warsztaty wspó∏organizowa∏a 

Akademia Sztuk Pi´knych 

w Gdaƒsku oraz Terma Sp. z o.o. 

W roku 2005 Paƒstwowa Komisja 

Akredytacyjna pozytywnie oceni∏a 

kierunek in˝ynieria materia∏owa, 

a w roku 2006 – kierunek mechanika 

i budowa maszyn. 

Autodesk wprowadzi∏ na rynek 

najnowsze pakiety Autodesk Design 

Suite 2015, ÊciÊle zintegrowane 

z us∏ugami w chmurze Autodesk 

360. Dzi´ki temu niektóre symulacje, 

analizy oraz inne czynnoÊci 

mogà byç wykonywane za pomocà 

jednego kliknićia. 

Ka˝dy pakiet Autodesk Design 

Suite 2015 zawiera AutoCAD 2015 

– najbardziej zaawansowanà wersj´ 

z dotychczasowych. Nowy interfejs 

i ulepszone narz´dzia zwi´kszajàce 

wydajnoÊç pracy umo˝liwiajà 

osiàganie nowych standardów 

projektowania i tworzenia 

dokumentacji. Ponadto, subskrypcja 

Autodesk pozwala klientom 

dzia∏aç elastycznie, oferujàc 

wszechstronne i dogodne sposoby 

korzystania z narz´dzi, zawsze gdy 

sà potrzebne. 

Nowe funkcje i mo˝liwoÊci w pakietach 

Autodesk Product Design Suite 2015 

Autodesk AutoCAD Design 

Suite oferuje udoskonalony interfejs 

i zapewnia lepszà obs∏ug´ 

chmur punktów, pozwalajàcà przenosiç 

Êwiat rzeczywisty do Auto- 

CAD oraz prostsze sposoby pracy 

z mapami online i innymi informacjami 

o lokalizacjach geograficznych. 

Autodesk Factory Design Suite 

umo˝liwia ∏atwiejsze przechodzenie 

z dwuwymiarowych rysunków 

w AutoCAD do trójwymiarowych 

uk∏adów zak∏adów produkcyjnych, 

u∏atwione wykorzystanie 

klasycznych procesów projektowych, 

obs∏ug´ chmur punktów 

do uchwycenia bie˝àcego stanu 

zak∏adu, rozszerzone wykorzystanie 

danych Factory Design oraz 

ulepszenia aplikacji Factory Design 

Mobile. 

Siemens PLM Software, w ramach 

inwestycji w edukacj´ w dziedzinie 

nauki, technologii, in˝ynierii i matematyki 

(STEM), udost´pni∏ darmowà 

licencj´ oprogramowania Tecnomatix 

Jack, przeznaczonà dla studentów. 

Tecnomatix Jack firmy Siemens to 

oprogramowanie do symulacji wirtualnych 

modeli postaci ludzkich, 

analizujàce ergonomi´ manualnych 

zadaƒ w zak∏adach produkcyjnych. 

Celem programu jest pokazanie 

in˝ynierom odpowiedzialnym za 

ergonomi´ i bezpieczeƒstwo stanowiska 

pracy, w jaki sposób oprogramowanie 

mo˝e pomóc im w przeprowadzaniu 

wirtualnych analiz dla 

czynników ludzkich i w konsekwencji 

we wprowadzaniu korekt przed 

rozpoczćiem produkcji. 

Studenci mogà pobraç darmowà 

licencj´ Tecnomatix Jack na 

12 miesićy. 

Autodesk Plant Design Suite 

wprowadza znaczàce ulepszenia 

programu AutoCAD Plant 3D, 

w tym obs∏ug´ Êrodka ci´˝koÊci, 

zestawieƒ materia∏owych (BOM), 

modelowania z wykorzystaniem 

odcinków rur o sta∏ej d∏ugoÊci, rysowania 

schematów orurowania 

i oprzyrzàdowania (P&ID), a tak˝e 

usprawnienia tworzenia rysunków 

izometrycznych. 

Autodesk Product Design 

Suite wprowadza wyjàtkowe mo˝liwoÊci 

modelowania swobodnego, 

nowy sposób obs∏ugi i ulepszenia 

zwiàzane z wydajnoÊcià projektowania. 

Konkretne funkcje i mo˝liwoÊci 

uzale˝nione sà od wersji (Standard, 

Premium, Ultimate) ka˝dego z pakietów. 

Klienci z bran˝y produkcyjnej zyskujà 

∏atwy dost´p do nowej us∏ugi 

w chmurze, jakà jest Process 

Analysis 360, pozwalajàcej in˝ynierom 

i projektantom systemów 

modelowaç, analizowaç i optymalizowaç 

procesy produkcyjne. Owa 

dost´pnoÊç – w powiàzaniu z innymi 

ulepszeniami i rozszerzeniami 

– eliminuje „bariery wejÊcia”, 

zwi´kszajàc dost´pnoÊç oprogramowania, 

równie˝ dla poczàtkujàcych 

u˝ytkowników. 

Szczegó∏owe informacje 

mo˝na znaleêç na 

http://www.autodesk.pl/subscription 

Tecnomatix Jack dla studentów 

Opis produktu 

Przedsi´biorstwa produkcyjne 

z ró˝nych bran˝ zajmujà si´ problemem 

ergonomii czynnoÊci wykonywanych 

manualnie ju˝ na wczesnych 

etapach projektowania produktu 

i planowania produkcji. Produkty 

Tecnomatix do symulacji Jack 

and Process Simulate Human umo˝liwiajà 

zwi´kszenie bezpieczeƒstwa, 

wydajnoÊci i komfortu Êrodowiska 

pracy dzi´ki wykorzystaniu 

wirtualnych modeli postaci 

ludzkich. Ârodowisko pracy mo˝na 

analizowaç, dopasowujàc charakterystyk´ 

modeli do specyficznych 

cech danej populacji. Projekty i procesy 

mo˝na testowaç pod wzgl´dem 

wielu ró˝nych czynników, 

takich jak ryzyko obra˝eƒ, wygoda 

u˝ytkownika, dost´pnoÊç, linia 

wzroku, wydatek energii, limity 

zu˝ycia oraz inne wa˝ne parametry. 


5


Najwa˝niejsze funkcje i korzyÊci 

Funkcje 

Skalowalne postacie ludzkie 

o du˝ej precyzji antropometrycznej 

i biomechanicznej 

Wsparcie dla analizy ergonomicznej 

personelu na ca∏ym Êwiecie 

dzi´ki wykorzystaniu baz danych 

specyficznych dla danego kraju 

Kompleksowy pakiet narz´dzi 

do analizy ergonomii 

Zaawansowany algorytm sylwetki, 

który pozwala równie˝ na 

analiz´, w jaki sposób cia∏o reaguje 

na zwi´kszonà si∏´ dzia∏ajàcà 

w okreÊlonym kierunku 

Zarzàdzanie szerokà gamà 

scenariuszy miejsca pracy, które 

uwzgl´dniajà prac´ na ró˝nych 

poziomach, na schodach i rampach 

Analiza obszarów niewidocznych 

i pola widzenia 

Zakresy zasi´gu w celu szybkiej 

konfiguracji miejsca pracy 

Obs∏uga szerokiego zakresu 

urzàdzeƒ do rejestrowania ruchu 

w rzeczywistoÊci wirtualnej, w tym 

Microsoft Kinect ® dla Windows 

KorzyÊci 

Poprawa zgodnoÊci ze standardami 

ergonomii podczas etapu konstrukcji 

i in˝ynierii produkcji 

Uniknićie kosztów dzi´ki szybkiemu 

ujawnianiu problemów z wydajnoÊcià 

ludzkà i mo˝liwoÊciami 

Usprawnienie komunikacji 

problemów in˝ynieryjnych zwiàzanych 

z naruszeniami przepisów bezpieczeƒstwa 

miejsca pracy 

Wizualne rejestrowanie i przechowywanie 

najlepszych praktyk na 

potrzeby przysz∏ych projektów 

Wi´ksze bezpieczeƒstwo i wydajnoÊç 

miejsca pracy 

Programowanie kompleksowych cykli szlifowania 

Oferowana przez producenta szlifierek, 

firm´ Okamoto, technologia 

sterowania iQ daje u˝ytkownikom 

z ró˝nych bran˝ przemys∏u mo˝liwoÊç 

szybszego szlifowania, w sposób 

bardziej precyzyjny i ekonomiczny. 

Wystarczy wprowadziç kilka 

parametrów, aby system iQ samoczynnie 

ustawi∏ optymalne wartoÊci 

dla cykli szlifowania równie˝ dla 

bardzo z∏o˝onych aplikacji. 

Operator mo˝e wprowadziç na 

interfejsie graficznym za poÊrednictwem 

ekranu dotykowego z przejrzystymi 

symbolami zarówno dane Êciernicy, 

jak i parametry szlifowania (fot.). 

Za pomocà wyÊwietlanych na interfejsie 

u˝ytkownika tekstów mo˝e 

∏atwo i szybko zaprogramowaç równie˝ 

skomplikowane procesy szlifowania 

powierzchni, frontów, rowków, 

skosów i promieni oraz elementów 

po obróbce wg∏´bnej. Mo˝liwe jest 

tak˝e wyrównywanie promieni i skosów 

przez proste wprowadzenie kilku 

danych. Do przedstawionych graficznie 

kszta∏tów elementów bardzo 

szybko przypisywane sà odpowiednie 

wymiary, po czym nast´puje ich 

obróbka. Ponadto system sterowania 

sam proponuje odpowiednie parametry 

szlifowania i wyrównywania, 

odpowiednie do rodzaju i ziarnistoÊci 

tarczy szlifierskiej. Operator maszyny 

mo˝e tak˝e w ka˝dej chwili 

zmieniç bezpoÊrednio na ekranie 

wartoÊci posuwów i dosuwów podczas 

procesu szlifowania. 

System iQ mo˝na rozszerzyç z wersji 

podstawowej, s∏u˝àcej wy∏àcznie 

do szlifowania p∏askiego, do kompletnie 

wyposa˝onej wersji CNC. 

Pozwala to na przyk∏ad na bezproblemowà 

integracj´ z systemami CAM 

s∏u˝àcymi do tworzenia programów 

Du˝y ekran dotykowy 

TFT oraz w wi´kszoÊci 

intuicyjny interfejs 

u˝ytkownika 

to tylko niektóre 

z wyró˝niajàcych si´ 

cech nowo zaprojektowanego 

systemu 

sterujàcego; kszta∏t 

elementu wybiera 

si´ na przyk∏ad 

z listy, a dane wprowadza 

przy u˝yciu 

maski (fot. Okamoto 

Europe) 

do dowolnych kszta∏tów dla tarczy 

szlifierskiej oraz elementu. 

Firma Okamoto zastosowa∏a ju˝ 

technologi´ iQ w wielu nowych modelach. 

System sterowania iQ przyczynia 

si´ na przyk∏ad do wy˝szej 

wydajnoÊci szlifierek p∏askich serii 

ACC-CA Li. W po∏àczeniu z elementami 

nap´dowymi o najwy˝szej wydajnoÊci 

u˝ytkownik mo˝e, zdaniem 

firmy Okamoto, wykonywaç szlifowanie 

wg∏´bne o maksymalnie 

46% szybciej, a szlifowanie p∏askie 

o maksymalnie 30% szybciej ni˝ 

w przypadku zwyk∏ych maszyn. 



M∏odzi chcà czegoÊ wićej! 

Cz∏onkowie ko∏a naukowego PolSl 

Racing z Politechniki Âlàskiej ju˝ 

w wakacje wystartujà w wyÊcigu 

Formu∏y Student we W∏oszech! 

M∏odzi ludzie zapragn´li zaanga˝owaç 

si´ w coÊ wielkiego, wychodzàcego 

poza krajowe ramy kszta∏cenia. 

Tak powsta∏a idea samodzielnego 

zaprojektowania i zbudowania bolidu, 

który ju˝ wkrótce ma ruszyç na 

tor Riccardo Paletti pod Modenà. 

Formu∏a Student to najwi´ksze 

i najbardziej presti˝owe zawody motoryzacyjne 

dla studentów z ca∏ego 

Êwiata. ¸àcznie zaanga˝owanych jest 

w nie ponad 500 zespo∏ów! Zawody 

odbywajà si´ na czterech kontynentach, 

w kilkunastu krajach, m.in. 

na torze Silverstone w Wielkiej Brytanii 

oraz Hockenheimring w Niemczech. 

Ideà zawodów jest samodzielne 

zaprojektowanie, zbudowanie 

i przetestowanie prototypu 

pojazdu wyÊcigowego o stylistyce 

Formu∏y 1. Rang´ zawodów podkreÊla 

fakt, i˝ sà one obj´te patronatem 

tak znanych marek jak np. 

Jaguar, Porsche czy Bosch. 

Stworzenie gotowego samochodu 

wyÊcigowego na podstawie za∏o˝eƒ 

regulaminowych wymaga ogromnej 

wiedzy, kreatywnoÊci i dok∏adnoÊci. 

Pasjonaci motoryzacji, jakimi sà 

cz∏onkowie Zespo∏u PolSl Racing, nie 

mogli pozostaç oboj´tnymi wobec 

takiego wyzwania. Doskonale zdajà 

sobie spraw´, ˝e uczestniczàc w zawodach 

FSAE Italy, majà ogromne 

szanse poszerzenia swojej wiedzy, 

zdobycia cennego doÊwiadczenia 

i zaprezentowania si´ wÊród potencjalnych 

przysz∏ych pracodawców. 

Aby usprawniç dzia∏ania Zespo∏u, 

zosta∏ on podzielony na sektory, takie 

jak: Rama, Zawieszenie, Ârodowisko 

Kierowcy, Uk∏ad Hamulcowy, Aerodynamika, 

Elektronika, Uk∏ad Nap´dowy, 

Zarzàdzanie i Marketing oraz 

Dobór Materia∏ów. W ten sposób 

mo˝liwe jest prowadzenie kilku prac 

jednoczeÊnie, a ka˝dy cz∏onek zespo- 

∏u zajmuje si´ tym, co szczególnie go 

interesuje. Ko∏o zrzesza studentów 

ró˝nych wydzia∏ów Politechniki 

Âlàskiej, dzi´ki czemu mo˝liwa jest 

mi´dzy nimi wymiana wiedzy i doÊwiadczeƒ 

z ró˝nych dziedzin nauki. 

Zapa∏ do pracy nie opuszcza tych 

m∏odych, ambitnych ludzi. Zamkni´to 

prace projektowe ramy pojazdu 

oraz przeprowadzono niezb´dne 

analizy wytrzyma∏oÊciowe. Prowadzone 

sà równie˝ prace nad poszyciem 

pojazdu, których efekty ju˝ 

wkrótce b´dzie mo˝na zobaczyç. 

Równie intensywne dzia∏ania trwajà 

w podzespole Ârodowiska Kierowcy, 

gdzie ju˝ niebawem ukoƒczone 

b´dà: model kierownicy, deski rozdzielczej, 

fotela oraz jego mocowania, 

a tak˝e pasów bezpieczeƒstwa. 

Cz∏onkowie zespo∏u Elektroniki równie˝ 

majà pe∏ne rće roboty – trwajà 

prace nad uk∏adem telemetrii, który 

umo˝liwi Êledzenie wszystkich parametrów 

bolidu, takich jak temperatura 

oleju czy pr´dkoÊç. 

Aktywnie dzia∏a tak˝e zespó∏ 

Zarzàdzania i Marketingu, którego 

g∏ównym zadaniem jest pozyskiwanie 

sponsorów. Ze wzgl´du na 

charakter zawodów Formu∏a Student 

niezwykle wa˝ne jest wsparcie merytoryczne 

i finansowe wielu przedsi´biorstw. 

Wszystkie podzespo∏y 

pracujà na najwy˝szych obrotach, 

zdajàc sobie spraw´ z presji czasu, 

która wcale ich nie przera˝a, a wrćz 

przeciwnie – motywuje do jeszcze 

efektywniejszego dzia∏ania. 


7


Nowa technologia mycia przemys∏owego 

z zastosowaniem preparatów rozpuszczalnikowych 

Organiczne rozpuszczalniki sà 

powszechnie stosowane do mycia 

powierzchni po obróbce mechanicznej 

elementów: 

– mocno zaolejonych, 

– trudnych do wysuszenia, 

– w których odt∏uszczone powierzchnie 

poddawane sà póêniej 

specjalistycznym procesom, np. 

utwardzaniu. 

Firma Dürr Ecoclean oferuje ekonomiczne, 

niezawodne i ekologiczne 

systemy myjàce wyposa˝one w: 

– system odzysku ciep∏a, 

– ciàg∏à filtracj´ w by-passie, 

– wymuszony przep∏yw. 

Zapewniajà one tak˝e: 

– wysokà wydajnoÊç, 

– zredukowanà emisj´ LZO, 

– energooszcz´dnà prac´ urzàdzenia. 

Systemy myjàce Dürr Ecoclean 

mogà równie˝ pracowaç z zastosowaniem 

w´glowodorów chlorowcopochodnych 

oraz alkoholi modyfikowanych. 

Urzàdzenia pracujà 

w podciÊnieniu i zawsze wyposa- 

˝one sà w wanny okapowe. Systemy 

te mogà byç równie˝ zaadaptowane 

do bardzo rygorystycznych wymagaƒ 

dotyczàcych czystoÊci, wydajnoÊci, 

skomplikowania kszta∏tów 

i (jeÊli to konieczne) konserwacji, co 

jest mo˝liwe dzi´ki odpowiednio 

dobranym rozmiarom, technologii, 

systemowi suszenia oraz oczyszczania 

medium. 

Krótkie czasy cykli 

minimalizujà czasy przestojów 

Aby osiàgnàç optymalnà wydajnoÊç 

mycia nawet przy rygorys- 

tycznych wymaganiach czystoÊci, 

w urzàdzeniach firmy Dürr Ecoclean 

stosuje si´ systemy pró˝niowe, które 

sà wyposa˝one we wzmocnione 

pompy i system po∏àczeƒ o du˝ej 

Êrednicy. Te w∏aÊnie cz´Êci sk∏adowe 

umo˝liwiajà szybkie nape∏nianie 

i opró˝nianie komory roboczej oraz 

zbiorników, jednoczeÊnie zapewniajàc 

dop∏yw medium myjàcego do 

kosza, w którym umieszczone sà elementy. 

System pró˝niowy z ciÊnieniem 

koƒcowym poni˝ej 1 mbara 

zapewnia szybkie suszenie nawet 

w przypadku cz´Êci o bardzo skomplikowanej 

geometrii. Powoduje to 

skrócenie czasu cyklu mycia oraz 

zwi´ksza wydajnoÊç procesu. 

Bardzo wyspecjalizowane procesy 

(np. w przemyÊle medycznym), 

gdzie wymagane sà niezaolejone 

powierzchnie, wymagajà niezwykle 

precyzyjnego mycia, poniewa˝ mycie 

cz´sto poprzedza takie procesy, 

jak: utwardzanie, powlekanie CVD/ 

PVD, lutowanie, spawanie lub klejenie. 

W tym celu systemy myjàce 

firmy Dürr mogà byç wyposa˝one 

w wi´kszà liczb´ zbiorników umo˝liwiajàcych 

wieloetapowe mycie. Komora 

robocza wykonana z elektropolerowanego 

materia∏u oraz optymalne 

warunki przep∏ywu medium 

gwarantujà brak pozosta∏oÊci zanieczyszczeƒ 

w systemie, tak aby 

czyste cz´Êci nie zosta∏y ponownie 

zabrudzone. Wysoka jakoÊç mycia 

jest mo˝liwa dzi´ki systemowi ciàg∏ej 

filtracji w by-passie, który filtruje 

medium myjàce 100 razy w ciàgu 

godziny. Oznacza to, ˝e w ka˝dym 

dwuminutowym cyklu medium jest 

filtrowane przynajmniej 

trzykrotnie. 

System oczyszczania 

medium myjàcego 

Aby utrzymywaç stale 

dobrà jakoÊç medium 

myjàcego, systemy Dürr 

Ecoclean w standardowym 

wyposa˝eniu 

majà wbudowane jednostki 

destylacyjne oraz 

systemy ciàg∏ej filtracji 

w by-passie. Destylarka 

zapewnia dobre efekty 

odt∏uszczania nawet przy 

iloÊci wnoszonego oleju 

na poziomie 5 l/h. Przy wi´kszych 

iloÊciach oleju lub w wypadku bardziej 

dok∏adnego mycia, system 

mo˝na wyposa˝yç w dodatkowà 

jednostk´ do separacji oleju. Destylarka 

zmniejsza iloÊç medium 

w usuni´tym oleju do mniej ni˝ 1%, 

dzi´ki czemu mo˝liwe jest jego ponowne 

zastosowanie. 

System ciàg∏ej filtracji oczyszcza 

medium zarówno w czasie nape∏niania, 

jak i opró˝niania komory roboczej. 

Wszystkie obudowy filtrów 

umo˝liwiajà stosowanie filtrów workowych 

lub patronowych i mo˝na 

je ∏atwo wymieniaç. Aby uzyskaç 

jeszcze lepsze efekty filtracji, mo˝liwe 

jest zastosowanie filtrów o przepustowoÊci 

do 1 mikrometra. 

Energooszcz´dnoÊç 

Systemy myjàce firmy Dürr sà 

równie˝ energooszcz´dne. Pierwszy 

zbiornik na medium jest podgrzewany 

wy∏àcznie przez ciep∏o odzyskane 

z destylarki. Dzi´ki inteligentnemu 

systemowi kontrolnemu (wykonanemu 

zgodnie ze specyfikà 

trybu pracy u˝ytkownika) mo˝liwe 

jest zaoszcz´dzenie do 20% energii 

elektrycznej. Na ˝yczenie klienta 

mo˝e zostaç równie˝ wprowadzona 

dodatkowa regulacja mocy grzewczej 

w systemie destylacji, co redukuje 

zu˝ycie energii na tym etapie 

nawet do 40%. Równie˝ system 

ch∏odzenia jest energooszcz´dny, 

jako ˝e do obs∏ugi nie jest potrzebna 

energia elektryczna. 

Inteligentna technologia 

redukuje emisj´ LZO 

Wszystkie systemy firmy Dürr 

emitujà mniej LZO, ni˝ jest to okreÊlone 

przez dopuszczalny próg, tj. 

1 tona rozpuszczalnika, zgodnie z dyrektywà 

dotyczàcà emisji LZO. Jest 

to mo˝liwe dzi´ki efektywnemu systemowi 

oczyszczania medium oraz 

zastosowaniu skraplaczy, pracujàcych 

w niskich temperaturach, które 

och∏adzajà wychodzàce powietrze 

do temperatury w zakresie 0 do +5°C. 

Powoduje to, ˝e st´˝enie rozpuszczalnika 

w powietrzu na wyjÊciu jest bardzo 

niskie w porównaniu z tradycyjnymi 

systemami ch∏odzàcymi, które 

uzyskujà temperatur´ ok. +25°C. 

èród∏o: Dürr Ecoclean GmbH 



9


Targi przemys∏u maszynowego w Kielcach 

Kolejna, VII edycja Targów Obróbki 

Metali, Obrabiarek i Narz´dzi 

STOM-TOOL oraz Targów Obróbki 

Blach STOM-BLECH odbywa∏a 

si´ w terminie 26 – 28 marca br. 

Fot. Targi Kielce 

w Kielcach. W czasie trzech dni targowych 

odby∏o si´ 8 imprez wystawienniczych, 

które odwiedzi∏o blisko 

6000 zwiedzajàcych. 

Podczas tegorocznych wystaw 

554 wystawców na 6 500 m 2 prezentowa∏o 

mi´dzy innymi maszyny 

do obróbki metali, w tym maszyny, 

urzàdzenia i technologie do obróbki 

wiórowej, wycinarki laserowe, wykrawarki 

oraz oprzyrzàdowanie technologiczne 

obrabiarek. 

RównoczeÊnie z targami STOM- 

-TOOL i STOM-BLECH odbywa∏y si´ 

dwie premierowe wystawy: Targi 

Laserów i Technologii Laserowych 

STOM-LASER oraz Targi Wirtualizacji 

Procesów WIRTOPROCESY. 

Podczas STOM-LASER prezentowane 

by∏y mechanizmy i oprzyrzàdowanie 

wykorzystywane w systemach 

laserowych, oprogramowanie, 

procesy rapid prototyping 

oraz technologie przygotowania 

powierzchni. Na targach WIRTO- 

PROCESY mo˝na by∏o zapoznaç si´ 

z najnowoczeÊniejszymi technologiami 

projektowania i tworzenia prototypów 

od momentu projektowania 

komputerowego do drukowania 

przestrzennego. WÊród wydarzeƒ 

towarzyszàcych du˝ym zainteresowaniem 

cieszy∏y si´ takie wydarzenia 

jak Dzieƒ druku 3D oraz Konferencja 

Skaner 3D. 

W tym samym terminie odbywa∏a 

si´ IX edycja Mi´dzynarodowych 

Targów Technologii i Urzàdzeƒ dla 

Spawalnictwa organizowana przy 

wspó∏pracy z Instytutem Spawalnictwa 

oraz Polskà Izbà Spawalniczà, 

a tak˝e targi PNEUMATICON 

oraz CONTROL-STOM. Zakres bran- 

˝owy VII Targów Pneumatyki, Hydrauliki, 

Nap´dów i Sterowaƒ obejmowa∏, 

mi´dzy innymi: silniki, filtry, 

turbiny, spr´˝arki i przetworniki. 

XIX Targi Przemys∏owej Techniki 

Pomiarowej to prezentacja najnowoczeÊniejszych 

maszyn i urzàdzeƒ, 

a tak˝e liczne pokazy innowacyjnych 

metod pomiarowych i badania 

materia∏ów. 

WÊród imprez towarzyszàcych 

targom du˝à popularnoÊcià cieszy∏a 

si´ konferencja 4Poland zorganizowana 

przez Grup´ Polskie Centrum 

Narz´dziowe S.A. W czasie 

wystawy EXPO-SURFACE odbywa∏y 

si´ wyk∏ady prowadzone przez 

ekspertów naukowych z Katedry 

Chemii i Korozji Metali Wydzia∏u 

Odlewnictwa Akademii Górniczo- 

-Hutniczej w Krakowie. Piàta edycja 

Targów Technologii Antykorozyjnych 

oraz Ochrony Powierzchni 

by∏a tak˝e okazjà do wymiany doÊwiadczeƒ 

zwiàzanych z technologiami 

antykorozyjnymi, m.in. wyg∏oszony 

zosta∏ referat pt. „Roto-Arc 

Innowacyjny System Rozpylania do 

natryskiwania cieplnego pow∏ok 

antykorozyjnych”. Na uwag´ zas∏ugiwa∏o 

tak˝e seminarium „Innowacje 

szansà krajowego sektora hydrauliki 

i pneumatyki wobec wyzwaƒ 

rynku”, wspó∏organizowane przez 

Korporacj´ Nap´dów i Sterowaƒ 

Hydraulicznych i Pneumatycznych 

oraz Katedr´ Urzàdzeƒ Mechatronicznych 

Wydzia∏u Mechatroniki 

i Budowy Maszyn Politechniki 

Âwi´tokrzyskiej w ramach targów 

PNEUMATICON. 

Jak co roku, podczas targów 

w Kielcach wystawcy prezentowali 

nowe innowacyjne urzàdzenia i technologie. 

Firma Premium Solutions 

przedstawi∏a ofert´ z zakresu zaawansowanych 

systemów informatycznych 

wspomagajàcych procesy 

projektowania i produkcji, w tym 

kompleksowe rozwiàzania CAD/ 

CAM SolidCAM do programowania 

maszyn CNC. Firma prezentowa∏a 

tak˝e nowà strategi´ frezowania 

iMachining na obrabiarkach FANUC 

Robodrill Alpha D21SiA5 3-axis oraz 

AVIA VMC 800. Na stoisku by∏a tak˝e 

oferowana nowoÊç – drukarka 3D 

firmy Zmorth. 

Firma Agie Charmilles Sp. z o.o. 

prezentowa∏a centra obróbkowe 

z serii HSM LP, które umo˝liwiajà 

przyrostowy ruch narz´dzia z dok∏adnoÊcià 

do 100 nanometrów. Aby 

zapewniç optymalne poch∏anianie 

energii obróbki, drzwi urzàdzenia 

skonstruowane sà ze wspierajàcych 

polimerowo-betonowà podstaw´ 

zoptymalizowanych wagowo i bardzo 

sztywnych, ˝eliwnych przesuwalnych 

wózków. Wszystkie osie 

sà nap´dzane bezpoÊrednio w celu 

umo˝liwienia w pe∏ni symultanicznej 

mikroobróbki. Osie liniowe sà 

obs∏ugiwane przez precyzyjne 

liniowe prowadnice i ∏o˝yskowane 

wózki toczne. 

Firma TRUMPF oferowa∏a maszyny 

do obróbki plastycznej blachy, 

mi´dzy innymi kompaktowà wycinark´ 

laserowà TruLaser 3030 fiber 



wyposa˝onà w rezonator zintegrowany 

z korpusem maszyny. 

Na stoisku firmy 3DMaster mo˝na 

by∏o si´ zapoznaç z najnowszà 

wersjà zintegrowanego systemu 

CAD/CAM – ZW3D 2014, oprogramowaniem 

Eureka do symulacji 

pracy maszyn CNC oraz z systemami 

zapewniajàcymi wsparcie in˝ynierii 

odwrotnej wraz ze skanerami 

3D Artec. 

Najlepsze, najciekawsze produkty 

otrzyma∏y medale i wyró˝nienia 

Targów Kielce. WÊród nagrodzonych 

podczas VII edycji Targów 

Obróbki Metali, Obrabiarek i Narz´dzi 

znaleêli si´: AGIE CHARMILLES, 

AMP, Fanuc FA POLSKA, Instytut 

Zaawansowanych Technologii Wytwarzania 

z Krakowa oraz TRUMPF 

POLSKA. 

Laureatem Medalu Targów Kielce 

zosta∏ równie˝ wystawca STOM- 

-BLECH – firma STIGAL z Legnicy. 

Cztery najwa˝niejsze nagrody przyznano 

równie˝ uczestnikom Mi´dzynarodowych 

Targów Technologii 

i Urzàdzeƒ dla Spawalnictwa, 

w tym TECHNICE SPAWALNICZEJ 

z Poznania oraz Zak∏adowi Elektromechanicznemu 

ELKO-77. Podwójnie 

nagrodzony w tej kategorii zosta∏ 

tak˝e Instytut Spawalnictwa z Gliwic 

za topnik niskofluorkowy F10 

do twardego lutowania stali wysokostopowych 

i mosiàdzu oraz system 

do badania w∏asnoÊci wytrzyma∏oÊciowych 

materia∏ów i z∏àczy 

spawanych w wysokich temperaturach 

z wykorzystaniem nagrzewania 

indukcyjnego. SpoÊród 

wystawców targów CONTROL- 

-STOM i PNEUMATICON nagrody 

otrzymali: Przedsi´biorstwo Rozwoju 

i Wdro˝eƒ OBERON oraz 

Politechnika Âwi´tokrzyska w Kielcach. 

Pierwszy Medal Targów Kielce 

przyznany podczas debiutujàcych 

Targów Wirtualizacji Procesów 

pow´drowa∏ do UIBS Teamwork. 

Jedynà firmà wyró˝nionà w czasie 

targów EXPO-SURFACE by∏o przedsi´biorstwo 

REMIX S.A. ze Âwiebodzina. 

Relacja z I Kongresu 

Armatury Przemys∏owej 

Przedstawiciele ze Êrodowiska naukowego i praktycy z bran˝y dyskutowali 

na temat stanu i perspektyw rozwoju polskiego przemys∏u armaturowego 

podczas I Kongresu Armatury Przemys∏owej. Spotkanie, które odby∏o si´ 

w terminie 8 – 9 kwietnia 2014 r. w Tarnowie Podgórnym k. Poznania, 

okaza∏o si´ sukcesem, a organizatorzy ju˝ zapowiedzieli realizacj´ 

kolejnych edycji. 

Uczestnicy Kongresu dyskutowali 

w ramach trzech bloków tematycznych: 

I. Wyzwania i perspektywy, 

II. Materia∏y i technologie, 

III. Dyrektywy, certyfikacja i akredytacja. 

Ka˝dy blok sk∏ada∏ si´ z kilku 

referatów. Prelegentami Kongresu 

byli zarówno praktycy, jak i teoretycy, 

co pozwoli∏o na spojrzenie na 

omawiane problemy z ró˝nych perspektyw. 

Osoby, które prowadzi∏y 

wyk∏ady, to kluczowi przedstawiciele 

dziedzin przemys∏u, uznane autorytety 

z wiodàcych uczelni, jak 

Politechnika Wroc∏awska, AGH, 

oraz praktycy: z Instytutu Metalurgii 

˚elaza i Instytutu Spawalnictwa 

z Gliwic oraz GAZOPROJEKT S.A., 

przedstawiciele NCBiR, instytucji 

technicznych i certyfikujàcych: UDT, 

CLDT, TÜV NORD, Bureau Veritas, 

Instytutu Nafty i Gazu z Krakowa. 

Na Kongresie pojawili si´ równie˝ 

przedstawiciele Stowarzyszenia 

Naukowo-Przemys∏owego Producentów 

Armatury Przemys∏owej 

(NPAA) z Rosji, z którym Stowarzyszenie 

Polska Armatura Przemys- 

∏owa wspó∏pracuje od lat. 

Oceniamy Kongres jako bardzo 

wa˝ne wydarzenie gospodarcze 

w kraju, rang´ podnosi dodatkowo 

fakt objćia Kongresu honorowym 

patronatem przez Ministerstwo 

Gospodarki. Cieszymy si´ tak˝e, ˝e 

tak licznie wspar∏y nas media 

bran˝owe – doda∏ Leszek Jurasz 

Prezes SPAP. 

W ramach pierwszego dnia Kongresu 

dyskutowano w ramach 

dwóch bloków tematycznych. I blok 

– Wyzwania i perspektywy dotyczy∏ 

tematów zwiàzanych z nowymi inwestycjami 

oraz tendencjami rozwoju 

armatury w wyniku wykorzystania 

nowych procesów technologicznych. 

Poruszono zagadnienia 

dotyczàce budowy elektrowni jàdrowej 

w Polsce, mo˝liwoÊci i perspektyw 

wykorzystania LGN (skroplonego 

w temperaturze -163°C gazu 

ziemnego), nowoczesnych mechatronicznych 

metod sterowania zaworami 

oraz ich zastosowania, a tak˝e 

mo˝liwoÊci pozyskania grantów na 

rozwój nowych technologii. II blok 

– Materia∏y i technologie odnosi∏ si´ 

do zastosowania nowych materia- 

∏ów produkcyjnych i mo˝liwoÊci 

udoskonalenia procesów technologicznych. 

Nowe materia∏y (m.in. stale 

o osnowie ferrytycznej w urzàdzeniach 

ciÊnieniowych), trwa∏oÊç elementów 

armatury oraz jej badania 

– to g∏ówne tematy, które poruszono 

w ramach tego bloku. 

Drugi dzieƒ Kongresu zosta∏ 

przeznaczony na III blok – Dyrektywy, 

certyfikacja i akredytacja. 


11


Dotyczy∏ on uregulowaƒ prawnych 

odnoszàcych si´ do bran˝y armaturowej 

w ramach przepisów unijnych. 

Prelegenci omówili wymagania 

producentów i u˝ytkowników 

w ramach dyrektywy PED dotyczàcej 

urzàdzeƒ ciÊnieniowych, dyrektywy 

ATEX, przepisów ASME zwiàzanych 

z armaturà rurociàgowà i zaworami 

oraz regulacje prawne zwiàzane 

z armaturà metalowà przeznaczonà 

do sieci gazowych. 

Uczestnicy pozytywnie ocenili zagadnienia 

poruszone podczas Kongresu, 

a pojawiajàce si´ pytania 

i póêniejsze dyskusje pokazujà, ˝e 

tematyka nie zosta∏a wyczerpana. 

Zg∏aszana przez uczestników ch´ç 

rozszerzenia Kongresu w zakresie 

zagadnieƒ praktycznych, case study 

czy zagadnieƒ projektowych, szczególnie 

cieszy, bo otwiera kolejne 

obszary do dyskusji, jak równie˝ stanowi 

most ∏àczàcy biznes i nauk´, 

jako podstawowy kierunek dla 

wdro˝enia innowacyjnych rozwiàzaƒ 

w polskiej gospodarce – powiedzia∏ 

Leszek Jurasz, Prezes SPAP. 

W czasie trwania Kongresu cz∏onkowie 

Stowarzyszenia Polska Armatura 

Przemys∏owa prezentowali 

swoje produkty na wystawie zorganizowanej 

w ramach tego wydarzenia. 

Mo˝na by∏o na niej zapoznaç si´ 

z profilem dzia∏ania poszczególnych 

firm i ich ofertà. Wszyscy uczestnicy 

otrzymali tak˝e karty wst´pu na odbywajàce 

si´ w tym czasie Targi 

Instalacje na terenie Mi´dzynarodowych 

Targów Poznaƒskich. 

Organizatorem Kongresu by∏o 

Stowarzyszenie Polska Armatura 

Przemys∏owa. To pierwsze wydarzenie 

na tak du˝à skal´, organizowane 

przez ten podmiot. Okaza∏o 

si´ ono sukcesem, dlatego organizatorzy 

majà zamiar kontynuowaç 

je w przysz∏oÊci i za rok lub dwa 

planujà kolejnà edycj´. 

Kongres to pierwsze takiego 

rodzaju wydarzenie w naszym 

kraju, ale nie ostatnie wydarzenie 

zakoƒczone sukcesem. Stowarzyszenie 

zak∏ada organizowanie kolejnych 

tego typu spotkaƒ. Nasze 

refleksje sà takie, ˝e Kongres 

mo˝na potraktowaç jeszcze szerzej, 

ju˝ dziÊ planujemy rozmowy 

z organizacjami o podobnym charakterze 

w kwestii wspó∏pracy 

przy kolejnych edycjach Kongresu 

– podsumowa∏ Leszek Jurasz, Prezes 

SPAP. 

Oprawki narz´dziowe firmy SCHUNK 

– optymalizacja mocowania narz´dzi w ka˝dej aplikacji 

Zdjćie oprawek narz´dziowych firmy 

SCHUNK zosta∏o zamieszczone na ok∏adce 

Przeglàdu Mechanicznego nr 3/2014. 

Na potrzeby mikroobróbki firma 

Schenck RoTec stworzy∏a nowà 

wywa˝ark´ Tooldyne µicro – kompaktowy 

system odpowiedni dla wirników 

o wadze do 500 g i narz´dzi 

o Êrednicy do 100 mm. Schenck 

RoTec jest jednym z liderów rynkowych 

w technologii wywa˝ania 

dla mikro- i ma∏ych wirników, takich 

jak te znajdujàce si´ np. w turbinach 

dentystycznych, silnikach miniaturowych 

lub balansach zegarowych. 

W technologii wytwarzania na 

znaczeniu zyskuje aktualnie mikroobróbka, 

w której maleƒkie precyzyjne 

narz´dzia frezujà i wiercà 

w metalach i tworzywach sztucznych 

z pr´dkoÊcià obrotowà wrzeciona 

ponad 200 000 min -1 . Poniewa˝ 

w tym procesie nie da si´ skorygowaç 

nawet najmniejszych wad 

produkcyjnych, mimoÊrodowoÊç 

narz´dzi powinna byç ni˝sza ni˝ 

Oprawka narz´dziowa spe∏nia 

w obróbce skrawaniem bardzo 

wa˝nà rol´ jako po∏àczenie mi´dzy 

narz´dziem i maszynà. Przy wyborze 

elementu mocujàcego nale˝y 

uwzgl´dniç: dok∏adnoÊç wymiaru, 

jakoÊç powierzchni, czasy przestojów, 

zu˝ycie narz´dzi, a tak˝e oczekiwanà 

jakoÊç obrabianej cz´Êci 

i poniesione koszty. 

Ka˝da aplikacja ma inne wymagania 

dotyczàce mocowania narz´dzi 

i nie ma na rynku jednego systemu, 

który obejmuje wszystkie. 

Dlatego SCHUNK stworzy∏ program 

ró˝nych systemów mocowania dla 

ca∏ego spektrum zastosowaƒ. Innowacyjne 

i wysoce precyzyjne systemy 

mocowania narz´dzi z programu 

firmy obejmujà szerokà gam´ 

wymagaƒ klientów i zadaƒ obróbki 

skrawaniem. 

Dzi´ki temu mo˝liwe jest przygotowanie 

zoptymalizowanej kosztowo 

i jakoÊciowo produkcji. W ramach 

programu TOTAL TOOLING 

firma SCHUNK oferuje swoim klientom 

mo˝liwoÊç bezp∏atnego przetestowania 

produktów, aby mieli 

oni pewnoÊç, ˝e wybierajà narz´dzie 

najbardziej w∏aÊciwe do swoich 

zadaƒ. 

W celu wst´pnego wyboru w∏aÊciwego 

systemu mocowania narz´dzi, 

zapraszamy do kontaktu z naszym 

doradcà technicznym oraz na 

naszà stron´ www.pl.schunk.com, 

gdzie znajdziecie Paƒstwo obszerne 

informacje o oferowanych produktach. 

SCHUNK Intec Sp. z o.o. 

tel +48 22 726 25 00 

Tooldyne µicro – system wywa˝ania mikronarz´dzi 

1 µm. Warunkiem spe∏nienia tego 

kryterium jest odpowiednie wywa- 

˝enie mikronarz´dzi i ich adapterów. 

Do tego celu przeznaczona jest 

Fot. 1. Tooldyne µicro : System wywa˝ania 

mikronarz´dzi (fot. Schenck) 

wywa˝arka Tooldyne µicro , za pomocà 

której, przy u˝yciu systemu 

Plug&Play, mo˝liwe jest precyzyjne 

wywa˝enie mikronarz´dzi o maksymalnej 

Êrednicy 100 mm i wadze 

do 500 g. 



Tooldyne µicro jest kompaktowym 

systemem wywa˝ania mikronarz´dzi 

do bezpoÊredniego wykorzystania 

w procesie produkcji. Do jej uruchomienia 

w trybie Plug&Play potrzebny 

jest jedynie zasilacz i dop∏yw 

spr´˝onego powietrza. Proces wywa˝ania 

odbywa si´ w kilku prostych 

krokach: pneumatyczny mechanizm 

zaciskowy pociàga narz´dzie 

– w warunkach pracy i w powtarzalny 

sposób – do adaptera, 

np. za pomocà interfejsu HSK-E25, 

a umieszczone w polu widzenia 

urzàdzenie pomiarowe umo˝liwia 

wprowadzanie danych przez ekran 

Fot. 2. Tooldyne µicro : ¸atwoÊç obs∏ugi 

i najwy˝sza perfekcja (fot. Schenck) 

dotykowy. Proces pomiaru mo˝na 

rozpoczàç od razu po wprowadzeniu 

danych geometrycznych narz´dzi, 

poniewa˝ wywa˝arka Tooldyne µicro 

jest permanentnie skalibrowana 

i nie wymaga kalibracji ani przed, ani 

w trakcie wywa˝ania, a pomimo to 

jest absolutnie precyzyjna: najni˝sze 

osiàgalne niewywa˝enie resztkowe 

wynosi 0,5 gmm/kg, co odpowiada 

mimoÊrodowoÊci 0,5 µm. 

Wszystkie elementy funkcyjne 

Tooldyne µicro sà ∏atwo dost´pne, 

a obs∏uga jest bardzo prosta. Firma 

Schenck RoTec zaprojektowa∏a swój 

kompaktowy system wywa˝ania 

zgodnie z najnowszymi standardami 

ergonomicznymi. Urzàdzenie spe∏nia 

wszystkie wymogi okreÊlone 

w Dyrektywie Maszyn 2006/42/EG, 

wa˝nej od poczàtku 2010 roku i jest 

certyfikowane znakiem CE. Pokrywa 

bezpieczeƒstwa spe∏nia wysokie 

standardy i wymogi wyznaczone 

przez ISO 21940-23 Klasa C (ochrona 

przed odpadajàcymi elementami). 

èród∏o: Mat. firmy Schenck 

Nagrodzony na targach AUTO- 

MATICON 2014 Z∏otym Medalem 

RACER 7-1.4. – 6-osiowy robot 

przemys∏owy – mia∏ swojà premier´ 

podczas organizowanych w ub.r. 

dni otwartych COMAU Open House. 

Zbudowany z zastosowaniem najnowoczeÊniejszej 

technologii robot 

zosta∏ tak˝e wczeÊniej doceniony 

w konkursie organizowanym przez 

miesićznik Control Engineering, 

w którym zdoby∏ tytu∏ Produkt 

Roku 2013. 

Robot ten odznacza si´ doskona∏ymi 

parametrami ruchowymi. 

Rami´ mechaniczne RACERA zosta∏o 

zoptymalizowane pod wzgl´dem 

sztywnoÊci (zapewniajàcej 

m.in. bardzo du˝à precyzj´ i powtarzalnoÊç 

ruchów, dok∏adnoÊç 

pozycjonowania), pr´dkoÊci kàtowych 

poszczególnych osi i obcià˝enia 

dzi´ki zwi´kszonym momentom 

zastosowanych nap´dów (udêwig 

robota RACER wynosi 7 kg). Efektem 

zastosowania nowego generatora 

trajektorii ruchu robota eMOTION, 

Fot. AM 

Z∏oty Medal dla Robota COMAU 

Fot. AM 

który zosta∏ zaimplementowany 

w jednostce sterujàcej C5Comapct, 

jest du˝a dynamika RACERA oraz 

uzyskiwane pr´dkoÊci. 

Robot cechuje si´ smuk∏à sylwetkà, 

a zintegrowane okablowanie 

(hollow wrist) ukryte w ramieniu 

umo˝liwia zaoszcz´dzenie przestrzeni 

roboczej. Okablowanie poprowadzone 

wewnàtrz ramienia jest 

tak˝e w mniejszym stopniu nara˝one 

na rozciàganie, zginanie i inne 

uszkodzenia. 

RACER zapewnia równie˝ mniejsze 

zu˝ycie pràdu dzi´ki instalacji 

systemu redukcji poboru energii 

zgodnie z zasadami zarzàdzania 

energià systemu eCOMAU. 

Robot przeznaczony jest do zastosowania 

w aplikacjach, w których 

szybkoÊç i dok∏adnoÊç sà najwa˝niejszymi 

kryteriami, takich jak np.: 

systemy pakowania, przenoszenia 

i manipulacji drobnych cz´Êci, aplikacje 

obs∏ugi maszyn CNC, kontrola 

jakoÊci, spawanie. 

Wybrane parametry techniczne robota RACER 7-1.4 

Budowa/liczba osi 

antropomorficzna/6 

Dodatkowe obcià˝enie ramienia, kg 10 

Moment obrotowy czwartej osi, Nm 13 

Moment obrotowy piàtej osi, Nm 13 

Moment obrotowy szóstej osi, Nm 7,5 

Maksymalny zasi´g, mm 1436 

Masa, kg 160 

PowtarzalnoÊç, mm +/- 0,05 

Flansza przy∏àczeniowa dla narz´dzia ISO 9409 - 1 - A 40 

Nap´d 

silniki AC bezszczotkowe 

System pozycjonowania 

enkodery 

Ca∏kowita moc 

3 KVA 

Stopieƒ ochrony IP 65 

Temperatura pracy 5°C ÷ + 45°C 

Temperatura przechowywania -40°C ÷ + 60°C 

Pozycja monta˝u 

pod∏oga/sufit/nachylona(45° maks.) 


13


Szyby do zadaƒ specjalnych 

Firma NordGlass od wielu lat 

specjalizuje si´ w produkcji szyb 

specjalnych o ró˝nym przeznaczeniu, 

takich jak np.: szyby wzmocnione 

i kuloodporne, szyby do 

nowoczesnych pojazdów szynowych, 

szyby do jachtów i statków, 

a tak˝e szyby przeznaczone do 

specjalistycznych urzàdzeƒ. 

NordGlass jest w∏aÊcicielem najwi´kszej 

w Polsce sieci naprawy 

i wymiany szyb oraz dwóch nowoczesnych 

fabryk zlokalizowanych 

w Specjalnych Strefach Ekonomicznych 

w Koszalinie i S∏upsku. 

PopularnoÊç marki, zarówno na 

polskim, jak i zagranicznym rynku 

wynika z faktu, ˝e spó∏ka specjalizuje 

si´ nie tylko w produkcji 

szyb samochodowych, ale i pojazdów 

specjalnych. 

W ofercie szyb specjalnych 

NordGlass szczególne miejsce zajmujà 

szyby kuloodporne – przeznaczone 

do pojazdów s∏u˝àcych do 

przewozu wartoÊci i do pojazdów 

wojskowych – które znajdujà zastosowanie 

tak˝e w bankach, komendach 

policji i sàdach oraz w prywatnych 

domach. Asortyment obejmuje 

klasy kuloodpornoÊci szyb 

bezodpryskowych i odpryskowych. 

Równie popularne sà szyby 

wzmocnione przeznaczone dla architektury 

– oferta firmy obejmuje 

najwy˝sze klasy odpornoÊci na 

rćzny atak. Gwarancjà najwy˝szej 

jakoÊci i zgodnoÊci wszystkich parametrów 

z normami sà certyfikaty 

zgodnoÊci uzyskane w czo∏owych 

niemieckich laboratoriach 

badawczych w Ulm i Melrichstadt. 

W kraju firma stale wspó∏pracuje 

z Wojskowym Instytutem Techniki 

Pancernej i Samochodowej oraz 

Instytutem Ceramiki i Materia∏ów 

Budowlanych. 

Produkowane wspó∏czeÊnie pojazdy 

komunikacji zbiorowej majà 

szyby o znacznie wi´kszej powierzchni 

i kszta∏tach bardziej 

skomplikowanych ni˝ dawniej. 

Szybom tym stawia si´ aktualnie 

wysokie wymagania normatywne 

(wy˝sze ni˝ w przypadku innych 

Êrodków transportu ko∏owego), 

takie jak: niska masa szyby, szczególne 

w∏aÊciwoÊci optyczne, wysoka 

wytrzyma∏oÊç mechaniczna. 

Do produkcji takich w∏aÊnie szyb 

niezb´dne jest stosowanie coraz 

nowszych technologii i zaawansowanych 

rozwiàzaƒ technicznych. 

Firma NordGlass ma w tym zakresie 

zarówno doÊwiadczenie, jak i odpowiednie 

zaplecze produkcyjne, 

co doceni∏y m.in. takie firmy jak: 

PESA SA, NEWAG SA, Solaris Bus 

& Coach SA, Bombardier i Siemens. 

Obecnie NordGlass dla PESA SA 

realizuje projekt, w ramach którego 

produkuje szyby czo∏owe do pociàgów 

dla Deutsche Bahn. Jako 

jedyny producent w Polsce Nord- 

Glass oferuje szyby czo∏owe do 

pojazdów szynowych zgodne z wymaganiami 

normy EN 15152. 

W ofercie spó∏ki znaleêç mo˝na 

równie˝ specjalistyczne szyby do 

statków i jachtów zgodne z normami 

ISO 3254, ISO 3434 oraz 

Technifor, Êwiatowy lider w dziedzinie 

znakowania na potrzeby 

Êledzenia, wprowadzi∏ do swojej 

oferty zielony laser TG400. 

To nowe urzàdzenie o d∏ugoÊci 

fali 532 nm umo˝liwia znakowanie 

na materia∏ach, które nie podlegajà 

tradycyjnej obróbce laserem 

(promieniowanie w paÊmie podczerwonym) 

YAG, Fibre czy CO 2 

. 

Nowe rozwiàzanie odpowiada 

na potrzeby szczególnych rynków, 

takich jak: bran˝a medyczna, 

ISO 614. Sà to najcz´Êciej szyby 

o konstrukcjach sk∏adajàcych si´ 

z dwóch i wićej warstw szk∏a. 

Oferowane konstrukcje to kombinacje 

szyb hartowanych o gruboÊciach 

od 4 do 19 mm laminowanych 

i ogrzewanych. Do jachtów 

firma oferuje szyby ogrzewane 

laminowane gi´te i p∏askie oraz 

szyby hartowane. WÊród klientów 

korzystajàcych z wyspecjalizowanej 

oferty firmy znaleêç mo˝na 

m.in.: Galeon, Delphia Yachts, 

Lubmor i Bohamet. Szyby do 

statków NordGlass sprzedaje tak˝e 

na rynku w∏oskim. 

Od 2006 r. w ofercie NordGlass 

znajdujà si´ szyby hartowane. 

Szyby o bardzo szerokim zastosowaniu 

przeznaczone sà w szczególnoÊci 

do komunikacji oraz pojazdów 

specjalnych, choç firma 

realizuje tak˝e zamówienia przeznaczone 

na rynek budowlany. Standardy 

jakoÊci produktów na rynku 

automotive sà w odniesieniu do 

szyb szczególnie wysokie, co sytuuje 

NordGlass w szeregu z najwi´kszymi 

producentami. JakoÊç 

wyrobów NordGlass uzna∏y takie 

firmy, jak: Volvo, JCB, a od 2013 roku 

firma jest dostawcà szyb bocznych 

do autobusów Solaris. 

èród∏o: Mat. firmy NordGlass 

Nowy laser marki Technifor 

elektronika i elektryka, przetwórstwo 

tworzyw sztucznych itd., gdy˝ 

umo˝liwia znakowanie na takich 

materia∏ach, jak: silikon, metale odbijajàce 

Êwiat∏o (miedê, srebro, z∏oto 

itd.), obwody drukowane, ceramika 

i szeroka gama tworzyw sztucznych. 

Wàska wiàzka lasera (30 µm) zapewnia 

doskona∏à jakoÊç znakowania: 

precyzyjne znakowanie ma∏ych 

znaków i kodów Data Matrix. Znakowanie 

przy u˝yciu lasera TG400 

nie uszkadza materia∏u przez nagrzewanie. 

Oprogramowanie sterujàce do 

zielonego lasera TG400, specjalnie 

opracowane przez Grup´ Gravotech, 

umo˝liwia realizacj´ znakowaƒ na 

potrzeby identyfikacji i Êledzenia. 

¸àcznoÊç z bazami danych nawiàzywana 

jest bardzo szybko, a integracja 

kodów (kreskowych, Data 

Matrix, QR), rysunków i logo wykonywana 

w kilka klikni´ç. 

èród∏o: Mat. firmy Technifor 


WARUNKI PRENUMERATY 

„Przeglàdu Mechanicznego” w 2014 r. 

Prenumerat´ czasopisma mo˝na zamawiaç za poÊrednictwem nast´pujàcych instytucji: 

Zak∏ad Kolporta˝u 

Wydawnictwa SIGMA-NOT Sp. z o.o. 

ul. Ku WiÊle 7 


tel. 22 8403086, 

tel./fax 22 8911374 

www.sigma-not.pl 

RUCH S.A. Oddzia∏ Warszawa 

oraz oddzia∏y w ca∏ym kraju 

Infolinia: 801 800 803 

www.prenumerata.ruch.com.pl 

KOLPORTER S.A. 

ul. Zagnaƒska 61 

25-528 Kielce 

Infolinia: 801 404 044 

www.kolporter.com.pl 

GARMOND PRESS S.A. 

ul. Nakielska 3 


tel. 22 8367059, 22 8367008 

www.garmond.com.pl 

Redakcja PRZEGLÑD MECHANICZNY 


tel. 22 8538113, 22 8430201 w. 255 

www.przegladmechaniczny.pl 

Cena 1 egz. w 2014 r.: 

•wersja drukowana – 24 z∏ (w tym 5% VAT) 

•wersja na CD – 12,20 z∏ (w tym 23% VAT) 

Cena prenumeraty w 2014 r. (w tym VAT) 

wersja drukowana 

na noÊniku CD (pdf) 

kwartalnie – 72 z∏ kwartalnie – 36,60 z∏ 

pó∏rocznie – 144 z∏ pó∏rocznie – 73,20 z∏ 

rocznie – 288 z∏ rocznie – 146,40 z∏ 

Redakcja przyjmuje zamówienia na prenumerat´ przez 

ca∏y rok. Warunkiem przyjćia i realizacji zamówienia jest 

otrzymanie z banku potwierdzenia wp∏aty. 

Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – dla osób 

prawnych i fizycznych – jest dwukrotnie wy˝sza. 

Wp∏at na prenumerat´ mo˝na dokonaç na ogólnie dost´pnych 

blankietach w urz´dach pocztowych (przekazy pieni´˝ne) 

lub w bankach (polecenie przelewu), przekazujàc 

Êrodki pod adresem: 

Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego 

„Przeglàd Mechaniczny” 


konto: BPH S.A. O/Warszawa 

97 1060 0076 0000 3210 0014 6850 

Na blankiecie wp∏aty nale˝y podaç liczb´ egzemplarzy, 

okres prenumeraty oraz adres wysy∏kowy. 


15

O FIRMACH 

Z∏oty medal AUTOMATICON 2014 

za koncepcj´ Open Core Engineering 

Firma Bosch Rexroth otrzyma∏a 

Z¸OTY MEDAL AUTOMATICON 2014 

za nowatorskà koncepcj´ Open Core 

Engineering, dajàcà niespotykanà 

dotychczas swobod´ programowania. 

Wyró˝nieniem tym nagradzane 

sà od 1997 roku najbardziej innowacyjne 

produkty, prezentowane podczas 

Mi´dzynarodowych Targów 

Automatyki i Pomiarów AUTOMA- 

TICON ® . 

Open Core Engineering umo˝liwia 

producentom maszyn samodzielne 

opracowywanie innowacyjnych funkcji 

przez bezpoÊredni dost´p do 

sterownika. W efekcie producenci 

maszyn mogà samodzielnie tworzyç 

Akademia Wynalazców 2013 

Flextronics w Tczewie produkuje drukarki 3D 

Fabryka Flextronics w Tczewie rozpocz´∏a 

kompleksowà produkcj´ 

drukarek 3D dla skandynawskiego 

klienta, wykorzystujàc mo˝liwoÊci 

swoich dwóch hal produkcyjnych: 

mechanicznej i PCBA. W hali PCBA 

przygotowywana jest elektronika produktu 

– m.in. control board, display 

board oraz interface board. W hali 

mechanicznej odbywa si´ produkcja 

obudowy i elementów metalowych. 

Za wspó∏prac´ z klientem odpowiada 

we Flextronics dzia∏ New Product 

Introduction (NPI), który zajmuje 

si´ wdra˝aniem nowych produktów 

do masowej produkcji. Wydzielony 

w strukturach firmy departament NPI 

jest kompleksowo funkcjonujàcà jednostkà, 

posiadajàcà w∏asny magazyn, 

lini´ produkcyjnà czy testy. Zespó∏ 

NPI tworzà specjaliÊci z ró˝nych 

dziedzin – in˝ynierowie, operatorzy, 

logistycy, inspektorzy jakoÊci, którzy 

zapewniajà klientom ca∏oÊciowà realizacj´ 

prototypowych zamówieƒ. 

Prototyp drukarki 3D powsta∏ 

w Flextronics i tam produkt zosta∏ 

przygotowany do masowej produkcji, 

która jest teraz realizowana w tczewskiej 

fabryce. 

zindywidualizowane funkcje programistyczne 

oraz integrowaç systemy 

IT oparte na j´zykach wysokiego poziomu 

z tworzonymi przez siebie rozwiàzaniami 

w obszarze automatyki. 

Dodatkowo, interfejs Open Core 

umo˝liwia integracj´ z systemami zarzàdczymi 

MES (Management Execution 

System). Co wićej, proces tworzenia 

zindywidualizowanych rozwiàzaƒ 

jest du˝o prostszy i taƒszy ni˝ 

wczeÊniej. 

Dzi´ki interfejsowi Open Core producenci 

maszyn mogà dowolnie wybieraç 

platform´, na której ma dzia∏aç 

dana aplikacja – komputer osobisty, 

sterownik lub urzàdzenie przenoÊne 

– oraz j´zyk programowania: od 

C/C++, C# (.NET), Visual Basic, VBA 

(Office), LabView, Objective-C i Java, 

a˝ po wszelkiego rodzaju aplikacje 

programujàce, umo˝liwiajàce integracj´ 

bibliotek Microsoft COM. 

Targi AUTOMATICON ® sà od 20 lat 

najwi´kszym w Polsce profesjonalnym 

forum producentów i odbiorców 

automatyki przemys∏owej. Prezentowane 

sà na nich osiàgnićia w dziedzinie 

automatyki, pomiarów przemys∏owych 

i robotyki. 

To co wyró˝nia drukark´ produkowanà 

we Flextronics to brak koniecznoÊci 

stosowania dodatkowych 

materia∏ów pomocniczych i fikstur, 

a tak˝e mo˝liwoÊç drukowania kilku 

ró˝nych komponentów w trakcie tego 

samego procesu. 

Firma Flextronics to Êwiatowy 

dostawca us∏ug produkcyjnych, projektowych, 

logistycznych i posprzeda˝owych. 

Firma jest jednym z najch´tniej 

wybieranych producentów 

kontraktowych przez uznane marki 

z bran˝: telekomunikacyjnej, elektronicznej, 

mechanicznej, automatycznej, 

energetycznej, medycznej czy 

automotive. Flextronics pomaga 

klientom w projektowaniu, produkcji, 

dostarczaniu i serwisowaniu ich produktów 

w 70 fabrykach znajdujàcych 

si´ w 30 krajach na 4 kontynentach. 

Polski oddzia∏ koncernu Flextronics 

od 2000 r. dzia∏a w Tczewie, na terenie 

Pomorskiej Specjalnej Strefy Ekonomicznej. 

Firma dostarcza us∏ugi produkcyjne 

oraz wspierajàce (door-todoor) 

dla kilkunastu Êwiatowych marek 

z bran˝y telekomunikacyjnej, przemys∏owej 

oraz elektroniki u˝ytkowej. 

www. flextronics.pl 

Electric Tubular Motor 

– nowy silnik liniowy od 

firmy Parker 

Firma Parker wprowadza na rynek 

nowà seri´ silników liniowych ETT 

Electric Tubular Motor. Seria silników 

ETT, dost´pna w trzech d∏ugoÊciach 

i trzech rozmiarach, jest w stanie zapewniç 

znaczne wartoÊci si∏ osiowych 

do 512 N, pr´dkoÊci jazdy do 4 m/s, 

a przyspieszenie do 200 m/s 2 . Z powtarzalnoÊcià 

± 0,05 mm, ETT jest 

idealnym rozwiàzaniem dla wszelkiego 

rodzaju liniowych manipulacji 

i aplikacji pick&place, wymagajàcych 

du˝ej dynamiki. Precyzyjne sterowanie 

i pozycjonowanie jest zapewnione 

dzi´ki zastosowaniu enkodera 1 Vpp 

Sin/Cos. 

ETT jest nap´dem bezpoÊrednim, 

dlatego ruch jest wytwarzany bez 

udzia∏u mechanicznych elementów 

transmisyjnych, takich jak Êruby 

kulkowe, pasy z´bate i przek∏adnie, 

które mogà stwarzaç problemy 

i koszty przy instalacji, obs∏udze i konserwacji. 

Innà wa˝nà cechà ETT jest jego 

przydatnoÊç do pracy o du˝ej cz´stotliwoÊci 

ruchów bez potrzeby dodatkowego 

ch∏odzenia. Z tego powodu 

sprawnoÊç cieplna, niezawodnoÊç 

i ˝ywotnoÊç mechaniczna silnika sà 

bardzo wysokie. ETT jest przeznaczony 

do sterowania przez dowolny 

standardowy serwonap´d zasilany 

napićiem 230 V, co eliminuje koniecznoÊç 

u˝ywania specjalnych 

niskonapićiowych nap´dów. 

www.parker.pl 

Bosch Engineering 

partnerem rozwojowym 

sportowej limuzyny 

QUANT 

Spó∏ka Bosch Engineering GmbH 

zosta∏a partnerem rozwojowym 

spó∏ki nanoFLOWCELL AG w pracach 

przygotowawczych nad elektrycznà, 

sportowà limuzynà QUANT. Najwa˝niejszym 

zadaniem Bosch Engi- 


O FIRMACH 

neering by∏o zaprojektowanie uk∏adu 

przeniesienia nap´du dla prototypu 

limuzyny. Proces projektowania obejmowa∏ 

przede wszystkim zgranie 

uk∏adów, budow´ systemu zarzàdzania 

energià oraz opracowanie 

sterowania komponentami wysokoi 

niskonapićiowymi. Równie istotna 

by∏a sieç komunikacyjna zapewniajàca 

szybkà i bezb∏´dnà wymian´ 

danych pomi´dzy komponentami 

zabudowanymi w pojeêdzie. Opracowano 

równie˝ sterownik Vehicle 

Control Unit zarzàdzajàcy energià, 

uk∏ad ABS, konsol´ oraz komputer 

pok∏adowy sterujàcy zasilaniem. Indywidualne 

rozwiàzania zastosowane 

w limuzynie opracowano z wykorzystaniem 

bogatej wiedzy i doÊwiadczenia 

w zakresie wspó∏pracy nap´du, 

uk∏adu jezdnego oraz multimediów. 

Wspó∏praca ma na celu przygotowanie 

uk∏adów limuzyny do produkcji 

krótkoseryjnej, w tym uk∏adu 

sterujàcego zasobnikiem energii 

nanoFLOWCELL. Rozwiàzania dla 

elektrycznej, sportowej limuzyny 

QUANT sà opracowywane we wspó∏pracy 

z oÊrodkiem badawczo-rozwojowym 

w Liechtensteinie. 

www.bosch.pl 

Zak∏ad GM w Tychach 

b´dzie produkowa∏ 

nowà generacj´ silników 

11 lutego br. przedstawiciele General 

Motors poinformowali, ˝e w zak∏adzie 

General Motors Manufacturing 

Poland Oddzia∏ w Tychach b´dzie 

produkowana nowa generacja silników 

Êredniej pojemnoÊci. 

W spotkaniu wzi´li udzia∏ m.in. 

Peter Thom, cz∏onek zarzàdu spó∏ki 

Adam Opel AG oraz wiceprezes 

General Motors Europe, odpowiedzialny 

za produkcj´ w Europie, wicepremier 

i minister gospodarki Janusz 

Piechociƒski, Andrzej Korpak, 

dyrektor generalny GMMP i Rafa∏ 

Trojca, dyrektor zak∏adu GMMP Oddzia∏ 

Tychy. 

Nowe silniki wysokopr´˝ne, ca∏kowicie 

aluminiowe, o pojemnoÊci 1,6 l, 

b´dà spe∏niaç norm´ Euro 6. Obecnie 

w Tychach wytwarzany jest silnik 

1,7 l, w którym blok wykonany jest 

z ˝eliwa. Nowe czterocylindrowe jednostki 

cechujà si´ wysokimi parametrami 

pracy oraz niskim zu˝yciem 

paliwa. GM zainwestuje w tyski zak∏ad 

250 mln euro. Jak podkreÊlajà przedstawiciele 

koncernu, to najwi´ksza 

inwestycja w historii tego zak∏adu, 

a jej zakres obejmowaç b´dzie budow´ 

nowych obiektów i instalacj´ 

nowej technologii produkcyjnej. 

Maksymalna ∏àczna moc produkcyjna 

zak∏adu wyniesie 200 tys. jednostek 

rocznie. 

Powierzchnia zak∏adu zostanie powi´kszona 

o oko∏o 12 tys. m 2 (30%). 

W ramach rozbudowy powstanà 

obszar magazynowania produktów 

oraz nowe, zaawansowane technicznie 

linie produkcyjne i testowe. Dzi´ki 

temu mo˝liwe b´dzie przekszta∏cenie 

dotychczasowego procesu monta˝u 

w zak∏adzie w pe∏ny proces produkcji. 

Modernizacja, która rozpocznie si´ 

w tym roku, potrwa do 2016 r. 

Suma inwestycji GM w Polsce, 

∏àcznie z najnowszym tyskim projektem, 

wyniesie ponad 1 miliard euro. 

www.opel.pl 

Nowy rodzaj stali wysokowytrzyma∏ej od Ruukki 

Firma Ruukki wprowadzi∏a do 

sprzeda˝y stal o polepszonej udarnoÊci 

przeznaczonà do pracy w ekstremalnych 

warunkach – Ruukki 

Optim 700 QL1. 

Hartowana i odpuszczana stal 

konstrukcyjna Optim 700 QL/QL1 

polepsza parametry, trwa∏oÊç i bezpieczeƒstwo 

pojazdów, sprz´tu dêwigowego 

i konstrukcji stalowych. 

Mo˝na jà ∏atwo spawaç, giàç i ciàç. 

Stal Optim 700 QL/QL1 sprawia, ˝e 

konstrukcje mogà byç l˝ejsze, co 

zwi´ksza ich ∏adownoÊç oraz efektywnoÊç 

energetycznà. Ta wysokowytrzyma∏a, 

hartowana i odpuszczana 

(Q), o dobrej udarnoÊci w niskich 

temperaturach (L) stal konstrukcyjna 

spe∏nia wymagania normy EN 

10025-6. Stal Optim 700 QL odpowiada 

stali S690QL, a stal Optim 

700 QL1 odpowiada stali S690QL1. 

Typowe zastosowania obejmujà konstrukcje 

noÊne o du˝ych wymaganiach, 

m.in.: konstrukcje maszyn, 

konstrukcje stalowe, konstrukcje ramowe, 

urzàdzenia dêwigowe i samojezdne, 

pojazdy i urzàdzenia 

transportowe. 

www.ruukki.pl 

ABB otwiera w Polsce nowy zak∏ad komponentów 

transformatorowych 

Nowy zak∏ad, który ma pe∏niç rol´ 

dostawcy dla innych zak∏adów produkcyjnych 

ABB, b´dzie produkowaç 

komponenty do transformatorów, 

jak równie˝ efektywne energetycznie 

transformatory dystrybucyjne 

typu TriDry. W nowej, uruchomionej 

w ¸odzi fabryce, której produkcja 

zostanie przeznaczona na potrzeby 

jednostek transformatorowych ABB 

w Europie, docelowo znajdzie zatrudnienie 

oko∏o 140 osób. Komponenty 

stanowià integralnà cz´Êç transformatorów 

dystrybucyjnych, trakcyjnych 

oraz transformatorów mocy. 

Inwestycja zak∏ada utworzenie centrum, 

które b´dzie odpowiedzialne 

w g∏ównej mierze za optymalizacj´ 

metod produkcyjnych i technologii. 

Nowy zak∏ad b´dzie pierwszym 

tego typu w Europie, który wdro˝y 

produkcj´ transformatorów suchych 

z rdzeniem trójkàtnym na skal´ 

przemys∏owà. Transformatory typu 

TriDry charakteryzujà si´ mniejszymi 

o 20 proc. stratami ja∏owymi, mniejszà 

masà oraz zmniejszonym poziomem 

ha∏asu w porównaniu ze 

standardowym transformatorem suchym. 

Fabryka b´dzie pe∏niç jednoczeÊnie 

rol´ dostawcy dla dwóch sàsiednich 

zak∏adów ABB w ¸odzi, w których 

powstajà transformatory mocy o napićiach 

do 500 kV, a tak˝e olejowe 

transformatory dystrybucyjne – 

w tym transformatory z rdzeniem 

z blachy amorficznej o obni˝onych 

stratach ja∏owych i obcià˝eniowych. 

Nowy zak∏ad komponentów transformatorowych 

cechuje si´ budowà 

modu∏owà. Ka˝dy z modu∏ów mo˝e 

funkcjonowaç niezale˝nie od pozosta∏ych. 

Ma to szczególne znaczenie 

wtedy, gdy jeden lub kilka modu∏ów 

nie sà w pe∏ni obcià˝one produkcjà. 

W takim przypadku mo˝na poszczególnym 

modu∏om ograniczyç zasilanie 

w energi´ elektrycznà. Projekt 

zak∏adu, w po∏àczeniu z instalacjà 

transformatorów suchych, wymiennika 

ciep∏a i systemów ogrzewania 

o podwy˝szonej sprawnoÊci prze∏o˝y 

si´ na oszcz´dnoÊci w energii elektrycznej 

i ogrzewaniu, które wyniosà 

do 25 proc. 

www.abb.pl 


17


Analityczne i numeryczne obliczenia stanów napr´˝eƒ 

w walcowych zbiornikach przepr´˝anych 

Analytical and numerical calculation of stress 

in cylindrical autofrettaged vessels 

MACIEJ KRASI¡SKI 

ANDRZEJ TROJNACKI 

Streszczenie: Aby poprawiç rozk∏ad napr´˝eƒ roboczych w litych Êciankach gruboÊciennych naczyƒ ciÊnieniowych, 

przeprowadza si´ cz´sto proces przepr´˝ania (autofreta˝). W niniejszej pracy, na podstawie analitycznego rozwiàzania, 

okreÊlono ciÊnienie przepr´˝ania zapewniajàce w obcià˝onym zbiorniku korzystny rozk∏ad napr´˝enia zast´pczego 

na gruboÊci Êcianki. W podejÊciu analitycznym za∏o˝ono spr´˝ysto-idealnie plastyczny model materia∏u p∏aszcza. Wykorzystano 

hipotezy wyt´˝eniowe, najcz´Êciej stosowane w obliczeniach in˝ynierskich. Otrzymane rozk∏ady napr´˝eƒ 

zast´pczych porównano z rozk∏adami dla podobnych wymiarowo zbiorników litych i wielowarstwowych skurczowych. 

Ponadto, przeprowadzono numerycznà weryfikacj´ rozwiàzania analitycznego z uwzgl´dnieniem rzeczywistych w∏asnoÊci 

materia∏u i efektu Bauschingera. Przedstawiony przyk∏ad obliczeniowy ilustruje korzyÊci wynikajàce z przeprowadzenia 

procesu przepr´˝ania zgodnie z podanymi zaleceniami. 

S∏owa kluczowe: naczynia wysokociÊnieniowe, przepr´˝anie, rozwiàzanie optymalne, weryfikacja numeryczna. 

Abstract: Autofrettage is often used to introduce advantageous residual stresses into thick-walled pressure vessels in 

order to enhance their pressure bearing capacity. An analytical approach based on the elastic-perfectly plastic behaviour 

of the material is presented in the paper. The Tresca and von Mises yield criteria are applied to develop a procedure in which 

the optimum autofrettage pressure is determined. The obtained equivalent stress distribution is compared with those of 

the solid virgin wall and of several optimum multi-layer shrink-fit vessels of comparable size. The results of the analytical 

approach are verified by the FEM modelling making use of the elastic-plastic analysis with the Bauschinger effect implemented. 

The tensile tests were carried out to determine the real mechanical properties of the material of the vessel. 

The presented example illustrates the advantages of the autofrettage technique applied to the thick-walled cylinder. 

Keywords: high-pressure vessels, autofrettage, optimum solution, finite element verification. 

Dr in˝. Maciej Krasiƒski – Instytut Konstrukcji Maszyn 

Politechniki Krakowskiej, Al. Jana Paw∏a II nr 37, 

31-864 Kraków, e-mail: mkr@mech.pk.edu.pl; dr in˝. 

Andrzej Trojnacki – Instytut Konstrukcji Maszyn Politechniki 

Krakowskiej, Al. Jana Paw∏a II nr 37, 31-864 Kraków, 

e-mail: atroj@mech.pk.edu.pl. 


Rozwój przemys∏u chemicznego i energetyki spowodowa∏ 

zapotrzebowanie na du˝e, gruboÊcienne 

naczynia, mogàce przenieÊç ciÊnienie kilkuset MPa. 

Przy ich budowie tradycyjne technologie, odkuwanie 

lub zwijanie p∏aszcza z grubej blachy, sta∏y si´ kosztowne 

i nastrćza∏y trudnoÊci technicznych. Sk∏oni∏o 

to konstruktorów do poszukiwania nowych mo˝liwoÊci 

zwi´kszenia noÊnoÊci Êcianki. Jednym z takich rozwiàzaƒ 

jest przeprowadzenie procesu przepr´˝ania 

(autofreta˝u) na litej Êciance zbiornika ciÊnieniowego. 

Zabieg ten polega na jednorazowym poddaniu zbiornika 

dzia∏aniu ciÊnienia, powodujàcego cz´Êciowe 

uplastycznienie jego Êcianki. Wprowadzone w ten 

sposób odkszta∏cenia trwa∏e wywo∏ujà okreÊlony rozk∏ad 

napr´˝eƒ wst´pnych (resztkowych), który nak∏ada 

si´ na napr´˝enia od ciÊnienia roboczego. Przez 

odpowiedni dobór ciÊnienia przepr´˝ania mo˝na 

w pewnym stopniu wp∏ywaç na rozk∏ad napr´˝eƒ 

zast´pczych pod obcià˝eniem. 

W ostatnich latach ukaza∏y si´ liczne opracowania 

poÊwićone gruboÊciennym przepr´˝anym zbiornikom 

wysokociÊnieniowym. Analityczne rozwiàzanie 

w zakresie spr´˝ysto-plastycznym dla grubo- 

Êciennego naczynia obcià˝onego ciÊnieniem wewn´trznym 

zosta∏o przedstawione w pracy [1]. Wyniki 

otrzymano dla odcinkowo-liniowej aproksymacji 

krzywej rozciàgania materia∏u z uwzgl´dnieniem 

zmian geometrii naczynia, zwiàzanych z du˝ymi 

odkszta∏ceniami pod wysokim ciÊnieniem. Model 

uwzgl´dniajàcy wzmocnienie materia∏u i efekt 

Bauschingera, oparty na rzeczywistej krzywej rozciàgania 

materia∏u i zmodyfikowanym kryterium 

wyt´˝eniowym, by∏ rozpatrywany w [2]. Przewidywane 

analitycznie rozk∏ady napr´˝eƒ resztkowych 

w przepr´˝onym zbiorniku porównano z rozk∏adami 

okreÊlonymi numerycznie z wykorzystaniem charakterystyki 

materia∏u otrzymanej z prób wytrzyma- 

∏oÊciowych. Optymalne ciÊnienie przepr´˝ania, powodujàce 

korzystny rozk∏ad napr´˝eƒ, zosta∏o okreÊlone 

w [3] zarówno teoretycznie, jak i z zastosowaniem 

symulacji numerycznej. Analiza numeryczna 

wp∏ywu procesu przepr´˝ania na prac´ cylindrów 

ciÊnieniowych uzupe∏niona badaniami eksperymentalnymi 

zosta∏a wykonana w [4]. Numeryczne podejÊcie 

uwzgl´dniajàce efekt Bauschingera dla 

spr´˝ysto-idealnie plastycznego materia∏u Êcianki 

zosta∏o wykorzystane w [5] do obliczenia napr´˝eƒ 

resztkowych w przepr´˝onym wysokociÊnieniowym 

zbiorniku o du˝ych wymiarach. Zaproponowano 

procedur´ numerycznà mo˝liwà do zastosowania 

19

w innych przyk∏adowych konstrukcjach przepr´- 

˝anych naczyƒ. Analityczne rozwiàzanie dla przepr´˝anego 

kulistego zbiornika z uwzgl´dnieniem 

efektu Bauschingera zosta∏o podane w [6], gdzie 

zamieszczono równie˝ praktyczne zale˝noÊci dla 

niektórych typów modeli materia∏ów. 

W niniejszej pracy na podstawie analitycznego 

rozwiàzania okreÊlono ciÊnienie przepr´˝ania zapewniajàce 

korzystny rozk∏ad napr´˝eƒ resztkowych 

na gruboÊci Êcianki. W konsekwencji wyt´˝enie 

Êcianki w zbiorniku obcià˝onym ciÊnieniem roboczym 

ulega znacznemu obni˝eniu. W obliczeniach 

analitycznych za∏o˝ono spr´˝ysto-idealnie plastycznà 

charakterystyk´ materia∏u p∏aszcza i wykorzystano 

hipotezy wyt´˝eniowe Tresci-Guesta i Hubera-Misesa- 

-Hencky’ego. Otrzymane rozk∏ady napr´˝eƒ zast´pczych 

porównano z rozk∏adami dla zbiornika nieprzepr´˝onego 

i dla optymalnie zaprojektowanych 

Êcianek wielowarstwowych. 

Wyniki obliczeƒ analitycznych zweryfikowano za 

pomocà symulacji MES wykonanej na podstawie 

rzeczywistej charakterystyki materia∏u zbiornika 

z uwzgl´dnieniem efektu Bauschingera. Dane do 

wieloliniowej aproksymacji krzywej rozciàgania materia∏u 

przyj´to na podstawie wykonanych badaƒ 

materia∏owych. Takie podejÊcie umo˝liwi∏o analiz´ 

wyt´˝enia Êcianki w przypadku przepr´˝enia zbiornika 

ciÊnieniem, powodujàcym przekroczenie granicy 

plastycznoÊci przez napr´˝enie zast´pcze. Obliczenia 

numeryczne ujawni∏y, ˝e dla pewnych materia∏ów 

do okreÊlenia optymalnego ciÊnienia przepr´˝ania 

minimalizujàcego wyt´˝enie nie zostaje 

w obliczeniach zaanga˝owane wzmocnienie materia- 

∏u. W takim przypadku proste analityczne podejÊcie 

daje dobrà ocen´ parametrów procesu przepr´˝ania. 

Obliczenia analityczne 

zbiornika przepr´˝anego 

Cylinder o promieniu wewn´trznym r w 

i zewn´trznym 

r z 

poddany dzia∏aniu ciÊnienia przepr´˝ajàcego p p 

znajduje si´ w stanie spr´˝ysto-plastycznym, gdzie 

granic´ stref spr´˝ystej i plastycznej stanowi promieƒ 

graniczny r g 

. W strefie spr´˝ystej dla r g 

≤ r ≤ r z 

s s 

napr´˝enia promieniowe σ r 

i obwodowe σ ϕ 

opisujà 

w funkcji promienia r znane wzory Lamego: 

W strefie plastycznej dla r w 

≤ r ≤ r g 

rozk∏ady napr´˝eƒ 

zale˝à od przyj´tych za∏o˝eƒ i zastosowanej 

hipotezy wyt´˝eniowej. Dla spr´˝ysto-idealnie plastycznej 

charakterystyki materia∏u oraz przy jednoczesnym 

za∏o˝eniu nieÊciÊliwoÊci materia∏u (v = 0,5) 

i p∏askiego stanu odkszta∏cenia (ε z 

= 0) bardziej 

z∏o˝ony warunek plastycznoÊci Hubera-Misesa- 

-Hencky’ego – Φ f 

udaje si´ sprowadziç do postaci 

liniowej, takiej samej jak warunek Tresci-Guesta – τ max 

: 

gdzie R e 

jest granicà plastycznoÊci, a wspó∏czynnik C 

zale˝y od przyj´tego warunku plastycznoÊci i dla 

Tresci-Guesta C = 1, a dla Hubera-Misesa-Hencky’ego 

C = 2/√3. Ostatecznie w obu przypadkach napr´˝enia 

(1) 

(2) 

w strefie plastycznej wyra˝ajà si´ takimi samymi 

wzorami: 

Sta∏e ca∏kowania C 1 

, C 2 

i C 3 

mo˝na wyznaczyç 

z odpowiednich warunków brzegowych i warunków 

ciàg∏oÊci napr´˝eƒ na promieniu granicznym r g 

: 

przy czym dodatkowy czwarty warunek s∏u˝y do 

okreÊlenia zale˝noÊci mi´dzy ciÊnieniem przepr´˝ania 

p p 

i promieniem granicznym r g 

: 

W warunkach pracy na napr´˝enia resztkowe σ r 

reszt 

i σ ϕ 

reszt 

pozosta∏e po procesie przepr´˝ania nak∏adajà 

si´ napr´˝enia σ r 

i σ ϕ 

od ciÊnienia roboczego p o 

i wyt´˝enie 

wynosi: 

a na promieniu granicznym r g 

wyt´˝enie mo˝na przedstawiç 

wzorem: 

Najwi´ksze wyt´˝enie σ 0 max 

w przepr´˝onym zbiorniku 

obcià˝onym w warunkach pracy ciÊnieniem p o 

wyst´puje na promieniu granicznym r g 

, niezale˝nie od 

zastosowanej hipotezy wyt´˝eniowej. Wyt´˝enie (7) 

osiàga minimum ze wzgl´du na r g 

, gdy dσ 0 

(r g 

)/dr g 

= 0, 

co prowadzi do optymalnej wartoÊci promienia granicznego: 

Okazuje si´, ˝e minimalizacja wyt´˝enia na gruboÊci 

Êcianki powoduje równoczeÊnie minimalizacj´ ró˝nicy 

wyt´˝eƒ na promieniach skrajnych. Wyra˝ajà si´ one 

wzorami: 

i dla r g 

= r g opt 

ich ró˝nica wynosi zero. 

Przepr´˝enie Êcianki ciÊnieniem p p opt 

i cz´Êciowe jej 

uplastycznienie do optymalnej wartoÊci promienia 

granicznego r g opt 

, gwarantuje minimalizacj´ wyt´˝enia 

σ 0 max 

(r g opt 

) pod ciÊnieniem p o 

oraz zapewnia jednakowe 

wyt´˝enia na promieniach skrajnych σ 0 

(r w 

) = σ 0 

(r z 

). 

Natomiast maksymalne mo˝liwe ciÊnienie do przeniesienia 

przez ten zbiornik (w Êwietle podejÊcia analitycznego) 

jest oczywiÊcie równe ciÊnieniu przepr´- 

˝ania p max 

= p p opt 

. 

Maksymalne mo˝liwe ciÊnienie przepr´˝ania p p extr 

odpowiada sytuacji, gdy uplastycznienie si´gn´∏o do 

(3) 

(4) 

(5) 

(6) 

(7) 

(8) 

(9) 


promienia zewn´trznego r g extr 

= r z 

. Tak przepr´˝ony 

zbiornik jest w stanie przenieÊç maksymalne mo˝liwe 

ciÊnienie robocze p extr 

= p p extr 

. 

Numeryczny model 

zbiornika przepr´˝anego 

Na p∏aszcz zbiornika przyj´to stal stopowà 16Mo3 

(1,5415) w stanie surowym wg PN-EN 10028-2 do 

pracy w podwy˝szonej temperaturze. W∏asnoÊci 

wytrzyma∏oÊciowe tej stali zosta∏y ustalone w próbach 

jednoosiowego rozciàgania, do których przygotowano 

7 cylindrycznych próbek. Sta∏e materia∏owe: 

R m 

= 518,43 MPa, R e 

= 317,29 MPa, ε max 

= 0,1750 

i ε pl 

= 0,0127, obliczono jako Êrednie arytmetyczne 

z wszystkich testów. Dla zakresu spr´˝ystego przyj´to 

modu∏ Younga E = 2,1 × 10 5 MPa, co prowadzi 

do ε sp 

= 0,0015. Kszta∏t otrzymanych doÊwiadczalnie 

zale˝noÊci σ = f(ε) sugeruje dokonanie aproksymacji 

wykresu rozciàgania powy˝ej granicy plastycznoÊci 

za pomocà paraboli, przechodzàcej przez 

punkt o wspó∏rz´dnych ε pl 

, R e 

i majàcej maksimum 

w punkcie ε max 

, R m 

(rys. 1). 

Rys. 1. Paraboliczna i odcinkowa aproksymacja rzeczywistej 

krzywej rozciàgania (w skali ska˝onej) 

Do obliczeƒ numerycznych parabol´ zastàpiono 

pićioma odcinkami o równej d∏ugoÊci w rzucie na 

oÊ ε. Taka aproksymacja umo˝liwia bezpoÊrednie 

wprowadzenie do modelowania nieliniowych w∏asnoÊci 

materia∏u w pakiecie ANSYS ® . Przyj´to, ˝e materia∏ 

charakteryzuje si´ tzw. multiliniowym wzmocnieniem 

kinematycznym z w∏àczonym efektem 

Bauschingera. 

Zastosowana aproksymacja zosta∏a odniesiona 

do z∏o˝onego stanu napr´˝enia. Przedstawiona na 

rys. 1 krzywa rozciàgania zapisana z wykorzystaniem 

danych z prób materia∏owych w uk∏adzie 

wspó∏rz´dnych (σ, ε), zosta∏a przeniesiona do uk∏adu 

wspó∏rz´dnych (σ i, 

ε i 

). IntensywnoÊç napr´˝eƒ σ i 

jest przy tym liczona wed∏ug hipotezy Φ f 

(Hubera- 

-Misesa-Hencky’ego), a intensywnoÊç odkszta∏ceƒ 

jest okreÊlona wzorem: 

(10) 

gdzie ε r 

, ε ϕ 

i ε z 

sà odkszta∏ceniami g∏ównymi 

w danym punkcie materia∏u zbiornika. 

Dzi´ki osiowej symetrii zbiornika modelowanie 

geometrii w MES znacznie si´ upraszcza. Do rozwa˝aƒ 

przyj´to plaster p∏aszcza wyci´ty dwoma p∏aszczyznami 

równoleg∏ymi i prostopad∏ymi do jego osi. 

Obliczenia numeryczne wykonano przy za∏o˝eniu 

p∏askiego stanu odkszta∏cenia, co jest uzasadnione, 

gdy˝ cylindryczna cz´Êç zbiorników ma zazwyczaj 

znacznà d∏ugoÊç. Wycinek p∏aszcza podzielono 

na kwadratowe elementy skoƒczone 8-w´z∏owe 

PLANE183 o wymiarach boku 0,4 mm z opcjà osiowej 

symetrii. Dla Êcianki cylindra o gruboÊci g o 

= 200 mm 

siatka o tej g´stoÊci jest w zupe∏noÊci wystarczajàca. 

Przy pićiokrotnym zwi´kszeniu g´stoÊci siatki ró˝nica 

w napr´˝eniach zast´pczych spada poni˝ej 0,4%. 

Przyk∏ad obliczeniowy 

Szczegó∏owe obliczenia wykonano dla walcowego 

naczynia o Êrednicy zewn´trznej 2r z 

= 800 mm. 

Na p∏aszcz zastosowano stal 16Mo3 o potwierdzonej 

doÊwiadczalnie granicy plastycznoÊci 

R e 

= 317,29 MPa. Zbiornik zaprojektowano na ciÊnienie 

obliczeniowe p o 

, przy którym w najbardziej 

wyt´˝onym miejscu Êcianki zostaje osiàgni´ta granica 

plastycznoÊci. Ponadto ciÊnienie p o 

dobrano tak, aby 

uzyskaç maksymalnà gruboÊç Êcianki mo˝liwà do 

akceptacji przez wymagania Urz´du Dozoru Technicznego. 

Wed∏ug przepisów UDT graniczna wartoÊç 

wspó∏czynnika gruboÊciennoÊci β = r z 

/r w 

= 2,00, 

co daje gruboÊç Êcianki g o 

= 200 mm. W przypadku 

wykorzystania w obliczeniach hipotezy wyt´˝eniowej 

τ max 

(Tresci-Guesta) otrzymuje si´ ciÊnienie obliczeniowe 

p o 

TG 

= 118,98 MPa. Dla hipotezy wyt´˝eniowej 

Φ f 

(Hubera-Misesa-Hencky’ego) ciÊnienie 

HMH 

obliczeniowe wynosi p o 

= 137,39 MPa. Na wewn´trznej 

powierzchni takiego porównywalnego 

naczynia o litej Êciance bez napr´˝eƒ wst´pnych, 

obcià˝onego ciÊnieniem p o 

, panuje napr´˝enie zast´pcze 

σ 0 

HMH 

(r w 

) = R e 

. p o 

. 

Niezale˝nie od zastosowanej hipotezy wyt´˝eniowej 

optymalny promieƒ graniczny r g opt 

= 290,99 mm. 

Zapewnia on dla ciÊnienia p o 

wyrównanie wyt´˝eƒ na 

promieniach skrajnych do wartoÊci σ 0 

(r w 

) = σ 0 

(r z 

) = 

118,14 MPa, a do jego otrzymania jest wymagane 

TG 

ciÊnienie przepr´˝ania p p opt 

= 193,66 MPa w przypad- 

HMH 

ku korzystania z hipotezy τ max 

lub p p opt 

= 223,63 MPa 

dla hipotezy Φ f 

. Dla przyj´tych wymiarów zbiornika 

(r w 

, r z 

) oraz zadanej wartoÊci R e 

w tak przepr´˝onym 

p∏aszczu maksymalne wyt´˝enie pod ciÊnieniem obliczeniowym 

p o 

wyst´puje na promieniu granicznym 

i wynosi σ 0 

(r g opt 

) = 223,22 MPa. 

Ka˝da inna modyfikacja napr´˝eƒ resztkowych, 

dajàca promieƒ graniczny ró˝ny od r g opt 

, prowadzi 

do wzrostu maksymalnego wyt´˝enia σ |r = rg 0 

dla 

ciÊnienia p o 

, co zilustrowano na rys. 2 (linia ciàg∏a 

gruba). Na rys. 2 przedstawione jest ponadto wyt´˝enie 

pod ciÊnieniem p o 

na promieniu wewn´trznym 

σ |r = rw 0 

i na promieniu zewn´trznym σ |r = rz 0 

w funkcji promienia granicznego (linie ciàg∏e cienkie) 

oraz zale˝noÊç ciÊnienia przepr´˝ania p p 

dla hipotez 

τ max 

i Φ f 

od odpowiadajàcego mu promienia 

granicznego r g 

(linie przerywane). 

Rozk∏ady wyt´˝enia σ 0 

Êcianki w funkcji promienia 

r dla zbiorników przepr´˝onych do promieni r g opt 

(linie przerywane) i r g extr (linie ciàg∏e) pod obcià˝e- 


21

Rys. 2. Wyt´˝enie σ 0 

na promieniach: r g 

, r w 

i r z 

oraz ciÊnienie 

przepr´˝ania p p 

w funkcji promienia granicznego r g 


Êcianki przepr´˝onej do r g opt 

i r g extr 

w funkcji 

r pod ciÊnieniem p o 

i p p opt 

lub p p extr 

obcià˝yç zbiornik przepr´˝ony do r g opt 

, jest oczywiÊcie 

równe ciÊnieniu przepr´˝ania p p opt 

. Przepr´˝enie 

zbiornika w celu uzyskania r g extr 

= 400 mm wymaga 

dla hipotezy τ max 

ciÊnienia p p extr 

= 219,93 MPa i takie 

jest równie˝ najwi´ksze ciÊnienie, którym mo˝na 

obcià˝yç ten zbiornik bez przekroczenia przez napr´˝enia 

zast´pcze granicy plastycznoÊci R e 

. W przypadku 

hipotezy Φ f 

otrzymuje si´ p p extr 

= 253,95 MPa. 

Ponadto w tabeli dokonano porównania obliczeƒ 

analitycznych wykonanych dla zbiornika przepr´- 

˝anego i warstwowego skurczowego, w którym postawiono 

warunek wyrównania wyt´˝eƒ na wewn´trznych 

powierzchniach warstw [7, 8]. Rozpatrywano 

zbiorniki skurczowe 2-warstwowy i 25-warstwowy 

o warstwach równej gruboÊci. Warunek jednakowych 

wyt´˝eƒ na wewn´trznych powierzchniach 

warstw pod ciÊnieniem p o 

= 137,39 MPa 

prowadzi dla Êcianek warstwowych skurczowych 

do rozk∏adów wyt´˝eƒ przedstawionych na rys. 4 

liniami cienkimi ciàg∏ymi. Mo˝na je porównywaç 

z rozk∏adem dla zbiornika przepr´˝onego do r g opt 

(linia 

cienka przerywana). Linie grube odnoszà si´ natomiast 

do wyt´˝eƒ wyst´pujàcych w tych Êciankach 

pod najwi´kszym ciÊnieniem p max 

(dla zbiorników 

skurczowych) lub p p opt 

(dla zbiornika przepr´˝onego), 

które powodujà pojawienie si´ pierwszych 

uplastycznieƒ. 

Wst´pne obliczenia numeryczne dla zbiornika przepr´˝anego 

wykonano pod obcià˝eniem ciÊnieniem 

MES 

p o 

= 137,15 MPa, które na promieniu wewn´trznym 

r w 

powoduje osiàgnićie przez napr´˝enie 

zast´pcze σ 0 

(r w 

) wartoÊci R e 

. Jak nale˝a∏o przypuszczaç, 

wyniki pokrywajà si´ (w granicach b∏´du 

numerycznego) z obliczeniami analitycznymi, gdy˝ 

maksymalna wartoÊç intensywnoÊci odkszta∏ceƒ 

w symulacji MES wynosi ε i 

(r w 

) = 0,0015 i zosta∏ 

wykorzystany jedynie poczàtkowy prostoliniowy fragment 

krzywej rozciàgania. 

W dalszej kolejnoÊci zastosowano procedur´ 

numerycznà polegajàcà na wst´pnym obcià˝eniu 

MES 

modelu ciÊnieniem p p opt 

takim, aby przy za∏o˝onym 

ciÊnieniu roboczym p o 

MES 

spe∏niç warunek 

równych wyt´˝eƒ na promieniach skrajnych r w 

i r z 

. 

TG HMH 

niem ciÊnieniami p o 

(p o 

lub p o 

) (linie cienkie) i p p opt 

lub p p extr 

(linie grube) przedstawione na rys. 3 sà 

takie same dla zastosowanych hipotez wyt´˝eniowych. 

Linia punktowa cienka opisuje rozk∏ad wyt´˝enia 

na gruboÊci Êcianki dla porównywalnego 

nieprzepr´˝onego zbiornika litego poddanego dzia- 

∏aniu maksymalnego w tym przypadku ciÊnienia 

p o 

= 137,39 MPa. 

Wyniki obliczeƒ analitycznych dla zbiornika przepr´˝anego 

zestawiono w tabeli. Obliczenia wykonano 

zarówno dla Êcianki przepr´˝onej do promienia 

optymalnego r g opt 

, jak i przepr´˝onej do promienia 

r g extr 

= 400 mm. W obu przypadkach zbiornik 

TG 

HMH 

obcià˝ono najpierw ciÊnieniem p o 

(p o 

lub p o 

), 

a nast´pnie najwi´kszym mo˝liwym ciÊnieniem 

(p p opt 

dla r g opt 

lub p p extr 

dla r g extr 

). W pierwszym przypadku 

zosta∏ okreÊlony wzgl´dny spadek wyt´˝enia 

∆σ 0 

, a w drugim odpowiednio wzgl´dny przyrost 

noÊnoÊci ∆p o 

w porównaniu z przyrostem noÊnoÊci 

Êcianki litej. Najwi´ksze ciÊnienie, jakim mo˝na 


w funkcji r dla Êcianki przepr´˝onej do 

r g opt 

i warstwowej wyrównany dla p o 

= 137,39 MPa 


Uzyskana przy tym wartoÊç promienia granicznego 

r g opt 

= 291,60 mm, rozdzielajàcego stref´ plastycznà 

od spr´˝ystej, jest o 0,21% wi´ksza ni˝ 

w przypadku obliczeƒ analitycznych. Po obliczeniu 

MES 

wartoÊci tego ciÊnienia p p opt 

= 222,51 MPa model 

odcià˝ono, a nast´pnie obcià˝ono ciÊnieniem roboczym 

p o 

MES 

, otrzymujàc na promieniach skrajnych 

σ 0 

(r w 

) = σ 0 

(r z 

) = 121,16 MPa, a na promieniu granicznym 

σ 0 

(r g opt 

) = 223,16 MPa. Maksymalne ciÊnienie 

obcià˝ajàce zbiornik jest (podobnie jak dla 

obliczeƒ analitycznych) równe ciÊnieniu przepr´˝a- 

MES 

nia p p opt 

. 

Porównanie wyników obliczeƒ zamieszczonych 

w tabeli prowadzi do wniosku, ˝e dla p∏aszcza prze- 

MES 

pr´˝onego ciÊnieniem p p opt 

= 222,51 MPa równie˝ 

majà miejsce niewielkie ró˝nice mi´dzy podejÊciem 

analitycznym i modelowaniem MES. Okazuje 

si´, ˝e najwi´ksza wartoÊç intensywnoÊci odkszta∏ceƒ, 

wyst´pujàca na promieniu wewn´trznym 

ε i 

(r w 

) = 0,0035, jest znacznie mniejsza od ε pl 

= 0,0127. 

Wobec tego w obliczeniach numerycznych zosta∏y 

wykorzystane jedynie dwa poczàtkowe prostoliniowe 

fragmenty krzywej rozciàgania, podobnie jak 

w obliczeniach analitycznych. 

JeÊli uznaç, ˝e promieƒ przepr´˝ania r g extr 

= 400 mm 

jest osiàgni´ty, gdy pojawia si´ w tym miejscu po 

raz pierwszy wyt´˝enie σ 0 

(r g extr 

) = R e 

, obliczenia 

MES tak˝e nie ró˝nià si´ od analitycznych. Równie˝ 

w tym przypadku pod ciÊnieniem przepr´˝ania 

MES 

p p extr1 

= 251,38 MPa nie zosta∏a zaanga˝owana do 

obliczeƒ MES paraboliczna cz´Êç krzywej rozciàgania. 

Podczas gdy na promieniu zewn´trznym pojawia 

si´ intensywnoÊç odkszta∏ceƒ ε i 

(r z 

) = 0,0015 = ε sp 

skojarzona z R e 

(rys. 1), na promieniu wewn´trznym r w 

zachodzi podobna sytuacja. Wyst´pujàcej tam intensywnoÊci 

odkszta∏ceƒ ε i 

(r w 

) = 0,0067 równie˝ 

odpowiada R e 

, gdy˝ jest ona mniejsza od odkszta∏cenia 

ε pl 

= 0,0127 stanowiàcego poczàtek wzmocnienia 

plastycznego materia∏u. W tych przypadkach 

ró˝nice w wynikach obliczeƒ analitycznych 

i MES sà mniejsze od 1%, i wynikajà z b∏´dów 

zaokràgleƒ numerycznych. Wzmocnienie plastyczne 

nie zostaje zaanga˝owane w procesie przepr´˝ania 

MES 

nawet wtedy, gdy pod ciÊnieniem p p extr2 

= 252,30 MPa 

intensywnoÊç odkszta∏ceƒ na promieniu wewn´trznym 

ε i 

(r w 

) osiàga wartoÊç ε pl 

, poniewa˝ na promieniu 

zewn´trznym w dalszym ciàgu jest ε i 

(r z 

) = 0,0030 < ε pl 

. 

Wp∏yw parabolicznej cz´Êci krzywej rozciàgania 

na rozwiàzanie, wynikajàcy z uruchomienia 

wzmocnienia plastycznego, pojawia si´ dopiero 

MES 

pod ciÊnieniem przepr´˝ania p p 

> p p extr2 

. Wyraêny 

efekt mo˝na zaobserwowaç, gdy postawiç warunek 

osiàgnićia przez intensywnoÊç odkszta∏ceƒ 

wartoÊci ε i 

(r z 

) = 0,0127 = ε pl 

na promieniu zewn´trznym. 

Na promieniu wewn´trznym wyst´puje 

wtedy ε i 

(r w 

) = 0,0501 > ε pl 

i ten stan mo˝na 

osiàgnàç po zastosowaniu ciÊnienia przepr´˝a- 

MES 

nia p p extr3 

= 266,79 MPa. Jak wynika z rys. 5, takie 

przepr´˝enie powoduje wprawdzie przekroczenie 

w ca∏ym przekroju granicy plastycznoÊci R e 

, lecz 

MES MES 

równoczeÊnie p p extr3 



= 311,38 MPa. Pod ciÊnieniem 

p p gran 

MES 

wyt´˝enie na promieniu wewn´trznym 

wzrasta do wartoÊci σ 0 

(r w 

) = R m 

= 518,43 MPa 

Rys. 5. OkreÊlone numerycznie wyt´˝enie σ 0 

w funkcji r dla 

Êcianki przepr´˝onej do r g opt 

i r g extr 

Porównanie spadku wyt´˝enia i przyrostu noÊnoÊci dla ró˝nych typów zbiorników 

Liczba warstw Obc. ciÊnieniem Obc. ciÊnieniem 

Rodzaj Êcianki lub Obliczenia obliczeniowym maksymalnym 

promieƒ graniczny 

r g 

, mm Maks. wyt´˝enie Spadek wyt´˝enia Maks. noÊnoÊç Przyrost noÊnoÊci 

σ 0 

, MPa ∆σ 0 

, % p o 

, MPa ∆p o 

, % 

Warstwowa 2 warstwy Analitycz. 239,63 24,48 171,02 24,48 

opt. dla p o 

25 warstw Analitycz. 176,65 44,33 207,71 51,18 

Przepr´˝ona r g opt 

= 290,99 Analitycz. 223,22 29,65 223,63 62,77 

do r g opt 

r g opt 

= 291,60 MES 223,16 29,67 222,51 62,24 

Warstwowa 2 warstwy Analitycz. 271,59 14,40 181,91 32,40 

opt. dla p max 

25 warstw Analitycz. 251,54 20,72 246,77 79,61 

r g extr 

= 400 Analitycz. 249,99 21,21 253,95 84,84 

Przepr´˝ona r g extr 

= 400 MES 1) 248,56 21,66 251,38 83,29 

do r g extr 

r g extr 

= 400 MES 2) 235,51 25,77 266,79 94,52 

r g extr 

= 400 MES 3) 251,46 20,75 311,38 127,04 

1) 

ciÊnienie przepr´˝ania p 

MES 

p extr 1 

= 251,38 MPa, intensywnoÊç odkszta∏ceƒ ε i 

(r w 

) = 0,0067, ε i 

(r z 

) = 0,0015 

2) MES 

ciÊnienie przepr´˝ania p p extr 3 


(r w 

) = 0,0501, ε i 

(r z 

) = 0,0127 

3) 

ciÊnienie przepr´˝ania p 

MES 

p gran 


(r w 

) = 0,1750, ε i 

(r z 

) = 0,0488 


23

Rys. 6. Promieniowe napr´˝enia resztkowe σ r 

reszt 

w funkcji r dla 

cylindra przepr´˝onego do r g opt 

i do r g extr 

i zgodnie z podejÊciem MES mo˝na je uznaç za najwi´ksze, 

mo˝liwe do przeniesienia przez rozpatrywany 

zbiornik. Podobnie jak na rys. 3 linie cienkie 

opisujà stan pod ciÊnieniem p o 

. Wyt´˝enia odpowiednio 

przepr´˝onej Êcianki obcià˝onej najwi´kszym 

dla danego przypadku ciÊnieniem (równym 

ciÊnieniu przepr´˝ania) sà oznaczone liniami grubymi. 

Wyniki obliczeƒ numerycznych dla obu powy˝szych 

przypadków sà dodatkowo zamieszczone w tabeli. 

Rozk∏ady promieniowych napr´˝eƒ resztkowych 

reszt 

σ r 

dla wszystkich analizowanych numerycznie 

przypadków sà przedstawione na rys. 6. 

Mimo zwi´kszajàcego si´ ciÊnienia przepr´˝ania 

MES MES MES 

p p gran 

> p p extr3 

>p p extr1 

, maksymalne wartoÊci promieniowych 

napr´˝eƒ resztkowych odpowiadajàce 

tym ciÊnieniom malejà. Co wićej, wzgl´dny spadek 

reszt 

maksymalnych wartoÊci σ r 

(15,36% i 32,27%) 

jest proporcjonalnie wy˝szy ni˝ stosowny wzgl´dny 

wzrost ciÊnienia przepr´˝ania p p 

(6,13% i 23,87%). 

Jest to spowodowane wykorzystaniem w symulacji 

MES wzmocnienia plastycznego. 

W obliczeniach numerycznych wykorzystano dane 

z rzeczywistej krzywej rozciàgania dla stali 16Mo3 

w stanie surowym. Przyj´ta stal nadaje si´ w szczególnoÊci 

na p∏aszcze zbiorników, dla których przewiduje 

si´ przeprowadzenie procesu przepr´˝ania. 

Decyduje o tym du˝a wartoÊç odkszta∏cenia ε max 

. 

Znaczna ró˝nica mi´dzy ε pl 

i ε sp 

sprawia, ˝e dla rozpatrywanej 

stali korzystny wp∏yw wzmocnienia 

plastycznego na prac´ zbiornika ujawnia si´ dopiero 

dla wysokich ciÊnieƒ przepr´˝ania, przekraczajàcych 

MES 

p p extr2 

= 252,30 MPa. 

Podsumowanie 

Przeprowadzone rozwa˝ania potwierdzajà korzyÊci 

wynikajàce z zastosowania procesu przepr´˝ania 

dla gruboÊciennego, wysokociÊnieniowego naczynia. 

Zosta∏y one zilustrowane na przyk∏adzie walcowego 

zbiornika o Êrednicy zewn´trznej 800 mm, która jest 

powszechnie uwa˝ana za granicznà z uwagi na 

koszt dla zbiornika litego. Powy˝ej tej Êrednicy op∏acalne 

ekonomicznie stajà si´ Êcianki warstwowe, 

budowane z cienkich cz∏onów z wykorzystaniem 

skurczu termicznego lub zwijane po linii spiralnej lub 

Êrubowej. 

W wyniku zastosowania podejÊcia analitycznego 

stwierdzono, ˝e przepr´˝enie Êcianki ciÊnieniem 

optymalnym p p opt 

spowodowa∏o obni˝enie maksymalnego 

wyt´˝enia pod ciÊnieniem obliczeniowym o 30% 

w stosunku do Êcianki litej bez dodatkowych zabiegów. 

Natomiast przyrost noÊnoÊci tak przepr´˝onej 

Êcianki wynosi 63%. Jeszcze wi´kszy efekt wytrzyma- 

∏oÊciowy mo˝na uzyskaç, przepr´˝ajàc zbiornik na 

wskroÊ, gdy˝ przyrost noÊnoÊci jest wtedy równy 85%. 

KorzyÊci, jakie daje przepr´˝enie litej Êcianki, porównano 

z wynikami otrzymanymi dla optymalnie 

zaprojektowanych zbiorników skurczowych: 2-warstwowego 

i 25-warstwowego. Dla zbiornika 2-warstwowego 

spadek wyt´˝enia pod ciÊnieniem obliczeniowym 

wynosi 24% i jest porównywalny z Êciankà 

przepr´˝onà optymalnie. Analiza wykonana dla 

zbiornika 25-warstwowego wykaza∏a, ˝e przy du˝ej 

liczbie cienkich warstw wytrzyma∏oÊciowe mo˝liwoÊci 

Êcianki mo˝na wykorzystaç w wi´kszym stopniu. 

Zastosowanie na Êciank´ zbiornika stali powszechnie 

u˝ywanej w technologii przepr´˝ania nie 

umo˝liwi∏o wykorzystania wzmocnienia materia∏u 

w przypadku typowego procesu przepr´˝ania. Ze 

wzgl´du na du˝à d∏ugoÊç „przystanku plastycznego” 

wyniki obliczeƒ MES dla przepr´˝enia stosunkowo 

niskim ciÊnieniem optymalnym i ekstremalnym pokrywajà 

si´ z wynikami obliczeƒ analitycznych dla 

spr´˝ysto-idealnie plastycznego modelu materia∏u. 

Znaczàce ró˝nice uwzgl´dniajàce korzyÊci wytrzyma∏oÊciowe 

wynikajàce z wzmocnienia zosta∏y 

ujawnione dopiero dla zbiornika przepr´˝onego ciÊnieniem, 

wywo∏ujàcym na powierzchni wewn´trznej 

napr´˝enie zast´pcze równe wytrzyma∏oÊci doraênej 

materia∏u. Tak przepr´˝onà Êciank´ mo˝na obcià˝yç 

ciÊnieniem roboczym przekraczajàcym o 127% ciÊnienie, 

które jest w stanie przenieÊç nieprzepr´˝ona 

lita Êcianka o takich samych wymiarach, bez napr´˝eƒ 

resztkowych. 

LITERATURA 

1. Zhao W., Seshadri R., Dubey R. N.: On thick-walled cylinder 

under internal pressure. Trans. of the ASME, J. of Pressure 

Vessel Technology, Vol. 125, 2003, pp. 267 – 273. 

2. Huang X. P., Cui W. C.: Effect of Bauschinger effect and yield 

criterion on residual stress distribution of autofrettaged 

tube. Trans. of the ASME, J. of Pressure Vessel Technology, 

Vol. 128, 2006, pp. 212 – 216. 

3. Ayob A., Elbasheer M. K.: Optimum autofrettage pressure in 

thick cylinders. J. Mekanikal, No. 24, 2007, pp. 1 – 14. 

4. Majzoobi G. H., Farrahi G. H., Mahmoudi A. H.: A finite 

element simulation and an experimental study of 

autofrettage for strain hardened thick-walled cylinders. 

Mater. Sci. and Eng., Vol. 359, No. 1-2, 2003, pp. 326 – 331. 

5. Alegre J. M., Bravo P., Preciado M.: Design of an autofrettaged 

high-pressure vessel, considering the Bauschinger 

effect. Proc. of the Inst. of Mech. Eng., Part E: J. of Proc. 

Mech. Eng., Vol. 220, No. 1, 2006, pp. 7 – 16. 

6. Adibi-Asl R., Livieri P.: Analytical approach in autofrettaged 

spherical pressure vessels considering the Bauschinger 

effect. Trans. of the ASME, J. of Pressure Vessel Technology, 

Vol. 129, 2007, pp. 411 – 419. 

7. Krasiƒski M., Stodulski M., Trojnacki A.: Przeglàd technicznych 

mo˝liwoÊci wyrównywania napr´˝eƒ w Êciankach 

naczyƒ ciÊnieniowych. Czasopismo Techniczne, Vol. 

6-M/2012, No. 11, 2012, pp. 1 – 23. 

8. Krasiƒski M., Stodulski M., Trojnacki A.: Stress modification 

in multi-layer walls of expanded pressure vessels. Key engineering 

Materials, Vol. 542, 2013, pp. 81 – 95. 


Metody wizyjne do oceny stanu taÊmy 

przenoÊnika taÊmowego 

A methods vision for belt conveyor inspection 

PAWE¸ MAÂLAK 

Streszczenie: W pierwszej cz´Êci artyku∏u przedstawiono typowe uszkodzenia przenoÊników taÊmowych. Nast´pnie 

pokazano schemat stanowiska badawczego oraz prowadzonà analiz´ pozyskanego obrazu. Pokazano poszczególne etapy 

identyfikacji uszkodzeƒ powierzchni taÊmy przenoÊnika taÊmowego. W podsumowaniu opisano zalety proponowanego 

rozwiàzania postawionego problemu. 

S∏owa kluczowe: metody wizyjne, przenoÊnik taÊmowy 

Abstract: In the first part of the article the typical damage of belt conveyors are shown. Then a diagram of research 

position and analysis of obtained image are described. In the article the various steps of identification of damage of 

the belt surface of the conveyor belt are shown. The conclusions describe the advantages of the proposed solution. 

Keywords: methods vision, belt conveyor 

PrzenoÊniki taÊmowe sà powszechnie stosowane 

do transportu wsz´dzie tam, gdzie wyst´puje potrzeba 

przemieszczania du˝ych iloÊci materia∏ów w systemie 

ciàg∏ym. Zastosowanie znajdujà m.in. w górnictwie 

odkrywkowym i podziemnym, przemyÊle budowlanym, 

wytwórczym. 

Uszkodzenia przenoÊników taÊmowych 

PrzenoÊniki taÊmowe pomimo pracy w odmiennych 

warunkach cechuje podobieƒstwo uszkodzeƒ. 

Powtarzanie si´ tych samych uszkodzeƒ zwiàzane 

jest z podobieƒstwem konstrukcji oraz ze zbli˝onymi 

czynnikami powodujàcymi uszkodzenia, takimi jak 

zapylenie czy pojawiajàce si´ w transportowanym 

materiale uszkodzone cz´Êci maszyn. Obecnie monitorowanie 

stanu technicznego przenoÊników taÊmowych 

jest wykonywane przez przeszkolonego 

w tym celu pracownika. Ze wzgl´du na czynnik ludzki 

uszkodzenia nie zawsze by∏y odpowiednio wczeÊniej 

diagnozowane i zdarza∏o si´, ˝e uszkodzenie pasa 

przenoÊnika taÊmowego obejmowa∏o odcinek o d∏ugoÊci 

500 m, co powodowa∏o wy∏àczenie z eksploatacji 

przenoÊnika na 3 miesiàce i kosztowa∏o blisko 

3 000 000 PLN. W celu zwi´kszenia bezpieczeƒstwa 

pracy wprowadza si´ systemy inspekcji stanu technicznego 

okreÊlonych cz´Êci przenoÊników. Typowe 

uszkodzenia przenoÊników taÊmowych to [1, 2]: 

uszkodzenia mechaniczne z∏àczy taÊm zarówno 

klejonych, jak i stalowych, 

uszkodzenie taÊmy: rozcićia wzd∏u˝ne, poprzeczne, 

rozwarstwienia, 

zje˝d˝anie taÊmy z krà˝ników, 

mechaniczne uszkodzenia osprz´tu elektrycznego 

zabudowanego wzd∏u˝ przenoÊnika, 

zatarcie ∏o˝ysk krà˝ników, 

przekroczenie wartoÊci nominalnego obcià˝enia 

taÊmy, 

zbyt wysoka temperatura elementów obrotowych 

– krà˝niki, b´bny nap´dowe, b´bny napinajàce, 

silniki nap´dowe – wywo∏ana zatarciem 

∏o˝ysk [3]. 

Najniebezpieczniejsze sà uszkodzenia pasa przenoÊnika 

powsta∏e w wyniku zablokowania ska∏ 

w przesypie lub pojawienia si´ stalowych elementów 

zablokowanych w ustroju noÊnym, jak pokazano 

na rys. 1. Powodujà one straty dochodzàce do 

milionów z∏otych w ciàgu kilkudziesićiu sekund. 

Mgr in˝. Pawe∏ MaÊlak – Wydzia∏ Mechaniczny, Politechnika 

Wroc∏awska, ul. ¸ukasiewicza 7/9, 50-371 Wroc∏aw, 

e-mail: pawel.maslak@pwr.edu.pl. 

Rys. 1. Uszkodzenie pasa przenoÊnika taÊmowego wywo∏ane 

zablokowaniem ska∏y w przesypie 


25

Pr´dkoÊci przenoÊników dochodzà do 8 m/s, co sprzyja 

szybkiemu propagowaniu uszkodzenia w taÊmie 

przenoÊnika. 

W celu zapewnienia d∏ugotrwa∏ej i bezawaryjnej 

pracy nale˝y regularnie sprawdzaç stan przenoÊnika 

oraz jego osprz´tu [4], dlatego powinno si´ 

dà˝yç do zastàpienia nadzoru wykonywanego przez 

cz∏owieka systemem pozwalajàcym w czasie rzeczywistym 

monitorowaç stan ca∏ego uk∏adu transportu 

przenoszàcego materia∏. 

Tworzenie obrazu taÊmy 

Otrzymanie obrazu spe∏nia kluczowà rol´ w analizie 

obiektu. Zapewnienie wysokiej jakoÊci obrazu pozwala 

na wiarygodnà ocen´ stanu obserwowanego 

obiektu. W celu identyfikacji stanu powierzchni taÊmy 

przeprowadzono wst´pne testy wybranego odcinka 

na stanowisku laboratoryjnym. Pomiary wykonano 

na wycinku taÊmy z typowymi uszkodzeniami powierzchni 

taÊmy oraz z przygotowanym rozcićiem 

przelotowym. 

Na rys. 2 pokazano schemat stanowiska badawczego 

z kamerà SICK Ranger C55 oraz z liniowym 

jest operacja przekszta∏cania filtrem. Wykorzystujàc 

filtracj´ na podstawie filtra o masce 3x3 [6]: 

f -1, -1 

f 0, -1 

f 1, -1 

f -1, 0 

f 0, 0 

f 1, 0 

f -1, 1 

f 0, 1 

f 1, 1 

mo˝na uzyskaç nowà wartoÊç sk∏adowej punktu a 

o wspó∏rz´dnych (i, j). Najpierw obliczana jest suma 

wa˝ona sk∏adowej punktu i wszystkich punktów 

sàsiednich zgodnie z wagami wskazanymi przez 

mask´ filtra [6]. 

Sum´ wa˝onà maski filtra mo˝na zapisaç jako: 

Tak otrzymanà sum´ dzieli si´ przez sum´ 

wszystkich wag maski, je˝eli jest ona ró˝na od 0. Ten 

proces normalizacji wartoÊci sk∏adowej punktu za- 

Rys. 2. Schemat stanowiska pomiarowego 

wskaênikiem laserowym stanowiàcym dodatkowe 

oÊwietlenie. Kàty α oraz β sà równe i wynoszà 45°. 

Ustawienie obiektów w ten sposób pozwala na lepsze 

odwzorowanie ciemnych powierzchni [5]. 

pobiegnie zmianie jasnoÊci przetwarzanego obrazu. 

Nowa wartoÊç po u˝yciu filtra przyjmuje postaç [6]: 

Filtrowanie obrazów 

Zastosowanie filtrów do przetworzenia uzyskanego 

obrazu oznacza, ˝e do obliczenia nowej wartoÊci 

punktu brane sà pod uwag´ wartoÊci punktów z jego 

otoczenia. Ka˝dy piksel z otoczenia wnosi swój 

wk∏ad – wag´ podczas przeprowadzania obliczeƒ. 

Wagi te zapisywane sà w postaci maski. Typowe 

rozmiary masek to 3x3, 5x5 bàdê 7x7. Rozmiary 

masek sà z regu∏y nieparzyste, poniewa˝ piksel na 

Êrodku reprezentuje piksel, dla którego wykonywana 

Filtracj´ przeprowadza si´ osobno dla ka˝dej sk∏adowej 

obrazu. Dla obrazu reprezentowanego w modelu 

RGB wykonuje si´ oddzielne przekszta∏cenia dla 

sk∏adowej R, G oraz B. Dla obrazów o jednej sk∏adowej 

wykonuje si´ tylko jednà transformacj´. 

Analiza obrazu 

Na podstawie prowadzonych pomiarów uzyskano 

obraz taÊmy w skali szaroÊci. Widok taÊmy pokaza- 


padku wskazania wzd∏u˝nych i poprzecznych kraw´dzi 

uszkodzeƒ. 

Rys. 3. Obraz pozyskany z kamery 

Po zastosowaniu metody Sobela przetworzono 

obraz, wykorzystujàc algorytmy do zamknićia wyst´pujàcych 

obok siebie punktów uszkodzeƒ w wi´ksze 

obszary. Wynik tego zabiegu pokazano na rys. 5. 

Na tym etapie uwidocznione sà wszystkie zarejestrowane 

uszkodzenia powierzchni taÊmy, w tym 

najdrobniejsze – nieistotne ze wzgl´dów u˝ytkownika 

przenoÊnika. 

no na rys. 3. Nast´pnie prowadzono analiz´ obrazu 

w kilku etapach. 

Najpierw obraz poddano filtracji górnoprzepustowej 

na podstawie operatorów Sobela, które 

wzmacniajà najbli˝sze otoczenie piksela, dla którego 

wyznaczana jest wartoÊç gradientu. Skutkiem tego 

sà wyraênie zarysowane kontury obrazu o kierunku 

okreÊlonym przez mask´ operatora [6]. Obraz po 

obróbce operatorem Sobela pokazano na rys. 4. 

Stosowane maski Sobela mogà przyjmowaç ró˝ne 

postaci w zale˝noÊci od kierunku dzia∏ania [7]. 

Rys. 5. Wskazanie zarejestrowanych uszkodzeƒ 

Rys. 4. Obraz po obróbce z wykorzystaniem metody Sobela do wskazania istotnych kraw´dzi 

Maski Sobela mogà byç swobodnie obracane o 45°, 

a tym samym mogà uwypuklaç kraw´dzie w wielu 

kierunkach. Maski sprawdzajà si´ g∏ównie w przy- 

W analizie sà pomijane drobne uszkodzenia. 

Minimalna wielkoÊç uszkodzeƒ zosta∏a przyj´ta na 

poziomie 90 pikseli, co odpowiada powierzchni 

2 1 0 1 2 1 0 1 2 

1 0 -1 0 0 0 -1 0 1 

0 -1 -2 -1 -2 -1 -2 -1 0 

1 0 -1 -1 0 1 

2 0 -2 -2 0 2 

1 0 -1 -1 0 1 

0 -1 -2 -1 -2 -1 -2 -1 0 

1 0 -1 0 0 0 -1 0 1 

2 1 0 1 2 1 0 1 2 


27

Na podstawie tabeli mo˝na oszacowaç, czy dane 

uszkodzenie powinno powodowaç zatrzymanie 

przenoÊnika, czy jeszcze mo˝e on pracowaç. Pojawienie 

si´ uszkodzenia powy˝ej wartoÊci krytycznej 

mo˝e daç sygna∏ do zatrzymania przenoÊnika 

taÊmowego, a tym samym do zmniejszenia zagro- 

˝enia zatrzymania. 

Podsumowanie 

Rys. 6. Eliminacja mniejszych uszkodzeƒ, pozostawienie istotnych 

22,5 mm 2 . Widok przetworzonego obrazu pokazano 

na rys. 6. Pozostawiono jedynie wi´ksze uszkodzenia 

w celu zmniejszenia liczby informacji otrzymywanych 

ze skanowanego przenoÊnika taÊmowego. 

Otrzymane obrazy zosta∏y przeanalizowane z uwzgl´dnieniem 

wykrywania uszkodzeƒ na powierzchni 

taÊmy przenoÊnika taÊmowego. 

Systemy automatycznej inspekcji przenoÊników 

taÊmowych znajdujà szerokie zastosowanie dzi´ki 

niezawodnoÊci oraz wyeliminowaniu cz∏owieka z niesprzyjajàcego 

Êrodowiska pracy. Wyst´pujàce cz´sto 

zapylenie oraz zwi´kszona wilgotnoÊç sprawiajà, 

˝e cz∏owiek nie zawsze jest w stanie znaleêç uszkodzenia 

na przenoÊniku. System wizyjny pozwala na 

automatycznà kontrol´, jest niezale˝ny od operatora 

i odpowiednio wczeÊniej mo˝e reagowaç na pojawiajàce 

si´ defekty. Sprawia, ˝e ka˝da inspekcja jest 

przeprowadzona z takà samà dok∏adnoÊcià i poprawnoÊcià. 

Rys. 7. Wynik koƒcowy obróbki pozyskanego obrazu 

Obraz koƒcowy pokazany na rys. 7 ma zaznaczone 

uszkodzenia opisane kolejnymi liczbami naturalnymi. 

Na podstawie wykonanej analizy obrazu tworzone jest 

podsumowanie w formie tabeli, w której podany jest 

numer uszkodzenia oraz jego powierzchnia. Numery 

przyporzàdkowane poszczególnym uszkodzeniom sà 

uzale˝nione od kolejnoÊci pojawienia si´ uszkodzenia 

w kierunku poruszania si´ taÊmy. 

Zestawienie uszkodzeƒ oraz ich powierzchni 

Nr Powierzchnia, Nr Powierzchnia, 

uszkodzenia mm 2 uszkodzenia mm 2 

1 3 865 000 6 300 000 

2 245 000 7 325 000 

3 1 040 000 8 315 000 

4 1 915 000 9 645 000 

5 575 000 10 245 000 

LITERATURA 

1. G∏adysiewicz L.: PrzenoÊniki taÊmowe: teoria i obliczenia. 

Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroc∏awskiej, Wroc∏aw 

2003. 

2. Antoniak J.: PrzenoÊniki taÊmowe w górnictwie podziemnym 

i odkrywkowym. Wydawnictwo Politechniki Âlàskiej, 

Gliwice 2007. 

3. G∏adysiewicz L., Król R., Bukowski J.: Eksperymentalne 

badania oporów ruchu przenoÊnika taÊmowego. Eksploatacja 

i NiezawodnoÊç – Maintenance and Reliability. nr 3, 

s. 2011, ss. 17 – 25. 

4. ˚ur T., Hardygóra M.: PrzenoÊniki taÊmowe w górnictwie. 

Wyd. Âlàsk, Katowice 1996. 

5. Sonka M., Hlavac V., Boyle R.: Image, Processing, Analysis, 

and Machine Vision. PWS Publishing, Londyn, Wielka Brytania, 

1999 

6. Sankowski D., Mosorov V., Strzecha K.: Przetwarzanie i analiza 

obrazów w systemach przemys∏owych. Wybrane zastosowania. 

Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011. 

7. Tadeusiewicz R., Korhoda P.: Komputerowa analiza i przetwarzanie 

obrazów. Wydawnictwo Fundacji Post´pu Telekomunikacji, 

Kraków 1997. 


Wp∏yw mi´dzystopniowych sprz´˝eƒ 

dynamicznych na proces projektowania 

wielostopniowych przek∏adni z´batych 

Effect of dynamic interstage coupling in the process 

of designing multi-stage gear system 

MARIUSZ KUCZAJ 

Streszczenie: W artykule przedstawiono oraz omówiono wyniki przeprowadzonych badaƒ na modelu dynamicznym 

przek∏adni z´batej dwustopniowej. Dotyczy∏y one identyfikacji wp∏ywu mi´dzystopniowych powiàzaƒ dynamicznych 

na ocen´ obcià˝enia dynamicznego poszczególnych stopni przek∏adni. Zaprezentowano metodyk´ przeprowadzonych 

badaƒ wykorzystujàcà symulacj´ komputerowà. Przeprowadzona analiza wyników badaƒ pozwoli∏a na stwierdzenie, 

˝e nieuwzgl´dnienie mi´dzystopniowego sprz´˝enia dynamicznego w obliczeniach noÊnoÊci kó∏ z´batych mo˝e prowadziç 

do przyjćia niew∏aÊciwych wartoÊci wewn´trznego wspó∏czynnika dynamicznego K V 

. 

S∏owa kluczowe: przek∏adnie z´bate, projektowanie przek∏adni z´batych, noÊnoÊç kó∏ z´batych, dynamika przek∏adni 

z´batych wielostopniowych 

Abstract: This article presents and discusses the results of the research on the dynamic model of a two-stage gear system. 

The research was focused on the identification of the interstage influence in the dynamic assessment of individual dynamic 

load of gear stage. The paper presents the methodology of the research which uses computer simulation. The analysis 

of test results allowed to conclude that the failure interstage coupling in the calculation of bearing capacity of gear leads to 

a wrong value of the internal dynamic factor K V 

. 

Keywords: gear system, designing of gear systems, bearing capacity of gear, dynamic of multi-stage gear system 

Dr in˝. Mariusz Kuczaj – Instytut Mechanizacji Górnictwa 

Wydzia∏u Górnictwa i Geologii Politechniki Âlàskiej 

w Gliwicach, ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice, e-mail: 

mariusz.kuczaj@polsl.pl. 

Konstruktorzy przek∏adni z´batych walcowych 

przy obliczaniu noÊnoÊci kó∏ opierajà si´ na informacjach 

zawartych w literaturze przedmiotowej oraz 

w znacznej mierze korzystajà z zaleceƒ aktualnej 

normy mi´dzynarodowej ISO 6336 [1]. W procesie 

projektowania kó∏ z´batych du˝e znaczenie przypisuje 

si´ w∏aÊciwemu okreÊleniu obcià˝enia obliczeniowego. 

W celu jego jak najdok∏adniejszego wyznaczenia 

uwzgl´dnia si´ wiele czynników. SpoÊród 

tzw. wspó∏czynników wp∏ywu du˝e znaczenie ma 

wewn´trzny wspó∏czynnik dynamiczny K V 

. Uwzgl´dnia 

on wzrost obcià˝enia ponad wynikajàcy z przenoszonego 

nominalnego momentu obrotowego, spowodowany 

czynnikami wewn´trznymi zwiàzanymi 

z konstrukcjà przek∏adni. Czynnikami wewn´trznymi 

charakteryzujàcymi si´ du˝à cz´stotliwoÊcià 

pobudzania do drgaƒ i w zwiàzku z tym majàcymi 

znaczàcy wp∏yw na obcià˝enie dynamiczne przek∏adni 

sà sztywnoÊç zaz´bienia oraz t∏umienie w zaz´bieniu. 

W zaproponowanych metodach, prezentowanych 

przez autorów literatury przedmiotowej oraz 

wspomnianej normy podstawowej dotyczàcej obliczania 

noÊnoÊci kó∏ z´batych walcowych, na uwag´ 

zas∏uguje fakt nieuwzgl´dnienia w nich wzajemnego 

wp∏ywu dynamicznego sàsiadujàcych ze sobà 

stopni. Ka˝dy stopieƒ przek∏adni jest bowiem traktowany 

jako oddzielna przek∏adnia jednostopniowa. 

Nale˝y jednak pami´taç, ˝e sàsiadujàce stopnie 

w przek∏adni wielostopniowej sà powiàzane konstrukcyjnie 

przez wspólny wa∏ (wa∏ poÊredni). Wyst´powanie 

powiàzaƒ dynamicznych jest wić w pewien 

sposób nieuniknione, co potwierdzajà wyniki badaƒ 

zawartych m.in. w pracach [2 – 6]. 

Pomimo zaanga˝owania wielu oÊrodków naukowo- 

-badawczych w zagadnienie identyfikacji wp∏ywu 

cech konstrukcyjnych, technologicznych oraz warunków 

eksploatacyjnych na stan dynamiczny przek∏adni 

wcià˝ odczuwalny jest brak badaƒ przek∏adni 

o wi´kszej liczbie stopni ni˝ jeden. Nale˝y wić twierdziç, 

˝e obecny stan wiedzy na temat dynamicznego 

oddzia∏ywania poszczególnych stopni przek∏adni 

wymaga dalszego uzupe∏nienia. 

W niniejszym opracowaniu przedstawiono wyniki 

badaƒ modelu dynamicznego walcowej przek∏adni 

z´batej dwustopniowej, adekwatnych do badaƒ dynamicznego 

wp∏ywu mi´dzystopniowego. Starano 

si´ wykazaç, ˝e w niektórych przypadkach pominićie 

dynamicznego sprz´˝enia mi´dzystopniowego 

w ustalaniu wartoÊci wspó∏czynnika dynamicznego K V 

na danym stopniu daje zupe∏nie inne wartoÊci ni˝ 

w przypadku, gdy ka˝dy stopieƒ przek∏adni rozwa- 

˝any jest oddzielnie. Informacja ta jest na tyle istotna, 

i˝ w przypadku niedoszacowania obcià˝enia obliczeniowego 

przez konstruktora b´dzie to skutkowaç 

zaprojektowaniem przek∏adni o niewystarczajàcej 

trwa∏oÊci, a tym samym i niezawodnoÊci. 


29

Rys. 1. Model fizyczny dwustopniowej walcowej 

przek∏adni z´batej 

Metodyka 

i obiekt badaƒ 

Badania przedstawione w niniejszym 

artykule przeprowadzono z wykorzystaniem 

metody badaƒ symulacyjnych 

na modelu dynamicznym 

dwustopniowej przek∏adni z´batej 

walcowej. Symulacje przeprowadzone 

na zaproponowanym modelu 

(rys. 1) dajà mo˝liwoÊç sprawdzenia 

reakcji dynamicznej na wymuszenia 

pochodzàce od êróde∏ zewn´trznych, 

tj. od maszyny roboczej i silnika 

nap´dowego, jak te˝ od êróde∏ 

wewn´trznych, zwiàzanych z konstrukcjà 

przek∏adni. Model ten umo˝liwia 

przez powiàzanie geometryczne 

stopni przek∏adni przeprowadzanie 

badaƒ dynamiki systemu w ujćiu 

ca∏oÊciowym, tzn. z uwzgl´dnieniem 

dynamicznego sprz´˝enia mi´dzystopniowego. 

Dyskretny model dynamiczny 

wraz z opisujàcymi go równaniami 

zosta∏ szczegó∏owo opisany 

m.in. w pracach [6 – 8], dlatego te˝ 

ze wzgl´du na ograniczonà obj´toÊç 

tego˝ opracowania nie zosta∏ on 

bli˝ej przedstawiony. Do wyznaczania 

rozwiàzaƒ modelu opracowano 

program komputerowy dzia∏ajàcy 

w Êrodowisku MATLAB ® . Model dynamiczny 

wraz z programem poddano 

procesom weryfikacji i walidacji, 

które szczegó∏owo omówiono w pracach [9, 10]. 

Obiekt badaƒ stanowi∏a przek∏adnia z´bata dwustopniowa 

o z´bach prostych niekorygowanych, 

której podstawowe dane geometryczne oraz wartoÊç 

obcià˝enia poszczególnych stopni przedstawiono 

w tabeli. Bardziej szczegó∏owy opis obiektu badaƒ 

mo˝na odnaleêç w pracy [4]. W przeprowadzonych 

symulacjach przyj´to, ˝e przek∏adnia b´dzie pozbawiona 

b∏´dów. 

Za miar´ obcià˝enia przyj´to u˝ywaç za literaturà 

[11 – 13], jednostkowy wskaênik obcià˝enia wyra˝ony 

w MPa i zdefiniowany zale˝noÊcià: 

Podstawowe dane techniczne badanej przek∏adni 

Nazwa Oznaczenia WartoÊç Jednostka 

liczba z´bów z´bnika pierwszego stopnia z 1 

47 – 

liczba z´bów ko∏a pierwszego stopnia z 2 

53 – 

liczba z´bów z´bnika drugiego stopnia z 3 

63 – 

liczba z´bów ko∏a drugiego stopnia z 4 

87 – 

modu∏ normalny z´bów m n1 

– m n4 

0,004 m 

kàt przyporu na Êrednicy podzia∏owej α 20 deg 

czo∏owy wskaênik zaz´bienia na stopniu pierwszym ε α1 

1,75 – 

czo∏owy wskaênik zaz´bienia na stopniu drugim ε α2 

1,81 – 

masowy moment bezw∏adnoÊci z´bnika pierwszego stopnia J 1 

0,0480 kg m 2 

masowy moment bezw∏adnoÊci ko∏a pierwszego stopnia J 2 

0,0683 kg m 2 

masowy moment bezw∏adnoÊci z´bnika drugiego stopnia J 3 

0,1492 kg m 2 

masowy moment bezw∏adnoÊci ko∏a drugiego stopnia J 4 

0,2864 kg m 2 

wskaênik jednostkowego obcià˝enia z´bów na pierwszym stopniu Q 1 

1,78 MPa 

wskaênik jednostkowego obcià˝enia z´bów na drugim stopniu Q 2 

1,16 MPa 


gdzie: 

M s 

– zadany moment statyczny, 

b – szerokoÊç wieƒca ko∏a z´batego, 

d w1,2 

– Êrednica toczna z´bnika pierwszego lub 

drugiego stopnia. 

Stan dynamiczny poszczególnych stopni przek∏adni 

oceniano na podstawie wartoÊci wewn´trznego 

wspó∏czynnika dynamicznego K V 

. Jego wartoÊç 

zgodnie z [7, 14] wyznaczano na podstawie zale˝noÊci: 

gdzie: 

– maksymalna wartoÊç si∏y mi´dzyz´bnej 

b´dàcej sumà si∏y statycznej i dynamicznej, 

F nom – wartoÊç nominalnej (statycznej) si∏y 

mi´dzyz´bnej. 

WartoÊç sumarycznej si∏y mi´dzyz´bnej dla ka˝dego 

stopnia jest wyznaczana bezpoÊrednio z równaƒ 

modelu matematycznego. WartoÊç nominalnej si∏y 

mi´dzyz´bnej wynika z teorii zaz´bienia ewolwentowego 

i jest równa: 

gdzie: 

T – sta∏y moment obrotowy dzia∏ajàcy na wa∏ 

z´bnika, 

r b 

– promieƒ zasadniczy z´bnika. 

Jak ju˝ wspomniano wczeÊniej, model przek∏adni 

uwzgl´dnia mi´dzystopniowe powiàzanie dynamiczne. 

Sàsiadujàce stopnie ∏àczy bowiem wspólny 

element – wa∏ poÊredni, na którym jest osadzone ko∏o 

z´bate jednego stopnia oraz z´bnik nast´pnego. 

W praktyce jego zadaniem jest mi´dzystopniowe 

przekazywanie momentu obrotowego, lecz tym 

samym poÊredniczy on równie˝ w transmisji drgaƒ 

zwiàzanych z pracà przek∏adni. 

W obiektach rzeczywistych postaç konstrukcyjnà 

wa∏u poÊredniego okreÊla zespó∏ cech geometrycznych 

i materia∏owych. W aspekcie 

mi´dzystopniowych oddzia∏ywaƒ 

dynamicznych, parametrem 

konstrukcyjnym majàcym najwa˝niejsze 

znaczenie jest wartoÊç 

sztywnoÊci skr´tnej wa∏u poÊredniego 

[6]. Dlatego te˝ w prezentowanych 

w dalszej cz´Êci wynikach 

badaƒ symulacje zosta∏y 

przeprowadzone przy uwzgl´dnieniu 

tylko drgaƒ skr´tnych. Wydatnie 

skróci∏o to czas obliczeƒ. 

(1) 

(2) 

(3) 

WartoÊç sztywnoÊci skr´tnej wa∏u poÊredniego 

odniesiono w relacji do sztywnoÊci skr´tnej zaz´bienia, 

jak prezentuje to zale˝noÊç (5). 

WartoÊç sztywnoÊci skr´tnej zaz´bienia okreÊla 

zale˝noÊç (poni˝sze oznaczenia we wzorach sà 

zgodne z opisem modelu dynamicznego przek∏adni 

dwustopniowej zaprezentowanego m.in. w pracach 

[6 – 8]; w niniejszym artykule oznaczenia te zosta∏y 

wprowadzone specjalnie dla osób, które b´dà chcia∏y 

bardziej wnikliwie zg∏´biç opisywane zagadnienie): 

gdzie: 

– wartoÊç skuteczna sztywnoÊci zaz´bienia 

pierwszego stopnia przek∏adni, 

r b3 

– promieƒ zasadniczy ko∏a z´batego pierwszego 

stopnia. 

Relacje pomi´dzy obiema sztywnoÊciami prezentuje 

poni˝sza zale˝noÊç: 

gdzie: 

c θy3–4 – sztywnoÊç skr´tna wa∏u poÊredniego 

przek∏adni. 

Wyniki badaƒ 

dynamicznego wp∏ywu mi´dzystopniowego 

w przek∏adni z´batej walcowej 

Celem identyfikacji wp∏ywu mi´dzystopniowego 

na przebieg wartoÊci wspó∏czynnika dynamicznego 

na danym stopniu, wyra˝onego w funkcji pr´dkoÊci 

obrotowej wa∏u wejÊciowego przek∏adni, przeprowadzono 

wiele symulacji komputerowych na modelu 

dynamicznym przek∏adni. W pierwszej kolejnoÊci 

zaprezentowano wyniki symulacji dla przek∏adni 

o parametrach konstrukcyjnych przedstawionych 

w tabeli. Badania te zosta∏y przeprowadzone ju˝ 

wczeÊniej przez autora artyku∏u w ramach realizacji 

pracy [6]. Na rys. 2 i 3 przedstawiono wyniki uzyskane 

dla przek∏adni dwustopniowej oraz dla ekwiwalentnej 

przek∏adni jednostopniowej. Dla para- 

(4) 

(5) 

Rys. 2. Wspó∏czynnik dynamiczny K V 

pierwszego stopnia przek∏adni dwustopniowej 

oraz jego ekwiwalentnej 

przek∏adni jednostopniowej w funkcji 

pr´dkoÊci obrotowej wa∏u wejÊciowego 


31

Rys. 3. Wspó∏czynnik dynamiczny K V 

drugiego stopnia przek∏adni dwustopniowej oraz jego ekwiwalentnej przek∏adni jednostopniowej 

w funkcji pr´dkoÊci obrotowej wa∏u wejÊciowego 

metrów wyjÊciowych przek∏adni stosunek sztywnoÊci 

skr´tnej zaz´bienia i wa∏u poÊredniego wyra˝ony 

zale˝noÊcià (5) wynosi∏ oko∏o 6,1. W zwiàzku z tym 

wa∏ poÊredni cechowa∏ si´ wi´kszà podatnoÊcià 

skr´tnà od zaz´bienia. 

Porównujàc przebiegi wartoÊci wspó∏czynnika 

dynamicznego uzyskane dla przek∏adni dwustopniowej 

z tymi dla ekwiwalentnych przek∏adni jednostopniowych, 

tzn. gdy ka˝dy stopieƒ pracuje oddzielnie, 

obserwuje si´ istotne ró˝nice wartoÊci 

wspó∏czynnika dynamicznego K V 

niemal w ca∏ym 

zakresie pr´dkoÊci obrotowych. Najwi´ksze ró˝nice 

wartoÊci notuje si´ w pasmach rezonansów g∏ównych, 

gdzie dla ekwiwalentu jednostopniowego osiàgajà 

one wy˝szy poziom. Ponadto dla przek∏adni 

dwustopniowej rezonans g∏ówny drugiego stopnia 

jest przy wy˝szej pr´dkoÊci obrotowej ni˝ dla 

przypadku, gdy ten stopieƒ pracowa∏by oddzielnie. 

Dodatkowo nale˝y zwróciç uwag´, ˝e w przypadku 

przek∏adni dwustopniowej maksimum globalne 

wartoÊci K V 

przypada w po∏owie rezonansu, a nie 

w rezonansie g∏ównym. Natomiast w przek∏adniach 

jednostopniowych jest odwrotnie. Dla przek∏adni 

dwustopniowej obserwuje si´ równie˝ zanik zjawisk 

nieliniowych. 

Z przytoczonych uwag wynika, ˝e niezale˝ne traktowanie 

poszczególnych stopni przek∏adni wielostopniowej 

w procesie projektowym mo˝e byç 

mylnym za∏o˝eniem upraszczajàcym. Wa∏ poÊredni, 

którym sà niejako spi´te sàsiadujàce stopnie, odpowiada 

za odmiennoÊç stanu dynamicznego przek∏adni 

w porównaniu z analizà dynamicznà ka˝dego 

stopnia oddzielnie. W zwiàzku z tym zdecydowano 

si´ przeprowadziç badania majàce na celu identyfikacj´ 

wp∏ywu sztywnoÊci skr´tnej wa∏u poÊredniego 

na stan dynamiczny przek∏adni dwustopniowej. 

Uwzgl´dniono trzy charakterystyczne przypadki, 

w których wa∏ poÊredni mia∏ sztywnoÊç 

skr´tnà wi´kszà, mniejszà oraz równà skr´tnej 

sztywnoÊci zaz´bienia. Wyniki przeprowadzonych 

symulacji przedstawiono na rys. 4 i 5. Dla wi´kszej 

przejrzystoÊci zdecydowano si´ pokazaç oba stopnie 

oddzielnie. Na rys. 4 przedstawiono wartoÊci wspó∏czynnika 

dynamicznego K V 

pierwszego stopnia, a na 

rys. 5 – stopnia drugiego przek∏adni w funkcji 

pr´dkoÊci obrotowej wa∏u wejÊciowego dla stosunków 

sztywnoÊci okreÊlonych wzorem (5), wynoszàcych 

10 -1 , 10 0 oraz 10. 

Z analizy przebiegów wartoÊci wspó∏czynnika 

dynamicznego K V 

dla trzech wymienionych przypad- 

Rys. 4. WartoÊci wspó∏czynnika dynamicznego 

K V 

pierwszego stopnia przek∏adni 

w funkcji pr´dkoÊci obrotowej 

wa∏u wejÊciowego dla stosunku sztywnoÊci 

równego 10 -1 , 10 0 oraz 10 


Rys. 5. WartoÊci wspó∏czynnika dynamicznego K V 

drugiego stopnia przek∏adni w funkcji pr´dkoÊci obrotowej wa∏u wejÊciowego 

dla stosunku sztywnoÊci równego 10 -1 , 10 0 oraz 10 

ków widaç znaczne ró˝nice zarówno pod wzgl´dem 

jakoÊciowym, jak i iloÊciowym. Uwidocznione zosta∏o 

przesuwanie si´ stref rezonansowych. Zwi´kszenie 

sztywnoÊci skr´tnej wa∏u poÊredniego powoduje równie˝ 

zwi´kszenie wartoÊci wspó∏czynnika K V 

w paÊmie 

ni˝szych pr´dkoÊci obrotowych. Mo˝na wić 

dojÊç do wniosku, ˝e zmiana tego parametru konstrukcyjnego 

przek∏adni, jakim jest sztywnoÊç skr´tna 

wa∏u poÊredniego, znaczàco rzutuje na wartoÊç nadwy˝ek 

dynamicznych nominalnej si∏y mi´dzyz´bnej, 

której miarà jest wspó∏czynnik dynamiczny K V 

. 

Podsumowanie 

Analiza zaprezentowanych wyników badaƒ pozwala 

na stwierdzenie, i˝ w procesie projektowym 

niezale˝ne traktowanie poszczególnych stopni podczas 

okreÊlania wspó∏czynnika dynamicznego jest 

za∏o˝eniem nader upraszczajàcym. Prowadzi to do 

mylnego okreÊlania tzw. obcià˝enia obliczeniowego. 

Skutkiem tego mo˝e byç z jednej strony przewymiarowanie 

parametrów konstrukcyjnych przek∏adni, 

a z drugiej – ich niedoszacowanie. Du˝e znaczenie 

w tym wypadku ma wartoÊç sztywnoÊci skr´tnej 

wa∏u poÊredniego. Analizujàc przedstawione w niniejszym 

artykule wykresy, mo˝na stwierdziç, ˝e dynamika 

uk∏adu zmienia si´ znacznie, gdy relacja 

wartoÊci sztywnoÊci skr´tnej zaz´bienia do sztywnoÊci 

skr´tnej wa∏u poÊredniego jest równa jednoÊci. 

Z tà sytuacjà mamy nagminnie do czynienia 

w reduktorach wielostopniowych, gdzie ko∏a z´bate 

sà osadzane na wale poÊrednim w bliskiej odleg∏oÊci 

od siebie. 

Celem przeprowadzonych badaƒ i analiz przedstawionych 

w niniejszym artykule jest poszerzenie 

obecnego stanu wiedzy na temat dynamiki wielostopniowych 

przek∏adni z´batych. Autor wyra˝a 

nadziej´, ˝e informacje w nim zawarte b´dà stanowiç 

dalsze uzupe∏nienie podj´tej tematyki i stanà si´ 

pomocà w projektowaniu przek∏adni z´batych. 

LITERATURA 

1. ISO 6336 : 2006. Przek∏adnie z´bate walcowe. Obliczanie 

noÊnoÊci kó∏. Podstawowe zasady i ogólne czynniki wp∏ywajàce. 

2. Al – Shhyab A., Kahraman A.: A Nonlinear Torsional Dynamic 

Model of Multi-Mesh Gear Trains Having Flexible 

Shafts. JJMIE, No. 1, Vol. 1, Sep. 2007, pp. 31 – 41. ISSN 

1995-6665. 

3. Osiƒski J.: Wybór modelu dynamicznego dla analizy obcià˝eƒ 

w przek∏adni z´batej. Mechanika teoretyczna i stosowana, 

nr 29, 1991, ss. 621 – 634. 

4. Zajler W.: Si∏y dynamiczne w przek∏adniach dwustopniowych. 

Praca doktorska, Politechnika Âlàska, Gliwice 1974. 

5. Zimroz R.: Metoda diagnostyki wielostopniowych przek∏adni 

z´batych w uk∏adach nap´dowych przenoÊników 

taÊmowych z zastosowaniem modelowania. Praca doktorska, 

Politechnika Wroc∏awska, Wroc∏aw 2002. 

6. Kuczaj M.: Wp∏yw wybranych parametrów konstrukcyjnych 

jednego stopnia przek∏adni z´batej na drugi w aspekcie 

jej stanu dynamicznego. Praca doktorska. Politechnika 

Âlàska, Gliwice 2013. 

7. Grzesica P., Kuczaj M.: Dyskretny model dynamiczny 

dwustopniowej przek∏adni walcowej o z´bach Êrubowych. 

Zeszyty Naukowe Politechniki Âlàskiej, nr 1798. Górnictwo 

z. 286. Wydawnictwo Politechniki Âlàskiej, Gliwice 2008. 

8. Grzesica P., Kuczaj M.: Model dynamiczny dwustopniowej 

przek∏adni walcowej o z´bach Êrubowych obcià˝onej 

zmiennym momentem obrotowym. Materia∏y na konferencj´: 

XVI Mi´dzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna 

„Trwa∏oÊç Elementów i W´z∏ów Konstrukcyjnych Maszyn 

Górniczych” TEMAG 2008, Gliwice-Ustroƒ, 22 – 24 paêdziernika 

2008, ss. 135 – 144. 

9. Kuczaj M., Grzesica P.: Weryfikacja poprawnoÊci dzia∏ania 

programu obliczeniowego stosowanego do wyznaczania 

rozwiàzaƒ modelu dynamicznego dwustopniowej przek∏adni 

z´batej. XIX Mi´dzynarodowa Konferencja Naukowo- 

-Techniczna „Trwa∏oÊç Elementów i W´z∏ów Konstrukcyjnych 

Maszyn Górniczych” TEMAG 2011, Gliwice-Ustroƒ, 

19 – 21 paêdziernika 2011, ss. 137 – 143, ISBN 978-83- 

61442-20-2. 

10. Kuczaj M., Grzesica P.: Walidacja modelu dynamicznego 

dwustopniowej przek∏adni z´batej. XIX Mi´dzynarodowa 

Konferencja Naukowo – Techniczna „Trwa∏oÊç Elementów 

i W´z∏ów Konstrukcyjnych Maszyn Górniczych” 

TEMAG 2011, Gliwice-Ustroƒ, 19 – 21 paêdziernika 2011, 

ss. 145 – 151, ISBN 978-83-61442-20-2. 

11. Müller L.: Przek∏adnie z´bate – projektowanie. WNT, 

Warszawa 1996. 

12. Müller L.: Przek∏adnie z´bate – dynamika. WNT, Warszawa 

1986. 

13. Skoç A.: Prognozowanie w∏asnoÊci dynamicznych przek∏adni 

z´batych sto˝kowych. Wydawnictwo Politechniki 

Âlàskiej, Gliwice 2007. 

14. Wilk A.: Wp∏yw parametrów technologicznych i konstrukcyjnych 

na dynamik´ przek∏adni o z´bach prostych. Zeszyt 

Naukowy Politechniki Âlàskiej, Mechanika nr 72, Gliwice 

1981. 


33

Synchroniczny eliminator drgaƒ 

z blokadà kul w stanach przejÊciowych 

Synchronous vibration eliminator 

with system for blocking balls in transient states 

JERZY MICHALCZYK 

SEBASTIAN PAKU¸A 

Streszczenie: Synchroniczne eliminatory drgaƒ stosowane sà do wywa˝ania elastycznie podpartych maszyn wirnikowych, 

w tym dla przypadku zmiennego niewyrównowa˝enia i pr´dkoÊci obrotowej wirnika. Zasada ich dzia∏ania polega na 

samoczynnym uk∏adaniu si´ korekcyjnych elementów tocznych (np. kul) w b´bnie zwiàzanym z wirnikiem, w ten sposób, 

˝e równowa˝à one niewyrównowa˝enie wirnika. Problem stanowià stany przejÊciowe maszyny wirnikowej podczas 

rozruchu i wybiegu, gdy˝ eliminator synchroniczny pracuje poprawnie dopiero w stanie nadkrytycznym. W innych zakresach 

pracy elementy toczne w komorze eliminatora powodujà zwi´kszenie niewyrównowa˝enia i niebezpieczny wzrost 

amplitudy w rezonansie przejÊciowym, który mo˝e prowadziç do uszkodzenia maszyny wirnikowej. Aby temu zapobiec, 

zaproponowano eliminator z blokadà kul w trakcie rozruchu i wybiegu. W pracy przedstawione sà wyniki badaƒ symulacyjnych 

takiego uk∏adu. Nast´pnie porównano je z wynikami symulacji bez unieruchamiania kul i na tej podstawie 

okreÊlono efektywnoÊç blokowania kul w stanach przejÊciowych wyra˝onà przez redukcj´ amplitudy drgaƒ. 

S∏owa kluczowe: eliminator synchroniczny, drgania, rezonans przejÊciowy, samowyrównowa˝anie 

Abstract: Synchronous vibration eliminators are used in balancing flexibly supported rotor machines, including the case 

of a variable unbalance and rotor speed. Chamber of analysed eliminator contains a single layer of balls or rollers. During 

the work of rotor machines balls inside the chamber automatically take position where rotor is balanced. The main 

problems of rotor machines with synchronous eliminator are the transient states during the starting and stopping. Eliminator 

works properly only in the over-resonant state. In other areas of work balls increase imbalance and amplitude of the resonance 

transition, which could lead to damage to the rotor machine. To prevent this situation of eliminator with locking 

balls during the starting and stopping is proposed. The paper presents simulation results of this machine. Efficiency was 

determined after comparing the simulation results of eliminator with and without blocking balls. 

Keywords: synchronous eliminator, vibrations, transient resonance, auto-balancing 

Drgania pochodzàce od niewyrównowa˝onych maszyn 

wirnikowych stanowià powa˝ny problem w przemyÊle. 

Ich skutkiem sà cz´sto awarie urzàdzeƒ i uszkodzenia 

uk∏adów podparcia, a tak˝e uporczywy ha∏as 

i drgania, które negatywnie wp∏ywajà na warunki pracy 

w otoczeniu maszyny. Istnieje wiele technik redukcji 

drgaƒ maszyn wirnikowych [1], w tym wibroizolacja. 

Jednak ze wzgl´du na koniecznoÊç zapewnienia odpowiedniej 

sztywnoÊci statycznej, uk∏ady wibroizolacji 

nie sà zwykle dostatecznie efektywne. Ponadto zwi´kszajà 

one wywo∏ane niewywa˝eniem drgania maszyny. 

Jednym z mo˝liwych rozwiàzaƒ jest synchroniczna 

eliminacja drgaƒ, opisana ju˝ w latach trzydziestych 

[2], wykorzystujàca zjawisko samosynchronizacji 

[3]. W metodzie tej b´ben cz´Êciowo wype∏niony 

kulami lub zespó∏ swobodnych wibratorów 

inercyjnych umieszcza si´ na osi niewyrównowa˝onego, 

podpartego spr´˝yÊcie wirnika, w jego bezpo- 

*) 

Prac´ wykonano w ramach grantu dziekaƒskiego 

15.11.130.747. 

Prof. dr hab. in˝. Jerzy Michalczyk – AGH Akademia 

Górniczo-Hutnicza, Wydzia∏ In˝ynierii Mechanicznej 

i Robotyki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail: 

michalcz@agh.edu.pl; mgr in˝. Sebastian Paku∏a – Akademia 

Górniczo-Hutnicza, Wydzia∏ In˝ynierii Mechanicznej 

i Robotyki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, e-mail: 

spakula@agh.edu.pl. 

Êredniej bliskoÊci (w przypadku braku miejsca mo˝liwe 

jest, po spe∏nieniu dodatkowych warunków [4], umieszczenie 

zespo∏u eliminatorów w innych, dogodnych 

lokalizacjach). 

Schemat wspó∏pracy eliminatora z maszynà wirnikowà 

pokazano na rys. 1. 

Liczne prace [5 – 7] dotyczàce tych urzàdzeƒ potwierdzajà 

wysokà skutecznoÊç redukcji drgaƒ w stanie ustalonym. 

Eliminator pracuje poprawnie, kiedy pr´dkoÊç 

wirnika przekroczy cz´stoÊci w∏asne uk∏adu maszyny 

z eliminatorem. W stanach przejÊciowych (podczas rozruchu 

i wybiegu) kule znajdujàce si´ w eliminatorze majà 

tendencje do uk∏adania si´ w fazie z mimoÊrodem 

i w ten sposób zwi´kszajà niewywa˝enie wirnika, czego 

skutkiem jest wzrost amplitudy drgaƒ. Takie przejÊciowe 

zjawisko mo˝e prowadziç do uszkodzenia urzàdzenia. 

Rozwiàzaniem tego problemu mo˝e byç wyposa- 

˝enie synchronicznego eliminatora w mechanizm, który 

w trakcie rozruchu i wybiegu uniemo˝liwia ruch kul. 

Wówczas po rozp´dzeniu wirnika poza zakres cz´stoÊci 

w∏asnych uk∏adu kule zostanà oswobodzone i nast´puje 

wywa˝anie wirnika, które zostaje utrwalone na czas 

wybiegu i powtórnego rozruchu. Takie rozwiàzanie gwarantuje 

uniknićie niekorzystnego zwi´kszania niewywa˝enia 

przez kule i w rezultacie prowadzi do zmniejszenia 

amplitudy w rezonansie przejÊciowym. Znane 

z literatury [8, 9] urzàdzenia do chwytania kul majà wiele 

wad, jak np. unieruchamiajà kule w po∏o˝eniach nie- 


Rys. 1. Schemat maszyny wirnikowej 

z synchronicznym eliminatorem drgaƒ 

a) b) 

Rys. 2. Schemat pracy urzàdzenia do chwytania kul w komorze 

eliminatora 

zgodnych w kierunku promieniowym 

z ich po∏o˝eniem w trakcie 

eliminacji. 

Opracowane przez autorów [10] 

rozwiàzanie uk∏adu unieruchamiania 

kul uwidoczniono na przyk∏adzie 

wykonania na rys. 2, gdzie na 

rys. 2a przedstawiono urzàdzenie 

w poczàtkowej fazie rozruchu maszyny, 

zaÊ na rys. 2b – w fazie, gdy 

wirnik osiàgnie pr´dkoÊç nadkrytycznà. 

W komorze eliminatora 1 znajduje 

si´ element elastyczny 2 wype∏niony 

cieczà 3, po∏àczony ze zbiornikiem 4 cieczy 

umieszczonym na obwodzie eliminatora i majàcym 

elastyczne dno 5. W poczàtkowej fazie rozruchu maszyny 

wirnik wykonuje obroty z niewielkà pr´dkoÊcià 

i urzàdzenie przyjmuje postaç jak na rys. 2a. Âcianki 

elementu elastycznego 2 utrzymujà kule w uchwycie, 

uniemo˝liwiajàc im przemieszczanie si´ wewnàtrz 

komory eliminatora. Dzi´ki temu, ˝e kule w trakcie rozruchu 

nie przemieszczajà si´, rozruch maszyny odbywa 

si´ bez niekorzystnego oddzia∏ywania kul. Gdy wirnik 

osiàgnie pr´dkoÊç nadkrytycznà, si∏a bezw∏adnoÊci 

cieczy powoduje odkszta∏cenie elastycznego dna 5, 

a w efekcie skurcz elementu elastycznego 2, co uwidoczniono 

na rys. 2b. Prowadzi to do oswobodzenia kul 

i daje im mo˝liwoÊç u∏o˝enia si´ w taki sposób, aby 

zrównowa˝yç niewyrównowa˝enie pochodzàce od wirnika. 

JeÊli w trakcie pracy urzàdzenia niewyrównowa- 

˝enie zmieni si´, kule skorygujà odpowiednio swoje 

po∏o˝enie. W trakcie wybiegu opisany proces przebiega 

odwrotnie. Gdy po wy∏àczeniu silnika maszyny roboczej 

wirnik zwalnia na skutek oporów, w wyniku oddzia- 

∏ywania si∏ spr´˝ystoÊci w elastycznym dnie 5 oraz 

zmniejszenia si∏y bezw∏adnoÊci cieczy zawartej w zbiorniku 

4, element elastyczny 2 odkszta∏ca si´ do pierwotnej 

postaci, chwytajàc kule. W ten sposób kule 

zachowujà swoje po∏o˝enie w trakcie spoczynku maszyny. 

Podczas ponownego uruchomienia silnika, maszyna 

jest wyrównowa˝ona i rozruch przebiega znacznie 

∏agodniej. Rozwiàzanie ma równie˝ innà zalet´. Eliminator 

dzia∏a poprawnie przy za∏o˝eniu, ˝e znajdujàce si´ 

wewnàtrz kule majà mo˝liwoÊç przemieszczania si´ po 

ca∏ym obwodzie komory. Problem wyst´puje, kiedy oÊ 

wirnika maszyny znajduje si´ w pozycji poziomej. Wówczas 

si∏y ci´˝koÊci kul utrudniajà (lub nawet uniemo˝liwiajà) 

im wykonanie pe∏nego obrotu wokó∏ osi wirnika. 

Mo˝e zdarzyç si´ sytuacja, kiedy kule tkwià na dnie 

komory i urzàdzenie nie zadzia∏a poprawnie. Aby zapobiec 

temu problemowi, od eliminatorów wymaga si´ 

zapewnienia odpowiednio wysokiego wspó∏czynnika 

tarcia mi´dzy kulami i powierzchnià komory a kulami. 

Materia∏y o wysokim wspó∏czynniku tarcia cechuje równie˝ 

wysoka ÊcieralnoÊç. W przypadku zastosowania 

gumowej ok∏adziny na bie˝ni eliminatora, zag∏´bienie 

kul wskutek si∏y odÊrodkowej utrudnia im swobodne 

przemieszczanie, a w efekcie precyzyjne u∏o˝enie wewnàtrz 

komory. Zaproponowane rozwiàzanie usuwa ten 

problem, gdy˝ kule w trakcie rozruchu sà uchwycone. 

Eliminuje to koniecznoÊç zapewnienia odpowiedniej 

chropowatoÊci powierzchni tocznej, co z kolei wp∏ywa 

na wyd∏u˝enie ˝ywotnoÊci urzàdzenia i mniejsze opory 

ruchu podczas dostrajania eliminatora. 

W pracy zostanà przedstawione wyniki badaƒ symulacyjnych 

drgaƒ maszyny wirnikowej i eliminatora 

z unieruchomionymi kulami wewnàtrz b´bna podczas 

rozruchu i wybiegu oraz porównanie z dzia∏aniem eliminatora 

bez uk∏adu unieruchamiania kul. 

Budowa i model matematyczny urzàdzenia 

Badane urzàdzenie jest z∏o˝one z maszyny wirnikowej 

usadowionej na spr´˝ysto-t∏umiàcym pod∏o˝u oraz 

synchronicznego eliminatora drgaƒ. Wewnàtrz komory 

eliminatora znajduje si´ n kul. Kule mogà swobodnie si´ 

przemieszczaç wewnàtrz komory eliminatora, gdy wirnik 

przekroczy pewnà pr´dkoÊç granicznà ω g 

, w przeciwnym 

wypadku sà unieruchomione. Model takiego uk∏adu 

bez urzàdzenia do chwytania kul autorzy przedstawili 

w pracach [5, 6]. W odniesieniu do urzàdzenia 

Rys. 3. Schemat oddzia∏ywania kuli i b´bna 


35

chwytajàcego zak∏ada si´, ˝e zwalnia blokad´ kul przy 

pr´dkoÊci kàtowej wirnika ω > ω g 

(w pracy przyj´to 

ω g 

= 80 1/s ). 

Blokada jest ponadto zwalniana w ciàgu pierwszej 

sekundy symulacji. Czas ten potrzebny jest do u∏o˝enia 

kul wewnàtrz komory przed pierwszym uruchomieniem 

silnika. Ma to na celu zapewnienie jednakowych warunków 

poczàtkowych dla ka˝dej przeprowadzonej 

symulacji. Model matematyczny urzàdzenia zak∏ada ruch 

p∏aski korpusu, komory eliminatora oraz ka˝dej z kul. 

Zosta∏ on przedstawiony w pracy [5]. Blokowanie kul 

zrealizowano w modelu symulacyjnym, zwi´kszajàc 

odpowiednio si∏´ tarcia kul o b´ben T io 

oraz moment 

oporu toczenia kul M io 

wg wzorów: 

gdzie: 

V obw io 

– pr´dkoÊç obwodowa Êrodka kuli (zrzutowana 

na kierunek styczny do powierzchni b´bna), 

F io 

– si∏a nacisku kuli o b´ben, 

R – promieƒ b´bna, 

r – promieƒ kuli, 

f – wspó∏czynnik tarcia tocznego, 

µ – wspó∏czynnik tarcia Êlizgowego kuli o b´ben, 

– kàt obrotu b´bna, 

– kàt obrotu i-tej kuli. 

Si∏a tarcia podczas blokady uniemo˝liwia kulom ruch 

w kierunku stycznym do powierzchni b´bna. Aby unieruchomiç 

kule w kierunku prostopad∏ym do powierzchni 

styku kuli i b´bna, w modelu na∏o˝ono na nie wi´zy 

dwustronne [6]. Si∏y kontaktowe F io 

zamodelowano na 

podstawie zmodyfikowanego wzoru Hertza w sposób 

zaproponowany w pracy [11]. Kiedy blokada jest zwalniana 

i kule zostajà oswobodzone, tarcie Êlizgowe oraz 

opory toczenia obliczane sà wed∏ug praw mechaniki. 

Funkcja signum zapewnia zmiany zwrotu wektora tarcia 

i momentu oporowego w zale˝noÊci od pr´dkoÊci kul 

wzgl´dem b´bna. 

Badania symulacyjne 

Jako miar´ skutecznoÊci pracy eliminatora z uchwytem 

przyj´to wartoÊç amplitudy w stanie ustalonym oraz 

maksymalne wartoÊci amplitud w stanach przejÊciowych 

(tj. podczas rozruchu i wybiegu). Zosta∏y one 

nast´pnie odniesione do wyników symulacji rozruchu 

i wybiegu maszyny wirnikowej wraz z eliminatorem bez 

urzàdzenia chwytajàcego kule. W pierwszej fazie badaƒ 

zosta∏y wykonane symulacje rozruchu i wybiegu bez 

blokowania dla 4 kul z ró˝nymi wspó∏czynnikami tarcia 

kuli i b´bna µ = {0,1;0,3;0,5;0,7}. Na rys. 4 przedstawiono 

przebiegi czasowe pr´dkoÊci kàtowej wirnika oraz 

drgaƒ korpusu dla eliminatora z 4 kulami bez blokady. 

W trakcie rozruchu pr´dkoÊç wirnika przechodzi przez 

cz´stoÊci w∏asne uk∏adu maszyny i podparcia spr´˝ystego, 

po czym wirnik osiàga pr´dkoÊç znamionowà. 

Gdy osiàgnie stan ustalony, zostaje wy∏àczony silnik, 

a) b) 

c) d) 

Rys. 4. Przebiegi czasowe pr´dkoÊci wirnika oraz drgaƒ korpusu dla µ: a) 0,1; b) 0,3; c) 0,5; d) 0,7 

Rys. 5. Przebieg czasowy pr´dkoÊci wirnika oraz drgaƒ korpusu 


a nast´pnie w∏àczony hamulec o momencie oporowym 

zale˝nym od wartoÊci si∏y odÊrodkowej wirnika. Zapewnia 

to szybkie i ∏agodne przeprowadzenie wybiegu 

maszyny. Dla ka˝dego z przebiegów odczytano: maksymalnà 

amplitud´ podczas rozruchu A r 

; amplitud´ w stanie 

ustalonym A u 

oraz maksymalnà amplitud´ podczas 

przeprowadzania wybiegu A w 

. Jak pokazujà przebiegi 

z rys. 4, eliminator synchroniczny nie pracuje poprawnie 

dla wspó∏czynników tarcia µ < 0,3. W wyniku zbyt 

ma∏ego µ, kule tkwià na dnie b´bna [5, 6], a jak wczeÊniej 

wspomniano, do zajÊcia procesu synchronizacji 

i wywa˝ania kule muszà obiegaç b´ben po ca∏ym jego 

obwodzie. 

Nast´pnie przeprowadzono symulacje rozruchu i wybiegu 

maszyny z automatycznym blokowaniem kul. Kule 

sà oswobadzane, gdy pr´dkoÊç kàtowa wirnika przekroczy 

granicznà wartoÊç ω g 

. Przyk∏adowy przebieg 

pr´dkoÊci kàtowej oraz drgaƒ korpusu przedstawiono 

na rys. 5. 

Praca rozpoczyna si´ od swobodnego u∏o˝enia kul 

w b´bnie eliminatora. Po chwili (1) nast´puje zablokowanie 

kul i uruchomienie silnika maszyny wirnikowej. 

Rozp´dzany niewyrównowa˝ony wirnik wraz z eliminatorem, 

przechodzàc przez cz´stoÊci w∏asne uk∏adu maszyny 

i podparcia spr´˝ystego, wytwarza silne drgania. 

W momencie gdy wirnik osiàgnie pr´dkoÊç granicznà (2) 

ω g 

= 80 rad/s, kule zostajà oswobodzone i uk∏adajà si´ 

w taki sposób, aby zrównowa˝yç niewyrównowa˝ony 

wirnik. Na skutek t∏umienia wyst´pujàcego w uk∏adzie 

amplituda drgaƒ korpusu maleje. Kiedy wirnik osiàga 

pr´dkoÊç nominalnà, silnik zostaje wy∏àczony i rozpoczyna 

si´ hamowanie wirnika podobnie jak podczas 

symulacji bez u˝ycia blokady kul. Gdy pr´dkoÊç wirnika 

osiàgnie wartoÊç pr´dkoÊci granicznej ω g 

(4), kule 

ponownie zostajà unieruchomione wzgl´dem b´bna 

i zachowujà pozycje do momentu ponownego przekroczenia 

ω g 

(6). Kiedy pr´dkoÊç wirnika przechodzi przez 

cz´stoÊci w∏asne uk∏adu, obserwuje si´ niewielki wzrost 

amplitudy. Przy ka˝dym kolejnym rozruchu (5) wirnik jest 

wyrównowa˝ony i urzàdzenie bezpiecznie przechodzi 

przez rezonans. Ewentualna zmiana niewyrównowa˝enia 

wirnika zostanie skorygowana po przekroczeniu 

pr´dkoÊç ω g 

(6). 

Analiza wyników 

Miarà efektywnoÊci urzàdzenia s∏u˝àcego do blokowania 

kul w eliminatorze synchronicznym jest amplituda 

drgaƒ w stanach przejÊciowych (rozruch i wybieg) oraz 

w stanie ustalonym. Z badaƒ [5] i rezultatów pokazanych 

na rys. 4 wynika, ˝e wspó∏czynnik tarcia kul i b´bna µ ma 

istotny wp∏yw na skutecznoÊç eliminowania drgaƒ 

w przypadku braku blokady po∏o˝enia kul. Postanowiono 

zbadaç wp∏yw tego parametru w przypadku zastosowania 

eliminatora z automatycznà blokadà kul. W tym 

celu przeprowadzono symulacje rozruchu i wybiegu dla 

ró˝nej liczby kul z zakresu 2 do 5, przy wspó∏czynnikach 

tarcia µ = {0,1;0,3;0,5;0,7}. Wyniki przedstawiono na 

rys. 6. 

Gdy w eliminatorze znajdujà si´ 2 lub 3 kule, nie obserwuje 

si´ znaczàcego wp∏ywu chropowatoÊci kul na 

efektywnoÊç eliminowania drgaƒ. Nieznacznà popraw´ 

efektywnoÊci wraz ze wzrostem wspó∏czynnika µ uzyskano 

dla 4 kul, zarówno w stanie ustalonym, jak i procesach 

przejÊciowych, tj. rozruchu i wybiegu. Natomiast 

w przypadku 5 kul i µ > 0,5 zaobserwowano znaczne 

pogorszenie skutecznoÊci redukcji drgaƒ. Gdy kule ustawiajà 

si´, aby zrównowa˝yç mimoÊród, w pewnym 

momencie przylegajà do siebie. Wysoka chropowatoÊç 

kul uniemo˝liwia im oddzielenie si´ od siebie, a tym 

samym dok∏adne ustawienie wewnàtrz komory eliminatora. 

W kolejnym etapie analizy przedstawiono skutecznoÊç 

pracy urzàdzenia do blokowania kul odniesionà do 

Rys. 6. Wp∏yw wspó∏czynnika tarcia kul i b´bna na amplitudy drgaƒ korpusu podczas rozruchu, wybiegu i w stanie ustalonym dla 

eliminatora z blokadà kul 


37

Rys. 7. Porównanie maksymalnych amplitud w stanach przejÊciowych i amplitudy w stanie ustalonym eliminatora z blokadà kul 

oraz bez blokady 

Redukcja drgaƒ eliminatora z blokowaniem kul wzgl´dem eliminatora bez blokady [(A bez.bl 

-A z.bl 

)/A bez.bl 

]*100% 

Liczba kul 2 3 4 5 

µ 

0,1 0,3 0,5 0,7 0,1 0,3 0,5 0,7 0,1 0,3 0,5 0,7 0,1 0,3 0,5 0,7 

[%] [%] [%] [%] 

Rozruch 95 95 97 97 95 95 95 93 94 94 94 95 96 96 96 94 

Stan ustalony 94 94 -3 21 94 94 21 46 94 76 46 24 96 82 77 60 

Wybieg 95 95 60 63 95 95 56 79 93 76 75 70 96 82 86 88 

eliminatora bez mo˝liwoÊci blokowania kul. W tym 

celu odczytano z przebiegów czasowych maksymalne 

amplitudy w trakcie rozruchu A r 

, wybiegu A w 

oraz w stanie 

ustalonym A u 

dla eliminatora bez blokady o ró˝nych 

wspó∏czynnikach tarcia µ oraz z blokadà kul dla wspó∏czynnika 

µ = 0,3. Wyniki przedstawiono na rys. 7 odpowiednio 

dla 3, 4 i 5 kul w eliminatorze. 

Charakterystyki z rys. 7 pokazujà wyraêny wzrost skutecznoÊci 

redukcji drgaƒ eliminatora z zastosowaniem 

blokowania kul. Popraw´ w∏asnoÊci obserwuje si´ 

podczas rozruchu i wybiegu, jak równie˝ w stanie ustalonym. 

W tabeli przedstawiono procentowà redukcj´ 

drgaƒ eliminatora z urzàdzeniem do blokowania kul 

wzgl´dem eliminatora bez blokady. 

Podsumowanie 

Z przeprowadzonych badaƒ wynika, ˝e tylko w jednym 

przypadku (przy wysokiej wartoÊci wspó∏czynnika 

tarcia) zaobserwowano nieznaczne pogorszenie (-3%) 

efektywnoÊci eliminatora z blokadà w stanie ustalonym. 

W ka˝dym natomiast innym przypadku zastosowanie 

konstrukcji eliminatora z blokowaniem kul w trakcie 

rozruchu i wybiegu skutkuje znacznà redukcjà drgaƒ. 

Dzi´ki tej konstrukcji uzyskano Êrednio zmniejszenie 

amplitudy w trakcie: rozruchu o 95%, wybiegu o 82% 

i w stanie ustalonym o 64%. Tak du˝y wzrost skutecznoÊci 

wywa˝ania maszyn wirnikowych niesie za sobà 

ogromne korzyÊci wynikajàce m.in. z redukcji: drgaƒ, si∏ 

przenoszonych na otoczenie, ha∏asu, zu˝ywania cz´Êci 

maszyn oraz kosztów eksploatacji. 

LITERATURA 

1. Michalczyk J., Cieplok G.: Wysokoefektywne uk∏ady wibroizolacji 

i redukcji drgaƒ. Collegium Columbinum, Kraków 1999. 

2. Thearle E.L.: A new type of dynamic balancing machine. 

Trans. of ASME, Vol. 54, No. 12, 1932, pp. 131 – 141. 

3. Blechman I.I.: Synchronizacja dynamiczeskich sistem. Nauka, 

Moskwa 1971. 

4. Michalczyk J.: Maszyny wibracyjne. WNT, Warszawa 1995. 

5. Michalczyk J., Paku∏a S.: Wp∏yw parametrów kul na efektywnoÊç 

synchronicznego eliminatora drgaƒ. Modelowanie 

In˝ynierskie nr 43, t. 12, 2012, ss. 185 – 192. 

6. Paku∏a S.: Badania symulacyjne pierÊcieniowego synchronicznego 

eliminatora drgaƒ w stanie ustalonym. Przeglàd 

Mechaniczny, nr 3, 2013, s. 27. 

7. Majewski T.: Synchroniczne eliminowanie drgaƒ mechanicznych. 

Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 

Warszawa 1994. 

8. Deakin J.E.: Automatic shaft balancer. US 4,075,909, 1978. 

9. Cameron T.J.: Balancing method and means for rotary units. 

EP 0 434 270 A2, 1991. 

10. Michalczyk J., Paku∏a S.: Urzàdzenie do redukcji drgaƒ 

w rezonansie przejÊciowym wirnika z eliminatorem synchronicznym. 

Zg∏oszenie patentowe nr P.406 655, 2013. 

11. Michalczyk J.: Phenomenon of Restitution of Force Impulses 

in Collision Modelling. Journal of Theoretical and Applied 

Mechanics, No. 4, Vol. 46. 2008, pp. 897 – 908. 


Rozwój p´kni´ç zmćzeniowych przy skrćaniu 

w próbkach o przekroju prostokàtnym 

Fatigue crack growth under torsion in specimens 

with rectangular section 

SEBASTIAN FASZYNKA 

DARIUSZ ROZUMEK 

MARIA HEPNER 

Streszczenie: Praca zawiera wyniki badaƒ doÊwiadczalnych rozwoju p´kni´ç zmćzeniowych w stopie aluminium PA6 

przy cyklicznym skrćaniu próbek o przekroju poprzecznym prostokàtnym. Badania doÊwiadczalne zosta∏y wykonane 

na maszynie zmćzeniowej MZGS-100 w zakresie wysokiej liczby cykli przy wspó∏czynniku asymetrii cyklu R = - 1 i 0. Rozwój 

p´kni´ç zmćzeniowych by∏ mierzony na powierzchniach bocznych oraz górnej próbki przy u˝yciu mikroskopu optycznego 

wyposa˝onego w kamerk´ cyfrowà. Obserwowano nierównomierny wzrost p´kni´ç po obu stronach powierzchni bocznych 

(wi´ksza d∏ugoÊç p´knićia by∏a po stronie czynnej) próbek. 

S∏owa kluczowe: p´knićia zmćzeniowe, stop aluminium, skrćanie 

Abstract: The paper presents experimental tests results of the fatigue crack growth in PA6 aluminium alloy under cyclic 

torsion in specimens with rectangular cross-section. The tests were performed on the fatigue test stand MZGS-100 in the 

high cycle fatigue regime for the stress ratio R = - 1 and 0. The fatigue crack growth was cyclically measured on the side 

and upper surface with use of the optical microscope equipment with a digital camera. Non-uniform crack growth was 

observed at both sides of the specimen surface (greater crack length was noted on the active side). 

Keywords: fatique cracks, alluminium alloy, torsion 

Wa˝nà cz´Êcià sk∏adowà obliczeƒ wytrzyma∏oÊciowych 

we wspó∏czesnych elementach konstrukcyjnych 

jest wyznaczenie trwa∏oÊci zmćzeniowej, a w szczególnoÊci 

powstawanie, rozwój i rodzaj p´kni´ç zmćzeniowych. 

Rozwój p´kni´ç mo˝e przebiegaç od 

niebezpiecznego kruchego p´kania do ∏agodnego 

(wyst´puje t´pienie wierzcho∏ka p´knićia), które 

obserwuje si´ w materia∏ach plastycznych. Kruche 

p´kanie spotyka si´ najcz´Êciej w materia∏ach, takich 

jak: ˝eliwo, szk∏o, ceramika itp. Gwa∏towny i niebezpieczny 

rozwój p´kni´ç zmćzeniowych mo˝e równie˝ 

pojawiaç si´ w materia∏ach, w których wyst´pujà 

wewn´trzne wady materia∏owe, np.: szczeliny, pory, 

zgorzeliny itp. lub gdy podczas procesu spawania 

nastàpi∏a zmiana struktury materia∏u. Szczególnie 

istotnym elementem w budowie konstrukcji i urzàdzeƒ 

pracujàcych w warunkach obcià˝eƒ zmćzeniowych 

jest wybór materia∏u cechujàcego si´ najwi´kszà 

wytrzyma∏oÊcià na p´kanie [1, 2]. 

Mgr in˝. Sebastian Faszynka – Katedra Mechaniki 

i Podstaw Konstrukcji Maszyn Politechniki Opolskiej, 

ul. Miko∏ajczyka 5, 45-271 Opole oraz – APC Presmet 

Sp. z o.o., ul. OÊwićimska 122H, 45-641 Opole., e-mail: 

sebastian.faszynka@op.pl; dr hab. in˝. Dariusz Rozumek, 

prof. nzw. PO – Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji 

Maszyn Politechniki Opolskiej, ul. Miko∏ajczyka 5, 

45-271 Opole, e-mail: d.rozumek@po.opole.pl; dr Maria 

Hepner – Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji 

Produkcji Politechniki Opolskiej, ul. Miko∏ajczyka 5, 

45-271 Opole; e-mail: marepner@onet.pl. 

W literaturze prezentowane sà ró˝ne problemy 

rozwoju p´kni´ç dla prostych stanów obcià˝enia, 

np.: rozciàgania, zginania czy skrćania [3 – 6], jak 

równie˝ dla z∏o˝onych stanów obcià˝enia, takich 

jak: rozciàganie ze skrćaniem, zginanie ze skrćaniem 

i inne [7, 8]. Dla skrćania (III sposób p´kania) 

najcz´Êciej prezentowanym przyk∏adem sà próbki 

(elementy) okràg∏e [1]. Rozwój p´kni´ç zmćzeniowych 

przy skrćaniu w przekrojach nieokràg∏ych 

jest rzadziej przedstawiany ze wzgl´du na mniejsze 

ich zastosowanie. W pracach [3, 5] przedstawiono 

wyniki badaƒ doÊwiadczalnych rozwoju p´kni´ç 

zmćzeniowych przeprowadzonych przy cyklicznym 

skrćaniu i wspó∏czynniku asymetrii cyklu R = -1. 

Próbki do badaƒ wykonano o przekroju poprzecznym 

okràg∏ym z ró˝nych gatunków stali. W pracy [3] 

przedstawiono rozwój mikro- i makrop´kni´ç zmćzeniowych 

dla III sposobu p´kania. Zastosowano 

nowà procedur´ pomiaru mikrop´kni´ç. Wyniki badaƒ 

opisano za pomocà wspó∏czynnika intensywnoÊci 

napr´˝enia ∆K oraz przedstawiono na wykresie 

da/dN = f (∆K III 

) dla krótkich p´kni´ç zmćzeniowych. 

Autorzy pracy [5] prezentujà Êcie˝ki p´kni´ç zmćzeniowych 

dla stali niskow´glowej przy skrćaniu. 

Do opisu wyników badaƒ wykorzystano z∏omy zmćzeniowe. 

Celem niniejszej pracy jest opis rozwoju p´kni´ç 

zmćzeniowych w próbkach o przekroju prostokàtnym 

(kwadratowym) wykonanych ze stopu aluminium 

PA6 przy skrćaniu. 


39

Materia∏ i stanowisko badawcze 

Do badaƒ zmćzeniowych zastosowano próbki 

o przekroju poprzecznym prostokàtnym brutto i wymiarach 

8x10 mm (rys. 1), które umo˝liwiajà obserwacj´ 

propagacji p´knićia. Próbki wykonano ze 

stopu aluminium PA6 (AlCu4Mg1) o w∏asnoÊciach 

wytrzyma∏oÊciowych podanych w tabeli i opisanych 

w normie PN-EN 573 z 1997 r. Stopy aluminium z miedzià 

i magnezem to duraluminium, które zaliczane 

jest do stopów o wysokich w∏asnoÊciach wytrzyma∏oÊciowych. 

Badany materia∏ nale˝y do grupy 

duraluminiów Êredniostopowych. Elementy o kszta∏cie 

przedstawionym na rys. 1 stosowane sà mi´dzy 

innymi jako drà˝ki skr´tne w samochodach osobowych 

(firma Renault), ci´˝arowych i czo∏gach 

(zamocowanie resorów) oraz jako belki poÊrednie 

s∏u˝àce do odwiertów ropy i gazu ziemnego. 

Rys. 1. Kszta∏t i wymiary próbek przyj´tych do badaƒ rozwoju 

p´kni´ç zmćzeniowych 

W∏asnoÊci mechaniczne stopu aluminium PA6 

R e 

, MPa R m 

, MPa E, GPa ν 

382 480 72 0,32 

Materia∏em wyjÊciowym do wykonania próbek by∏ 

pr´t ciàgniony, sztucznie starzony o Êrednicy 16 mm. 

Próbki mia∏y naci´te centrycznie karby zewn´trzne, 

dwustronne o g∏´bokoÊci a 0 

= 1 mm oraz promieniu 

zaokràglenia dna karbu ρ = 22,5 mm. Karby w próbkach 

nacinano frezem, a nast´pnie zastosowano 

obróbk´ wykaƒczajàcà w postaci szlifowania powierzchni 

próbek. 

Badania rozwoju p´kni´ç zmćzeniowych przy 

cyklicznym skrćaniu prowadzono na Politechnice 

Opolskiej w Katedrze Mechaniki i Podstaw Konstrukcji 

Maszyn w Opolu. Badania doÊwiadczalne przeprowadzono 

na maszynie zmćzeniowej MZGS-100 

(rys. 2a) [2] umo˝liwiajàcej realizacj´ przebiegów 

cyklicznie zmiennych w postaci zginania, skrćania 

i proporcjonalnego zginania ze skrćaniem. W wykonanych 

badaniach doÊwiadczalnych przy skrćaniu 

moment wywo∏ywano si∏à na ramieniu o d∏ugoÊci 

0,2 m. Do podstawy maszyny zmćzeniowej 

przymocowany jest si∏ownik spr´˝ynowy (5), 

który umo˝liwia zadawanie dodatkowej wartoÊci 

obcià˝enia statycznego przez odpowiednie ugićie 

spr´˝yny si∏ownika. Czyste zginanie otrzymujemy 

wtedy, gdy kàt α wynosi 0°, natomiast gdy kàt α 

wynosi 90°, wówczas otrzymujemy czyste skrćanie 

(rys. 2b). 

Badania przeprowadzono przy obcià˝eniu z kontrolowanà 

si∏à (w tym przypadku kontrolowano amplitud´ 

momentu skrćajàcego) w zakresie od inicjacji 

p´knićia do zniszczenia próbki i przy cz´stotliwoÊci 

obcià˝enia 28,4 Hz. Badania wykonano w zakresie 

wysokiej liczby cykli przy wspó∏czynniku asymetrii 

cyklu R = σ min 

/σ max 

= -1 i 0, przy sta∏ej amplitudzie 

momentu skrćajàcego M as 

= 7,92 N·m, co odpowiada∏o 

nominalnej amplitudzie napr´˝enia stycznego 

τ a 

= 74,37 MPa do inicjacji p´knićia. 

Pod wp∏ywem obcià˝enia momentem skrćajàcym 

próbki o przekroju poprzecznym okràg∏ym i nieokràg- 

∏ym (np. prostokàtnym) zostanà odkszta∏cone. Przekroje 

porzeczne w próbce prostokàtnej poddanej skrćaniu 

nie pozostajà p∏askie, tylko ulegajà wypaczeniu, 

tzw. deplanacji. Oznacza to, ˝e poszczególne 

punkty przekrojów mogà przesuwaç si´ równolegle 

do osi y próbki (rys. 3). Natomiast przekrój poprzeczny 

w próbce okràg∏ej nie ulega deplanacji. To znaczy, 

˝e ka˝dy poprzeczny przekrój próbki zachowuje 

kszta∏t p∏aski i ko∏owy, obracajàc si´ wokó∏ osi 

o pewien kàt, ponadto d∏ugoÊç i Êrednica próbki nie 

ulega zmianie. 

a) b) 

Rys. 2. Widok zamocowania próbki na stanowisku do badaƒ 

zmćzeniowych MZGS-100 a), gdzie: 1 – g∏owica obrotowa, 

2 – próbka, 3 – uchwyt, 4 – dêwignia skrćajàca, 5 – spr´˝yna; 

b) schemat obcià˝enia próbki 


Rys. 3. Rozk∏ad napr´˝eƒ stycznych przy skrćaniu w próbce 

prostokàtnej 

Problemem rozk∏adu napr´˝eƒ przy skrćaniu zajmowa∏ 

si´ de Saint-Venant. Z jego rozwa˝aƒ wynika, 

˝e we wszystkich przekrojach próbki poddanej 

skrćaniu rozk∏ad napr´˝eƒ stycznych jest jednakowy. 

Rozk∏ady te w próbkach o przekroju poprzecznym 

okràg∏ym i nieokràg∏ym ró˝nià si´ od siebie w sposób 

bardzo istotny. Stwierdzi∏ on, ˝e dla próbek o przekroju 

nieokràg∏ym (np. prostokàtnym) w Êrodku 

i w naro˝ach próbek napr´˝enia b´dà równe zeru, 

natomiast w Êrodku d∏u˝szych boków prostokàta b´dà 

najwi´ksze. Przy dzia∏aniu momentu skrćajàcego M s 

najwi´ksze napr´˝enia powstajà (w przekrojach 

poprzecznych) w miejscach po∏o˝onych najdalej 

od osi y próbki (rys. 3). Je˝eli w danym przekroju 

a) 

b) 

Rys. 4. Sk∏adowa tensora: a) τ yy 

napr´˝enia, b) odkszta∏cenia przy skrćaniu modelu próbki przy obcià˝eniu M as 

= 7,92 N·m (R = -1) 


41

M s 

kwadratowym (prostokàtnym) próbka jest skrćana 

momentem M s 

, powstajà napr´˝enia styczne, w przekrojach 

poprzecznych, o wartoÊciach zmieniajàcych 

si´ od zera w osi próbki do wartoÊci maksymalnej 

τ max 

= (k 1 

= 0,208 – stosunek wysokoÊci 

w do szerokoÊci g próbki) w punktach po∏ok 

1 

wg 2 

˝onych najdalej od osi y pr´ta (τ max 

). WartoÊci w poszczególnych 

punktach, przekroju poprzecznego prostokàtnego, 

nie sà proporcjonalne do ich odleg∏oÊci 

od Êrodka 0 (rys. 3) [2, 9]. 

Wyniki analizy numerycznej, bez p´knićia, wykonano 

metodà elementów skoƒczonych (MES) przy 

u˝yciu programu FEMAP, a rozk∏ady napr´˝eƒ i odkszta∏ceƒ 

pokazano na rys. 4. Na rys. 4a mo˝na 

zauwa˝yç, ˝e rozk∏ady napr´˝eƒ sà zgodne z teorià de 

Saint-Venanta. Natomiast z rozk∏adu odkszta∏ceƒ, 

pokazanego na rys. 4b, wynika, ˝e maksymalne odkszta∏cenia 

wyst´pujà w okolicy kraw´dzi powierzchni 

górnej. 

Rozwój p´kni´ç zmćzeniowych obserwowano na 

powierzchniach bocznych próbek „a” (strona A) i „a*” 

(strona B) oraz górnej „c” (rys. 5), które by∏y poddane 

obcià˝eniom zmiennym o przebiegu sinusoidalnym. 

Rys. 5. Nierównomierny przyrost p´kni´ç przy cyklicznym 

skrćaniu 

Przyrost p´kni´ç mierzono za pomocà mikroskopu 

optycznego wyposa˝onego w kamerk´ cyfrowà typu 

Moticam 1000 umo˝liwiajàcà na bie˝àco rejestracj´ 

rozwoju p´kni´ç zmćzeniowych. Do pomiaru przyrostu 

p´kni´ç zmćzeniowych u˝ywano równie˝ mikrometru 

umieszczonego na mikroskopie o dok∏adnoÊci 

pomiaru ∆a = 0,01 mm, rejestrujàc jednoczeÊnie 

bie˝àcà liczb´ cykli obcià˝enia N. 

Wyniki badaƒ i ich opis 

Podczas badaƒ doÊwiadczalnych stwierdzono nierównomierny 

przyrost d∏ugoÊci p´kni´ç po obu stronach 

bocznych próbek. Wyniki badaƒ doÊwiadczalnych 

przy cyklicznym skrćaniu przedstawiono 

w postaci wykresów d∏ugoÊci p´kni´ç a w funkcji c, 

a = f (a*) i a = f (N). Rozwój p´kni´ç zmćzeniowych 

w próbkach przebiega∏ wed∏ug dwóch przypadków, 

najpierw obserwowano p´knićia kraw´dziowe 

çwierçeliptyczne, które przechodzi∏y w p´knićia 

na wskroÊ. Okres rozwoju p´kni´ç, kraw´dziowych 

çwierçeliptycznych, wynosi∏ oko∏o 55%, natomiast 

p´kni´ç przechodzàcych na wskroÊ – oko∏o 45% czasu 

˝ycia próbki zarówno dla wspó∏czynnika R = -1, jak 

i R = 0. 

Z przebiegu rozwoju p´knićia zmćzeniowego 

przedstawionego na rys. 6 wynika, ˝e dla wspó∏czynnika 

asymetrii cyklu R = -1 stosunki d∏ugoÊci 

Rys. 6. D∏ugoÊç p´kni´ç kraw´dziowych çwierçeliptycznych 

przy skrćaniu 

p´kni´ç a/c przyjmujà wi´ksze wartoÊci ni˝ dla 

wspó∏czynnika asymetrii cyklu R = 0. Dla przyk∏adu 

z rys. 6 wynika, ˝e dla wspó∏czynnika R = -1 

i c = 6,80 mm stosunek d∏ugoÊci p´kni´ç wynosi∏ 

a/c = 0,654, natomiast dla wspó∏czynnika R = 0 

i c = 7,15 mm stosunek ten wynosi∏ a/c = 0,336. Na 

podstawie wyników d∏ugoÊci p´kni´ç a = f (c) i prze- 

∏omów zmćzeniowych obserwuje si´ wi´ksze krzywizny 

(o mniejszym promieniu çwierçeliptycznym) 

dla wspó∏czynnika asymetrii cyklu R = -1 ni˝ dla 

R = 0. Na rys. 7 przedstawiono wyniki badaƒ doÊwiadczalnych 

tej samej próbki co na rys. 6, ale dla 

dalszego rozwoju p´knićia przebiegajàcego na 

wskroÊ (po obu stronach A i B próbki) – widaç nierównomierny 

rozwój p´kni´ç zmćzeniowych. Wi´ksze 

wartoÊci przyrostów p´kni´ç zmierzono dla strony 

A (czynnej) ni˝ dla strony B (biernej). 

Z przebiegu wyników badaƒ (rys. 7) wynika, ˝e dla 

wspó∏czynnika asymetrii cyklu R = -1 i d∏ugoÊci 

Rys. 7. D∏ugoÊç p´kni´ç na wskroÊ przy skrćaniu po stronie 

bocznej A i B próbki 


p´knićia a* = 4,50 mm stosunek d∏ugoÊci p´kni´ç, 

po stronie czynnej i biernej, przyjmuje wi´ksze 

wartoÊci a/a* = 1,711 ni˝ dla wspó∏czynnika R = 0 

i a* = 4,30 mm, gdzie wynosi a/a* = 1,128. Porównujàc 

wyniki przedstawione na rys. 7, mo˝na równie˝ 

zauwa˝yç, ˝e przy zmianie wspó∏czynnika z R = -1 na 

R = 0 (d∏ugoÊci p´kni´ç na poczàtku a* = 0,15 mm 

(R = -1) i a* = 0,25 mm (R = 0) oraz na koƒcu 

a* = 4,50 mm (R = -1) i a* = 4,30 mm (R = 0)) ró˝ne 

sà wartoÊci stosunków a/a* = 32 (R = -1) 

i a/a* = 11,200 (R = 0) na poczàtku oraz a/a* = 1,711 

i a/a* = 1,128 na koƒcu p´kni´ç na wskroÊ. Na 

przyk∏ad z rys. 7 wynika, ˝e dla R = - 1 d∏ugoÊç p´knićia 

po stronie A próbki wynosi a = 7,70 mm, 

natomiast po stronie B wynosi a* = 4,50 mm. Natomiast 

dla R = 0 d∏ugoÊç p´knićia po stronie A 

wynosi a = 4,85 mm, z kolei po stronie B wynosi 

a* = 4,30 mm. Na podstawie wyników badaƒ doÊwiadczalnych 

przedstawionych na rys. 7 mo˝na tak˝e 

zaobserwowaç dla R = 0 w koƒcowym etapie p´kania 

zbli˝one wartoÊci d∏ugoÊci p´kni´ç po stronie A 

i B, w odró˝nieniu od R = - 1. 

Na rys. 8 przedstawiono wyniki badaƒ doÊwiadczalnych 

w postaci wykresów d∏ugoÊci p´kni´ç 

zmćzeniowych a w funkcji liczby cykli N. Analizujàc 

wyniki badaƒ przedstawione na rys. 8 dla próbek 

skrćanych, zaobserwowano, ˝e trwa∏oÊç zmćzeniowa 

wzrasta o oko∏o 2,5 razy, zmieniajàc wartoÊç 

wspó∏czynnika asymetrii cyklu z R = 0 do R = -1. 

W przypadku próbek poddanych obcià˝eniom wahad∏owym 

(R = -1) propagacja p´knićia rozpocz´∏a 

si´ po 280 000 cykli (z∏om zmćzeniowy po 

378 000 cykli), natomiast dla R = 0 propagacja 

p´knićia mia∏a miejsce ju˝ po 109 000 cykli (z∏om 

zmćzeniowy po 151 000 cykli). Podobne zachowanie 

si´ materia∏u potwierdza∏y badania na dwóch 

(trzech) próbkach dla ka˝dego poziomu obcià˝enia. 

Wzrost p´kni´ç zmćzeniowych w próbkach o wspó∏czynniku 

asymetrii cyklu R = 0 by∏ szybszy ni˝ w przypadku 

wspó∏czynnika R = -1. Mo˝na by∏o zaobserwowaç, 

przy wspó∏czynniku R = -1, d∏u˝sze p´knićie 

po stronie A próbki (a = 7,70 mm), poniewa˝ rozwój 

p´knićia zmćzeniowego inicjowa∏ si´ szybciej i os∏abia∏ 

przekrój w tym miejscu oraz przebiega∏ wolniej 

(obcià˝anie – odcià˝enie) w stosunku do póêniej 

pojawiajàcego si´ p´knićia po stronie B próbki. 

Natomiast dla wspó∏czynnika R = 0 zaobserwowano 

rozwój p´knićia po stronie A próbki do a = 4,85 mm 

(rys. 8), a nast´pnie gwa∏towny rozwój tego p´knićia 

a˝ do zniszczenia próbki. Powodem takiego zachowania 

si´ jest wyst´pujàca dodatkowa si∏a statyczna 

obcià˝ajàca próbk´. Si∏a ta powoduje, ˝e 

rzeczywiste obcià˝enie (napr´˝enie) próbki jest oko∏o 

dwukrotnie wi´ksze ni˝ dla R = -1, co skutkuje mniejszà 

trwa∏oÊcià (liczbà cykli) i szybko powstajàcym 

z∏omem. 

Kolejnym etapem pracy jest wykonanie analizy 

rozwoju Êcie˝ek p´kania i powierzchni z∏omów zmćzeniowych 

badanych próbek o przekroju prostokàtnym. 

Badania propagacji p´kni´ç zmćzeniowych 

przeprowadzono do momentu uzyskania z∏omu. Analiz´ 

powierzchni z∏omów wykonywano przy u˝yciu 

mikroskopu o powi´kszeniu 7x, w celu okreÊlenia 

rodzaju i kierunku rozwoju p´knićia dla zadanego 

stanu obcià˝enia. Na rys. 9 pokazano, ˝e p∏aszczyzna 

a) 

Rys. 8. D∏ugoÊç rozwoju p´kni´ç zmćzeniowych a w funkcji 

liczby cykli N po stronie próbki A przy skrćaniu 

b) 

Rys. 9. Przyk∏adowe zdjćia Êcie˝ek rozwoju p´kni´ç po stronie 

A próbki przy skrćaniu dla: a) R = -1 i b) R = 0 


43

a) 

b) 

widaç, ˝e rozwój p´knićia przebiega∏ w postaci 

prà˝ków zmćzeniowych o kszta∏cie nieliniowym 

przemieszczajàcym si´ do Êrodka próbki (zarówno 

z jednej, jak i drugiej strony po przekàtnej od 

wierzcho∏ka górnego lewego i dolnego prawego). Po 

przejÊciu z p´knićia kraw´dziowego çwierçeliptycznego 

na p´knićie na wskroÊ obserwuje si´ powierzchni´ 

p´knićia g∏adszà i bardziej b∏yszczàcà 

(rys. 10a). Na rys. 10b dla R = 0 prà˝ki zmćzeniowe 

sà mniej widoczne ze wzgl´du na wyst´pujàce dodatkowe 

obcià˝enie statyczne, które powoduje 

wycieranie ich w trakcie badaƒ. Równie˝ obserwuje 

si´ w Êrodku prze∏omu próbki wi´kszà chropowatoÊç 

strefy zmćzeniowej, ni˝ to wyst´powa∏o dla R = -1. 

Na powierzchniach z∏omów zmćzeniowych (rys. 10a 

i 10b) widoczne sà du˝e strefy zmćzeniowe i ma∏e 

prze∏omy doraêne (strefy resztkowe).Takie zachowanie 

si´ (inicjacja i rozwój p´kni´ç zmćzeniowych od 

wierzcho∏ka próbek) mo˝na t∏umaczyç tym, ˝e w tych 

miejscach wyst´pujà maksymalne odkszta∏cenia, 

które decydujà o zniszczeniu próbek, co potwierdzajà 

wyniki uzyskane z MES (rys. 4b). 

Wnioski 

Na podstawie przeprowadzonych badaƒ doÊwiadczalnych 

rozwoju p´kni´ç zmćzeniowych w próbkach 

o przekroju nieokràg∏ym poddanych skrćaniu 

mo˝na sformu∏owaç nast´pujàce wnioski: 

1. Zaobserwowano w poczàtkowym etapie badaƒ 

kraw´dziowo çwierçeliptyczny rozwój p´knićia, który 

przechodzi∏ w p´knićie na wskroÊ próbki podczas 

propagacji. 

2. Zauwa˝ono, ˝e ró˝nica d∏ugoÊci p´kni´ç po obu 

stronach próbki jest wi´ksza dla wspó∏czynnika 

asymetrii cyklu R = -1 ni˝ dla R = 0. 

3. Stwierdzono, przy zmianie wartoÊci wspó∏czynnika 

od R = 0 do R = -1, wzrost trwa∏oÊci zmćzeniowej 

o oko∏o 2,5 razy przy jednoczesnym spadku 

pr´dkoÊci wzrostu p´kni´ç. 

LITERATURA 

Rys. 10. Fotografie powierzchni z∏omów próbek poddanych 

skrćaniu dla: a) R = -1 i b) R = 0 

z∏omu zmćzeniowego dla skrćania zbli˝ona jest 

do p∏aszczyzny maksymalnego napr´˝enia normalnego, 

co jest zgodne z literaturà, poniewa˝ przy rozciàganiu 

(zginaniu) p∏aszczyzna z∏omu jest zgodna 

z p∏aszczyznà maksymalnego napr´˝enia stycznego 

dla badanego stopu PA6. Podczas badaƒ doÊwiadczalnych 

przy sta∏ej amplitudzie momentu skrćajàcego 

Êcie˝ka rozwoju p´knićia dla wspó∏czynnika 

asymetrii cyklu R = -1 przebiega∏a pod kàtem 

α 1 

= 0÷6°, natomiast dla R = 0 wzrasta∏a pod kàtem 

α 1 

= 0÷3° (rys. 9). Przyk∏adowe powierzchnie z∏omów 

zmćzeniowych próbek poddanych cyklicznemu 

skrćaniu dla dwóch ró˝nych wspó∏czynników R = -1 

i R = 0 pokazano na rys. 10. Zaobserwowano, ˝e 

powierzchnia prze∏omu zmćzeniowego zosta∏a 

zainicjowana od górnego lewego wierzcho∏ka przekroju 

poprzecznego próbek. Nast´pnie na rys. 10a 

1. Kocaƒda S.: Zmćzeniowe p´kanie metali. WNT, Warszawa 

1985, s. 492. 

2. Rozumek D., Macha E.: Opis rozwoju p´kni´ç zmćzeniowych 

w materia∏ach spr´˝ysto-plastycznych przy proporcjonalnym 

zginaniu ze skrćaniem. Politechnika Opolska, 

Opole 2006, s. 196. 

3. Beretta S., Foletti S., Valiullin K.: Fatigue strength for small 

shallow defects/cracks in torsion. Int. J. Fracture, Vol. 33, 

2011, pp. 287 – 299. 

4. Gladskyi M., Fatemi A.: Notched fatigue behavior including 

load sequence effects under axial and torsional loadings. Int. 

J. Fracture, Vol. 55, 2013, pp. 43 – 53. 

5. Pokluda J. and Pippan R.: Can pure mode III fatigue loading 

contribute to crack propagation in metallic materials? 

Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct., Vol. 28, 2005, pp. 

179 – 185. 

6. Tschegg E. K.: A contribution to mode III fatigue crack 

propagation. Mater. Sci. Engng, Vol. 54, 1982, pp. 127 – 136. 

7. Rozumek D.: Pr´dkoÊç wzrostu p´kni´ç zmćzeniowych 

w stopie PA6 przy mieszanym I+III sposobie obcià˝enia. 

Przeglàd Mechaniczny, nr 3, 2006, ss. 22 – 26. 

8. Yates J. R., Miller K. J.: Mixed mode (I+III) fatigue thresholds 

in a forging steel. Fatigue Engng. Mater. Struct., Vol. 12, 

1989, pp. 259 – 270. 

9. Jastrz´bski P., Mutermilch J., Or∏owski W.: Wytrzyma∏oÊç 

materia∏ów. Wyd. „Arkady”, Warszawa 1985, ss. 278 – 285. 


WSPÓ¸CZESNE MATERIA¸Y KONSTRUKCYJNE 

Ceramika w motoryzacji – przyk∏ady zastosowaƒ 

Nowoczesna ceramika konstrukcyjna ma wiele 

cech, które sà korzystne dla zastosowaƒ w przemyÊle 

samochodowym. Materia∏y ceramiczne cechuje du˝a 

twardoÊç i kruchoÊç, stabilnoÊç wymiarów, odpornoÊç 

na Êcieranie. Ceramika jest odporna na zmiany temperatury 

i korozj´. Wytrzyma∏oÊç na rozciàganie materia∏ów 

ceramicznych jest porównywalna z wytrzyma∏oÊcià 

˝eliwa przy g´stoÊci ok. 5 g/cm 3 . W zastosowaniach 

konstrukcyjnych korzystnymi cechami 

ceramiki sà: du˝a twardoÊç, ma∏a g´stoÊç, odpornoÊç 

na Êciskanie, odpornoÊç na wysokie temperatury, 

w∏aÊciwoÊci izolacyjne, odpornoÊç na korozj´. Ceramika 

mo˝e byç stosowana w warunkach, w jakich 

niemo˝liwe jest wykorzystywanie wi´kszoÊci metali 

i tworzyw sztucznych. Wadà materia∏ów ceramicznych 

mo˝e byç kruchoÊç, podatnoÊç na mikrop´knićia, 

niska plastycznoÊç, skomplikowane procesy technologiczne. 

Do ceramiki konstrukcyjnej zalicza si´ tlenki, 

azotki, w´gliki, krzemki i borki o okreÊlonym sk∏adzie 

chemicznym. Do grupy materia∏ów ceramicznych zalicza 

si´ tak˝e materia∏y w´glowo-grafitowe. 

Materia∏y ceramiczne wykorzystywane obecnie 

w przemyÊle samochodowym mo˝na podzieliç ze 

wzgl´du na zastosowanie na trzy g∏ówne grupy: 

elementy ceramiki funkcyjnej, sà to m.in.: izolatory 

Êwiec zap∏onowych, sensor spalinowy lambda, kondensatory, 

wariatory, oporniki elektryczne, 

katalizatory i filtry, 

elementy mechaniczne, takie jak: pierÊcienie 

uszczelniajàce pomp wodnych, zawory silnika, elementy 

Êlizgowe popychaczy, wirniki turbokompresorowe, 

wirniki turbin spalinowych ma∏ej mocy, 

komory wst´pnego spalania w silnikach Diesla. 

Nowoczesne materia∏y ceramiczne sà obecne równie˝ 

w takich elementach, jak: elementy konstrukcji 

silnika, ∏o˝yska, uszczelnienia, pompy paliwowe oraz 

w elementach elektroniki, oÊwietlenia, elementach 

dekoracyjnych, deskach rozdzielczych i in. 

Przyk∏adowo, uszczelnienia pomp wodnych uk∏adu 

ch∏odzenia silnika wykonywane sà z w´glika krzemu 

(poprzednio z Al 2 

O 3 

). SiC spe∏nia w tym wypadku 

wymagania dotyczàce odpornoÊci na nag∏e zmiany 

temperatury. 

W samochodach wyÊcigowych stosuje si´ zawory 

silników wykonane z Si 3 

N 4 

. Ich zaletà jest minimalne 

zu˝ycie Êcierne, pozwalajàce na rezygnacj´ 

z hydraulicznego systemu wyrównujàcego luz zaworowy. 


45

Fot. 1. Elementy wykonane z MMCs (fot. CeramTec GmbH) 

Fot. 2. Si∏owniki piezoceramiczne (fot. CeramTec GmbH) 

Coraz cz´Êciej w pojazdach samochodowych wykorzystywane 

sà kompozyty z osnowà metalicznà (MMCs) 

(fot. 1). Ich zaletà jest niska waga przy wysokiej 

wytrzyma∏oÊci wykonanych z nich elementów, np. 

blok ∏o˝yskowy. Kompozyty MMCs sà równie˝ wykorzystywane 

do lokalnego umacniania odlewów aluminiowych. 

Kompozyt zawierajàcy umacniajàce wtràcenia 

∏àczy niskà wag´ charakterystycznà dla metalicznej 

osnowy ze stabilnoÊcià czàsteczek ceramiki. 

Tego typu materia∏y sà wykorzystywane przyk∏adowo 

do umacniania Êcian tulei cylindrów silnika w niektórych 

modelach samochodów Porsche. W latach 

90. ub. wieku w tulejach cylindra silników samochodów 

Honda Prelude zamiast odlewów ˝eliwnych zacz´to 

stosowaç kompozyty o osnowie aluminiowej wzmacnianej 

w∏óknem w´glowym i w∏óknami Al 2 

O 3 

. Lepsza 

przewodnoÊç cieplna kompozytu powoduje obni˝enie 

Êredniej temperatury w strefie silnika, co przed∏u˝a czas 

jego eksploatacji. 

Równie˝ producent samochodów Toyota Motor 

Manufacturing od lat 80. XX w. wykorzystuje MMCs 

w elementach konstrukcyjnych produkowanych pojazdów, 

np. w produkcji t∏oków silników Diesla wykorzystywany 

jest kompozyt o osnowie ze stopu aluminium 

umacniany ci´tymi w∏óknami Al 2 

O 3 

. 

Z kolei firma 3M produkuje kompozyt o nazwie 

Nextel 610, sk∏adajàcy si´ z osnowy na bazie stopu aluminium 

umacnianego w∏óknami ceramicznymi Al 2 

O 3 

(60% obj.). Z tego materia∏u produkowane sà elementy 

popychaczy. Popychacze wykorzystujàce kompozyt 

Nextel 610 cechujà si´ sztywnoÊcià wy˝szà o 25% 

i dwukrotnie lepszymi w∏aÊciwoÊciami t∏umiàcymi ni˝ 

te wykonane ze stali. Zastosowanie kompozytowych 

popychaczy przed∏u˝a trwa∏oÊç resorów o ok. 600%, 

co jest wynikiem lepszych w∏aÊciwoÊci t∏umiàcych. 

W uk∏adach hamulcowych stosowane sà kompozyty 

o osnowie aluminiowo-magnezowej lub aluminiowo- 

-krzemowej umacniane SiC i Al 2 

O 3 

. Kompozyty typu 

MMCs sà stosowane w uk∏adach hamulcowych wielu 

typów samochodów. 

Coraz wi´ksze znaczenie w konstrukcji elementów 

stosowanych w motoryzacji zajmujà materia∏y piezoceramiczne. 

Wykorzystywane sà w konstrukcji czujników 

i si∏owników (fot. 2). Przyk∏adowo, piezoceramiczny 

czujnik spalania detonacyjnego zmniejsza zu- 

˝ycie paliwa. Czujniki poziomu oleju, czujniki drgaƒ, 

inteligentne systemy wspomagajàce parkowanie, uk∏ady 

zarzàdzania pracà silnika – wszystkie te elementy 

wykorzystujà materia∏y piezoceramiczne. Sà one stosowane 

równie˝ w nowoczesnych hydraulicznych 

i pneumatycznych zaworach uk∏adów ABS oraz wtryskiwaczach 

paliwa. 

W opracowaniu wykorzystano: 

Idzior M: Kierunki zmian materia∏owych w motoryzacji w Êwietle 

wymogów ekologii. MOTROL nr 9, 2007, ss. 72 – 87. 

Barton G.: Ceramika strukturalna w zastosowaniu do pojazdów 

samochodowych – status i potencja∏ przysz∏oÊciowy. Journal 

of KONES. Internal Combustion Engines, Vol. 7, No. 1 – 2, 

2000. 

Hunt W.H., Miracle D.B.: Automotive Applications of Metal 

Matrix Composites. ASM Handbook, Vol. 21, Composites. 

ASM International, pp. 1029 – 1032. 

Materia∏y prasowe firmy CeramTec GmbH. 

KIOSK24 @ KIOSK24 @ KIOSK24 @ KIOSK24 @ KIOSK24@ 

Informujemy, ˝e „Przeglàd Mechaniczny” jest ju˝ dost´pny online 

www.kiosk24.pl 

KIOSK24 @ KIOSK24 @ KIOSK24 @ KIOSK24 @ KIOSK24@

PRZEGLĄD MECHANICZNY 6/2014

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?