PRZEGLĄD MECHANICZNY 5/2015
Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT) PL ISSN 0033-2259 INDEKS 245836 5’15 MIESI¢CZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY rok za∏o˝enia 1935
- Page 2 and 3: Z KRAJU I ZE ÂWIATA Zespó∏ nau
- Page 4 and 5: Informacje dla autorów Do redakcji
- Page 6 and 7: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 8 and 9: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 10 and 11: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 12 and 13: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 14 and 15: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 16 and 17: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 18 and 19: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 20 and 21: O FIRMACH Prima Power nagrodzona z
- Page 22 and 23: 20 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/2015
- Page 24 and 25: nieustanny wzrost bezpieczeƒstwa p
- Page 26 and 27: W celach porównawczych przeprowadz
- Page 28 and 29: a) b) Rys. 7. Mapy napr´˝eƒ maks
- Page 30 and 31: otworem ch∏odzàcym. Rdzeƒ kszta
- Page 32 and 33: modelu, a w przypadku ruchu okresow
- Page 34 and 35: W rozpatrywanym eksperymencie cz´s
- Page 36 and 37: Rys. 7. Etap 1 procesu identyfikacj
- Page 38 and 39: T∏umiki te powinny byç serwisowa
- Page 40 and 41: Rys. 6. Wykres energii rozproszonej
- Page 42 and 43: gruntu sà losowo zmienne. Zale˝à
- Page 44 and 45: liczny z akumulatorem wytwarzajàcy
- Page 46 and 47: BASF - systemu wykorzystujàcego w
- Page 48 and 49: O ¸O˚YSKACH Wyraênie lepsze dzi
- Page 50: sta∏e oraz tarcie mieszane (rys.
Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT)<br />
PL ISSN 0033-2259<br />
INDEKS 245836<br />
5’15<br />
MIESI¢CZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY<br />
rok za∏o˝enia 1935
Z KRAJU I ZE ÂWIATA<br />
Zespó∏ naukowców z Niemiec,<br />
Rosji i Polski opracowa∏ metod´,<br />
która pozwala znacznie wyd∏u˝yç<br />
czas przechowywania informacji<br />
o padajàcym impulsie Êwiat∏a.<br />
Wytworzone w Instytucie Fizyki<br />
PAN w Warszawie specjalne struktury<br />
pó∏przewodnikowe (tzw. studnie<br />
kwantowe) sà w stanie zapami´taç<br />
impuls Êwiat∏a i informacj´<br />
w nim zakodowanà na czas<br />
rz´du nanosekund (10 –9 s), czyli<br />
1000 razy d∏u˝szy ni˝ dotychczas.<br />
Po raz pierwszy czas przechowywania<br />
informacji staje si´ znacznie<br />
d∏u˝szy ni˝ czasy zapisu i odczytu,<br />
co umo˝liwia przeprowadzenie wielu<br />
operacji (np. operacji logicznych)<br />
na pewnych impulsach podczas<br />
przechowywania pozosta∏ych. Informacj´<br />
mo˝na odczytaç na ˝àdanie<br />
i wyemitowaç w postaci kopii<br />
impulsu oryginalnego.<br />
Sandvik Coromant wprowadzi∏<br />
na rynek pakiet InvoMilling z przeznaczeniem<br />
do elastycznej obróbki<br />
kó∏ z´batych i wielowypustów na<br />
uniwersalnych 5-osiowych centrach<br />
obróbkowych. Rozwiàzanie<br />
InvoMilling obejmuje: wyspecjalizowane<br />
g∏owice frezarskie, oprogramowanie<br />
CAM oraz szkolenia<br />
i know-how doÊwiadczonych specjalistów<br />
Sandvik Coromant ds. obróbki<br />
kó∏ z´batych. Rozwiàzanie<br />
potwierdzi∏o swojà efektywnoÊç<br />
w obróbce kó∏ z´batych i wielowypustów,<br />
zapewniajàc du˝à elastycznoÊç<br />
i wysokà dok∏adnoÊç<br />
przedmiotu obrabianego. Program<br />
InvoMilling, ze swojà doskona∏à<br />
grafikà, kreatorem drogi narz´dzi<br />
frezarskich i funkcjà symulacji<br />
obróbki, jest bardzo ∏atwy<br />
w obs∏udze.<br />
Top Employers Institute, specjalizujàcy<br />
si´ w badaniach polityki<br />
personalnej oraz warunków pracy,<br />
po raz drugi z rz´du, nagrodzi∏<br />
w <strong>2015</strong> r. firm´ Robert Bosch<br />
presti˝owym certyfikatem Top<br />
Employers Polska. Firma Robert<br />
Bosch Sp. z o.o. otrzyma∏a presti-<br />
˝owà certyfikacj´ Top Employers<br />
Polska ju˝ w roku 2014. Tytu∏<br />
Top Employers otrzymujà firmy,<br />
które pozytywnie przesz∏y niezale˝ny<br />
audyt weryfikujàcy standardy<br />
w dziedzinie polityki personalnej.<br />
W tym roku Top Employers Institute<br />
dokona∏ oceny, opierajàc si´ na<br />
nast´pujàcych kryteriach: strategia<br />
rozwoju talentów i kariery, planowanie<br />
potrzeb kadrowych, wdra-<br />
˝anie nowych pracowników, szkolenia<br />
i rozwój, polityka wynagrodzeƒ<br />
czy kultura organizacji.<br />
Naukowcy z Narodowego Centrum<br />
Badaƒ Jàdrowych (NCBJ)<br />
przygotowali propozycj´ zmian<br />
nauczania przedmiotów Êcis∏ych<br />
w technikach: szko∏y zawodowe<br />
przygotowywa∏yby do zawodu<br />
technika nukleonika, technika<br />
chemika jàdrowego oraz technika<br />
elektronika jàdrowego. Naukowcy<br />
z NCBJ w ramach programu<br />
„Szko∏a z przysz∏oÊcià” przygotowali<br />
m.in. nowà podstaw´<br />
programowà, model podr´cznika<br />
i zbiór çwiczeƒ do nauczania<br />
nukleoniki – dzia∏u nauki poÊwi´conego<br />
badaniom jàdra atomowego.<br />
Ich propozycje pomog∏yby<br />
w kszta∏ceniu w szko∏ach ponadgimnazjalnych<br />
trzech grup zawodowych:<br />
techników nukleoników,<br />
techników chemików jàdrowych<br />
oraz techników elektroników jàdrowych.<br />
Przygotowane przez NCBJ<br />
i przetestowane w szko∏ach materia∏y<br />
mogà staç si´ fundamentem<br />
opracowania kompleksowego<br />
systemu kszta∏cenia kadr np. dla<br />
Polskiego Programu Energetyki<br />
Jàdrowej.<br />
JedenaÊcie studenckich dru˝yn<br />
z szeÊciu uczelni z ca∏ego kraju<br />
b´dzie reprezentowa∏o Polsk´ w zawodach<br />
energooszcz´dnych pojazdów<br />
Shell Eco-marathon Europe<br />
<strong>2015</strong>, które odb´dà si´ w maju<br />
w Rotterdamie. Zespo∏y z Polski<br />
b´dà pochodzi∏y z nast´pujàcych<br />
uczelni: ELVIC TEAM z Politechniki<br />
Lubelskiej; Iron Warriors z Politechniki<br />
¸ódzkiej; WAT ECO TEAM<br />
z Wojskowej Akademii Technicznej.<br />
Po dwa zespo∏y wyÊle na zawody<br />
Politechnika Âlàska (Smart<br />
Power oraz Smart Power Urban)<br />
i Politechnika Gdaƒska (Hydrogen<br />
CarPG oraz KNKP Racing). W konkursie<br />
wystartujà te˝ cztery dru-<br />
˝yny z Politechniki Warszawskiej:<br />
Green Arrow; Simr Team; SKAP;<br />
SKAP 2. Zadaniem zespo∏ów jest<br />
skonstruowanie pojazdu, który<br />
pokona jak najd∏u˝szy dystans na<br />
ekwiwalencie jednego litra paliwa<br />
lub 1 kWh. Uczestnicy rywalizujà<br />
w dwóch ró˝nych kategoriach:<br />
futurystycznej „Prototype” oraz<br />
bardziej konwencjonalnej „Urban-<br />
Concept”.<br />
Ca∏kowicie niskopod∏ogowy, nowoczesny<br />
tramwaj, którego prac´<br />
mo˝na b´dzie monitorowaç zdalnie<br />
online, powstaje w wyniku<br />
wspó∏pracy uczonych z Politechniki<br />
Warszawskiej i zak∏adów PESA<br />
z Bydgoszczy. Aby pod∏oga mog∏a<br />
byç niska w 100 proc., trzeba<br />
zastosowaç w pojeêdzie ca∏kowicie<br />
odmienne rozwiàzania konstrukcyjne.<br />
Konstruktorzy musieli przede<br />
wszystkim opracowaç innowacyjny<br />
uk∏ad biegowy, który pozwala na<br />
niezale˝ne sterowanie ka˝dym<br />
ko∏em. Wózek nap´dowy zyska∏<br />
nowoczesnà, lekkà ram´, która<br />
umo˝liwia wykorzystanie niestandardowej<br />
osi (tzw. portalowej)<br />
∏àczàcej ko∏a. W konstrukcji prototypu<br />
pojazdu wykorzystane<br />
zosta∏y materia∏y kompozytowe.<br />
Dzi´ki nim tramwaj jest lekki,<br />
zu˝ywa mniej energii, a dzi´ki temu<br />
ma mniejszy wp∏yw na Êrodowisko<br />
naturalne.<br />
Nast´pny zeszyt<br />
Oprogramowanie do przetworzenia chmury<br />
punktów po skanowaniu powierzchni na WMP<br />
dla systemu AutoCAD i systemu CAM<br />
– skanowanie wykonano na manualnej wspó∏rz´dnoÊciowej<br />
maszynie pomiarowej ze sztywnà<br />
sondà pomiarowà, podczas ruchu sondy pomiarowej<br />
sà zapisywane wspó∏rz´dne Êrodka<br />
sfery sondy pomiarowej z cz´stotliwoÊcià 10 Hz,<br />
opracowano programy w j´zyku Fortran tworzàce<br />
siatk´ le˝àcà na ekwipowierzchni przesuni´tej<br />
o promieƒ sfery sondy pomiarowej<br />
wzgl´dem powierzchni zmierzonej, do przedstawienia<br />
graficznego wyników skanowania wykorzystano<br />
system AutoCAD, opracowano program<br />
do definiowania skanowanej powierzchni<br />
w postaci siatki dla systemu CAM (PC-APT)<br />
w celu odtworzenia tej powierzchni na obrabiarkach<br />
CNC.<br />
Analiza wybranych zjawisk lokalnych w procesie<br />
nitowania<br />
– w artykule zaprezentowano wybrane badania<br />
zjawisk lokalnych wyst´pujàcych w procesie nitowania,<br />
przedstawiono wybrane wyniki badaƒ<br />
dost´pne w literaturze, dotyczàce wp∏ywu parametrów<br />
nitowania na trwa∏oÊç zm´czeniowà<br />
trzyrz´dowych zak∏adkowych po∏àczeƒ nitowych,<br />
z analizy przytoczonych badaƒ wynika,<br />
˝e zmiana trwa∏oÊci po∏àczeƒ nitowych zwiàzana<br />
ze zmianà si∏y nitowania jest tak du˝a, ˝e<br />
prawdopodobnie nie jest tylko wynikiem korzystnych<br />
napr´˝eƒ w∏asnych (zmiana iloÊciowa),<br />
ale powodem jest nowe zjawisko wyst´pujàce<br />
w z∏àczu nitowym (zmiana jakoÊciowa),<br />
sformu∏owano hipotez´, ˝e podczas procesu<br />
nitowania powstajà po∏àczenia adhezyjne zwane<br />
zgrzaniem (spojeniem) na zimno na powierzchni<br />
styku nitu i blach, w celu weryfikacji tej<br />
hipotezy wykonano kilka serii badaƒ strukturalnych,<br />
które obejmowa∏y nitowanie próbek<br />
dla ró˝nych warunków. wyci´te fragmenty po∏àczeƒ<br />
zosta∏y zainkludowane w ˝ywicy.<br />
Analiza kontaktu szeÊcianów i po∏àczenia<br />
sworzniowego w ANSYS Workbench 12.1<br />
– praca dotyczy sposobów modelowania i analizowania<br />
kontaktu na przyk∏adzie dwóch prostych<br />
przypadków: kontaktu mi´dzy kostkami<br />
szeÊciennymi oraz kontaktu w po∏àczeniu sworzniowym,<br />
rozk∏ady nacisków analizowano, w celu<br />
porównania wyników, w dwóch wersjach programu<br />
ANSYS: w Workbench v.12.1 i APDL,<br />
okaza∏o si´, ˝e ró˝nice powstajà w po∏àczeniu<br />
sworzniowym przy tzw. kontakcie nieciàg∏ym<br />
(na granicy wide∏ek i ucha), dla kontaktu nieciàg∏ego<br />
dok∏adniejsze wyniki otrzymuje si´<br />
w wersji APDL, wykonano obliczenia po∏àczenia<br />
sworzniowego bez luzu i z luzem, z pracy<br />
wynika, ˝e wybór opcji i parametrów kontaktu<br />
wp∏ywa na dok∏adnoÊç otrzymanych wyników.<br />
Szacowanie trwa∏oÊci zm´czeniowej stali z wykorzystaniem<br />
wielkoÊci ziarna ferrytu<br />
– w pracy przedstawiono rozwa˝ania dotyczàce<br />
zale˝noÊci pomi´dzy budowà metalograficznà<br />
a trwa∏oÊcià zm´czeniowà oraz zaproponowano<br />
zwiàzki matematyczne opisujàce t´ zale˝noÊç,<br />
przedstawiono metod´ szacowania trwa∏oÊci<br />
zm´czeniowej, opierajàcà si´ na budowie mikrostrukturalnej<br />
materia∏u z uwzgl´dnieniem wielkoÊci<br />
ziaren i udzia∏u fazowego ferrytu i perlitu.
ROK WYD. LXXIV<br />
PRZEGLÑD <strong>MECHANICZNY</strong><br />
PATRONAT:<br />
Stowarzyszenie In˝ynierów<br />
Mechaników i Techników Polskich<br />
MAJ <strong>2015</strong> • NR 5/15<br />
WYDAWCA:<br />
Instytut Mechanizacji Budownictwa<br />
i Górnictwa Skalnego<br />
ul. Racjonalizacji 6/8<br />
02-673 Warszawa<br />
Za treÊç og∏oszeƒ i p∏atnych wk∏adek redakcja nie odpowiada<br />
Miesi´cznik notowany na liÊcie czasopism punktowanych<br />
Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego – 5 pkt.<br />
Wydanie publikacji dofinansowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego<br />
Wersja pierwotna: druk<br />
Nak∏ad 1000 egz.<br />
Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT)<br />
SPIS TREÂCI<br />
Informacje dla autorów<br />
PROBLEMY – NOWOÂCI – INFORMACJE<br />
O FIRMACH<br />
ARTYKU¸Y G¸ÓWNE<br />
Numeryczna analiza stanu napr´˝enia nadbudowy<br />
pod∏ogi kompozytowej do zastosowania w pojazdach<br />
dostawczych – Leszek Czechowski, Maria<br />
Kote∏ko, Marcin Jankowski<br />
Konstrukcja specjalnej g∏owicy do wyt∏aczania rur<br />
z tworzyw sztucznych – W∏odzimierz Baranowski,<br />
Pawe∏ Palutkiewicz<br />
Identyfikacja parametryczna modelu uk∏adu wirujàcego<br />
ze sprz´˝eniem drgaƒ poprzecznych<br />
i skr´tnych – Bogumi∏ Chiliƒski<br />
Badania wiskotycznych t∏umików drgaƒ skr´tnych<br />
wa∏u korbowego silnika spalinowego – Celina<br />
Jagie∏owicz-Ryznar<br />
Innowacyjne urzàdzenie do eksperymentalnej identyfikacji<br />
dynamicznych wskaêników interakcji<br />
mobilnych maszyn roboczych z pod∏o˝em odkszta∏calnym<br />
– Piotr Dudziƒski, Damian Stefanow<br />
WSPÓ¸CZESNE MATERIA¸Y KONSTRUKCYJNE<br />
Innowacje BASF dla ró˝nych bran˝<br />
Nowe kompozyty o w∏aÊciwoÊciach zmniejszajàcych<br />
palnoÊç<br />
METODY I URZÑDZENIA POMIAROWE<br />
Nowe urzàdzenie do pomiaru gruboÊci pow∏ok<br />
O ¸O˚YSKACH<br />
Wyraênie lepsze dzi´ki jakoÊci X-life – polepszone<br />
parametry ∏o˝ysk tocznych marki INA i FAG<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
str.<br />
2<br />
3<br />
18<br />
21<br />
27<br />
29<br />
35<br />
39<br />
43<br />
44<br />
45<br />
46<br />
ADRES REDAKCJI:<br />
IMBiGS – „Przeglàd Mechaniczny”<br />
ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa<br />
tel./fax: 22 8538113, tel. 22 8430201 w. 255<br />
e-mail: pmech@imbigs.pl<br />
http://www.przegladmechaniczny.pl<br />
REDAGUJE ZESPÓ¸:<br />
Redaktor naczelny: dr in˝. Martyna Jachimowicz<br />
Zast´pca red. nacz.: prof. dr hab. in˝. Zbigniew Dàbrowski<br />
Sekretarz redakcji: mgr Anna Massé<br />
Redaktorzy tematyczni: prof. nzw. dr hab. in˝. Dariusz<br />
Boroƒski (Mechanika p´kania), dr in˝. Rafa∏ Dalewski<br />
(Aerodynamika), prof. dr hab. in˝. Andrzej Kocaƒda (Technologie<br />
wytwarzania), prof. nzw. dr hab. in˝. Gabriel Kost<br />
(Automatyka i robotyka), prof. dr hab. in˝. Jan RyÊ<br />
(Podstawy konstrukcji maszyn), prof. dr hab. in˝. Tadeusz<br />
Smolnicki (Komputerowe metody CAD/CAM/CAE), prof.<br />
nzw. dr hab. in˝. Robert Sobiecki (In˝ynieria materia∏owa),<br />
dr hab. in˝. Zbigniew ˚ebrowski (Hydraulika i pneumatyka)<br />
Redaktor statystyczny: dr in˝. Tomasz Miros∏aw<br />
Redaktor j´zykowy: mgr Anna Massé<br />
RADA PROGRAMOWA:<br />
Prof. Witold Gutkowski – przewodniczàcy (IMBiGS), dr in˝.<br />
Tomasz Babul (SIMP), prof. Jan B∏achut (University of<br />
Liverpool), prof. Aleksander S. Bokhonsky (Sewastopol<br />
National Technical University), prof. Czes∏aw Cempel<br />
(Polit. Poznaƒska), prof. Grzegorz Glinka (University of<br />
Waterloo), prof. Krzysztof Go∏oÊ (Polit. Warszawska,<br />
IMBiGS), prof. Tadeusz Kacperski (IMBiGS), prof. Jaromir<br />
K. Klouda (Technical and Test Institute for Construction<br />
Prague), prof. Janusz Kowal (AGH), prof. Mychaj∏o Lobur<br />
(Lviv Technical University), prof. Jerzy Ma∏achowski (WAT),<br />
prof. Aleksander N. Mikhaylov (Donetsk National Technical<br />
University), prof. Konrad Okulicz (Cologne University<br />
of Applied Sciences), prof. Eugeniusz Rusiƒski (Polit.<br />
Wroc∏awska), prof. Ryszard Pyrz (Aalborg University), prof.<br />
Andrzej Seweryn (Polit. Bia∏ostocka), prof. dr hab. in˝.<br />
Roman Staniek (SIMP), prof. Jan Szlagowski (Polit.<br />
Warszawska), prof. Eugeniusz Âwitoƒski (Polit. Âlàska),<br />
prof. Wies∏aw Tràmpczyƒski (Polit. Âwi´tokrzyska), prof.<br />
W∏adys∏aw W∏osiƒski (PAN), prof. Nenad Zrnic (University<br />
of Belgrade), prof. Xu Bingye (Tsinhua University)<br />
KIEROWNIK ZAK¸ADU WYDAWNICTW I PROMOCJI:<br />
Ryszard Kwiecieƒ – tel. kom. 602 390 703<br />
e-mail: r.kwiecien@imbigs.pl<br />
WARUNKI PRENUMERATY<br />
Przyj´cie prenumeraty – wy∏àcznie na podstawie dokonanej<br />
wp∏aty.<br />
Na blankiecie wp∏at nale˝y podaç nast´pujàce dane:<br />
dok∏adnà nazw´ i adres (z kodem pocztowym) zamawiajàcego,<br />
nazw´ czasopisma, liczb´ egzemplarzy i okres<br />
prenumeraty.<br />
Wp∏aty – zgodnie z podanymi cenami nale˝y dokonaç<br />
w banku lub UPT na konto IMBiGS – BPH S.A.<br />
O/Warszawa nr 97 1060 0076 0000 3210 0014 6850.<br />
Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – osoby<br />
prawne i fizyczne. Nale˝y podaç dok∏adny adres odbiorcy<br />
za granicà. Cena prenumeraty jest dwukrotnie wy˝sza od<br />
ceny normalnej. Zmiany w prenumeracie, np. zmian´<br />
liczby tytu∏ów, liczby egzemplarzy, rezygnacj´ z prenumeraty<br />
itp. mo˝na zg∏aszaç pisemnie, z mocà obowiàzujàcà<br />
od nast´pnego kwarta∏u.<br />
Cena prenumeraty na <strong>2015</strong> r.:<br />
kwartalnie – 72 z∏<br />
pó∏rocznie – 144 z∏<br />
rocznie – 288 z∏<br />
Informacji o prenumeracie udziela redakcja.<br />
Dtp: „AWiWA” - tel. 22 7804598<br />
Druk: Oficyna Poligraficzna APLA Sp. j.<br />
ul. Sandomierska 89, 25-325 Kielce<br />
1
Informacje dla autorów<br />
Do redakcji nale˝y przys∏aç zg∏oszenie autorskie zawierajàce dane teleadresowe autora, tytu∏ proponowanego<br />
artyku∏u, liczb´ stron, rys. i tabel oraz krótkie streszczenie pracy*. Po otrzymaniu informacji o zaakceptowaniu<br />
proponowanego tematu, nale˝y przys∏aç tekst pracy przygotowany zgodnie ze wskazówkami redakcyjnymi oraz<br />
wype∏niony formularz oÊwiadczenia i 2 egzemplarze podpisanej umowy licencyjnej*. Licencja niewy∏àczna oznacza,<br />
˝e Autor mo˝e w dalszym ciàgu samodzielnie korzystaç z utworu, a tak˝e udzielaç kolejnych licencji nowym<br />
licencjobiorcom, które upowa˝niajà ich do korzystania z utworu na tym samym polu eksploatacji, co licencja<br />
licencjobiorcy pierwotnego.<br />
Nades∏ane artyku∏y sà poddawane redakcyjnej ocenie formalnej i otrzymujà numer redakcyjny identyfikujàcy je na<br />
dalszych etapach procesu wydawniczego.<br />
Wszystkie artyku∏y przysy∏ane do redakcji sà recenzowane. Warunkiem publikacji jest uzyskanie pozytywnej recenzji.<br />
Redakcja nie wyp∏aca honorariów autorskich.<br />
Wskazówki dotyczàce przygotowania artyku∏u<br />
Artyku∏y przeznaczone do opublikowania w „Przeglàdzie Mechanicznym” powinny mieç naukowo-techniczny charakter<br />
i byç powiàzane z aktualnymi problemami przemys∏u.<br />
Artyku∏y powinny byç oryginalne, przez co nale˝y rozumieç, ˝e nie by∏y dotychczas publikowane w ca∏oÊci lub<br />
znaczàcej cz´Êci (jeÊli artyku∏ jest fragmentem innej pracy, np. doktorskiej, habilitacji, to informacja o tym powinna znaleêç<br />
si´ w spisie literatury).<br />
Artyku∏ powinien obejmowaç wàski temat, ale potraktowany mo˝liwie wyczerpujàco. Nale˝y unikaç powtarzania<br />
wiadomoÊci ogólnie znanych, uj´tych w wydawnictwach ksià˝kowych.<br />
Je˝eli dane zagadnienie jest obszerne, nale˝y rozbiç je na fragmenty stanowiàce odr´bne artyku∏y, które mogà byç<br />
publikowane niezale˝nie od siebie.<br />
Artyku∏y powinny odznaczaç si´ jasnà i logicznà budowà: materia∏ powinien byç podzielony na cz´Êci, których tytu∏y<br />
muszà odtwarzaç treÊç w nich zawartà. Wnioski z przeprowadzonych rozwa˝aƒ powinny byç wyraêne i jasno sformu∏owane<br />
na koƒcu artyku∏u.<br />
TreÊç artyku∏u powinna byç odpowiednio uzupe∏niona rysunkami, fotografiami, schematami itp., jednak liczb´ ilustracji<br />
nale˝y ograniczyç do niezb´dnych.<br />
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<br />
oraz s∏owa kluczowe polskie i angielskie.<br />
Obj´toÊç artyku∏u nie powinna przekraczaç 8 stron (1 strona – 1800 znaków).<br />
Do artyku∏u nale˝y do∏àczyç adres do korespondencji i adres poczty elektronicznej autorów.<br />
Praca powinna byç dostarczona w wersji elektronicznej w formacie*doc, *docx. Równania powinny byç zapisane<br />
w edytorach wzorów, z wyraênym rozró˝nieniem 0 i O. Je˝eli równania przekraczajà szerokoÊç szpalty (8 cm), nale˝y<br />
je przenieÊç, a niedajàce si´ przenieÊç zapisaç na szerokoÊç 2 szpalt (16 cm).<br />
Redakcja nie przepisuje tekstów i nie wykonuje rysunków. Oprócz pliku *doc, *docx zalecane jest, aby autorzy<br />
dostarczali pliki êród∏owe rysunków (najlepiej w formacie *.eps, *jpg lub * tif).<br />
Rysunki oraz wykresy muszà byç wykonane czytelnie, z uwzgl´dnieniem faktu, ˝e szerokoÊç szpalty w czasopiÊmie<br />
wynosi 8 cm, szerokoÊç kolumny – 17 cm, wysokoÊç kolumny – 24,5 cm.<br />
Opisy na rysunkach zmniejszonych do tej wielkoÊci powinny byç czytelne i nie ni˝sze od 2 mm.<br />
Autorzy sà zobowiàzani do podawania na koƒcu artyku∏u pe∏nego wykazu êróde∏ wykorzystywanych przy jego<br />
opracowaniu i podawania w treÊci odpowiednich odsy∏aczy do kolejnego numeru pozycji cytowanej w spisie literatury.<br />
Spis literatury, przygotowany wg kolejnoÊci powo∏aƒ, powinien zawieraç: przy ksià˝kach – nazwisko i pierwszà liter´<br />
imienia autora, tytu∏ ksià˝ki, wydawc´, rok i miejsce wydania (ewentualnie numery stron); przy czasopismach – nazwisko<br />
i imi´ autora, tytu∏ artyku∏u, nazw´ czasopisma, numer i rok (ewentualnie numery stron). Nie stosujemy cyrylicy – taki<br />
tekst nale˝y podaç w transkrypcji wydawniczej na alfabet ∏aciƒski. Spis literatury powinien przedstawiaç aktualny stan<br />
wiedzy i uwzgl´dniaç pozycje z literatury Êwiatowej.<br />
Autorzy gwarantujà, ˝e treÊç pracy i rysunki sà ich w∏asnoÊcià (lub podajà êród∏o pochodzenia rysunków). Autorzy<br />
zg∏aszajàc artyku∏, przekazujà Wydawcy prawa do jego publikacji w formie drukowanej i elektronicznej.<br />
Redakcja b´dzie dokumentowaç wszelkie przejawy nierzetelnoÊci naukowej, zw∏aszcza ∏amania i naruszania zasad etyki<br />
obowiàzujàcych w nauce.<br />
Procedura recenzowania<br />
Procedura recenzowania artyku∏ów w czasopiÊmie jest zgodna z zaleceniami Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa<br />
Wy˝szego zawartymi w opracowaniu „Dobre praktyki w procedurach recenzyjnych w nauce”, Warszawa 2011.<br />
Autorzy, którzy przysy∏ajà artyku∏ do publikacji, sà Êwiadomi (Informacje dla autorów), ˝e wszystkie prace publikowane<br />
w „Przeglàdzie Mechanicznym” podlegajà ocenie recenzentów i wyra˝ajà zgod´ na procedur´ recenzowania, a redakcja<br />
wysy∏a do autorów informacj´ o przyj´ciu artyku∏u i wys∏aniu go do recenzentów. Do oceny ka˝dej publikacji powo∏uje<br />
si´ co najmniej dwóch niezale˝nych recenzentów.<br />
Redakcja dobiera recenzentów rzetelnych i jak najbardziej kompetentnych w danej dziedzinie, którzy nie sà cz∏onkami<br />
redakcji pisma, sà specjalistami w danej dziedzinie oraz nie sà zatrudnieni w placówce wydajàcej pismo. Nades∏ane<br />
artyku∏y nie sà nigdy wysy∏ane do recenzentów z tej samej placówki, z której pochodzi autor. Prace recenzentów sà poufne<br />
i anonimowe. Recenzja musi mieç form´ pisemnà i koƒczyç si´ jednoznacznym wnioskiem o dopuszczeniu artyku∏u<br />
do publikacji w „Przeglàdzie Mechanicznym” lub jego odrzuceniu. W przypadku pracy w j´zyku obcym, co najmniej jeden<br />
z recenzentów jest afiliowany w instytucji zagranicznej innej ni˝ narodowoÊç autora pracy. Autorzy sà informowani<br />
o wynikach recenzji oraz otrzymujà je do wglàdu. W sytuacjach spornych redakcja powo∏uje dodatkowych recenzentów.<br />
Ka˝dy artyku∏ zawierajàcy wyniki badaƒ doÊwiadczalnych kierowany jest tak˝e do redaktora statystycznego.<br />
Lista recenzentów publikowana jest w ostatnim zeszycie ka˝dego rocznika.<br />
Informacja dla recenzentów<br />
Redakcja zwraca si´ do Recenzentów z uprzejmà proÊbà o zwrot recenzji w ciàgu 4 tygodni (formularz recenzji<br />
dost´pny na stronie internetowej)*.<br />
* Formularze dost´pne na stronie internetowej www.przegladmechaniczny.pl.<br />
2 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
Universal Robots wprowadza na rynek UR3<br />
– elastycznego, lekkiego robota<br />
do wspó∏pracy z cz∏owiekiem na stanowiskach monta˝owych<br />
Duƒska firma, b´dàca pionierem w produkcji robotów wspó∏pracujàcych z cz∏owiekiem<br />
stworzy∏a nowego, jeszcze mniejszego robota przeznaczonego do lekkich zadaƒ na<br />
zautomatyzowanych stanowiskach monta˝owych. Roboty UR3 sà dost´pne w Polsce oraz<br />
ca∏ym regionie Europy Ârodkowo-Wschodniej od 1 maja br.<br />
Rodzina produktów UR<br />
warsztatowym do podnoszenia,<br />
montowania i wk∏adania okreÊlonych<br />
cz´Êci. Dzi´ki zwartej konstrukcji<br />
i ∏atwoÊci programowania<br />
mo˝na ∏atwo zmieniaç realizowane<br />
przez roboty zadania w celu<br />
zaspokojenia potrzeb produkcyjnych.<br />
Pozwala to obni˝yç ca∏kowity<br />
koszt ich u˝ytkowania oraz<br />
skróciç okres zwrotu z inwestycji<br />
– dodaje.<br />
Roboty UR3 znajdujà zastosowanie<br />
w ró˝nych sektorach przemys∏u<br />
– od produkcji urzàdzeƒ medycznych,<br />
po wytwarzanie drukowanych<br />
obwodów i elementów<br />
elektronicznych.<br />
Roboty UR5 i UR10 wykorzystywane<br />
sà na ca∏ym Êwiecie, w ró˝nych<br />
sektorach przemys∏u. Relacja<br />
wydajnoÊci do ceny oraz mo˝liwoÊç<br />
pracy z cz∏owiekiem bez zabezpieczeƒ,<br />
to tylko niektóre z ich zalet.<br />
Nowy przegubowy robot wa˝y<br />
jedynie 11,2 kilograma i zapewnia<br />
udêwig do 3 kilogramów. Ma<br />
mo˝liwoÊç obrotu o 360 stopni na<br />
wszystkich przegubach oraz nieograniczonà<br />
swobod´ obrotu na<br />
przegubie koƒcowym. Cechy te<br />
czynià robota UR3 najbardziej<br />
elastycznym, lekkim robotem na<br />
rynku, przeznaczonym do pracy<br />
z cz∏owiekiem na stanowiskach<br />
monta˝owych.<br />
Dyrektor ds. technicznych (CTO)<br />
i wspó∏za∏o˝yciel Universal Robots,<br />
Esbek Oestergaard, kierowa∏ trzyletnim<br />
projektem badawczo-rozwojowym<br />
dotyczàcym opracowania<br />
nowego cz∏onka rodziny<br />
robotów UR:<br />
– Wraz z wprowadzeniem na<br />
rynek modelu UR3 automatyzacja<br />
prac prowadzonych na stanowisku<br />
monta˝owym staje si´ ∏atwa,<br />
bezpieczna i elastyczna. Dzi´ki<br />
wykorzystaniu robota UR3 w roli<br />
„pomocnika zapewniajàcego trzecià<br />
r´k´”, jeden pracownik mo˝e<br />
realizowaç zadania, które tradycyjnie<br />
wymaga∏yby zaanga˝owania<br />
dwóch osób. Jest to idealny wybór<br />
do zastosowaƒ wymagajàcych wykorzystania<br />
6 osi, gdzie podstawowe<br />
znaczenie majà wymiary,<br />
bezpieczeƒstwo i koszty – mówi<br />
Oestergaard.<br />
– UR3 to optymalny pomocnik<br />
przy wykonywaniu prac obejmujàcych<br />
operacje monta˝owe, polerowanie,<br />
klejenie i przykr´canie,<br />
wymagajàcych zapewnienia stabilnego<br />
poziomu jakoÊci produktu.<br />
Nasz nowy robot mo˝e byç równie˝<br />
wykorzystywany na wydzielonym<br />
stanowisku pracy przy stole<br />
UR3 nak∏ada klej<br />
– Istotnym czynnikiem wp∏ywajàcym<br />
na wzrost popytu na ma∏e<br />
roboty b´dzie ograniczenie przestrzeni<br />
produkcyjnej. Dzi´ki UR3<br />
mo˝emy teraz zainstalowaç 6-osiowego<br />
robota na wi´kszej liczbie<br />
stanowisk monta˝owych i produkcyjnych,<br />
gdzie niemo˝liwe by∏oby<br />
zamontowanie du˝ych os∏on zabezpieczajàcych.<br />
UR3 to tak˝e<br />
idealne rozwiàzanie do pracy w Êrodowisku<br />
niebezpiecznym dla zdrowia<br />
cz∏owieka, np. tam gdzie wyst´pujà<br />
materia∏y toksyczne – mówi<br />
Oestergaard.<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
3
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
Robot UR3 wyposa˝ony jest<br />
w 15 zaawansowanych, regulowanych<br />
ustawieƒ bezpieczeƒstwa.<br />
Jednym z nich jest unikalne wykrywanie<br />
nacisku, co umo˝liwia<br />
robotowi UR3 ograniczenie si∏y<br />
w momencie kolizji z pracownikiem.<br />
DomyÊlna wartoÊç wyczuwanego<br />
nacisku wynosi 150 N. Mo˝liwe jest<br />
tak˝e zaprogramowanie zatrzymania<br />
robota, je˝eli na swojej drodze<br />
napotka opór o sile wynoszàcej co<br />
najmniej 50 N.<br />
Robot umie podnosiç, wk∏adaç<br />
i dokr´caç Êruby, stosujàc w∏aÊciwy<br />
moment obrotowy. Wykonujàc<br />
klejenie, potrafi za ka˝dym<br />
razem dozowaç dok∏adnie takà<br />
samà iloÊç kleju, przy zapewnieniu<br />
sta∏ego i stabilnego poziomu<br />
ciÊnienia wzd∏u˝ ÊciÊle okreÊlonej<br />
Êcie˝ki UR3 zapewnia powtarzalnoÊç<br />
z dok∏adnoÊcià do 0,1 mm,<br />
podobnie jak UR5 i UR10. Potrafi<br />
dostosowaç swoje ruchy do obrysu<br />
powierzchni, na przyk∏ad do<br />
aluminiowej kraw´dzi smartfonu<br />
– „wyczuwajàc” kszta∏t przedmiotu.<br />
UR3 dokr´ca Êruby, stosujàc w∏aÊciwy<br />
moment obrotowy<br />
Pozwala to uniknàç programowania,<br />
ruchów i wspó∏rz´dnych, co<br />
wymaga∏oby wprowadzenia ponad<br />
100 ró˝nych danych.<br />
– W przypadku robotów UR5<br />
i UR10 widzimy, ˝e u˝ytkownicy<br />
wykorzystujà nasze ramiona robotyczne<br />
w takich sektorach przemys∏u<br />
i do takich zastosowaƒ,<br />
których poczàtkowo nie przewidywaliÊmy.<br />
Jestem pewien, ˝e<br />
b´dziemy równie zaskoczeni wykorzystaniem<br />
robotów UR3 w obszarach,<br />
w których nigdy dotàd<br />
nie by∏y stosowane – mówi<br />
Oestergaard.<br />
Dan Kara, Practice Director,<br />
Robotics, Automation and Intelligent<br />
Systems w firmie ABI Research,<br />
zauwa˝a: „Universal Robots<br />
ma zas∏u˝onà opini´ producenta<br />
niezawodnych robotów przemys∏owych,<br />
które mo˝na ∏atwo<br />
zaprogramowaç do bezpiecznej<br />
wspó∏pracy z cz∏owiekiem. Wraz<br />
z wprowadzeniem na rynek robota<br />
UR3 firma Universal Robots rozszerza<br />
zakres zastosowaƒ swojej<br />
oferty, jak równie˝ liczb´ i rodzaje<br />
firm, które mogà uzyskaç korzyÊci<br />
dzi´ki automatyzacji procesu<br />
produkcyjnego. W ten sposób firma<br />
znaczàco zwi´kszy∏a tak˝e zakres<br />
potencjalnych rynków b´dàcych<br />
w jej zasi´gu”.<br />
Wi´cej informacji na temat<br />
robota UR3 mo˝na znaleêç na<br />
nowej stronie internetowej Universal<br />
Robots:<br />
http://www.universal-robots.com/pl/<br />
UR3<br />
– najwa˝niejsze cechy:<br />
6-osiowy, umo˝liwiajàcy<br />
wspó∏prac´ z cz∏owiekiem<br />
robot przeznaczony do zastosowania<br />
na stanowiskach<br />
monta˝owych.<br />
Waga: 11,2 kg.<br />
Udêwig: 3 kg.<br />
Zasi´g: 50 cm.<br />
Obrót o 360 stopni na<br />
wszystkich przegubach oraz<br />
nieograniczony obrót na przegubie<br />
koƒcowym.<br />
PowtarzalnoÊç: ±0,1 mm<br />
(±0,004 cala).<br />
15 regulowanych, zaawansowanych<br />
ustawieƒ bezpieczeƒstwa;<br />
ograniczenie si∏y:<br />
domyÊlnie 150 N, mo˝liwoÊç<br />
zmniejszenia do 50 N.<br />
Modu∏owa konstrukcja:<br />
wymiana przegubu zajmuje<br />
mniej ni˝ 30 minut z dostawà<br />
w ciàgu jednego dnia.<br />
Udoskonalone sterowanie<br />
poziomu si∏y.<br />
Nowa p∏yta g∏ówna zapewniajàca<br />
szybsze uruchamianie.<br />
Zastosowanie:<br />
Spawanie<br />
Klejenie<br />
Przykr´canie<br />
Malowanie (lakierowanie)<br />
Podnoszenie i odk∏adanie<br />
Obs∏uga narz´dzi r´cznych<br />
Prace laboratoryjne<br />
Prace wykonywane w kabinie<br />
z wyciàgiem oparów<br />
4 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
PRZEMYS¸OWA WIOSNA W TARGACH KIELCE<br />
Wi´cej wystawców krajowych i zagranicznych,<br />
wi´ksza powierzchnia<br />
wystawiennicza i wi´cej nowoczesnych<br />
maszyn – tak mo˝na podsumowaç<br />
odbywajàce si´ w dniach<br />
10 – 12 marca – Targi Obróbki Metali,<br />
Obrabiarek i Narz´dzi STOM-TOOL,<br />
Targi Obróbki Blach STOM-BLECH,<br />
Targi Laserów Przemys∏owych i Technologii<br />
Laserowych STOM-LASER,<br />
Targi SPAWALNICTWO i Targi Wirtualizacji<br />
Procesów WirtoProcesy.<br />
W tym roku targi odwiedzi∏o<br />
6500 zwiedzajàcych. Fachowcy<br />
z bran˝y obróbki metali i blach oraz<br />
bran˝ pokrewnych mieli okazj´ zapoznaç<br />
si´ z ofertami 545 firm reprezentujàcych<br />
równie˝ znane marki<br />
z 26 krajów Êwiata: Austrii, Belgii,<br />
Bia∏orusi, Bu∏garii, Chin, Czech, Danii,<br />
Finlandii, Francji, Grecji, Hiszpanii,<br />
Holandii, Japonii, Korei Po∏udniowej,<br />
Luksemburga, Niemiec, Portugalii,<br />
S∏owacji, S∏owenii, Szwajcarii,<br />
Szwecji, Tajwanu, Turcji, USA, Wielkiej<br />
Brytanii i W∏och. W czasie targów<br />
prezentowanych by∏o 220 maszyn<br />
w ruchu.<br />
W tym roku na targach STOM-<br />
-TOOL licznie prezentowa∏y si´ firmy<br />
oferujàce narz´dzia skrawajàce<br />
i oprzyrzàdowanie technologiczne<br />
obrabiarek, m.in.: SCHUNK, MMC<br />
Hardmetal, TECHNAR, APX, BISON-<br />
-BIAL, Fabryka Narz´dzi POR¢BA,<br />
BAILDON, KARCZ, AQUASTYL, KIPP,<br />
EXACT, FABA.<br />
WÊród producentów i dystrybutorów<br />
obrabiarek nie zabrak∏o firm:<br />
ABPLANALP, HAAS AUTOMATION,<br />
AGIE CHARMILLES, DEMATEC,<br />
FANUC, GF Machining Solutions,<br />
EKOMET, HACO FAT, EUROMETAL,<br />
JANUS, KNUTH, MARCOSTA, MDT,<br />
CHMER, PREMIUM SOLUTIONS,<br />
KOVOSVIT MAS, AVIA, PEGAS-<br />
-GONDA, Jarociƒska Fabryka Obrabiarek<br />
JAFO, Andrychowska Fabryka<br />
Maszyn DEFUM, PAX, SANISTAL,<br />
TOP Por´ba, TRENS czy ekspozycja<br />
grupowa producentów obrabiarek<br />
z Bu∏garii na stoisku firmy BULMACH.<br />
Na targach STOM-BLECH pojawili<br />
si´ licznie producenci maszyn do<br />
obróbki blach oferujàcy najwy˝szej<br />
klasy maszyny i urzàdzenia,<br />
m.in. TRUMPF, ABH, BLM, ADIGE,<br />
POLTEKNIK, BAYKAL, ERMAKSAN,<br />
APOLLO, MITSUBISHI, KASTO,<br />
BOSCHERT, ADIRA, PRIMA POWER,<br />
POL-SVER, CNC-PROJEKT, AMOB,<br />
MVD INAN, SICMI, EHT, TFM.<br />
W sektorze prezentujàcym technologi´<br />
ci´cia mo˝na by∏o zobaczyç<br />
znanych producentów maszyn<br />
do ci´cia, m.in.: BOMAR, PILOUS,<br />
COSEN, MEGURO. W ofercie nie<br />
zabrak∏o równie˝ maszyn do ci´cia<br />
laserowego czy plazmowego, m.in.<br />
na stoiskach firm TRUMPF, H&S,<br />
MAZAK Laser Europe, AMADA,<br />
ECKERT AS, POLTEKNIK, STIGAL,<br />
AJAN ELEKTRONIK, POWER-TECH,<br />
BYSTRONIC, METAL TECHNIKA,<br />
LaserTec czy HYPERTHERM.<br />
Licznie reprezentowana by∏a bran-<br />
˝a zwiàzana z technologià szlifowania.<br />
WÊród maszyn i urzàdzeƒ swojà<br />
ofert´ prezentowa∏y m.in. firmy takie<br />
jak: KLINGSPOR, STARYS, KBM, czy<br />
Fabryka Narz´dzi GLOB.<br />
W ofercie targów SPAWALNICTWO<br />
prezentowane by∏y maszyny, urzàdzenia<br />
i akcesoria spawalnicze, nie<br />
zabrak∏o równie˝ przemys∏owych robotów<br />
spawalniczych. WÊród uczestników<br />
znalaz∏y si´ firmy takie jak:<br />
SPAW-TECH, SAP-WELD, HYPER-<br />
THERM, TECHNIKA SPAWALNICZA<br />
czy CENTRO-SPAW.<br />
Co roku du˝ym zainteresowaniem<br />
cieszà si´ targi WirtoProcesy i Dni<br />
Druku 3D. WÊród firm zajmujàcych<br />
si´ wirtualizacjà procesów<br />
produkcji, skanowaniem czy profesjonalnym<br />
prototypowaniem znalaz∏y<br />
si´ m.in.: PREMIUM SOLU-<br />
TIONS, 3D MASTER, ZWCAD Software,<br />
ARTEC, EXACT, KARCZ, MAR-<br />
-TOOLS, INSTYTUT ZAAWANSO-<br />
WANYCH TECHNOLOGII WYTWA-<br />
RZANIA czy PROSOLUTIONS.<br />
Natomiast piàta edycja Dni Druku<br />
3D organizowana przez FabLab<br />
Kielce, w tym roku, ze wzgl´du na<br />
ogromne zainteresowanie, by∏a dwudniowa.<br />
Z roku na rok gromadzi ona<br />
coraz wi´cej profesjonalnych firm<br />
zajmujàcych si´ drukiem 3D m.in.:<br />
P.A. NOVA, AUTODESK, DATACOMP,<br />
KREATOR, SOLVEERE, a w samych<br />
Dniach Druku 3D uczestniczy∏o ponad<br />
50 firm, które prezentowa∏y<br />
ponad 100 drukarek 3D, od typowo<br />
amatorskich do bardzo profesjonalnych<br />
wykorzystujàcych do druku<br />
kompozyty.<br />
Du˝ym zainteresowaniem cieszy∏y<br />
si´ seminaria poÊwi´cone technologii<br />
laserowej, m.in.: „Technologie<br />
fot. mj<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
5
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
obróbki laserowej” organizowanej<br />
przez Centrum Laserowych Technologii<br />
Metali Politechniki Âwi´tokrzyskiej<br />
i Polskiej Akademii Nauk<br />
i „Laserowe technologie obróbki<br />
– problemy i rozwiàzania” organizowanej<br />
przez wydawnictwo ELA-<br />
MED oraz seminarium dotyczàce<br />
zagadnieƒ spajania: „Wybrane zagadnienia<br />
wspó∏czesnej in˝ynierii<br />
spajania” organizowanej przez<br />
Zak∏ad In˝ynierii Spajania, Wydzia∏<br />
In˝ynierii Produkcji Politechniki<br />
Warszawskiej.<br />
Podczas targów przyznano nagrody<br />
i wyró˝nienia za najlepsze produkty:<br />
STOM-TOOL <strong>2015</strong><br />
Wyró˝nienia:<br />
SCHUNK INTEC SP. Z O.O. z Piaseczna<br />
za oprawki narz´dziowe Tendo<br />
Aviation,<br />
ECKERT AS SP. Z O.O. z Legnicy<br />
za przecinark´ wodno-plazmowà z g∏owicà<br />
3D WaterJet Combo ProX 3D.<br />
Medale:<br />
INSTYTUT ZAAWANSOWANYCH<br />
TECHNOLOGII WYTWARZANIA z Krakowa<br />
za supercienkie Êciernice diamentowe<br />
i z regularnego azotku boru,<br />
GF MACHINING SOLUTIONS<br />
SP. Z O.O. z S´kocina Nowego za<br />
wg∏´bne centrum elektroerozyjne<br />
Agie Charmilles: FORM 200 z technologià<br />
iGAP, z technologià teksturowania<br />
powierzchni oraz z szybkà<br />
osià obrotowà Accura – C,<br />
ABPLANALP CONSULTING SP.<br />
Z O.O. z Warszawy za Tokark´ Haas<br />
Typu – DS. – 30Y,<br />
SERON KO¸ODZIEJCZYK SP. J.<br />
z Stalowej Woli za Ploter plazmowy CNC<br />
150x300 cm,<br />
BYSTRONIC POLSKA SP. Z O.O.<br />
z S´kocina Nowego za Pras´ kraw´dziowà<br />
Xpert 40.<br />
STOM-BLECH <strong>2015</strong><br />
Medale:<br />
PRIMA POWER CENTRAL EURO-<br />
PE SP. Z O.O. z Czosnowa za Wykrawark´<br />
zintegrowanà z gilotynà kàtowà<br />
Shear Genius SGe5.<br />
SPAWALNICTWO <strong>2015</strong><br />
Wyró˝nienia:<br />
WIBROPOL ZAK¸AD US¸UG<br />
TECHNOLOGICZNYCH DR IN˚. MA-<br />
REK MAJEWSKI z Poznania za zestaw<br />
do odpr´˝ania wibracyjnego z konsolà<br />
VM120 – L z laserowym pomiarem<br />
drgaƒ<br />
KEMPER GmbH z Vreden (Niemcy)<br />
za urzàdzenie do filtrowania dymów<br />
spawalniczych MaxiFil Clean.<br />
Medale:<br />
CENTRO-SPAW z Mas∏owa za wypalark´<br />
plazmowà Ecocut II Ligot.<br />
STOM-LASER <strong>2015</strong><br />
Medale:<br />
TRUMPF POLSKA SP. Z O.O.<br />
SP. K. z Warszawy za mobilnà znakowark´<br />
laserowà Trumark 5010.<br />
èród∏o: Targi Kielce<br />
Nowe imprezy targowe w Expo Silesia<br />
W Centrum Targowo-Konferencyjnym<br />
Expo Silesia w Sosnowcu<br />
w dniach 3 – 5 marca <strong>2015</strong> roku<br />
odby∏y si´ premierowe wystawy:<br />
Targi Technologii Ci´cia Expo-<br />
CUTTING, Targi Technologii Szlifowania<br />
GRINDexpo, Targi Technologii<br />
¸àczenia i Elementów Z∏àcznych<br />
FixingTECH EXPO oraz odbywajàce<br />
si´ wczeÊniej wraz z targami<br />
TOOLEX – Targi Techniki Laserowej<br />
LASERexpo <strong>2015</strong>.<br />
Zakres prezentacji wystawców<br />
obejmowa∏, m.in.: ci´cie, spawanie,<br />
znakowanie, mikroobróbk´, czyszczenie<br />
powierzchni, wiercenie, grawerowanie,<br />
obróbk´ cieplnà, systemy<br />
i rozwiàzania dla rapid prototyping,<br />
oprogramowanie, metrologia<br />
przemys∏owa, gazy techniczne,<br />
materia∏y eksploatacyjne, konserwacja,<br />
cz´Êci zamienne, êród∏a i komponenty<br />
dla systemów laserowych,<br />
6 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
sensory i detektory optyczne, certyfikacja,<br />
pomiary.<br />
WÊród wystawców znalaz∏y si´ firmy<br />
z Polski, Niemiec, Francji, Czech,<br />
W∏och, Japonii, Danii, Holandii, Tajwanu,<br />
USA, Belgii, Wielkiej Brytanii,<br />
Korei Po∏udniowej.<br />
Targom towarzyszy∏y wydarzenia<br />
uzupe∏niajàce tematyk´ bran˝owà.<br />
Instytut Zaawansowanych Technologii<br />
Wytwarzania zorganizowa∏ seminarium<br />
pt: „Lasery – wspó∏czesne<br />
zastosowania przemys∏owe”. W ramach<br />
seminarium przedstawiciele<br />
Instytutu, uczelni oraz firm przemys-<br />
∏owych prezentowali przyk∏ady praktycznych<br />
zastosowaƒ techniki laserowej.<br />
Bogdan Dàbrowski z firmy<br />
Renishaw Polska Sp. z o.o. wyg∏osi∏<br />
wyk∏ad pt. „Systemy stapiania laserowego<br />
proszków metalicznych dla<br />
aplikacji biomedycznych – zastosowania<br />
maszyny Renishaw AM250”,<br />
zastosowanie laserów w in˝ynierii<br />
materia∏owej przedstawi∏ S∏awomir<br />
Kàc z Akademii Górniczo-Hutniczej,<br />
a o detekcji w przemys∏owych systemach<br />
laserowych w procesach<br />
ci´cia laserowego mówi∏ Bernard<br />
Rzany z firmy Rofin.<br />
NSD TUPH<br />
– zabezpieczenie antykorozyjne aluminium<br />
NORD DRIVESYSTEMS oferuje nap´dy aluminiowe ca∏kowicie<br />
odporne na korozj´ dzi´ki zastosowaniu zabezpieczenia antykorozyjnego<br />
NSD tupH. Motoreduktory otrzymujà w ten sposób<br />
g∏adkà, bardzo twardà powierzchni´, która w przeciwieƒstwie<br />
do powierzchni malowanej, jest odporna na uderzenia i zadrapania.<br />
Nap´dy sà sprawdzone w aplikacjach w Êrodowisku morskim.<br />
Korzystajàc z odpowiednich testów<br />
zgodnie z normà DIN EN ISO<br />
2409, udowodniono odpornoÊç tego<br />
systemu na powstawanie p´cherzy<br />
(ASTM D714), na korozj´ (ASTM<br />
D610-08) i zarysowania (ASTM<br />
D1654-08). Dodatkowo test grawelometrem<br />
zgodnie z ASTM D3170<br />
nie wykaza∏ utraty przyczepnoÊci<br />
lub wystàpienia odprysków. Test na<br />
mg∏´ solnà ASTM B117-09 przeprowadzony<br />
zgodnie z normà DIN EN<br />
ISO 9227 wykaza∏ brak korozji nawet<br />
po 2000 godzin.<br />
W wymagajàcej atmosferze w wodzie<br />
morskiej, nap´dy NSD tupH<br />
znacznie przekraczajà ˝ywotnoÊç<br />
zwyk∏ych pow∏ok lakierniczych. Ich<br />
odpornoÊç znacznie zmniejsza wymagania<br />
serwisowe i konserwacyjne<br />
ze strony klientów. Ponadto obróbka<br />
zapewnia wysoki poziom bezpieczeƒstwa<br />
procesu wytwarzania,<br />
poniewa˝ nie jest stosowana ˝adna<br />
pow∏oka, a jedynie sama powierzchnia<br />
jest utwardzana, nie wyst´pujà<br />
˝adne zanieczyszczenia, jak na<br />
przyk∏ad z odpryskujàcej farby. Nawet<br />
ci´˝kie uderzenia i zadrapania<br />
nie zmniejszajà odpornoÊci na korozj´,<br />
w przeciwieƒstwie do pow∏oki<br />
malarskiej, gdzie zarysowania mogà<br />
powodowaç uszkodzenia, które rozprzestrzeniajà<br />
si´ na obszary sàsiadujàce,<br />
czyniàc ca∏e zabezpieczenie bezu˝ytecznym.<br />
System NSD tupH jest<br />
zatwierdzony do kontaktu z ˝ywnoÊcià,<br />
zgodnie z FDA 21 CFR 175,300.<br />
Powierzchnie zabezpieczane w taki<br />
sposób sà odporne na dzia∏anie<br />
Êrodków czyszczàcych w zakresie<br />
pH 2 do pH 12. Zastosowanie NSD<br />
tupH jest mo˝liwe dla wszystkich<br />
nap´dów aluminiowych – wchodzà<br />
w to 4 rodzaje przek∏adni, silniki<br />
o g∏adkiej powierzchni oraz zdecentralizowana<br />
elektronika nap´dowa<br />
NORD.<br />
èród∏o: Nord DriveSystems<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
7
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
Podstawowe podejÊcie<br />
do wykorzystania obrabiarki<br />
Osiàgni´cie maksymalnej produktywnoÊci i dochodowoÊci operacji obróbki wynika z optymalizacji<br />
ca∏ego procesu skrawania. Podstawà tych dzia∏aƒ jest inteligentne wykorzystanie parametrów narz´dzi<br />
skrawajàcych w po∏àczeniu z pe∏nymi mo˝liwoÊciami obrabiarki. Efektywne wykorzystanie obrabiarki<br />
jest zale˝ne od dwóch czynników. Pierwszy z nich obejmuje znalezienie metod maksymalizacji czasu<br />
dost´pnoÊci obrabiarki do skrawania, a drugi taktyk´ wykorzystania tego czasu w sposób najbardziej<br />
produktywny, niezawodny i op∏acalny.<br />
Maksymalne wykorzystanie<br />
dost´pnego czasu<br />
Pe∏ne wykorzystanie obrabiarki<br />
rozpoczyna si´ od maksymalizacji<br />
czasu skrawania. Nawet jeÊli obrabiarka<br />
jest dost´pna w warsztacie<br />
przez 365 dni w roku, jej produktywna<br />
dost´pnoÊç jest znacznie<br />
ni˝sza. W przypadku pi´ciodniowych<br />
tygodni roboczych z pojedynczymi<br />
zmianami roboczymi, po<br />
odliczeniu Êwiàt i innych przerw,<br />
rok zawiera ok. 1300 – 1400 godzin<br />
roboczych. Obrabiarka nie skrawa<br />
jednak metalu nieustannie. Pewnà<br />
iloÊç czasu zajmuje programowanie<br />
i konfiguracja obrabiarki. W celu<br />
skrócenia tego nieproduktywnego<br />
okresu do minimum, producenci<br />
stosujà strategie obejmujàce programowanie<br />
off-line oraz modu∏owe<br />
strategie konfiguracji. Magazyny<br />
narz´dzi i automatyczna zmiana<br />
narz´dzi przyspieszajà obs∏ug´ obrabiarki,<br />
kolejnà czynnoÊç wymagajàcà<br />
czasu. Zautomatyzowana<br />
obs∏uga elementów obrabianych<br />
i palet skraca czas wymagany na<br />
∏adowanie nieobrobionych elementów<br />
i roz∏adunek gotowych cz´Êci.<br />
Ka˝da godzina zaoszcz´dzona wskutek<br />
zwi´kszonej pr´dkoÊci programowania,<br />
szybszych metod konfiguracji<br />
oraz uproszczonej obs∏ugi<br />
narz´dzi i elementów obrabianych<br />
to dodatkowa godzina na obróbk´<br />
cz´Êci.<br />
Wydajne<br />
wykorzystanie czasu<br />
Po wdro˝eniu strategii maksymalizujàcych<br />
czas dost´pny na skrawanie<br />
metalu, producenci muszà jak<br />
najbardziej efektywnie z niego korzystaç<br />
i produkowaç jak najwi´kszà<br />
liczb´ cz´Êci przy jak najmniejszym<br />
koszcie. Mo˝na to osiàgnàç<br />
przez pe∏ne wykorzystanie mo˝liwoÊci<br />
obrabiarki, gdy kraw´dê skrawajàca<br />
styka si´ z elementem obrabianym.<br />
Znaczenie ma tak˝e uwzgl´dnienie<br />
ograniczeƒ obrabiarki.<br />
Podczas planowania najlepszego<br />
wykorzystania dost´pnego czasu<br />
oczywiste jest, ˝e niektóre elementy<br />
procesu obróbki nie podlegajà<br />
zmianom. Przeznaczenie elementu<br />
obrabianego okreÊla wybór materia∏u,<br />
a obrabialnoÊç materia∏u dyktuje<br />
poczàtkowe parametry skrawania.<br />
Na przyk∏ad, niska przewodnoÊç<br />
cieplna stopów tytanu wymaga<br />
zastosowania niskich pr´dkoÊci<br />
skrawania i pr´dkoÊci posuwu<br />
w celu zminimalizowania gromadzenia<br />
ciep∏a. WartoÊcià sta∏à sà<br />
tak˝e mo˝liwoÊci obrabiarki, poniewa˝<br />
zazwyczaj nie jest mo˝liwa natychmiastowa<br />
zmiana obrabiarki.<br />
Producenci biorà te czynniki pod<br />
uwag´ podczas szacowania kosztów<br />
produkcji. Jednak˝e niedok∏adna<br />
ocena charakterystyki obrabiarki<br />
i zastosowanie nieprawid∏owych<br />
parametrów skrawania mogà powodowaç<br />
znaczne ró˝nice mi´dzy<br />
kosztami szacowanymi a rzeczywistymi.<br />
Podczas okreÊlania poczàtkowych<br />
parametrów skrawania dla dowolnej<br />
operacji obróbki wyst´pujà pewne<br />
8 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
sta∏e wymagania. Nale˝y wybraç<br />
g∏´bokoÊç skrawania i pr´dkoÊç posuwu<br />
w celu unikni´cia z∏amania<br />
narz´dzia, zapewnienia formowania<br />
odpowiednich wiórów oraz ograniczenia<br />
wytwarzania ciep∏a. Zbyt<br />
wysoka pr´dkoÊç skrawania powoduje<br />
szybkie zu˝ycie narz´dzia,<br />
a zbyt niska – obni˝a jego produktywnoÊç.<br />
Szybsze skrawanie skraca zazwyczaj<br />
czas produkcji elementu obrabianego.<br />
Jednak˝e wraz z czasem<br />
obróbki obni˝a si´ tak˝e trwa∏oÊç<br />
narz´dzia, rosnà natomiast jego<br />
koszty. Do wykonania zadania potrzebna<br />
jest wi´ksza liczba narz´dzi.<br />
Konieczna jest tak˝e wymiana<br />
zu˝ytych kraw´dzi skrawajàcych.<br />
Przestoje wynikajàce ze zmiany narz´dzi<br />
podnoszà ca∏kowite koszty<br />
operacji. W zwiàzku z tym konieczne<br />
jest znalezienie kompromisu<br />
mi´dzy szybszym, dro˝szym obrabianiem<br />
a wolniejszà, taƒszà pracà.<br />
Sta∏a produktywnoÊç i stabilnoÊç<br />
procesu wymaga znalezienia kompromisu<br />
mi´dzy tymi dwoma podejÊciami:<br />
niewystarczajàco agresywne<br />
parametry skrawania obni-<br />
˝ajà koszty, ale zmniejszajà tak˝e<br />
efektywnoÊç narz´dzia i powodujà<br />
utrat´ produktywnoÊci, a wy˝sze<br />
parametry podnoszà produktywnoÊç,<br />
lecz powodujà zbyt szybkie<br />
zu˝ycie narz´dzi, a nawet ich<br />
uszkodzenia.<br />
Dodatkowo, wybór warunków<br />
skrawania jest zale˝ny nie tylko od<br />
charakterystyki narz´dzi skrawajàcych,<br />
lecz cz´sto tak˝e od mo˝liwoÊci<br />
obrabiarek. Ró˝ne obrabiarki<br />
cechujà si´ ró˝nymi ograniczeniami<br />
mocy, momentu, obrotów i stabilnoÊci.<br />
Najbardziej oczywistym<br />
ograniczeniem jest moc.<br />
Moc znamionowa nie jest jedynym<br />
wyznacznikiem przydatnoÊci<br />
obrabiarki do konkretnego zastosowania.<br />
Obrabiarka o mocy 60 kW<br />
mo˝e pozornie zapewniaç wystarczajàcà<br />
moc, ale jeÊli dana operacja<br />
obejmuje na przyk∏ad wytwarzanie<br />
rolek o d∏ugoÊci 12 m i szerokoÊci<br />
3 m, 60 kW jest wartoÊcià niewystarczajàcà.<br />
Moc wymagana do<br />
skrawania konkretnych elementów<br />
jest zale˝na od materia∏u i wielkoÊci<br />
elementu obrabianego, g∏´bokoÊci<br />
skrawania, pr´dkoÊci posuwu<br />
i pr´dkoÊci skrawania. Wymagana<br />
moc roÊnie wraz ze wzrostem<br />
pr´dkoÊci skrawania. W zwiàzku<br />
z tym wysokie pr´dkoÊci skrawania<br />
mogà wymagaç mocy przekraczajàcej<br />
mo˝liwoÊci obrabiarki.<br />
Dodatkowo, ekstremalne parametry<br />
skrawania mogà wywo∏ywaç<br />
efekty przekraczajàce inne mo˝liwoÊci<br />
obrabiarki. Nadmierna g∏´bokoÊç<br />
skrawania mo˝e powodowaç<br />
powstawanie si∏ przekraczajàcych<br />
sztywnoÊç strukturalnà obrabiarki,<br />
a wibracje mogà obni˝aç<br />
jakoÊç cz´Êci. Podobnie, zbyt wy-<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
9
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
soka pr´dkoÊç posuwu mo˝e<br />
powodowaç powstawanie du˝ych<br />
iloÊci wiórów, które przeszkadzajà<br />
w procesie skrawania lub zatykajà<br />
uk∏ady do ich usuwania.<br />
Maksymalizacja wykorzystania<br />
obrabiarki w ramach jej mo˝liwoÊci<br />
wymaga inteligentnego, zrównowa-<br />
˝onego podejÊcia przy okreÊlaniu<br />
parametrów skrawania. Zazwyczaj<br />
obejmuje to zmniejszanie pr´dkoÊci<br />
skrawania przy proporcjonalnym<br />
podnoszeniu pr´dkoÊci posuwu<br />
i g∏´bokoÊci skrawania. Zastosowanie<br />
najwi´kszej mo˝liwej g∏´bokoÊci<br />
skrawania (przy uwzgl´dnieniu<br />
jej wp∏ywu na stabilnoÊç<br />
obrabiarki) zmniejsza liczb´ wymaganych<br />
przejÊç skrawania, redukujàc<br />
czas skrawania. G∏´bokoÊç<br />
skrawania zazwyczaj nie ma znacznego<br />
wp∏ywu na trwa∏oÊç narz´dzia,<br />
lecz wp∏yw pr´dkoÊci skrawania<br />
jest znaczàcy. Nale˝y tak˝e<br />
zmaksymalizowaç pr´dkoÊç posuwu,<br />
chocia˝ zbyt wysoka pr´dkoÊç<br />
posuwu mo˝e wp∏ywaç negatywnie<br />
na g∏adkoÊç powierzchni elementu<br />
obrabianego.<br />
Po osiàgni´ciu przez producenta<br />
zadowalajàcej kombinacji pr´dkoÊci<br />
posuwu i g∏´bokoÊci skrawania, do<br />
ostatecznej kalibracji operacji s∏u˝y<br />
pr´dkoÊç skrawania. Celem jest zastosowanie<br />
warunków skrawania,<br />
które zapewniajà wydajne usuwanie<br />
materia∏u oraz stabilnoÊç procesu.<br />
Najlepsza kombinacja mo˝liwoÊci<br />
obrabiarki i parametrów skrawania<br />
zapewnia idealne zrównowa˝enie<br />
kosztów narz´dzi, niezawodnoÊci<br />
procesu i produktywnoÊci.<br />
Przysz∏e strategie<br />
Chocia˝ mo˝liwoÊci obrabiarki<br />
mogà stwarzaç ograniczenia podczas<br />
procesów obróbki, wymiana<br />
obrabiarki nie jest rozwiàzaniem<br />
prostym, szybkim i niedrogim.<br />
Szybszym i ∏atwiejszym rozwiàzaniem<br />
jest zmiana parametrów zastosowania<br />
narz´dzia skrawajàcego<br />
w celu osiàgni´cia optymalnej<br />
wydajnoÊci dost´pnej obrabiarki.<br />
Nawet jeÊli inwestycja w nowà<br />
maszyn´ jest mo˝liwa, konieczne<br />
jest wzi´cie pod uwag´ stosunkowo<br />
d∏ugiego okresu eksploatacji urzàdzeƒ.<br />
Firma mo˝e kupiç obrabiark´<br />
o mo˝liwoÊciach odpowiadajàcych<br />
lub przekraczajàcych obecne<br />
potrzeby, lecz czynniki takie jak<br />
materia∏, wielkoÊç i obj´toÊç elementów<br />
obrabianych mogà ulec<br />
znacznym zmianom podczas okresu<br />
eksploatacji wynoszàcego co najmniej<br />
5 – 10 lat. Sprostanie zmianom<br />
wymaga inteligentnego dostosowania<br />
warunków skrawania.<br />
Po zidentyfikowaniu metod maksymalizacji<br />
czasu dost´pnoÊci obrabiarki,<br />
preferowanym rozwiàzaniem<br />
jest wybór narz´dzi o pod-<br />
∏o˝ach, pow∏okach i geometriach<br />
kraw´dzi skrawajàcych najlepiej<br />
sprawdzajàcych si´ w przypadku<br />
okreÊlonych materia∏ów i operacji.<br />
Nast´pnym krokiem jest zastosowanie<br />
minimalnych pr´dkoÊci<br />
skrawania, przy których narz´dzia<br />
oferujà odpowiednià wydajnoÊç.<br />
Nast´pnie nale˝y zastosowaç najwy˝sze<br />
mo˝liwe pr´dkoÊci posuwu<br />
i g∏´bokoÊci skrawania, uwzgl´dniajàc<br />
charakterystyk´ mocy i stabilnoÊci<br />
obrabiarki. Dost´pne sà<br />
wzory matematyczne, które pomagajà<br />
w okreÊleniu najlepszego dopasowania<br />
parametrów obróbki<br />
i mo˝liwoÊci maszyny. JeÊli istnieje<br />
taka mo˝liwoÊç, warsztaty mogà<br />
preferowaç przeprowadzenie testów<br />
praktycznych w celu uzyskania podobnych<br />
wyników. Cz´sto wzory<br />
jedynie potwierdzajà rzeczywiste<br />
uwarunkowania. Przypuszczalnie,<br />
w ponad 90% przypadków najlepiej<br />
sprawdza si´ proste, pragmatyczne<br />
podejÊcie obejmujàce ni˝sze<br />
pr´dkoÊci skrawania z maksymalnymi<br />
pr´dkoÊciami posuwu i g∏´bokoÊciami<br />
skrawania, po∏àczone<br />
z manipulacjà pr´dkoÊcià skrawania.<br />
PodejÊcie to zapewnia niezawodnà,<br />
produktywnà obróbk´, a tak-<br />
˝e pe∏ne wykorzystanie mo˝liwoÊci<br />
dost´pnej obrabiarki.<br />
Patrick de Vos,<br />
mened˝er ds. korporacyjnej<br />
edukacji technicznej, Seco Tools<br />
SECO TOOLS POLAND Sp. z o.o.<br />
ul. Naukowa 1, 02-463 Warszawa<br />
tel. +48 22 637-53-83, fax +48 22 637-53-84<br />
mob. +48 607-559-607<br />
seco.pl@secotools.com<br />
www.secotools.com/pl<br />
10 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
Pojazd drogowo-szynowy<br />
do obs∏ugi technicznej<br />
trakcji pojazdów szynowych<br />
Ma∏opolska Wytwórnia Maszyn Brzesko Sp. z o.o., producent<br />
pojazdów specjalistycznych i maszyn, zaprezentowa∏a ostatnio nowy<br />
produkt: pojazd drogowo-szynowy przeznaczony do obs∏ugi<br />
technicznej trakcji pojazdów szynowych. Zakres jego mo˝liwoÊci<br />
obejmuje m.in.: wkolejanie tramwajów po wypadni´ciu z szyn lub<br />
holowanie uszkodzonych wagonów.<br />
Pojazd wykonany jest na podwoziu<br />
IVECO Trakker AD380T41<br />
o dopuszczalnej masie ca∏kowitej<br />
26 ton. Nowy pojazd MWM<br />
Brzesko zosta∏ oznaczony symbolem<br />
DS-1. Wyposa˝ony jest w szynowe<br />
wózki jezdne, umo˝liwiajàce<br />
jazd´ po torach z pr´dkoÊcià<br />
do 10 km/godz.<br />
Do nap´du wózków jezdnych<br />
zastosowano hydrostatyczny uk∏ad<br />
jazdy typu otwartego.<br />
Uk∏ad nap´dowy zbudowano<br />
przy wspó∏pracy i na komponentach<br />
hydraulicznych firmy Bosch Rexroth<br />
Sp. z o.o.<br />
budowà, o ciÊnieniu roboczym<br />
350 barów, a maksymalnym 400 barów,<br />
z mo˝liwoÊcià montowania<br />
na przystawce odbioru mocy, oraz<br />
silniki wielot∏okowo-promieniowe<br />
typu MCR5 D380 bezpoÊrednio<br />
przenoszàce nap´d na ko∏a jezdne,<br />
wyposa˝one w hamulce postojowe<br />
oraz czujniki pr´dkoÊci obrotowej.<br />
Do sterowania hydraulicznymi silnikami<br />
uk∏adu jazdy zastosowano<br />
wielosekcyjny rozdzielacz hydrauliczny<br />
typu M4-15, z mo˝liwoÊcià<br />
przesterowania elektroproporcjonalnie<br />
ka˝dej sekcji rozdzielacza,<br />
pracujàcy w uk∏adzie load sensing<br />
Nowy pojazd drogowo-szynowy MWMB s∏u˝y m.in. do wkolejania tramwajów po<br />
wypadni´ciu z szyn lub holowania uszkodzonych wagonów<br />
Bosch Rexroth Sp. z o.o.<br />
Centrala:<br />
ul. Jutrzenki 102/104,<br />
02-230 Warszawa<br />
tel.: (22) 738 18 00,<br />
fax: (22) 758 87 35<br />
info@boschrexroth.pl<br />
www.boschrexroth.pl<br />
Biura Regionalne:<br />
Gdaƒsk:<br />
ul. Galaktyczna 32, 80-299 Gdaƒsk<br />
tel.: (58) 520 89 90,<br />
fax: (58) 552 54 75<br />
gdansk@boschrexroth.pl<br />
Katowice:<br />
ul. Wiejska 46, 41-253 Czeladê<br />
tel.: (32) 363 51 00,<br />
fax: (32) 363 51 01<br />
katowice@boschrexroth.pl<br />
Poznaƒ:<br />
ul. Krucza 6,<br />
62-080 Tarnowo Podgórne<br />
tel.: (61) 816 77 60,<br />
fax: (61) 816 77 64<br />
poznan@boschrexroth.pl<br />
Rzeszów:<br />
ul. Hoffmanowej 19, 35-016 Rzeszów<br />
tel.: (17) 865 86 07,<br />
fax: (17) 865 87 70<br />
rzeszow@boschrexroth.pl<br />
Szczecin:<br />
ul. Królowej Korony Polskiej 24,<br />
70-486 Szczecin<br />
tel.: (91) 483 67 82,<br />
fax: (91) 435 89 77<br />
szczecin@boschrexroth.pl<br />
Wroc∏aw:<br />
ul. J. Wymys∏owskiego 3,<br />
55-080 Nowa WieÊ Wroc∏awska<br />
tel.: (71) 364 73 20,<br />
fax: (71) 364 73 24<br />
wroclaw@boschrexroth.pl<br />
Istotnà zaletà zastosowanego nap´du<br />
hydrostatycznego jest mo˝liwoÊç<br />
przenoszenia du˝ej mocy<br />
w uk∏adzie nap´dowym przy niewielkich<br />
wymiarach elementów<br />
hydraulicznych.<br />
G∏ównymi elementami uk∏adu<br />
hydraulicznego sà: pompa wielot∏okowa<br />
osiowa o zmiennej wydajnoÊci<br />
z regulatorem typu „load sensing”<br />
(LS), cechujàca si´ kompaktowà<br />
i skonfigurowany wg za∏o˝eƒ technicznych<br />
klienta.<br />
WielkoÊci jednostek hydraulicznych<br />
hydrostatycznego nap´du jazdy<br />
zosta∏y dobrane z wykorzystaniem<br />
programu FADI stosowanego<br />
w firmie Bosch Rexroth do symulacji<br />
i opracowywania wykresów trakcyjnych<br />
na etapie projektowania, co<br />
pozwala na optymalizacj´ i ograniczenie<br />
kosztów budowy prototypu.<br />
Dope∏nieniem hydrostatycznego<br />
uk∏adu jazdy jest elektroniczny uk∏ad<br />
sterowania.<br />
W uk∏adzie tym zastosowano programowalny<br />
sterownik RC12-10/30<br />
z oprogramowaniem BODAS, wy-<br />
Êwietlacz typu DI3 wraz z dwiema<br />
kamerami oraz inne akcesoria<br />
elektryczne do po∏àczeƒ, diagnostyki,<br />
monitorowania stanu i obs∏ugi.<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
11
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
Schemat ideowy hydrostatycznego uk∏adu jazdy pojazdu szynowego DS1<br />
Pojazd drogowo-szynowy podczas pracy<br />
Wymiary pojazdu umo˝liwiajà pokonywanie<br />
∏uków szynowych o promieniu<br />
minimum 22 metrów oraz<br />
nachyleniu torów do 10%. Energooszcz´dny<br />
uk∏ad hydrauliczny s∏u˝y<br />
do zasilania zarówno ˝urawia, jak<br />
i uk∏adu jazdy szynowej. Do poruszania<br />
si´ po torach pojazd wykorzystuje<br />
dwa nap´dzane wózki:<br />
przedni – jednoosiowy oraz dwuosiowy<br />
– tylny. Wózek tylny, z jednà<br />
osià nap´dzanà, wyposa˝ony jest<br />
w adaptacyjny uk∏ad kó∏, dostosowujàcy<br />
si´ do krzywizny toru oraz<br />
nierównoÊci torowiska, zapewniajàcy<br />
sta∏y i równomierny rozk∏ad nacisków<br />
na ko∏a wózków torowych.<br />
Sterowanie uk∏adem jazdy po<br />
torach odbywa si´ z kabiny kierowcy,<br />
za poÊrednictwem sterownika<br />
i wyÊwietlacza Bosch Rexroth.<br />
Operowanie wózkami torowymi<br />
u∏atwiajà dwie kamery umo˝liwiajàce<br />
obserwacj´ obszaru otoczenia<br />
wózków. Obraz z kamer widoczny<br />
jest na ekranie wyÊwietlacza uk∏adu<br />
sterowania.<br />
Innowacyjny uk∏ad niezale˝nego<br />
nap´du czterech kó∏ wózków torowych<br />
zapewnia skutecznà trakcj´<br />
pojazdu, w ka˝dych warunkach.<br />
Du˝à zaletà nowego produktu<br />
MWM jest fakt, i˝ podwozie pojazdu<br />
wraz z uk∏adem jazdy szynowej<br />
mo˝e byç bazà dla innych zabudów,<br />
jak np. podest ruchomy do obs∏ugi<br />
sieci trakcyjnej, pojazd transportowy,<br />
pojazd do konserwacji i napraw<br />
torowisk itp.<br />
Kontakt dla czytelników:<br />
mgr in˝. Witold Sztaba<br />
E-mail: witold.sztaba@boschrexroth.pl<br />
www.boschrexroth.pl<br />
12 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
Rusza pierwszy, zasilany sztucznà inteligencjà,<br />
akcelerator biznesu<br />
Wystartowa∏ Internest – pionierska platforma internetowa, dedykowana spo∏ecznoÊciowemu<br />
rozwojowi projektów z pogranicza designu i technologii. To niespotykany<br />
dotàd w Polsce projekt biznesowy, w ca∏oÊci zrealizowany w przestrzeni wirtualnej.<br />
Stanowi platform´ spotkaƒ przedsi´biorców z rynkiem, przestrzeƒ dla tych, którzy chcà<br />
urzeczywistniç w∏asne pomys∏y lub w∏àczyç si´ w dzia∏ania innych.<br />
To, co wyró˝nia Internest na rynku, to wykorzystanie<br />
sztucznej inteligencji do realizacji celów<br />
biznesowych obu stron rynku. – Platforma zosta∏a<br />
zbudowana z wykorzystaniem sieci neuronowej,<br />
która uczy si´ preferencji u˝ytkowników,<br />
by sugerowaç im projekty i oferty pracy, które<br />
potencjalnie mogà najbardziej ich zainteresowaç.<br />
Dzi´ki temu mo˝emy ograniczyç przypadkowoÊç,<br />
jakiej doÊwiadczamy w codziennym ˝yciu,<br />
gdzie zwykle trzeba si´ znaleêç w odpowiednim<br />
miejscu i czasie, by kogoÊ poznaç lub czegoÊ si´<br />
dowiedzieç – mówià twórcy platformy, Katarzyna<br />
Janocha i Marek Kotelnicki.<br />
Pomys∏ na stworzenie Internest powsta∏ w wyniku<br />
Êledzenia trudnoÊci, z jakimi borykajà si´<br />
przedsi´biorcy, i z ch´ci u∏atwienia im rozwoju<br />
ich biznesu – Od lat obserwowaliÊmy, jak wiele<br />
g∏ów doko∏a nas a˝ huczy od dobrych pomys-<br />
∏ów i jak niewiele z nich jest w ogóle realizowanych.<br />
Powodem tego nie zawsze by∏ brak funduszy<br />
– cz´Êciej brak czasu, kontaktów czy wiedzy<br />
o samym rynku. PostanowiliÊmy zrobiç coÊ,<br />
co tym zdeterminowanym wizjonerom usunie<br />
najwi´ksze k∏ody spod nóg – wyjaÊnia Marek<br />
Kotelnicki.<br />
Jednà z g∏ównych mo˝liwoÊci, jakie daje<br />
Internest, jest tworzenie w∏asnych projektów<br />
i anga˝owanie spo∏ecznoÊci w ich realizacj´. Na<br />
platformie ka˝dy sam okreÊla, kogo i czego potrzebuje,<br />
w jaki sposób b´dzie weryfikowaç<br />
umiej´tnoÊci osób zainteresowanych wspó∏pracà<br />
i jak ich wynagrodzi. Mo˝e na przyk∏ad skorzystaç<br />
ze wsparcia innych u˝ytkowników przy optymalizacji<br />
modelu biznesowego, zbudowaç zespó∏<br />
ludzi lub zebraç Êrodki na realizacj´ swojego<br />
przedsi´wzi´cia. Wszystko po to, by wspó∏dzieliç<br />
ryzyko i maksymalizowaç szanse w biznesie.<br />
– Internest opiera si´ na crowdsourcingu i ekonomii<br />
wspó∏dzielenia (z ang. sharing economy). Mo˝esz<br />
m.in. zebraç pieniàdze od ludzi, by nast´pnie<br />
przekazaç je w formie wynagrodzenia za wykonanà<br />
prac´, zg∏oszone pomys∏y, rozwiàzane problemy.<br />
To proste i sprawiedliwe – podkreÊla Katarzyna<br />
Janocha.<br />
Nie zawsze jednak trzeba mieç w∏asny projekt<br />
biznesowy, by z satysfakcjà korzystaç z Internest.<br />
Platforma jest przestrzenià rozwoju projektów,<br />
w które u˝ytkownicy mogà si´ anga˝owaç. Wystarczy<br />
stworzyç profil i opisaç swoje zainteresowania<br />
i kompetencje, a inteligentny algorytm<br />
b´dzie dopasowywaç na ich podstawie odpowiednie<br />
projekty i proponowaç konkretne oferty<br />
wspó∏pracy. Ju˝ teraz na platformie sà dost´pne<br />
pierwsze pomys∏y, w które mo˝na si´ zaanga˝owaç.<br />
Kolejne sà w przygotowaniu, m.in.:<br />
Budowa Kropelki – najbardziej ekonomicznego<br />
pojazdu w Polsce, mogàcego przejechaç 1000 km<br />
na jednym litrze paliwa.<br />
Wynalazek Piotra Górskiego z AP Dizajn<br />
– Just pen – opatentowany projekt d∏ugopisu,<br />
który obs∏uguje si´ tylko jednym palcem.<br />
Lampki tlàce Braci Ebert – kszta∏ty zamkni´te<br />
w szklanej baƒce, dooko∏a których Êwieci gaz<br />
szlachetny. Ich najwi´kszà wartoÊcià jest to, ˝e<br />
w lampce mo˝na zawrzeç z∏o˝ony kszta∏t ˝arnika.<br />
Korzystanie z platformy jest bezp∏atne i dost´pne<br />
dla wszystkich. Dla tych, którzy zechcà wesprzeç<br />
jej dzia∏alnoÊç finansowo, twórcy przewidzieli mo˝liwoÊç<br />
skorzystania z dodatkowych funkcji.<br />
Wi´cej informacji o projekcie<br />
dost´pnych jest na stronie www.interne.st<br />
èród∏o: www.pi.gov.pl<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
13
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
SpiroGrooving<br />
– rozwiàzanie do obróbki rowków<br />
pod pierÊcienie uszczelniajàce<br />
SpiroGrooving, innowacyjny system do obróbki rowków pod pierÊcienie uszczelniajàce<br />
opracowany przez Sandvik Coromant, zapewnia du˝à wydajnoÊç i wysokà jakoÊç produkcji oraz<br />
spe∏nia surowe wymogi bezpieczeƒstwa. W tej technice obróbki, wykorzystujàcej system<br />
CoroBore ® XL, droga narz´dzia jest wyznaczana metodà spirograficznà, co umo˝liwia wykonywanie<br />
rowków do osadzenia pierÊcieni uszczelniajàcych z du˝à dok∏adnoÊcià, w bardzo bezpieczny<br />
i produktywny sposób.<br />
Wyzwania w obróbce<br />
Rowki do osadzenia pierÊcieni<br />
uszczelniajàcych, wa˝nego elementu<br />
wielu przedmiotów wytwarzanych<br />
dla sektora naftowego<br />
i gazowniczego, wymagajà du˝ej<br />
dok∏adnoÊci wykonania i wysokiej<br />
jakoÊci wykoƒczenia powierzchni.<br />
Konwencjonalne metody obróbki<br />
rowków tego typu cz´sto cechujà<br />
si´ niskim bezpieczeƒstwem i spowalniajà<br />
produkcj´. Czas wykonania<br />
przedmiotu wyd∏u˝a si´ te˝<br />
na skutek rozdzielenia obróbki<br />
na etap zgrubny i wykoƒczeniowy.<br />
Do obróbki wykorzystuje si´ podatne<br />
na drgania frezy jednoostrzowe<br />
lub wg∏´bne. Dodatkowe<br />
problemy wynikajà z cz´stego<br />
stosowania materia∏ów trudnych<br />
w obróbce skrawaniem, takich jak<br />
Inconel 718 czy ok∏adziny z Inconelu<br />
625. SpiroGrooving to technika<br />
obróbki wykorzystujàca system<br />
CoroBore ® XL. Droga narz´dzia<br />
jest wyznaczana metodà<br />
spirograficznà, co umo˝liwia wykonywanie<br />
rowków pod pierÊcienie<br />
uszczelniajàce z du˝à dok∏adnoÊcià,<br />
w bardzo bezpieczny i produktywny<br />
sposób.<br />
Wysoka jakoÊç<br />
i bezpieczny przebieg obróbki<br />
To rozwiàzanie doskonale nadaje<br />
si´ do wykonywania rowków<br />
na uszczelnienie w stali i stali<br />
nierdzewnej przed na∏o˝eniem ok∏adziny.<br />
System wytaczade∏ Coro-<br />
Bore ® XL z wewn´trznym doprowadzeniem<br />
ch∏odziwa u∏atwia obróbk´<br />
materia∏ów trudno skrawalnych.<br />
Obróbk´ zgrubnà i wykoƒczeniowà<br />
przeprowadza si´ w jednym<br />
etapie, co pozwala znaczàco<br />
skróciç czas pracy maszyny i poprawiç<br />
produktywnoÊç. Metoda ta<br />
zapewnia du˝à wydajnoÊç, bezpieczeƒstwo<br />
i wysokà jakoÊç wykonania<br />
rowków pod pierÊcienie<br />
uszczelniajàce.<br />
Jak to dzia∏a?<br />
W technice SpiroGrooving narz´dzie<br />
osadzone w sto˝ku porusza<br />
si´ po drodze zamkni´tej, wyznaczanej<br />
metodà stosowanà w spirografie.<br />
W ten sposób uzyskuje<br />
si´ cieƒsze wióry, a skrawanie<br />
przebiega w sposób mniej si∏owy<br />
i z wy˝szymi posuwami. Niektóre<br />
punkty na ostrzu p∏ytki pracujà<br />
w sposób przerywany, co zapobiega<br />
okr´caniu si´ d∏ugich wiórów<br />
wokó∏ narz´dzia i wrzeciona. Wyjàtkowy<br />
generator kodu numerycznego<br />
SpiroGrooving tworzy<br />
oprogramowanie w kilku ∏atwych<br />
etapach.<br />
SpiroGrooving – innowacyjny system do obróbki rowków pod pierÊcienie uszczelniajàce<br />
Wi´cej informacji:<br />
www.sandvik.coromant.com/<br />
pl-pl/knowledge/<br />
calculators_and_software/<br />
spirogrooving/pages/<br />
default.aspx.<br />
14 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
magsnap<br />
– magnetyczne nak∏adki utrzymujà<br />
e-prowadniki w ustalonym torze pracy<br />
Szybka i ∏atwa instalacja na poprzeczkach e-prowadnika<br />
Wiele innowacyjnych produktów igus powstaje w wyniku wspó∏pracy<br />
z klientami przy konkretnych projektach. Nowe nak∏adki<br />
magnetyczne „magsnap” (magnetyczne zapi´cia) do e-prowadników<br />
to przyk∏ad takiej w∏aÊnie wspó∏pracy. Te ma∏e zapi´cia<br />
magnetyczne mogà byç z ∏atwoÊcià przytwierdzone do poprzeczek<br />
e-prowadnika, zapewniajàc nowe mo˝liwoÊci pracy w aplikacjach<br />
ruchomych lub obrotowych.<br />
Ma∏e nak∏adki „magsnap”<br />
sà przytwierdzone do e-prowadnika<br />
i utrzymujà jego<br />
bieg po powierzchni metalowej<br />
oraz zapobiegajà jego<br />
ko∏ysaniu si´ do przodu<br />
i do ty∏u<br />
(êród∏o: igus GmbH)<br />
Nowe nak∏adki „magsnap” zosta∏y stworzone przez igus, aby<br />
utrzymywaç e-prowadnik po powierzchni metalowej i zapobiegaç<br />
jego ko∏ysaniu si´ do przodu i do ty∏u. Eliminujà one potrzeb´ instalacji<br />
rynny prowadzàcej, oszcz´dzajàc tym samym koszty, czas<br />
monta˝u i wag´. Magnetyczne zapi´cia „magsnap” mo˝na w szybki<br />
i prosty sposób zamontowaç na istniejàcych ju˝ rozwiàzaniach”<br />
– wyjaÊnia Daniel Marzec, mened˝er produktu e-prowadniki w firmie<br />
igus Sp. z o.o. „Dwie ma∏e nak∏adki sà po prostu montowane<br />
na co piàtej poprzeczce e-prowadnika.” W zale˝noÊci od wagi wype∏nienia<br />
∏aƒcucha kablowego, w nak∏adki mo˝na wyposa˝yç wi´cej<br />
poprzeczek.<br />
Z magnetycznymi nak∏adkami<br />
przyczepionymi do<br />
e-prowadnika ∏aƒcuch mo˝e<br />
pracowaç na powierzchni<br />
metalowej<br />
(êród∏o: igus GmbH)<br />
Cicha praca w najbardziej<br />
zró˝nicowanych Êrodowiskach<br />
Mo˝liwe zastosowania to transport materia∏ów, suwnice z wiszàcymi<br />
e-prowadnikami oraz zautomatyzowane gara˝e. W celu<br />
unikni´cia niepo˝àdanego ha∏asu, do ka˝dej nak∏adki „magsnap”<br />
przytwierdzone sà elementy t∏umiàce, dzi´ki którym zredukowany<br />
jest ha∏as powodowany si∏à przyciàgania magnesu. Nak∏adki magnetyczne<br />
sà równie˝ odpowiednie do aplikacji z ruchem obrotowym,<br />
w których e-prowadniki pracujà w okreÊlonej przestrzeni (RBR<br />
– aplikacje z odwróconym promieniem gi´cia). W tych przypadkach<br />
magnetyczne nak∏adki zapewniajà utrzymanie e-prowadnika<br />
w obudowie przytwierdzonego po zewn´trznym promieniu, umo˝liwiajàc<br />
∏atwiejsze prowadzenie.<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
15
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
XXI Mi´dzynarodowe Targi Automatyki i Pomiarów<br />
AUTOMATICON ® <strong>2015</strong><br />
Mi´dzynarodowe Targi Automatyki i Pomiarów AUTOMATICON ® , uwa˝ane za najlepszà imprez´<br />
w bran˝y automatyki i elektroniki przemys∏owej w Europie Ârodkowo-Wschodniej, odbywa∏y si´<br />
ju˝ po raz dwudziesty pierwszy. W warszawskiej hali EXPO XXI od 17 do 20 marca br. spotka∏y<br />
si´ prawie wszystkie znaczàce w tej bran˝y firmy. W tym roku w targach uczestniczy∏o<br />
316 wystawców z 14 krajów, którzy reprezentowali ponad 650 firm.<br />
dzaju urzàdzenia od manipulatorów<br />
do realizacji prostych zadaƒ<br />
do skomplikowanych robotów<br />
przemys∏owych.<br />
WÊród nowoÊci bogatà ofert´<br />
prezentowa∏y firmy produkujàce<br />
i wdra˝ajàce roboty przemys∏owe<br />
(fot. 1, 2, 3).<br />
Firma Comau zaprezentowa∏a<br />
robota RACER 999. Przy konstruowaniu<br />
robota wzorowano si´<br />
na budowie ludzkich mi´Êni.<br />
Zasi´g 999 mm powoduje, i˝ robot<br />
jest idealny dla aplikacji wymagajàcych<br />
pracy na ograniczonej<br />
powierzchni, takich jak: monta˝,<br />
przemieszczanie, spawanie ∏ukowe,<br />
klejenie oraz obs∏uga maszyn.<br />
Mimo ˝e robot zosta∏ zaprojektowany<br />
dla ∏adownoÊci 7 kg, w zastosowaniu<br />
w aplikacji Pick & Place<br />
jest w stanie udêwignàç do 10 kg<br />
przy ograniczonym wychyleniu<br />
piàtej osi. Konstrukcja podstawy<br />
Fot. 1 (mj) Fot. 2 (mj) Fot. 3 (mj)<br />
Podczas targów mo˝na by∏o zapoznaç<br />
si´ z najnowszymi osiàgni´ciami,<br />
poczàwszy od komponentów,<br />
takich jak pojedyncze<br />
czujniki czy przetworniki, przez<br />
aparatur´ pomiarowà, sterowniki,<br />
regulatory, a˝ do skomplikowanych<br />
systemów sterowania mogàcych<br />
nadzorowaç prac´ ca∏ych fabryk.<br />
Prezentowane by∏y ró˝nego ro-<br />
robota zapewnia maksymalnà stabilnoÊç,<br />
system sterowania oraz<br />
algorytm ruchu – E-motion optymalizuje<br />
wszelkie ruchy robota<br />
i zwi´ksza ich p∏ynnoÊç, powodujàc<br />
redukcj´ czasu cyklu, a˝<br />
do 25%. Kontroler piàtej generacji<br />
– C5G Compact jest niewielkich<br />
rozmiarów, co zapewnia<br />
mniejsze zu˝ycie energii, dzi´ki<br />
zainstalowanemu Systemowi Zarzàdzania<br />
Energià „eComau”.<br />
Z kolei firma Kuka Roboter<br />
zaprezentowa∏a robota LBR iiwa.<br />
Jest to ultralekki, „inteligentny”<br />
robot stworzony do wspó∏pracy<br />
z cz∏owiekiem. Model LBR iiwa<br />
to pierwszy na Êwiecie robot,<br />
który dzi´ki swojej lekkoÊci i wysokiej<br />
czu∏oÊci umo˝liwia wprowadzenie<br />
pe∏nej automatyzacji<br />
w miejscach, w których do tej<br />
pory by∏o to niemo˝liwe. Wbudowane<br />
czujniki zapewniajà wysoki<br />
poziom bezpieczeƒstwa,<br />
szybkie uczenie si´ i prostà obs∏ug´.<br />
Model LBR iiwa umo˝liwia<br />
dost´p do nowych, do tej pory<br />
niedost´pnych dla robotów obszarów<br />
zastosowaƒ w Êrodowisku<br />
pracy cz∏owieka. LBR to skrót<br />
od „Leichtbauroboter” (lekki robot<br />
przemys∏owy), iiwa oznacza „intelligent<br />
industrial work assistant”.<br />
LBR iiwa z opcjà wspó∏pracy<br />
jest dost´pny w dwóch wersjach,<br />
o maksymalnym udêwigu wynoszàcym<br />
7 i 14 kg.<br />
16 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE<br />
Podczas targów prezentowane<br />
by∏y rozwiàzania z dziedziny<br />
automatyki poczàwszy od prostych<br />
urzàdzeƒ wykonawczych i regulatorów<br />
bezpoÊredniego dzia∏ania,<br />
przez regulatory cyfrowe z zaimplementowanymi<br />
nowoczesnymi<br />
algorytmami sterowania, a˝ po<br />
ca∏e systemy sterowania procesami<br />
technologicznymi na poziomie<br />
zak∏adu. Oferta dotyczàca<br />
urzàdzeƒ pomiarowych obejmowa∏a<br />
pe∏nà gam´ czujników<br />
i przetworników ró˝norodnych<br />
parametrów fizykochemicznych<br />
od pomiaru temperatury i ciÊnienia,<br />
przez detektory gazów, pomiary<br />
pH, po analizatory sk∏adu<br />
chemicznego i du˝e systemy pomiarowe.<br />
WÊród wielu nowych produktów<br />
mo˝na wymieniç innowacyjny,<br />
elektroniczny wskaênik po-<br />
∏o˝enia z nap´dem bezpoÊrednim<br />
DD51-E oferowany przez firm´<br />
Elesa Ganter. Wskaênik umo˝liwia<br />
obs∏ug´ uk∏adów przemieszczeƒ<br />
niedost´pnych dla mechanicznych<br />
wskaêników po∏o˝enia<br />
oraz rozszerza zakres dost´pnych<br />
funkcji pomiaru. Jest to odpowiednie<br />
rozwiàzanie dla wszystkich<br />
aplikacji, do których nie<br />
mo˝na dobraç standardowego<br />
prze∏o˝enia, jak np. uk∏ady liniowe<br />
pracujàce na pasku z´batym, ∏aƒcuchu<br />
lub na innych mechanizmach<br />
o niestandardowym prze-<br />
∏o˝eniu. Ze wzgl´du na budow´<br />
(nierdzewna piasta) oraz szczelne<br />
wykonanie korpusu (IP65 do IP67),<br />
wskaênik DD51-E znajdzie zastosowanie<br />
w maszynach przetwórstwa<br />
spo˝ywczego lub przemys∏u<br />
farmaceutycznego, gdzie istotne<br />
sà czystoÊç i higiena.<br />
Na stoisku firmy Parker Hannifin<br />
mo˝na by∏o zobaczyç m.in. pompy<br />
elektrohydrauliczne do zastosowaƒ<br />
mobilnych (EHP). Zestawy<br />
EHP zawierajà silnik elektryczny<br />
sprz´˝ony bezpoÊrednio<br />
z pompà hydraulicznà, kontrolowany<br />
przez wysoko sprawny<br />
wzmocniony nap´d, który umo˝liwia<br />
dok∏adne dopasowanie mocy<br />
wykorzystywanej przez urzàdzenie<br />
do iloÊci energii wymaganej<br />
przez dane zadanie. Jest<br />
to kompletny system elektrohydrauliczny,<br />
dostarczany przez<br />
jednego producenta. Standardowy<br />
uk∏ad to sterownik nisko-<br />
(MC) lub wysokonapi´ciowy<br />
(MA3), silnik synchroniczny<br />
(GVM210) i ∏opatkowa pompa<br />
hydrauliczna T7 (inne typy pomp<br />
w opcji). Dobór uk∏adu do aplikacji<br />
jest prosty i w rzeczywistoÊci<br />
opiera si´ na trzech parametrach:<br />
przep∏yw, ciÊnienie<br />
i napi´cie.<br />
Fot. 4 (mj) Fot. 5 (mj) Fot. 6 (mj)<br />
Za najciekawsze produkty prezentowane na targach AUTOMATICON <strong>2015</strong> przyznano medale<br />
nast´pujàcym firmom:<br />
BECKHOFF Automation Sp. z o.o. za XTS – EXTENDED TRANSPORT SYSTEM.<br />
DRÄGER Safety Polska Sp. z o.o. za stacjonarny detektor gazowy DRÄGER Polytron 8700.<br />
Klauke Polska Sp. z o.o. za Klauke Micro EK50ML.<br />
PARKER HANNIFIN SALES Poland Sp. z o.o. za EHP – pomp´ elektrohydraulicznà.<br />
KUKA Roboter CEE GmbH Sp. z o.o. oddzia∏ w Polsce za KUKA Robot LBR iiwa.<br />
TURCK Sp. z o.o. za bezkontaktowy enkoder indukcyjny serii Ri360P-QR24.<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
17
O FIRMACH<br />
Prima Power nagrodzona z∏otym medalem<br />
targów STOM-BLECH w Kielcach<br />
W dniach 10 – 12 marca <strong>2015</strong> r.<br />
odby∏y si´ VIII Targi Obróbki Blach<br />
STOM-BLECH w Kielcach. W zwiàzku<br />
z tym wydarzeniem zorganizowany<br />
zosta∏ konkurs na najlepsze<br />
wyroby prezentowane na Targach.<br />
Firma Prima Power w kategorii<br />
STOM-BLECH jako jedyna zosta∏a<br />
nagrodzona z∏otym medalem za<br />
maszyn´ SGe5 – wykrawark´ rewolwerowà<br />
zintegrowanà z gilotynà<br />
kàtowà.<br />
Firma Seco przedstawia<br />
pierwszy gatunek Duratomic ® CVD<br />
do toczenia gwintów<br />
Firma Seco opracowa∏a nowy<br />
gatunek TM4000 przeznaczony do<br />
jednopunktowych p∏ytek do toczenia<br />
gwintów, w celu zapewnienia jak<br />
najlepszej ochrony przed narostami<br />
na kraw´dzi podczas toczenia elementów<br />
stalowych. Jest to pierwszy<br />
tego typu gatunek wykonany z twardego,<br />
ciàgliwego w´glika spiekanego<br />
i pokryty metodà CVD w technologii<br />
Duratomic.<br />
Pierwsza warstwa to Ti (C, N),<br />
a druga – Duratomic z Al 2<br />
O 3<br />
. Tworzà<br />
one pow∏ok´ zapewniajàcà imponujàcà<br />
odpornoÊç na Êcieranie przy<br />
wysokiej pr´dkoÊci skrawania oraz<br />
zapobiegajàcà narostowi na kraw´dzi<br />
przy niskich pr´dkoÊciach skrawania.<br />
P∏ytki wykonane z tego gatunku<br />
cechujà si´ optymalnà trwa-<br />
∏oÊcià i pozwalajà na skrawanie<br />
Celem konkursu by∏o wy∏onienie<br />
najlepszych wyrobów prezentowanych<br />
na Targach w Kielcach w kilku<br />
kategoriach: STOM-TOOL <strong>2015</strong>,<br />
STOM-BLECH <strong>2015</strong>, STOM-LASER<br />
<strong>2015</strong>, WIRTOPROCESY <strong>2015</strong> oraz<br />
SPAWALNICTWO <strong>2015</strong>. W kategorii<br />
STOM-BLECH <strong>2015</strong> jako jedyna<br />
medalem zosta∏a nagrodzona Prima<br />
Power za maszyn´ SGe5 – wykrawark´<br />
rewolwerowà zintegrowanà<br />
z gilotynà kàtowà. Jest ona optymalnym<br />
rozwiàzaniem w obróbce<br />
blach. Maszyna stanowi jeden system<br />
do przetworzenia pe∏nowymiarowego<br />
arkusza wyjÊciowego<br />
w gotowy wyci´ty element, który<br />
mo˝e zostaç przekazany do kolejnego<br />
procesu. Obecnie technologia<br />
SGe (gilotyna kàtowa z wykrawarkà)<br />
jest stosowana w przemyÊle<br />
jako niezale˝ne urzàdzenie produkcyjne<br />
z nap´dem serwoelektrycznym<br />
lub jako jednostka centralna<br />
w zintegrowanym systemie produkcji<br />
i magazynowania produktów<br />
z blachy.<br />
Targi Obróbki Blach STOM-BLECH<br />
sà jednym z wa˝niejszych wydarzeƒ<br />
w Europie Ârodkowo-Wschodniej.<br />
Prima Power na swoim stoisku zaprezentowa∏a<br />
maszyny do kompleksowej<br />
obróbki blachy pod szyldem<br />
„Ma∏a przestrzeƒ, wielkie mo˝liwoÊci”.<br />
Has∏o nawiàzywa∏o bezpo-<br />
Êrednio do maszyn, które zapewniajà<br />
kompleksowà obróbk´ blachy ju˝<br />
na bardzo ma∏ej powierzchni. Wydarzenie<br />
by∏o doskona∏à okazjà do<br />
przetestowania prasy kraw´dziowej<br />
eP – 1030 i wykrawarki rewolwerowej<br />
zintegrowanej z gilotynà kàtowà<br />
– SGe5.<br />
szybsze nawet o 15% w porównaniu<br />
z poprzednià serià do toczenia<br />
gwintów.<br />
Technologia Duratomic firmy Seco<br />
∏àczy atomy glinu i tlenu w szczególny<br />
sposób, który umo˝liwia stworzenie<br />
trwa∏ej, ciàgliwej i odpornej na<br />
Êcieranie pow∏oki.<br />
Substrat p∏ytek – w´glik spiekany<br />
– stanowi dodatkowy atut, poniewa˝<br />
∏àczy w sobie twardoÊç z ciàgliwoÊcià.<br />
To umo˝liwia stosowanie<br />
p∏ytek w wysokich temperaturach<br />
oraz zapewnia odpornoÊç na wahania<br />
temperatur i wstrzàsy mechaniczne.<br />
P∏ytki do toczenia gwintów TM4000<br />
sprawdzajà si´ w obrabiarkach<br />
zarówno o du˝ej, jak i mniejszej<br />
mocy. Cechujà si´ precyzyjnie szlifowanymi<br />
profilami odpowiednimi<br />
do gwintowania Êrednic zewn´trznych<br />
i wewn´trznych. Sà dost´pne<br />
w wersji Snap-Tap ® firmy Seco<br />
i umo˝liwiajà tworzenie ró˝nych<br />
profili gwintu, takich jak: gwint ISO,<br />
zunifikowany, Whitworth, BSPT, NPT,<br />
gwint okràg∏y, gwint trapezowy<br />
ACME, trzpieƒ ACME, API i okràg∏y<br />
gwint API.<br />
Wi´cej informacji na temat gatunku<br />
TM4000 na stronie internetowej<br />
www.secotools.com/tm4000.<br />
VENTUO<br />
– system pompujàcy<br />
firmy Schenck RoTec<br />
Firma Schenck RoTec opracowa-<br />
∏a VENTUO, zupe∏nie nowy system<br />
pompowania kó∏ do precyzyjnie<br />
okreÊlonego poziomu ciÊnienia powietrza,<br />
który wyznacza nowe standardy<br />
w zakresie wydajnoÊci, elastycznoÊci<br />
i wydajnoÊci energetycznej.<br />
VENTUO to kompletny, ca∏kowicie<br />
zautomatyzowany, wydajny<br />
i oszcz´dny system pompujàcy do<br />
kó∏ samochodowych. Dzi´ki zintegrowanemu<br />
magazynowi obejmujàcemu<br />
do szeÊciu obr´czy pompujàcych,<br />
maszyna mo˝e w rekordowo<br />
krótkim czasie obs∏u˝yç ró˝ne rozmiary<br />
opon: od 14 do 24 cali Êrednicy.<br />
Nowe VENTUO potrzebuje równie˝<br />
znacznie mniej spr´˝onego<br />
powietrza i przestrzeni instalacyjnej<br />
ni˝ tradycyjne rozwiàzania. VENTUO<br />
umo˝liwia pompowanie kó∏ ró˝nych<br />
rozmiarów, o Êrednicy od 14<br />
do 24 cali w ramach jednego systemu.<br />
Jest to mo˝liwe dzi´ki innowacyjnemu<br />
magazynowi, który ma<br />
a˝ do szeÊciu obr´czy pompujàcych,<br />
gotowych do natychmiastowej zmiany<br />
– system ten dzia∏a na podobnej<br />
zasadzie co zmieniarka w odtwarzaczach<br />
CD. Do tej pory, aby wykonaç<br />
podobny zakres pracy, potrzebne<br />
by∏y dwie stacje pompujàce. Znaczne<br />
skrócenie czasu cyklu wyraênie<br />
dowodzi innowacyjnej roli systemu<br />
VENTUO firmy Schenck RoTec<br />
w przemyÊle motoryzacyjnym.<br />
18 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
WARUNKI PRENUMERATY<br />
„Przeglàdu Mechanicznego” w <strong>2015</strong> r.<br />
Prenumerat´ czasopisma mo˝na zamawiaç za poÊrednictwem nast´pujàcych instytucji:<br />
Zak∏ad Kolporta˝u<br />
Wydawnictwa SIGMA-NOT Sp. z o.o.<br />
ul. Ku WiÊle 7<br />
00-707 Warszawa<br />
tel. 22 8403086,<br />
tel./fax 22 8911374<br />
www.sigma-not.pl<br />
RUCH S.A. Oddzia∏ Warszawa<br />
oraz oddzia∏y w ca∏ym kraju<br />
Infolinia: 801 800 803<br />
www.prenumerata.ruch.com.pl<br />
KOLPORTER S.A.<br />
ul. Zagnaƒska 61<br />
25-528 Kielce<br />
Infolinia: 801 404 044<br />
www.kolporter.com.pl<br />
GARMOND PRESS S.A.<br />
ul. Nakielska 3<br />
01-106 Warszawa<br />
tel. 22 8367059, 22 8367008<br />
www.garmond.com.pl<br />
Redakcja PRZEGLÑD <strong>MECHANICZNY</strong><br />
ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa<br />
tel. 22 8538113, 22 8430201 w. 255<br />
www.przegladmechaniczny.pl<br />
Cena 1 egz. w <strong>2015</strong> r.:<br />
•wersja drukowana – 24 z∏ (w tym 5% VAT)<br />
•wersja na CD – 12,20 z∏ (w tym 23% VAT)<br />
Cena prenumeraty w <strong>2015</strong> r. (w tym VAT)<br />
wersja drukowana<br />
na noÊniku CD (pdf)<br />
kwartalnie – 72 z∏ kwartalnie – 36,60 z∏<br />
pó∏rocznie – 144 z∏ pó∏rocznie – 73,20 z∏<br />
rocznie – 288 z∏ rocznie – 146,40 z∏<br />
Redakcja przyjmuje zamówienia na prenumerat´ przez<br />
ca∏y rok. Warunkiem przyj´cia i realizacji zamówienia jest<br />
otrzymanie z banku potwierdzenia wp∏aty.<br />
Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – dla osób<br />
prawnych i fizycznych – jest dwukrotnie wy˝sza.<br />
Wp∏at na prenumerat´ mo˝na dokonaç na ogólnie dost´pnych<br />
blankietach w urz´dach pocztowych (przekazy pieni´˝ne)<br />
lub w bankach (polecenie przelewu), przekazujàc<br />
Êrodki pod adresem:<br />
Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego<br />
„Przeglàd Mechaniczny”<br />
ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa<br />
konto: BPH S.A. O/Warszawa<br />
97 1060 0076 0000 3210 0014 6850<br />
Na blankiecie wp∏aty nale˝y podaç liczb´ egzemplarzy,<br />
okres prenumeraty oraz adres wysy∏kowy.<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
19
20 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
Numeryczna analiza stanu napr´˝enia<br />
nadbudowy pod∏ogi kompozytowej<br />
do zastosowania w pojazdach dostawczych *)<br />
Numerical analysis of the stress state of the composite<br />
floor structure assigned to an application in vans<br />
LESZEK CZECHOWSKI<br />
MARIA KOTE¸KO<br />
MARCIN JANKOWSKI<br />
Streszczenie: Prezentowana praca zawiera modele trójwymiarowe oraz wyniki analizy stanu napr´˝enia w nadbudowie<br />
pod∏ogi kompozytowej-aluminiowej, mocowanej do konstrukcji samochodu dostawczego za pomocà Êrub. Nadbudowana<br />
konstrukcja w zale˝noÊci od przeznaczenia jest tak projektowana, aby by∏a mo˝liwoÊç zamocowania siedzeƒ do przewozu<br />
osób z ∏atwà regulacjà, a jednoczeÊnie zosta∏ spe∏niony warunek wytrzyma∏oÊciowy i przemieszczeniowy, wynikajàcy<br />
z wymogów normatywnych dla tego typu pojazdów. Materia∏y zastosowane w symulacji cz´Êci podzespo∏ów sà<br />
kompozytami wzmocnionymi w∏óknem szklanym z matrycà ˝ywicznà, a w symulacji elementów prowadzàcych i suwajàcych<br />
sà stopem aluminium, natomiast stela˝ siedzenia wykonany zosta∏ ze stali o podwy˝szonej wytrzyma∏oÊci. W analizie<br />
numerycznej wykorzystano elementy bry∏owe, belkowe oraz elementy wià˝àce RBE3. Celem symulacji by∏o odwzorowanie<br />
rzeczywistych warunków wyrywania siedzenia z prowadnic pod obcià˝eniem statycznym. Problem rozwiàzano, stosujàc<br />
oprogramowanie MSC Patran/Nastran.<br />
S∏owa kluczowe: metoda elementów skoƒczonych, konstrukcje kompozytowe, analiza wytrzyma∏oÊciowa, modelowanie 3D<br />
Abstract: The present work includes tree-dimensional models and analysis results of the stress state in the compositealuminum<br />
floor superstructure, fixed to the vehicle structure by means of bolts. The superstructure, depending on its<br />
purpose, was designed to make mounting of easy regulation passenger seats possible and with fulfiling the strength and<br />
displacement terms concerning, normative requirements. The materials used in the simulation are composite reinforced<br />
with glass fibers in the epoxy matrix and aluminum for sliding parts. The structure of the seat is made of a high-strength<br />
steel. In numerical simulation, the solid elements, the beam elements and the connection elements RBE3 were implemented.<br />
The main purpose of the simulation was to conduct numerical calculation of pulling seats from the floor structure under<br />
the static loading close to real conditions. The problem by means of MSC FEA software was solved.<br />
Keywords: superstructure in vehicles, glass fibers composite, 3-dimensional modelling, strength analysis<br />
W wyniku rosnàcych potrzeb poprawy jakoÊci<br />
projektowanych konstrukcji, zarówno producenci, jak<br />
i konstruktorzy szukajà lepszych materia∏ów. Zwykle<br />
stosujà ró˝nego rodzaju kompozyty o lepszych w∏asnoÊciach<br />
fizyczno-mechanicznych, które od stali czy<br />
aluminium lepiej t∏umià ha∏as oraz drgania, a przy<br />
tym dorównujà lub przewy˝szajà pod wzgl´dem<br />
wytrzyma∏oÊciowym materia∏y klasyczne. Kolejnym<br />
aspektem faworyzujàcym kompozyty jest fakt, i˝ ceny<br />
* ) Praca zosta∏a wykonana w ramach projektu 182458/NCBR/<br />
2013, finansowanego przez Narodowe Centrum Badaƒ i Rozwoju.<br />
Dr in˝. Leszek Czechowski – Katedra Wytrzyma∏oÊci<br />
Materia∏ów i Konstrukcji, Politechnika ¸ódzka, 90-924 ¸ódê,<br />
ul. Stefanowskiego 1/15, e-mail: leszek.czechowski@p.lodz.pl;<br />
prof. dr hab. in˝. Maria Kote∏ko – Katedra Wytrzyma∏oÊci<br />
Materia∏ów i Konstrukcji, Politechnika ¸ódzka, 90-924 ¸ódê,<br />
ul. Stefanowskiego 1/15, e-mail: maria.kotelko@p.lodz.pl,<br />
dr in˝. Marcin Jankowski – OÊrodek Konstrukcyjno-Badawczy,<br />
ul. Rokiciƒska 108/110 Bukowiec, 95-006 Brójce,<br />
e-mail: m.jankowski@okb1.com.pl.<br />
gotowych wyrobów sà porównywalne z dotychczasowymi<br />
rozwiàzaniami i obecnie wykonanie dowolnych<br />
kszta∏tów nie powinno stanowiç wi´kszego<br />
problemu. Dodatkowo, bardzo istotnym parametrem<br />
materia∏ów kompozytowych jest ich g´stoÊç, która<br />
waha si´ w zale˝noÊci od typu kompozytu od 1,3<br />
do 2,3 g/cm 3 . G∏ównym celem prezentowanej pracy<br />
jest wykonanie konstrukcji nadpod∏ogowej z lekkiego<br />
kompozytowego materia∏u, której zasadniczymi<br />
zaletami by∏y korzystna cena oraz ma∏y ci´˝ar w∏aÊciwy<br />
materia∏u. Odnoszàc si´ do dost´pnej literatury,<br />
mo˝na przytoczyç prac´ [1], w której badano kompozytowà<br />
p∏yt´ umieszczonà w pod∏odze pojazdu<br />
na obcià˝enia balistyczne. Jednak analiza tu prezentowana<br />
odbiega zdecydowanie od przedmiotu<br />
pracy [1].<br />
Od kilkudziesi´ciu lat firmy zachodnie wprowadzajà<br />
na rynek konstrukcje aluminiowe mocowane<br />
do pojazdu, najcz´Êciej dostawczego lub minibusa,<br />
s∏u˝àce do przytwierdzenia gotowych siedzeƒ do<br />
przewozu osób. Wymogi stawiane tego typu konstrukcjom<br />
przez ca∏y okres ewoluowa∏y, majàc na celu<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
21
nieustanny wzrost bezpieczeƒstwa pasa˝erów w przypadku<br />
mo˝liwoÊci kolizji lub zderzenia pojazdów.<br />
Obecnie, wi´kszoÊç producentów przedmiotowych<br />
konstrukcji zwykle stosuje aluminiowe belki o ró˝nych<br />
profilach, które sà ∏àczone w ca∏e struktury,<br />
wype∏niajàc ca∏kowicie obszar za∏adunkowy pojazdu<br />
(rys. 1a). Dotychczas mocowanie ca∏ej konstrukcji<br />
odbywa si´ technikà klejenia, co mo˝e powodowaç<br />
pewne wady, np. nieca∏kowite doschni´cie kleju lub<br />
– z powodu profilowanej pod∏ogi pojazdu – trudny do<br />
osiàgni´cia równomierny rozk∏ad kleju (rys. 1b).<br />
WÊród obecnych producentów wytwarzajàcych<br />
i sprzedajàcych konstrukcj´ nadpod∏ogowà do pojazdów<br />
mo˝na znaleêç kilka podmiotów g∏ównie<br />
z Europy Zachodniej. Mo˝na tu wymieniç firmy, takie<br />
jak: MarTech, Handicare, NekTech, Q’Straint, Unwin<br />
oraz Schnierle. Wymienieni producenci oferujà od<br />
kilku do kilkunastu ró˝nych kszta∏tów profili aluminiowych,<br />
mocowanych do pojazdu tylko za pomocà<br />
kleju.<br />
Podstawowym warunkiem pozwalajàcym na wprowadzenie<br />
do sprzeda˝y gotowej konstrukcji nadpod∏ogowej<br />
jest pozytywne przejÊcie testu homologacyjnego<br />
[2]. Badanie to polega na wyrywaniu<br />
rz´du siedzeƒ przy okreÊlonym obcià˝eniu statycznym<br />
przez kilka sekund. Widok konstrukcji przygotowanej<br />
do przeprowadzenia testu wyrywania pokazano<br />
na rys. 2a i 2b.<br />
Artyku∏ jest wynikiem cz´Êci prac wykonanych<br />
w ramach realizowanego projektu w OÊrodku Konstrukcyjno-Badawczym<br />
w Bukowcu we wspó∏pracy<br />
z Katedrà Wytrzyma∏oÊci Materia∏ów i Konstrukcji<br />
Politechniki ¸ódzkiej oraz z Przemys∏owym Instytutem<br />
a) b)<br />
Rys. 1. Widok: a) konstrukcji aluminiowej z p∏ytami wype∏niajàcymi oraz b) sposobu mocowania konstrukcji nadpod∏ogowej<br />
do pod∏ogi pojazdu (êród∏o – firma OKB, Mercedes Sprinter [2])<br />
Motoryzacji [3]. Podstawowym celem projektu jest<br />
zaprojektowanie i wdro˝enie taniej konstrukcji nadpod∏ogowej,<br />
wykonanej z kompozytu o ma∏ym ci´˝arze<br />
w∏aÊciwym, lepszych w∏asnoÊciach t∏umiàcych<br />
drgania i ha∏as, mocowanej za pomocà Êrub.<br />
Modele trójwymiarowe (3D)<br />
W niniejszym punkcie przedstawiony zostanie<br />
wybrany model 3D, który poddano symulacji. Zanim<br />
powstanie ostateczny model numeryczny z dok∏ad-<br />
a) b)<br />
Rys. 2. Konstrukcja aluminiowa wraz z rz´dem siedzeƒ przygotowana do empirycznych testów wytrzyma∏oÊciowych: a) dla pojedynczego<br />
siedzenia, b) dla rz´du trzech siedzeƒ (êród∏o – firma OKB, Mercedes Sprinter)<br />
22 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
nymi cechami (dok∏adnymi kszta∏tami profili, z∏àczkami<br />
lub otworami technologicznymi itp.), buduje<br />
si´ przybli˝ony model 3D w celu oceny jego szacunkowego<br />
ca∏kowitego ci´˝aru oraz przybli˝onego<br />
rozk∏adu napr´˝eƒ i odkszta∏ceƒ. Zwykle, zanim<br />
model 3D zostanie ostatecznie wybrany jako prototypowa<br />
konstrukcja, nale˝y zamodelowaç wiele<br />
przypadków z ró˝nymi rozwiàzaniami spe∏niajàcymi<br />
za∏o˝enia projektowe. Dwa z opracowanych modeli<br />
konstrukcji nadpod∏óg zosta∏y przedstawione na rys. 3<br />
i rys. 4.<br />
kompozytów o okreÊlonych parametrach mechanicznych,<br />
w przyst´pnych cenach, mo˝liwych do<br />
akceptacji w porównaniu z produktami konkurencji.<br />
Uznano, ˝e materia∏em o zbli˝onych w∏aÊciwoÊciach<br />
mechanicznych mo˝e byç kompozyt<br />
wzmocniony w∏óknem szklanym wytwarzany metodà<br />
pultruzji, którego g´stoÊç waha si´ w granicach<br />
1,6÷2,1 g/cm 3 , a wytrzyma∏oÊç w najgorszym<br />
przypadku zbli˝ona jest do wytrzyma∏oÊci aluminium<br />
(ok. 200 MPa), ale równie˝ mo˝e si´gaç nawet<br />
1000 MPa.<br />
Rys. 3. Wizualizacja nadpod∏ogi 3D przykr´canej do pod∏ogi – wariant 1<br />
Opis proponowanych rozwiàzaƒ jest nast´pujàcy:<br />
niski ci´˝ar nadpod∏óg (powierzchnia pod∏ogi<br />
3,2x1,77 m wa˝y oko∏o 100 kg),<br />
konstrukcja przykr´cana do pod∏ogi – eliminacja<br />
ca∏kowita lub cz´Êciowa u˝ycia kleju,<br />
zastosowanie w wolnych przestrzeniach lekkich<br />
wype∏niaczy poprawiajàcych sztywnoÊç oraz t∏umiàcych<br />
drgania i ha∏as,<br />
∏atwa regulacja liczby zastosowanych profili<br />
w odniesieniu do liczby siedzeƒ w rz´dzie.<br />
Opis prowadzonych symulacji<br />
Rozpoczynajàc prace zwiàzane z projektowaniem<br />
konstrukcji nadpod∏ogi, nale˝a∏o zweryfikowaç<br />
dost´pne rodzaje i techniki wytwarzania<br />
G∏ównym kryterium testu numerycznego by∏o<br />
otrzymanie maksymalnych napr´˝eƒ zast´pczych<br />
na odpowiednim poziomie. Materia∏ kompozytowy<br />
przyj´to jako materia∏ ortotropowy, w którym g∏ówne<br />
kierunki ortotropii pokrywa∏y si´ z zewn´trznymi kraw´dziami<br />
profilu (za∏o˝ono wy˝szy modu∏ Younga<br />
w kierunku wzd∏u˝nym i ni˝szy w kierunku poprzecznym).<br />
Ze wzgl´du na brak znajomoÊci wszystkich<br />
parametrów zniszczenia kompozytu w∏óknistego<br />
podanych przez producentów, w ocenie wytrzyma∏oÊciowej<br />
przyj´to uproszczonà hipotez´ – dotyczàcà<br />
równie˝ kompozytów – maksymalnych napr´˝eƒ<br />
g∏ównych. Inne hipotezy, tak jak dobrze znane<br />
np. Tsai-Wu lub Hilla, dla materia∏ów kompozytowych<br />
nie sà bezpoÊrednio dost´pne w oprogramowaniu.<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
23
W celach porównawczych przeprowadzono symulacje<br />
wyrywania siedzenia równie˝ dla pod∏óg<br />
wykonanych przez innych producentów, których testy<br />
empiryczne ju˝ zda∏y egzamin. Na rys. 5 pokazano<br />
jeden z modeli numerycznych (wariant 1) nadbudowy<br />
pod∏ogi, zaprojektowany w ramach niniejszego<br />
projektu.<br />
siedzenia. Odpowiednie po∏àczenie elementów belkowych<br />
z bry∏owymi by∏o osiàgni´te dzi´ki zastosowaniu<br />
elementów RBE3 (MSC FEA [4]).<br />
Obcià˝enie by∏o realizowane nast´pujàco (zgodnie<br />
z rys. 5): zosta∏y przy∏o˝one dwie si∏y dolne oraz<br />
dwie si∏y górne wzd∏u˝ osi pod∏u˝nej siedzenia,<br />
o wartoÊciach odpowiednio 13 500 N i 3500 N<br />
Rys. 4. Wizualizacja nadpod∏ogi 3D przykr´canej do pod∏ogi – wariant 2<br />
Na rys. 5 zilustrowano model dyskretny wycinka<br />
pod∏ogi (ok. 200 mm x 700 mm) wraz z 1/2 stela-<br />
˝a siedzenia. W symulacji wykorzystano elementy<br />
bry∏owe typu Hex i Wedge [4], otrzymane przez<br />
wyciàgni´cie ich z elementów powierzchniowych<br />
oraz elementy typu Beam, odwzorowujàc stela˝<br />
(zgodnie z regulaminem ECE 14 [2]). ¸àczna liczba<br />
stopni swobody modelu numerycznego wynios∏a<br />
oko∏o 1,85 mln.<br />
W∏asnoÊci materia∏owe wykorzystane do symulacji<br />
podano w tabeli. W obliczeniach przyj´to tylko zakres<br />
liniowo-spr´˝ysty materia∏ów.<br />
W∏asnoÊci materia∏owe<br />
W∏aÊciwoÊci Kompozyt z w∏ókna szklanego Aluminium Stal<br />
materia∏owe (konstrukcja nadpod∏ogowa) (listwy suwajàce) (stela˝ siedzenia)<br />
Modu∏ Younga, GPa<br />
kierunek wzd∏u˝ny: 20<br />
kierunek poprzeczny: 6<br />
70 200<br />
Modu∏ Kirchhoffa, GPa 3 26,1 76,92<br />
Liczba Poissona [-] 0,4 0,33 0,3<br />
G´stoÊç, kg/m 3 1900 2700 7800<br />
24 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
Rys. 5. Belkowo-bry∏owy model numeryczny wraz z warunkami brzegowymi przygotowany do symulacji<br />
Wyniki symulacji<br />
W rzeczywistych warunkach testów homologacyjnych<br />
dopuszczalne jest p´kanie lub uplastycznienie<br />
miejscowe kompozytu, jednak by próba zosta∏a zaliczona<br />
pozytywnie, stela˝ siedzenia pod zadanym<br />
obcià˝eniem wyrywajàcym powinien pozostaç w konstrukcji<br />
nadpod∏ogowej przez co najmniej 5 s [2]. Zatem<br />
by oceniç wyt´˝enie modelowanej konstrukcji,<br />
nale˝y oceniç nie tylko wartoÊç napr´˝eƒ, ale i rozmiar<br />
obszaru wysokich napr´˝eƒ (przekroczenie dopuszczalnych<br />
napr´˝eƒ w dowolnym punkcie nie wyklucza<br />
poprawnoÊci modelowanej konstrukcji).<br />
Na rys. 6a przedstawiono rozk∏ad maksymalnych<br />
napr´˝eƒ g∏ównych dla szyny kompozytowej (maks.<br />
wartoÊç wynios∏a 411 MPa, ale tylko w miejscach<br />
koncentracji) oraz na rys. 6b – rozk∏ad napr´˝eƒ zredukowanych,<br />
oparty na hipotezie wytrzyma∏oÊciowej<br />
Hubera-Misesa-Hencky’ego, dla wycinka profilu<br />
aluminiowego produkowanego przez firm´ MarTech<br />
(maks. wartoÊç w tym przypadku wynios∏a ok.<br />
400 MPa). Realne wartoÊci napr´˝eƒ (po pomini´ciu<br />
spi´trzenia napr´˝eƒ) przy zeskalowaniu do 300 MPa<br />
i 100 MPa pokazano na rys. 7a i 7b. Na tych mapach<br />
widaç nieco wyraêniej rozk∏ad napr´˝eƒ i miejsca,<br />
w których napr´˝enia maksymalne wyst´pujà. Na<br />
rys. 8a i 8b zilustrowano rozk∏ad napr´˝eƒ zredukowanych<br />
oraz przemieszczeƒ w kierunku dzia∏ania<br />
obcià˝enia dla ca∏ej rozwa˝anej konstrukcji. Przy tym<br />
samym obcià˝eniu, wartoÊci maksymalne przemiesza)<br />
b)<br />
Rys. 6. Mapy napr´˝eƒ maksymalnych: a) napr´˝eƒ g∏ównych w kszta∏towniku kompozytowym oraz b) napr´˝eƒ zredukowanych<br />
w kszta∏towniku firmy Martech, MPa<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
25
a) b)<br />
Rys. 7. Mapy napr´˝eƒ maksymalnych napr´˝eƒ g∏ównych zeskalowane: a) do 300 MPa, b) do 100 MPa<br />
a) b)<br />
Rys. 8. Mapy rozk∏adów w elementach belkowych: a) napr´˝eƒ zredukowanych, b) przemieszczeƒ w kierunku osi dzia∏ania<br />
obcià˝enia<br />
czeƒ (oko∏o 115 mm), jak równie˝ graniczne napr´-<br />
˝enia by∏y porównywalne z wartoÊciami uzyskanymi<br />
przez konstrukcje innych producentów. Maksymalne<br />
napr´˝enia zredukowane 1880 MPa, otrzymane dla<br />
stela˝a siedzenia sà do zaakceptowania, poniewa˝<br />
jak pokaza∏ test empiryczny dla pod∏ogi aluminiowej,<br />
niektóre miejsca stela˝a uplastyczniajà si´ i powinny<br />
si´ uplastyczniaç. Test rzeczywisty wyrywania<br />
siedzenia z konstrukcji kompozytowej jest w przygotowaniu.<br />
Podsumowanie<br />
Obecnie, numeryczne symulacje pozwalajà zdecydowanie<br />
∏atwiej projektowaç i przewidywaç zachowanie<br />
si´ materia∏ów w okreÊlonych warunkach<br />
zewn´trznych. Zanim w prototypowy model zostanà<br />
zainwestowane Êrodki, w celu skrócenia czasu wykonuje<br />
si´ wiele analiz numerycznych, zdecydowanie<br />
taƒszych od wytworzenia prototypów, co pozwala<br />
wybraç najbardziej odpowiedni wariant. Przedmiotem<br />
pracy by∏o równie˝ przeprowadzenie analiz wyrywania<br />
siedzenia z prowadnic.<br />
Bioràc pod uwag´ wyniki obliczeƒ, wykazano, ˝e:<br />
napr´˝enia graniczne dla prezentowanej konstrukcji<br />
nadpod∏ogowej wynios∏y ok. 411 MPa (na<br />
podstawie hipotezy maksymalnych napr´˝eƒ g∏ównych)<br />
i by∏y porównywalne z wynikami symulacji<br />
konstrukcji konkurencji,<br />
powsta∏e koncentracje napr´˝eƒ wynikajà z modelu<br />
numerycznego i dajà zwykle zawy˝one wartoÊci.<br />
Z map napr´˝eƒ wynika, ˝e w niewielkiej odleg∏oÊci<br />
od punktów spi´trzenia, napr´˝enia w elementach<br />
sàsiadujàcych gwa∏townie spadajà.<br />
LITERATURA<br />
1. Grujicic M., Cheeseman B.A.: Concurrent Computational<br />
and Dimensional Analyses of Design of Vehicle Floor-Plates<br />
for Landmine-Blast Survivability. Journal of Materials Engineering<br />
and Performance, Vol. 23, Issue 1, pp. 1 – 12.<br />
2. Regulamin ECE 14: Uniform provisions concerning the<br />
approval of vehicles with regard to safety-belt anchorages,<br />
isofix anchorages systems and isofix top tether anchorages.<br />
3. Materia∏y w∏asne OÊrodka Konstrukcyjno-Badawczego nabyte<br />
w wyniku przeprowadzenia badaƒ zewn´trznych.<br />
4. Materia∏y pomocnicze oprogramowania MSC PATRAN/<br />
NASTRAN.<br />
26 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
Konstrukcja specjalnej g∏owicy<br />
do wyt∏aczania rur z tworzyw sztucznych<br />
Special construction of extrusion head for plastic pipes<br />
W¸ODZIMIERZ BARANOWSKI<br />
PAWE¸ PALUTKIEWICZ<br />
Streszczenie: W pracy przedstawiono nowe rozwiàzanie konstrukcji g∏owicy wyt∏aczarskiej do wytwarzania rur z tworzyw<br />
sztucznych, zw∏aszcza z PE. Charakterystycznà cechà opisywanej g∏owicy jest to, ˝e cz´Êç sto˝kowa rdzenia od strony dyszy<br />
oraz cz´Êç sto˝kowa dyszy od strony rdzenia majà na swych powierzchniach zwoje rozmieszczone po linii Êrubowej,<br />
które sà przesuni´te wzgl´dem siebie. Zwoje te tworzà kana∏, w którym tworzywo przep∏ywajàce zostaje skr´cone po<br />
linii Êrubowej. Ukszta∏towana tym sposobem rura ma wi´kszà doraênà wytrzyma∏oÊç mechanicznà.<br />
S∏owa kluczowe: metoda wyt∏aczania, rura, tworzywo sztuczne<br />
Abstract: The paper presents the new solution for construction of extrusion head for plastic pipes, especially made<br />
from polyethylene. A significant feature of this head is that parts of the conical core from the nozzle side and the conical<br />
part of the nozzle from the core side have on their surfaces coils disposed in helical path, which are shifted relative to each<br />
other. The coils form a channel in which the flowing plastic is twisted helically. That shaped pipe has a higher mechanical<br />
strength.<br />
Keywords: extrusion method, pipe, plastic<br />
Dr in˝. W∏odzimierz Baranowski – Instytut Technologii<br />
Mechanicznych, Politechnika Cz´stochowska,<br />
ul. Armii Krajowej 19c, 42-201 Cz´stochowa, e-mail:<br />
baranowski@ipp.pcz.pl; dr in˝. Pawe∏ Palutkiewicz – Instytut<br />
Przetwórstwa Polimerów i Zarzàdzania Produkcjà,<br />
Politechnika Cz´stochowska, ul. Armii Krajowej 19c,<br />
42-201 Cz´stochowa, palutkiewicz@ipp.pcz.pl.<br />
W artykule przedstawiono nowe rozwiàzanie konstrukcyjne<br />
g∏owicy wyt∏aczarskiej do wytwarzania rur<br />
z polietylenu. G∏owica ta umo˝liwia wyt∏aczanie rur<br />
o powi´kszonej wytrzyma∏oÊci mechanicznej w standardowej<br />
linii technologicznej wyt∏aczania. Konstrukcja<br />
g∏owicy jest stosunkowo prosta, a jej wykonanie i u˝ytkowanie<br />
nie stwarza problemów technologicznych.<br />
Opracowanie oparto na tezie, ˝e przy wyt∏aczaniu<br />
rur z PE, nadajàc ruch Êrubowy warstwom uplastycznionego<br />
tworzywa, mo˝na zwi´kszyç wytrzyma∏oÊç<br />
mechanicznà rury, a zw∏aszcza wytrzyma∏oÊç na ciÊnienie<br />
wewn´trzne w rurze. Aby sprostaç tym wymaganiom,<br />
tworzywo podczas przep∏ywu przez kana∏y<br />
dyszy g∏owicy wyt∏aczarskiej powinno byç poddane<br />
napr´˝eniom obwodowym. W tym celu stosuje si´<br />
g∏owice z obrotowym trzpieniem lub pierÊcieniem.<br />
W literaturze [1, 2] opisane sà ró˝ne konstrukcje g∏owic.<br />
Za rozwiàzanie konstrukcyjne, najbli˝sze przedstawionemu<br />
przez autorów, nale˝y uznaç rozwiàzanie<br />
opisane w pracy [3]. Na rys. 1 przedstawiono przyk∏adowe<br />
rozwiàzanie g∏owicy prostej z obrotowym<br />
rdzeniem sto˝kowym 8 nap´dzanym od silnika elektrycznego<br />
przez przek∏adni´ Êlimakowà i sprz´g∏o przenoszàce<br />
moment obrotowy.<br />
Kszta∏towanie profilu rury w g∏owicy odbywa si´<br />
poprzez obrót rdzenia sto˝kowego 8 wzgl´dem<br />
cz´Êci dyszy 9. W wyniku dzia∏ania si∏ tarcia tworzywo<br />
przemieszcza si´ wzd∏u˝ osi g∏owicy ruchem<br />
Êrubowym. Osiowy przep∏yw uplastycznionego tworzywa<br />
odbywa si´ w wyniku ró˝nicy ciÊnienia w g∏owicy.<br />
Mo˝na przyjàç, ˝e wskutek tego osiowego przemieszczenia<br />
tworzywa powstajà w nim napr´˝enia<br />
osiowe, natomiast w efekcie ruchu obrotowego rdzenia<br />
powstajà napr´˝enia obwodowe. W wyniku ruchu<br />
Êrubowego nast´puje uporzàdkowanie struktury polimeru,<br />
jego wyd∏u˝enie i skr´cenie, a tym samym wzrost<br />
doraênej wytrzyma∏oÊci mechanicznej rur.<br />
NiedogodnoÊcià rozwiàzania g∏owicy przedstawionej<br />
na rys. 1 jest koniecznoÊç zastosowania nap´du<br />
w postaci przek∏adni Êlimakowej i silnika elektrycznego<br />
do obrotu i sterowania obrotami rdzenia. Ponadto,<br />
takie rozwiàzanie stwarza koniecznoÊç zastosowania<br />
∏o˝yskowania elementów obrotowych w warunkach<br />
wysokiej temperatury ich eksploatacji.<br />
Znana jest tak˝e z polskiego opisu patentowego<br />
wynalazku [4] g∏owica wyt∏aczarska do rur z termoplastycznych<br />
tworzyw polimerowych majàca korpus,<br />
w którym znajduje si´ rdzeƒ kszta∏towy z centralnym<br />
Rys. 1. G∏owica prosta do rur (przekrój wzd∏u˝ny): 1 – pierÊcieƒ,<br />
2 – obudowa, 3 – sprz´g∏o, 4 – rdzeƒ sto˝kowy, 5 – spr´˝yna,<br />
6 – pierÊcieƒ rozprowadzajàcy powietrze, 7 – korpus dyszy,<br />
8 – obrotowy rdzeƒ sto˝kowy, 9 – cz´Êç dyszy, 10 – ko∏nierz,<br />
11 – hak do zamocowania liny z korkiem<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
27
otworem ch∏odzàcym. Rdzeƒ kszta∏towy ma dwie<br />
Êrednice zewn´trzne, z ∏agodnym przejÊciem mi´dzy<br />
powierzchniami tworzàcymi oraz rowki wzd∏u˝ne równomiernie<br />
rozmieszczone na jego obwodzie, przy<br />
czym cz´Êç rdzenia kszta∏towego o wi´kszej Êrednicy<br />
wystaje poza czo∏o g∏owicy o wielkoÊç od u∏amka<br />
do kilku Êrednic. Innym rozwiàzaniem jest g∏owica<br />
wyt∏aczarska [5] sk∏adajàca si´ z cz´Êci sta∏ej i cz´Êci<br />
obrotowej, wyposa˝ona w element rurowy utwierdzony<br />
jednym koƒcem w korpusie, a drugim – w kszta∏cie<br />
spr´˝ystego wyst´pu, osadzony suwliwie w kanale<br />
przep∏ywu tworzywa.<br />
Nowa konstrukcja g∏owicy wyt∏aczarskiej<br />
Nowa konstrukcja g∏owicy przedstawiona jest na<br />
rys. 2, na którym pokazano g∏owic´ wyt∏aczarskà<br />
w przekroju pod∏u˝nym, natomiast na rys. 3 przedstawiono<br />
zwoje linii Êrubowej w przekroju poprzecznym.<br />
G∏owica wyt∏aczarska ma korpus 5 zakoƒczony dyszà 7<br />
z zamocowanym w nim kszta∏towym rdzeniem 2, którego<br />
koniec o kszta∏cie sto˝ka przechodzàcego w walec<br />
umieszczony jest w dyszy 7. Pomi´dzy wewn´trznà<br />
powierzchnià korpusu 5 oraz powierzchnià dyszy 7<br />
a zewn´trznà powierzchnià rdzenia 2 znajduje si´ kana∏<br />
przep∏ywowy uplastycznionego tworzywa. Cz´Êç sto˝kowa<br />
rdzenia 2 od strony dyszy 7 oraz cz´Êç sto˝kowa<br />
dyszy 7 od strony rdzenia 2 majà na swych powierzchniach<br />
zwoje rozmieszczone po linii Êrubowej, umo˝liwiajàce<br />
równomierny przep∏yw tworzywa. Zwoje te<br />
sà przesuni´te wzgl´dem siebie o po∏ow´ wysokoÊci<br />
linii Êrubowej, a ich wysokoÊç wynosi 3 /4 wysokoÊci<br />
kana∏u. Jest to niezb´dne do ustawiania korpusu<br />
dyszy 5 w celu zachowania symetrii rury. Tworzywo<br />
wyt∏aczane w koƒcowej fazie przep∏ywu przez dysz´ 7<br />
jest ukierunkowane i wykonuje ruch Êrubowy wywo-<br />
∏any kszta∏tem kana∏u Êrubowego.<br />
Istotà przedstawionego rozwiàzania jest to, ˝e cz´Êç<br />
sto˝kowa rdzenia od strony dyszy oraz cz´Êç sto˝kowa<br />
Rys. 2. Schemat poglàdowy g∏owicy do rur w przekroju<br />
wzd∏u˝nym: 1 – pierÊcieƒ, 2 – rdzeƒ sto˝kowy z linià Êrubowà,<br />
3 – korpus, 4 – pierÊcieƒ ∏àczàcy, 5 – korpus dyszy, 6 – pokrywa,<br />
7 – cz´Êç dyszy z linià Êrubowà<br />
Rys. 3. Przekrój poprzeczny kana∏u Êrubowego<br />
dyszy od strony rdzenia majà na swych powierzchniach<br />
zwoje rozmieszczone po linii Êrubowej, które sà<br />
przesuni´te wzgl´dem siebie. W porównaniu ze znanymi<br />
rozwiàzaniami opracowana konstrukcja g∏owicy<br />
wyt∏aczarskiej umo˝liwia ruch Êrubowy wyt∏aczanego<br />
tworzywa w koƒcowej fazie przep∏ywu przez dysz´,<br />
który wymuszony jest przez nieruchome cz´Êci g∏owicy.<br />
Podsumowanie<br />
Przedstawione rozwiàzanie konstrukcyjne g∏owicy<br />
wyt∏aczarskiej do rur z polietylenu jest rozwiàzaniem<br />
nowatorskim umo˝liwiajàcym wytwarzanie rur o podwy˝szonej<br />
wytrzyma∏oÊci z polietylenu na standardowych<br />
liniach wyt∏aczarskich. Wykonanie g∏owicy jest<br />
stosunkowo proste, a wykonanie zwojów po linii Êrubowej<br />
na zewn´trznej i wewn´trznej powierzchni<br />
sto˝kowej realizowane mo˝e byç na obrabiarkach<br />
sterowanych numerycznie (CNC) i nie powinno sprawiaç<br />
trudnoÊci. Rozwiàzanie to zosta∏o zg∏oszone do<br />
Polskiego Urz´du Patentowego [6]. Nowoczesne metody<br />
szybkiego prototypowania [7] pozwalajà na ∏atwe<br />
i tanie wykonanie prototypu kana∏u Êrubowego dyszy<br />
g∏owicy przedstawionej w niniejszej pracy. Stan napr´˝eƒ<br />
wyst´pujàcy w rurach z tworzyw sztucznych<br />
oraz zagadnienia zwiàzane z ich wytrzyma∏oÊcià by∏y<br />
poruszone w pracach [8, 9]. Skr´cenie w przedstawiony<br />
sposób tworzywa przep∏ywajàcego przez kana∏ dyszy<br />
po linii Êrubowej umo˝liwia wytwarzanie rur z tworzyw,<br />
cechujàcych si´ podwy˝szonà wytrzyma∏oÊcià na ciÊnienie<br />
wewn´trzne przy stosunkowo niskich kosztach<br />
wytwarzania i doposa˝enia linii technologicznej.<br />
Przedstawiona konstrukcja g∏owicy wyt∏aczarskiej,<br />
na którà patent uzyskano w grudniu 2014 r., zostanie<br />
wykonana z metalu. Podczas targów „Plastpol” w Kielcach<br />
prowadzone by∏y rozmowy na temat wykonania<br />
prototypu w firmie „Gamrat SA”. Zainteresowanie<br />
g∏owicà wykazali producenci rur z polietylenu. Jej<br />
stosunkowo prosta konstrukcja, mo˝liwa do zainstalowania<br />
w konwencjonalnej linii wyt∏aczarskiej, pozwala<br />
wytwarzaç rury bardziej wytrzyma∏e na ciÊnienie<br />
wewn´trzne, na co wskazujà obecnie teoretyczne<br />
obliczenia. Po wykonaniu prototypu g∏owicy zostanà<br />
przeprowadzone próby doÊwiadczalne i mo˝liwe b´dzie<br />
praktyczne potwierdzenie za∏o˝eƒ teoretycznych.<br />
LITERATURA<br />
1. Sikora R.: Przetwórstwo tworzyw polimerowych, podstawy<br />
logiczne, formalne i terminologiczne (praca zbiorowa).<br />
Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2006.<br />
2. Sikora J.: Selected Problems of Polimer Extrusion. Lublin<br />
University of Technology, Lublin 2008.<br />
3. Bortnikow W. G.: Osnowy tiechno∏ogi pierierabotki p∏asticzeskich<br />
mas. Chimia, Lenigrad 1983.<br />
4. Patent polski 180032. G∏owica wyt∏aczarska do rur.<br />
5. Patent polski 124605. G∏owica obrotowa do produkcji folii<br />
r´kawowej z termoplastycznych tworzyw sztucznych.<br />
6. Zg∏oszenie Patentowe P.399326. G∏owica wyt∏aczarska.<br />
7. Kowalik P., Pàczek Z., ˚uczek R.: Application of The Selected<br />
Techniques of Rapid Prototyping to The Design and Manufacture<br />
of Prototype Elements of Machines and Equipment.<br />
Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa, 11, 2011,<br />
ss. 197 – 208.<br />
8. Baranowski W.: Badania wytrzyma∏oÊci mechanicznej wyt∏aczanych<br />
rur polietylenowych. Post´p w przetwórstwie<br />
materia∏ów polimerowych. Praca zbiorowa pod red. Józefa<br />
Koszkula i El˝biety Bociàgi. Cz´st. Wyd. Archidiec Regina<br />
Poloniae, Cz´stochowa 2006, ss. 9 – 16.<br />
9. Baranowski W., Werner K.: Szybki rozwój p´kni´cia rury<br />
z polietylenu z wadà zewn´trznà i jej lokalne odkszta∏cenie.<br />
Przetwórstwo Tworzyw nr 3, t. 141, 2011, ss. 108 – 112.<br />
28 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
Identyfikacja parametryczna<br />
modelu uk∏adu wirujàcego<br />
ze sprz´˝eniem drgaƒ poprzecznych i skr´tnych<br />
Parametric identification of a model of rotational system<br />
with a coupling of transverse and torsional vibrations<br />
BOGUMI¸ CHILI¡SKI<br />
Streszczenie: W artykule przedstawiono zjawisko sprz´˝enia drgaƒ skr´tnych i gi´tnych wyst´pujàce w wi´kszoÊci uk∏adów<br />
wirujàcych. Szczegó∏owo sklasyfikowano przyczyny zaburzeƒ momentu obrotowego. Zaproponowano model dynamiczny<br />
o wysokim stopniu abstrakcji, uwzgl´dniajàcy zjawiska wyst´pujàce w wirnikach w sposób kompleksowy. Przedstawiono<br />
u˝yte w obliczeniach uproszczenia i wynik ich zastosowania do analizowanego modelu. Opisano podstawy teoretyczne<br />
identyfikacji parametrycznej modelu dynamicznego. Pos∏u˝y∏o to do poprawnego wykonania zadania „dostrojenia” modelu<br />
do wyników eksperymentalnych. Ponadto zaprezentowano stanowisko badawcze wykonane w celu przeprowadzenia badaƒ<br />
eksperymentalnych oraz porównano wyniki modelowania z wynikami badaƒ doÊwiadczalnych.<br />
S∏owa kluczowe: uk∏ady wirujàce, identyfikacja modelu dynamicznego, zaburzenie momentu, dynamika uk∏adów nieliniowych<br />
Abstract: The article presents the phenomenon of a coupling of torsional and bending vibrations in most rotational systems.<br />
The causes of disturbances of rotational moment were clasified in details. Then, a dynamic model with a high level<br />
of abstraction was proposed. It included in a complex way the phenomena which occur in rotors. Moreover, there were<br />
presented simplifications used in calculations and the effect of application of these assumptions in the analysed model.<br />
Next, theoretical bases of parametric identification of the analysed model were described. It allowed for a proper solution<br />
of the task of “tuning in” the model to experimental results. What is more, there was presented a research station which<br />
was designed in order to do experimental research. In the end, the comparison of the results of modelling and experimental<br />
research was presented. Everything was summed up with a complex conclusion on the calculations and experiments<br />
which were carried out.<br />
Keywords: rotational systems, dynamic models identification, torque disturbance, dynamics of nonlinear systems<br />
Wspó∏czesne uk∏ady nap´dowe stajà si´ coraz<br />
bardziej z∏o˝one, co w wi´kszoÊci przypadków powoduje<br />
wzrost poziomu skomplikowania ich konstrukcji.<br />
Dzieje si´ tak g∏ównie z powodu zapotrzebowania<br />
rynku na konstrukcje energooszcz´dne<br />
o wysokiej sprawnoÊci, co w praktyce przek∏ada si´<br />
na budowanie obiektów o znacznie zredukowanej<br />
masie w∏asnej oraz „mocno” wyt´˝onych.<br />
Nale˝y wiedzieç, ˝e jest to zadanie stosunkowo<br />
trudne. Stosowane „klasyczne” materia∏y konstrukcyjne<br />
w wielu wypadkach sà niewystarczajàce,<br />
a sprawdzone rozwiàzania konstrukcyjne okreÊla<br />
si´ mianem nieoptymalnych. Dlatego konstruktorzy<br />
coraz cz´Êciej si´gajà po materia∏y nowoczesne oraz<br />
innowacyjne rozwiàzania, o charakterystykach zupe∏nie<br />
odmiennych od dotychczas stosowanych.<br />
W wielu przypadkach sà to obiekty o nieliniowych<br />
lub anizotropowych w∏aÊciwoÊciach. W konsekwencji,<br />
we wspó∏czesnych uk∏adach dynamicznych mogà<br />
pojawiaç si´ efekty dotàd niewyst´pujàce lub pomijalne.<br />
Jednym z takich zjawisk jest sprz´˝enie drgaƒ<br />
gi´tnych i skr´tnych.<br />
Mgr in˝. Bogumi∏ Chiliƒski – Zak∏ad Podstaw Konstrukcji<br />
i Eksploatacji Maszyn, Instytut Podstaw Budowy<br />
Maszyn PW, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa, e-mail:<br />
bogumil.chilinski@gmail.com.<br />
W zwiàzku z tym w wielu sytuacjach nie jest mo˝liwe<br />
(wr´cz niewskazane) zrezygnowanie z obiektów<br />
o du˝ej z∏o˝onoÊci technicznej. Nasuwajà si´ pytania<br />
dotyczàce mo˝liwoÊci: modelowania, projektowania,<br />
badania oraz diagnozowania stanu technicznego.<br />
W przypadku prostych obiektów, ka˝de<br />
z tych zadaƒ jest stosunkowo ∏atwe. Wraz ze zwi´kszaniem<br />
poziomu skomplikowania uk∏adu nale˝y<br />
przewidywaç pojawienie si´ pewnych trudnoÊci,<br />
które mogà wynikaç np. z trudnoÊci w poprawnym<br />
okreÊleniu symptomów diagnostycznych lub z mo˝liwoÊci<br />
pomiarowych. Najcz´Êciej korzysta si´ z wyników<br />
odpowiednio przemyÊlanych eksperymentów.<br />
Pozwala to na ustalenie charakterystyki amplitudowo-cz´stotliwoÊciowej<br />
danego obiektu. Dla „nieskomplikowanych”<br />
obiektów analiza taka jest relatywnie<br />
∏atwa – zidentyfikowanie „anatomii” struktury<br />
widmowej jest intuicyjne. Natomiast wraz ze wzrostem<br />
z∏o˝onoÊci obiektu technicznego roÊnie skomplikowanie<br />
jego odpowiedzi dynamicznej. W konsekwencji<br />
proces dekompozycji widma na poszczególne<br />
sk∏adowe mo˝e staç si´ utrudniony. Problem<br />
jest o tyle istotny, ˝e proces identyfikacji parametrycznej<br />
modelu wygodnie jest prowadziç na<br />
podstawie miar spektralnych.<br />
Jednà z metod wyeliminowania tych niedogodnoÊci<br />
jest wst´pna analiza odpowiedzi dynamicznej<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
29
modelu, a w przypadku ruchu okresowego – identyfikacja<br />
problemu w dziedzinie cz´stotliwoÊci.<br />
W tym miejscu warto podkreÊliç, ˝e rozwiàzania<br />
numeryczne sà w takim zagadnieniu ma∏o praktyczne.<br />
Zwiàzane jest to z charakterem otrzymywanych<br />
wyników w postaci ciàgu wektorów rozwiàzania<br />
w wybranych punktach czasowych. Niestety rozwiàzanie<br />
dyskretne nie pozwala na bezpoÊrednià ocen´<br />
wp∏ywu poszczególnych parametrów modelu na<br />
charakterystyki widmowe.<br />
Sytuacja zmienia si´ radykalnie w momencie znalezienia<br />
zamkni´tego rozwiàzania. Mo˝liwe jest wtedy<br />
wykorzystanie ca∏ego wachlarza metod analizy matematycznej<br />
w celu zbadania otrzymanych rozwiàzaƒ,<br />
a w konsekwencji wykorzystania wyników do procesu<br />
identyfikacji parametrycznej modelu.<br />
Model uk∏adu wirujàcego<br />
z zaburzeniem momentu obrotowego<br />
Zjawisko zaburzenia momentu obrotowego jest<br />
powszechne w szeroko poj´tej budowie i eksploatacji<br />
maszyn. Wyst´puje np. we wszelkiego typu maszynach<br />
turbinowych lub silnikach t∏okowych. OczywiÊcie<br />
w zale˝noÊci od parametrów uk∏adu i punktu pracy,<br />
zmiennoÊç momentu oraz nieod∏àczne drgania<br />
skr´tne b´dà osiàgaç ró˝ne amplitudy. Problem ten<br />
jest o tyle istotny, ˝e w jego konsekwencji w uk∏adzie<br />
pojawiajà si´ znaczne nadwy˝ki dynamiczne.<br />
W przypadku silników t∏okowych drgania skr´tne<br />
w otoczeniu cz´stoÊci w∏asnej mogà nawet doprowadziç<br />
do uszkodzenia obiektu. Ponadto w obliczeniach<br />
wytrzyma∏oÊciowych nale˝y uwzgl´dniç wytrzyma∏oÊç<br />
zm´czeniowà. Zasadniczo mo˝na okreÊliç<br />
3 êród∏a powstawania zjawiska zaburzenia momentu<br />
obrotowego:<br />
– zmiennoÊç momentu nap´dowego w zale˝noÊci<br />
od parametrów pracy uk∏adu, tj. czasu, po∏o˝enia,<br />
pr´dkoÊci itp.,<br />
– zmiennoÊç momentu oporowego w zale˝noÊci<br />
od parametrów pracy uk∏adu, tj. czasu, po∏o˝enia,<br />
pr´dkoÊci itp.,<br />
– zale˝noÊç parametrów uk∏adu, takich jak sztywnoÊç,<br />
t∏umienie itp., od parametrów pracy uk∏adu,<br />
tj. czasu, po∏o˝enia, pr´dkoÊci itp.<br />
W celu zbadania tych zjawisk dog∏´bniej zaproponowano<br />
model o wysokim poziomie abstrakcji,<br />
w którym wyst´powanie drgaƒ skr´tnych ma znaczàcy<br />
wp∏yw na dynamik´ ca∏ego uk∏adu. Zaproponowany<br />
model fizyczny (rys. 1) sk∏ada si´ z tarczy<br />
o masie m i momencie bezw∏adnoÊci I, zamocowanej<br />
mimoÊrodowo na wale, w odleg∏oÊci e od osi obrotu.<br />
Sam wa∏ jest podatny gi´tnie oraz sztywny skr´tnie.<br />
SztywnoÊç gi´tna wa∏u wynosi k.<br />
Pomimo pozornej prostoty tego modelu mo˝liwe<br />
jest jego efektywne zastosowanie w opisie matematycznym<br />
bardziej skomplikowanych obiektów. Warunkiem<br />
jest poprawne przeprowadzenie procesu<br />
identyfikacji modelu dynamicznego. Równania ruchu<br />
badanego uk∏adu (znalezione z wykorzystaniem<br />
formalizmu równaƒ Lagrange’a II rodzaju) majà<br />
nast´pujàcà postaç:<br />
(3)<br />
Uk∏ad równaƒ ró˝niczkowych (1) – (3) jest nieliniowym<br />
sprz´˝onym uk∏adem równaƒ ró˝niczkowych<br />
zwyczajnych rz´du drugiego. Nale˝y podkreÊliç,<br />
˝e dla uk∏adu tej klasy nie istnieje zamkni´ty<br />
algorytm poszukiwania jego ca∏ek szczególnych. Co<br />
wi´cej, nie istnieje zamkni´ta forma rozwiàzania.<br />
Ponadto charakter pracy wi´kszoÊci uk∏adów nap´dowych<br />
wià˝e si´ z pewnymi ograniczeniami ruchu<br />
obrotowego. Po∏o˝enie kàtowe wirnika wygodnie<br />
jest przedstawiç w postaci sumy ruchu podstawowego<br />
oraz zaburzenia. Korzystanie z takiej formy<br />
uzasadnione jest przejrzystoÊcià, jakà daje rozdzielenie<br />
ruchu na jego cz´Êç zasadniczà oraz zaburzenie,<br />
które mo˝na traktowaç jako swego rodzaju ruch<br />
paso˝ytniczy. Zatem kàt obrotu wa∏u mo˝na zapisaç<br />
jako:<br />
gdzie:<br />
– ruch podstawowy,<br />
– zaburzenie ruchu – najcz´Êciej opisane<br />
pewnà funkcjà okresowà.<br />
Dodatkowo nale˝y za∏o˝yç, ˝e amplituda zaburzenia<br />
kàtowego nie mo˝e przekraczaç pewnych<br />
dopuszczalnych wartoÊci. Du˝e odst´pstwa ca∏kowitego<br />
przemieszczenia kàtowego od ruchu podstawowego<br />
sà niedopuszczalne, poniewa˝ wp∏yn´-<br />
∏oby to istotnie na dzia∏anie uk∏adu jako ca∏oÊci.<br />
Ograniczenie to mo˝na sformu∏owaç w sposób<br />
nast´pujàcy:<br />
gdzie:<br />
– maksymalna dopuszczalna amplituda<br />
zaburzenia po∏o˝enia kàtowego,<br />
(1)<br />
(2)<br />
(4)<br />
(5)<br />
– wielokrotnoÊç kàta w kàcie π.<br />
Ponadto, stosunek amplitudy pr´dkoÊci zaburzenia<br />
do pr´dkoÊci ruchu podstawowego jest ograniczony.<br />
Uzasadnione jest to faktem, ˝e praca uk∏adu<br />
mechanicznego z du˝ymi zmianami pr´dkoÊci kàtowej<br />
jest w wi´kszoÊci przypadków niedopuszczalna.<br />
Rys. 1. Model wa∏u [1]<br />
30 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
Ograniczenie to mo˝na sformu∏owaç w nast´pujàcy<br />
sposób:<br />
gdzie:<br />
– maksymalny dopuszczalny iloraz amplitudy<br />
pr´dkoÊci zaburzenia i pr´dkoÊci kàtowej wa∏u.<br />
Po zastosowaniu za∏o˝eƒ (4) – (6) do uk∏adu równaƒ<br />
(1) – (3) oraz po przekszta∏ceniach algebraicznych<br />
i trygonometrycznych otrzymuje si´ nast´pujàce<br />
uproszczenie analizowanego problemu:<br />
(6)<br />
(7)<br />
(8)<br />
(9)<br />
Gotowe do pracy stanowisko badawcze, którego<br />
projekt zosta∏ wykonany w ramach pracy przejÊciowej<br />
realizowanej w Pracowni Wibroakustyki, przedstawiono<br />
na rys. 2.<br />
Eksperyment weryfikujàcy<br />
Zastosowany w eksperymencie wirnik zosta∏ wykonany<br />
ze stali (materia∏ o liniowych charakterystykach).<br />
W trakcie eksperymentu zadawano sta∏à<br />
pr´dkoÊç kàtowa wa∏u oraz badano drgania ustalone<br />
obiektu. W zwiàzku z tym, w równaniach (7) – (9),<br />
z dobrym przybli˝eniem mo˝na przyjàç:<br />
(10)<br />
(11)<br />
(12)<br />
Do wyznaczenia ca∏ek szczególnych uk∏adu (7) – (9)<br />
wykorzystano metod´ Krylowa-Bogulobova [3, 4].<br />
Rozwiàzanie analizowanego uk∏adu równaƒ ma nast´pujàcà<br />
postaç:<br />
Stanowisko do badania wirników<br />
(13)<br />
Weryfikacj´ zaproponowanego modelu mo˝na<br />
przeprowadziç jedynie metodà doÊwiadczalnà. Tylko<br />
poprawnie przeprowadzony eksperyment mo˝e byç<br />
ostatecznym argumentem za przyj´ciem ka˝dego<br />
zaproponowanego modelu oraz stosowanych uproszczeƒ.<br />
W tym celu zaprojektowano odpowiednie stanowisko<br />
badawcze, sk∏adajàce si´ z elementów<br />
wykorzystanych w analizowanym uk∏adzie. Stanowisko<br />
zosta∏o z∏o˝one i przygotowane do uruchomienia<br />
w Pracowni Wibroakustyki Instytutu Podstaw<br />
Budowy Maszyn Politechniki Warszawskiej.<br />
Ze wzgl´du na mo˝liwoÊci badawcze oraz dost´pnà<br />
infrastruktur´ przyj´to nast´pujàce za∏o˝enia:<br />
– mo˝liwoÊç badania wielu wirników o jednym lub<br />
kilku stopniach swobody,<br />
– mo˝liwoÊç badania wirników o ró˝nych masach<br />
i sztywnoÊciach,<br />
– mo˝liwoÊç wytwarzania<br />
zmiennego momentu nap´dowego<br />
lub oporowego z wykorzystaniem<br />
zewn´trznego mechanizmu,<br />
– maksymalna pr´dkoÊç obrotowa<br />
uk∏adu nie przekracza<br />
3000 obr/min,<br />
– pomiary drgaƒ poprzecznych<br />
oraz skr´tnych b´dà realizowane<br />
przy u˝yciu laserowych<br />
czujników przemieszczeƒ.<br />
gdzie:<br />
– cz´stoÊç zaburzenia.<br />
(14)<br />
(15)<br />
Rys. 2. Projekt stanowiska badawczego:<br />
obiekt badany – 7, podpory – 1 i 2;<br />
tuleje redukcyjne – 5 i 6; ∏o˝ysko<br />
liniowe 10 [2]<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
31
W rozpatrywanym eksperymencie cz´stoÊç wytwarzanego<br />
zaburzenia momentu by∏a 3 razy wi´ksza<br />
ni˝ pr´dkoÊç kàtowa wa∏u:<br />
(16)<br />
Widmo rozwiàzania dla zadanych wartoÊci parametrów<br />
uk∏adu przedstawiono na wykresach<br />
(rys. 3 i 4).<br />
Zestawienie wyników eksperymentu zosta∏o przedstawione<br />
na wykresach (rys. 5 i 6).<br />
Identyfikacja parametryczna modelu<br />
Dysponowanie danymi eksperymentalnymi umo˝liwia<br />
bezpoÊrednià konfrontacj´ modelu z rzeczywistoÊcià.<br />
Analizowane rozwiàzanie teoretyczne jest<br />
jednoznacznie okreÊlone przez wiele parametrów<br />
(ogólnie parametry te mo˝na oznaczyç ). Przez porównanie<br />
pomiarów doÊwiadczalnych i rozwiàzania<br />
, modelu teoretycznego mo˝liwe jest<br />
wyznaczenie wartoÊci parametrów pe∏niàcych<br />
w tak postawionym zadaniu rol´ zmiennych decyzyjnych.<br />
Sformu∏owanie to mo˝na zapisaç nast´pujàco<br />
w dziedzinie czasu [5]:<br />
(17)<br />
gdzie:<br />
– rozwiàzanie modelowe,<br />
– wynik eksperymentu,<br />
– operator selekcji w dziedzinie<br />
czasu,<br />
– dopuszczalny sumaryczny<br />
b∏àd procesu identyfikacji.<br />
Rys. 3. Widmo przemieszczeƒ poprzecznych wirnika – obliczenia modelowe<br />
W tym miejscu warto podkreÊliç<br />
koniecznoÊç wykorzystania operatora<br />
selekcji w dziedzinie czasu .<br />
Podyktowane jest to brakiem mo˝liwoÊci<br />
zarejestrowania sygna∏u<br />
bez dodatkowych informacji<br />
niezwiàzanych z identyfikowanym<br />
modelem. W ten sposób nadmiarowe<br />
informacje sà usuwane, a b∏´dy<br />
procesu identyfikacji sà mniejsze.<br />
Ze wzgl´du na charakter otrzymywanych<br />
wyników (sygna∏y okresowe<br />
spe∏niajàce warunki Dirichleta)<br />
oraz aktualnie stosowane techniki<br />
analizy sygna∏ów, wygodnie jest dokonaç<br />
transformacji równania (17)<br />
do dziedziny cz´stotliwoÊci:<br />
(18)<br />
(19)<br />
gdzie:<br />
– wynik eksperymentu,<br />
– operator selekcji i uÊredniania<br />
w dziedzinie cz´stotliwoÊci.<br />
Rys. 4. Widmo przemieszczeƒ poprzecznych wirnika – obliczenia modelowe z uwzgl´dnieniem<br />
pomiaru<br />
Dla rozpatrywanego zagadnienia<br />
(7) – (9) zaproponowano dwuetapowy<br />
proces identyfikacji modelu<br />
parametrycznego. W pierwszym<br />
kroku ustalano wartoÊci nieznanych<br />
cz´stotliwoÊci, a nast´pnie<br />
w kolejnym etapie ustalano amplitudy<br />
(rys. 7, 8). Podyktowane to<br />
by∏o strukturà widmowà otrzymywanych<br />
wyników (13) – (14), w której<br />
amplitudy zale˝à od cz´stotliwoÊci<br />
drgaƒ (jak w przypadku drgaƒ wymuszonych).<br />
32 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
W celu porównywania wyników teoretycznych<br />
i doÊwiadczalnych przyj´to metryk´ w postaci iloczynu<br />
skalarnego sygna∏u badanego z sygna∏em<br />
sinusoidalnym o poszukiwanej cz´stotliwoÊci:<br />
lub w postaci unormowanej:<br />
(20)<br />
Podsumowanie<br />
Znalezienie rozwiàzania przedstawionego w pracy<br />
modelu dynamicznego wirnika z uwzgl´dnieniem<br />
dzia∏ania zaburzonego momentu obrotowego jest<br />
mo˝liwe. W tym celu nale˝y dokonaç odpowiednich<br />
uproszczeƒ przedstawionych w treÊci artyku∏u. Znalezienie<br />
ca∏ek analizowanego uk∏adu równaƒ jest<br />
bardzo po˝àdane ze wzgl´du na jego analityczny<br />
charakter. Dzi´ki temu mo˝liwe jest wykorzystanie<br />
ca∏ego spektrum metod matematycznych w procesie<br />
projektowania.<br />
(21)<br />
Rys. 5. Widmo przemieszczeƒ poprzecznych wirnika – eksperyment (skala liniowa)<br />
Rys. 6. Widmo przemieszczeƒ poprzecznych wirnika – eksperyment (skala logarytmiczna)<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
33
Rys. 7. Etap 1 procesu identyfikacji modelu parametrycznego – identyfikacja cz´stotliwoÊci<br />
Rys. 8. Etap 2 procesu identyfikacji modelu parametrycznego – identyfikacja amplitud<br />
Jednak samo rozwiàzanie nie tworzy rzeczywistoÊci.<br />
Konieczna jest weryfikacja doÊwiadczalna znalezionego<br />
wyniku. Jedynie konfrontacja modelu<br />
z eksperymentem mo˝e daç pewnoÊç dotyczàcà jego<br />
poprawnoÊci. Wyniki przeprowadzonych badaƒ stanowiskowych<br />
pokazujà pewnà zgodnoÊç przewidywaƒ<br />
teoretycznych z doÊwiadczeniami.<br />
OczywiÊcie, ze wzgl´dów technicznych i rachunkowych,<br />
niemo˝liwe jest uwzgl´dnienie wszystkich<br />
zjawisk fizycznych w modelu. Fakt ten mo˝e byç<br />
jednà z wielu przyczyn obserwowanych niezgodnoÊci.<br />
W celu wyeliminowania niezb´dnych uproszczeƒ<br />
warto uwzgl´dniane w modelu zjawiska potraktowaç<br />
w sposób ogólny. Nast´pnie tak dobraç<br />
wartoÊci parametrów modelu, aby uzyskaç zgodnoÊç<br />
z wynikami doÊwiadczalnymi, czyli dokonaç<br />
identyfikacji parametrycznej modelu. Ze wzgl´du na<br />
charakter otrzymywanych wyników proces ten najlepiej<br />
jest wykonywaç w dziedzinie cz´stotliwoÊci,<br />
w dwóch etapach. Na poczàtku okreÊliç nieznane<br />
cz´stotliwoÊci sk∏adowych, a nast´pnie znaleêç ich<br />
amplitudy. Tak zaproponowany algorytm zosta∏<br />
wykorzystany do wyników badaƒ zaprezentowanych<br />
w treÊci artyku∏u. W ten sposób uda∏o si´ poprawnie<br />
zidentyfikowaç model dynamiczny uk∏adu wirnikowego<br />
ze sprz´˝eniem drgaƒ skr´tnych i gi´tnych,<br />
co Êwiadczy o jego u˝ytecznoÊci.<br />
LITERATURA<br />
1. Dàbrowski Z.: Wa∏y maszynowe. Paƒstwowe Wydawnictwo<br />
Naukowe, Warszawa 1999.<br />
2. Kinalski A.: Projekt stanowiska badawczego do analizy<br />
sprz´˝enia drgaƒ poprzecznych oraz skr´tnych w uk∏adach<br />
wirujàcych. Praca przejÊciowa ZPKiEM, Politechnika Warszawska<br />
rok 2014.<br />
3. Pilipchuk V.N.: Nonlinear Dynamics: Between Linear and<br />
Impact Limits. Springer, Berlin 2010.<br />
4. Minorsky N.: Drgania nieliniowe. Paƒstwowe Wydawnictwo<br />
Naukowe, Warszawa 1967.<br />
5. Batko W., Dàbrowski Z., Kiciƒski J.: Nonlinear Effects in<br />
Technical Diagnostics. ITE-PIB, Radom 2008.<br />
34 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
Badania wiskotycznych t∏umików drgaƒ skr´tnych<br />
wa∏u korbowego silnika spalinowego<br />
The viscous torsional vibration dampers of the<br />
combustion engine crankshaft researches<br />
CELINA JAGIE¸OWICZ-RYZNAR<br />
Streszczenie: W artykule przedstawiono problematyk´ sprawdzenia przydatnoÊci do dalszej eksploatacji wiskotycznych<br />
t∏umików drgaƒ skr´tnych. Na specjalnie utworzonym stanowisku badawczo-pomiarowym ustalono charakterystyki<br />
amplitudowo-cz´stotliwoÊciowe, na podstawie których oceniono stan techniczny t∏umików.<br />
S∏owa kluczowe: t∏umik wiskotyczny, wspó∏czynnik t∏umienia, skutecznoÊç, moment bezw∏adnoÊci<br />
Abstract: The usefulness testing of the viscous torsional vibration dampers to the further exploitation is the issue of this<br />
paper. On the specially created research work station the amplitude-frequency characteristics, being the base to assess<br />
the dampers technical state, were determined.<br />
Keywords: viscous damper, damping factor, efficiency, the moment of inertia<br />
W obecnym czasie w∏aÊciciele i u˝ytkownicy jednostek<br />
p∏ywajàcych wymagajà od projektantów<br />
i producentów du˝ej ˝ywotnoÊci, a przede wszystkim<br />
niezawodnoÊci okr´tów w trudnych warunkach<br />
eksploatacji. Jednym z podstawowych zespo∏ów,<br />
którego trwa∏oÊç i niezawodnoÊç przek∏ada si´<br />
zastosowano w USA na poczàtku XX wieku w przemyÊle<br />
okr´towym do t∏umienia drgaƒ skr´tnych<br />
wa∏ów rozrzàdu w silnikach okr´tów podwodnych<br />
[2].<br />
Przyk∏adowe rozwiàzanie konstrukcyjne t∏umika WT<br />
pokazano na rys. 1.<br />
a) b)<br />
Rys. 1. Wiskotyczny t∏umik drgaƒ skr´tnych: a) przekrój [2], b) widok z zamkni´tà pokrywà [1]<br />
w sposób bezpoÊredni na niezawodnoÊç jednostki<br />
p∏ywajàcej, jest silnik. Stan techniczny silnika zale˝y<br />
przede wszystkim od u˝ytkowania, czyli odpowiedniego<br />
diagnozowania, serwisowania, a tak˝e od wymiany<br />
odpowiednich podzespo∏ów [1, 2]. Problem ten<br />
dotyczy mi´dzy innymi t∏umików drgaƒ skr´tnych.<br />
SpoÊród wielu rozwiàzaƒ konstrukcyjnych najcz´Êciej<br />
stosowane w przemyÊle okr´towym sà t∏umiki<br />
wiskotyczne (WT). Pierwsze tego typu t∏umiki<br />
Dr in˝. Celina Jagie∏owicz-Ryznar – Politechnika Rzeszowska<br />
im. I. ¸ukasiewicza, Al. Powstaƒców Warszawy 12,<br />
Rzeszów 35-959, cjr@prz.edu.pl.<br />
Wiskotyczny t∏umik drgaƒ skr´tnych sk∏ada si´<br />
z trzech podstawowych cz´Êci: obudowy, pokrywy<br />
i pierÊcienia bezw∏adnoÊciowego [2]. PierÊcieƒ bezw∏adnoÊciowy<br />
zanurzony jest w cieczy, która wype∏nia<br />
obudow´, jednoczeÊnie pozycjonowany jest w obudowie<br />
przez ∏o˝yska promieniowe lub osiowe [1].<br />
Do nape∏niania t∏umików wiskotycznych stosuje<br />
si´ stabilizowane oleje silikonowe o lepkoÊci do<br />
1 000 000 cSt (rys. 2).<br />
Wymiary geometryczne t∏umików zale˝à od wymagaƒ<br />
stawianych przez producenta silnika oraz<br />
wielkoÊci przestrzeni w komorze silnika, w której<br />
t∏umik ma byç zamontowany [1, 2].<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
35
T∏umiki te powinny byç serwisowane co 12 000 godzin.<br />
Serwisowanie t∏umika polega na pobraniu próbki<br />
oleju silikonowego oraz okreÊleniu stopnia jego<br />
zanieczyszczenia i lepkoÊci. Us∏ug´ takà wykonujà<br />
wyspecjalizowane firmy. Na podstawie wyników badaƒ<br />
oleju silikonowego mo˝na dopuÊciç t∏umik do<br />
dalszej eksploatacji, a w przypadku zdecydowanej<br />
zmiany lepkoÊci oleju silikonowego lub du˝ej iloÊci<br />
Rys. 2. Olej silikonowy z widocznymi wtràceniami metalicznymi<br />
[1]<br />
zanieczyszczeƒ t∏umik musi byç poddany przeglàdowi<br />
lub regeneracji [2, 3].<br />
Okresowa diagnostyka (badania) t∏umików mo˝e<br />
byç prowadzona jedynie przez wyspecjalizowany<br />
personel firmy produkujàcej lub serwisujàcej t∏umiki,<br />
posiadajàcej stosowne certyfikaty (rys. 3).<br />
Jednà z takich firm jest firma DAMPOL, w której<br />
przeprowadzono badania. Przedsi´biorstwo DAMPOL<br />
posiada nowoczesne zaplecze pomiarowe wraz ze<br />
specjalistycznym parkiem maszynowym.<br />
Badaniu poddano wiskotyczne t∏umiki drgaƒ skr´tnych<br />
wa∏u korbowego silnika 2112SSF, który jest<br />
g∏ównym silnikiem jednostek p∏ywajàcych. Schemat<br />
stanowiska pomiarowo-badawczego oraz wymiary<br />
t∏umika pokazano na rys. 4.<br />
Stanowisko, na którym przeprowadzano badania,<br />
sk∏ada si´ z u∏o˝yskowanego wa∏u o d∏ugoÊci oko∏o<br />
1000 mm, jednym koƒcem przyspawanego na sztywno<br />
do p∏yty, na którego drugim swobodnym koƒcu<br />
zamontowano ko∏nierz, w celu umo˝liwienia monta˝u<br />
badanego t∏umika drgaƒ skr´tnych.<br />
Do swobodnego koƒca wa∏u promieniowo, na<br />
sztywno zamontowano dêwigni´ o d∏ugoÊci oko∏o<br />
500 mm, na koƒcu której zainstalowano silnik elekt-<br />
a) b)<br />
Rys. 3. Wiskotyczny t∏umik drgaƒ skr´tnych: a) widok t∏umika ze zdemontowanà pokrywà i widocznym olejem silikonowym<br />
o konsystencji ˝elu, b) widoczne adhezyjne w˝ery, które powsta∏y w wyniku nieprawid∏owego magazynowania lub eksploatacji<br />
t∏umika [1]<br />
Rys. 4. Schemat stanowiska pomiarowo-badawczego<br />
36 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
yczny. Na wale wirnika zamontowano niewywa-<br />
˝onà mas´. WielkoÊç niewywa˝enia mo˝na regulowaç.<br />
Na swobodnym koƒcu wa∏u zamontowano<br />
czujnik drgaƒ skr´tnych. Silnik elektryczny po w∏àczeniu<br />
obraca si´, powodujàc drgania dêwigni, która<br />
z kolei poprzez sztywne po∏àczenie z wa∏em wywo-<br />
∏uje jego drgania skr´tne, które badany t∏umik<br />
eliminuje. WielkoÊç drgaƒ skr´tnych mierzy czujnik<br />
i przekazuje do rejestratora. Cz´stoÊç drgaƒ zmienia<br />
si´, zmieniajàc obroty silnika elektrycznego i zapewniajàc<br />
cz´stoÊç drgaƒ w przedziale 60 – 80 rad/s,<br />
co odpowiada pr´dkoÊci obrotowej wa∏u g∏ównego<br />
silnika spalinowego jednostki p∏ywajàcej w zakresie:<br />
od 573 do 764 obr/min.<br />
Zmiana po∏o˝enia masy powodowa∏a zmian´ amplitudy<br />
si∏y wymuszajàcej drgania skr´tne wa∏u<br />
pomiarowego. Badania polega∏y na wyznaczeniu<br />
charakterystyk amplitudowo-cz´stoÊciowych (rys. 5)<br />
dla dwóch t∏umików:<br />
„ma∏ej” – charakterystyki 3 i 4 – wielkoÊç masy<br />
niewywa˝onej 50 g<br />
„du˝ej” – charakterystyki 1 i 2 – wielkoÊç masy<br />
niewywa˝onej 100 g<br />
Celem badaƒ by∏o sprawdzenie, czy t∏umik WT-1<br />
nadaje si´ do dalszej eksploatacji, wzgl´dnie do<br />
remontu. Badane t∏umiki nale˝à do grupy „du˝ych”<br />
t∏umików, których koszt wykonania mo˝e byç<br />
wysoki.<br />
Ustalenie wzorcowego t∏umika odbywa∏o si´ przez<br />
nadzór produkcji tego t∏umika. T∏umik ten póêniej<br />
zosta∏ zamontowany na silniku 2112SSF i gdzie by∏y<br />
mierzone drgania skr´tne wa∏u korbowego. Poziom<br />
drgaƒ wa∏u korbowego silnika by∏ zgodny z warunkami<br />
odbioru silnika.<br />
Moment skuteczny wynosi:<br />
l skut.<br />
= l o<br />
+ l ef<br />
(1)<br />
Rys. 5. Charakterystyki amplitudowo-cz´stoÊciowe badanych t∏umików: 1 – t∏umik WT-1 przekazany do regeneracji – wymuszenie<br />
„du˝e”, 2 – t∏umik WT-2 wzorcowy – wymuszenie „du˝e”, 3 – t∏umik WT-1 przekazany do regeneracji – wymuszenie „ma∏e”,<br />
4 – t∏umik WT-2 wzorcowy – wymuszenie „ma∏e”<br />
WT-1/ t∏umik sprawdzany przekazany do regeneracji<br />
– charakterystyki 1 i 3;<br />
WT-2/ t∏umik wzorcowy – charakterystyki 2 i 4.<br />
Producent t∏umika udost´pni∏ nast´pujàce dane<br />
techniczne badanego t∏umika:<br />
l p = 13,4 kgm 2 – moment bezw∏adnoÊci pierÊcienia;<br />
l o = 8,7 kgm 2 – moment bezw∏adnoÊci obudowy<br />
i pokrywy;<br />
l skut. = 14,6 kgm 2 – skuteczny moment bezw∏adnoÊci.<br />
LepkoÊç kinematyczna oleju silikonowego –<br />
150 000 cSt w temperaturze 25°C.<br />
Badania przeprowadzono przy dwóch amplitudach<br />
wymuszenia:<br />
l ef<br />
– efektywny moment bezw∏adnoÊci t∏umika WT [4].<br />
Stàd wspó∏czynnik t∏umienia efektywnego t∏umika<br />
dla danego ω, jest równy:<br />
Po podstawieniu danych otrzymano: α = ok. 11,9ω,<br />
Nms.<br />
(2)<br />
(3)<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
37
Rys. 6. Wykres energii rozproszonej (wzgl´dnej)<br />
w t∏umiku WT w funkcji η [4]<br />
Na wykresie (rys. 6) przedstawiono zale˝noÊç energii<br />
(wzgl´dnej) rozproszonej w t∏umiku wiskotycznym<br />
w ciàgu jednego okresu w funkcji wspó∏czynnika<br />
η:<br />
Na podstawie wykresu (rys. 6) optymalny wspó∏czynnik<br />
t∏umienia α opt<br />
(η = 1) jest równy<br />
(4)<br />
α opt<br />
= l p<br />
· ω (5)<br />
Przy optymalnym t∏umieniu efektywny moment<br />
bezw∏adnoÊci:<br />
l ef<br />
= 0,5 · l p<br />
(6)<br />
SkutecznoÊç t∏umika drgaƒ zale˝y od cz´stoÊci, przy<br />
której „pracuje”. Najwi´kszà skutecznoÊç t∏umik ma<br />
(teoretycznie) w rezonansie, a praktycznie w strefie<br />
rezonansu.<br />
W przypadku t∏umienia drgaƒ skr´tnych wa∏u korbowego<br />
silnika spalinowego w miejsce ω we wzorze<br />
(5) nale˝y podstawiç g∏ównà cz´stoÊç skr´tnà<br />
wa∏u ∏àcznie z t∏umikiem, co oznacza, ˝e t∏umik dobiera<br />
si´ (lub projektuje) do pracy w rezonansie<br />
(praktycznie: do pracy w strefie rezonansowej). Zakres<br />
strefy rezonansowej n rez<br />
∈ zale˝y od<br />
wartoÊci dopuszczalnej drgaƒ skr´tnych wa∏u korbowego<br />
silnika spalinowego.<br />
Wnioski<br />
Sprawdzany t∏umik przy zwi´kszonym wymuszeniu<br />
(wykres 1, rys. 5), w porównaniu z t∏umikiem<br />
„dobrym”, przy tym samym wymuszeniu (wykres 2,<br />
rys. 5), mia∏ drgania zwi´kszone w rezonansie<br />
o ok. 32,5%. Ten sam t∏umik przy zmniejszonym<br />
wymuszeniu (wykres 3, rys. 5), w porównaniu z t∏umikiem<br />
„dobrym” (wykres 4, rys. 5), mia∏ drgania<br />
zwi´kszone o ok. 18,2%. Na tej podstawie stwierdzono,<br />
˝e badany t∏umik WT-1 nie nadaje si´ do eksploatacji.<br />
Poniewa˝ cz´stoÊci rezonansowe badanych<br />
t∏umików by∏y takie same ω = 65 ±1,1/rad oraz<br />
t∏umik TW-1 nie utraci∏ ca∏kowicie sprawnoÊci, to<br />
z du˝ym prawdopodobieƒstwem mo˝na<br />
stwierdziç, ˝e t∏umik WT-1 nadaje si´<br />
do remontu. Dok∏adna ocena stanu<br />
technicznego t∏umika jest mo˝liwa po<br />
jego demonta˝u. Badane t∏umiki nale˝à<br />
do kategorii „du˝ych” t∏umików,<br />
których koszt wykonania jest znaczny,<br />
remont t∏umika mo˝e byç wówczas<br />
uzasadniony ekonomicznie, uwzgl´dniajàc<br />
fakt, ˝e konstrukcja t∏umika jest prosta, a sam<br />
remont mo˝e polegaç g∏ównie na wymianie czynnika<br />
t∏umiàcego. Przyj´to, ˝e t∏umik WT-1 w chwili<br />
oddania do eksploatacji by∏ sprawny, a pogorszenie<br />
sprawnoÊci (skutecznoÊci) t∏umika nastàpi∏o<br />
w czasie jego eksploatacji. Dla ka˝dego t∏umika,<br />
szczególnie typu „du˝ego” i specjalnego przeznaczenia<br />
(np. do silników okr´towych), powinien byç<br />
okreÊlony czas eksploatacji (resurs) do przeglàdu<br />
(sprawdzenia sprawnoÊci t∏umika) i ewentualnego<br />
remontu.<br />
Resurs t∏umika powinien dotyczyç zarówno godzin<br />
pracy silnika, np. 100 tys. godz., jak i czasu od monta˝u<br />
t∏umika do chwili wspomnianej kontroli.<br />
T∏umik (silnik) nieeksploatowany przez odpowiednio<br />
d∏ugi czas mo˝e „utraciç” sprawnoÊç na skutek:<br />
– wystàpienia trwa∏ych odkszta∏ceƒ ∏o˝yska Êlizgowego<br />
w t∏umiku pod wp∏ywem stosunkowo znacznej<br />
si∏y ci´˝koÊci pierÊcienia (uwaga dotyczy „du˝ych”<br />
t∏umików), która dzia∏a ca∏y czas w tym samym<br />
miejscu. W strefie kontaktu pomi´dzy stykajàcymi<br />
si´ powierzchniami pierÊcienia i panewki wyst´puje<br />
zjawisko pe∏zania, którego skutkiem mo˝e byç<br />
cz´Êciowe „zakleszczenie” ∏o˝yska, a po uruchomieniu<br />
silnika – jego zatarcie. T∏umik WT (silnik) powinien<br />
byç, co pewien czas, uruchamiany (bez obcià-<br />
˝enia) w celu przesmarowania i zmiany miejsc<br />
styku wszystkich w´z∏ów tarciowych ca∏ego uk∏adu<br />
silnik – t∏umik;<br />
– „bezruchu” pierÊcienia (w d∏ugim przedziale<br />
czasu wyst´puje zjawisko starzenia si´ p∏ynu t∏umiàcego,<br />
co mo˝e spowodowaç znaczne zmniejszenie<br />
jego lepkoÊci);<br />
– rozpadu d∏ugich wiàzaƒ molekularnych w oleju<br />
silikonowym, dlatego te˝ producent oleju silikonowego<br />
zaleca, ˝e po roku sk∏adowania konieczne<br />
jest cz´ste sprawdzanie jego lepkoÊci.<br />
LITERATURA<br />
1. DAMPOL Budy G∏ogowskie. Materia∏y firmowe, 2014.<br />
2. Homik W.: Szerokopasmowe t∏umiki drgaƒ skr´tnych.<br />
WNITE-PIB, Radom 2012.<br />
3. Homik W.: Projektowanie wiskotycznych t∏umików drgaƒ<br />
skr´tnych. Przeglàd Mechaniczny, nr 10, 2007.<br />
4. Giergiel J.: T∏umienie drgaƒ mechanicznych. WNT, Warszawa<br />
1990.<br />
38 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
Innowacyjne urzàdzenie<br />
do eksperymentalnej identyfikacji dynamicznych<br />
wskaêników interakcji mobilnych maszyn roboczych<br />
z pod∏o˝em odkszta∏calnym<br />
Innovative system for experimental prediction of dynamic<br />
interaction between off-road machines and terrain<br />
PIOTR DUDZI¡SKI<br />
DAMIAN STEFANOW<br />
Streszczenie: W artykule zaprezentowano zwi´z∏y opis innowacyjnego urzàdzenia do eksperymentalnej identyfikacji<br />
dynamicznych wskaêników interakcji mobilnych maszyn roboczych z pod∏o˝em odkszta∏calnym. Dzi´ki obszernej<br />
analizie literatury Êwiatowej dotyczàcej obecnie wyst´pujàcych metod badania w∏asnoÊci wytrzyma∏oÊciowych gruntów,<br />
mo˝liwe by∏o zaprojektowanie nowatorskiego urzàdzenia pozbawionego wielu wad wyst´pujàcych w rozwiàzaniach<br />
konwencjonalnych. Na podstawie wst´pnych badaƒ innowacyjnym urzàdzeniem wykazano, ˝e gleby spoiste umacniajà<br />
si´ nawet kilkakrotnie podczas dynamicznego Êcinania.<br />
S∏owa kluczowe: terramechanika, grunt, podwozie<br />
Abstract: The article presents a brief description of an innovative device for experimental prediction of dynamic interaction<br />
between off-road machines and terrain. After exhaustive analysis of existing methods of determination of soil properties,<br />
a new device was designed. Initial tests have shown that cohesive soils strengthen up to a few times during dynamic<br />
shearing.<br />
Keywords: terramechanics, soil, undercarriage<br />
Rys. 1. Metodologia projektowania pojazdów terenowych – dla<br />
racjonalnego doboru uk∏adu jezdnego konieczna jest znajomoÊç<br />
zarówno parametrów pojazdu, jak i pod∏o˝a<br />
Prof. dr hab. in˝. Piotr Dudziƒski, prof. zw. – kierownik<br />
Katedry In˝ynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemys-<br />
∏owych, Politechnika Wroc∏awska, Wybrze˝e Wyspiaƒskiego<br />
27, 50-370 Wroc∏aw, e-mail: piotr.dudzinski@pwr.edu.pl;<br />
mgr in˝. Damian Stefanow – Katedra In˝ynierii Maszyn<br />
Roboczych i Pojazdów Przemys∏owych, Politechnika Wroc-<br />
∏awska, Wybrze˝e Wyspiaƒskiego 27, 50-370 Wroc∏aw,<br />
e-mail: damian.stefanow@pwr.edu.pl.<br />
Wspó∏czeÊnie wiele ga∏´zi<br />
przemys∏u wykorzystuje pojazdy<br />
poruszajàce si´ w terenie<br />
czy te˝ maszyny do prac ziemnych.<br />
Nale˝à do nich przede<br />
wszystkim budownictwo, rolnictwo,<br />
górnictwo oraz przemys∏<br />
wojskowy. Rosnàce wymagania<br />
dotyczàce mobilnoÊci<br />
pojazdów terenowych i maszyn<br />
roboczych wymuszajà na konstruktorach<br />
sta∏e poszukiwania<br />
lepszych rozwiàzaƒ, oferujàcych<br />
wi´ksze pr´dkoÊci oraz<br />
wi´ksze si∏y trakcyjne przy<br />
mniejszej destrukcji pod∏o˝a<br />
i mniejszym zu˝yciu paliwa.<br />
Projektowanie i optymalizacja<br />
tych pojazdów wymaga znajomoÊci<br />
opisu zjawisk w postaci modeli matematycznych<br />
wspó∏dzia∏ania elementów jezdnych czy narz´dzi<br />
roboczych z gruntem (rys. 1). Jednak˝e wspó∏czesna<br />
nauka nie dysponuje dotychczas zadowalajàcymi<br />
modelami matematycznymi, poniewa˝ w∏aÊciwoÊci<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
39
gruntu sà losowo zmienne. Zale˝à tak˝e od chwilowych<br />
warunków atmosferycznych.<br />
W zwiàzku z tym do opisu tych zjawisk wykorzystywane<br />
sà odpowiednie wskaêniki testowe, tzw. analogi<br />
procesu, pochodzàce z badaƒ eksperymentalnych<br />
gruntu, realizowanych za pomocà ró˝nych urzàdzeƒ<br />
pomiarowych. Niestety te standardowe urzàdzenia ze<br />
wzgl´du na ich geometri´, z regu∏y nieodpowiednià<br />
kinematyk´ i quasi-statycznà realizacj´ procesu badawczego<br />
wprowadzajà istotne b∏´dy do eksperymentalnej<br />
identyfikacji wskaêników oÊrodków rozdrobnionych.<br />
Stan wiedzy i techniki<br />
Wspó∏czesne firmy produkujàce urzàdzenia do<br />
badaƒ eksperymentalnych gruntów oferujà szeroki<br />
wachlarz standaryzowanych urzàdzeƒ. Wi´kszoÊç<br />
z nich wywodzi si´ jednak z mechaniki gruntów, a wi´c<br />
przystosowane sà do badaƒ z pr´dkoÊciami odpowiadajàcymi<br />
odkszta∏ceniom wyst´pujàcym w obiektach<br />
stanowiàcych przedmiot zainteresowania in˝ynierii<br />
làdowej. Na przyk∏ad standardowy aparat bezpoÊredniego<br />
Êcinania, s∏u˝àcy do wyznaczania wytrzyma∏oÊci<br />
gruntów na Êcinanie, umo˝liwia badanie<br />
z pr´dkoÊcià odkszta∏cenia od ok. 0,01 mm/min do<br />
1 mm/min. Pr´dkoÊç dynamicznego odkszta∏cenia<br />
Rys. 2. Zale˝noÊç kohezji od metody pomiarowej dla 6 ró˝nych gruntów. Opracowanie<br />
w∏asne na podstawie [6]<br />
Rys. 3. Zale˝noÊç kàta tarcia wewn´trznego od metody pomiarowej dla 6 ró˝nych<br />
gruntów; opracowanie w∏asne na podstawie [6]<br />
gruntu pod pojazdami terenowymi czy narz´dziami<br />
maszyn roboczych si´ga nawet ponad 5 m/s [1].<br />
Porównujàc te pr´dkoÊci, widaç, ˝e dynamiczne Êcinanie<br />
przebiega z pr´dkoÊcià nawet ponad 300 tysi´cy<br />
razy wi´kszà ni˝ w standardowych urzàdzeniach<br />
pomiarowych. Pr´dkoÊç ta nie pozostaje bez wp∏ywu<br />
na w∏asnoÊci gruntu. Jak wykaza∏y badania przeprowadzone<br />
przez autorów wynalazku zaprezentowanego<br />
w artykule, podczas dynamicznego Êcinania gruntu<br />
spoistego, zmierzona wytrzyma∏oÊç na Êcinanie mo˝e<br />
byç kilkakrotnie wy˝sza ni˝ podczas Êcinania quasi-<br />
-statycznego. Informacja ta staje si´ szczególnie istotna<br />
w odniesieniu do aktualnego trendu wyst´pujàcego<br />
wÊród pojazdów terenowych i mobilnych maszyn<br />
roboczych, jakim jest zwi´kszanie ich mobilnoÊci.<br />
Objawia si´ to przede wszystkim zwi´kszonymi pr´dkoÊciami,<br />
z jakimi si´ poruszajà, dochodzàcymi nawet<br />
do 100 km/h. Du˝e pr´dkoÊci poruszania si´ tych<br />
pojazdów ujawniajà jednak problemy zwiàzane z dynamikà,<br />
które dotychczas nie by∏y zidentyfikowane.<br />
Zagadnienie to jest równie˝ bardzo istotne w procesach<br />
roboczych maszyn zwiàzanych z odspajaniem gruntu.<br />
Pr´dkoÊç pomiaru nie jest jedynym parametrem<br />
wp∏ywajàcym na zmierzone w∏asnoÊci gruntu. W Êwiatowej<br />
literaturze mo˝na znaleêç liczne opracowania<br />
dotyczàce wp∏ywu geometrii urzàdzenia pomiarowego<br />
na otrzymane wyniki. Badania takie<br />
jak [2 – 4] wykaza∏y, ˝e wielkoÊç<br />
próbki gruntu poddanej pomiarom<br />
powinna mieç okreÊlone, minimalne<br />
wymiary, aby uniknàç wp∏ywu<br />
wielkoÊci ziarna na wyniki. Istotne<br />
sà tak˝e inne parametry, jak kinematyka<br />
pomiaru [5] czy wielkoÊç<br />
pojemnika z gruntem w przypadku<br />
badaƒ laboratoryjnych, co wynika<br />
z tzw. efektu Êciany.<br />
O tym, jak istotny jest dobór<br />
odpowiedniej metody badawczej,<br />
Êwiadczà wyniki badaƒ opublikowanych<br />
w Êwiatowej literaturze<br />
[6, 7]. Badania te wykaza∏y nawet<br />
6-krotne ró˝nice zmierzonych wartoÊci<br />
parametrów gruntu, w zale˝noÊci<br />
od zastosowanego przyrzàdu<br />
pomiarowego. Na rys. 2 i 3<br />
przedstawiono zestawienie wyników<br />
badaƒ kohezji i kàta tarcia<br />
wewn´trznego 6 ró˝nych gruntów,<br />
6 ró˝nymi metodami pomiarowymi<br />
przeprowadzone przez [6].<br />
Jeden z przyrzàdów, aparat ∏opatkowy,<br />
jak widaç, nie jest odpowiedni<br />
do wyznaczania w∏aÊciwoÊci<br />
gruntów niespoistych,<br />
podczas gdy pozosta∏e przyrzàdy<br />
wykazujà znaczne rozbie˝noÊci<br />
w otrzymanych wynikach.<br />
Ogromne ró˝nice w otrzymywanych<br />
wynikach sà efektem przede<br />
wszystkim znaczàco ró˝niàcych si´<br />
konstrukcji poszczególnych urzàdzeƒ<br />
i przyrzàdów pomiarowych.<br />
Jak pokazano na rys. 4, zasada<br />
dzia∏ania standaryzowanych przyrzàdów<br />
jest ró˝na i w ró˝ny sposób<br />
40 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
Rys. 4. Zasada dzia∏ania podstawowych<br />
urzàdzeƒ do wyznaczania parametrów<br />
wytrzyma∏oÊciowych gruntów stosowanych<br />
w mechanice gruntów: a) aparat<br />
trójosiowego Êciskania, b) aparat bezpoÊredniego<br />
Êcinania, c) Êcinarka pierÊcieniowa<br />
(tzw. bevametr prof. Bekkera),<br />
d) aparat ∏opatkowy, e) penetrometr<br />
sto˝kowy (cone penetrometer)<br />
a) b) c) d) e)<br />
wyznaczane sà parametry gruntu. Aparat trójosiowego<br />
Êciskania (a) gwarantuje równomierny rozk∏ad<br />
napr´˝eƒ w badanej próbce, aczkolwiek nie ma wymuszonej<br />
p∏aszczyzny Êcinania. W przypadku aparatu<br />
bezpoÊredniego Êcinania (b), p∏aszczyzna Êcinania jest<br />
doÊç jasno okreÊlona, aczkolwiek rozk∏ad napr´˝eƒ<br />
normalnych w próbce nie jest równomierny. Innym<br />
przyrzàdem umo˝liwiajàcym bezpoÊrednie Êcinanie,<br />
lecz o kinematyce obrotowej, jest Êcinarka pierÊcieniowa<br />
(c). Umo˝liwia ona wyznaczenie zarówno kohezji,<br />
jak i kàta tarcia wewn´trznego, lecz rozk∏ad<br />
napr´˝eƒ wzd∏u˝ ∏opatek pierÊcienia jest nierównomierny.<br />
Przyrzàdy takie jak aparat ∏opatkowy (d) s∏u˝à<br />
jedynie do okreÊlania kohezji gruntów spoistych.<br />
Obrotowa kinematyka ruchu przyrzàdów rzadko odpowiada<br />
kinematyce Êcinania gruntu pod elementami<br />
jezdnymi pojazdów terenowych. Penetrometr<br />
sto˝kowy (e) natomiast daje informacje, przede wszystkim,<br />
o noÊnoÊci pod∏o˝a odkszta∏calnego. Nie ma<br />
on praktycznego zastosowania przy okreÊlaniu wytrzyma∏oÊci<br />
gruntu na Êcinanie.<br />
Przeprowadzona analiza Êwiatowej literatury (której<br />
tylko fragment przedstawiono w tym artykule) sk∏oni∏a<br />
autorów do opracowania koncepcji, a nast´pnie skonstruowania<br />
nowatorskiego urzàdzenia, które mo˝liwie<br />
najlepiej b´dzie odzwierciedlaç procesy zachodzàce<br />
mi´dzy elementami jezdnymi pojazdów terenowych<br />
a pod∏o˝em odkszta∏calnym, przy uwzgl´dnieniu dynamiki<br />
tego procesu.<br />
Koncepcja i projekt urzàdzenia<br />
Na podstawie przeprowadzonej obszernej analizy<br />
literatury powsta∏a koncepcja stworzenia urzàdzenia<br />
pomiarowego do wyznaczania w∏asnoÊci wytrzyma-<br />
∏oÊciowych gruntów na potrzeby okreÊlania dynamicznych<br />
wskaêników interakcji mobilnych maszyn<br />
roboczych z gruntem. Urzàdzenie – dzi´ki odpowiedniej<br />
geometrii, eliminujàcej tzw. efekt skali, kinematyce<br />
kopiujàcej badane zjawisko, a przede wszystkim<br />
realizacji procesu z du˝ymi pr´dkoÊciami – umo˝liwia<br />
identyfikacj´ eksperymentalnà parametrów wytrzyma∏oÊciowych<br />
gruntu w sposób mo˝liwie najlepiej<br />
naÊladujàcy procesy zachodzàce pod elementami<br />
jezdnymi pojazdów. Do podstawowych za∏o˝eƒ konstrukcyjnych<br />
przyrzàdu, nale˝à:<br />
– odpowiednia wielkoÊç (powierzchnia Êcinania nie<br />
mniejsza ni˝ 300 cm 2 ),<br />
– pr´dkoÊci Êcinania odpowiadajàce tym wyst´pujàcym<br />
mi´dzy elementami jezdnymi bàdê narz´dziami<br />
roboczymi a glebà (zakres pr´dkoÊci pomiarowych<br />
od kilku mm/s do kilkuset cm/s),<br />
– liniowa kinematyka ruchu (odpowiednia dla danej<br />
klasy modelowanego elementu jezdnego),<br />
– sta∏a si∏a powodujàca naciski jednostkowe dla<br />
pomiarów wytrzyma∏oÊci na Êcinanie,<br />
– unikni´cie oporów spychania (efektu buldo˝era),<br />
– mo˝liwoÊç stosowania do badaƒ laboratoryjnych<br />
oraz terenowych,<br />
– mo˝liwoÊç badaƒ w du˝ym zakresie obcià˝eƒ<br />
normalnych.<br />
Na rys. 5 przedstawiono ide´ funkcjonowania urzàdzenia<br />
i mierzone parametry.<br />
Na podstawie przedstawionej koncepcji powsta∏<br />
projekt urzàdzenia w formie modelu podwozia gàsienicowego<br />
[8]. Powierzchnia pozostajàca w kontakcie<br />
z pod∏o˝em jest regulowana w zakresie od 350<br />
do 500 cm 2 . Kinematyka Êcinania gleby jest liniowa,<br />
w pe∏ni odpowiadajàca kinematyce ruchu elementów<br />
jezdnych i niektórych narz´dzi maszyn roboczych<br />
i rolniczych. Âcinanie wyst´puje wzd∏u˝ p∏aszczyzny<br />
wyznaczonej przez ostrogi gàsienicy. Rozwiàzanie<br />
w postaci modelu podwozia gàsienicowego gwarantuje<br />
pomiar wolny od efektu buldo˝era, wyst´pujàcy<br />
w przypadku Êcinania w aparacie skrzynkowym,<br />
ostrogà bàdê oprzyrzàdowanym ko∏em, które toczy<br />
si´ po pod∏o˝u. Dzi´ki temu mo˝liwe jest stworzenie<br />
warunków, które w znacznym stopniu spe∏niajà za-<br />
∏o˝enia kryterium Coulomba (w przypadku wyst´powania<br />
efektu buldo˝era trudno oceniç, jaki wp∏yw<br />
na zmierzony opór Êcinania ma opór spychania). Model<br />
podwozia gàsienicowego zamocowany jest do ramy<br />
za pomocà dwóch prowadnic liniowych – pionowej<br />
i poziomej. Mo˝e on poruszaç si´ jedynie wzd∏u˝ pionowej<br />
prowadnicy liniowej. Mi´dzy ramà a modelem<br />
zamocowany jest liniowy czujnik przemieszczeƒ,<br />
który rejestruje g∏´bokoÊç osiadania w czasie pomiaru.<br />
Ruch modelu wzd∏u˝ prowadnicy poziomej zablokowany<br />
jest przy u˝yciu czujnika si∏y, który mierzy si∏´<br />
uciàgu (netto). Naciski normalne generowane sà za<br />
pomocà grawitacyjnego obcià˝enia. W celu umo˝liwienia<br />
badania w du˝ym zakresie pr´dkoÊci Êcinania<br />
do nap´du urzàdzenia wykorzystano nap´d hydrau-<br />
Rys. 5. Schemat urzàdzenia i mierzone parametry:<br />
V(t) – zmienna pr´dkoÊç penetracji (planowane),<br />
F N<br />
– obcià˝enie normalne, z(t) – g∏´bokoÊç<br />
osiadania, A – powierzchnia Êcinania,<br />
M – moment nap´dowy, ω(t) – pr´dkoÊç ko∏a<br />
nap´dowego, j – przemieszczenie liniowe gàsienicy,<br />
F d<br />
– si∏a uciàgu netto, τ max<br />
– maksymalne<br />
napr´˝enie Êcinajàce<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
41
liczny z akumulatorem wytwarzajàcym du˝e przep∏ywy<br />
oraz dwa reduktory, które montowane sà w uk∏ad<br />
przeniesienia nap´du podczas pomiarów z ma∏à pr´dkoÊcià<br />
Êcinania. Konstrukcja urzàdzenia umo˝liwia<br />
Êcinanie oÊrodków rozdrobnionych z pr´dkoÊciami<br />
od ok. 1 mm/min do 300 000 mm/min (5 m/s). Na wale<br />
nap´dowym zamocowano enkoder s∏u˝àcy do okreÊlania<br />
pr´dkoÊci kàtowej i obrotu ko∏a nap´dowego.<br />
Z wartoÊci tych wyliczane jest odkszta∏cenie oraz<br />
pr´dkoÊç odkszta∏cenia. Jako element jezdny wykorzystano<br />
gàsienic´ aluminiowà. Jest ona naciàgni´ta<br />
mi´dzy ko∏em nap´dowym a dwoma ko∏ami noÊnymi,<br />
o regulowanym rozstawie. Umo˝liwia to regulacj´<br />
powierzchni kontaktu z pod∏o˝em. Naciàg gàsienicy<br />
realizowany jest za pomocà Êruby rzymskiej po∏àczonej<br />
z czujnikiem si∏y, który pozwala rejestrowaç<br />
si∏´ naciàgu. Konstrukcja umo˝liwia pomiary w zakresie<br />
obcià˝eƒ odpowiadajàcych normalnym naciskom<br />
jednostkowym do ok. 150 kPa. Istnieje mo˝liwoÊç<br />
pod∏àczenia do urzàdzenia dodatkowego si∏ownika<br />
umo˝liwiajàcego pomiary przy zmiennej pr´dkoÊci<br />
osiadania. W celu umo˝liwienia badaƒ laboratoryjnych<br />
stanowisko zosta∏o wyposa˝one w zbiornik glebowy<br />
o wymiarach 45x45x70 cm.<br />
Urzàdzenie zosta∏o zg∏oszone jako wynalazek w urz´dzie<br />
patentowym, a nast´pnie wykonane w Katedrze<br />
In˝ynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemys∏owych<br />
(KIMRiPP) Politechniki Wroc∏awskiej. Aktualnie<br />
trwajà badania z jego u˝yciem. Wst´pne badania laboratoryjne<br />
i polowe wykaza∏y kilkukrotny wzrost<br />
wytwarzanej si∏y uciàgu podczas pomiarów dynamicznych<br />
wzgl´dem pomiarów quasi-statycznych. Planowane<br />
sà badania zarówno laboratoryjne, jak i terenowe.<br />
Na rys. 6 przedstawiono fotografi´ urzàdzenia<br />
znajdujàcego si´ w laboratorium KIMRiPP, a na rys. 7<br />
fotografi´ urzàdzenia podczas badaƒ terenowych.<br />
Rys. 6. Urzàdzenie w laboratorium Katedry In˝ynierii Maszyn<br />
Roboczych i Pojazdów Przemys∏owych Politechniki Wroc∏awskiej<br />
Podsumowanie<br />
Rys. 7. Urzàdzenie podczas badaƒ terenowych<br />
Na podstawie analizy stanu wiedzy i techniki opracowano<br />
koncepcj´ innowacyjnego urzàdzenia do<br />
eksperymentalnej identyfikacji dynamicznych wskaêników<br />
interakcji mobilnych maszyn roboczych z pod-<br />
∏o˝em odkszta∏calnym, eliminujàcego wady znanych<br />
standardowych rozwiàzaƒ. Urzàdzenie to, dzi´ki eliminacji<br />
tzw. efektu skali, a przede wszystkim dzi´ki<br />
realizacji procesu o kinematyce i dynamice odpowiadajàcej<br />
badanemu zjawisku oraz unikni´ciu efektu<br />
spychania gruntu, stanowi rozwiàzanie nieposiadajàce<br />
swojego odpowiednika w skali Êwiatowej. W Katedrze<br />
In˝ynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemys∏owych<br />
trwajà aktualnie prace badawcze nad<br />
ró˝nymi oÊrodkami rozdrobnionymi. Wst´pne wyniki<br />
wykaza∏y, ˝e spoiste oÊrodki rozdrobnione umacniajà<br />
si´ podczas dynamicznego Êcinania nawet kilkukrotnie<br />
wzgl´dem Êcinania quasi-statycznego.<br />
Nale˝y dodaç, ˝e urzàdzenie to na Mi´dzynarodowych<br />
Targach WynalazczoÊci, Badaƒ Naukowych<br />
i Nowych Technik BRUSSELS INNOVA 2013 w Brukseli<br />
oraz na Mi´dzynarodowej Wystawie Wynalazków<br />
w Genewie w roku 2014 zosta∏o wyró˝nione z∏otymi<br />
medalami.<br />
LITERATURA<br />
1. Dudziƒski P.: Contribution to the studies on the dynamic<br />
shearing strength of soils. 9 th International Conference of<br />
ISTVS, Barcelona, Spain, 31 st August – 4 th September 1987.<br />
2. Cerato A.B., Lutenegger A.J.: Scale effects of shallow foundation<br />
bearing capacity on granular material. Journal of<br />
Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 133,<br />
No. 10, October, 2007, pp. 1192 –1202.<br />
3. Dadakh R., Ghafoori M., Ajalloeian R., Lashkaripour G.R.:<br />
The Effect of Scale Direct Shear Test on the Strength Parameters<br />
of Clayey Sand in Isfahan City, Iran. Journal of<br />
Applied Sciences, Vol. 10, No. 18, 2010, pp. 2027 – 2033.<br />
4. Wu P., Matsushima K., Tatsuoka F.: Effects of Specimen Size<br />
and Some Other Factors on the Strength and Deformation of<br />
Granular Soil in Direct Shear Tests. Geotechnical Testing<br />
Journal, Vol. 31, No. 1, 2008, pp. 45 – 64.<br />
5. Kogure K., Yamaguchi H., Ohira Y.: Comparison of strength<br />
and soil thrust characteristics among different soil shear tests.<br />
Journal Terramechanics, Vol. 25, No. 3, 1988, pp. 201 – 221.<br />
6. Stafford J.V., Tanner D.W.: Field measurement of soil shear<br />
strength and a new design of field shear meter. Proceedings<br />
of the 9th Conference of the International Soil Tillage<br />
Research Organization, ISTRO, Osijek, Yugoslavia, 1982.<br />
7. Zimbone S.M., Vickers A., Morgan R.P.C., Vella P.: Field<br />
investigations of different techniques for measuring surface<br />
soil shear strength. Soil Technology, Vol. 9, No. 1,1996,<br />
pp. 101 – 111.<br />
8. Zg∏oszenie patentowe P.405666. Urzàdzenie do wyznaczania<br />
w∏asnoÊci reologicznych oÊrodków rozdrobnionych. Wynalazcy:<br />
Dudziƒski P., Stefanow D.<br />
42 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
WSPÓ¸CZESNE MATERIA¸Y KONSTRUKCYJNE<br />
Innowacje BASF<br />
dla ró˝nych bran˝<br />
W Pary˝u od 10 do 12 marca <strong>2015</strong> r. podczas JEC Composites Show firma BASF zaprezentowa∏a<br />
innowacyjne rozwiàzania materia∏owe przeznaczone dla ró˝nych bran˝.<br />
fot. BASF<br />
Infrastruktura<br />
Bardzo lekkie s∏upy wykonane z Elastolitu ® ,<br />
odporne na ekstremalne obcià˝enia<br />
Nowy rodzaj s∏upa wykonany z systemu poliuretanowego<br />
Elastolit jest bardzo mocny i odporny<br />
na wiatr. Technologia ta ju˝ sprawdzi∏a si´<br />
w Chinach, a teraz dost´pna jest tak˝e w Europie.<br />
S∏upy te, produkowane w technologii nawijania<br />
w∏ókien, sà znacznie l˝ejsze i co najmniej 2,5 razy<br />
bardziej odporne na wiatr od powszechnie stosowanych<br />
betonowych s∏upów sieci Êredniego<br />
napi´cia. Dzi´ki ich niskiej masie – 12-metrowy s∏up<br />
kompozytowy wa˝y tylko 250 kg – sà ∏atwe w monta˝u<br />
i nie trzeba stosowaç ci´˝kiego sprz´tu do ich<br />
podnoszenia.<br />
Wytrzyma∏oÊç na zginanie jest co najmniej 2,5 razy<br />
wi´ksza ni˝ s∏upów betonowych, co pozwala na wyd∏u˝enie<br />
odleg∏oÊci mi´dzy pojedynczymi s∏upami<br />
nawet do 120 metrów.<br />
Doskona∏a odpornoÊç na wiatr tych s∏upów zosta-<br />
∏a udowodniona podczas zesz∏orocznego tajfunu<br />
„Rammasun” w Chinach. Tajfun zniszczy∏ 70 000 s∏upów<br />
betonowych i metalowych, podczas gdy ˝aden<br />
ze s∏upów na bazie poliuretanu nie zosta∏ naruszony<br />
i wszystkie nadal dzia∏ajà.<br />
Przemys∏ motoryzacyjny<br />
Przyk∏ady ró˝nych materia∏ów kompozytowych<br />
do zastosowania w elementach o wysokiej wydajnoÊci<br />
BASF zaprezentowa∏ przyk∏ady nowych zastosowaƒ<br />
dla materia∏ów termoutwardzalnych i termoplastycznych<br />
w lekkich konstrukcjach w przemyÊle<br />
motoryzacyjnym. Pozwala to na dalszà redukcj´ masy<br />
komponentów i emisji CO 2<br />
. Pokazany element strukturalny<br />
zosta∏ wykonany metodà prasowania na<br />
mokro z u˝yciem systemu poliuretanowego Elastolit ®<br />
RTM (RTM: formowanie ˝ywicy) w eksperymentalnej<br />
formie odlewniczej. Elastolit ® cechuje si´ szybkim<br />
utwardzaniem, bardzo dobrà impregnacjà w∏ókien<br />
oraz doskona∏ymi w∏aÊciwoÊciami zm´czeniowymi.<br />
Dla MAI Qfast, projektu z udzia∏em Audi, BMW,<br />
Fraunhofer Institute for Chemical Technology i Krauss<br />
Maffei w MAI Carbon Cluster, cz´Êç ogólnej konstrukcji<br />
pojazdu zosta∏a zoptymalizowana i wykonana<br />
przy u˝yciu ró˝nych z∏o˝onych procesów produkcyjnych.<br />
Dwie cz´Êci demonstracyjne mo˝na by∏o<br />
zobaczyç na stoisku BASF: wariant RTM generycznej<br />
konstrukcji pod∏ogi wyprodukowanej z systemu<br />
epoksydowego Baxxodur; oraz wariant termoplastyczny<br />
ze zoptymalizowanym wzmocnieniem przeniesienia<br />
obcià˝enia, wykonanym z Ultratape TM firmy<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
43
BASF – systemu wykorzystujàcego w∏ókna w´glowe<br />
w postaci taÊmy jednokierunkowej. W obu przypadkach<br />
optymalizacja wykonana przy u˝yciu narz´dzia<br />
do symulacji Ultraslim ® firmy BASF pozwoli∏a na<br />
osiàgni´cie kompromisu pomi´dzy specyfikacjà podzespo∏u<br />
a oszcz´dnoÊcià masy.<br />
Spoiwo Novel Acrodur ® pomaga tworzyç efektywne<br />
kosztowo, lekkie kompozyty samochodowe<br />
o zintegrowanych funkcjach oraz wi´kszym udziale<br />
w∏ókien naturalnych<br />
Nowe spoiwo – Acrodur ® Power 2750 X jest przeznaczone<br />
do produkcji kompozytów z w∏ókien naturalnych<br />
do zastosowaƒ w przemyÊle motoryzacyjnym,<br />
takich jak panele wewn´trzne drzwi lub pó∏ki samochodów.<br />
Jako niskoemisyjna alternatywa ˝ywic reaktywnych<br />
opartych na formaldehydzie, Acrodur Power<br />
2750 X nadaje wysokà stabilnoÊç mechanicznà kompozytom<br />
w∏óknowym. JednoczeÊnie, produkt ten zapewnia<br />
mo˝liwoÊç obróbki termoplastycznej oraz,<br />
w przeciwieƒstwie do tradycyjnych spoiw termoplastycznych<br />
na bazie polipropylenu, pozwala na zastosowanie<br />
do 75 procent w∏ókien naturalnych w elementach<br />
lekkich. Ponadto mo˝na jednoczeÊnie przeprowadzaç<br />
formowanie w∏ókien naturalnych pó∏fabrykatów<br />
z laminatu zbrojonego oraz wstrzykiwanie<br />
elementów funkcjonalnych i strukturalnych z tworzywa<br />
Ultramid ® .<br />
Na targach JEC Composites Show zaprezentowano<br />
funkcjonalizowane lekkie kompozyty z w∏ókien naturalnych<br />
oparte na spoiwie Acrodur Power 2750 X.<br />
Niskoemisyjne spoiwa Acrodur sà stosowane do<br />
wzmacniania kompozytów z naturalnych w∏ókien,<br />
zanim zostanà one przetworzone w elementy odlewane.<br />
Sà równie˝ stosowane w produkcji wysokiej<br />
jakoÊci lekkich elementów dla przemys∏u meblowego<br />
i samochodowego.<br />
Ostatnio, spoiwo Acrodur 950 L otrzyma∏o nagrod´<br />
za innowacyjnoÊç od JEC, mi´dzynarodowej sieci<br />
bran˝y kompozytowej. Francuski dostawca bran˝y<br />
motoryzacyjnej – Faurecia – wykorzysta∏ produkt<br />
BASF do opracowania lekkiego kompozytu o du˝ej<br />
stabilnoÊci mechanicznej w celu wzmocnienia d∏ugich<br />
w∏ókien lnianych.<br />
Energia wiatrowa<br />
Rozwiàzania dla przemys∏u wiatrowego z systemem<br />
˝ywic epoksydowych Baxxodur ® oraz z piankami<br />
strukturalnymi PET (politereftalan etylenu)<br />
Kerdyn ®<br />
Prezentowane rozwiàzania firmy BASF dla bran˝y<br />
wiatrowej obejmowa∏y system ˝ywic epoksydowych<br />
Baxxodur ® oraz pianek strukturalnych PET (politereftalan<br />
etylenu) Kerdyn ® , które uwzgl´dniajà potrzeb´<br />
zwi´kszania wymiarów elementów oraz obejmujà<br />
wiele procesów produkcyjnych. System Baxxodur ®<br />
dla kompozytów wykorzystuje Êrodki utwardzajàce<br />
firmy BASF oparte na aminie. Pianka strukturalna<br />
Kerdyn ® PET (politereftalan etylenu) ∏àczy dobre w∏aÊciwoÊci<br />
mechaniczne z du˝à kompatybilnoÊcià procesowà.<br />
Dzi´ki wysokiej odpornoÊci chemicznej<br />
i odpornoÊci na dzia∏anie temperatury zwi´ksza si´<br />
stabilnoÊç ∏opat wirnika.<br />
èród∏o:BASF<br />
Nowe kompozyty<br />
o w∏aÊciwoÊciach zmniejszajàcych palnoÊç<br />
Firma Bond Laminates GmbH b´dàca cz´Êcià<br />
koncernu Lanxess rozszerzy∏a swojà ofert´ wysokowydajnych<br />
termoplastycznych materia∏ów kompozytowych<br />
Tepex wzmacnianych w∏óknami ciàg∏ymi.<br />
Sà to materia∏y o osnowie poliw´glanowej, bezhalogenowej,<br />
o w∏aÊciwoÊciach zmniejszajàcych palnoÊç.<br />
„Nasze nowe materia∏y Tepex FR wykazujà wyjàtkowe<br />
w∏aÊciwoÊci zmniejszajàce palnoÊç, które zosta∏y<br />
potwierdzone w testach wed∏ug norm UL 94 ustalonych<br />
przez amerykaƒskà organizacj´ Underwriter<br />
Laboratory. Osiàgn´∏y one najwy˝szà z mo˝liwych<br />
klasyfikacji, tj. V-0. na tzw. Yellow Card organizacji<br />
UL dla gruboÊci próbki od 0,4 mm do 2 mm.”<br />
– powiedzia∏ Jochen Bauder, dyrektor zarzàdzajàcy<br />
Bond Laminates.<br />
Materia∏y Tepex FR<br />
dostarczane sà w arkuszach<br />
o gruboÊci od<br />
0,5 mm do 1,2 mm.<br />
Dost´pne sà równie˝<br />
gatunki wzmacniane<br />
w∏óknem szklanym,<br />
w´glowym lub szklano-w´glowym<br />
(fot. LANXESS AG)<br />
Materia∏y Tepex FR dostarczane sà w arkuszach<br />
o gruboÊci od 0,5 mm do 1,2 mm. Dost´pne sà<br />
równie˝ gatunki wzmacniane w∏óknem szklanym,<br />
w´glowym lub szklano-w´glowym. ZawartoÊç w∏ókna<br />
mieÊci si´ w zakresie od 45 do 55%. Arkusze kompozytowe<br />
odznaczajà si´ znakomitymi w∏aÊciwoÊciami<br />
mechanicznymi. Modu∏ spr´˝ystoÊci przy zginaniu<br />
dla materia∏ów wzmacnianych w∏óknem w´glowym<br />
wynosi 40 – 54 GPa, w zale˝noÊci od zawartoÊci<br />
w∏ókna, natomiast dla materia∏ów wzmacnianych<br />
w∏óknem szklanym 20 – 24 GPa (DIN EN ISO 178).<br />
W∏aÊciwoÊci mechaniczne, niewielka masa oraz<br />
∏atwoÊç obróbki sprawiajà, ˝e nowe kompozyty sprawdzajà<br />
si´ szczególnie w produkcji du˝ych, cienko-<br />
Êciennych i wyjàtkowo sztywnych elementów obudowy,<br />
na przyk∏ad notebooków, tabletów i telewizorów.<br />
„¸atwiej jest je wyprodukowaç i wymagajà<br />
mniej obróbki technologicznej ni˝ aluminium lub<br />
magnez. W porównaniu z innymi materia∏ami do<br />
formowania wtryskowego, materia∏y kompozytowe<br />
Tepex mo˝na stosowaç do produkcji Êcianek o mniejszej<br />
gruboÊci, co sprawia, ˝e obudowy zajmujà mniej<br />
miejsca.” – mówi Bauder.<br />
Nowe materia∏y kompozytowe by∏y prezentowane<br />
podczas targów materia∏ów kompozytowych JEC<br />
Europe we Francji.<br />
èród∏o: LANXESS AG<br />
44 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
METODY I URZÑDZENIA POMIAROWE<br />
Nowe urzàdzenie<br />
do pomiaru gruboÊci pow∏ok<br />
MAXXI 6 to nowe urzàdzenie firmy Oxford Instruments s∏u˝àce do pomiaru gruboÊci pow∏ok<br />
i analizy materia∏ów. Urzàdzenie wykorzystuje zjawisko fluorescencji rentgenowskiej. Urzàdzenie<br />
mierzy gruboÊç pow∏ok w skali nanometrycznej oraz umo˝liwia analiz´ sk∏adu chemicznego<br />
na poziomie Êladowym.<br />
MAXXI 6 to nowe urzàdzenie firmy Oxford Instruments<br />
s∏u˝àce do pomiaru gruboÊci pow∏ok i analizy materia∏ów<br />
(fot. Oxford Instruments)<br />
Zakres zastosowaƒ<br />
Pomiar gruboÊci pow∏ok wykorzystujàcy fluorescencj´<br />
rentgenowskà (XRF) to powszechnie przyj´ta<br />
i przemys∏owo sprawdzona technika analityczna,<br />
zapewniajàca ∏atwà w u˝yciu, szybkà i nieniszczàcà<br />
analiz´. Nie wymaga ona przygotowywania próbki<br />
lub wymaga jej jedynie w niewielkim stopniu.<br />
MAXXI 6 jest w stanie analizowaç cia∏a sta∏e i ciecze<br />
w szerokim zakresie pierwiastków od 13 Al do 92 U.<br />
W po∏àczeniu z wysokorozdzielczym detektorem<br />
SDD mo˝e mierzyç pow∏oki z nanometrycznà<br />
dok∏adnoÊcià oraz okreÊlaç sk∏ad chemiczny na<br />
poziomie Êladowym, co wykorzystywane jest np.<br />
w przemyÊle galwanotechnicznym i produkcji p∏ytek<br />
obwodów drukowanych. Osiem wymiennych<br />
kolimatorów ca∏kowicie spe∏nia potrzeby zwiàzane<br />
z zakresem zastosowaƒ, a detektor SDD gwarantuje<br />
optymalnà wydajnoÊç na wszystkich poziomach<br />
zdolnoÊci rozdzielczej a˝ do 140 eV.<br />
Przy nieograniczonym wyborze pierwiastków<br />
i struktur powierzchni do pomiaru gruboÊci i analizy<br />
sk∏adu MAXXI 6 zawsze zapewnia wysokà jakoÊç<br />
badania w sektorze wykoƒczenia elementów metalowych,<br />
elektroniki, testów zgodnoÊci, stopów<br />
metali i energii alternatywnych.<br />
Uproszczenie procedury analitycznej<br />
Analiza gruboÊci pow∏ok przy wykorzystaniu<br />
MAXXI 6 wymaga trzech prostych kroków:<br />
1. Umieszczenia próbki w komorze.<br />
2. Wybrania punktu próby.<br />
3. NaciÊni´cia przycisku start. Intuicyjne oprogramowanie<br />
oparte jest na Windows TM 7.<br />
Wiele cech kalibracyjnych, takich jak kalibracja empiryczna,<br />
model FP lub kalibracja ze wst´pnym obcià-<br />
˝eniem dla RoHS i metali szlachetnych, zdecydowanie<br />
u∏atwia analiz´. Tak˝e komponenty sprz´towe wp∏ywajà<br />
na ∏atwoÊç obs∏ugi urzàdzenia: standardowy PC<br />
lub notebook mogà byç pod∏àczone do MAXXI 6<br />
przez USB bez dodatkowego sprz´tu lub oprogramowania<br />
uk∏adowego. Wyjàtkowo du˝a szczelinowa<br />
komora probiercza o wymiarach wewn´trznych<br />
500x450x170 mm jest odpowiednia dla ró˝nych<br />
próbek o standardowej i niestandardowej wielkoÊci.<br />
Oprogramowanie pozwala na zautomatyzowany pomiar<br />
i maksymalizuje zakres ruchu pó∏ki i pr´dkoÊç.<br />
Analiza gruboÊci pow∏ok przy wykorzystaniu MAXXI 6 wymaga<br />
trzech prostych kroków (fot. Oxford Instruments)<br />
MAXXI 6 jest produkowany w Niemczech i zatwierdzony<br />
przez PTB (Physikalisch Technische Bundesanstalt)<br />
w celu zagwarantowania najwy˝szego poziomu<br />
bezpieczeƒstwa zwiàzanego z promieniowaniem.<br />
Wi´cej informacji: www.oxford-instruments.com/maxxi6<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
45
O ¸O˚YSKACH<br />
Wyraênie lepsze dzi´ki jakoÊci X-life<br />
– polepszone parametry ∏o˝ysk tocznych<br />
marki INA i FAG<br />
¸o˝yska toczne i Êlizgowe sà nadzwyczaj wa˝ne dla funkcjonowania, ograniczania kosztów i poprawy<br />
niezawodnoÊci w szerokim zakresie zastosowaƒ przemys∏owych. Ciàg∏y rozwój zwi´ksza mo˝liwoÊç<br />
ich stosowania w celu przenoszenia wi´kszych obcià˝eƒ, wyd∏u˝ania okresu eksploatacji i poprawy<br />
wydajnoÊci urzàdzeƒ. Od ponad 10 lat symbol X-life jest synonimem wysokiej jakoÊci produktów INA<br />
i FAG o najwy˝szych parametrach technicznych. Produkty jakoÊci X-life cechujà si´ potwierdzonà<br />
wy˝szà noÊnoÊcià dynamicznà w porównaniu z poprzednimi konstrukcjami (rys. 1).<br />
hydraulicznych, z zastosowanymi w wielu miejscach<br />
∏o˝yskami tocznymi i Êlizgowymi, stanowià tylko<br />
jeden z przyk∏adów zwi´kszenia ich wydajnoÊci nawet<br />
o ponad dwa procenty. Dla ∏adowarki o mocy 140 kW<br />
uzyskano oszcz´dnoÊci wynoszàce 9 kW. Mo˝na przyjàç,<br />
˝e przy 1000 pracujàcych ∏adowarek przez osiem<br />
godzin roczne oszcz´dnoÊci b´dà rz´du 26 000 MWh,<br />
a wi´c spowoduje to zmniejszenie kosztów na poziomie<br />
oko∏o pi´ciu milionów euro i ograniczenie<br />
emisji CO 2<br />
o 16 000 ton. Dodatkowo, stosowanie<br />
∏o˝ysk jakoÊci X-life pozwala na zastosowanie ich<br />
w mniejszych pompach i silnikach hydraulicznych.<br />
Rys. 1. Rozwój ∏o˝ysk tocznych na przestrzeni kilku ostatnich<br />
dekad (od lewej: ∏o˝yska kulkowe, sto˝kowe oraz igie∏kowe)<br />
doprowadzi∏ do znacznego wzrostu noÊnoÊci dynamicznej<br />
Zoptymalizowana konstrukcja umo˝liwia<br />
redukcj´ ca∏kowitych kosztów<br />
Dla niezmienionych warunków pracy ∏o˝yska<br />
jakoÊci X-life wykazujà potwierdzonà, d∏u˝szà trwa-<br />
∏oÊç eksploatacyjnà lub alternatywnie pozwalajà<br />
na przenoszenie znacznie wi´kszych obcià˝eƒ przy<br />
niezmienionej trwa∏oÊci w porównaniu z konstrukcjà<br />
standardowà. Zaawansowane mo˝liwoÊci technologiczne<br />
umo˝liwiajà wykonanie lepszej i jednorodnej<br />
powierzchni w ca∏ej strefie kontaktu pomi´dzy elementami<br />
tocznymi i bie˝niami pierÊcieni ∏o˝yskowych.<br />
Konstrukcja wewn´trzna zosta∏a zoptymalizowana<br />
przy u˝yciu najnowoczeÊniejszych metod<br />
analitycznych i badawczych. Zgodnie z aktualnym<br />
stanem wiedzy osiàgni´to najlepszà geometri´ kontaktu<br />
oraz najkorzystniejszy rozk∏ad napr´˝eƒ wewnàtrz<br />
∏o˝yska. W efekcie zredukowane i zrównane<br />
zosta∏y napr´˝enia powstajàce na styku powierzchni<br />
elementów tocznych i wspó∏pracujàcych z nimi<br />
bie˝ni. Uzyskano wy˝sze noÊnoÊci dynamiczne,<br />
d∏u˝sze okresy trwa∏oÊci obliczeniowej, zredukowano<br />
tarcie. Obni˝ona zosta∏a temperatura pracy, a tak-<br />
˝e zredukowane zosta∏y obcià˝enia oddzia∏ujàce na<br />
Êrodek smarny.<br />
Przeprowadzone testy potwierdzi∏y, ˝e zoptymalizowane<br />
∏o˝yska jakoÊci X-life spe∏niajà przyj´te<br />
za∏o˝enia i pozwalajà na ograniczenie ca∏kowitych<br />
kosztów eksploatacji, poprawiajàc efektywnoÊç aplikacji.<br />
Systemy hydrauliczne u˝ywane w maszynach<br />
budowlanych, akumulatorach, pompach i silnikach<br />
Wysokowydajne rozwiàzania ∏o˝yskowe<br />
dla przek∏adni w maszynach rolniczych:<br />
∏o˝yska sto˝kowe FAG w jakoÊci X-life<br />
Dzi´ki innowacyjnej konstrukcji wewn´trznej<br />
∏o˝yska sto˝kowe FAG jakoÊci X-life mogà byç wykorzystywane<br />
do ∏o˝yskowania „atakujàcych” wa∏ków<br />
z´batych w przek∏adniach traktorów, przenoszàcych<br />
najwy˝sze obcià˝enia. Specjalna obróbka<br />
powierzchni bie˝ni, elementów tocznych i zoptymalizowana<br />
geometria ich kontaktu z obrze˝ami bie˝ni<br />
pierÊcienia wewn´trznego pozwalajà na redukcj´<br />
mocy traconej nawet do 50% (rys. 2).<br />
Rys. 2. ¸o˝yska sto˝kowe FAG w jakoÊci X-life: zoptymalizowana<br />
geometria styku pomi´dzy powierzchnià czo∏owà<br />
elementów tocznych oraz obrze˝em pierÊcienia wewn´trznego<br />
pozwala na znaczàce zmniejszenie strat mocy<br />
Ulepszone powierzchnie robocze umo˝liwiajà<br />
szybsze uformowanie si´ elastohydrodynamicznego<br />
filmu smarnego przy niskich pr´dkoÊciach obrotowych<br />
podczas rozruchu, a tak˝e podczas normalnej<br />
pracy. Oznacza to mniejsze zu˝ycie powierzchni<br />
i redukcj´ tarcia, co przek∏ada si´ na mniejszà iloÊç<br />
wytwarzanego ciep∏a. Wymienione cechy nowej kon-<br />
46 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
strukcji nie tylko pozwalajà na zmniejszenie zu˝ycia<br />
paliwa, ale jednoczeÊnie opóêniajà starzenie si´<br />
Êrodka smarnego. Polepszone powierzchnie kontaktu<br />
i zastosowane wy˝szej jakoÊci materia∏y podwy˝szy∏y<br />
zdolnoÊç do przenoszenia obcià˝eƒ dynamicznych<br />
nawet o 20%, co z kolei zwi´kszy∏o obliczeniowà<br />
trwa∏oÊç ∏o˝ysk a˝ do 70%. Geometria kontaktu elementów<br />
tocznych z bie˝niami koryguje i przeciwdzia∏a<br />
powstawaniu spi´trzenia napr´˝eƒ kraw´dziowych,<br />
deformacji plastycznej na powierzchniach<br />
styku nawet w przypadku obcià˝eƒ udarowych<br />
i znacznego wychylenia wa∏ka w pe∏nym zakresie<br />
obcià˝eƒ (np. podczas pracy). Zabezpiecza to ∏o˝yska,<br />
a tak˝e ca∏e urzàdzenie przed przedwczesnym<br />
uszkodzeniem. Dzi´ki tym cechom, ∏o˝yska sto˝kowe<br />
FAG jakoÊci X-life podnoszà wydajnoÊç, trwa∏oÊç<br />
oraz niezawodnoÊç przek∏adni pojazdów roboczych<br />
i majà znaczàcy wk∏ad w redukcj´ kosztów ˝ycia<br />
produktu.<br />
Z ∏o˝yskami sto˝kowymi FAG jakoÊci X-life mo˝liwe<br />
jest budowanie mniejszych (downsizing) przek∏adni<br />
do traktorów przy zachowaniu, a nawet podniesieniu,<br />
parametrów eksploatacyjnych.<br />
¸o˝yska samonastawne<br />
i zespo∏y samonastawne INA jakoÊci X-life:<br />
wyd∏u˝ona trwa∏oÊç ∏o˝ysk<br />
Dzi´ki jakoÊci X-life ∏o˝yska i zespo∏y samonastawne<br />
zastosowane w rolnictwie, przetwórstwie spo-<br />
˝ywczym, przemyÊle maszynowym, a szczególnie<br />
w maszynach w∏ókienniczych, zapewniajà wzrost<br />
trwa∏oÊci o ponad 15%, rozszerzenie zakresu temperatur<br />
stosowania od -40°C do +180°C i wysoki<br />
poziom ochrony antykorozyjnej dzi´ki pow∏oce<br />
Corrotect ® N. Zmieniona konstrukcja pierÊcieni mimoÊrodowych<br />
zwi´ksza si∏´ i bezpieczeƒstwo mocowania<br />
na wa∏ku przez zoptymalizowanie geometrii<br />
i popraw´ w∏asnoÊci materia∏owych (rys. 3). Niezawodne<br />
uszczelnienia dwustronne utrzymujà smar<br />
Rys. 3. ¸o˝yska i zespo∏y samonastawne INA w jakoÊci X-life:<br />
dzi´ki kulistej powierzchni zewn´trznego pierÊcienia ∏o˝yska<br />
oraz wkl´s∏ej powierzchni oprawy mo˝liwe jest kompensowanie<br />
niewspó∏osiowoÊci statycznej<br />
wewnàtrz ∏o˝ysk i zabezpieczajà je przed wnikni´ciem<br />
zanieczyszczeƒ sta∏ych i wilgoci. Wszystko to<br />
podnosi trwa∏oÊç ∏o˝ysk i wyd∏u˝a okres eksploatacji<br />
ca∏ej maszyny.<br />
Promieniowe i wzd∏u˝ne<br />
∏o˝yska bary∏kowe FAG w jakoÊci X-life<br />
Promieniowe i wzd∏u˝ne ∏o˝yska bary∏kowe FAG<br />
w jakoÊci X-life cechujà si´ zwi´kszonà sztywnoÊcià,<br />
noÊnoÊcià, ni˝szym poziomem tarcia oraz wi´kszà<br />
wydajnoÊcià wraz z d∏u˝szà trwa∏oÊcià. Sà wyko-<br />
ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong><br />
rzystywane w aplikacjach, w których muszà byç przenoszone<br />
bardzo du˝e obcià˝enia i kompensowane<br />
ugi´cia wa∏u lub niewspó∏osiowoÊci.<br />
Jak wykaza∏y testy, promieniowe ∏o˝yska bary∏kowe<br />
FAG majà o 50% wy˝szà granicznà pr´dkoÊç<br />
obrotowà i pozwalajà na zwi´kszenie noÊnoÊci dynamicznej<br />
o 15% i trwa∏oÊci nominalnej o 60%. Jest<br />
to mo˝liwe mi´dzy innymi dzi´ki nowej konstrukcji<br />
elementów tocznych, pozwalajàcej na zoptymalizowanie<br />
rozk∏adu obcià˝enia. JednoczeÊnie krzywizna<br />
powierzchni czo∏owych elementów tocznych zapewnia<br />
niski poziom tarcia w miejscu styku z obrze-<br />
˝ami (rys. 4).<br />
Rys. 4. Wzrost wydajnoÊci w ∏o˝yskach bary∏kowych promieniowych<br />
marki FAG oferowanych w jakoÊci X-life jest osiàgany<br />
dzi´ki nowemu projektowi ∏o˝yska bez Êrodkowego obrze˝a<br />
prowadzàcego oraz ze zoptymalizowanà liczbà oraz wymiarami<br />
elementów tocznych<br />
Zwi´kszenie wydajnoÊci osiàganej przez promieniowe<br />
i wzd∏u˝ne ∏o˝yska bary∏kowe FAG by∏o mo˝liwe<br />
dzi´ki zmianom konstrukcji zwi´kszajàcym<br />
noÊnoÊç, takim jak wi´ksza d∏ugoÊç i Êrednica elementów<br />
tocznych.<br />
Zoptymalizowane powierzchnie styku elementów<br />
tocznych i bie˝ni zapewniajà utworzenie filmu ze<br />
Êrodka smarnego o jeszcze wi´kszej noÊnoÊci, podczas<br />
gdy poprawiona stycznoÊç i dodatkowa optymalizacja<br />
kszta∏tu polepszajà kontakt toczny. Przyczynia<br />
si´ to do zwi´kszenia noÊnoÊci dynamicznej<br />
o 30%, zmniejszenia tarcia, a tak˝e wi´cej ni˝<br />
podwojenia trwa∏oÊci ∏o˝yska, osiàgajàc wartoÊci<br />
240% trwa∏oÊci wczeÊniejszego wykonania.<br />
¸o˝yska do nap´dów Êrubowych<br />
– znacznie wy˝sza wydajnoÊç dzi´ki jakoÊci X-life<br />
Oprócz zmniejszenia zu˝ycia energii, optymalizacja<br />
techniczna w ramach jakoÊci X-life zwi´ksza<br />
noÊnoÊç dynamicznà, która jest znacznie wy˝sza ni˝<br />
wartoÊç osiàgana przez poprzednie wersje. To z kolei<br />
zwi´ksza trwa∏oÊç nominalnà nawet o 33%. W rezultacie,<br />
wzd∏u˝ne ∏o˝yska kulkowe skoÊne majà<br />
wi´kszà trwa∏oÊç rzeczywistà w tych samych warunkach.<br />
Podpora ∏o˝yskowa mo˝e byç poddana odpowiednio<br />
wi´kszym obcià˝eniom, przy zachowaniu<br />
takiej samej trwa∏oÊci rzeczywistej. Konstruktorzy<br />
majà wi´c dodatkowe mo˝liwoÊci projektowania<br />
podpór ∏o˝yskowych.<br />
Oprócz ulepszeƒ powierzchni, materia∏ pierÊcieni<br />
∏o˝ysk zosta∏ poddany specjalnej obróbce termicznej.<br />
Dzi´ki temu uzyskane zosta∏o zwi´kszenie odpornoÊci<br />
zewn´trznych i wewn´trznych pierÊcieni na czàstki<br />
47
sta∏e oraz tarcie mieszane (rys. 5). Wyd∏u˝a si´ okres<br />
eksploatacji, a tak˝e redukuje obcià˝enia oddzia∏ujàce<br />
na Êrodek smarny. Obróbka termiczna powoduje,<br />
i˝ trwa∏oÊç eksploatacyjna ∏o˝ysk w jakoÊci<br />
X-life jest znacznie wi´ksza ni˝ standardowych ∏o˝ysk<br />
dost´pnych na rynku. Znaczàca poprawa wyników<br />
zwi´ksza ogólnà efektywnoÊç kosztowà, co oznacza<br />
korzyÊci dla klientów, wynikajàce z lepszego stosunku<br />
ceny do wydajnoÊci.<br />
Rys. 6. ¸o˝yska toczne igie∏kowe INA-D w jakoÊci X-life cechuje<br />
nowo zaprojektowany, profilowany koszyk stalowy produkowany<br />
za pomocà zoptymalizowanych metod obróbki, który<br />
pozwala osiàgnàç znacznie wy˝szà noÊnoÊç; koszyk zosta∏<br />
zaprojektowany w taki sposób, ˝e liczba oraz d∏ugoÊç igie∏ek<br />
mog∏a zostaç zwi´kszona, nie powodujàc zmiany wymiarów<br />
∏o˝yska<br />
Rys. 5. ¸o˝yska kulkowe skoÊne INA w jakoÊci X-life dla nap´dów<br />
Êrubowych sà w standardzie uszczelnione obustronnie<br />
przy u˝yciu uszczelnienia wargowego lub bezstykowego<br />
(ilustracja: ZKLN)<br />
¸o˝yska igie∏kowe INA-D:<br />
wydajnoÊç wynikajàca ze zmniejszenia wielkoÊci<br />
¸o˝yska toczne igie∏kowe INA-D w jakoÊci X-life sà<br />
wyposa˝one w nowo zaprojektowany, profilowany<br />
koszyk stalowy, produkowany z zastosowaniem zoptymalizowanych<br />
metod obróbki, które pozwalajà osiàgnàç<br />
znacznie wy˝szà noÊnoÊç (rys. 6). Koszyk zosta∏<br />
zaprojektowany w taki sposób, ˝e liczba oraz d∏ugoÊç<br />
igie∏ek mog∏a zostaç zwi´kszona, nie powodujàc<br />
zmiany wymiarów ∏o˝yska. Wi´ksza liczba elementów<br />
tocznych oraz wzrost d∏ugoÊci pozwoli∏y na zwi´kszenie<br />
noÊnoÊci nowych ∏o˝ysk igie∏kowych INA-D<br />
jakoÊci X-life nawet o 25%. Wynika z tego, i˝ ∏o˝yska<br />
instalowane w tej samej przestrzeni monta˝owej<br />
mogà byç poddane znacznie wi´kszym obcià˝eniom.<br />
Patrzàc z innej strony, nowe ∏o˝yska igie∏kowe INA-D<br />
jakoÊci X-life otwierajà nowe mo˝liwoÊci projektowe<br />
dla zmniejszania wymiarów przy zachowaniu<br />
takiej samej wydajnoÊci. Dla przyk∏adu: ∏o˝ysko igie∏kowe<br />
X-life NK20/16-D Êrednica otworu 20 mm,<br />
szerokoÊç 16 mm odpowiada noÊnoÊcià wczeÊniejszemu<br />
wykonaniu ∏o˝yska igie∏kowego NK26/16<br />
o Êrednicy otworu 26 mm. Wykorzystujàc nowe<br />
∏o˝ysko do redukcji wielkoÊci, mo˝na osiàgnàç zmniejszenie<br />
wysokoÊci przekroju o 15%, obni˝enie ci´˝aru<br />
o 20% oraz wyst´pujàcego tarcia o 30%, zachowujàc<br />
takà samà noÊnoÊç.<br />
Komputer przemys∏owy typu box<br />
Nowe komputery typu box serii Basicline 2000 firmy Phoenix Contact, przeznaczone do pracy w trudnych<br />
warunkach przemys∏owych, sà wyposa˝one w wydajne czterordzeniowe procesory trzeciej generacji<br />
(Bay Trail) zamkni´te w obudowie z pasywnym ch∏odzeniem.<br />
Urzàdzenia te mogà byç wykorzystywane<br />
do zadaƒ sterowania<br />
i komunikacji oraz gromadzenia<br />
danych z zakresu budowy<br />
maszyn i produkcji systemów,<br />
automatyki budynków, techniki<br />
ruchu i transmisji danych, np.<br />
w energetyce. Komputery typu<br />
box sà równie˝ przeznaczone do<br />
bezobs∏ugowej, ciàg∏ej, ca∏odobowej<br />
pracy nawet w warunkach<br />
wyst´powania wysokich temperatur<br />
– zakres od 0 do +50°C, wibracji,<br />
wstrzàsów i zak∏óceƒ EMC<br />
(elektromagnetycznych).<br />
Komputer ma czterordzeniowy<br />
procesor Intel ® Celeron N2930<br />
(maks. 2,16 GHz), generacji Bay<br />
Trail, ze zintegrowanym procesorem<br />
graficznym Intel HD, liczne<br />
interfejsy, w tym 4 x USB,<br />
2 x wyjÊcia DisplayPort oraz<br />
3 x COM. 2 x Gigabit Ethernet<br />
jest równie˝ dost´pny oraz slot CF,<br />
HDD lub SSD (do wyboru). Pami´ç<br />
RAM mo˝na rozbudowaç do 8 GB<br />
pami´ci DDR3.<br />
Emisja cieplna wynosi 7,5 W,<br />
co Êwiadczy o energooszcz´dnoÊci<br />
box PC. Komputer zasilany<br />
jest pràdem o napi´ciu wejÊciowym<br />
24 V (+/-20%). Kompaktowa<br />
konstrukcja obudowy<br />
162 x 145 x 49 mm oznacza, ˝e<br />
mo˝e byç montowany bezpo-<br />
Êrednio na szynie DIN, co umo˝liwia<br />
jego ∏atwe po∏àczenie z innymi<br />
elementami z asortymentu<br />
firmy Phoenix Contact. Dzi´ki tym<br />
cechom mo˝liwe jest stworzenie<br />
rozwiàzaƒ systemowych zorientowanych<br />
na klienta.<br />
èród∏o: Mat. firmy Phoenix Contact<br />
48 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>