PRZEGLĄD MECHANICZNY 5/2015
a) b) Rys. 7. Mapy napr´˝eƒ maksymalnych napr´˝eƒ g∏ównych zeskalowane: a) do 300 MPa, b) do 100 MPa a) b) Rys. 8. Mapy rozk∏adów w elementach belkowych: a) napr´˝eƒ zredukowanych, b) przemieszczeƒ w kierunku osi dzia∏ania obcià˝enia czeƒ (oko∏o 115 mm), jak równie˝ graniczne napr´- ˝enia by∏y porównywalne z wartoÊciami uzyskanymi przez konstrukcje innych producentów. Maksymalne napr´˝enia zredukowane 1880 MPa, otrzymane dla stela˝a siedzenia sà do zaakceptowania, poniewa˝ jak pokaza∏ test empiryczny dla pod∏ogi aluminiowej, niektóre miejsca stela˝a uplastyczniajà si´ i powinny si´ uplastyczniaç. Test rzeczywisty wyrywania siedzenia z konstrukcji kompozytowej jest w przygotowaniu. Podsumowanie Obecnie, numeryczne symulacje pozwalajà zdecydowanie ∏atwiej projektowaç i przewidywaç zachowanie si´ materia∏ów w okreÊlonych warunkach zewn´trznych. Zanim w prototypowy model zostanà zainwestowane Êrodki, w celu skrócenia czasu wykonuje si´ wiele analiz numerycznych, zdecydowanie taƒszych od wytworzenia prototypów, co pozwala wybraç najbardziej odpowiedni wariant. Przedmiotem pracy by∏o równie˝ przeprowadzenie analiz wyrywania siedzenia z prowadnic. Bioràc pod uwag´ wyniki obliczeƒ, wykazano, ˝e: napr´˝enia graniczne dla prezentowanej konstrukcji nadpod∏ogowej wynios∏y ok. 411 MPa (na podstawie hipotezy maksymalnych napr´˝eƒ g∏ównych) i by∏y porównywalne z wynikami symulacji konstrukcji konkurencji, powsta∏e koncentracje napr´˝eƒ wynikajà z modelu numerycznego i dajà zwykle zawy˝one wartoÊci. Z map napr´˝eƒ wynika, ˝e w niewielkiej odleg∏oÊci od punktów spi´trzenia, napr´˝enia w elementach sàsiadujàcych gwa∏townie spadajà. LITERATURA 1. Grujicic M., Cheeseman B.A.: Concurrent Computational and Dimensional Analyses of Design of Vehicle Floor-Plates for Landmine-Blast Survivability. Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 23, Issue 1, pp. 1 – 12. 2. Regulamin ECE 14: Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to safety-belt anchorages, isofix anchorages systems and isofix top tether anchorages. 3. Materia∏y w∏asne OÊrodka Konstrukcyjno-Badawczego nabyte w wyniku przeprowadzenia badaƒ zewn´trznych. 4. Materia∏y pomocnicze oprogramowania MSC PATRAN/ NASTRAN. 26 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/2015
Konstrukcja specjalnej g∏owicy do wyt∏aczania rur z tworzyw sztucznych Special construction of extrusion head for plastic pipes W¸ODZIMIERZ BARANOWSKI PAWE¸ PALUTKIEWICZ Streszczenie: W pracy przedstawiono nowe rozwiàzanie konstrukcji g∏owicy wyt∏aczarskiej do wytwarzania rur z tworzyw sztucznych, zw∏aszcza z PE. Charakterystycznà cechà opisywanej g∏owicy jest to, ˝e cz´Êç sto˝kowa rdzenia od strony dyszy oraz cz´Êç sto˝kowa dyszy od strony rdzenia majà na swych powierzchniach zwoje rozmieszczone po linii Êrubowej, które sà przesuni´te wzgl´dem siebie. Zwoje te tworzà kana∏, w którym tworzywo przep∏ywajàce zostaje skr´cone po linii Êrubowej. Ukszta∏towana tym sposobem rura ma wi´kszà doraênà wytrzyma∏oÊç mechanicznà. S∏owa kluczowe: metoda wyt∏aczania, rura, tworzywo sztuczne Abstract: The paper presents the new solution for construction of extrusion head for plastic pipes, especially made from polyethylene. A significant feature of this head is that parts of the conical core from the nozzle side and the conical part of the nozzle from the core side have on their surfaces coils disposed in helical path, which are shifted relative to each other. The coils form a channel in which the flowing plastic is twisted helically. That shaped pipe has a higher mechanical strength. Keywords: extrusion method, pipe, plastic Dr in˝. W∏odzimierz Baranowski – Instytut Technologii Mechanicznych, Politechnika Cz´stochowska, ul. Armii Krajowej 19c, 42-201 Cz´stochowa, e-mail: baranowski@ipp.pcz.pl; dr in˝. Pawe∏ Palutkiewicz – Instytut Przetwórstwa Polimerów i Zarzàdzania Produkcjà, Politechnika Cz´stochowska, ul. Armii Krajowej 19c, 42-201 Cz´stochowa, palutkiewicz@ipp.pcz.pl. W artykule przedstawiono nowe rozwiàzanie konstrukcyjne g∏owicy wyt∏aczarskiej do wytwarzania rur z polietylenu. G∏owica ta umo˝liwia wyt∏aczanie rur o powi´kszonej wytrzyma∏oÊci mechanicznej w standardowej linii technologicznej wyt∏aczania. Konstrukcja g∏owicy jest stosunkowo prosta, a jej wykonanie i u˝ytkowanie nie stwarza problemów technologicznych. Opracowanie oparto na tezie, ˝e przy wyt∏aczaniu rur z PE, nadajàc ruch Êrubowy warstwom uplastycznionego tworzywa, mo˝na zwi´kszyç wytrzyma∏oÊç mechanicznà rury, a zw∏aszcza wytrzyma∏oÊç na ciÊnienie wewn´trzne w rurze. Aby sprostaç tym wymaganiom, tworzywo podczas przep∏ywu przez kana∏y dyszy g∏owicy wyt∏aczarskiej powinno byç poddane napr´˝eniom obwodowym. W tym celu stosuje si´ g∏owice z obrotowym trzpieniem lub pierÊcieniem. W literaturze [1, 2] opisane sà ró˝ne konstrukcje g∏owic. Za rozwiàzanie konstrukcyjne, najbli˝sze przedstawionemu przez autorów, nale˝y uznaç rozwiàzanie opisane w pracy [3]. Na rys. 1 przedstawiono przyk∏adowe rozwiàzanie g∏owicy prostej z obrotowym rdzeniem sto˝kowym 8 nap´dzanym od silnika elektrycznego przez przek∏adni´ Êlimakowà i sprz´g∏o przenoszàce moment obrotowy. Kszta∏towanie profilu rury w g∏owicy odbywa si´ poprzez obrót rdzenia sto˝kowego 8 wzgl´dem cz´Êci dyszy 9. W wyniku dzia∏ania si∏ tarcia tworzywo przemieszcza si´ wzd∏u˝ osi g∏owicy ruchem Êrubowym. Osiowy przep∏yw uplastycznionego tworzywa odbywa si´ w wyniku ró˝nicy ciÊnienia w g∏owicy. Mo˝na przyjàç, ˝e wskutek tego osiowego przemieszczenia tworzywa powstajà w nim napr´˝enia osiowe, natomiast w efekcie ruchu obrotowego rdzenia powstajà napr´˝enia obwodowe. W wyniku ruchu Êrubowego nast´puje uporzàdkowanie struktury polimeru, jego wyd∏u˝enie i skr´cenie, a tym samym wzrost doraênej wytrzyma∏oÊci mechanicznej rur. NiedogodnoÊcià rozwiàzania g∏owicy przedstawionej na rys. 1 jest koniecznoÊç zastosowania nap´du w postaci przek∏adni Êlimakowej i silnika elektrycznego do obrotu i sterowania obrotami rdzenia. Ponadto, takie rozwiàzanie stwarza koniecznoÊç zastosowania ∏o˝yskowania elementów obrotowych w warunkach wysokiej temperatury ich eksploatacji. Znana jest tak˝e z polskiego opisu patentowego wynalazku [4] g∏owica wyt∏aczarska do rur z termoplastycznych tworzyw polimerowych majàca korpus, w którym znajduje si´ rdzeƒ kszta∏towy z centralnym Rys. 1. G∏owica prosta do rur (przekrój wzd∏u˝ny): 1 – pierÊcieƒ, 2 – obudowa, 3 – sprz´g∏o, 4 – rdzeƒ sto˝kowy, 5 – spr´˝yna, 6 – pierÊcieƒ rozprowadzajàcy powietrze, 7 – korpus dyszy, 8 – obrotowy rdzeƒ sto˝kowy, 9 – cz´Êç dyszy, 10 – ko∏nierz, 11 – hak do zamocowania liny z korkiem ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/2015 27
- Page 1 and 2: Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT) PL ISSN
- Page 3 and 4: ROK WYD. LXXIV PRZEGLÑD MECHANICZN
- Page 5 and 6: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 7 and 8: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 9 and 10: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 11 and 12: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 13 and 14: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 15 and 16: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 17 and 18: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 19 and 20: PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJ
- Page 21 and 22: WARUNKI PRENUMERATY „Przeglàdu M
- Page 23 and 24: Numeryczna analiza stanu napr´˝en
- Page 25 and 26: nymi cechami (dok∏adnymi kszta∏
- Page 27: Rys. 5. Belkowo-bry∏owy model num
- Page 31 and 32: Identyfikacja parametryczna modelu
- Page 33 and 34: Ograniczenie to mo˝na sformu∏owa
- Page 35 and 36: W celu porównywania wyników teore
- Page 37 and 38: Badania wiskotycznych t∏umików d
- Page 39 and 40: yczny. Na wale wirnika zamontowano
- Page 41 and 42: Innowacyjne urzàdzenie do eksperym
- Page 43 and 44: Rys. 4. Zasada dzia∏ania podstawo
- Page 45 and 46: WSPÓ¸CZESNE MATERIA¸Y KONSTRUKCY
- Page 47 and 48: METODY I URZÑDZENIA POMIAROWE Nowe
- Page 49 and 50: strukcji nie tylko pozwalajà na zm
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>
Change language