PRZEGLĄD MECHANICZNY 5/2015

More documents

Recommendations

Info

otworem ch∏odzàcym. Rdzeƒ kszta∏towy ma dwie Êrednice zewn´trzne, z ∏agodnym przejÊciem mi´dzy powierzchniami tworzàcymi oraz rowki wzd∏u˝ne równomiernie rozmieszczone na jego obwodzie, przy czym cz´Êç rdzenia kszta∏towego o wi´kszej Êrednicy wystaje poza czo∏o g∏owicy o wielkoÊç od u∏amka do kilku Êrednic. Innym rozwiàzaniem jest g∏owica wyt∏aczarska [5] sk∏adajàca si´ z cz´Êci sta∏ej i cz´Êci obrotowej, wyposa˝ona w element rurowy utwierdzony jednym koƒcem w korpusie, a drugim – w kszta∏cie spr´˝ystego wyst´pu, osadzony suwliwie w kanale przep∏ywu tworzywa. Nowa konstrukcja g∏owicy wyt∏aczarskiej Nowa konstrukcja g∏owicy przedstawiona jest na rys. 2, na którym pokazano g∏owic´ wyt∏aczarskà w przekroju pod∏u˝nym, natomiast na rys. 3 przedstawiono zwoje linii Êrubowej w przekroju poprzecznym. G∏owica wyt∏aczarska ma korpus 5 zakoƒczony dyszà 7 z zamocowanym w nim kszta∏towym rdzeniem 2, którego koniec o kszta∏cie sto˝ka przechodzàcego w walec umieszczony jest w dyszy 7. Pomi´dzy wewn´trznà powierzchnià korpusu 5 oraz powierzchnià dyszy 7 a zewn´trznà powierzchnià rdzenia 2 znajduje si´ kana∏ przep∏ywowy uplastycznionego tworzywa. Cz´Êç sto˝kowa rdzenia 2 od strony dyszy 7 oraz cz´Êç sto˝kowa dyszy 7 od strony rdzenia 2 majà na swych powierzchniach zwoje rozmieszczone po linii Êrubowej, umo˝liwiajàce równomierny przep∏yw tworzywa. Zwoje te sà przesuni´te wzgl´dem siebie o po∏ow´ wysokoÊci linii Êrubowej, a ich wysokoÊç wynosi 3 /4 wysokoÊci kana∏u. Jest to niezb´dne do ustawiania korpusu dyszy 5 w celu zachowania symetrii rury. Tworzywo wyt∏aczane w koƒcowej fazie przep∏ywu przez dysz´ 7 jest ukierunkowane i wykonuje ruch Êrubowy wywo- ∏any kszta∏tem kana∏u Êrubowego. Istotà przedstawionego rozwiàzania jest to, ˝e cz´Êç sto˝kowa rdzenia od strony dyszy oraz cz´Êç sto˝kowa Rys. 2. Schemat poglàdowy g∏owicy do rur w przekroju wzd∏u˝nym: 1 – pierÊcieƒ, 2 – rdzeƒ sto˝kowy z linià Êrubowà, 3 – korpus, 4 – pierÊcieƒ ∏àczàcy, 5 – korpus dyszy, 6 – pokrywa, 7 – cz´Êç dyszy z linià Êrubowà Rys. 3. Przekrój poprzeczny kana∏u Êrubowego dyszy od strony rdzenia majà na swych powierzchniach zwoje rozmieszczone po linii Êrubowej, które sà przesuni´te wzgl´dem siebie. W porównaniu ze znanymi rozwiàzaniami opracowana konstrukcja g∏owicy wyt∏aczarskiej umo˝liwia ruch Êrubowy wyt∏aczanego tworzywa w koƒcowej fazie przep∏ywu przez dysz´, który wymuszony jest przez nieruchome cz´Êci g∏owicy. Podsumowanie Przedstawione rozwiàzanie konstrukcyjne g∏owicy wyt∏aczarskiej do rur z polietylenu jest rozwiàzaniem nowatorskim umo˝liwiajàcym wytwarzanie rur o podwy˝szonej wytrzyma∏oÊci z polietylenu na standardowych liniach wyt∏aczarskich. Wykonanie g∏owicy jest stosunkowo proste, a wykonanie zwojów po linii Êrubowej na zewn´trznej i wewn´trznej powierzchni sto˝kowej realizowane mo˝e byç na obrabiarkach sterowanych numerycznie (CNC) i nie powinno sprawiaç trudnoÊci. Rozwiàzanie to zosta∏o zg∏oszone do Polskiego Urz´du Patentowego [6]. Nowoczesne metody szybkiego prototypowania [7] pozwalajà na ∏atwe i tanie wykonanie prototypu kana∏u Êrubowego dyszy g∏owicy przedstawionej w niniejszej pracy. Stan napr´˝eƒ wyst´pujàcy w rurach z tworzyw sztucznych oraz zagadnienia zwiàzane z ich wytrzyma∏oÊcià by∏y poruszone w pracach [8, 9]. Skrćenie w przedstawiony sposób tworzywa przep∏ywajàcego przez kana∏ dyszy po linii Êrubowej umo˝liwia wytwarzanie rur z tworzyw, cechujàcych si´ podwy˝szonà wytrzyma∏oÊcià na ciÊnienie wewn´trzne przy stosunkowo niskich kosztach wytwarzania i doposa˝enia linii technologicznej. Przedstawiona konstrukcja g∏owicy wyt∏aczarskiej, na którà patent uzyskano w grudniu 2014 r., zostanie wykonana z metalu. Podczas targów „Plastpol” w Kielcach prowadzone by∏y rozmowy na temat wykonania prototypu w firmie „Gamrat SA”. Zainteresowanie g∏owicà wykazali producenci rur z polietylenu. Jej stosunkowo prosta konstrukcja, mo˝liwa do zainstalowania w konwencjonalnej linii wyt∏aczarskiej, pozwala wytwarzaç rury bardziej wytrzyma∏e na ciÊnienie wewn´trzne, na co wskazujà obecnie teoretyczne obliczenia. Po wykonaniu prototypu g∏owicy zostanà przeprowadzone próby doÊwiadczalne i mo˝liwe b´dzie praktyczne potwierdzenie za∏o˝eƒ teoretycznych. LITERATURA 1. Sikora R.: Przetwórstwo tworzyw polimerowych, podstawy logiczne, formalne i terminologiczne (praca zbiorowa). Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2006. 2. Sikora J.: Selected Problems of Polimer Extrusion. Lublin University of Technology, Lublin 2008. 3. Bortnikow W. G.: Osnowy tiechno∏ogi pierierabotki p∏asticzeskich mas. Chimia, Lenigrad 1983. 4. Patent polski 180032. G∏owica wyt∏aczarska do rur. 5. Patent polski 124605. G∏owica obrotowa do produkcji folii r´kawowej z termoplastycznych tworzyw sztucznych. 6. Zg∏oszenie Patentowe P.399326. G∏owica wyt∏aczarska. 7. Kowalik P., Pàczek Z., ˚uczek R.: Application of The Selected Techniques of Rapid Prototyping to The Design and Manufacture of Prototype Elements of Machines and Equipment. Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa, 11, 2011, ss. 197 – 208. 8. Baranowski W.: Badania wytrzyma∏oÊci mechanicznej wyt∏aczanych rur polietylenowych. Post´p w przetwórstwie materia∏ów polimerowych. Praca zbiorowa pod red. Józefa Koszkula i El˝biety Bociàgi. Cz´st. Wyd. Archidiec Regina Poloniae, Cz´stochowa 2006, ss. 9 – 16. 9. Baranowski W., Werner K.: Szybki rozwój p´knićia rury z polietylenu z wadà zewn´trznà i jej lokalne odkszta∏cenie. Przetwórstwo Tworzyw nr 3, t. 141, 2011, ss. 108 – 112. 28 ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong>
Identyfikacja parametryczna modelu uk∏adu wirujàcego ze sprz´˝eniem drgaƒ poprzecznych i skr´tnych Parametric identification of a model of rotational system with a coupling of transverse and torsional vibrations BOGUMI¸ CHILI¡SKI Streszczenie: W artykule przedstawiono zjawisko sprz´˝enia drgaƒ skr´tnych i gi´tnych wyst´pujàce w wi´kszoÊci uk∏adów wirujàcych. Szczegó∏owo sklasyfikowano przyczyny zaburzeƒ momentu obrotowego. Zaproponowano model dynamiczny o wysokim stopniu abstrakcji, uwzgl´dniajàcy zjawiska wyst´pujàce w wirnikach w sposób kompleksowy. Przedstawiono u˝yte w obliczeniach uproszczenia i wynik ich zastosowania do analizowanego modelu. Opisano podstawy teoretyczne identyfikacji parametrycznej modelu dynamicznego. Pos∏u˝y∏o to do poprawnego wykonania zadania „dostrojenia” modelu do wyników eksperymentalnych. Ponadto zaprezentowano stanowisko badawcze wykonane w celu przeprowadzenia badaƒ eksperymentalnych oraz porównano wyniki modelowania z wynikami badaƒ doÊwiadczalnych. S∏owa kluczowe: uk∏ady wirujàce, identyfikacja modelu dynamicznego, zaburzenie momentu, dynamika uk∏adów nieliniowych Abstract: The article presents the phenomenon of a coupling of torsional and bending vibrations in most rotational systems. The causes of disturbances of rotational moment were clasified in details. Then, a dynamic model with a high level of abstraction was proposed. It included in a complex way the phenomena which occur in rotors. Moreover, there were presented simplifications used in calculations and the effect of application of these assumptions in the analysed model. Next, theoretical bases of parametric identification of the analysed model were described. It allowed for a proper solution of the task of “tuning in” the model to experimental results. What is more, there was presented a research station which was designed in order to do experimental research. In the end, the comparison of the results of modelling and experimental research was presented. Everything was summed up with a complex conclusion on the calculations and experiments which were carried out. Keywords: rotational systems, dynamic models identification, torque disturbance, dynamics of nonlinear systems Wspó∏czesne uk∏ady nap´dowe stajà si´ coraz bardziej z∏o˝one, co w wi´kszoÊci przypadków powoduje wzrost poziomu skomplikowania ich konstrukcji. Dzieje si´ tak g∏ównie z powodu zapotrzebowania rynku na konstrukcje energooszcz´dne o wysokiej sprawnoÊci, co w praktyce przek∏ada si´ na budowanie obiektów o znacznie zredukowanej masie w∏asnej oraz „mocno” wyt´˝onych. Nale˝y wiedzieç, ˝e jest to zadanie stosunkowo trudne. Stosowane „klasyczne” materia∏y konstrukcyjne w wielu wypadkach sà niewystarczajàce, a sprawdzone rozwiàzania konstrukcyjne okreÊla si´ mianem nieoptymalnych. Dlatego konstruktorzy coraz cz´Êciej si´gajà po materia∏y nowoczesne oraz innowacyjne rozwiàzania, o charakterystykach zupe∏nie odmiennych od dotychczas stosowanych. W wielu przypadkach sà to obiekty o nieliniowych lub anizotropowych w∏aÊciwoÊciach. W konsekwencji, we wspó∏czesnych uk∏adach dynamicznych mogà pojawiaç si´ efekty dotàd niewyst´pujàce lub pomijalne. Jednym z takich zjawisk jest sprz´˝enie drgaƒ gi´tnych i skr´tnych. Mgr in˝. Bogumi∏ Chiliƒski – Zak∏ad Podstaw Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, Instytut Podstaw Budowy Maszyn PW, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa, e-mail: bogumil.chilinski@gmail.com. W zwiàzku z tym w wielu sytuacjach nie jest mo˝liwe (wrćz niewskazane) zrezygnowanie z obiektów o du˝ej z∏o˝onoÊci technicznej. Nasuwajà si´ pytania dotyczàce mo˝liwoÊci: modelowania, projektowania, badania oraz diagnozowania stanu technicznego. W przypadku prostych obiektów, ka˝de z tych zadaƒ jest stosunkowo ∏atwe. Wraz ze zwi´kszaniem poziomu skomplikowania uk∏adu nale˝y przewidywaç pojawienie si´ pewnych trudnoÊci, które mogà wynikaç np. z trudnoÊci w poprawnym okreÊleniu symptomów diagnostycznych lub z mo˝liwoÊci pomiarowych. Najcz´Êciej korzysta si´ z wyników odpowiednio przemyÊlanych eksperymentów. Pozwala to na ustalenie charakterystyki amplitudowo-cz´stotliwoÊciowej danego obiektu. Dla „nieskomplikowanych” obiektów analiza taka jest relatywnie ∏atwa – zidentyfikowanie „anatomii” struktury widmowej jest intuicyjne. Natomiast wraz ze wzrostem z∏o˝onoÊci obiektu technicznego roÊnie skomplikowanie jego odpowiedzi dynamicznej. W konsekwencji proces dekompozycji widma na poszczególne sk∏adowe mo˝e staç si´ utrudniony. Problem jest o tyle istotny, ˝e proces identyfikacji parametrycznej modelu wygodnie jest prowadziç na podstawie miar spektralnych. Jednà z metod wyeliminowania tych niedogodnoÊci jest wst´pna analiza odpowiedzi dynamicznej ROK WYD. LXXIV ZESZYT 5/<strong>2015</strong> 29
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 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 and 28: Rys. 5. Belkowo-bry∏owy model num
Page 29: Konstrukcja specjalnej g∏owicy do
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

PRZEGLĄD MECHANICZNY 5/2015

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?