Przegląd Mechaniczny 1/2014

1’14PL ISSN 0033-2259

MIESI¢CZNIK NAUKOWO-TECHNICZNY

INDEKS 245836

Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT)

rok za∏o˝enia 1935

Z KRAJU I ZE ÂWIATA Nast´pny zeszyt� Holenderska grupa SSBV AERO-SPACE & Technology Group og∏o-si∏a utworzenie w Polsce firmycórki. Firma, która rozpoczniedzia∏alnoÊç w Parku Technologicz-nym w Suwa∏kach, b´dzie nosiçnazw´ SSBV Polska i koncentro-waç si´ na nanosatelitach, obser-wacji Ziemi, komunikacji satelitar-nej i testowaniu. SSBV Polska zaj-mie si´ rozwijaniem platformy na-nosatelitarnej nowej generacji –PanelSATNANO.� Uniwersytet Harvarda ju˝ poraz 11 zwyci´˝y∏ w AkademickimRankingu Uniwersytetów Âwiata.W pierwszej dwudziestce zesta-wienia znalaz∏o si´ a˝ siedemnaÊ-cie uczelni ze Stanów Zjednoczo-nych. Ranking najlepszych szkó∏wy˝szych na Êwiecie, znany rów-nie˝ jako Lista Szanghajska, przy-gotowuje Uniwersytet Jiao Tongw Szanghaju. W zestawieniu zna-laz∏y si´ dwie polskie uczelnie:Uniwersytet Jagielloƒski i Uniwer-sytet Warszawski – obie w czwar-tej setce zestawienia. Przy two-rzeniu Listy Szanghajskiej bierzesi´ pod uwag´ m.in.: liczb´ ab-solwentów czy pracowników,którzy otrzymali Nagrod´ Noblalub Medal Fieldsa, liczb´ najcz´Ê-ciej cytowanych naukowców, licz-b´ publikacji w czasopismach„Nature” czy „Science”, liczb´ pub-likacji w wybranych indeksachcytowaƒ.� Politechnika Warszawska udos-t´pni∏a dwa wirtualne narz´dzia:Platform´ Ekspertów i elektronicz-ny Biuletyn Politechniki Warszaw-skiej. Platforma Ekspertów u∏atwianawiàzanie kontaktu ze specjalis-tami Politechniki Warszawskiej z za-kresu in˝ynierii, techniki i nowo-czesnych technologii i jest szybkimsposobem podj´cia wspó∏pracynaukowej i biznesowej. W celuskontaktowania si´ ze specjalis-tà wystarczy wybraç zak∏adk´„Eksperci” i wpisaç s∏owo kluczo-we, nazwisko lub nazw´ wydzia-∏u, a nast´pnie przes∏aç zapyta-nie o kontakt. Profil ka˝dego fa-chowca zawiera jego biogram,a baza stanowi kompendiumwiedzy o Politechnice Warszaw-skiej.� Firma Seco poszerzy∏a asorty-ment produktów Turbo o nowefrezy Êrubowe. Cechujà si´ onezwi´kszonà elastycznoÊcià obróbki,stabilnoÊcià i produktywnoÊciàpodczas skrawania: np. podczasfrezowania kàtowego podzespo-∏ów wykorzystywanych w prze-myÊle lotniczym. Szeroki asorty-ment p∏ytek Turbo w nowych ga-tunkach i geometriach zaprojek-towany zosta∏ w celu zwi´kszeniawydajnoÊci podczas obróbki ma-teria∏ów, takich jak: tytan, alumi-nium i stal nierdzewna.

� Pojawi∏a si´ strona internetowadotyczàca pirometrów marki Ircon.Jej wersja angloj´zyczna jest dos-t´pna pod adresem http: //www.ircon.com/. Na stronie prezento-wane sà liczne produkty Ircon dobezkontaktowego pomiaru tem-peratury w procesach przemys∏o-wych oraz wyczerpujàce infor-macje dotyczàce pomiaru tempe-ratury w podczerwieni, instrukcjedla specyficznych aplikacji, for-mularze kontaktowe do zapytaƒofertowych, a tak˝e numery tele-foniczne do mi´dzynarodowej sieciserwisowej i oferty pracy w obr´-bie grupy Fluke.� Firma LubriDutch zaprezento-wa∏a podczas targów OILexpo2013 urzàdzenie MotorX 690.MotorX 690 to w pe∏ni automa-tyczne urzàdzenie do wymiany/oczyszczenia oleju automatycz-nych skrzyƒ biegów, wyprodu-kowane we W∏oszech. MotorX 690oczyÊci ka˝dà automatycznà skrzy-ni´ biegów, wyp∏ucze oraz wy-mieni olej w 100% na nowy w jed-nym cyklu, podczas gdy tradycyjnemetody zapewniajà wymian´ ok.50% oleju. Oczyszczone zostajàtak˝e wszystkie cz´Êci skrzyni orazprzek∏adni hydrokinetycznej, kor-pusu zaworu i ch∏odnicy.� Pod koniec ub.r. w Warszawiewr´czone zosta∏y po raz pierw-szy nagrody CEE ManufacturingExcellence Awards. Nagrodaprzyznawana jest za doskona∏oÊçw zakresie doradztwa i us∏ugoutsourcingowych, innowacyjnychproduktów i systemów informa-tycznych, które dostarczane sàfirmom produkcyjnym. W kategoriiDostawca Roku w dziedzinie Ro-botyka/Automatyka wygra∏a firmaASTOR, która jest dystrybutoremproduktów automatyki, dostawcàrozwiàzaƒ biznesowych oraz us∏ugpodnoszàcych efektywnoÊç i kon-kurencyjnoÊç w przemyÊle.� Kopalnia Piast w Bieruniu zmie-ni∏a odpad w sprzedawany z zys-kiem produkt. Naukowcy z Aka-demii Górniczo-Hutniczej w Kra-kowie przy wspó∏pracy specjalis-tów z kopalni Piast opracowaliurzàdzenie, dzi´ki któremu wilgot-ny mu∏ w´glowy przerabiany jestna majàcy zastosowanie energe-tyczne granulat. Urzàdzenie pra-cuje w zak∏adzie wzbogacaniamia∏ów kopalni Piast. Zak∏ad prze-rabia ok. 25% mu∏ów powstajà-cych w procesie wzbogacaniaw´gla i osiàga zyski ze sprzeda˝yproduktu, który dotàd, jako odpad,nie przynosi∏ ˝adnego dochodu.Projekt zwiàzany ze stworzeniemgranulatora otrzyma∏ dofinanso-wanie ze Êrodków przeznaczonychna wspieranie transferu dokonaƒnaukowych do praktyki przemys-∏owej.

Trendy i problemy robotyzacji maszyn ro-boczych w powiàzaniu ze strategicznymprogramem rozwoju bezza∏ogowych plat-form pola walki– w artykule poruszono problem robotyzacjimaszyn roboczych, wskazano na bliskie po-wiàzania robotów in˝ynieryjnych, ratunko-wych rozpoznania i monitorowania z robo-tami pola walki oraz na szanse wspólnegorozwoju obu obszarów aplikacyjnych, przed-stawiono skrótowo oczekiwania stawiane ro-botom pola walki i wskazano na koniecznoÊçmodu∏owego rozwiàzania ich konstrukcji,umo˝liwiajàcego adaptowanie ich do aktual-nych potrzeb, zwrócono uwag´ na aspektekonomiczny u˝ytkowania robotów polawalki i zaproponowano ich podwójne zasto-sowanie.

Drgania samowzbudne asymetrycznego wir-nika podpartego w ∏o˝yskach Êlizgowychw warunkach turbulentnego przep∏ywu czyn-nika smarnego– w pracy przeprowadzono analiz´ sztyw-nego asymetrycznego wirnika ∏o˝yskowane-go Êlizgowo z uwzgl´dnieniem powstawaniadrgaƒ samowzbudnych wywo∏anych nieli-niowymi si∏ami wyporu smaru w warunkachprzep∏ywu turbulentnego czynnika smarnego,zbadano wp∏yw asymetrii i rodzaju przep∏ywu(laminarny, turbulentny) na mo˝liwoÊç pow-stawania drgaƒ samowzbudnych, za∏àczonorysunki z przyk∏adowymi trajektoriami Êrod-ków czopów.

Metoda oceny wybranych w∏aÊciwoÊci po-jazdu wysokiej mobilnoÊci na podstawiebadaƒ przebiegowych– w artykule scharakteryzowano sposób ocenywybranych w∏aÊciwoÊci mechanicznych po-jazdu wysokiej mobilnoÊci na podstawie ba-daƒ przebiegowych, przedstawiono wyma-gania techniczne stawiane pojazdom tego typuprzez Si∏y Zbrojne RP oraz stosowane metodybadaƒ majàcych na celu potwierdzenie ichspe∏nienia na podstawie badaƒ przebiego-wych, uwzgl´dniajàc wskazówki zawartew normach i standardach ró˝nych paƒstwi organizacji mi´dzynarodowych.

Problemy zwiàzane z diagnozowaniem ∏o˝ysktocznych stosowanych w pojazdach samo-chodowych– wi´kszy stopieƒ skomplikowania konstruk-cji pojazdów samochodowych wymaga corazszerszego zastosowania ∏o˝ysk tocznych w po-jazdach samochodowych, ∏o˝yska te wyst´-pujà w wielu podzespo∏ach i cz´sto majàzasadniczy wp∏yw na bezpieczeƒstwo jazdy,analiza metod diagnozowania ∏o˝ysk tocz-nych w warunkach warsztatowych wskazujena ich subiektywny i – co si´ z tym wià˝e– zawodny charakter, autor artyku∏u wska-zuje na koniecznoÊç stosowania bardziejniezawodnych metod zwiàzanych z diagnos-tykà wibroakustycznà.

ROK WYD. LXXIII � ZESZYT 1/2014 1

Cena 24 z∏ (w tym 5% VAT)

Wydanie publikacji dofinansowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego

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

ROK WYD. LXXIII

PRZEGLÑD MECHANICZNY

STYCZE¡ 2014 • NR 1/14

Wersja pierwotna: drukNak∏ad 1000 egz.

Miesi´cznik notowany na liÊcie czasopism punktowanychMinisterstwa Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego – 5 pkt.

WYDAWCA:

Instytut Mechanizacji Budownictwai Górnictwa Skalnego

ul. Racjonalizacji 6/802-673 Warszawa

PATRONAT:Stowarzyszenie In˝ynierówMechaników i Techników Polskich

SPIS TREÂCI str.

2

3

15

19

23

26

31

38

38

39

Informacje dla autorów

PROBLEMY – NOWOÂCI – INFORMACJE

ARTYKU¸Y G¸ÓWNE

Propozycja uk∏adu ∏o˝yskowego do pracy w ruchuwahad∏owym – Bogumi∏ Chiliƒski

Koncepcja wykorzystania rzeczywistoÊci wirtual-nej do odwzorowania zdarzeƒ wypadkowychwyst´pujàcych podczas u˝ytkowania suwnic– Dariusz Kalwasiƒski

Diagnozowanie wibroakustyczne metodami pod-przestrzeni obserwacji – Andrzej Puchalski

Mikroformowanie nowà metodà jednoopera-cyjnego wyt∏aczania – Zbigniew Zimniak, MonikaMarciniak

Identyfikacja przyczyn degradacji ∏o˝yska pod-parcia mostu koparki ko∏owej – Joanna Jakubik,Tadeusz Smolnicki, Jacek Karliƒski

METODY I URZÑDZENIA POMIAROWE

Badania termograficzne w energetyce wiatrowej

Nowy autonomiczny system skanowania liniowegow podczerwieni

Z CZASOPISM ZAGRANICZNYCH

Samochody bez kierowców – przysz∏oÊç moto-ryzacji? – t∏umaczenie i opracowanie MartynaJachimowicz

ADRES REDAKCJI:IMBiGS – „Przeglàd Mechaniczny”ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawatel./fax: 22 8538113, tel. 22 8430201 w. 255e-mail: [email protected]://www.przegladmechaniczny.pl

REDAGUJE ZESPÓ¸:Redaktor naczelny: prof. dr hab. in˝. Jan Szlagowskitel. 22 6608285, tel./fax 22 8499995Zast´pca red. nacz.: prof. dr hab. in˝. Zbigniew DàbrowskiSekretarz redakcji: mgr Anna MasséRedaktorzy tematyczni: prof. nzw. dr hab. in˝. Dariusz Bo-roƒski (Mechanika p´kania), dr in˝. Martyna Jachimowicz(Problemy – NowoÊci – Informacje), prof. dr hab. in˝.Andrzej Kocaƒda (Materia∏y konstrukcyjne), prof. drhab. in˝. Arkadiusz M´˝yk (Automatyka i robotyka),prof. dr hab. in˝. Jan RyÊ (Podstawy konstrukcji maszyn),prof. dr hab. in˝. Tadeusz Smolnicki (Komputerowe me-tody CAD/CAM/CAE), dr in˝. Zbigniew ˚ebrowski (Hyd-raulika i pneumatyka)Redaktor statystyczny: dr in˝. Tomasz Miros∏awRedaktor j´zykowy: mgr Anna Massé

RADA PROGRAMOWA:Prof. Witold Gutkowski – przewodniczàcy (IMBiGS), dr in˝.Tomasz Babul (SIMP), prof. Jan B∏achuta (University ofLiverpool), prof. Aleksander S. Bokhonsky (SewastopolNational Technical University), prof. Czes∏aw Cempel(Polit. Poznaƒska), prof. Grzegorz Glinka (University ofWaterloo), prof. Krzysztof Go∏oÊ (Polit. Warszawska,IMBiGS), prof. Tadeusz Kacperski (IMBiGS), prof. JaromirK. Klouda (Technical and Test Institute for ConstructionPrague), prof. Janusz Kowal (AGH), prof. Mychaj∏o Lobur(Lviv Technical University), prof. Aleksander N. Mikhaylov(Donetsk National Technical University), prof. RyszardOkulicz (Applied University Cologne) prof. EugeniuszRusiƒski (Polit. Wroc∏awska), prof. Ryszard Pyrz (AalborgUniversity), prof. Andrzej Seweryn (Polit. Bia∏ostocka),dr hab. in˝. Roman Staniek, prof. nzw. (SIMP), prof.Eugeniusz Âwitoƒski (Polit. Âlàska), prof. Wies∏awTràmpczyƒski (Polit. Âwi´tokrzyska), prof. W∏adys∏awW∏osiƒski (PAN), prof. Nenad Zrnic (University of Bel-grade), prof. XU Bingye (Tsinhua University)

KIEROWNIK ZAK¸ADU WYDAWNICTW I PROMOCJI:Ryszard Kwiecieƒ – tel. kom. 602 390 703e-mail: [email protected]

WARUNKI PRENUMERATYPrzyj´cie prenumeraty – wy∏àcznie na podstawie do-konanej wp∏aty.Na blankiecie wp∏at nale˝y podaç nast´pujàce dane:dok∏adnà nazw´ i adres (z kodem pocztowym) zama-wiajàcego, nazw´ czasopisma, liczb´ egzemplarzy i okresprenumeraty.Wp∏aty – zgodnie z podanymi cenami nale˝y dokonaçw banku lub UPT na konto IMBiGS – BPH S.A.O/Warszawa nr 97 1060 0076 0000 3210 0014 6850.Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – osobyprawne i fizyczne. Nale˝y podaç dok∏adny adres odbiorcyza granicà. Cena prenumeraty jest dwukrotnie wy˝sza odceny normalnej. Zmiany w prenumeracie, np. zmian´liczby tytu∏ów, liczby egzemplarzy, rezygnacj´ z prenu-meraty itp. mo˝na zg∏aszaç pisemnie, z mocà obowià-zujàcà od nast´pnego kwarta∏u.

Cena prenumeraty na 2014 r.:kwartalnie – 72 z∏pó∏rocznie – 144 z∏rocznie – 288 z∏Informacji o prenumeracie udziela redakcja.

Dtp: „AWiWA” - tel. 22 7804598Druk: Oficyna Poligraficzna APLA Sp. j.ul. Sandomierska 89, 25-325 Kielce

ROK WYD. LXXIII � ZESZYT 1/20142

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

artyku∏u, liczb´ stron, rys. i tabel oraz krótkie streszczenie pracy*. Po otrzymaniu informacji o zaakceptowaniuproponowanego tematu, nale˝y przys∏aç tekst pracy przygotowany zgodnie ze wskazówkami redakcyjnymi orazwype∏niony formularz oÊwiadczenia i 2 egzemplarze podpisanej umowy licencyjnej*.

Nades∏ane artyku∏y sà poddawane redakcyjnej ocenie formalnej i otrzymujà numer redakcyjny identyfikujàcy je nadalszych etapach procesu wydawniczego.

Wszystkie artyku∏y przysy∏ane do redakcji sà recenzowane. Warunkiem publikacji jest uzyskanie pozytywnej recenzji.Redakcja nie wyp∏aca honorariów autorskich.

Wskazówki dotyczàce przygotowania artyku∏uArtyku∏y przeznaczone do opublikowania w „Przeglàdzie Mechanicznym” powinny mieç naukowo-techniczny charakter

i byç powiàzane z aktualnymi problemami przemys∏u.Artyku∏y powinny byç oryginalne, przez co nale˝y rozumieç, ˝e nie by∏y dotychczas publikowane w ca∏oÊci lub

znaczàcej cz´Êci (jeÊli artyku∏ jest fragmentem innej pracy, np. doktorskiej, habilitacji, to informacja o tym powinna znaleêçsi´ w spisie literatury).

Artyku∏ powinien obejmowaç wàski temat, ale potraktowany mo˝liwie wyczerpujàco. Nale˝y unikaç powtarzaniawiadomoÊci ogólnie znanych, uj´tych w wydawnictwach ksià˝kowych.

Je˝eli dane zagadnienie jest obszerne, nale˝y rozbiç je na fragmenty stanowiàce odr´bne artyku∏y, które mogà byçpublikowane niezale˝nie od siebie.

Artyku∏y powinny odznaczaç si´ jasnà i logicznà budowà: materia∏ powinien byç podzielony na cz´Êci, których tytu∏ymuszà odtwarzaç treÊç w nich zawartà. Wnioski z przeprowadzonych rozwa˝aƒ powinny byç wyraêne i jasno sfor-mu∏owane na koƒcu artyku∏u.

TreÊç artyku∏u powinna byç odpowiednio uzupe∏niona rysunkami, fotografiami, schematami itp., jednak liczb´ ilustracjinale˝y ograniczyç do niezb´dnych.

Tytu∏ artyku∏u nale˝y podaç w j´z. polskim i j´z. angielskim i do∏àczyç krótkie streszczenie w j´zyku polskim i angielskimoraz s∏owa kluczowe polskie i angielskie.

Obj´toÊç artyku∏u nie powinna przekraczaç 8 stron (1 strona – 1800 znaków).Do artyku∏u nale˝y do∏àczyç adres do korespondencji i adres poczty elektronicznej autorów.Praca powinna byç dostarczona w wersji elektronicznej w formacie*doc, *docx. Równania powinny byç zapisane

w edytorach wzorów, z wyraênym rozró˝nieniem 0 i O. Je˝eli równania przekraczajà szerokoÊç szpalty (8 cm), nale˝yje przenieÊç, a niedajàce si´ przenieÊç zapisaç na szerokoÊç 2 szpalt (16 cm).

Redakcja nie przepisuje tekstów i nie wykonuje rysunków. Oprócz pliku *doc, *docx zalecane jest, aby autorzydostarczali pliki êród∏owe rysunków (najlepiej w formacie *.eps, *jpg lub * tif).

Rysunki oraz wykresy muszà byç wykonane czytelnie, z uwzgl´dnieniem faktu, ˝e szerokoÊç szpalty w czasopiÊmiewynosi 8 cm, szerokoÊç kolumny – 17 cm, wysokoÊç kolumny – 24,5 cm.

Opisy na rysunkach zmniejszonych do tej wielkoÊci powinny byç czytelne i nie ni˝sze od 2 mm.Autorzy sà zobowiàzani do podawania na koƒcu artyku∏u pe∏nego wykazu êróde∏ wykorzystywanych przy jego

opracowaniu i podawania w treÊci odpowiednich odsy∏aczy do kolejnego numeru pozycji cytowanej w spisie literatury.Spis literatury, przygotowany wg kolejnoÊci powo∏aƒ, powinien zawieraç: przy ksià˝kach – nazwisko i pierwszà liter´imienia autora, tytu∏ ksià˝ki, wydawc´, rok i miejsce wydania (ewentualnie numery stron); przy czasopismach – nazwiskoi imi´ autora, tytu∏ artyku∏u, nazw´ czasopisma, numer i rok (ewentualnie numery stron). Nie stosujemy cyrylicy – takitekst nale˝y podaç w transkrypcji wydawniczej na alfabet ∏aciƒski. Spis literatury powinien przedstawiaç aktualny stanwiedzy i uwzgl´dniaç pozycje z literatury Êwiatowej.

Autorzy gwarantujà, ˝e treÊç pracy i rysunki sà ich w∏asnoÊcià (lub podajà êród∏o pochodzenia rysunków). Autorzyzg∏aszajàc artyku∏ przekazujà Wydawcy prawa do jego publikacji w formie drukowanej i elektronicznej.

Redakcja b´dzie dokumentowaç wszelkie przejawy nierzetelnoÊci naukowej, zw∏aszcza ∏amania i naruszania zasad etykiobowiàzujàcych w nauce.

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

Wy˝szego zawartymi w opracowaniu „Dobre praktyki w procedurach recenzyjnych w nauce”, Warszawa 2011.Autorzy, którzy przysy∏ajà artyku∏ do publikacji, sà Êwiadomi (Informacje dla autorów), ˝e wszystkie prace publikowane

w „Przeglàdzie Mechanicznym” podlegajà ocenie recenzentów i wyra˝ajà zgod´ na procedur´ recenzowania, a redakcjawysy∏a do autorów informacj´ o przyj´ciu artyku∏u i wys∏aniu go do recenzentów. Do oceny ka˝dej publikacji powo∏ujesi´ co najmniej dwóch niezale˝nych recenzentów.

Redakcja dobiera recenzentów rzetelnych i jak najbardziej kompetentnych w danej dziedzinie, którzy nie sà cz∏onkamiredakcji pisma, sà specjalistami w danej dziedzinie oraz nie sà zatrudnieni w placówce wydajàcej pismo. Nades∏aneartyku∏y nie sà nigdy wysy∏ane do recenzentów z tej samej placówki, z której pochodzi autor. Prace recenzentów sà poufnei anonimowe. Recenzja musi mieç form´ pisemnà i koƒczyç si´ jednoznacznym wnioskiem o dopuszczeniu artyku∏udo publikacji w „Przeglàdzie Mechanicznym” lub jego odrzuceniu. W przypadku pracy w j´zyku obcym, co najmniej jedenz recenzentów jest afiliowany w instytucji zagranicznej innej ni˝ narodowoÊç autora pracy. Autorzy sà informowanio wynikach recenzji oraz otrzymujà je do wglàdu. W sytuacjach spornych redakcja powo∏uje dodatkowych recenzentów.Ka˝dy artyku∏ zawierajàcy wyniki badaƒ doÊwiadczalnych kierowany jest tak˝e do redaktora statystycznego.

Lista recenzentów publikowana jest w ostatnim zeszycie ka˝dego rocznika.Informacja dla recenzentówRedakcja zwraca si´ do Recenzentów z uprzejmà proÊbà o zwrot recenzji w ciàgu 4 tygodni (formularz recenzji

dost´pny na stronie internetowej)*.

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

3ROK WYD. LXXIII � ZESZYT 1/2014

problemy • nowoÊci • informacje

Propozycjà dla maszyn komu-nalnych lub mini∏adowarek jestkompaktowe rozwiàzanie typu plugand play pozwalajàce – w hydro-statycznym uk∏adzie nap´du jazdypojazdu – na automatyczne prze-∏àczanie we w∏aÊciwym momenciepomi´dzy nap´dem na dwa ko∏aa nap´dem na wszystkie ko∏a.

W sk∏ad hydrostatycznego na-p´du jazdy wchodzà sprawdzonestandardowe elementy sk∏adowe,np. pompy wielot∏okowe typu A4VGlub A10VG, a tak˝e silniki hydra-uliczne MCR ze sta∏à lub zmiennàch∏onnoÊcià oraz nowo skonstruo-wany blok HET. W bloku HET niema ˝adnych czujników ani elekt-ronicznych elementów sterowni-czych.

Wysoka sprawnoÊç energetycz-na Uk∏adu Kontroli Trakcji (HET)wynika mi´dzy innymi z faktu, ˝enap´d na wszystkie ko∏a aktywo-wany jest tylko wtedy, gdy jestpotrzebny – ca∏kowicie automa-tycznie, bez ˝adnego dzia∏ania po-dejmowanego przez kierowc´. Po-nadto, specjalnie skonstruowanyblok zaworowy eliminuje ca∏kowi-cie spadek sprawnoÊci uk∏adu spo-wodowany poÊlizgami kó∏ z po-wodu np. ukszta∏towania terenuoraz tzw. naturalne poÊlizgi wy-nikajàce z odkszta∏cenia si´ opongumowych.

Dzi´ki zastosowaniu uk∏adu HETuda∏o si´ osiàgnàç najwy˝szà mo˝-liwà si∏´ uciàgu w trudnych wa-runkach przy zachowaniu opty-malnej efektywnoÊci wykorzysta-nia energii.

To wszystko powoduje, ˝e systemHET jest niezwykle elastycznymrozwiàzaniem i mo˝e byç stosowa-ny w wielu rozmaitych typach po-

Przyk∏adowe rozwiàzania w zakresie efektywnoÊci energetycznejw hydrostatycznych nap´dach uk∏adu jazdy

w maszynach samojezdnychWy˝sza efektywnoÊç energetycz-

na oraz znaczny rozwój magistralprzesy∏ania danych to obecnie me-gatrendy, które w istotny sposóbwp∏ywajà na rozwój maszyn i urzà-dzeƒ. W ten kierunek wpisuje si´równie˝ firma Bosch Rexroth z sys-tematykà Rexroth 4EE – Rexroth dla

efektywnoÊci energetycznej, którejza∏o˝eniem jest nie tylko badaniei redukowanie zapotrzebowaniaenergii pojedynczych elementów,lecz tak˝e ca∏ych uk∏adów. BoschRexroth k∏adzie nacisk na rozwójenergooszcz´dnych komponentówi rozwiàzaƒ systemowych.

HET – automatyczny uk∏ad nap´du jazdyna wszystkie ko∏a

HET – High Efficiency Traction– przyk∏ady zastosowaniaw maszynach samojezdnych

jazdów, takich jak pojazdy dla s∏u˝bmiejskich (komunalnych), miniwy-wrotek oraz niewielkich ∏adowarekprzedsi´biernych. System jest takzaprojektowany, aby spe∏nia∏ mo˝-liwie najszerszy wachlarz wymagaƒ,w tym równie˝ zapewnia∏ wymaga-nà pr´dkoÊç pojazdu oraz znacznieredukuje koszty zabudowy i oruro-wania na pojeêdzie.

DHC – Diesel Hydraulic ControlInteresujàcà propozycjà dla ma-

szyn budowlanych jest hydrosta-tyczny nap´d uk∏adu jazdy z wy-korzystaniem uk∏adu DHC. W sk∏aduk∏adu wchodzà standardowe kom-ponenty, jednostki wielot∏okoweo wysokim ciÊnieniu pracy: pompyhydrauliczne typu A4VG serii 40i silniki hydrauliczne typu A6VMserii 71 oraz elektronika Bodas typuRC wraz z oprogramowaniem.

DHC to inteligentne po∏àcze-nie sterowania silnika spalinowegoi hydrauliki.

Hydrauliczny nap´d jazdy infor-muje z wyprzedzeniem silnik spa-linowy o obcià˝eniu, a ten pracujetak, aby nie dopuÊciç do znacznychwahni´ç pr´dkoÊci obrotowej. Hyd-raulika i silnik spalinowy komuniku-jà si´ nawzajem przez magistral´CAN i wspó∏dzia∏ajà, aby zu˝yciei emisja spalin pozosta∏a na niskimpoziomie, przy jednoczesnym za-chowaniu zadowalajàcej dynamikiuk∏adów.

Uk∏ad identyfikuje cykliczne wy-magania hydrauliki uk∏adu jazdy,wyliczajàc z charakterystyki DHCoptymalny punkt pracy dla silnikaspalinowego i komponentów hyd-rauliki. Charakterystyka DHC pow-staje przez na∏o˝enie charakterystykipracy silnika spalinowego oraz hyd-

rauliki uk∏adu nap´dowego jazdy.Charakterystyka DHC przedstawiazatem specyficzne dla danej maszy-ny zale˝noÊci pr´dkoÊci obrotowej,wspó∏czynnika sprawnoÊci i mo-mentu obrotowego.

Poniewa˝ silnik spalinowy dos-tarcza tyle mocy, ile aktualnie po-trzebne jest dla komponentów hyd-raulicznych, znacznie spada zu˝yciepaliwa w porównaniu z konwen-cjonalnym uk∏adem, a tym samymuzyskujemy wzrost sprawnoÊcienergetycznej.

Bosch Rexroth oferuje komplek-sowe rozwiàzania w zakresie hyd-rauliki i elektroniki „z jednej r´ki”.Odpowiedni dobór i powiàzanie ele-mentów obu uk∏adów daje ogromnemo˝liwoÊci w uzyskaniu optymal-nych i spe∏niajàcych oczekiwaniaklientów parametrów specyficznychdla danej maszyny. Coraz powszech-niejsze jest stosowanie magistraliCAN jako ∏àcza do komunikacji w ma-szynach sterowanych hydraulikà.Bosch Rexroth jako jeden z niewieluproducentów oferuje inteligentnerozwiàzania, które sprawiajà, ˝e apli-kacje dla maszyn samojezdnychstajà si´ bardziej „wydajne” i przy-jazne dla Êrodowiska.

èród∏o: Bosch Rexroth

4 ROK WYD. LXXIII � ZESZYT 1/2014


Zg∏oszony do Urz´du Patento-wego RP wynalazek dotyczy ∏opat-kowego silnika ekspansyjnego ma-jàcego zastosowanie na stacjachredukcyjnych gazu ziemnego donap´dzania generatora pràdu.

Gaz ziemny, aby móg∏ byç prze-sy∏any na du˝e odleg∏oÊci, musiznajdowaç si´ w stanie wysokiegociÊnienia. Jednak˝e aby mo˝liweby∏o jego u˝ytkowanie w gospo-darstwach domowych czy w prze-myÊle, konieczne jest obni˝eniejego ciÊnienia do ustalonej war-toÊci. Dlatego te˝ w sieci gazow-niczej istniejà punkty redukcyjne,a wić obiekty, na których doko-nywane jest obni˝enie ciÊnieniagazu. W zale˝noÊci od wartoÊci ciÊ-nienia gazu i poziomu jego redukcjiwyró˝nia si´ dwa zasadnicze typystacji redukcyjnych: pierwszegostopnia, czyli wysokiego ciÊnienia,oraz drugiego stopnia, czyli Êred-niego lub podwy˝szonego ciÊnienia.Niezale˝nie od rodzaju stacji re-dukcyjnej, urzàdzeniem obni˝ajà-cym ciÊnienie jest reduktor ciÊnie-nia gazu. Nadmiar energii gazu do-cierajàcego do stacji, który wynikaz potencja∏u jego ciÊnienia, jest bez-powrotnie tracony na reduktorach.

Opracowane urzàdzenie ma zazadanie odzyskiwanie energii wy-nikajàcej z potencja∏u gazu ziem-nego i zamieniania jej na energiú˝ytkowà, w tym wypadku energiélektrycznà. Przedmiot wynalazku,czyli silnik ekspansyjny nap´dza-jàcy generator pràdu, ma komory,w których dokonuje si´ rozpr´˝eniegazu, czego skutkiem jest wykona-nie przez gaz pracy wraz z obni˝e-niem ciÊnienia gazu.

Do tej pory do zmniejszania ciÊ-nienia gazu i jednoczeÊnie odzys-kiwania energii stosowa∏o si´ roz-pr´˝arki turbinowe. Ich op∏acal-noÊç by∏a dyskusyjna, poniewa˝ ichstosowanie wiàza∏o si´ z koniecz-noÊcià dodatkowego podgrzewa-nia gazu, ze wzgl´du na silny spa-dek temperatury na turbinie. Dla-tego te˝ tego typu rozpr´˝arki sàop∏acalne jedynie na stacjach re-dukcyjnych wysokich ciÊnieƒ, o wy-sokich wydatkach obj´toÊciowychgazu. Z kolei opracowany silnik ∏o-patkowy o specjalnie ukszta∏towa-nej, eliptycznej bie˝ni eliminuje ko-

niecznoÊç dodatkowego podgrze-wania gazu, dzi´ki czemu jego sto-sowanie b´dzie op∏acalne równie˝na mniejszych stacjach redukcyj-nych, których w Polsce sà tysiàce.

Zastrze˝enia patentowe obej-mujà:

– konstrukcj´ ∏opatkowego sil-nika ekspansyjnego przeznaczo-nego dla stacji redukcyjnych,

– eliptycznà bie˝ni´ silnika ∏opat-kowego,

– u˝ebrowanie p∏aszcza silnikaekspansyjnego,

– elementy zapewniajàce bez-smarowoÊç silnika,

– sposób uszczelnienia silnika.

Twórcà wynalazku jest pracow-nik Instytutu Mechanizacji Budow-nictwa i Górnictwa Skalnego mgrin˝. Robert Klaczyƒski.

Grupa Volkswagen zintegrowa∏arobota firmy Universal Robots z liniàprodukcyjnà w swoim zak∏adzie wy-twarzajàcym silniki, w Salzgitter.Jest to pierwszy robot u˝ywanyw zak∏adach Volkswagena na ca∏ymÊwiecie. Lekki robot UR5 zosta∏ za-instalowany w sekcji monta˝u g∏o-wic cylindrów, gdzie odpowiada zamanipulowanie delikatnymi Êwie-cami ˝arowymi.

Zak∏ad Volkswagena w Salzgitterjest jednà z najwi´kszych na Êwie-cie fabryk silników. Blisko 6000 pra-cowników wytwarza ka˝dego dniaoko∏o 7000 silników benzynowychi wysokopr´˝nych w ponad 370 wa-riantach. Silniki majàce od 3 do16 cylindrów montowane sà w ró˝-nych modelach marek samocho-dów grupy Volkswagen.

Dzi´ki zintegrowanemu trybowibezpieczeƒstwa (zgodnego z normàEN ISO 10218) robot przemys∏owy

UR5 mo˝e pracowaç w bezpoÊred-nim sàsiedztwie ludzi. Jest on do-datkowo wyposa˝ony w specjalnychwytak, opracowany przez firm´Faude Automatisierungstechnik napotrzeby firmy Volkswagen, któryodpowiada wymaganiom normyISO/TS 15066 dotyczàcej robotówwspó∏pracujàcych. Dlatego robotmo˝e zostaç zintegrowany z liniàprodukcyjnà bez dodatkowej obu-dowy zabezpieczajàcej.

Proces wdro˝eniowy trwa∏ dwalata i odbywa∏ si´ przy udziale part-nera Universal Robots – firmy FaudeAutomatisierungstechnik.

Do tej pory monta˝ Êwiec ˝aro-wych w g∏owicach cylindrów wy-musza∏ na pracownikach pozosta-wanie w pozycji pochylonej. Obec-nie zadanie to wykonuje robot, od-cià˝ajàc cz∏owieka. SzeÊcioosiowylekki robot UR5 ostro˝nie wyjmujedelikatne Êwiece ˝arowe, a nast´p-

Nowe rozwiàzanie z IMBiGS

BezpoÊrednia wspó∏praca robotaz cz∏owiekiem

�



nie wk∏ada je do trudno dost´pnychotworów gwintowanych. Pracow-nik jest obecnie odpowiedzialny zaprzymocowanie Êwiec ˝arowychi izolacj´ g∏owicy cylindra. Dzi´kibezpoÊredniej wspó∏pracy z robo-tem, dzia∏ajàcym jako asystent,mo˝e on wykonywaç te czynnoÊciw pozycji wyprostowanej.

Firma DuPont w paêdziernikuub. roku wprowadzi∏a na rynekinnowacyjny materia∏ DuPont™Nomex® XF. Najnowsze rozwiàza-nie wykorzystywane w konstrukcjikad∏ubów samolotów cechuje si´wysokà wytrzyma∏oÊcià, niewielkàwagà i niepalnoÊcià.

Nomex® XF pomaga chroniç alu-miniowe kad∏uby samolotów przezzapewnianie solidnej, trwa∏ej, a jed-noczeÊnie lekkiej bariery dla p∏o-mieni, która zapobiega przedosta-waniu si´ ognia do kabiny samo-lotu. Daje to pasa˝erom dodatkowyczas na ewakuacj´. Nomex® XF za-pobiega tak˝e rozprzestrzenianiusi´ p∏omieni w izolacji samolotu.

Nomex® XF znajduje zastoso-wanie w konstrukcji samolotówpasa˝erskich. Mo˝e byç u˝ywanyw projektach zgodnych z przepi-sami Federal Aviation Regulations(FAR) sekcja 25.853 i 25.856, wy-danymi przez Federalnà Adminis-tracj´ Lotnictwa USA. Jest on przez-naczony do stosowania w konstruk-cjach, które wymagajà odpornoÊcina dzia∏anie ognia w temperatu-rze nawet do 1100°C. Nomex® XFtworzy elastycznà, cienkà i bardzo

lekkà barier´ ogniowà i mo˝e byçu˝ywany w konstrukcjach akus-tycznych izolacji termicznych. Jegowytrzyma∏oÊç na dzia∏anie ogniasi´ga dziesi´ciu minut od momen-tu nara˝enia na dzia∏anie p∏omieni.Jest to ponad dwukrotnie d∏u˝-szy czas ni˝ wymagany przez FAR25.856 (b).

W∏ókno Nomex® jest u˝ywanew zabezpieczeniach termicznychna ca∏ym Êwiecie od ponad 40 lat,a DuPont jest dostawcà lekkichi niepalnych rozwiàzaƒ dla Êwia-towego przemys∏u lotniczego.Materia∏y kompozytowe o struk-turze plastra miodu wykonanez w∏ókien Nomex® i Kevlar® sà sto-sowane do produkcji elementówsk∏adowych samolotów, takich jakp∏yty pod∏ogowe, Êciany wew-n´trzne, schowki, kraw´dzie na-tarcia i sp∏ywu na skrzyd∏ach, po-wierzchnie kontrolne, owiewki,wloty powietrza do silników i wieluinnych. Ich doskona∏a wytrzyma-∏oÊç w po∏àczeniu z niewielkà wagà

dostarcza producentom istotnychop∏acalnych korzyÊci, takich jakoszcz´dnoÊç energii i zwi´kszenie∏adownoÊci.

www.dupont.pl

¸o˝yska do sto∏ów obrotowychz uniwersalnymi elementami Êliz-gowymi cechuje obcià˝alnoÊç dodziesi´ciu ton masy przy Êrednicyjednego metra.

Za pomocà elastycznego uni-wersalnego elementu Êlizgowegoz tworzywa iglidur J firmy igusGmbH u˝ytkownik b´dzie móg∏przygotowaç talerzowe ∏o˝yskoÊlizgowe w wielkoÊci dostosowa-

nej do jego potrzeb. Talerzowe∏o˝yska Êlizgowe (PRT) firmy igusGmbH sà dost´pne w siedmiu roz-miarach i trzech typach konstruk-cji. NowoÊç stanowi ∏o˝ysko igusPRT z kwadratowym ko∏nierzemdo bezpoÊredniego monta˝u nap∏askiej powierzchni.

Elementy Êlizgowe ∏o˝yska PRTsà wykonane ze zoptymalizowa-nego pod wzgl´dem trybologicz-

Nomex® XF dla przemys∏u lotniczego

Samodzielne przygotowaniesto∏ów obrotowych ˝àdanej wielkoÊci

Dokoƒczenie z 4 str.

DuPont™ Nomex© XF tworzy elastycznà,cienkà i bardzo lekkà barier´ ogniowà


nym materia∏u iglidur J i dzia-∏ajà w sposób bezobs∏ugowyi bezsmarowny. Powierzchnie prze-ciwbie˝ne ∏o˝yska obrotowego sàtwardo anodowane i wykonaneg∏ównie z aluminium. Dzi´ki temuwykazujà równie˝ bardzo dobrew∏aÊciwoÊci trybologiczne i Êliz-gowe.

Talerzowe ∏o˝yska Êlizgowez kwadratowym ko∏nierzem

Wszystkie ∏o˝yska do sto∏ówobrotowych firmy igus sà odpor-ne na zu˝ycie i korozj´ oraz ∏atwew monta˝u – zw∏aszcza nowe po-limerowe talerzowe ∏o˝ysko Êliz-gowe z kwadratowym ko∏nierzem.Montuje si´ je bezpoÊrednio, zapomocà tylko czterech Êrub, narównej powierzchni bez otworuwlotowego. Dzi´ki temu nie trzebastosowaç dodatkowego pierÊcie-nia dystansowego. ¸o˝yska dosto∏ów obrotowych zosta∏y za-projektowane z myÊlà o systemachobs∏ugi, przemyÊle meblowym,technice wyÊwietlania i reklamo-wej.

Oprócz wspomnianych siedmiuwymiarów, ∏o˝yska talerzowe fir-my igus sà dost´pne w trzechwersjach: jako solidna wersjastandardowa, równie˝ z nak∏a-danym ko∏em z´batym, jako wersjaekonomiczna z jednego elementuoraz jako lekka wersja typu low-costo Êrednicy wewn´trznej 80 mm.W ramach akcesoriów firma igusoferuje – oprócz zacisku r´cznegoi trzpieni nap´dowych – tak˝epierÊcienie dystansowe do innychwielkoÊci konstrukcyjnych wyko-nane z aluminium lub tworzywasztucznego.

Znakowarka mikroudarowaM7000 marki ProPen umo˝liwiatrwa∏e oznaczanie wszelkiego typucz´Êci, w tym równie˝ takich, do

których dost´p jest utrudnionyi cechuje si´ doskona∏à jakoÊciàznakowania. M7000 wykorzystujetechnologi´ mikroudarowà dotrwa∏ego oznakowania tekstami,logo, datami, jak równie˝ kodami20 elementów du˝ych i ci´˝kicho powierzchniach p∏askich i za-krzywionych. Znakowarka M7000jest szczególnie przydatna dlabran˝, które korzysta∏y dotychczasz mniej praktycznych i mniej wy-trzyma∏ych systemów znakowa-nia, takich jak etykiety czy drukarkiatramentowe. Znakowarka nadajesi´ do wykorzystania w przemyÊlepetrochemicznym, stoczniowym,kolejowym, maszynowym, zbroje-niowym i wielu innych.

Znakowarka M7000 jest roz-wiàzaniem kompleksowym i za-wiera w jednej obudowie urzà-

Przez ∏àczenie ze sobà po-szczególnych elementówÊlizgowych z materia∏uiglidur J mo˝na w zale˝-noÊci od potrzeb sporzà-dziç systemy ∏o˝yskowaniado sto∏ów obrotowych po-czàwszy od Êrednicy wew-n´trznej 500 mm do nieo-mal ka˝dej wielkoÊci wnieskoƒczonoÊç, w przy-padku Êrednicy jednegometra w zale˝noÊci od wa-riantu wykonania mo˝liwesà obcià˝enia rz´du do10 ton. (êród∏o: igus GmbH)

PrzenoÊna znakowarka M7000

problemy • nowoÊci • informacje¸o˝yska talerzowe do sto∏ów

obrotowych majà, w wahliwympanelu obs∏ugi maszyn, w∏aÊci-woÊci samohamowne bàdê te˝dzia∏ajà przez d∏ugi czas w ru-chach taktowych na liniach mon-ta˝owych – bez wzgl´du na cz´s-totliwoÊç wykonywania danegoruchu.

¸o˝yska do sto∏ów obrotowych iglidur

Ârednica wewn´trzna najmniej-szych talerzowych ∏o˝ysk Êlizgo-wych iglidur wynosi 20 mm, a naj-

wi´kszych 300 mm. Pomi´dzy tymiwielkoÊciami jest pi´ç kolejnychwymiarów. In˝ynierowie z firmyigus skonstruowali tak˝e elastycz-ny uniwersalny element Êlizgo-wy z tworzywa sztucznego, któryumo˝liwia wykonanie talerzo-wych ∏o˝ysk Êlizgowych w naj-ró˝niejszych wielkoÊciach: przez∏àczenie ze sobà poszczególnychelementów Êlizgowych z materia∏uiglidur J. W zale˝noÊci od potrzebmo˝na skonstruowaç talerzowe∏o˝ysko Êlizgowe poczàwszy odÊrednicy wewn´trznej 500 mm dopraktycznie ka˝dej ˝àdanej wiel-koÊci. Skonstruowane na bazietych elementów Êlizgowych ∏o-˝ysko talerzowe o Êrednicy jednegometra mo˝e, w zale˝noÊci od wa-riantu wykonania, byç obcià˝ane dodziesi´ciu ton (fot.). Zapotrze-bowanie na du˝e ∏o˝yska talerzo-we jest widoczne w szczególnoÊci

w przemyÊle solarnym, technologiimonta˝u, jak równie˝ w produkcjioprzyrzàdowania.


dzenie znakujàce, jednostk´ ste-rujàcà i oprogramowanie. Jestzasilana baterià litowo-jonowànoszonà przy pasie, która zapewnianieograniczonà mobilnoÊç urzà-dzenia.

M7000 dok∏adnie i niezawod-nie znakuje wszelkiego rodzajucz´Êci oraz materia∏y – od tworzywsztucznych do najtwardszych me-tali. Maszyna M7000 doskonalenadaje si´ do znakowania suro-wych oraz obrobionych powierzch-ni (przed piaskowaniem, cynkowa-niem, Êrutowaniem, nak∏adaniempow∏ok antykorozyjnych ltd.), za-pewniajàc poziom jakoÊci i do-k∏adnoÊci wymagany dla kodów

DataMatrix. Du˝y obszar znako-wania (80 x 30 mm) dostosowanyjest do wi´kszych znaków i pozwalana maksymalnà liczb´ zastosowaƒ.

Znakowarka M7000 umo˝liwia∏atwe i wysokiej jakoÊci znakowaniezarówno na powierzchniach pio-nowych, jak i pochylonych.

Znakowarka M7000 ma 7-calowy,kolorowy ekran dotykowy z intui-cyjnym interfejsem umo˝liwiajà-cym ∏atwe, samodzielne progra-mowanie znakowania, co oszcz´-dza czas i przek∏ada si´ na niskipoziom b∏´dów. Dost´pne w wieluj´zykach oprogramowanie P07 toproste, sprawdzone rozwiàzanie,które umo˝liwia eksport i import

czcionek, logotypów i plików doznakowania.

Skonstruowana we Francji z wy-sokiej jakoÊci komponentów i od-pornych na uderzenia materia-∏ów kompozytowych, znakowarkaM7000 doskonale si´ sprawdzaw trudnych warunkach Êrodowiskaprzemys∏owego. Nie wymaga sto-sowania materia∏ów eksploatacyj-nych ani konserwacji zapobiegaw-czej, rylec, który mo˝na ponownienaostrzyç, charakteryzuje si´ d∏ugà˝ywotnoÊcià, a ca∏y system korzystaze wsparcia sieci Gravotech – glo-balnego lidera w zakresie techno-logii trwa∏ego znakowania.

èród∏o: ProPen

Bosch oraz PSA Peugeot Citroënwspó∏pracujà ze sobà w ramachprogramu badawczego OpEneR(Optimal Energy Consumption andRecovery), którego celem jestoptymalizacja zasi´gu przysz∏ychsamochodów z nap´dem hybry-dowym i elektrycznym, a tak˝epoprawa bezpieczeƒstwa i kom-fortu kierowców.

Dwie nowe technologie opraco-wane w ramach projektu OpEneRb´dà w przysz∏oÊci dost´pne dlawszystkich rodzajów nap´du (ben-zynowy, Diesla, hybrydowy i elekt-ryczny).

Dane nawigacyjneumo˝liwiajà przewidywaniesytuacji na drodze i redukcj´

zu˝ycia energii o 15%OpEneR wykorzystuje dane na-

wigacyjne w celu lepszego dopa-sowania si´ do warunków jazdy.Dane topograficzne, np. wzniesie-nia, promienie skr´tu i dane do-tyczàce infrastruktury, informujàkierowc´ o przysz∏ym odcinku trasy,w tym tak˝e o znakach drogowychi ograniczeniach pr´dkoÊci. Ponie-wa˝ sterownik silnika z funkcjàpodglàdu trasy („Road Preview”)oblicza wymaganà iloÊç energii,jakà musi zu˝yç pojazd, innowa-cja przynosi tak˝e korzyÊci podwzgl´dem efektywnoÊci i oszcz´d-noÊci energii (nawet do 15%).

Kamera i czujniki radaroweoptymalizujà bezpieczeƒstwo

i komfort jazdy

Dzi´ki kamerze wideo i czujnikomradarowym mo˝liwe jest rejestro-wanie obiektów, pojazdów i pie-szych, rozpoznawanie znaków dro-gowych oraz obni˝enie zu˝ycia pa-liwa. Na podstawie informacji natemat odcinka jazdy znajdujàcegosi´ za nast´pnym zakr´tem, obli-czana jest pr´dkoÊç, z jakà powinienporuszaç si´ pojazd. Uk∏ad adap-tacyjnej kontroli pr´dkoÊci i od-leg∏oÊci ACC (Adaptive Cruise Con-trol) automatycznie steruje pr´d-koÊcià pojazdu i wyhamowuje goprzed wjazdem w zakr´t, terenemzabudowanym oraz odcinkamiz ograniczeniem pr´dkoÊci, a tak˝eprzed ewentualnymi przeszkoda-mi na drodze oraz wolno poru-szajàcymi si´ pojazdami. Zwi´kszato komfort i bezpieczeƒstwo kie-rowcy, który w wi´kszym stopniumo˝e skoncentrowaç si´ na pro-wadzeniu pojazdu.

Poza wymienionymi innowacja-mi w OpEneR poruszane sà za-gadnienia zwiàzane z oszcz´dnoÊ-cià energii przy jeêdzie si∏à roz-p´du (tzw. ˝eglowanie) oraz od-zyskiem energii hamowania w sa-mochodach z nap´dem hybrydo-wym i elektrycznym. Do tej pory,w warunkach rzeczywistych i przy

ró˝nych profilach dróg, przetes-towano oko∏o 15 000 kilometrówtras. Podczas testów wykazanomo˝liwy spadek zu˝ycia paliwao 10 do 15%. Wyniki te pozwoli∏ypartnerom programu stworzyç ko-lejne innowacje technologiczne:

– ca∏kowicie bezemisyjny (CO2)nap´d elektryczny z dwoma sil-nikami elektrycznymi i nap´dem nacztery ko∏a;

– uk∏ad Start-Stop nowej ge-neracji z funkcjà ˝eglowania;

– ESP® hev: uk∏ad hamulcowydla samochodów hybrydowychi elektrycznych z funkcjà odzyskuenergii hamowania oraz groma-dzenia odzyskanej energii w aku-mulatorze, a tak˝e uk∏ad wspo-magania si∏y hamowania iBooster.

Koncepcja projektu OpEneRzosta∏a przedstawiona w ramachEuropejskiej Inicjatywy GreenCars (EGCI), której uczestnikamimogli byç przedstawiciele prze-mys∏u i uniwersytetów. Obecniew ramach tego projektu badaw-czego wspó∏pracuje ze sobà pi´-ciu partnerów: Bosch, AVL Listi PSA Peugeot Citroën, jako przed-stawiciele przemys∏u, oraz OÊro-dek Badawczy z Karlsruhe i CentroTecnológico de Automoción deGalicia z Hiszpanii, jako przed-stawiciele kr´gów akademickich.

èród∏o: www.bosch.pl

Bosch i PSA Peugeot Citroën prezentujà nowe funkcjedla pojazdów optymalizujàce zasi´g i bezpieczeƒstwo




Podczas wystawy EMO 2013firma Renishaw zaprezentowa∏aprzetwornik HS20 – zmodernizo-wany laserowy przetwornik dale-kiego zasi´gu HS10, o zakresie a˝do 60 m, który stosowany jest nadu˝ych obrabiarkach dla bran˝ylotniczo-kosmicznej.

Nowy model HS20 jest zamien-nikiem dla istniejàcego przetwor-nika HS10. Wn´trze przetwornikazosta∏o ca∏kowicie przeprojektowa-ne z zastosowaniem wielu spraw-dzonych elementów pochodzàcychz bie˝àcej wersji lasera kalibracyj-nego XL-80 firmy Renishaw.

Dla przetwornika HS20 przewi-dziano mo˝liwoÊç zewn´trznegoustawiania prze∏àczników konfigu-racyjnych oraz dodatkowe, dedy-kowane wejÊcie zasilania o napi´-ciu 24 V, przeznaczone dla insta-lacji, w których wyst´puje znacz-na odleg∏oÊç pomi´dzy laseremi zespo∏ami kompensacji kwadra-turowej czasu rzeczywistego RCU10firmy Renishaw. Pozwala to nauniknićie „spadku napićia” zwià-zanego z kablami wielo˝y∏owy-mi. Zespo∏y RCU10 umo˝liwiajàutrzymywanie dok∏adnoÊci nawetw zmiennych warunkach Êrodo-wiskowych.

OkreÊlenie mo˝liwoÊci obrabiarkiprzed wykonaniem obróbki i kon-trola cz´Êci po zakoƒczeniu procesumo˝e w znacznym stopniu zre-dukowaç potencjalne ryzyko po-trzeby z∏omowania cz´Êci orazminimalizowaç czas przestoju ma-szyny, obni˝ajàc koszty produkcji.

W przypadku du˝ych obrabiarek(cz´sto wyst´pujàcych w zak∏adachbran˝y lotniczo-kosmicznej i okr´-towej) jest to jeszcze bardziej istotneze wzgl´du na wielkoÊç i koszt pro-dukowanych przedmiotów (nieod-

∏àczny koszt materia∏u plus dodat-kowe koszty bardzo surowych pro-cedur zapewnienia i kontroli jakoÊci)oraz koszt procesu obróbki (wielegodzin u˝ytkowania bardzo kosz-townych maszyn).

Pomiary wykonywane z u˝yciemprzetworników laserowych cechujàsi´ niezale˝noÊcià od rozszerzal-

noÊci cieplnej maszyny i podczasu˝ytkowania zapewniajà bardzowysokà powtarzalnoÊç i nieza-wodnoÊç. Ich instalacja, ustawie-nie i zestrojenie sà prostymi ope-racjami.

Wprowadzenie nowych, du˝ychobrabiarek w zastosowaniach bran-˝y lotniczo-kosmicznej (obejmu-jàcych maszyny do wysokociÊnie-niowego cićia paneli kompozy-towych strumieniem wody) ozna-cza, ˝e jest to rozwijajàcy si´ rynekdla nowych systemów z przetwor-nikami laserowymi.

Mo˝liwoÊç pomiaru d∏ugich przemieszczeƒw wymagajàcych zastosowaniach

System RotoPaq, opracowanyprzez firm´ Datapaq, jest przezna-czony do kontroli temperaturyw systemach formowania rotacyj-nego i umo˝liwia zbieranie danychbezpoÊrednio wewnàtrz pieca, z po-wierzchni odlewu, a nawet z wn´t-rza odlewu. Rejestrator danych,bariera termiczna i termopary sàprzymocowane do obracajàcej si´formy i dokonujà pomiaru tempe-ratury w sposób ciàg∏y przez ca∏y

czas trwania cykli nagrzewaniai ch∏odzenia.

Zgromadzone wyniki pomiarówsà przechowywane w rejestratorze,mogà byç tak˝e transmitowanew czasie rzeczywistym przy u˝yciutelemetrii radiowej.

Rejestracja profilu temperaturo-wego pozwala u˝ytkownikowi nakontrolowanie i optymalizowanieprocesu w celu uniknićia typowychdefektów produkcyjnych, takich jak

Profilowanie temperatury wewnàtrz formy


problemy • nowoÊci • informacjeodkszta∏cenia, pory, odbarwieniaczy niejednorodna odpornoÊç po-wierzchni na udary, zapewniajàczarówno wysokà jakoÊç produktukoƒcowego, jak i efektywnoÊçprocesu produkcji.

System RotoPaq jest rutyno-wo wykorzystywany do atestacjinowych materia∏ów i procesów orazprzy zmianach parametrów Êrodo-wiskowych. Znakomita odpornoÊçcieplna pozwala na jego ciàg∏àprac´ przez maksymalnie 14 godzin.

Firma Datapaq dostarcza równie˝bariery termiczne do wykorzystania

RotoPaq to system monito-rowania temperatury zapro-jektowany przez firm´Datapaq do zastosowaƒw urzàdzeniach do formo-wania rotacyjnego produk-tów z tworzyw sztucznych

przy ch∏odzeniu wodnym.Oprogramowanie anali-tyczne Insight s∏u˝y docertyfikacji kontroli ja-koÊci dla klientów lubzgodnie z wymogamistandardów przemys∏o-wych, takich jak QS9000.

Firma FARO Technologies, Inc.wprowadzi∏a na rynek nowy ska-ner laserowy FARO Focus3D X 330,który przewy˝sza poprzednie mo-dele pod wzgl´dem funkcjonal-noÊci i parametrów. UrzàdzenieFocus3D X 330 cechuje si´ niemaltrzykrotnie wi´kszym zasi´giemw porównaniu z poprzednimi mo-delami i mo˝e skanowaç obiektyoddalone nawet o 330 m, przy bez-poÊrednim Êwietle s∏onecznym.Dzi´ki wbudowanemu odbiornikowiGPS skaner mo˝e ∏àczyç poszcze-gólne skany na etapie opracowy-wania danych, w zwiàzku z czymjest idealnym rozwiàzaniem do za-stosowaƒ geodezyjnych.

Ponadto, skaner laserowy FAROFocus3D X 330 charakteryzuje si´zwi´kszonà jakoÊcià skanu oraz nis-kim poziomem szumów, co pozwa-la uzyskaç modele 3D w fotorealis-tycznym stylu. Osiàgni´to to z za-pewnieniem bezpieczeƒstwa u˝yt-kownika, poniewa˝ Focus3D X 330

jest wyposa˝ony w nieszkodliwy dlaoczu laser klasy I.

Urzàdzenie ma niewielkie wymia-ry, cechuje je minimalna waga, wy-posa˝one jest w dotykowy ekran,kart´ pami´ci SD oraz bateri´ wy-starczajàcà na 4,5 godziny pracy.

Dzi´ki zwi´kszeniu jakoÊci skanui zasi´gu, FARO Focus3D X 330znacznie redukuje nak∏ad pracypodczas dokonywania pomiarówi póêniejszego opracowywania da-nych. Dane pochodzàce ze skano-wania 3D mo˝na z ∏atwoÊcià im-portowaç do wszystkich popular-nych programów stosowanychw dziedzinach: architektura, in˝y-nieria wodna i làdowa, dokumen-towanie wypadków i miejsc przes-t´pstw, przemys∏ wytwórczy i geo-dezja. Pomiary odleg∏oÊci, obli-czanie pola powierzchni oraz obj´-toÊci, analizy, inspekcja – wszystkiete zadania, jak równie˝ i doku-metowanie mogà byç przeprowa-dzane szybko, precyzyjnie i nie-zawodnie.

èród∏o: FARO Technologies, Inc.

Nowy skaner laserowy FARO



Firma FARO Technologies, Inc.wprowadzi∏a nowà g∏owic´ ska-nujàcà Laser Line Probe dla ra-mienia pomiarowego Edge. Po∏à-czenie mo˝liwoÊci nowej g∏owicyskanujàcej z elastycznoÊcià ra-mienia pomiarowego FaroArm®

spowodowa∏o powstanie naj-mniejszego i najl˝ejszego prze-noÊnego systemu pomiarowegona Êwiecie do pomiarów styko-wych lub bezstykowych – FAROEdge ScanArm ES.

Rami´ FARO Edge ScanArm ESto najnowszy produkt FARO w gru-pie laserowych g∏owic skanujà-cych wraz ze zoptymalizowanàtechnologià skanowania (EST,Enhanced Scanning Technolo-gy). Technologia ta, to po∏àczenielicznych ulepszeƒ sprz´towychi programowych zaprojektowa-nych specjalnie w celu zwi´kszeniawydajnoÊci przez rozszerzeniemo˝liwoÊci skanowania trudnychpowierzchni. Materia∏y ciemne lubodbijajàce optycznie Êwiat∏o mo˝-na teraz skanowaç ∏atwiej i bezstosowania sprayów lub pow∏okpowierzchniowych.

Nowe poprawione algorytmyfiltrowania automatycznie dopa-

sowujà i optymalizujà parametryskanowania dla tworzyw sztucz-nych, metali oraz ró˝nego typupowierzchni i kolorów. Nowy trybHDR (High Dynamic Range) ra-mienia Edge ScanArm ES pozwalau˝ytkownikom na równoczesneskanowanie materia∏ów o du˝ymkontraÊcie (np. w kolorze czarnymi bia∏ym).

FARO Edge ScanArm ES toidealne narz´dzie znajdujàce za-stosowanie w rozwoju produk-tów, inspekcji i kontroli jakoÊci.Oferuje takie mo˝liwoÊci, jak po-równywanie chmury punktów z da-nymi CAD, szybkie tworzenie pro-totypów, in˝ynieri´ odwrotnà orazmodelowanie 3D.

èród∏o: FARO Technologies

W fabryce KIA Motors wybu-dowanej na S∏owacji, w której pro-dukowane sà modele cee’d, KIAVenga i Sportage, zdecydowanosi´ zainstalowaç system ∏àcznoÊcibezprzewodowej w uk∏adzie ste-rowania wyt∏aczarek i pras, majàcyza zadanie zwi´kszenie poziomubezpieczeƒstwa pracowników. Zapomocà suwnic odbywa si´ tutransport t∏oczników do g∏ównejlinii pras, gdzie wykonywane sàtakie elementy, jak drzwi, b∏otnikiczy maski.

Chciano po∏àczyç system nad-zoru suwnic w jednà sieç, tak abymóc skomunikowaç si´ ze sterow-nikiem PLC z dowolnego kompu-tera. Celem projektu by∏o zapew-nienie komunikacji pomi´dzy sta-nowiskiem nadzoru i kontroleramiAllen-Bradley ControlLogix.

Zanim w zak∏adzie zdecydowa-no si´ na wybór przemys∏owegosystemu ∏àcznoÊci bezprzewodo-wej 802.11n firmy ProSoft Tech-nology, nadzór nad suwnicamiby∏ ˝mudnym procesem, gdy˝ po-

szczególne suwnice by∏y oddziel-nymi urzàdzeniami niemajàcymi˝adnego po∏àczenia z komputera-mi wykorzystywanymi na stano-wisku nadzoru. In˝ynierowie musie-li niekiedy wspinaç si´ na 14-met-rowe schody lub drabiny w celuuzyskania dost´pu do kontrolerasterujàcego suwnicà i pod∏àczeniago bezpoÊrednio do urzàdzeniaprzeprowadzajàcego diagnostyk´.Dotarcie do sterowni zajmowa∏otechnikowi 10 minut, a i tak by∏omo˝liwe jedynie wówczas, gdysuwnica znajdowa∏a si´ w po∏o-˝eniu „home” ko∏o drabinki. Obec-nie zapewniony jest natychmias-towy dost´p ze stanowiska nad-zoru. Dzi´ki systemowi bezprzewo-dowemu od ProSoft Technology,dost´p do suwnic z komputeranadzorujàcego jest teraz mo˝liwyna ka˝dym etapie. Oznacza to mniejprzestojów w produkcji.

Rozwiàzanie bezprzewodowe fir-my ProSoft Technology obejmujepo jednym module radiowym802.11n umieszczonym na ka˝dej

z pi´ciu suwnic orazmodu∏ radiowy znaj-dujàcy si´ na stano-wisku nadzoru.

Firma KIA Motorsjest zadowolona z roz-wiàzania, gdy˝ po-mog∏o nadzorowaçsuwnice i monitoro-waç sygna∏y w trakcieprodukcji z bezpiecz-nej lokalizacji.

èród∏o: ProSoft

Nowe rami´ pomiarowe FARO Edge ScanArm ES

System ∏àcznoÊci bezprzewodowejdo obs∏ugi suwnic



W bydgoskiej firmie PESA za-projektowany zosta∏ dalekobie˝nypojazd nowej generacji DART.

Pojazd cechuje nowoczesnydesign, aerodynamiczna linia z za-budowanym sprz´giem, l˝ejszakonstrukcja wykonana z zaawan-sowanej technologicznie stali o wy-sokiej wytrzyma∏oÊci. DART spe∏niastandardy bezpieczeƒstwa zgodnez europejskà normà EN 15227/4.Jest to pojazd ekologiczny –80% elementów konstrukcji pod-lega recyklingowi. DART jest wy-posa˝ony we w∏asne systemy ste-rowania – opracowane przez in-˝ynierów PESA, energooszcz´dnei dostosowane do oczekiwaƒ prze-woênika.

DART to opracowana w ca∏oÊciprzez konstruktorów PESA kon-cepcja pojazdów przeznaczonychdo ruchu dalekobie˝nego. Wpro-wadzone w nich rozwiàzania sàefektem prac laboratoryjnych,testów, wspó∏pracy z instytutami

badawczymi oraz zbieranych przezlata doÊwiadczeƒ. Pojazdy te sàprzygotowane do poruszania si´z pr´dkoÊciami znacznie przekra-czajàcymi 160 km/h, z zachowa-niem najwy˝szych standardówbezpieczeƒstwa i komfortu.

W ich produkcji majà tak˝eswój udzia∏ inne polskie firmy– komponenty i podzespo∏y doprodukcji pojazdów DART dos-tarczaç b´dzie ponad 350 przed-si´biorstw z Polski.

www.pesa.pl

Trzy nowoczesne piece tech-nologiczne zastàpi∏y ponad 35-let-nie urzàdzenia instalacji produk-cji benzyn oraz instalacji olejo-wej. Dzi´ki temu rafineria LOTOSUzmniejszy∏a zu˝ycie energii orazemisj´ zanieczyszczeƒ, zwi´ksza-jàc produkcj´ i bezpieczeƒstwo.Gdaƒska rafineria, uznana w ran-kingu Solomon Associates za naj-bardziej efektywnà energetycznierafineri´ w Europie Ârodkoweji Po∏udniowej, uzyska∏a dzi´ki tym

piecom dalszà popraw´ efektyw-noÊci.

W nowych piecach wykorzysta-no najnowsze osiàgni´cia tech-nologiczne. Sà wyposa˝one w sys-tem podgrzewania powietrza, którydecyduje o wysokiej sprawnoÊciprzekraczajàcej 90%, podczas gdyw starych by∏a ona o kilkanaÊcieprocent ni˝sza. Znacznie spad∏a,w porównaniu ze starymi pieca-mi, emisja tlenków azotu – dzi´kiniskoemisyjnym palnikom. Zmniej-

szy∏a si´ tak˝e emisja dwu-tlenku w´gla – dzi´ki temu,˝e nowe piece opalane sàgazem ziemnym, a nie ole-jem opa∏owym.

Nowe piece zwi´kszy∏yte˝ bezpieczeƒstwo pracyinstalacji i jej obs∏ugi, dzi´kiautomatycznemu systemo-wi nadzoru p∏omienia, ste-rowania i rozbudowanemusystemowi zabezpieczeƒpodczas operacji zapalania

palników. W wyniku mniejsze-go zu˝ycia paliwa oraz ni˝szychop∏at za korzystanie ze Êrodowis-ka zmniejszy∏y si´ równie˝ kosztyeksploatacyjne.

Wymiana pieca na instalacji eks-trakcji furfurolem – jednej z insta-lacji s∏u˝àcych do produkcji ole-jów smarowych, przynios∏a zwi´k-szenie mocy przerobowej tej in-stalacji o oko∏o 10%. Nowoczesnysystem zabezpieczeƒ i systemyautomatyki sprawi∏y, ˝e piec jestbezpieczniejszy w obs∏udze, a sys-tem sterowania zapewnia optyma-lizacj´ pracy, zw∏aszcza ze wzgl´duna ograniczenia zu˝ycia paliwa.

www.lotos.pl

We wrzeÊniu ubieg∏ego rokuw Kopex Machinery otwarto no-woczesnà hal´ przemys∏owo-ba-dawczà. Na czterech wspó∏pra-cujàcych ze sobà stanowiskachbadawczych testowane b´dà in-nowacyjne rozwiàzania realizo-wane w spó∏kach Grupy Kopex.

W siedzibie Kopex Machineryw Zabrzu zgromadzili si´ naukow-cy, samorzàdowcy, dziennikarzei zaproszeni goÊcie. Uroczystegoprzeci´cia wst´gi dokonali prezy-dent Zabrza Ma∏gorzata Maƒka--Szulik, prezes GórnoÊlàskiej Agen-cji Rozwoju Regionalnego Bo˝enaRojewska, cz∏onek Zarzàdu KopexS.A. Andrzej Meder i prezes KopexMachinery Artur PawluÊ.

Nowa hala badawczo-rozwojowanazywana jest potocznie hamow-nià. – To tak naprawd´ cztery sta-nowiska badawcze po∏àczone z sil-nikiem hamujàcym oraz stanowis-ko sterowania. JesteÊmy w stanie

DART – nowy pojazd z PESA

Oszcz´dne i ekologiczne– nowe piece rafinerii Grupy LOTOS

W Kopex Machineryotwarto nowoczesnà

hal´ badawczà

Fot. Kopex Group


problemy • nowoÊci • informacjezanalizowaç ró˝ne parametry ba-danych urzàdzeƒ, m.in. moc,moment obrotowy, poziom drgaƒ– doprecyzowuje dyrektor MarekKostka z Kopex Machinery.

Podczas testów badanych urzà-dzeƒ mo˝na symulowaç krytycznedla testowanego sprz´tu zmianywarunków pracy lub symulowaçniekorzystne warunki pracy maszy-ny pod ziemià. Dzi´ki temu in-˝ynierowie Kopex Machinery sàw stanie kontrolowaç poprawnoÊç

pracy testowanych urzàdzeƒ orazich ˝ywotnoÊç bez koniecznoÊciprowadzenia trudnych i kosztow-nych prób ruchowych w kopal-niach. Dzi´ki du˝ej kubaturze halimo˝na w niej testowaç maszynyo masie do 25 ton i mocy do2,3 MW (megawatów).

Budow´ i wyposa˝enie hali zrea-lizowano ze Êrodków PARP w ra-mach Programu Operacyjnego In-nowacyjna Gospodarka.

www.kopex.com.pl

Firma igus GmbH poszerzy∏aofert´ obs∏ugiwanych intuicyjnienarz´dzi on-line do wyboru, kon-figuracji i zamawiania systemówzasilania. Za pomocà nowegonarz´dzia „QuickRobot” mo˝naszybko skompletowaç wyposa-˝enie dla 79 typów robotów.

Konfigurator do robotów firmyigus obejmuje oko∏o 2000 ró˝nychwariantów przy 79 modelach robo-tów. Po wpisaniu producenta i mo-delu robota narz´dzie wyÊwietlaw ciàgu kilku sekund pasujàce doniego kompletne wyposa˝enie dlamaksymalnie szeÊciu osi. Istniejerównie˝ mo˝liwoÊç wyboru wy-maganych rozmiarów prowadnikawed∏ug Êrednicy. Czy to w j´zykupolskim, czy angielskim – konfi-guracja z QuickRobot jest zawszebardzo prosta.

Konfiguracja przy u˝yciu narz´-dzia QuickRobot jest uzupe∏-niana przez zintegrowany system

sk∏adania zamówieƒ. W ten spo-sób indywidualny pakiet produk-tów mo˝na zestawiç w minimal-nym czasie i od razu z∏o˝yç odpo-wiednie zamówienie. Klient otrzy-muje natychmiast wykaz cz´Êciw formacie PDF, obejmujàcy zes-tawienie wszystkich poszczegól-nych artyku∏ów zebranych podjednym wspólnym numerem arty-ku∏u dla ka˝dej osi robota. Mo˝eon dodatkowo dobraç do tegojeszcze inne opcjonalne artyku∏y.Bez wzgl´du na wybrane warian-ty wyposa˝enia zamówienie pozos-taje przez ca∏y czas przejrzystei jasne.

Narz´dzie QuickRobot jest dos-t´pne na stronie igus.pl pod http://www.igus.pl/quickrobot-online.

24 paêdziernika 2013 r. w War-szawie wrćzone zosta∏y po razpierwszy nagrody CEE Manufac-turing Excellence Awards. W kate-gorii Dostawca Roku w dziedzinieRobotyka/Automatyzacja nagrodótrzyma∏a firma ASTOR. Nagrodaprzyznawana jest za osiàgnićiaw zakresie doradztwa i us∏ug out-sourcingowych, innowacyjnychproduktów i systemów informa-tycznych, które dostarczane sàfirmom produkcyjnym.

Za∏o˝eniem Central and EasternEurope Manufacturing ExcellenceAwards by∏o wyró˝nienie przed-si´biorstw produkcyjnych i dos-tawców reprezentujàcych wszyst-kie ga∏´zie przemys∏u w EuropieÂrodkowo-Wschodniej.

Firma ASTOR, laureat Manu-facturing Excellence Awards 2013w kategorii Dostawca Roku w dzie-dzinie Robotyka/Automatyzacja,

jest dystrybutorem produktówautomatyki, dostawcà rozwiàzaƒbiznesowych oraz us∏ug, którewspierajà podnoszenie efektyw-noÊci i konkurencyjnoÊci klientóww przemyÊle, produkcji oraz infra-strukturze. Systemy dostarczaneprzez ASTOR pozwalajà na obni-˝anie kosztów produkcji oraz kosz-tów energii, zwi´kszajàc tym sa-mym konkurencyjnoÊç firm narynkach krajowym i mi´dzynaro-dowym.

Uroczyste wrćzenie nagród po-przedzi∏a konferencja Manufac-turing Strategy Summit, w trakciektórej dyskutowano o najskutecz-niejszych praktykach w dziedzinieprodukcji przemys∏owej oraz stra-tegiach na rzecz automatyki, stra-tegii HR, projektowania i produkcji.

èród∏o: ASTOR Sp. z o.o.,www.astor.com.pl

igus QuickRobot: b∏yskawiczna konfiguracja on-linewyposa˝enia do robotów

èród∏o: igus GmbH

MEA 2013: ASTOR Dostawcà Rokuw Dziedzinie Robotyka/Automatyzacja

Przedstawiciele firm nagro-dzonych na ManufacturingExcellence Awards 2013,trzeci od prawej – Stefan˚yczkowski, prezes ASTOR


Zak∏ad Kolporta˝uWydawnictwa SIGMA-NOT Sp. z o.o.ul. Ku WiÊle 700-707 Warszawatel. 22 8403086,tel./fax 22 8911374www.sigma-not.pl

RUCH S.A. Oddzia∏ Warszawaoraz oddzia∏y w ca∏ym krajuInfolinia: 801 800 803www.prenumerata.ruch.com.pl

KOLPORTER S.A.ul. Zagnaƒska 6125-528 KielceInfolinia: 801 404 044www.kolporter.com.pl

GARMOND PRESS S.A.ul. Nakielska 301-106 Warszawatel. 22 8367059, 22 8367008www.garmond.com.pl

Redakcja PRZEGLÑD MECHANICZNYul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawatel. 22 8538113, 22 8430201 w. 255www.przegladmechaniczny.plCena 1 egz. w 2014 r.:• wersja drukowana – 24 z∏ (w tym 5% VAT)• wersja na CD – 12,20 z∏ (w tym 23% VAT)

Cena prenumeraty w 2014 r. (w tym VAT)wersja drukowana na noÊniku CD (pdf)kwartalnie – 72 z∏ kwartalnie – 36,60 z∏pó∏rocznie – 144 z∏ pó∏rocznie – 73,20 z∏rocznie – 288 z∏ rocznie – 146,40 z∏Redakcja przyjmuje zamówienia na prenumerat´ przezca∏y rok. Warunkiem przyj´cia i realizacji zamówienia jestotrzymanie z banku potwierdzenia wp∏aty.Prenumerata ze zleceniem wysy∏ki za granic´ – dla osóbprawnych i fizycznych – jest dwukrotnie wy˝sza.Wp∏at na prenumerat´ mo˝na dokonaç na ogólnie dost´p-nych blankietach w urz´dach pocztowych (przekazy pie-ni´˝ne) lub w bankach (polecenie przelewu), przekazujàcÊrodki pod adresem:Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego

„Przeglàd Mechaniczny”ul. Racjonalizacji 6/8, 02-673 Warszawa

konto: BPH S.A. O/Warszawa97 1060 0076 0000 3210 0014 6850

Na blankiecie wp∏aty nale˝y podaç liczb´ egzemplarzy,okres prenumeraty oraz adres wysy∏kowy.

WARUNKI PRENUMERATY„Przeglàdu Mechanicznego” w 2014 r.

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



Obserwacje urzàdzeƒ, w których wyst´pujà ele-menty pracujàce w ruchu wahad∏owym, pokazujà, ˝ezastosowanie w nich ∏o˝ysk tocznych prowadzi doniskiej trwa∏oÊci w´z∏a ∏o˝yskowego. Wraz z takimsposobem pracy ∏o˝yska tocznego pojawia si´ wieleefektów niewyst´pujàcych w ∏o˝yskach pracujàcychw ruchu jednokierunkowym, np. ciàg∏a wspó∏pracatych samych par elementów ∏o˝yska czy te˝ du˝e ró˝-nice w Êrednich obcià˝eniach elementów tocznych.Obni˝enie noÊnoÊci w´z∏a ∏o˝yskowego nie jestsprzeczne z intuicjà i wiedzà in˝ynierskà, poniewa˝fakt podwy˝szonego zu˝ycia uk∏adów, w których stalewspó∏pracujà te same elementy, jest spotykany np.w ko∏ach z´batych. Tak˝e pojawienie si´ du˝ych ró˝nicobcià˝eƒ Êrednich powoduje, ˝e za noÊnoÊç ∏o˝yskaodpowiada najbardziej obcià˝ony element.

Jednym z rozwiàzaƒ tego problemu jest zmianasposobu ∏o˝yskowania np. na ∏o˝yskowanie Êlizgowelub magnetyczne. Niestety te rozwiàzania wymagajàdodatkowych uk∏adów, np. generatora pola magne-tycznego i systemu sterowania w przypadku ∏o˝yskmagnetycznych lub zewn´trznego uk∏adu smarowa-nia dla wi´kszoÊci ∏o˝ysk Êlizgowych.

W wielu wypadkach zastosowanie innych technik∏o˝yskowania jest niemo˝liwe ze wzgl´du na brakmiejsca lub ograniczony bud˝et.

Jednak pomimo oczywistego faktu, e ∏o˝yska tocznepracujàce w ruchu wahad∏owym cechujà si´ znacz-

nie obni˝onà noÊnoÊcià, to prostota konstrukcji, auto-nomicznoÊç ∏o˝yskowania i relatywnie niska cenaprzemawiajà za stosowaniem takiego rozwiàzania dlauk∏adów pracujàcych wahad∏owo mimo znacznegoobni˝enia trwa∏oÊci.

Znalezienie takiego rozwiàzania konstrukcyjnego,w którym nie wyst´powa∏by efekt obni˝onej noÊ-noÊci, umo˝liwi∏oby wykorzystanie niewàtpliwych zalet∏o˝ysk tocznych oraz pe∏ne wykorzystanie ich noÊnoÊcibez potrzeby zb´dnego przewymiarowania projek-towanego w´z∏a ∏o˝yskowego.

Modelowe obliczenia ∏o˝yskowaƒ tocznych dla uk∏a-dów ∏o˝yskowych wykorzystujà nast´pujàce za∏o˝enia:

1. pr´dkoÊç kàtowa jest niezmienna w czasie;2. obcià˝enie ∏o˝yska jest niezmienne w czasie.Przy takich za∏o˝eniach noÊnoÊç ∏o˝yska tocznego

wyra˝onà w obrotach mo˝na obliczyç ze wzoru [1 – 3]:

(1)

gdzie:L0 – trwa∏oÊç, 106 obr,Pm – obcià˝enie Êrednie ∏o˝yska, N,Cd – noÊnoÊç dynamiczna ∏o˝yska, N,p – wyk∏adnik pot´gowy zale˝ny od typu ∏o-

˝yska (p = 3 dla ∏o˝ysk kulkowych, dla ∏o˝yskwa∏eczkowych).

NoÊnoÊç ∏o˝yska w jednostkach czasu ma postaç:

(2)

Propozycja uk∏adu ∏o˝yskowegodo pracy w ruchu wahad∏owym

Proposition of roller bearings systemworking in oscillation motion

BOGUMI¸ CHILI¡SKI

Streszczenie: Artyku∏ przedstawia nowatorskie rozwiàzanie problemu ∏o˝ysk tocznych pracujàcych w ruchu wahad∏owymspotykanym w szeroko poj´tej mechanice i budowie maszyn. Przytoczono dotychczas stosowane modele matema-tyczne noÊnoÊci ∏o˝ysk oraz pokazano ich sprzecznoÊç z obserwacjami. Po szczegó∏owym przedstawieniu problemui trudnoÊci obliczeniowych zaprezentowano pewien uk∏ad ∏o˝yskowy, w którym nie wyst´puje obni˝enie noÊnoÊci ∏o˝ysk.Jako uzasadnienie dla przeprowadzenia szczegó∏owych i czasoch∏onnych badaƒ stanowiskowych przedstawionopodsumowanie obliczeƒ modelowych i wnioski otrzymane na podstawie ich analizy. Ponadto zaprezentowano za∏o˝eniakonstrukcyjne przyj´te do budowy stanowiska badawczego, jego model bry∏owy oraz gotowe stanowisko w ostatecznejformie. Przedstawiono tak˝e analiz´ mo˝liwoÊci wykonania prototypu z dost´pnych na rynku ∏o˝ysk.

S∏owa kluczowe: ∏o˝yska toczne, ruch wahad∏owy, kinematyka ∏o˝yska tocznego, trwa∏oÊç ∏o˝ysk

Abstract: The paper presents innovative solution of roller bearings problem working in oscillation motion widely encoun-tered in mechanics and mechanical engineering. There have been hitherto quoted applied mathematical models ofbearings lifetime which have shown a contradiction with the observations. After precise presentation of a problem andcomputational difficulties, some roller bearing system has been presented. As a justification for the execution of preciseand time-consuming tests on the research station, the summary of mathematical model computation and conclusionsreceived from analysis of this model are presented. Moreover, constructional assumptions used for research stationdesign, solid model and a ready research station in its final form are presented. The paper also shows the analysis of theopportunity to produce the prototype from available bearings.

Keywords: roller bearings, oscillation motion, roller bearing kinematics, bearings lifetime

Mgr in˝. Bogumi∏ Chiliƒski – Wydzia∏ Samochodów i Ma-szyn Roboczych Politechniki Warszawskiej, ul. Narbutta 84,02-524 Warszawa, e-mail: [email protected].


gdzie:

– cz´stotliwoÊç obrotowa ∏o˝yska, Hz.

Ze wzgl´du na to, ˝e trwa∏oÊç ∏o˝yska wygodniej jestwyra˝aç w wi´kszych jednostkach ni˝ sekunda, naj-cz´Êciej u˝ywa si´ nast´pujàcej postaci wzoru (2)(wyra˝onej w godzinach):

(3)

gdzie: n – pr´dkoÊç obrotowa ∏o˝yska, obr/min.OczywiÊcie klasa uk∏adów spe∏niajàcych przedsta-

wione za∏o˝enia jest bardzo wàska. Teoretycznie nieda si´ spe∏niç tych za∏o˝eƒ, poniewa˝ rozp´dzenieuk∏adu w taki sposób, aby pr´dkoÊç kàtowa by∏a sta∏aw ka˝dej chwili, jest niemo˝liwe. Zwiàzane jest to z roz-ruchem i hamowaniem (lub wybiegiem) uk∏adu.

Naturalnie klasa uk∏adów, dla których stosowaneobliczenia sà poprawne, jest bardzo szeroka. Wielo-letnia praktyka in˝ynierska potwierdza prawdziwoÊçstosowanych w obliczeniach zale˝noÊci.

Pr´dkoÊci i obcià˝enia zmienne w czasie mo˝nazastàpiç wielkoÊciami zast´pczymi. WielkoÊci te majàodwzorowanie w rzeczywistoÊci, o ile funkcje opisu-jàce pr´dkoÊç kàtowà i obcià˝enie sà wolnozmiennymifunkcjami czasu. W przeciwnym przypadku odpowied-nie wielkoÊci zast´pcze nie majà odzwierciedleniaw rzeczywistoÊci. Takim przypadkiem jest uk∏ad pra-cujàcy w sposób wahad∏owy. Nale˝y podkreÊliç, i˝uk∏ady pracujàce w ruchu wahad∏owym, w których kàtobrotu ∏o˝yska w jednym cyklu jest wi´kszy od pe∏negoobrotu, sà opisane wolnozmiennymi funkcjami czasu(np. ∏o˝yskowanie uk∏adu zwijania liny w dêwignicach).Tak wić do klasy uk∏adów ∏o˝yskowych, dla którychobowiàzujà klasyczne modele obliczeniowe, nie nale˝àuk∏ady pracujàce w ruchu wahad∏owym, w którychwychylenia sà ma∏e. Przez ma∏e wychylenia rozumie si´wychylenia, które w jednym cyklu nie przekraczajàobrotu.

¸o˝yska tocznepracujàce w ruchu wahad∏owym

Dost´pne w literaturze informacje na temat ∏o˝yskpracujàcych w ruchu wahad∏owym przedstawiajàobliczenia w sposób uproszczony i nie pozwalajàw sposób dostatecznie dok∏adny oszacowaç trwa∏oÊciw´z∏a ∏o˝yskowego. Wzór podawany w literaturze [2]ma postaç:

(4)

gdzie: Φ – kàt wychylenia ruchu wahad∏owego, rad.

Rys. 1. Po∏o˝enie kàtowe elementów tocznych

Jak widaç, oszacowana w ten sposób noÊnoÊç jestwy˝sza od noÊnoÊci tego samego ∏o˝yska pracujàce-go w ruchu jednokierunkowym. Jak wspomniano wewst´pie, wniosek ten jest sprzeczny z obserwacjami,poniewa˝ ∏o˝yska pracujàce w ruchu wahad∏owymw praktyce cechujà si´ du˝o ni˝szà trwa∏oÊcià ni˝ ∏o-˝yska pracujàce w innym ruchu.

W zwiàzku z brakiem odpowiednich modeli oblicze-niowych oraz niskà trwa∏oÊcià w´z∏a ∏o˝yskowego pra-cujàcego w ruchu wahad∏owym, stosowanie ∏o˝ysktocznych pracujàcych w ruchu wahad∏owym jest zde-cydowanie niepo˝àdane. Nale˝y zaznaczyç, ˝e oszaco-wanie trwa∏oÊci dost´pne w literaturze, dane zale˝-noÊcià (4), podaje zawy˝onà wartoÊç, wykorzystaniejej przez konstruktora jest niedopuszczalne, ponie-wa˝ w rzeczywistoÊci obliczany w´ze∏ utraci noÊnoÊçwczeÊniej, ni˝ zosta∏o to obliczone.

Tak wić istnieje uzasadniona potrzeba, aby zapro-ponowaç zmodyfikowany model obliczeniowy dla∏o˝ysk pracujàcych w ruchu wahad∏owym lub znaleêçrozwiàzanie konstrukcyjne dla w´z∏a ∏o˝yskowegopracujàcego w tym ruchu, w którym problem ∏o˝ysk nieb´dzie wyst´powa∏.

Ze wzgl´du na obserwowanà w praktyce obni˝onànoÊnoÊç ∏o˝ysk pracujàcych w ruchu wahad∏owym,znalezienie poprawnego modelu jest ideà s∏usznà,aczkolwiek ma∏o efektywnà. Korzystniejsze wydajesi´ znalezienie odpowiedniego rozwiàzania konstruk-cyjnego.

Ideà rozwiàzania problemu ∏o˝ysk pracujàcychw ruchu wahad∏owym jest zamiana ruchu wahad∏o-wego na ruch jednokierunkowy przy u˝yciu dowol-nego mechanizmu. Poszukiwane jest wić takie roz-wiàzanie konstrukcyjne, w którym ∏o˝yska b´dà pra-cowa∏y w sposób jednokierunkowy, a ca∏y w´ze∏ b´dziepracowa∏ w ruchu oscylacyjnym.

Propozycjà rozwiàzania spe∏niajàcego te za∏o˝eniamo˝e byç uk∏ad ∏o˝yskowy z bie˝nià poÊrednià.

Uk∏adem ∏o˝yskowym z bie˝nià poÊrednià nazywa siúk∏ad ∏o˝yskowy z∏o˝ony z dwóch zespo∏ów elementówtocznych oraz trzech bie˝ni: wewn´trznej, poÊrednieji zewn´trznej, po∏àczonych tak, aby bie˝nia poÊredniamog∏a obracaç si´ swobodnie.

W takim uk∏adzie bie˝nià poÊrednià mo˝na stero-waç w sposób dowolny. Ruch w´z∏a ∏o˝yskowego niezale˝y od ruchu bie˝ni poÊredniej. Natomiast ruchposzczególnych zespo∏ów elementów tocznych zale˝yod ruchu w´z∏a ∏o˝yskowego oraz ruchu bie˝ni po-Êredniej. Stosujàc takie sterowanie, aby poszczegól-ne zespo∏y elementów tocznych porusza∏y si´ w spo-sób jednokierunkowy, mo˝na by znacznie zwi´kszyçnoÊnoÊç w´z∏a ∏o˝yskowego oraz stosowaç klasycznemetody obliczeniowe.

Sterowanie bie˝nià poÊrednià mo˝e byç realizowanew dowolny sposób, za pomocà dowolnych elementówwykonawczych. Do dyspozycji sà np. silniki krokoweoraz inne uk∏ady elektryczne, uk∏ady hydrauliczne,sprz´g∏a mechaniczne, uk∏ady dêwigniowe itp. Nieka˝de z wymienionych wczeÊniej rozwiàzaƒ b´dziemia∏o mo˝liwoÊç zapewnienia ciàg∏ego ruchu o sta∏ymznaku pr´dkoÊci. Istotne jest, aby zastosowaç roz-wiàzanie jak najprostsze, niewymagajàce zewn´trz-nego êród∏a zasilania oraz koniecznoÊci bezpoÊred-niego po∏àczenia z zewn´trznymi elementami w´z∏a∏o˝yskowego.

Przedstawione warunki mo˝na zrealizowaç, stosujàcuk∏ad nap´dowy dla bie˝ni poÊredniej zbudowanyz dwóch sprz´gie∏ jednokierunkowych (tzw. wolnychkó∏), po∏àczonych w taki sposób, aby bie˝nia poÊrednia


Rys. 2. Schemat stanowiska obcià˝onego masà skupionàprzez dêwigni´: 1 – prototypowy uk∏ad ∏o˝yskowy, 2 – ∏o˝yskonormatywne, 3 – wa∏, 4 – podpora prototypu, 5 – podpora∏o˝yska, 6 – mechanizm czworoboku przegubowego, 7 – nap´dbie˝ni poÊredniej, 8 – ∏o˝ysko toczne wa∏eczkowe, 9 – silnik,10 – p∏yta drewniana, 11 – obcià˝nik; stanowisko badawczezosta∏o przedstawione na rys. 3

mog∏a poruszaç si´ tylko w jednym kierunku. W prze-ciwieƒstwie do innych rozwiàzaƒ uk∏ad zapadkowyjest jednoczeÊnie prostym i tanim rozwiàzaniem, niewymaga nap´du oraz mo˝e zostaç wykonany jakointegralna cz´Êç proponowanego rozwiàzania.

Mechanizm taki mo˝na opisaç nast´pujàcym rów-naniem:

ωzew(t) = ωwew(t) · 1(ωwew(t)), rad/s (5)

gdzie:ωzew(t) – pr´dkoÊç kàtowa bie˝ni zewn´trznej,

rad/s,ωwew(t) – pr´dkoÊç kàtowa bie˝ni wewn´trznej,

rad/s,1(ωwew(t)) – funkcje skoku jednostkowego.

Funkcja skoku jednostkowa 1(ωwew(t)) zdefiniowanajest w nast´pujàcy sposób:

(6)

w p.p. – w przeciwnym przypadku

Zak∏adajàc, ˝e ruch wzgl´dny bie˝ni wewn´trznejwzgl´dem zewn´trznej opisany jest równaniem:

φwew(t) = α0 · sin(2 · π · f0 · t), rad (7)

to równanie opisujàce ruch bie˝ni poÊredniej manast´pujàcà postaç:

(8)

Zale˝noÊç ta jest s∏abo monotonicznà funkcjà czasu,majàcà t´ w∏aÊciwoÊç, ˝e dla czasów równych:

(9)

przyjmuje wartoÊci równe:

(10)

W zwiàzku z tym zale˝noÊç (8) mo˝na w przybli˝eniuprzedstawiç za pomocà funkcji liniowej o postaci:

(11)

Zale˝noÊci opisujàcych po∏o˝enie kàtowe w spo-sób dok∏adny i przybli˝ony w sposób graficzny przed-stawione zosta∏y na rys. 2.

W zwiàzku z tym noÊnoÊç czasowa oraz w cyklachwynosi:

(12)

(13)

Natomiast noÊnoÊç pojedynczego ∏o˝yska pracu-jàcego w ruchu wahad∏owym wynosi:

(14)

Z analizy teoretycznej wynika, ˝e noÊnoÊç przed-stawionego rozwiàzania jest wy˝sza ni˝ w przypadkuklasycznego ∏o˝yskowania tocznego.

Stanowisko badawczei prototyp uk∏adu ∏o˝yskowego

W celu weryfikacji otrzymanych wniosków skon-struowano stanowisko badawcze oraz wykonano seri´eksperymentów, w których porównano noÊnoÊci ∏o˝yskpracujàcych w ruchu wahad∏owym oraz zapropono-wanego rozwiàzania. Do konstrukcji przyj´to nast´-pujàce za∏o˝enia:

� badane sà jednoczeÊnie ∏o˝ysko znormalizowaneoraz prototypowy uk∏ad ∏o˝yskowy z bie˝nià poÊrednià,

� badane obiekty sà jednakowo obcià˝one,� badane obiekty wykonujà jednakowe ruchy,� ruch badanych obiektów opisany jest funkcjà try-

gonometrycznà,� eksperyment koƒczy si´ zniszczeniem jednego

z obiektów, zniszczenie jest wynikiem badania (wynikjakoÊciowy).

Schemat stanowiska spe∏niajàcy te za∏o˝enia jestprzedstawiony na rys. 3.

Dla zaproponowanego rozwiàzania skonstruowanoprototyp sk∏adajàcy si´ ze znormalizowanych elemen-tów. Prototyp przedstawiono na rys. 4.

Prototyp sk∏ada si´ z dwóch wspó∏osiowo po∏à-czonych ∏o˝ysk: zewn´trznego 2 i wewn´trznego 1.¸o˝yska zosta∏y po∏àczone za pomocà odpowiedniodobranej tulei ∏àczàcej 3.

Prototyp uk∏adu ∏o˝yskowego z bie˝nià poÊredniàzosta∏ zbudowany z ∏o˝ysk znormalizowanych [4]. Nieka˝de dwa dowolne ∏o˝yska mogà pos∏u˝yç do jegokonstrukcji. Wymiary geometryczne elementów sk∏a-dowych muszà spe∏niaç ograniczenia okreÊlone nas-t´pujàcymi zale˝noÊciami:

(15)

(16)

gdzie: – Êrednica otworu ∏o˝yska zewn´trzne-

go, mm,


¸o˝yska sk∏adowe prototypowego uk∏adu ∏o˝yskowego

D_wew, mm D_zew, mm B, mm C_dyn, kN Seria

5 13 4 0,88 619/515 24 5 1,56 61802

6 19 6 2,34 62625 37 7 4,36 61805

9 20 6 2,08 619/925 37 7 4,36 61805

15 32 9 5,85 600235 62 9 13 16007

– szerokoÊç ∏o˝yska wewn´trznego, mm, – szerokoÊç ∏o˝yska zewn´trznego, mm,

– Êrednica zewn´trzna ∏o˝yska wew-n´trznego, mm,

– najmniejsza dopuszczalna ró˝nica Êred-nic ∏o˝ysk, mm,

– najwi´ksza dopuszczalna ró˝nica Êrednic∏o˝ysk, mm,

– dopuszczalna ró˝nica szerokoÊci bie˝-ni, mm.

Przyk∏adowe pary ∏o˝ysk [4] spe∏niajàce przyj´teza∏o˝enia zosta∏y zestawione w tabeli

¸o˝yska sk∏adowe prototypowego uk∏adu ∏o˝yskowego

Zosta∏y przebadane 3 próbki. Ka˝da z próbek sk∏a-da∏a si´ ze znormalizowanego ∏o˝yska oraz proto-typu uk∏adu ∏o˝yskowego z bie˝nià poÊrednià. Wy-nikiem badania by∏o ca∏kowite zniszczenie jednegoz ∏o˝ysk wchodzàcych w sk∏ad próbki, tak wi´c bada-nie mia∏o charakter jakoÊciowy.

¸o˝yska z pierwszej próbki pracowa∏y przez180 godzin w warunkach obcià˝enia rz´du noÊnoÊcistatycznej. Zniszczeniu uleg∏o ∏o˝ysko znormalizowa-ne, nie stwierdzono oznak zu˝ycia ∏o˝ysk wchodzà-cych w sk∏ad prototypu [5, 6].....

W drugiej próbce ∏o˝yska pracowa∏y przez13,5 godziny w warunkach obcià˝enia kilkakrot-nie wi´kszego od noÊnoÊci statycznej. Zniszczeniuponownie uleg∏o ∏o˝ysko znormalizowane, tak˝e niestwierdzono zu˝ycia ∏o˝ysk wchodzàcych w sk∏adprototypu [5, 6].

¸o˝yska z trzeciej próbki pracowa∏y przez 13 godzinw warunkach obcià˝enia kilkakrotnie wi´kszego odnoÊnoÊci statycznej. W tym wypadku równie˝ znisz-czeniu uleg∏o ∏o˝ysko znormalizowane, ponownie niestwierdzono zu˝ycia ∏o˝ysk wchodzàcych w sk∏adprototypu [5, 6].....

WnioskiBadania doÊwiadczalne w pe∏ni potwierdzajà po-

stawionà w artykule tez´, ˝e zaproponowany dla ∏o-˝yska tocznego pracujàcego w ruchu wahad∏owymuk∏ad ∏o˝yskowy cechuje si´ wy˝szà trwa∏oÊcià i noÊ-noÊcià ni˝ znormalizowane ∏o˝ysko.

Jak widaç, trwa∏oÊç czasowa przedstawionego roz-wiàzania jest wy˝sza ni˝ ∏o˝yska znormalizowanegopracujàcego w ruchu wahad∏owym. Mo˝liwe jest wy-korzystanie zalet ∏o˝ysk tocznych w w´z∏ach ∏o˝ys-kowych pracujàcych w ruchu wahad∏owym.

Nale˝y podkreÊliç fakt, ˝e pozornie bardziej skom-plikowana konstrukcja jest znacznie prostsza ni˝ kon-strukcja uk∏adu smarowania dla ∏o˝ysk Êlizgowychlub uk∏adu generowania i sterowania polem mag-netycznym w ∏o˝yskach magnetycznych. Poza tym,w przypadku uk∏adu ∏o˝yskowego z bie˝nià poÊred-nià, istnieje mo˝liwoÊç zaprojektowania rozwiàzaniazwartego, w którym po∏àczenie z innymi elementamiurzàdzenia nast´puje tylko przez bie˝nie ∏o˝ysk, tak jakto ma miejsce w typowym ∏o˝ysku tocznym.

LITERATURA

1. Brändlein J.: Ball and roller bearings. Wiley, München 1999.2. Krzemiƒski-Freda H.: ¸o˝yska Toczne. PWN, Warszawa 1985.3. Osiƒski Z.: Podstawy Konstrukcji Maszyn. PWN, Warszawa

2010.4. SKF: Katalog ∏o˝ysk tocznych. Wersja elektroniczna, http://

www.skf.com/5. Chiliƒski B.: Uk∏ad ∏o˝yskowy z bie˝nià. Materia∏y kon-

ferencyjne XXV Sympozjonu PKM, Gdaƒsk 2011.6. Chiliƒski B.: Badania eksperymentalne uk∏adu ∏o˝yskowego

z bie˝nià poÊrednià. Zeszyty Naukowe Akademii MarynarkiWojennej, nr 185A, Gdynia 2011.

Rys. 3. Model (a) i gotowe stanowisko badawcze (b), ozna-czenia jak na rys. 2.

Rys. 4. Schemat prototypowego uk∏adu z bie˝nià poÊrednià:1 – ∏o˝ysko wewn´trzne, 2 – ∏o˝ysko zewn´trzne, 3 – tuleja∏àczàca

a)

b)


Suwnice nale˝à do grupy maszyn zwanych dêwig-nicami, licznie wykorzystywanych w transporciewewnàtrzzak∏adowym. W Polsce z roku na rok notujesi´ ciàg∏y wzrost zarejestrowanych suwnic. W 2009roku zarejestrowano 336341 suwnic, w 2010 rokuby∏o ich 339601, a w 2011 roku ju˝ 345062 . Nato-miast do paêdziernika 2012 roku zarejestrowano ok.350702 suwnic b´dàcych pod nadzorem Urz´du Do-zoru Technicznego. Suwnice te wykorzystywane sà dooperacji podejmowania, transportowania i rozmiesz-czania ∏adunków (surowców, pó∏fabrykatów, mate-

ria∏ów lub gotowych wyrobów) w halach produkcyj-nych lub w magazynach. U˝ytkowanie ich wià˝e si´z powstawaniem wielu zdarzeƒ wypadkowych, któremogà prowadziç do strat materialnych oraz urazówwÊród operatorów suwnic lub innych pracownikówwykonujàcych prace w strefie oddzia∏ywania suw-nic. Analiza danych GUS (rys. 1) wykaza∏a, ˝e liczbazdarzeƒ wypadkowych z udzia∏em suwnic u˝ytko-wanych przez operatorów w pierwszym ich roku pracyutrzymuje si´ na wysokim poziomie i ma tendencj´wzrostowà, w porównaniu z kolejnymi latami sta˝upracy, gdzie liczba ta znaczàco spad∏a. Liczba zda-rzeƒ wypadkowych zaistnia∏ych w pierwszym rokupracy operatorów suwnic wynios∏a w 2008 rokuok. 31% wszystkich zarejestrowanych zdarzeƒ wy-padkowych z udzia∏em suwnic, a w 2012 roku by∏o toju˝ ok. 33%.

Najcz´stsze przyczyny powodujàce powstawaniezdarzeƒ wypadkowych z udzia∏em suwnic, to przedewszystkim b∏´dy pope∏niane przez pracownikówobs∏ugujàcych lub u˝ytkujàcych suwnice. B∏´dy tewià˝à si´ z niedostatecznà koncentracjà podczaswykonywania swoich czynnoÊci, zaskoczeniem nie-spodziewanym zdarzeniem, lekcewa˝eniem przeznich zagro˝eƒ zwiàzanych z u˝ytkowaniem suwnic(brawura, ryzykanctwo), przechodzeniem, przeje˝-d˝aniem lub przebywaniem w miejscach niedoz-wolonych oraz niew∏aÊciwym operowaniem koƒ-

Koncepcja wykorzystania rzeczywistoÊci wirtualnejdo odwzorowania zdarzeƒ wypadkowychwyst´pujàcych podczas u˝ytkowania suwnic*)

Concept of use of virtual reality to present accidentsoccurring during the use of overhead crane

DARIUSZ KALWASI¡SKI

Streszczenie: W artykule przedstawiono koncepcj´ wykonania komputerowego narz´dzia do interaktywnego odwzorowaniazdarzeƒ wypadkowych wyst´pujàcych podczas u˝ytkowania suwnic. Prezentowana koncepcja obejmuje sposóbfunkcjonowania narz´dzia, jego obs∏ug´, oprzyrzàdowanie zewn´trzne pod∏àczone do narz´dzia oraz wytyczne odnoÊnie doinscenizowanych zdarzeƒ wypadkowych w tym narz´dziu. Przedstawiono równie˝ za∏o˝enia odnoÊnie do Êrodowiskawirtualnego oraz interfejsu u˝ytkownika umo˝liwiajàcego u˝ytkowanie wirtualnej suwnicy za pomocà dwóch rzeczywistychpulpitów sterowniczych. Narz´dzie zostanie wykonane w technice rzeczywistoÊci wirtualnej, a w po∏àczeniu z dwomapanelami sterowniczymi umo˝liwi zanurzenie u˝ytkownika w wirtualnym Êrodowisku i uczestniczenie w inscenizowanychzdarzeniach wypadkowych z udzia∏em suwnicy.

S∏owa kluczowe::::: zdarzenia wypadkowe, rzeczywistoÊç wirtualna (VR), suwnica

Abstract: In the article was presented a concept of creating a computer tool to interactively present accidents occurringduring the use of overhead crane. The present concept encloses way of functioning of the tool, it’s operation, externaldevices switched to the tool as well as indications concerning staged accidents while operating the tool. Thesis con-cerning virtual environment and user’s interface enabling the operation of the virtual overhead crane using two controlpanels was presented. The tool will be developed in virtual reality technique, and together with the two control panels, itwill enable the user to plunge into the virtual environment and to participate in the staged accidents of overhead cranes.

Keywords: accidents, virtual reality (VR), overhead crane

1 Ogólna liczba suwnic pod dozorem w Polsce, dane wg UDT,stan na dzieƒ 05.10.2011

2 Ogólna liczba suwnic pod dozorem w Polsce, dane wg UDT,stan na dzieƒ 18.10.2012

Mgr in˝. Dariusz Kalwasiƒski, Centralny Instytut Ochro-ny Pracy – Paƒstwowy Instytut Badawczy, Zak∏ad TechnikiBezpieczeƒstwa, Pracownia Technik RzeczywistoÊci Wir-tualnej, ul. Czerniakowska 16; 00-701 Warszawa, e-mail:[email protected].

*) Publikacja opracowana na podstawie wyników uzyskanychw ramach II etapu programu wieloletniego pn. „Poprawabezpieczeƒstwa i warunków pracy” dofinansowywanegow latach 2011-2013 w zakresie zadaƒ s∏u˝b paƒstwowych przezMinisterstwo Pracy i Polityki Spo∏ecznej. G∏ówny koordynator:Centralny Instytut Ochrony Pracy – Paƒstwowy InstytutBadawczy.


czynami w strefie zagro˝enia. Kolejnà z przyczyn jestniew∏aÊciwa organizacja stanowisk pracy w zak∏a-dzie pracy: brak wyznaczonych dróg do przemiesz-czania ∏adunków, przeszkody usytuowane na drodzetransportowanego ∏adunku.

Dlatego istotne znaczenie majà wszelkie dzia∏aniaprewencyjne oraz zwi´kszanie wiedzy pracowników(w tym operatorów suwnic) w zakresie przyczynpowstawania wypadków. W zwiàzku z tym, formaprowadzonych szkoleƒ powinna byç rozszerzanao nowe narz´dzia lub metody wspierajàce te szko-lenia. Dobrym przyk∏adem jest zastosowanie narz´-dzi wykorzystujàcych techniki rzeczywistoÊci wirtual-nej, które pozwalajà na osobiste uczestniczeniew symulowanym procesie pracy, czy te˝ w insceni-zowanym zdarzeniu wypadkowym wyst´pujàcymprzy u˝ytkowaniu maszyny. Techniki te coraz pow-szechniej wykorzystywane sà w szkoleniach opera-torów ró˝nych maszyn, np.: w szkoleniu operatorówlokomotyw [1], wózków jezdniowych [2], operatorówpojazdów i maszyn budowlanych czy te˝ kierowcówsamochodów osobowych [3, 4]. Zastosowanie tychtechnik mo˝na zaobserwowaç równie˝ w kontekÊciebezpieczeƒstwa obs∏ugi maszyn stacjonarnych (np.:tokarek) [5] czy te˝ obs∏ugi automatów spawalni-czych [6]. Ponadto, coraz powszechniej stosowane sàsymulatory szkoleniowe dla operatorów suwnic po-mostowych, ˝urawi i dêwignic [7]. Nale˝y zwróciçuwag´ na fakt, ˝e wykorzystanie tej techniki nie za-stàpi tradycyjnego szkolenia teoretycznego lub prak-tycznego na rzeczywistej maszynie, a jedynie wp∏y-nie na atrakcyjnoÊç prowadzonych szkoleƒ i obni˝e-nie kosztów zwiàzanych z eksploatacjà rzeczywistychmaszyn szkoleniowych. Wykorzystanie jej w szkoleniuwp∏ynie równie˝ na podniesie umiej´tnoÊci opera-torów oraz zwi´kszy ich wiedz´ w tym zakresie, przezobserwacj´ lub osobiste uczestniczenie w symulacjiprocesu u˝ytkowania maszyn wraz z inscenizowanymizdarzeniami wypadkowymi.

W artykule przedstawiono koncepcj´ utworzeniakomputerowego narz´dzia do interaktywnej symulacjiprocesu pracy suwnicy sterowanej z poziomu kabinyza pomocà dwóch rzeczywistych paneli sterow-niczych oraz odwzorowania zdarzeƒ wypadkowychwyst´pujàcych podczas jej u˝ytkowania.

Za∏o˝eniado tworzonego komputerowego narz´dziaZa∏o˝enia do tworzonego narz´dzia obejmujà:� wymagania odnoszàce si´ do sprz´tu, na którym

b´dzie mo˝na u˝ytkowaç tworzone narz´dzie,� sposób komunikacji u˝ytkownika z narz´dziem,� wytyczne odnoÊnie do wirtualnego Êrodowiska

pracy funkcjonujàcego w tworzonym narz´dziu,� scenariusz u˝ytkowania wirtualnej suwnicy oraz

inscenizowanych w Êrodowisku zdarzeƒ wypadko-wych wyst´pujàcych podczas jej u˝ytkowania,

� êród∏o dêwi´ku dla wirtualnego Êrodowiska i pro-cesu u˝ytkowania suwnicy,

� modu∏ rejestracji wydarzeƒ zaistnia∏ych w wir-tualnym Êrodowisku podczas symulacji.

Za∏o˝enia do tworzonego narz´dzia opracowano napodstawie wyników z przeprowadzonej analizy wy-padków zaistnia∏ych podczas u˝ytkowania suwnicoraz z rozmów przeprowadzonych z przedstawicielamizak∏adów pracy (s∏u˝by BHP, operatorzy suwnic itp.).Du˝y wk∏ad w opracowanie za∏o˝eƒ mia∏a równie˝zebrana dokumentacja fotograficzna i filmowa rze-czywistych Êrodowisk pracy suwnicy.

Komunikacja u˝ytkownikaz tworzonym narz´dziem

Komunikacja osoby szkolonej (u˝ytkownika) z na-rz´dziem b´dzie odbywa∏a si´ za pomocà dwóchinterfejsów sterowniczych. Schemat funkcjonowaniaobu interfejsów w narz´dziu przedstawiono na rys. 2.

Interfejs nr 1 pozwoli na interaktywnà komuni-kacj´ u˝ytkownika z narz´dziem i z wirtualnà suwnicà(w zakresie jej u˝ytkowania w wirtualnym Êrodo-wisku). Interakcja ta b´dzie odbywa∏a si´ za pomocàdwóch rzeczywistych paneli pulpitu sterowniczegooraz oprzyrzàdowania VR [8]. W sk∏ad oprzyrzàdo-wania VR wchodzà infohe∏m, infor´kawice (fot. 1) orazsystem Êledzenia z sensorami ruchu u˝ytkownika.

Rozwiàzanie to pozwoli na zanurzenie u˝ytkownikaw wirtualnym Êrodowisku i na interaktywne mani-pulowanie wirtualnymi elementami sterowniczymisuwnicy. Natomiast zastosowane rzeczywiste paneleumo˝liwià u˝ytkowanie wirtualnej suwnicy z jed-noczesnym symulowaniem wra˝eƒ dotykowych. In-terfejs nr 2 umo˝liwi obs∏ug´ narz´dzia za pomocà

Rys. 1. Liczba zdarzeƒ wypadkowychzwiàzana ze sta˝em pracy u˝ytkow-ników suwnic


klawiatury i dwóch d˝ojstików. Klawiatura pozwolina u˝ytkowanie suwnicy w aspekcie jej funkcjonowa-nia w wirtualnym Êrodowisku pracy, tj.: w∏àczania,wy∏àczania, wyboru trawersy (z hakiem lub elektro-magnesem), za∏àczania elektromagnesów itp. Nato-miast oba d˝ojstiki umo˝liwià przemieszczanie si´wirtualnej suwnicy i transportowanie ∏adunków poÊrodowisku pracy, tak jak to jest realizowane w rze-czywistoÊci. Zastosowanie tych urzàdzeƒ pozwoliu˝ytkownikowi na prowadzenie pe∏nej symulacjiprocesu transportowania ∏adunków za pomocàwirtualnej suwnicy.

Wa˝nym elementem w komunikacji u˝ytkownikaz narz´dziem b´dzie sposób wyÊwietlania i prezen-towania wydarzeƒ zaistnia∏ych w symulowanymwirtualnym Êrodowisku. W przypadku interfejsu nr 1obraz ze Êrodowiska b´dzie prezentowany na dwóchekranach zamocowanych w infohe∏mie tu˝ przedoczyma u˝ytkownika. Pozwoli to na zanurzenieu˝ytkownika w Êrodowisku wirtualnym i obserwo-wanie go trójwymiarowo [8]. Natomiast w przypadkuu˝ytkowania narz´dzia za pomocà interfejsu nr 2,obserwacja wydarzeƒ zaistnia∏ych w wirtualnymÊrodowisku b´dzie mo˝liwa tylko na monitorze.

Pulpit sterowania suwnicàW ramach prac nad za∏o˝eniami do tworzonego

narz´dzia wykonano dokumentacj´ technicznà pul-pitu sterowniczego wirtualnej suwnicy. Pulpit ste-rowniczy b´dzie sk∏ada∏ si´ z dwóch paneli wypo-sa˝onych w elementy sterownicze (tj.: przyciski,d˝ojstiki, kontrolki itp.). Dokumentacj´ opracowanona podstawie rzeczywistego pulpitu umieszczonegow kabinie suwnicy (fot. 2.)

Nast´pnie na podstawie opracowanej dokumen-tacji zostanà wykonane komputerowe obiekty obupaneli pulpitu sterowniczego. Wykonane panele,w wersji rzeczywistej i obiektu komputerowego,zostanà umieszczone po obu stronach siedziskaoperatora suwnicy odpowiednio przy rzeczywistymsiedzisku i w wirtualnym Êrodowisku. Tak opraco-wany pulpit umo˝liwi u˝ytkowanie wirtualnej suw-nicy polegajàce na podejmowaniu, podnoszeniui opuszczaniu ∏adunków za pomocà trawersy, ichtransportowanie, przemieszczanie kabiny lub wózkatrawersy do przodu i do ty∏u wzd∏u˝ mostu suwnicyitp. Ponadto rozwiàzanie to pozwoli na zachowanierealizmu u˝ytkowania wirtualnej suwnicy przezrzeczywiste odczuwanie elementów sterowniczychprzez zmys∏ dotyku.

Rys. 2. Schemat komunikacji u˝ytkownikaz tworzonym narz´dziem

Fot. 1. Widok infohe∏mu eMagin Z800 i infor´kawic 5DT Glove,które zostanà wykorzystane w tworzonym narz´dziu

Fot. 2. Widok wn´trza rzeczywistej kabiny sterowniczej suwnicywraz z panelami pulpitu sterowniczego


Wirtualne Êrodowisko pracyW ramach prac nad za∏o˝eniami zaprojektowa-

no wirtualne Êrodowisko pracy o powierzchni ok.4500 m2. Ârodowisko podzielono na dwie hale, ma-gazynowà i produkcyjnà. W hali magazynowej wyz-naczono miejsca odk∏adcze, na których sk∏adowaneb´dà kosze na wyroby (pó∏wyroby) oraz d∏ugie me-talowe ∏adunki (pr´ty). Ponadto w hali tej wyznaczo-no miejsce na postój pojazdów ci´˝arowych w celuich za∏adunku d∏ugimi ∏adunkami. Natomiast w haliprodukcyjnej usytuowano stanowiska produkcyjne(frezarki, tokarki), do których b´dà transportowanekosze z pó∏wyrobami. Projekt wirtualnego Êrodowiskasporzàdzono na podstawie rzeczywistego Êrodowiskapracy suwnicy.

W opracowanym projekcie wirtualnego Êrodowiskahali produkcyjno-magazynowej okreÊlono równie˝dodatkowe wytyczne dotyczàce:

� obiektów otoczenia tego Êrodowiska,� wyposa˝enia Êrodowiska w ró˝ne akcesoria,

urzàdzenia i narz´dzia wykorzystywane w procesieprodukcyjno-magazynowym,

� opracowania animowanych wydarzeƒ w wir-tualnym Êrodowisku, obejmujàcych: przemieszczaniesi´ wózków jezdniowych z ∏adunkami, ruchu pra-cowników itp.,

� modelu wirtualnej suwnicy sterowanej z pozio-mu kabiny wraz z rozmieszczeniem obu paneli pul-pitu sterowniczego itp.

Scenariusz u˝ytkowania narz´dziaW ramach prac nad za∏o˝eniami opracowano sce-

nariusz obejmujàcy trzy zadania, które trzeba b´dziewykonaç podczas interaktywnego u˝ytkowania wir-tualnej suwnicy. U˝ytkownik uruchomi narz´dzieprzez przekr´cenie kluczyka w stacyjce na lewym pa-nelu pulpitu sterowniczego, a nast´pnie za pomocàpokr´t∏a dwuzakresowego, umieszczonego na tymsamym panelu, wybierze rodzaj u˝ytkowanej suw-nicy. W narz´dziu b´dzie mo˝na u˝ytkowaç suwnic´wyposa˝onà w trawers´ z dwoma elektromagnesamilub z hakiem.

Zadania funkcjonujàce w narz´dziu b´dà dotyczy∏yprzetransportowania ∏adunku d∏ugiego lub koszaz pó∏-/wyrobami do miejsca docelowego. Wybór∏adunku przygotowanego do podj´cia b´dzie sygna-lizowany przez pojawienie si´ hakowego przy danymkoszu lub zmian´ koloru pola odk∏adczego pod ∏a-dunkiem. U˝ytkownik b´dzie móg∏ podjàç wskazany∏adunek i przetransportowaç go do miejsca docelo-wego znajdujàcego si´ przy stanowisku produk-cyjnym lub na pojazd ci´˝arowy. Wybór ∏adunku dotransportu oraz miejsce docelowe jego pozostawieniab´dzie tworzone automatycznie przez narz´dzie lubprzez instruktora nadzorujàcego przebieg symulacji(z poziomu klawiatury). Wskazane miejsce zmienibarw´ na kolor czerwony. Transport ∏adunków b´dzieodbywa∏ si´ wzd∏u˝ dróg komunikacyjnych wyz-naczonych wewnàtrz wirtualnego Êrodowiska. Poustawieniu ∏adunku we wskazanym miejscu doce-lowym, u˝ytkownik narz´dzia b´dzie móg∏ zakoƒczyçzadanie, odstawiajàc suwnic´ w miejsce postojowelub kontynuowaç prace z suwnicà. W trakcie inter-aktywnej symulacji procesu pracy u˝ytkowania suw-nicy b´dà inscenizowane ró˝nego rodzaju zdarzeniawypadkowe zwiàzane z tym procesem.

Zdarzenia wypadkoweinscenizowane w wirtualnym ÊrodowiskuOpracowane za∏o˝enia obejmujà równie˝ zdarze-

nia wypadkowe, jakie mogà zaistnieç w Êrodowiskupracy podczas u˝ytkowania suwnicy. W tworzonymnarz´dziu b´dà odwzorowane i zainscenizowanetypowe zdarzenia wypadkowe, jakie zaistnia∏y pod-czas u˝ytkowania rzeczywistych suwnic, a wynika-jàce z prac zwiàzanych z transportowaniem ∏adunków.Zdarzenia te b´dà inicjowane automatycznie w przy-padku na∏o˝enia si´ na siebie ró˝nych okolicznoÊciprowadzàcych do powstania danego zdarzenia wy-padkowego lub pope∏nienia b∏´du przez u˝ytkow-nika narz´dzia. W wirtualnym Êrodowisku odwzoro-wane b´dà zdarzenia:

� uderzenie przemieszczanym ∏adunkiem w awa-tara pracownika lub w innych u˝ytkowników drógkomunikacyjnych poruszajàcych si´ po wirtualnymÊrodowisku,

� uderzenie przemieszczanym ∏adunkiem w przesz-kod´ niszczàce ∏adunek lub przeszkod´,

� uderzenie, przygniecenie awatara pracownikaspadajàcym ∏adunkiem,

� uderzenie hakowego podczas pobierania ∏adunku.

PodsumowanieW artykule opisano najwa˝niejsze za∏o˝enia do-

tyczàce tworzonego komputerowego narz´dzia. Naich podstawie zostanie wykonane narz´dzie do in-teraktywnego odwzorowania zdarzeƒ wypadkowychwyst´pujàcych podczas u˝ytkowania suwnic stero-wanych z poziomu kabiny. Narz´dzie to b´dzie wy-konane w technice rzeczywistoÊci wirtualnej VR.

Wykonane narz´dzie pozwoli na rozszerzenie za-kresu tradycyjnych szkoleƒ o mo˝liwoÊç uczestni-czenia operatorów w inscenizowanych zdarzeniachwypadkowych, niebezpiecznych do zainscenizowa-nia w rzeczywistych warunkach pracy.

LITERATURA

1. ETC-PZL Aerospace Industries http://www.ai.com.pl/pl/produkty/ep09_sym.html

2. Saulewicz A., Kalwasiƒski D., Myrcha K.: Wykorzystaniesymulacji wykonanej w technice VR do szkoleƒ operatoróww zakresie identyfikacji zagro˝eƒ wypadkowych w trans-porcie wewnàtrzzak∏adowym. V Ogólnopolska Konferen-cja „Modelowanie i Symulacja” MiS-5, w KoÊcielisku,23 – 27 czerwca 2008, ss. 265 – 267.

3. Ahmad O.: Driving simulation scenario definition based onperformance measures. Paper presented at the DrivingSimulation Conference – North America, Orlando, FL, 2005 .

4. W instytucie na symulatorze. Instytut Transportu Samo-chodowego (ITS), 2010, http://www.log24.pl/artykuly/w-instytucie-na-symulatorze.

5. Kalwasiƒski D., Saulewicz A., Myrcha K.: Development ofa virtual environment to implement a computer-based toolfor interactive simulation of lathe operation. 17th ISPEInternational Conference on Concurrent Engineering w Kra-kowie, 2010, pp. 87 – 95.

6. Terrence L. Chambers, Aglawe A., Reiners D et al.: Real-timesimulation for a virtual reality-based MIG welding trainingsystem. Manufacturing and Construction, Springer-Verlag,London 2010.

7. Jiung-Yao Huang: An Omnidirectional Stroll-Based VirtualReality Interface and Its Application on Overhead CraneTraining. IEEE TRANSACTIONS ON MULTIMEDIA, Vol. 5,No. 1, March 2003, pp. 39 – 51.

8. Myrcha K., Skoniecki A., Kalwasiƒski D.: Symulacja zagro˝eƒwypadkowych z zastosowaniem VR. Przeglàd Mechaniczny,nr 11, 2004, ss. 32 – 34.


Kwalifikujàc maszyn´ do kategorii zdatna lub nie-zdatna, trudno uniknàç stwierdzenia, ˝e detekcja uszko-dzenia wymaga porównania aktualnego stanu ze sta-nem traktowanym jako wzorcowy [1, 2].

Wielodomenowy charakter obiektów jest powodemwielu problemów w procesie symulacyjnego diagno-zowania wibroakustycznego uk∏adów, realizowanymwed∏ug modeli. Procedury diagnozowania metodamipodprzestrzeni umo˝liwiajà wyznaczenie statystycz-nego wzorca i residuum uk∏adu bez koniecznoÊciidentyfikacji modelu [3, 4].

Rejestrowane sygna∏y zawierajà zak∏ócenia i szumypomiarowe, mogà wykazywaç du˝y rozrzut czy anoma-lie obserwacji odstajàcych, które nale˝y wyeliminowaçprzed przystàpieniem do opracowania diagnozy. Roz-wiàzywanie zadania b´dzie traktowane nie jako poszu-kiwanie algorytmów o selektywnych w∏aÊciwoÊciachczasowo-cz´stotliwoÊciowych, ale jako proces realizo-wany wed∏ug w∏aÊciwoÊci statystycznych obiektów [5].

Sformu∏owanie zadaniaW artykule rozwa˝ane b´dà uk∏ady dynamiczne, ze

zbiorem obserwowanych sygna∏ów drgaƒ, przy za∏o˝e-niu wymuszeƒ o charakterze szumu bia∏ego.

Przyjmijmy, ˝e obiekt opisujà liniowe równania stanui obserwacji:

(1a)

(1b)

gdzie: to wektor stanu, to wektor ob-serwacji, o wartoÊciach odpowiadajàcych k-tej chwili

próbkowania, , reprezentujàszumy bia∏e Gaussa o zerowych wartoÊciach oczeki-wanych i macierzach kowariancji odpowiednio ,uwzgl´dniajàcych niepewnoÊç modelu i szum obser-wacji.

Model (1) jest odpowiednikiem modelu ARMA [6]:

(2)

gdzie: reprezentujà szumbia∏y Gaussa o zerowej wartoÊci oczekiwanej i jed-nostkowej diagonalnej macierzy kowariancji (stacjo-narny). Ze wzgl´du na niestacjonarnoÊç szumu procesuwspó∏czynniki sà niestacjonarne. Poza tym:

(3)

Struktur´ w∏asnà uk∏adów (1) i (2) tworzy zbiórwartoÊci w∏asnych i ich wektorów w∏asnych dlai = 1, 2,…n, czyli modów uk∏adu.

W przypadku metody eksploatacyjnej analizy mo-dalnej, umo˝liwiajàcej diagnozowanie obiektu podle-gajàcego zaburzeniom równowagi, mówimy o zbiorzecz´stoÊci w∏asnych, wspó∏czynników t∏umienia i postacidrgaƒ reprezentowanych przez wektor parametrów [7]:

(4)

przy czym jest wektorem wartoÊci w∏asnych macierzy A, jest macierzà, której kolumnamisà wektory , gdzie to wektor w∏asny macierzyodpowiadajàcy wartoÊci w∏asnej .

Diagnozowanie wibroakustycznemetodami podprzestrzeni obserwacji

Vibroacoustic diagnosticsusing methods of observation subspaces

ANDRZEJ PUCHALSKI

Streszczenie: W artykule przedstawiono ide´ identyfikacji wzorców statystycznych odpowiadajàcych stanowi zdat-noÊci maszyny lub urzàdzenia oraz tworzeniu residuów informujàcych o powstawaniu ró˝nic w stanie monitorowanegoobiektu. Omówiona w artykule nieinwazyjna metodyka diagnozowania na podstawie danych doÊwiadczalnych, uzyska-nych z obserwacji sygna∏u drgaƒ, wykorzystuje niezawodne algorytmy numeryczne rzutów ortogonalnych przestrzenimacierzy obserwacji, realizowanych za pomocà dekompozycji LQ oraz rozk∏adów macierzy wed∏ug wartoÊci szczególnychSVD. Algorytm zweryfikowano w trakcie tworzenia residuów dla uk∏adu zaworowego silnika o zap∏onie iskrowym w ró˝nychstanach eksploatacyjnych.

S∏owa kluczowe: diagnostyka wibroakustyczna, metody podprzestrzeni obserwacji

Abstract: In the paper the idea of identifying statistical patterns matching to the machine or devices in good technicalcondition and generation of residuals informing about the monitored object’s state changes is presented. Noninvasivemethodology based on experimental data obtained from the observation of the vibration signal is discussed. The indicatedmethod uses robust numerical algorithms of orthogonal projections realized through LQ factorization and singular valuedecomposition SVD. Method was verified during the generation of residuals for the IC engine valve system in the variousmaintenance states.

Keywords: vibroacoustic diagnostics, subspace methods

Dr in˝. Andrzej Puchalski – Uniwersytet Technolo-giczno-Humanistyczny w Radomiu, ul. Malczewskiego 29,26-600 Radom, e-mail: [email protected].


Przyj´te w pracy sposoby definiowania wzorcadiagnozowanego uk∏adu oparte sà na jego strukturzew∏asnej. Wzorzec uk∏adu odpowiadajàcy wektorowiparametrów (4) definiujemy jako ortogonalnà ma-cierz , stanowiàcà lewostronne jàdro macierzyobserwowalnoÊci , tzn.:

(5)

gdzie:

(6)

przy czym . .Algorytm poszukiwania statystycznego wzorca mo-

nitorowanego uk∏adu wymaga przetworzenia orygi-nalnego zbioru obserwacji w ÊciÊle okreÊlony zbiór,pozwalajàcy na utworzenie residuum w postaci zmien-nej losowej zmierzajàcej do rozk∏adu normalnegoGaussa. Ponadto wartoÊç oczekiwana residuum powin-na wynosiç zero wtedy i tylko wtedy, gdy dane doÊ-wiadczalne pochodzà z klasy stanu zdatnoÊci uk∏adu.

Metodyka konstruowania wzorcastatystycznego uk∏adu dynamicznego

Przedstawimy dwa sposoby tworzenia macierzy pod-przestrzeni danych doÊwiadczalnych umo˝liwiajàcychestymacj´ macierzy obserwowalnoÊci diagnozowa-nego uk∏adu oraz powiàzanych z nimi wzorców statys-tycznych [8].

W tym celu rozwa˝my wektor zmiennych losowychz przestrzenià obserwacji w postacizbioru sygna∏ów drgaƒ rejestrowanych w kolejnychchwilach próbkowania k = 1,2,…,N, przy czym jest wektorem sygna∏ów pochodzàcych z m czujnikówpomiarowych.

Pierwszà z proponowanych macierzy podprzestrzeniobserwacji zdefiniujemy, dla wybranych sta∏ych p i q,w postaci:

(7)

przy czym jest ciàgiem kowariancjiwektora sygna∏ów wyjÊciowych , a indeksy dolne poraz q sà równe liczbie bloków odpowiednio kolum-nowych oraz wierszowych macierzy Hankela.

Empirycznà macierz Hankela wyznaczamy na bazieestymatora kowariancji w postaci:

(8)

Innà postaç macierzy podprzestrzeni danych uzys-kujemy w wyniku dekompozycji trójkàtno-ortogonal-nej LQ macierzy Hankela obserwacji:

(9)

przy czym L jest macierzà dolnotrójkàtnà, a Q jestmacierzà ortogonalnà.

Transformacja LQ, która jest efektywnym i stabilnymnumerycznie sposobem rzutu ortogonalnego przestrzeni wierszowej macierzy , traktowanej jako

zbiór danych prognozowanych, do przestrzeni wier-szowej macierzy , stanowiàcej zbiór danych odnie-sienia. Estymacj´ macierzy obserwowalnoÊci prowa-dzimy na bazie macierzy podprzestrzeni:

(10)

Z teorii realizacji metodami podprzestrzeni [9] wia-domo, ˝e przy odpowiednio dobranych wymiarach,macierze podprzestrzeni obserwacji (7), (10) oraz ma-cierz obserwowalnoÊci ∏àczy zale˝noÊç:

(11)

przy czym jest macierzà o postaci wynikajàcejz przyj´tego algorytmu identyfikacji.

Macierz podprzestrzeni obserwacji i macierze ob-serwowalnoÊci majà zatem takie same lewostronnepodprzestrzenie zerowe. Macierze obserwowalnoÊcimo˝na wyznaczyç, dokonujàc rozk∏adu SVD macierzypodprzestrzeni danych uk∏adu zdatnego:

(12)

gdzie: U i V sà macierzami ortogonalnymi, a jest kwadratowà, diagonalnà macie-

rzà n – wartoÊci szczególnych macierzy podprzes-trzeni obserwacji.

Z zale˝noÊci (11) oraz rozk∏adu SVD macierzy (12)uk∏adu zdatnego uzyskujemy macierze obserwowal-noÊci:

(13)

a nast´pnie lewostronnà przestrzeƒ zerowà stanowiàcàwzorzec uk∏adu:

(14)

Je˝eli wzorzec uk∏adu jest konstruowany na pod-stawie danych doÊwiadczalnych, to jego niepewnoÊçjest powiàzana w wielkoÊcià N zbioru obserwacji przezzale˝noÊç i zak∏adamy, ˝e ma charakter lokalny.Statystyka parametrów diagnostycznych wynikajàcaz obserwacji uk∏adu zdatnego stanowi podstaw´ dosformu∏owania hipotezy zerowej i jest testowana prze-ciw hipotezie alternatywnej odpowiadajàcej ma∏ymodchyleniom wartoÊci parametrów.

Wektor residuum zdefiniowany przy wykorzystaniuwzorca uk∏adu (14) w postaci:

(15)

zmierza do rozk∏adu normalnego Gaussa i odzwier-ciedla zmiany w bie˝àcym zbiorze obserwacji o posta-ci wzgl´dem stanu przyj´tego jako zdatny [7].

W nieparametrycznym teÊcie hipotez zak∏adamyma∏à zmian´ wspó∏rz´dnych wektora residuum w stosunku do residuum w stanie zdatnym, o macie-rzy kowariancji . Przyj´te za∏o˝enia pozwalajà naprzeniesienie problemu detekcji zmian w uk∏adzie nap∏aszczyzn´ badania wartoÊci oczekiwanej residuumw postaci wektora losowego o rozk∏adzie normalnymGaussa [10]:

(16)

Omówione metody tworzenia residuów statystycz-nych zilustrowano na rys. 1.


Weryfikacja metodyki tworzenia residuumstatystycznego uk∏adu zaworowego silnika ZI

Algorytm zweryfikowano na podstawie zbiorówdanych uzyskanych z pomiarów odpowiedzi drgaƒ g∏o-wicy silnika o zap∏onie iskrowym na zamykanie zaworuwylotowego w trakcie testów drogowych [5].

Ka˝da obserwacja zawiera∏a 26 próbek sygna∏u,rejestrowanego przy sta∏ej pr´dkoÊci obrotowej3000 obr/min, w stanach:

� zdatnoÊci,� niezdatnoÊci (naci´cie 3 mm grzybka zaworu).Wektory residuów uk∏adu uzyskane w stanie zdat-

nym oraz w trakcie badaƒ uszkodzonego uk∏adu za-worowego pokazano na rys. 2.

Uwagi koƒcoweZ uogólnionej metody ilorazu wiarygodnoÊci – GLR,

stosujàc maksymalizacj´ wzgl´dem obu rozk∏a-dów zdefiniowanych zale˝noÊcià (16), uzyskujemy testchi kwadrat dla residuum (15):

(17)

ZnajomoÊç residuum i estymatora jego kowarian-cji dla stanu zdatnego w zestawieniu z bie˝àcymi ob-serwacjami umo˝liwia prowadzenie automatycznego mo-nitoringu pok∏adowego uk∏adu w czasie rzeczywistym.

Poszczególne etapy procedury wyznaczania statys-tycznych wzorców diagnostycznych dla uk∏adów moni-torujàcych uk∏ady stochastyczne, dla których jedynymiwymuszeniami sà szumy, prowadzà do statystyki testo-wej w postaci zmiennej chi kwadrat, którà porównu-jemy z wartoÊcià krytycznà wyznaczonà dla przy-j´tego poziomu istotnoÊci testu α:

(18)

Przedstawiona metoda diagnozowania uk∏adów,oparta na monitoringu sygna∏u przyspieszenia drgaƒ,nale˝y do algorytmów filtracji realizowanej wed∏ugw∏aÊciwoÊci statystycznych. PodejÊcie takie jest uza-sadnione w Êwietle losowego charakteru monitoro-wanych sygna∏ów, spowodowanego zarówno proce-

sami wewn´trznego zu˝ycia, jak i zaburzeniami towa-rzyszàcymi procesom pomiarowym oraz zewn´trznymzak∏óceniom Êrodowiskowym.

LITERATURA

1. Batko W., Dàbrowski Z., Kiciƒski J.: Nonlinear Effects in Techni-cal Diagnostics. Copyright ITeE – PIB, Radom 2008.

2. Osowski S.: Metody i narz´dzia eksploracji danych. Wydaw-nictwo BTC, Legionowo 2013.

3. Ashari A.E., Mevel L.: Auxiliary input design for stochasticsubspace-based structural damage detection. ELSEVIER Me-chanical Systems and Signal Processing 34, 2013, pp. 241 – 258.

4. Basseville M., Mevel M., Goursat M.: Statistical model-baseddamage detection and localization: subspace-based residualsand damage-to-noise sensitivity ratios. Journal of Sound andVibration 275, 2004, pp. 769 – 794,

5. Puchalski A.: Wybrane problemy diagnozowania uk∏adówmechatronicznych pojazdów. Biblioteka Problemów Eksploa-tacji, Wyd. Naukowe ITeE – PIB Radom, 2013.

6. Basseville M.: On-board component fault detection andisolation using statistical local approach. INRIA Renes – France,Rapport no. 3252, Sep.1997.

7. Basseville M., Abdelghani M., Benveniste A.: Subspace-basedfault detection algorithms for vibration monitoring. Automatica,No. 36, 2000, pp.101 – 109.

8. Huang B., Kadali R.: Dynamic modeling, predictive controland performance monitoring. A data drive subspace approach.Springer-Verlag, London Limited 2008.

9. Katayama T.: Subspace methods for system identification.Springer-Verlag, London Limited 2005.

10. Wilsky A.S.: A survey of design methods for failure detection indynamic systems. Automatica, Vol. 12, 1976, pp. 601 – 611.

Rys. 1. Etapy tworzenia residuów statystycznych obiektu

Rys. 2. Eksperymentalne przebiegi sygna∏u residuum dla diagnozowanego uk∏adu zaworowego: a) stan zdatnoÊci, b) stan nie-zdatnoÊci

a)

b)


Dr hab. in˝. Zbigniew Zimniak, prof. PWr – InstytutTechnologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wroc-∏awskiej, ul. ¸ukasiewicza 5, 50-371 Wroc∏aw, e-mail:[email protected] , mgr in˝. Monika Marciniak– Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Politech-niki Wroc∏awskiej, ul. ¸ukasiewicza 5, 50-371 Wroc∏aw.

Ogromny rozwój technologiczny w XXI wiekuspowodowa∏ zwi´kszone zapotrzebowanie nazminiaturyzowane cz´Êci metalowe. Ju˝ w 2004 r.zaobserwowano, ˝e w ciàgu 7 lat koszty ponie-sione w zwiàzku z zapotrzebowaniem na ma∏eelementy wzros∏y z 15 do 35 miliardów dola-rów [1, 2].

Jednà z metod mikroformowania metalicznychelementów jest proces mikrot∏oczenia. Zagadnie-nia zwiàzane z tym procesem by∏y poruszane przezwielu autorów, przyk∏adowo Saotome i wsp. [3]w swojej pracy analizowali proces t∏oczenia me-talowych folii o gruboÊci poni˝ej 0,2 mm. Autorzyporównywali wyniki otrzymane przy u˝yciumikrostempla o Êrednicy 1 mm do wyników otrzy-manych za pomocà „klasycznych” stempli (Êredni-ca stempli wynosi 28÷64 mm).

W niniejszej pracy poddano analizie proces mi-kroformowania metali, jakim jest wyt∏aczanie. Dotego celu skonstruowano przy u˝yciu modelo-wania MES specjalne stanowisko badawcze, którepo wykonaniu poddano rzeczywistym testomsztywnoÊci konstrukcji. Zaproponowano równie˝nowà metod´, w której zastosowano specjalnàkonstrukcj´ narz´dzi do procesu mikroformowania,

umo˝liwiajàcà realizacj´ dwóch procesów w jednejoperacji (tj. wyt∏aczania oraz wykrawania). Badaniate pozwoli∏y na przetestowanie nowo powsta∏egourzàdzenia i zastosowanych narz´dzi.

Mikroformowanie

Przez termin mikroformowanie rozumiemy pro-ces technologiczny majàcy na celu wytworzeniekszta∏towaniem plastycznym mikrocz´Êci, o dwóchwymiarach wynoszàcych poni˝ej 1 mm. Zastoso-wanie w procesie mikroformowania tak niewiel-kich wymiarów powoduje jednak wiele nowychproblemów zwiàzanych z materia∏em, procesem,narz´dziami czy te˝ maszynami i wyposa˝eniem[4, 5]. Zachowanie si´ materia∏u zale˝y od tzw.efektu skali, który zachodzi podczas przeskalo-wywania procesu ze skali makro do mikro [2, 6, 7].Za∏o˝enia dotyczàce technologii konwencjonal-nych procesów przewa˝nie nie sprawdzajà si´w mikroskali. Granica plastycznoÊci, ciàgliwoÊç, p∏y-ni´cie materia∏u czy te˝ anizotropia zale˝à od wiel-koÊci próbki oraz jej mikrostruktury. Powinny byçone brane pod uwag´ przy projektowaniu tech-nologii mikroformowania. Istniejà równie˝ inneczynniki majàce powiàzanie z samym procesem:tribologia, spr´˝ynowanie, si∏y w procesie, otrzymy-wany rozrzut wyników, a tak˝e dok∏adnoÊç wyko-nania mikrowyrobów.

Jednym z najwa˝niejszych problemów w mikro-formowaniu jest proces wytwarzania narz´dzi.

Mikroformowanienowà metodà jednooperacyjnego wyt∏aczania

Microforming usingnew method of one-operation deep drawing

ZBIGNIEW ZIMNIAKMONIKA MARCINIAK

Streszczenie: Produkcja elementów o niewielkich wymiarach geometrycznych, w przeciwieƒstwie do tradycyjnych metodwytwarzania, wymaga zwykle u˝ycia skomplikowanych urzàdzeƒ i oprzyrzàdowania. W artykule przedstawiono urzàdzenieopracowane przy u˝yciu symulacji MES, przeznaczone do realizacji ró˝nych procesów mikroformowania metali metodamiobróbki plastycznej. W pracy zaprezentowano nowà metod´ jednooperacyjnego wyt∏aczania folii tytanowych, ∏àczàcàprocesy wyt∏aczania i wykrawania wst´pniaków.

S∏owa kluczowe: mikroformowanie, jednooperacyjne wyt∏aczanie, folie tytanowe, MES

Abstract: Production of components with small geometric dimensions, in contrast to traditional methods of manufacture,usually requires sophisticated equipment and tooling. This paper presents a device, designed using FEM simulations,which is able to carry out metal microforming processes by different plastic forming methods. In this work a new methodof one-operation deep drawing (of titanium foils) has been proposed by combining deep drawing and blanking processes.

Keywords: microforming, one-operation deep drawing, titanium foils, FEM


Sk∏ad chemiczny badanego tytanu [10]

Pierwiastek azot w´giel wodór ˝elazo tlen tytan

Maksymalna zawartoÊç pierwiastka w materiale,% masowy 0,03 0,08 0,015 0,30 0,25 zbilansowany

Od narz´dzi wymaga si´ jak najwy˝szej precyzjiwykonania, co ma zwiàzek z zastosowanym ma-teria∏em oraz sposobem ich produkcji. Powinnyone byç odpowiednio pozycjonowane w urzàdze-niu do mikroformowania. W literaturze opisanopróby realizacji procesu mikroformowania, leczwykonywane sà one przewa˝nie w kilku ró˝nychoperacjach, przez co ca∏y proces staje si´ bardzoz∏o˝ony [8]. Na schemacie przedstawionym narys. 1 pokazano przyk∏ad z∏o˝onego procesu, który

nast´puje w dwóch operacjach. W pierwszej – wy-krawaniu – otrzymujemy krà˝ek wyjÊciowy, którynast´pnie jest wykorzystywany w drugiej operacji– wyt∏aczaniu – do otrzymania okreÊlonego kszta∏tuwyt∏oczki. Z∏o˝onoÊç procesu oraz wykorzysta-nie kilku kompletów narz´dzi sprawiajà, ˝e procesmikroformowania staje si´ coraz bardziej skom-plikowany.

Stanowisko badawcze

W badaniach wykorzystano stanowisko badawczez dwoma ró˝nymi nap´dami – tradycyjnym (z u˝y-ciem silnika liniowego) oraz elektromagnetycznym.Na rys. 2 przedstawiono stanowisko badawcze wy-korzystujàce nap´d elektromagnetyczy. Zanim zbu-dowano rzeczywisty model urzàdzenia, przeprowa-dzono symulacje MES ró˝nych rozwiàzaƒ konstruk-cyjnych [9], spoÊród których wybrano optymalne.Kryterium wyboru rozwiàzania by∏a odpowiedniodu˝a sztywnoÊç przyrzàdu, potrzebna przy realizacjiró˝nych operacji technologicznych. Analizowano jàdla zmiennych wymiarów Êrednic i wysokoÊci s∏upówprowadzàcych. W urzàdzeniu zastosowano specjalnepodzespo∏y (np. MillionGuide System firmy Fibro),dzi´ki którym mo˝liwe by∏o zwi´kszenie dok∏adnoÊciprocesu mikroformowania.

Badania eksperymentalneprocesu mikrowyt∏aczania:

materia∏ i metoda

W niniejszej pracy zastosowano do badaƒ tytan,nale˝àcy do grupy komercyjnie czystych materia-∏ów (Grade2), spe∏niajàcy norm´ ASTM F67. Ozna-cza to, ˝e mo˝na go wykorzystywaç na implantymedyczne. Przysz∏e badania autorów b´dà doty-czy∏y takich w∏aÊnie zastosowaƒ dla mikroele-mentów. Sk∏ad chemiczny materia∏u przedstawio-no w tabeli. W praktyce chirurgicznej wykazano,˝e ten gatunek tytanu odznacza si´ bardzo dobràbiotolerancjà wzgl´dem tkanek mi´kkich, a tak˝ekoÊci [10].

Do badaƒ eksperymentalnych mikrowyt∏acza-nia wykorzystano tytan w formie folii o gruboÊciach:0,2 mm; 0,1 mm oraz 0,05 mm.

Wykonano ró˝nego typu badania dotyczàceprocesów wyt∏aczania, w tym badania z u˝yciemdociskacza lub bez niego. Jednym z problemówpojawiajàcych si´ w badaniach by∏o wczeÊniej-sze prawid∏owe wykonanie wst´pniaka oraz jegousytuowanie w urzàdzeniu. Aby wyeliminowaçtrudnoÊci z tym zwiàzane, opracowano nowà me-tod´ mikrowyt∏aczania, w której nie ma potrzebystosowania wst´pniaka, a w zwiàzku z tym – jegopozycjonowania. Metoda ta jest jednooperacyjnai ∏àczy procesy wyt∏aczania i wykrawania.

W nowym rozwiàzaniu zastosowano luz wzgl´d-ny pomi´dzy stemplem a matrycà wi´kszy ni˝ dla

Rys. 1. Schemat dwuoperacyjnego procesu mikrowyt∏acza-nia [8]

Rys. 2. Stanowisko badawcze do elektromagnetycznego mikro-formowania


typowego procesu wykrawania, który wynosi63,5 µm oraz nieruchomy dociskacz. Kilkunasto-krotne zwi´kszenie tego luzu zapewnia dostatecz-nà iloÊç materia∏u do wykonania mikrowyt∏oczkio okreÊlonej wysokoÊci. Luz ten mo˝na okreÊlaçdoÊwiadczalnie lub na podstawie wyników symu-lacji MES. Na rys. 3 widaç równie˝ wykonanàfaz´ pod kàtem α do osi stempla. Dzi´ki takiej

w∏aÊnie konstrukcji narz´dzi mo˝liwe jest wykonaniew jednej operacji dwóch procesów jednoczeÊnie:wyt∏aczania i wykrawania. Kszta∏t wyt∏oczki mo˝ebyç dowolny pod warunkiem, ˝e istnieje ostra kra-w´dê pomi´dzy powierzchnià walcowà a dalszàcz´Êcià stempla.

Procesy mikrot∏oczenia zosta∏y przeprowadzonez wykorzystaniem urzàdzenia do mikroformowa-nia oraz przy u˝yciu specjalnie zaprojektowanychi wykonanych do tego celu narz´dzi z w´glikaspiekanego H10 (rys. 4, 5, 6). Narz´dzia wykonanometodà tradycyjnà, polegajàcà na zastosowaniutechnologii dok∏adnego szlifowania z u˝yciemÊciernic diamentowych. W niniejszej pracy zasto-

sowano stemple o wymiarach: α = 0° i Êrednicy– 1065 µm (rys. 4) oraz α = 35° i Êrednicy równej1064 µm (rys. 5). Ârednica matrycy to 1191 µm(rys. 6). Sposób umieszczenia badanego materia∏u

zosta∏ pokazany na schemacie na rys. 3. Stempelo α = 35° zosta∏ u˝yty w procesie tradycyjnegomikroformowania, natomiast stempla o α = 0° u˝ytow procesie elektromagnetycznego mikroformowa-nia [11].

Wyt∏oczki otrzymane w wyniku zastosowanianowej metody wyt∏aczania pokazane zosta∏y na

Rys. 3. Schemat jednooperacyjnej metody mikrowyt∏aczania

Rys. 4. Stempel do procesu mikrowyt∏aczania – α = 0°

Rys. 5. Stempel do procesu mikrowyt∏aczania – α = 35°

Rys. 6. Matryca do procesu mikrowyt∏aczania


rys. 7. Zdj´cia pokazane na rys. 7a, 7b i 7c zosta∏ywykonane za pomocà konwencjonalnego mikro-skopu optycznego, a pokazane nas rys. 7d przy

u˝yciu mikroskopu Olympus LEXT 3D MeasurineLaser Microscope OLS 4000. Na rys. 7b przed-stawiono wyt∏oczk´ z folii tytanowej o gruboÊci

Rys. 7. Mikrowyt∏oczki powsta∏e przy u˝yciu stempla α = 35° z folii tytanowej o gruboÊci: a) 0,2 mm, b) 0,2 mm; c) 0,1 mm;d) 0,05 mm oraz przy u˝yciu stempla α = 0°

a) b)

c) d)


0,2 mm, wykonanà z u˝yciem stempla o α = 35°,natomiast na rys. 7a znajduje si´ wyt∏oczka z foliio tej samej gruboÊci, lecz wykonana przy u˝yciustempla o α = 0°. Dla wyt∏oczki przedstawionejna rys. 7b uzyskano Êrednic´ wyt∏oczki równà1088 µm i ca∏kowità wysokoÊç wynoszàcà 483 µm,natomiast dla wyt∏oczki z rys. 7a Êrednica wyno-si∏a 1200 µm, a wysokoÊç 248 µm. Na rys. 7cwidoczna jest wyt∏oczka o gruboÊci 0,1 mm wy-konana przy u˝yciu stempla o α = 35°, której Êred-nica wynosi 1086 µm, a wysokoÊç 353 µm, nato-miast na rys. 7d widaç wyt∏oczk´ o gruboÊci0,05 mm (Êrednica wynosi 1142 µm, wysokoÊç260 µm). Na podstawie uzyskanych wynikówmo˝na stwierdziç, ˝e zanim dosz∏o do ca∏kowi-tego zerwania materia∏u, utworzy∏a si´ „strefa wy-ciàgania” (w postaci pionowej Êcianki wyt∏oczki),która dla folii o gruboÊci 0,2 mm wynosi oko∏o193 µm, dla folii o gruboÊci 0,1 mm – 118 µm,natomiast dla folii o gruboÊci 0,05 mm – ju˝ tylko20 µm.

Najlepsze wyniki uzyskano dla gruboÊci materia-∏u wynoszàcej 0,05 mm, gdzie strefa wyciàganiajest ma∏a i wynosi 20 µm. Na rys. 8 pokazano kilka

takich wyt∏oczek, dla których powtarzalnoÊç kszta∏tujest najwi´ksza, a tak˝e uzyskano dobrà jakoÊçkraw´dzi.

Podsumowanie

Do realizacji procesu mikroformowania zosta∏ozaprojektowane i wytworzone specjalne stanowis-ko badawcze z zastosowaniem dwóch ró˝nychnap´dów: tradycyjnego i elektromagnetycznego.W niniejszej pracy zaproponowano specjalnàkonstrukcj´ narz´dzi, pozwalajàcà na wykonaniedwóch procesów w jednej operacji. Sk∏adajà si´na nià procesy wyt∏aczania oraz zintegrowanegowykrawania.

Na mikrowyt∏oczkach zaobserwowano powsta-∏e strefy wyciàgania materia∏u. Na podstawie ichwielkoÊci mo˝na sformu∏owaç nast´pujàcy wnio-sek: zwi´kszenie luzu wzgl´dnego w procesie mi-krowyt∏aczania folii tytanowej powoduje zmniej-

szenie strefy wyciàgania materia∏u. Pod tym wzgl´-dem najlepszy okaza∏ si´ materia∏ o gruboÊci0,05 mm, dla którego strefa ta by∏a ju˝ bardzo ma∏ai wynosi∏a 20 µm dla stempla o kàcie α = 35°.Wyt∏oczki wykonane stemplem o kàcie α = 0° tejstrefy nie mia∏y.

Zaproponowana metoda jednooperacyjnegowyt∏aczania sprawdza si´ zarówno przy u˝yciu na-p´du tradycyjnego, jak i elektromagnetycznego.Nie wymaga si´ tak˝e w tym przypadku stosowaniaaktywnego dociskacza. ¸àczenie kilku procesóww jednej operacji znacznie upraszcza komplek-sowy proces mikroformowania. Zaproponowananowa metoda jednooperacyjnego wyt∏aczania foliimo˝e byç zastosowana w przysz∏oÊci do zauto-matyzowanych procesów, w których u˝ywanyjest podajnik folii.

LITERATURA

1. Market Analysis for Microsystems 1996 – 2002. NEXUS TaskForce Report (1998).

2. Vollertsen F., Hu Z., Schulze Niehoff H., Theiler C.: State ofthe art in micro forming and investigations into micro deepdrawing. Journal of Materials Processing Technology,Vol. 151, 2004, pp. 70 – 79.

3. Saotome Y., Yasuda K., Kaga H.: Microdeep drawability ofvery thin sheet steels. Journal of Materials ProcessingTechnology, Vol. 113, 2001, pp. 641 – 647.

4. Jeswiet J., Geiger M., Engel U., Kleiner M., Schikorra M.,Duflou J., Neugebauer R., Bariani P., Bruschi S.: Metalforming process since 2000. CIRP Journal of ManufacturingScience and Technology, Vol. 1, 2008, pp. 2 – 17.

5. Geiger M., Kleine M., Eckstein R., Tieslerl N., Enge U.:Microforming. Annals of the CIRP, Vol. 50, 2, 2001, pp.445 – 462.

6. Gaua J. T., Teegala S., Huangb K. M., Hsiao T. J. , Lin B. T.:Using micro deep drawing with ironing stages to formstainless steel 304 micro cups. Journal of ManufacturingProcesses, Vol. 15, 2013, pp. 296 – 305.

7. Vollertsen F., Schulze Niehoff H., Hu Z.: State of art in microforming. International Journal of Machine Tools & Manufac-ture, Vol. 46, 2006, pp. 1172 – 1179.

8. Fu M.W., Yang B., Chan W.L.: Experimental and simula-tion studies of micro blanking and deep drawing com-pound process using copper sheet. Journal of MaterialsProcessing Technology, Vol. 213, 2013, pp. 101 – 110.

9. Zimniak Z., Marciniak M., Polak S.: Finite element ana-lysis of the machine for micro-forming processes.Computer Methods in Materials Sciences – przyj´ty dodruku.

10. ASTM F67: Standard Specification for Unalloyed Titanium,for Surgical Implant Applications.

11. Zimniak Z., Marciniak M., Wiercioch M.: ElectromagneticMicroforming of Titanium Foils used in Biomedical Engi-neering. Journal of Advanceeeeed Material Research – przyj´tydo druku.

Rys. 8. Mikrowyt∏oczki o wysokiej powtarzalnoÊci kszta∏tu


Wielkowymiarowe ∏o˝yska toczne, stosowanew maszynach roboczych, sà elementami, którychuszkodzenie powoduje d∏ugotrwa∏e wy∏àczeniemaszyny z eksploatacji. W przeciwieƒstwie do ka-talogowych ∏o˝ysk wieƒcowych czas oczekiwania nawytworzenie zamiennika jest d∏ugi. Jest to spowo-dowane koniecznoÊcià zapewnienia odpowiedniegomateria∏u w formie odkuwki i jednostkowoÊcià pro-dukcji. Straty wynikajàce z przestoju maszyny znacz-nie przekraczajà koszt wytworzenia ∏o˝yska [1]. Z tychwzgl´dów wynika koniecznoÊç identyfikacji przyczynuszkodzenia ∏o˝yska, szczególnie w przypadku za-istnienia przyspieszonej degradacji lub degradacjiw nietypowej postaci.

W typowych katalogowych ∏o˝yskach maszyno-wych przyczyna uszkodzeƒ bardzo rzadko jest zwià-zana z nieprawid∏owoÊcià jego wykonania, najcz´Êciejwynika z nieodpowiedniego doboru ∏o˝yska, nie-prawid∏owego monta˝u, niedostatecznego smaro-wania, zanieczyszczenia lub przecià˝enia. W ∏o˝yskachwielkowymiarowych cz´stà przyczynà sà wady ma-teria∏owe odkuwek na pierÊcienie oraz nieprawid∏o-

wa obróbka cieplna. Obecnie, ze wzgl´du na od-powiedzialnoÊç w´z∏ów ∏o˝yskowych, sà one przezs∏u˝by techniczne eksploatatora starannie smaro-wane i chronione przed zanieczyszczeniami. ¸o˝yskawielkowymiarowe o Êrednicy kilku metrów wykonujesi´ ze stali niestopowych wy˝szej jakoÊci o zawar-toÊci w´gla oko∏o 0,5% w stanie normalizowanymoraz stali stopowych chromowych i chromowo-mo-libdenowych, zazwyczaj ulepszanych cieplnie i nas-t´pnie hartowanych powierzchniowo [2].

Identyfikacja przyczyn uszkodzenia ∏o˝yska wymagasprawdzenia prawid∏owoÊci obróbki cieplnej, okreÊ-lenia struktury warstwy wierzchniej bie˝ni uszko-dzonego ∏o˝yska, sprawdzenia prawid∏owoÊci mon-ta˝u, wartoÊci obcià˝eƒ zewn´trznych. Poniewa˝ ∏o-˝yska wielkowymiarowe sà posadowione na rela-tywnie wiotkich podzespo∏ach wsporczych, to ko-nieczne jest tak˝e wyznaczenie nierównomiernoÊcidystrybucji obcià˝eƒ wewn´trznych w ∏o˝ysku [3].

Obiekt badaƒObiektem badaƒ by∏o ∏o˝ysko ∅ 5000 podparcia

mostu w koparce SchRs 4600.30 eksploatowanejw kopalni odkrywkowej (rys. 1) [4].

W w´êle ∏o˝yskowym zosta∏o zabudowane ∏o˝ekulowe o bie˝niach monolitycznych normalizowa-nych wykonanych ze stali C45, o kàcie dzia∏ania 70°.

Identyfikacja przyczyn degradacji ∏o˝yskapodparcia mostu koparki ko∏owej

Identification of the causes of degradation of the bridgesupporting bearing of bucket wheel excavator

JOANNA JAKUBIKTADEUSZ SMOLNICKIJACEK KARLI¡SKI

Streszczenie: Wielkowymiarowe ∏o˝yska toczne sà elementami, których uszkodzenie powoduje d∏ugotrwa∏e wy∏àczeniemaszyny z eksploatacji. Identyfikacja przyczyn uszkodzenia ∏o˝yska wymaga sprawdzenia prawid∏owoÊci obróbki cieplnej,okreÊlenia struktury warstwy wierzchniej bie˝ni uszkodzonego ∏o˝yska, sprawdzenia prawid∏owoÊci monta˝u, wartoÊciobcià˝eƒ zewn´trznych. Konieczne jest tak˝e wyznaczenie nierównomiernoÊci dystrybucji obcià˝eƒ wewn´trznychw ∏o˝ysku, poniewa˝ ∏o˝yska wielkowymiarowe sà posadowione na relatywnie wiotkich podzespo∏ach wsporczych.Na przyk∏adzie ∏o˝yska podparcia mostu koparki odkrywkowej, które uleg∏o silnej degradacji, pokazano sposób wyznacze-nia dystrybucji obcià˝eƒ wewn´trznych. Przedstawiono modele numeryczne, w których uwzgl´dniono zjawisko tarciapomi´dzy podzespo∏ami wsporczymi a pierÊcieniami ∏o˝yska.

S∏owa kluczowe: ∏o˝yska toczne, ustroje noÊne, metoda elementów skoƒczonych, zu˝ycie odkszta∏ceniowe

Abstract: The large size roller bearings are the elements, which damage causes the long-term turn off the machine out ofservice. Identification of the causes of bearing failure demands the verification of the regularity of the heat treatment, alsothe determination of the structure of the surface layer of damaged bearing raceway, the verification of the correct installa-tion and the values of external loads. It is necessary to determine the uneven inner load distribution in the bearing, becausethe large-size bearings are founded on a relatively slender supporting components. Based on the example of the bridgesupporting bearing of the excavator, which underwent the strong degradation it is shown, how to determine the distribu-tion of internal loads. The numerical models that include the effect of friction between the supporting subassemblies andthe bearing rings are shown.

Keywords: roller bearings, supporting structures, finite element method, plastic wear

Mgr in˝. Joanna Jakubik, dr hab. in˝. Tadeusz Smolnicki,prof. PWr., dr in˝. Jacek Karliƒski – Wydzia∏ Mecha-niczny, Politechnika Wroc∏awska, ul. ¸ukasiewicza 7/9,50-371 Wroc∏aw, e-mail: [email protected],[email protected], [email protected].


Elementami tocznymi by∏y 194 kule o Êrednicy∅ 69,85 mm. Pr´dkoÊç obrotowa ∏o˝yska nie prze-kracza 0,2 obr/min. Sà to ma∏e obwodowe pr´dkoÊciliniowe rz´du 50 mm/s. Obcià˝enia obiektu mo˝naprzyjàç jako quasi-statyczne.

Zmieniony w stosunku do typowego kàt dzia∏a-nia 90° wynika∏ prawdopodobnie z chći zapewnienialepszego przenoszenia przez ∏o˝ysko si∏ promienio-wych. Zastosowanie kàta dzia∏ania znacznie odbie-gajàcego od osiowego powoduje wszak˝e przeno-szenie si∏ promieniowych jedynie przez po∏owélementów tocznych.

¸o˝ysko podparcia mostu ma za zadanie prze-niesienie obcià˝eƒ z dêwigara mostu przez przed-stawiony na rys. 2 pierÊcieƒ na platform´ nadwo-zia. Posadowione jest na dêwigarze pierÊcieniowymusztywnionym przez 24 przepony o przekroju tra-pezowym wyprowadzone na 1/2 wysokoÊci pierÊ-cienia i 16 przepon o przekroju prostokàtnym prze-chodzàcych przez ca∏à wysokoÊç. Dêwigar ramypodparcia mostu koparki znajduje si´ bezpoÊrednio

na badanym ∏o˝ysku tocznym.Ma on postaç relatywnie wiotkie-go dêwigara pierÊcieniowego, doktórego wprowadzane sà obcià-˝enia przez dwa masywne ucha(rys. 2). W ramie tej mo˝na wy-ró˝niç strefy „twarde” (pod ucha-mi) i „mi´kkie” (poza uchami).Obrót nadwozia wzgl´dem pod-wozia i mostu stanowi podsta-wowy ruch urabiania w tego typumaszynach roboczych [5].

Awaria ∏o˝yska nastàpi∏a pook. 6 latach eksploatacji. Stanobiektu przed awarià by∏ okreÊla-ny jako dobry.

¸o˝ysko przestaje pe∏niç swojàfunkcj´ w momencie, gdy znisz-czenie bie˝ni, poczàtkowo majàceform´ zu˝ycia odkszta∏ceniowe-go, a w stadium koƒcowym zm´-czeniowego odspajania i ponow-nego zawalcowywania z∏uszczyn,osiàgnie wartoÊç granicznà. Trwa-∏oÊç wysoko obcià˝onych ∏o˝ysko bie˝niach monolitycznych zwià-zana jest zazwyczaj z utratà pod-stawowych parametrów geomet-rycznych. Charakterystyczna dlabie˝ni ∏o˝ysk wielkowymiaro-wych jest obecnoÊç strefy spr´-˝ysto-plastycznej z umocnieniemoraz bocznych wyp∏ywek materia-∏u [6]. W opisywanym ∏o˝yskunastàpi∏o zag∏´bienie dna bie˝nio ponad 25 mm oraz wygićie takpocienionej bie˝ni, a˝ do jej p´k-nićia (rys. 3).

Mechanizm zniszczenia pole-ga∏ na zu˝yciu odkszta∏ceniowym,a nast´pnie w ostatnim stadiumna odkszta∏ceniu gi´tnym tak po-

cienionego dna bie˝ni. Zjawisko zu˝ycia odkszta∏-ceniowego opisano obszernie w pracy [6].

Na rys. 3 naszkicowano tak˝e pierwotnà postaçprzekroju poszczególnych bie˝ni. Symptomem awariiby∏o dojÊcie do kontaktu pomi´dzy pierÊcienia-mi ∏o˝yska. Na jednej czwartej obwodu ∏o˝yskaodleg∏oÊç pomi´dzy pierÊcieniami by∏a mniejsza ni˝1 mm. W´ze∏ obrotowy toczny zmieni∏ si´ w w´ze∏Êlizgowy.

Przyczyn awarii doszukiwano si´ w zbyt wysokim,w stosunku do danych projektowych, obcià˝eniudzia∏ajàcym na ∏o˝ysko oraz zbyt ma∏ej sztywnoÊcikonstrukcji platformy zabudowy ∏o˝yska. Jako bez-poÊrednià przyczyn´ awarii podano p´knićie jednejlub kilku kul, konsekwencjà czego by∏o skrawanieprzez uszkodzone kule bie˝ni oraz wzrost tempera-tury powierzchni bie˝ni ∏o˝yska, powodujàcy przys-pieszone rozwalcowanie bie˝ni ∏o˝yska. Po pod-niesieniu mostu nie znaleziono jednak fragmen-tów uszkodzonych kul, które powinny zostaç za-walcowane w mi´kkim materiale bie˝ni. Prawdo-

Rys. 1. Koparka SchRs 4600.30 – w´ze∏obrotu ramy podparcia mostu


podobnie zastosowanie zbyt grubych separatorówspowodowa∏o monta˝ mniejszej liczby elementówtocznych.

Problemem w koparkach wielonaczyniowychklasy C jest posadowienie mostu bezpoÊredniona obracajàcej si´ platformie podwozia (rys. 4), coskutkuje wielokrotnie wi´kszà liczbà ekwiwalentnychcykli obcià˝eƒ ni˝ w przypadku, gdy most podpartyjest na ramie portalowej podwozia [5].

Metodologia badaƒ

Przeprowadzono badania materia∏owe wycinkówbie˝ni zniszczonego ∏o˝yska. Nie stwierdzono nie-prawid∏owej struktury materia∏u poza strefà materia∏usilnie zdegradowanego – odkszta∏conego plastycznie.Mo˝na przypuszczaç, ˝e w nowym ∏o˝ysku materia∏mia∏ prawid∏owà struktur´ tak˝e w strefie styku,gdy˝ by∏ to materia∏ w stanie normalizowanym. Niezachodzi∏o niebezpieczeƒstwo nieprawid∏owej ob-róbki cieplnej.

Rys. 2. Model geometryczny ramy podparcia mostu (przekrój) znajdujàcej si´ nad ∏o˝yskiem oraz platformy nadwozia

Rys. 3. Postaç zdegradowanego ∏o˝yska – przekrój poprzecznyz naniesionym szkicem pierwotnego kszta∏tu pierÊcieni

Rys. 4. Schemat kinematyczny koparki klasy C z mostem – ramapodparcia mostu oznaczona kolorem purpurowym, platformanadwozia kolorem czarnym


Obliczenia wytrzyma∏oÊciowe MES [7] ∏o˝yskakulowego obrotu mostu koparki SchRs 4600.30o Êrednicy ∅ 5000, dêwigara mostu oraz pierÊcieniapod ∏o˝yskiem mia∏y na celu okreÊlenie rozk∏aduobcià˝eƒ wewn´trznych w ∏o˝ysku z uwzgl´dnieniemsztywnoÊci pierÊcienia oraz dêwigara. W tym celuwykonane zosta∏y nast´pujàce zadania:

� budowa modeli dyskretnych platformy nadwoziaoraz ramy podparcia mostu (rys. 2),

� budowa modelu dyskretnego ∏o˝yska z wyko-rzystaniem elementu zast´pczego [8],

� zdefiniowanie kontaktu pomi´dzy dêwigarema ∏o˝yskiem oraz ∏o˝yskiem i pierÊcieniem oraz okreÊ-lenie warunków brzegowych: dzia∏ajàcych obcià˝eƒi podparç,

� analiza numeryczna metodà elementów skoƒ-czonych,

� wyznaczenie wartoÊci obcià˝eƒ w badanym∏o˝ysku kulowym.

Przyj´te zasady budowy modelu numerycznegoz elementem zast´pczym opisano w pracach [2, 8].Wyniki zosta∏y zweryfikowane eksperymentalniew dwóch du˝ych ∏o˝yskach znajdujàcych si´ w ko-parce i zwa∏owarce. Modele takie stosowane sà obec-nie przez inne zespo∏y badawcze w Polsce i na Êwiecienp. [3, 9].

Do prawid∏owego zdefiniowania parametrów mo-delu niezb´dne by∏o wyznaczenie charakterystykisztywnoÊci pary element toczny-bie˝nia. Charakte-rystyka tej pary jest nieliniowa i jednostronna (pra-cuje jedynie na Êciskanie). Prawid∏owe wyznaczenietej relacji dla pojedynczego elementu tocznego poz-wala na przyj´cie jej jako danych wejÊciowych dookreÊlania parametrów elementów zast´pczychwszystkich elementów tocznych w ∏o˝ysku. Elementyte umo˝liwiajà uwzgl´dnienie zmiennoÊci dzia∏aniaposzczególnych elementów tocznych pod obcià-˝eniem. W modelu bez obcià˝enia wprowadzono kàtdzia∏ania elementów tocznych równy nominalne-mu 70°.

Klasyczne metody obliczeƒ ∏o˝ysk stosujà zasad´superpozycji obcià˝eƒ. Jest to znaczna symplifikacja,której rezultatem jest zlekcewa˝enie wyst´powaniazjawiska zmiany kàta dzia∏ania elementu tocznegoi zwiàzanego z nim przewy˝szenia kuli. Przewy˝szanieelementu tocznego nast´puje w wyniku dzia∏aniaznacznych obcià˝eƒ bocznych oraz wzgl´dnegoprzesuni´cia si´ bie˝ni górnej i dolnej w kierunkupromieniowym ∏o˝yska. NiedogodnoÊç ta zosta∏a

wyeliminowana dzi´ki zastosowaniu elementu za-st´pczego. Zaletà jego zastosowania jest uwzgl´d-nienie zmiennego dzia∏ania elementów tocznych, po-zornej ujemnej sztywnoÊci (podczas przewy˝szaniaelementu tocznego nast´puje gwa∏towny wzrost jegoobcià˝enia) oraz nieliniowej charakterystyki styku.Element zast´pczy jest z powodzeniem stosowanyw licznych pracach [9 – 11].

Wymagania dotyczàce obliczeƒ obcià˝eƒ i ichkojarzenia oraz obliczeƒ elementów stalowych kon-strukcji koparek wielonaczyniowych i zwa∏owa-rek oraz wspó∏pracujàcych z nimi samojezdnychurzàdzeƒ stosowanych w górnictwie odkrywko-wym okreÊla norma PrPN-G-47000-2 Górnictwoodkrywkowe – Koparki wielonaczyniowe i zwa∏o-warki. Cz´Êç 2: Podstawy obliczeniowe. Norma prze-widuje kojarzenie du˝ej liczby obcià˝eƒ czàstko-wych.

Podczas obliczeƒ analizowano 3 g∏ówne przypadkiobcià˝eƒ, zale˝ne od pozycji mostu oraz jego ob-cià˝enia:

� nieobcià˝ony most znajduje si´ w pozycji po-ziomej (obcià˝enie minimalnà si∏à osiowà),

� obcià˝ony most w pozycji poziomej (obcià˝eniemaksymalnà si∏à osiowà),

� most nieobcià˝ony, praca na pod∏o˝u o na-chyleniu 1:15 (obcià˝enie ekstremalne).

WartoÊci si∏ dzia∏ajàce na ∏o˝ysko przedstawionesà w tabeli. Wyznaczono je na podstawie dowodustatecznoÊci maszyny oraz pomiarów przyspieszeƒpodczas urabiania i podjazdów maszyny. Na rys. 5przedstawiono przyk∏adowy wykres przyspieszeƒwzd∏u˝nych i poprzecznych podczas typowej pracymaszyny. Poziome si∏y masowe pochodzàce odprzyspieszania (opóêniania) masy mostu nie prze-kroczy∏y wartoÊci zdefiniowanej w dowodzie sta-tecznoÊci.

Model obcià˝ono w uchach podparcia mostu,a podparto na pasie dolnym dêwigara pierÊcienio-wego platformy nadwozia, w miejscu ∏o˝yska obrotunadwozia o Êrednicy podzia∏owej 10 m.

Wyniki obliczeƒ

Trwa∏oÊç u˝ytkowa ∏o˝yska wielkowymiarowegojest to czas eksploatacji a˝ do utraty zdolnoÊci dowype∏nienia spe∏nianych przez ∏o˝ysko funkcji. W celuprognozowania wytrzyma∏oÊci ∏o˝yska niezb´dnejest wyznaczenie dystrybucji obcià˝enia na poszcze-gólne elementy toczne. ZnajomoÊç tego rozk∏adu

Przypadki obcià˝enia ∏o˝yska podparcia mostu koparki wyz-naczone z dowodu statecznoÊci

Przypadek Si∏a, kNobcià˝enia Pionowa Boczna Wzd∏u˝na Opis przypadku

most w pozycji1 1286 0 0 poziomej,

bez nosiwamost w pozycji

2 3336 0 0 poziomej,z nosiwem

nachylenie pod∏o˝a3 1286 120 619 1:15, bez nosiwa,

transport maszynyRys. 5. Wykres przyspieszeƒ poprzecznych i wzd∏u˝nych w osimaszyny podczas pracy


daje informacj´ na temat wartoÊci nierównomier-noÊci obcià˝enia elementów tocznych, rozmieszczeniastref najbardziej wyt´˝onych i nieprzenoszàcychobcià˝enia. Przy modernizacji podzespo∏ów wspor-czych mo˝liwa jest ocena wp∏ywu postaci geo-metrycznej i rozk∏adu sztywnoÊci na wyt´˝enie ∏o-˝yska. Trwa∏oÊç ∏o˝yska okreÊlona jest przez trwa∏oÊçbie˝ni pod (nad) najbardziej wyt´˝onà kulà. Do wy-konania wszystkich modeli oraz przeprowadze-nia symulacji numerycznych zosta∏ u˝yty programABAQUS. Obcià˝enie w∏aÊciwe kul (stosunek si∏y Fdo kwadratu Êrednicy kuli d) dla poszczególnych

przypadków obcià˝eƒ przedstawiajà wykresy narys. 6 – 8.

Obcià˝enie w∏aÊciwe elementów tocznych w przy-padku mostu nieobcià˝onego znajdujàcego si´ w po-zycji poziomej wykazuje du˝à nierównomiernoÊçpo obwodzie ∏o˝yska. Na wykresie wyraênie widocznesà 4 strefy „twarde” w postaci lokalnych maksimów,w których wartoÊç obcià˝enia w∏aÊciwego kul jestwy˝sza w porównaniu z pozosta∏ymi elementamitocznymi i wynosi ponad 2 MPa. W przypadku 85 kulto obcià˝enie nie przekracza 1 MPa. Histogram ob-cià˝enia przedstawiono na rys. 9.

Rys. 6. Obcià˝enie w∏aÊciwe elementów tocznych, obcià˝enie: przypadek 1, most w pozycji poziomej, bez nosiwa

Rys. 7. Obcià˝enie w∏aÊciwe elementów tocznych, obcià˝enie: przypadek 2, most w pozycji poziomej, z nosiwem


Rozk∏ad obcià˝enia w∏aÊciwego kul dla drugiegoprzypadku obliczeniowego (most w pozycji poziomej,dodatkowo uwzgl´dniona masa urobku) wykazujeanalogi´ do przypadku 1. WartoÊci obcià˝eƒ w stre-fach „twardych” sà jednak ponad 2,5-krotnie wi´kszeni˝ w poprzednim przypadku. Co wi´cej, ró˝nicaw wartoÊciach obcià˝eƒ kul w strefach „twardych”i „mi´kkich” jest jeszcze wi´ksza (gradient docià˝e-nia elementów tocznych w strefach „twardych” wrazze wzrostem wartoÊci obcià˝enia osiowego jest wi´k-szy ni˝ dla elementów znajdujàcych si´ w strefach„mi´kkich”). Uwzgl´dnienie dzia∏ania si∏y wzd∏u˝nejdla 3. przypadku obliczeniowego przyczynia si´ doodcià˝enia elementów tocznych w dwóch strefach„twardych”. Wskazuje na to wyst´powanie tylko 2 lo-kalnych maksimów na wykresie.

Przedstawiony na tych wykresach rozk∏ad danychjest charakterystyczny dla wielkowymiarowych ∏o˝ysktocznych o bie˝niach normalizowanych.

Podsumowanie

Prowadzone dotychczas symu-lacje numeryczne rozpatrywa∏ysztywnoÊç konstrukcji wsporczejpodwozia i nadwozia bez szcze-gó∏owej analizy obcià˝eƒ i zmianzachodzàcych w ∏o˝ysku. Zastoso-wanie elementu zast´pczego bie˝-nia-element toczny-bie˝nia w bu-dowie modelu ∏o˝yska pozwalauwzgl´dniç wyst´powanie nieko-rzystnych zjawisk, m.in. przewy˝-szenia elementu tocznego. W prze-prowadzonej analizie rozpatrywa-na by∏a równie˝ sztywnoÊç uk∏aduelement toczny-bie˝nia. Po∏àczeniekontaktowe pomi´dzy modelemobj´toÊciowym ∏o˝yska a po-wierzchniowymi modelami dêwi-

gara mostu oraz pierÊcienia pod ∏o˝yskiem odda∏orzeczywisty charakter wspó∏pracy wymienionychelementów i uwzgl´dnia tarcie. We wszystkich do-tychczasowych modelach zjawiska kontaktowe nastyku bie˝ni i konstrukcji wsporczej, ze wzgl´du naza∏o˝enia upraszczajàce nie by∏y brane pod uwag´,zak∏adano tym samym ciàg∏oÊç pola przemieszczeƒ.

Przy sztywnych (nieodkszta∏calnych) podzespo-∏ach wsporczych ∏o˝ysko osiowe, obcià˝one osiowo,b´dzie cechowaç si´ dystrybucjà równomiernà.W uk∏adach rzeczywistych dystrybucja równomier-na nie jest. Postaç tej nierównomiernej dystrybucjioraz wartoÊç maksymalnych obcià˝eƒ elementutocznego nie jest wyznaczalna na podstawie intuicji.Przy zastosowaniu przedstawionych modeli mo˝na jàzidentyfikowaç.

Na przedstawionych wykresach obcià˝enia w∏aÊ-ciwego elementów tocznych wyraênie widoczne sàlokalne maksima zwiàzane z wyst´powaniem stref

Rys. 8. Obcià˝enie w∏aÊciwe elementów tocznych, obcià˝enie: przypadek 3, nachylenie pod∏o˝a 1:15, bez nosiwa, transportmaszyny

Rys. 9. Histogram obcià˝enia w∏aÊciwego kul dla ró˝nych przypadków obcià˝enia


„twardych” i „mi´kkich”. Charakter krzywych dla ró˝-nych przypadków obliczeniowych wykazuje du˝à re-gularnoÊç w ich przebiegu: lokalne strefy „twarde”ulegajà niewielkiemu przesunićiu po obwodzie∏o˝yska, ró˝ne jest tak˝e obcià˝enie w∏aÊciwe kulw zwiàzku ze zmiennà wartoÊcià wypadkowego ob-cià˝enia dzia∏ajàcego na dêwigar mostu. Pomimotego, lokalne maksima widoczne na wykresach od-powiadajà tym samym elementom tocznym ba-danego ∏o˝yska dla wszystkich przypadków obli-czeniowych. Dla kul znajdujàcych si´ w strefach„twardych” maksymalne obcià˝enie w∏aÊciwe by∏ook. 2,5 razy wi´ksze od Êredniego obcià˝enia w∏aÊ-ciwego kul w ∏o˝ysku. Du˝e zmiany obcià˝eniasàsiednich kul spowodowane by∏y wyst´powaniemprzepon oraz innych usztywnieƒ w ustroju noÊnym.

Odkszta∏cenia bie˝ni majà charakter trwa∏y, wyni-kajàcy z plastycznego p∏ynićia materia∏u. Uzyskanapostaç deformacji wynika z 6 lat eksploatacji ∏o˝yska,z wielokrotnych przetoczeƒ obcià˝onych nadmierniekul. Taki proces mo˝na symulowaç MES na poziomiejednego elementu tocznego (przy zastosowaniumodeli obj´toÊciowych) dla kilkudziesićiu cykli prze-taczania. Nawet przy zastosowaniu bardzo silnychkomputerów taka symulacja jest czasoch∏onna i wy-maga bardzo du˝ej mocy obliczeniowej. W anali-zowanym ∏o˝ysku mamy do czynienia z dziesiàtkami,setkami tysićy przetoczeƒ. ¸o˝ysko obraca si´ pod-czas ka˝dego obrotu nadwozia koparki, a jest to ruchurabiania. Wprowadzenie zjawiska uplastycznianiana poziomie ca∏ego ∏o˝yska jest mo˝liwe przezprzesunićie charakterystyk elementów zast´pczych,ale nie przy tak du˝ej degradacji.

Przeprowadzone badania potwierdzi∏y koniecznoÊçuwzgl´dniania geometrii ustrojów noÊnych w anali-zie ∏o˝ysk wielkowymiarowych. Du˝e firmy, produ-kujàce katalogowe ∏o˝yska wieƒcowe, podajà bardzouproszczone wytyczne odnoÊnie do dopuszczalnegougićia podzespo∏ów wsporczych (liczonych w za-kresie statycznym). Sà to jednak wytyczne zawodne.Wszystkie firmy produkujàce ∏o˝yska wieƒcowe opie-rajà si´ na modelach, które nie uwzgl´dniajà sztyw-noÊci podzespo∏ów wsporczych. Rama podparciamostu spe∏nia wymagania producentów katalo-gowych ∏o˝ysk wieƒcowych, a jednak degradacjanastàpi∏a.

Wyd∏u˝enie czasu eksploatacji ∏o˝ysk mo˝na uzys-kaç przez opracowanie ustroju noÊnego o równo-miernej sztywnoÊci, podczas projektowania nowychmaszyn, bàdê w wyniku korekcji obiektów ju˝ ist-niejàcych. Nierównomierna dystrybucja obcià˝eniajest g∏ównà przyczynà przedwczesnej utraty zdolnoÊcido przenoszenia obcià˝eƒ w ∏o˝yskach wielkowy-miarowych. Niezb´dne do analizy zmian w ∏o˝yskujest wykorzystanie elementu zast´pczego, uwzgl´d-niajàcego niekorzystne zmiany zachodzàce w uk∏a-dzie element toczny-bie˝nia.

Uzyskane wartoÊci maksymalnych obcià˝eƒ w∏aÊ-ciwych w przedziale 10 – 12 MPa przy bie˝ni norma-lizowanej wykonanej ze stali C45 przekraczajà war-toÊç dopuszczalnà zalecanà dla tej stali, wynoszàcàoko∏o 8 MPa [12 – 14]. Takie obcià˝enia nie powinnyjednak spowodowaç tak du˝ej degradacji ∏o˝yska po6 latach eksploatacji. Dodatkowe pomiary przepro-wadzone przez kopalni´ wykaza∏y odchy∏k´ ko∏owoÊcipierÊcieni ∏o˝yska na poziomie oko∏o ±5 mm. Prawdo-

podobnà przyczynà jest tak˝e niezsynchronizowanyrozruch ruchu jazdy podwozia koparki i podwoziamostu i zwiàzane z tym oddzia∏ywania dynamiczne[15, 16].

Zalecane rozwiàzanie problemu to:a) zwi´kszenie Êrednicy elementów tocznych, gdy˝

obcià˝enie w∏aÊciwe jest odwrotnie proporcjonalnedo tej Êrednicy,

b) zmiana kàta dzia∏ania elementów tocznych ∏o-˝yska na 90°, co spowoduje przenoszenie si∏ pozio-mych przez wi´kszà liczb´ elementów tocznych,

c) prawid∏owy monta˝ ∏o˝yska,d) weryfikacja prawid∏owoÊci dzia∏ania automatyki

ruchu jazdy [17].Najlepszym rozwiàzaniem by∏oby zwi´kszenie

sztywnoÊci ramy wsporczej mostu, ale jest to roz-wiàzanie kosztowne.

LITERATURA

1. Smolnicki T., Staƒco M.: Wybrane aspekty eksploatacjiwielkogabarytowych ∏o˝ysk tocznych. Eksploatacja i Nie-zawodnoÊç-Maintenance and Reliability nr 2, 2009, ss.25 – 30.

2. Smolnicki T.: Fizykalne aspekty koherencji wielkogabary-towych ∏o˝ysk tocznych i odkszta∏calnych konstrukcjiwsporczych. Oficyna Wydawnicza PWroc., Wroc∏aw 2002.

3. Mazanek E., Kania L., Krynke M., Âpiewak S. Pytlarz R.:Problemy modelowania i obliczania ∏o˝ysk wieƒcowych jakopodatnych w´z∏ów obrotu maszyn i urzàdzeƒ. Wydaw-nictwa PCz.,Cz´stochowa 2012.

4. Dudek D.: KRUPP-Schaufelradbagger SchRs-4600 in pol-nischen Tagebauen. Braunk. Tagebautech. 1986 Bd 38 H. 1/2

5. Durst W., Vogt W.: Schaufelradbagger. Trans Tech Publica-tions 1986.

6. Smolnicki T., Staƒco M.: Model zu˝ycia odkszta∏ceniowegobie˝ni ∏o˝ysk wielkogabarytowych. Górnictwo Odkrywkowe,nr 4/5, R. 50/2, 2008, ss. 309 – 315.

7. Rusiƒski E., Czmochowski J., Smolnicki T.: Zaawansowanametoda elementów skoƒczonych w konstrukcjach noÊnych.Oficyna Wydawnicza PWroc., Wroc∏aw 2000.

8. Smolnicki T., Rusiƒski E.: Superelement-based modeling ofload distribution in large-size slewing bearings. Journal ofMechanical Design No. 4,. Vol. 129, 2007, ss. 459 – 463.

9 Kania L., Mazanek E., Mruk M.: Wp∏yw postaci kon-strukcyjnej struktur noÊnych na rozk∏ad obcià˝enia wew-n´trznego w ∏o˝ysku wieƒcowym. Przeglàd Mechaniczny1/2006 ,33 – 36.

10 Kania L., Âpiewak S.: NoÊnoÊç statyczna ∏o˝ysk wieƒco-wych podwójnych z uwzgl´dnieniem si∏ promieniowychobcià˝ajàcych ∏o˝ysko. Górnictwo Odkrywkowe, 51, 2010.

11 Smolnicki T., CieÊla M.: Wp∏yw usztywnieƒ wewn´trz-nych podzespo∏ów wsporczych na dystrybucj´ obcià˝eƒw ∏o˝ysku. Górnictwo Odkrywkowe nr 3,. R. 51, 2010,s. 211 – 214.

12 Kunc R., Korelc J., Prebil I., Torkar M.: Dolocevanijematerialnich parametrov za racunanje nosilnost velikihkotalnih lezajew z mechaniko poskodbe. 8. Konferencao materialih in tehnologijah, Portoroz, Slovenija 2000.

13. Nogieç T., Malcher K.: Zagadnienia materia∏owe w budo-wie ∏o˝ysk wieƒcowych. Instytut Konstrukcji i EksploatacjiMaszyn PWr, Wroc∏aw 1986

14. Oettel R., Henatsch P.: Die Gestaltung von Kugelbahnen inTagebaugeräten. Braunkohle No. 23,1971, ss. 345 – 350.

15. Kondracki S.: Dynamika podwozia koparki ko∏owej. Pracadyplomowa. Wydzia∏ Mechaniczny Politechniki Wroc∏aw-skiej 1999.

16. MaÊlak P., Rusiƒski E., Smolnicki T.: Obliczenia wytrzyma-∏oÊciowe elementów podwozi maszyn podstawowychgórnictwa odkrywkowego. Transport Przemys∏owy i Ma-szyny Robocze, nr 1, 2011, ss. 71 – 74.

17. Smolnicki T., Przyby∏ek G.: Ogólne wytyczne projektowaniaw´z∏a obrotu nadwozia maszyn roboczych. GórnictwoOdkrywkowe, nr 4/5, R. 45, 2003, ss. 72 – 75.


Systemy skanowania liniowego w podczerwieniScanIR3.firmy Ircon zosta∏y zaprojektowane do two-rzenia obrazów termicznych w czasie rzeczywistymi mogà byç stosowane w wielu obszarach techniki,np. w hutnictwie szk∏a, metalurgii, przemyÊle pó∏-

Nowy autonomiczny system skanowanialiniowego w podczerwieni

Badania termograficzne w energetyce wiatrowejRosnàca popularnoÊç energetyki wiatrowej spra-

wia, ˝e odnotowuje si´ coraz wi´kszà liczb´ przy-padków awarii lub uszkodzeƒ ∏opat turbin wiatro-wych. W Korea Research Institute of Standardsand Science (KRISS) opracowano normy dotyczàcebadaƒ ∏opat turbin wiatrowych podczas pracy.W testach istotnà metodà oceny jest termografia.KRISS obecnie przewodniczy Komitetowi Technicz-nemu ISO/TC135/SBC, który zajmuje si´ opracowy-waniem norm dotyczàcych badaƒ nieniszczàcychoraz badaƒ termograficznych w podczerwieni. W ko-reaƒskim instytucie opracowywane sà normy do-tyczàce badaƒ termograficznych stopów metalikompozytów – materia∏ów powszechnie stosowanychw konstrukcjach turbin wiatrowych.

¸opaty turbin wiatrowych zazwyczaj majà d∏ugoÊçwynoszàcà kilkaset metrów, a ich wag´ podaje si´w tonach. Sà produkowane z materia∏ów kompo-zytowych. ¸opaty turbin wiatrowych podczas wy-twarzania i eksploatacji sà nara˝one na dzia∏anienapr´˝eƒ, które mogà powodowaç powstawaniep´kni´ç w materiale.

metody i urzàdzenia pomiarowe

Wtràcenie wykryte w tylnym Êmigle ∏opaty (fot. FLIR)

Do badania ∏opat turbin wiatrowych wykorzys-tywane sà ró˝ne metody, np. metody bezpoÊred-niego kontaktu lub badania ultradêwi´kowe. Jednakka˝da z tych metod ma pewne wady. Metodamiultradêwi´kowymi trudno jest zidentyfikowaç wadyze wzgl´du na ró˝nice w impedancji akustycznejwyst´pujàce w materia∏ach kompozytowych. Cowi´cej, metodami ultradêwi´kowymi mo˝na badaçjednorazowo tylko niewielkie obszary, co oznaczakoniecznoÊç wielokrotnych, czasoch∏onnych po-miarów.

Z kolei metody wizualne nie pozwalajà na wykrycieniewielkich uszkodzeƒ lub uszkodzeƒ wyst´pujàcychw warstwach podpowierzchniowych materia∏u.

W tej sytuacji alternatywnà metodà badaƒ nie-niszczàcych mo˝e byç aktywna termografia w pod-czerwieni. W porównaniu z innymi metodami jestona bardziej wydajna i mniej czasoch∏onna. Zaletàmetod termowizyjnych jest te˝ ∏atwoÊç ich sto-sowania. W przeprowadzanych badaniach w KRISSwykorzystywano kamery termograficzne o wyso-kiej rozdzielczoÊci SC5200 firmy FLIR. W metodachtermograficznych wady materia∏owe identyfikowanesà przez wykrywanie i obrazowanie anomalii tem-peraturowych zwiàzanych z wyst´powaniem nie-ciàg∏oÊci w materiale. Pozwala to na napraw´ lubwymian´ uszkodzonej ∏opaty. Ta metoda nie wymagate˝ demonta˝u ∏opat.

W badaniach metodami biernej (pasywnej) ter-mografii podczerwieni wykorzystuje si´ zjawiskopromieniowania elektromagnetycznego emitowane-go przez materia∏. W wyniku pomiaru i analizy roz-k∏adu tego promieniowania oraz znajomoÊci w∏aÊ-ciwoÊci emisyjnych badanych powierzchni mo˝nazlokalizowaç strumienie przep∏ywu ciep∏a i na ichpodstawie wyliczyç niektóre parametry cieplne ma-

teria∏ów oraz dokonaç pomiaru temperatury i na tejpodstawie zidentyfikowaç anomalie w przep∏ywieenergii Êwiadczàce o istnieniu defektów.

Kamery termowizyjne mogà byç te˝ stosowanedo badania innych mechanicznych i elektrycznychelementów konstrukcji turbin wiatrowych, takichjak np.: transformatory, ∏àczniki, silnik mechanizmuodchylania gondoli.

Prace dotyczàce stworzenia norm odnoszàcych si´do wykorzystania termowizji w wykrywaniu defektów∏opat turbin wiatrowych by∏y prowadzone w KRISSprzez 5 lat i zosta∏y zakoƒczone w 2013 roku.

èród∏o: FLIR Commercial Systems

przewodnikowym i przetwórstwie tworzyw sztucz-nych.

Skanery liniowe mogà monitorowaç temperatur´procesów ciàg∏ych oraz temperatur´ obiektów prze-suwajàcych si´ na liniach produkcyjnych. Nowa


Skaner liniowy ScanIR3: sensor punktowy IR wykonuje ska-nowanie procesów ruchomych za pomocà obrotowego zwier-ciad∏a, tworzàc precyzyjne obrazy rozk∏adu temperatur

seria obejmuje 8 modeli o ró˝nych zakresach d∏u-goÊci fal i ró˝nych zakresach monitorowanych tem-peratur. Skanery sà wyposa˝one w celownik laserowy,system ch∏odzenia wodnego i system oczyszczaniapowietrza.

Specjalna ochronna obudowa umo˝liwia prac´skanera w bardzo wysokich temperaturach otocze-nia. Maksymalna rozdzielczoÊç optyczna wynosi200:1, szybkoÊç skanowania do 150 linii na sekund´i 1024 punktów pomiarowych w linii. Nowa seria ska-nerów wykrywa i wyÊwietla w czasie rzeczywistymnawet minimalne niejednorodnoÊci temperaturyobiektu i tzw. hot spoty.

ScanIR3 jest wyposa˝ony w wykalibrowany sensorpodczerwieni skanujàcy punkty pomiarowe le˝àcena linii prostej, wykorzystujàc do tego celu nap´-dzane przez silnik lusterko zapewniajàce pole widze-nia pod kàtem 90°. Podczas pomiaru powstaje dwu-wymiarowy obraz rozk∏adu temperatury. Skaner jestdostarczany w wytrzyma∏ej obudowie po∏àczonejz systemem za pomocà pojedynczego kabla ze z∏à-czem typu one-click. Zawiera interfejs Ethernet luboptyczny (opcjonalnie) oraz wiele opcji analogowychi cyfrowych linii I/O. Umo˝liwia autonomicznà prac´bez potrzeby anga˝owania zewn´trznego kompu-tera. Wyniki pomiarów temperatury sà prezentowanew czasie rzeczywistym i mogà byç udost´pniane

w sieci za pomocà serwera OPC lub DDE. Dostarczanewraz ze skanerem oprogramowanie ScanView Prozawiera rozbudowane funkcje konfiguracyjne i ana-lityczne.

www.raytek.com

z czasopism zagranicznych

Samochody bez kierowców– przysz∏oÊcià motoryzacji?

Knight W.: Driverless Cars. Are Further Away than You Think.MIT Technology Review, October 22, 2013.

T∏umaczenie i opracowanie: Martyna Jachimowicz

Pierwsze autonomiczne systemy, które sà w stanie kon-trolowaç jazd´, hamowanie i przyspieszanie pojazdów,ju˝ zaczynajà pojawiaç si´ w samochodach. Systemy tewcià˝ wymagajà obecnoÊci kierowcy. Ale nast´pna ge-neracja samochodów autonomicznych, takich jak np.prototyp BMW, b´dzie porusza∏a si´ po drodze bez udzia∏ukierowcy. Samochody te b´dà sterowane za pomocà sys-temów kamer i komputerów. Najwi´ksi producenci sa-mochodów: Ford, GM, Toyota, Nissan, Volvo i Audi planujàwprowadzenie systemów autonomicznych do produko-wanych pojazdów w ciàgu najbli˝ej dekady. Samochodybez kierowcy mogà byç dost´pne na rynku ju˝ za nieca∏edziesi´ç lat. SpecjaliÊci z firmy Google opracowali i odd∏u˝szego czasu testujà wyposa˝one w systemy autono-miczne Toyoty Prius i Lexusy. Auta te je˝d˝à po autostradachwokó∏ Doliny Krzemowej.

SpecjaliÊci spodziewajà si´, ˝e dzi´ki wykorzystaniuw samochodach systemów autonomicznych zmniejszysi´ liczba wypadków na drogach, zmaleje liczba kor-ków, redukcji ulegnie zu˝ycie paliwa i emisja zanie-czyszczeƒ.

Dane zebrane przez Google wskazujà na to, ˝e auto-nomiczne samochody idealnie optymalizujà si∏´ hamowa-nia i dynamik´ przyspieszania, co wp∏ywa nie tylko na

zmniejszenie spalania, ale i na bezpieczeƒstwo oraz p∏yn-noÊç jazdy.

Z danych opublikowanych w zesz∏ym roku przez In-surance Institute for Highway Safety wynika, ˝e cz´Êciowoautonomiczne funkcje samochodów ju˝ przyczyniajà si´do zmniejszenia liczby wypadków.

Z kolei eksperymenty przeprowadzone na University ofCalifornia w 1997 r. oraz badania z udzia∏em zmodyfi-kowanych pojazdów drogowych prowadzone przez Volvoi innych producentów w 2011 roku wskazujà, ˝e pojazdyporuszajàce si´ w sposób autonomiczny mogà zu˝ywaço 20 procent mniej paliwa. Tak˝e niedawno przeprowa-dzone badania pokaza∏y, ˝e automatyzacja mo˝e teore-tycznie spowodowaç, ˝e na danym odcinku drogi b´dziesi´ porusza∏o prawie 4 razy wi´cej pojazdów ni˝ obecnie.Ale, ˝eby zastosowanie systemów autonomicznych w mo-toryzacji przynios∏o spodziewane efekty, musza byç onepowszechnie stosowane. Jak oceniajà eksperci, rozpow-szechnienie tego typu pojazdów nie b´dzie ∏atwe i b´dziewymaga∏o czasu.

Wiele firm produkujàcych samochody próbuje zmieniçautonomiczne prototypy w realny produkt dost´pny narynku. W tej dziedzinie tradycyjnie przodujà firmy nie-mieckie. W 2006 roku do BMW serii 5 zosta∏ do∏àczonyopcjonalnie asystent kierowcy Nightvision znany z BMWserii 7. Kamera na podczerwieƒ rejestruje drog´ i otoczenie,zanim oÊwietlà je reflektory i pokazuje je na ekranieumieszczonym w kokpicie.

Nowy prototypowy samochód BMW serii 5 (fot. 1) wy-posa˝ony jest w dwa laserowe skanery i trzy czujnikiradarowe umieszczone z przodu pojazdu i na zderzakach.


Urzàdzenia majà za zadanie monitorowanie drogi z przodui z ty∏u pojazdu na odcinku 200 m. W górnej cz´Êci szybprzedniej i tylnej osadzone sà kamery Êledzàce znaki dro-gowe. W pobli˝u ka˝dego z bocznych lusterek znajdujàsi´ skanery laserowe przeznaczone do obserwacji drogiz prawej i lewej strony samochodu. Cztery czujniki ultra-dêwi´kowe powy˝ej kó∏ monitorujà obszar blisko samo-chodu. Wreszcie, globalny system pozycjonowania, który∏àczy sygna∏y z naziemnych stacji z tymi z satelitów, okreÊlapo∏o˝enie samochodu z dok∏adnoÊcià do kilku centymet-rów. Komputery umieszczone w baga˝niku przetwarzajàdane pochodzàce z czujników i kamer i za pomocà do∏à-czonego oprogramowania sterujà ruchem samochodu, np.decydujà o zmianie pasa ruchu.

Równie˝ firma Daimler, producent Mercedesa, prowadziprace zmierzajàce do wprowadzenia na rynek autonomicz-nego samochodu. Samochód 2014 Mercedes-Benz S-Class(fot. 2) jest obecnie najbardziej autonomicznym pojazdemna rynku. Kamery zewn´trzne oraz czujniki radarowe wy-krywajà kraw´dzie jezdni, zderzaki aut oraz inne przeszkody.W tego rodzaju sytuacjach, przy niewielkiej pr´dkoÊciauto mo˝e lekko hamowaç, przyspieszaç lub wykonywaçnieznaczne ruchy kierownicà. Z kolei kamery zamonto-wane na przedniej szybie wykrywajà wszelkie nierównoÊciterenu, automatycznie przekazujàc informacje i dopaso-

wujàc twardoÊç zawieszenia do warunków panujàcychna jezdni.

Jednak ca∏kowita automatyzacja samochodów mo˝enie nastàpiç zbyt szybko. Kamery i czujniki, w którewyposa˝one sà prototypy, sà obecnie zbyt drogie, abymo˝na by∏o je stosowaç w produkowanych masowopojazdach.

Ostatnio National Highway Traffic Safety Administration(NHTSA), czyli federalna agencja ds. bezpieczeƒstwaruchu na drogach, oÊwiadczy∏a, ˝e nie powinno si´ do-puszczaç do ruchu na drogach publicznych pojazdówautonomicznych, z wyjàtkiem jazd próbnych. Jednak,w niektórych stanach USA takie pojazdy mogà legalnieporuszaç si´ po drogach.

Profesor John Leonard z Massachusetts Institute ofTechnology zajmujàcy si´ nawigacjà robotów, uwa˝a, ˝ewiele rozwiàzaƒ technologicznych wykorzystywanychobecnie w prototypach pojazdów autonomicznych mo˝enigdy nie byç na tyle tanie i kompaktowe, aby mo˝na by∏oje zastosowaç w produkowanych komercyjnie samocho-dach. Ponadto, czynniki zewn´trzne, np. pogoda, mogà nie-korzystnie wp∏ywaç na parametry eksploatacyjne czujnikówi ich niezawodnoÊç. Jego zdaniem ca∏kowita autonomicz-noÊç mo˝e byç niebezpieczna.

fot. BMW

fot. Daimler AG

Przegląd Mechaniczny 1/2014

Documents

Transcript of Przegląd Mechaniczny 1/2014