Przegląd Mechaniczny 5/2015

5’15PL 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� Zespó∏ naukowców z Niemiec,Rosji i Polski opracowa∏ metod´,która pozwala znacznie wyd∏u˝yçczas przechowywania informacjio padajàcym impulsie Êwiat∏a.Wytworzone w Instytucie FizykiPAN w Warszawie specjalne struk-tury pó∏przewodnikowe (tzw. stud-nie kwantowe) sà w stanie zapa-mi´taç impuls Êwiat∏a i informa-cj´ w nim zakodowanà na czasrz´du nanosekund (10–9 s), czyli1000 razy d∏u˝szy ni˝ dotychczas.Po raz pierwszy czas przechowy-wania informacji staje si´ znacznied∏u˝szy ni˝ czasy zapisu i odczytu,co umo˝liwia przeprowadzenie wie-lu operacji (np. operacji logicznych)na pewnych impulsach podczasprzechowywania pozosta∏ych. In-formacj´ mo˝na odczytaç na ˝à-danie i wyemitowaç w postaci kopiiimpulsu oryginalnego.� Sandvik Coromant wprowadzi∏na rynek pakiet InvoMilling z przez-naczeniem do elastycznej obróbkikó∏ z´batych i wielowypustów nauniwersalnych 5-osiowych cen-trach obróbkowych. RozwiàzanieInvoMilling obejmuje: wyspecjali-zowane g∏owice frezarskie, oprog-ramowanie CAM oraz szkoleniai know-how doÊwiadczonych spec-jalistów Sandvik Coromant ds. ob-róbki kó∏ z´batych. Rozwiàzaniepotwierdzi∏o swojà efektywnoÊçw obróbce kó∏ z´batych i wielo-wypustów, zapewniajàc du˝à elas-tycznoÊç i wysokà dok∏adnoÊçprzedmiotu obrabianego. ProgramInvoMilling, ze swojà doskona∏àgrafikà, kreatorem drogi narz´-dzi frezarskich i funkcjà symu-lacji obróbki, jest bardzo ∏atwyw obs∏udze.� Top Employers Institute, spec-jalizujàcy si´ w badaniach politykipersonalnej oraz warunków pracy,po raz drugi z rz´du, nagrodzi∏w 2015 r. firm´ Robert Boschpresti˝owym certyfikatem TopEmployers Polska. Firma RobertBosch Sp. z o.o. otrzyma∏a presti-˝owà certyfikacj´ Top EmployersPolska ju˝ w roku 2014. Tytu∏Top Employers otrzymujà firmy,które pozytywnie przesz∏y niezale˝-ny audyt weryfikujàcy standardyw dziedzinie polityki personalnej.W tym roku Top Employers Institutedokona∏ oceny, opierajàc si´ nanast´pujàcych kryteriach: strategiarozwoju talentów i kariery, plano-wanie potrzeb kadrowych, wdra-˝anie nowych pracowników, szkole-nia i rozwój, polityka wynagrodzeƒczy kultura organizacji.� Naukowcy z Narodowego Cen-trum Badaƒ Jàdrowych (NCBJ)przygotowali propozycj´ zmiannauczania przedmiotów Êcis∏ychw technikach: szko∏y zawodoweprzygotowywa∏yby do zawodutechnika nukleonika, technikachemika jàdrowego oraz technika

elektronika jàdrowego. Naukowcyz NCBJ w ramach programu„Szko∏a z przysz∏oÊcià” przygo-towali m.in. nowà podstaw´programowà, model podrćznikai zbiór çwiczeƒ do nauczanianukleoniki – dzia∏u nauki poÊwi´-conego badaniom jàdra atomo-wego. Ich propozycje pomog∏ybyw kszta∏ceniu w szko∏ach ponad-gimnazjalnych trzech grup zawo-dowych: techników nukleoników,techników chemików jàdrowychoraz techników elektroników jàd-rowych. Przygotowane przez NCBJi przetestowane w szko∏ach ma-teria∏y mogà staç si´ fundamen-tem opracowania kompleksowegosystemu kszta∏cenia kadr np. dlaPolskiego Programu EnergetykiJàdrowej.� JedenaÊcie studenckich dru˝ynz szeÊciu uczelni z ca∏ego krajub´dzie reprezentowa∏o Polsk´ w za-wodach energooszcz´dnych po-jazdów Shell Eco-marathon Europe2015, które odb´dà si´ w majuw Rotterdamie. Zespo∏y z Polskib´dà pochodzi∏y z nast´pujàcychuczelni: ELVIC TEAM z Politech-niki Lubelskiej; Iron Warriors z Po-litechniki ¸ódzkiej; WAT ECO TEAMz Wojskowej Akademii Technicz-nej. Po dwa zespo∏y wyÊle na za-wody Politechnika Âlàska (SmartPower oraz Smart Power Urban)i Politechnika Gdaƒska (HydrogenCarPG oraz KNKP Racing). W kon-kursie wystartujà te˝ cztery dru-˝yny z Politechniki Warszawskiej:Green Arrow; Simr Team; SKAP;SKAP 2. Zadaniem zespo∏ów jestskonstruowanie pojazdu, którypokona jak najd∏u˝szy dystans naekwiwalencie jednego litra paliwalub 1 kWh. Uczestnicy rywalizujàw dwóch ró˝nych kategoriach:futurystycznej „Prototype” orazbardziej konwencjonalnej „Urban-Concept”.� Ca∏kowicie niskopod∏ogowy, no-woczesny tramwaj, którego prac´mo˝na b´dzie monitorowaç zdal-nie online, powstaje w wynikuwspó∏pracy uczonych z Politech-niki Warszawskiej i zak∏adów PESAz Bydgoszczy. Aby pod∏oga mog∏abyç niska w 100 proc., trzebazastosowaç w pojeêdzie ca∏kowicieodmienne rozwiàzania konstruk-cyjne. Konstruktorzy musieli przedewszystkim opracowaç innowacyjnyuk∏ad biegowy, który pozwala naniezale˝ne sterowanie ka˝dymko∏em. Wózek nap´dowy zyska∏nowoczesnà, lekkà ram´, któraumo˝liwia wykorzystanie niestan-dardowej osi (tzw. portalowej)∏àczàcej ko∏a. W konstrukcji pro-totypu pojazdu wykorzystanezosta∏y materia∏y kompozytowe.Dzi´ki nim tramwaj jest lekki,zu˝ywa mniej energii, a dzi´ki temuma mniejszy wp∏yw na Êrodowiskonaturalne.

Oprogramowanie do przetworzenia chmurypunktów po skanowaniu powierzchni na WMPdla systemu AutoCAD i systemu CAM– skanowanie wykonano na manualnej wspó∏-rz´dnoÊciowej maszynie pomiarowej ze sztywnàsondà pomiarowà, podczas ruchu sondy po-miarowej sà zapisywane wspó∏rz´dne Êrodkasfery sondy pomiarowej z cz´stotliwoÊcià 10 Hz,opracowano programy w j´zyku Fortran two-rzàce siatk´ le˝àcà na ekwipowierzchni prze-suni´tej o promieƒ sfery sondy pomiarowejwzgl´dem powierzchni zmierzonej, do przedsta-wienia graficznego wyników skanowania wyko-rzystano system AutoCAD, opracowano prog-ram do definiowania skanowanej powierzchniw postaci siatki dla systemu CAM (PC-APT)w celu odtworzenia tej powierzchni na obra-biarkach CNC.

Analiza wybranych zjawisk lokalnych w proce-sie nitowania– w artykule zaprezentowano wybrane badaniazjawisk lokalnych wyst´pujàcych w procesie ni-towania, przedstawiono wybrane wyniki badaƒdost´pne w literaturze, dotyczàce wp∏ywu pa-rametrów nitowania na trwa∏oÊç zmćzeniowàtrzyrz´dowych zak∏adkowych po∏àczeƒ nito-wych, z analizy przytoczonych badaƒ wynika,˝e zmiana trwa∏oÊci po∏àczeƒ nitowych zwiàza-na ze zmianà si∏y nitowania jest tak du˝a, ˝eprawdopodobnie nie jest tylko wynikiem ko-rzystnych napr´˝eƒ w∏asnych (zmiana iloÊcio-wa), ale powodem jest nowe zjawisko wyst´-pujàce w z∏àczu nitowym (zmiana jakoÊciowa),sformu∏owano hipotez´, ˝e podczas procesunitowania powstajà po∏àczenia adhezyjne zwa-ne zgrzaniem (spojeniem) na zimno na po-wierzchni styku nitu i blach, w celu weryfikacji tejhipotezy wykonano kilka serii badaƒ struktu-ralnych, które obejmowa∏y nitowanie próbekdla ró˝nych warunków. wyci´te fragmenty po∏à-czeƒ zosta∏y zainkludowane w ˝ywicy.

Analiza kontaktu szeÊcianów i po∏àczeniasworzniowego w ANSYS Workbench 12.1– praca dotyczy sposobów modelowania i ana-lizowania kontaktu na przyk∏adzie dwóch pros-tych przypadków: kontaktu mi´dzy kostkamiszeÊciennymi oraz kontaktu w po∏àczeniu sworz-niowym, rozk∏ady nacisków analizowano, w celuporównania wyników, w dwóch wersjach prog-ramu ANSYS: w Workbench v.12.1 i APDL,okaza∏o si´, ˝e ró˝nice powstajà w po∏àczeniusworzniowym przy tzw. kontakcie nieciàg∏ym(na granicy wide∏ek i ucha), dla kontaktu nie-ciàg∏ego dok∏adniejsze wyniki otrzymuje si´w wersji APDL, wykonano obliczenia po∏àcze-nia sworzniowego bez luzu i z luzem, z pracywynika, ˝e wybór opcji i parametrów kontaktuwp∏ywa na dok∏adnoÊç otrzymanych wyników.

Szacowanie trwa∏oÊci zmćzeniowej stali z wy-korzystaniem wielkoÊci ziarna ferrytu– w pracy przedstawiono rozwa˝ania dotyczàcezale˝noÊci pomi´dzy budowà metalograficznàa trwa∏oÊcià zmćzeniowà oraz zaproponowanozwiàzki matematyczne opisujàce t´ zale˝noÊç,przedstawiono metod´ szacowania trwa∏oÊcizmćzeniowej, opierajàcà si´ na budowie mikro-strukturalnej materia∏u z uwzgl´dnieniem wiel-koÊci ziaren i udzia∏u fazowego ferrytu i perlitu.

1ROK WYD. LXXIV � ZESZYT 5/2015

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. LXXIV

PRZEGLÑD MECHANICZNY

MAJ 2015 • NR 5/15

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

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: dr in˝. Martyna JachimowiczZast´pca red. nacz.: prof. dr hab. in˝. Zbigniew DàbrowskiSekretarz redakcji: mgr Anna MasséRedaktorzy tematyczni: prof. nzw. dr hab. in˝. DariuszBoroƒski (Mechanika p´kania), dr in˝. Rafa∏ Dalewski(Aerodynamika), prof. dr hab. in˝. Andrzej Kocaƒda (Tech-nologie wytwarzania), prof. nzw. dr hab. in˝. Gabriel Kost(Automatyka i robotyka), prof. dr hab. in˝. Jan RyÊ(Podstawy konstrukcji maszyn), prof. dr hab. in˝. TadeuszSmolnicki (Komputerowe metody CAD/CAM/CAE), prof.nzw. dr hab. in˝. Robert Sobiecki (In˝ynieria materia∏owa),dr hab. in˝. Zbigniew ˚ebrowski (Hydraulika 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∏achut (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. Jerzy Ma∏achowski (WAT),prof. Aleksander N. Mikhaylov (Donetsk National Tech-nical University), prof. Konrad Okulicz (Cologne Universityof Applied Sciences), prof. Eugeniusz Rusiƒski (Polit.Wroc∏awska), prof. Ryszard Pyrz (Aalborg University), prof.Andrzej Seweryn (Polit. Bia∏ostocka), prof. dr hab. in˝.Roman Staniek (SIMP), prof. Jan Szlagowski (Polit.Warszawska), prof. Eugeniusz Âwitoƒski (Polit. Âlàska),prof. Wies∏aw Tràmpczyƒski (Polit. Âwi´tokrzyska), prof.W∏adys∏aw W∏osiƒski (PAN), prof. Nenad Zrnic (Universityof Belgrade), 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 2015 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

SPIS TREÂCI str.

2

3

18

21

27

29

35

39

43

44

45

46

Informacje dla autorów

PROBLEMY – NOWOÂCI – INFORMACJE

O FIRMACH

ARTYKU¸Y G¸ÓWNE

Numeryczna analiza stanu napr´˝enia nadbudowypod∏ogi kompozytowej do zastosowania w po-jazdach dostawczych – Leszek Czechowski, MariaKote∏ko, Marcin Jankowski

Konstrukcja specjalnej g∏owicy do wyt∏aczania rurz tworzyw sztucznych – W∏odzimierz Baranowski,Pawe∏ Palutkiewicz

Identyfikacja parametryczna modelu uk∏adu wi-rujàcego ze sprz´˝eniem drgaƒ poprzecznychi skr´tnych – Bogumi∏ Chiliƒski

Badania wiskotycznych t∏umików drgaƒ skr´tnychwa∏u korbowego silnika spalinowego – CelinaJagie∏owicz-Ryznar

Innowacyjne urzàdzenie do eksperymentalnej iden-tyfikacji dynamicznych wskaêników interakcjimobilnych maszyn roboczych z pod∏o˝em od-kszta∏calnym – Piotr Dudziƒski, Damian Stefanow

WSPÓ¸CZESNE MATERIA¸Y KONSTRUKCYJNE

Innowacje BASF dla ró˝nych bran˝

Nowe kompozyty o w∏aÊciwoÊciach zmniejszajà-cych palnoÊç

METODY I URZÑDZENIA POMIAROWE

Nowe urzàdzenie do pomiaru gruboÊci pow∏ok

O ¸O˚YSKACH

Wyraênie lepsze dzi´ki jakoÊci X-life – polepszoneparametry ∏o˝ysk tocznych marki INA i FAG

2 ROK WYD. LXXIV � ZESZYT 5/2015

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*. Licencja niewy∏àczna oznacza,˝e Autor mo˝e w dalszym ciàgu samodzielnie korzystaç z utworu, a tak˝e udzielaç kolejnych licencji nowymlicencjobiorcom, które upowa˝niajà ich do korzystania z utworu na tym samym polu eksploatacji, co licencjalicencjobiorcy pierwotnego.

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.


PROBLEMY • NOWOÂCI • INFORMACJE

Roboty UR5 i UR10 wykorzysty-wane sà na ca∏ym Êwiecie, w ró˝-nych sektorach przemys∏u. RelacjawydajnoÊci do ceny oraz mo˝liwoÊçpracy z cz∏owiekiem bez zabezpie-czeƒ, to tylko niektóre z ich zalet.

Nowy przegubowy robot wa˝yjedynie 11,2 kilograma i zapew-nia udêwig do 3 kilogramów. Mamo˝liwoÊç obrotu o 360 stopni nawszystkich przegubach oraz nie-ograniczonà swobod´ obrotu naprzegubie koƒcowym. Cechy teczynià robota UR3 najbardziejelastycznym, lekkim robotem narynku, przeznaczonym do pracyz cz∏owiekiem na stanowiskachmonta˝owych.

Dyrektor ds. technicznych (CTO)i wspó∏za∏o˝yciel Universal Robots,Esbek Oestergaard, kierowa∏ trzy-letnim projektem badawczo-roz-wojowym dotyczàcym opraco-wania nowego cz∏onka rodzinyrobotów UR:

– Wraz z wprowadzeniem narynek modelu UR3 automatyzacjaprac prowadzonych na stanowis-ku monta˝owym staje si´ ∏atwa,bezpieczna i elastyczna. Dzi´kiwykorzystaniu robota UR3 w roli„pomocnika zapewniajàcego trze-cià r´k´”, jeden pracownik mo˝erealizowaç zadania, które tradycyj-nie wymaga∏yby zaanga˝owaniadwóch osób. Jest to idealny wybórdo zastosowaƒ wymagajàcych wy-korzystania 6 osi, gdzie podsta-wowe znaczenie majà wymiary,bezpieczeƒstwo i koszty – mówiOestergaard.

– UR3 to optymalny pomocnikprzy wykonywaniu prac obejmu-jàcych operacje monta˝owe, po-lerowanie, klejenie i przykr´canie,wymagajàcych zapewnienia sta-bilnego poziomu jakoÊci produktu.Nasz nowy robot mo˝e byç rów-nie˝ wykorzystywany na wydzie-lonym stanowisku pracy przy stole

warsztatowym do podnoszenia,montowania i wk∏adania okreÊ-lonych cz´Êci. Dzi´ki zwartej kon-strukcji i ∏atwoÊci programowaniamo˝na ∏atwo zmieniaç realizowa-ne przez roboty zadania w celuzaspokojenia potrzeb produkcyj-nych. Pozwala to obni˝yç ca∏ko-wity koszt ich u˝ytkowania orazskróciç okres zwrotu z inwestycji– dodaje.

Roboty UR3 znajdujà zastoso-wanie w ró˝nych sektorach prze-mys∏u – od produkcji urzàdzeƒ me-dycznych, po wytwarzanie druko-wanych obwodów i elementówelektronicznych.

– Istotnym czynnikiem wp∏ywa-jàcym na wzrost popytu na ma∏eroboty b´dzie ograniczenie prze-strzeni produkcyjnej. Dzi´ki UR3mo˝emy teraz zainstalowaç 6-osio-wego robota na wi´kszej liczbiestanowisk monta˝owych i produk-cyjnych, gdzie niemo˝liwe by∏obyzamontowanie du˝ych os∏on za-bezpieczajàcych. UR3 to tak˝eidealne rozwiàzanie do pracy w Êro-dowisku niebezpiecznym dla zdro-wia cz∏owieka, np. tam gdzie wy-st´pujà materia∏y toksyczne – mówiOestergaard.

UR3 nak∏ada klej

Rodzina produktów UR

Universal Robots wprowadza na rynek UR3– elastycznego, lekkiego robotado wspó∏pracy z cz∏owiekiem na stanowiskach monta˝owych

Duƒska firma, b´dàca pionierem w produkcji robotów wspó∏pracujàcych z cz∏owiekiemstworzy∏a nowego, jeszcze mniejszego robota przeznaczonego do lekkich zadaƒ nazautomatyzowanych stanowiskach monta˝owych. Roboty UR3 sà dost´pne w Polsce orazca∏ym regionie Europy Ârodkowo-Wschodniej od 1 maja br.



Robot UR3 wyposa˝ony jestw 15 zaawansowanych, regulo-wanych ustawieƒ bezpieczeƒstwa.Jednym z nich jest unikalne wy-krywanie nacisku, co umo˝liwiarobotowi UR3 ograniczenie si∏yw momencie kolizji z pracownikiem.DomyÊlna wartoÊç wyczuwanegonacisku wynosi 150 N. Mo˝liwe jesttak˝e zaprogramowanie zatrzyma-nia robota, je˝eli na swojej drodzenapotka opór o sile wynoszàcej conajmniej 50 N.

Robot umie podnosiç, wk∏adaçi dokrćaç Êruby, stosujàc w∏aÊ-ciwy moment obrotowy. Wyko-nujàc klejenie, potrafi za ka˝dymrazem dozowaç dok∏adnie takàsamà iloÊç kleju, przy zapewnie-niu sta∏ego i stabilnego poziomuciÊnienia wzd∏u˝ ÊciÊle okreÊlonejÊcie˝ki UR3 zapewnia powtarzal-noÊç z dok∏adnoÊcià do 0,1 mm,podobnie jak UR5 i UR10. Potrafidostosowaç swoje ruchy do obry-su powierzchni, na przyk∏ad doaluminiowej kraw´dzi smartfonu– „wyczuwajàc” kszta∏t przedmiotu.

Pozwala to uniknàç programowa-nia, ruchów i wspó∏rz´dnych, cowymaga∏oby wprowadzenia ponad100 ró˝nych danych.

– W przypadku robotów UR5i UR10 widzimy, ˝e u˝ytkownicywykorzystujà nasze ramiona robo-tyczne w takich sektorach prze-mys∏u i do takich zastosowaƒ,których poczàtkowo nie przewi-dywaliÊmy. Jestem pewien, ˝eb´dziemy równie zaskoczeni wy-korzystaniem robotów UR3 w ob-szarach, w których nigdy dotàdnie by∏y stosowane – mówiOestergaard.

Dan Kara, Practice Director,Robotics, Automation and Intelli-gent Systems w firmie ABI Re-search, zauwa˝a: „Universal Robotsma zas∏u˝onà opini´ producentaniezawodnych robotów prze-mys∏owych, które mo˝na ∏atwozaprogramowaç do bezpiecznejwspó∏pracy z cz∏owiekiem. Wrazz wprowadzeniem na rynek robotaUR3 firma Universal Robots roz-szerza zakres zastosowaƒ swojejoferty, jak równie˝ liczb´ i rodzajefirm, które mogà uzyskaç korzyÊ-ci dzi´ki automatyzacji procesuprodukcyjnego. W ten sposób firmaznaczàco zwi´kszy∏a tak˝e zakrespotencjalnych rynków b´dàcychw jej zasi´gu”.

Wićej informacji na tematrobota UR3 mo˝na znaleêç nanowej stronie internetowej Univer-sal Robots:http://www.universal-robots.com/pl/

UR3– najwa˝niejsze cechy:

� 6-osiowy, umo˝liwiajàcywspó∏prac´ z cz∏owiekiemrobot przeznaczony do za-stosowania na stanowiskachmonta˝owych.

� Waga: 11,2 kg.

� Udêwig: 3 kg.

� Zasi´g: 50 cm.

� Obrót o 360 stopni nawszystkich przegubach oraznieograniczony obrót na prze-gubie koƒcowym.

� PowtarzalnoÊç: ±0,1 mm(±0,004 cala).

� 15 regulowanych, zaawan-sowanych ustawieƒ bezpie-czeƒstwa; ograniczenie si∏y:domyÊlnie 150 N, mo˝liwoÊçzmniejszenia do 50 N.

� Modu∏owa konstrukcja:wymiana przegubu zajmujemniej ni˝ 30 minut z dostawàw ciàgu jednego dnia.

� Udoskonalone sterowa-nie poziomu si∏y.

� Nowa p∏yta g∏ówna za-pewniajàca szybsze urucha-mianie.

Zastosowanie:

� Spawanie

� Klejenie

� Przykrćanie

� Malowanie (lakierowanie)

� Podnoszenie i odk∏adanie

� Obs∏uga narz´dzi rćz-nych

� Prace laboratoryjne

� Prace wykonywane w ka-binie z wyciàgiem oparów

UR3 dokrća Êruby, stosujàc w∏aÊciwymoment obrotowy



Wićej wystawców krajowych i za-granicznych, wi´ksza powierzchniawystawiennicza i wićej nowoczes-nych maszyn – tak mo˝na podsu-mowaç odbywajàce si´ w dniach10 – 12 marca – Targi Obróbki Metali,Obrabiarek i Narz´dzi STOM-TOOL,Targi Obróbki Blach STOM-BLECH,Targi Laserów Przemys∏owych i Tech-nologii Laserowych STOM-LASER,Targi SPAWALNICTWO i Targi Wir-tualizacji Procesów WirtoProcesy.

W tym roku targi odwiedzi∏o6500 zwiedzajàcych. Fachowcyz bran˝y obróbki metali i blach orazbran˝ pokrewnych mieli okazj´ za-poznaç si´ z ofertami 545 firm re-prezentujàcych równie˝ znane markiz 26 krajów Êwiata: Austrii, Belgii,Bia∏orusi, Bu∏garii, Chin, Czech, Danii,Finlandii, Francji, Grecji, Hiszpanii,Holandii, Japonii, Korei Po∏udnio-wej, Luksemburga, Niemiec, Portu-galii, S∏owacji, S∏owenii, Szwajcarii,Szwecji, Tajwanu, Turcji, USA, Wiel-kiej Brytanii i W∏och. W czasie tar-gów prezentowanych by∏o 220 ma-szyn w ruchu.

W tym roku na targach STOM--TOOL licznie prezentowa∏y si´ fir-my oferujàce narz´dzia skrawajàcei oprzyrzàdowanie technologiczneobrabiarek, m.in.: SCHUNK, MMCHardmetal, TECHNAR, APX, BISON--BIAL, Fabryka Narz´dzi POR¢BA,BAILDON, KARCZ, AQUASTYL, KIPP,EXACT, FABA.

WÊród producentów i dystrybu-torów obrabiarek nie zabrak∏o firm:ABPLANALP, HAAS AUTOMATION,AGIE CHARMILLES, DEMATEC,FANUC, GF Machining Solutions,EKOMET, HACO FAT, EUROMETAL,JANUS, KNUTH, MARCOSTA, MDT,CHMER, PREMIUM SOLUTIONS,KOVOSVIT MAS, AVIA, PEGAS--GONDA, Jarociƒska Fabryka Obra-biarek JAFO, Andrychowska FabrykaMaszyn DEFUM, PAX, SANISTAL,TOP Por´ba, TRENS czy ekspozycjagrupowa producentów obrabiarekz Bu∏garii na stoisku firmy BULMACH.

Na targach STOM-BLECH pojawilisi´ licznie producenci maszyn doobróbki blach oferujàcy najwy˝-szej klasy maszyny i urzàdzenia,m.in. TRUMPF, ABH, BLM, ADIGE,POLTEKNIK, BAYKAL, ERMAKSAN,APOLLO, MITSUBISHI, KASTO,BOSCHERT, ADIRA, PRIMA POWER,

POL-SVER, CNC-PROJEKT, AMOB,MVD INAN, SICMI, EHT, TFM.

W sektorze prezentujàcym tech-nologi´ cićia mo˝na by∏o zoba-czyç znanych producentów maszyndo cićia, m.in.: BOMAR, PILOUS,COSEN, MEGURO. W ofercie niezabrak∏o równie˝ maszyn do cićialaserowego czy plazmowego, m.in.na stoiskach firm TRUMPF, H&S,MAZAK Laser Europe, AMADA,ECKERT AS, POLTEKNIK, STIGAL,AJAN ELEKTRONIK, POWER-TECH,BYSTRONIC, METAL TECHNIKA,LaserTec czy HYPERTHERM.

Licznie reprezentowana by∏a bran-˝a zwiàzana z technologià szlifowa-nia. WÊród maszyn i urzàdzeƒ swojàofert´ prezentowa∏y m.in. firmy takiejak: KLINGSPOR, STARYS, KBM, czyFabryka Narz´dzi GLOB.

W ofercie targów SPAWALNICTWOprezentowane by∏y maszyny, urzà-dzenia i akcesoria spawalnicze, niezabrak∏o równie˝ przemys∏owych ro-botów spawalniczych. WÊród uczest-ników znalaz∏y si´ firmy takie jak:SPAW-TECH, SAP-WELD, HYPER-THERM, TECHNIKA SPAWALNICZAczy CENTRO-SPAW.

Co roku du˝ym zainteresowaniemcieszà si´ targi WirtoProcesy i DniDruku 3D. WÊród firm zajmujà-cych si´ wirtualizacjà procesówprodukcji, skanowaniem czy profes-jonalnym prototypowaniem zna-laz∏y si´ m.in.: PREMIUM SOLU-TIONS, 3D MASTER, ZWCAD Soft-ware, ARTEC, EXACT, KARCZ, MAR--TOOLS, INSTYTUT ZAAWANSO-WANYCH TECHNOLOGII WYTWA-RZANIA czy PROSOLUTIONS.

Natomiast piàta edycja Dni Druku3D organizowana przez FabLabKielce, w tym roku, ze wzgl´du naogromne zainteresowanie, by∏a dwu-dniowa. Z roku na rok gromadzi onacoraz wićej profesjonalnych firmzajmujàcych si´ drukiem 3D m.in.:P.A. NOVA, AUTODESK, DATACOMP,KREATOR, SOLVEERE, a w samychDniach Druku 3D uczestniczy∏o po-nad 50 firm, które prezentowa∏yponad 100 drukarek 3D, od typowoamatorskich do bardzo profesjo-nalnych wykorzystujàcych do drukukompozyty.

Du˝ym zainteresowaniem cieszy∏ysi´ seminaria poÊwićone techno-logii laserowej, m.in.: „Technologie

PRZEMYS¸OWA WIOSNA W TARGACH KIELCE

fot. mj



obróbki laserowej” organizowanejprzez Centrum Laserowych Techno-logii Metali Politechniki Âwi´to-krzyskiej i Polskiej Akademii Nauki „Laserowe technologie obróbki– problemy i rozwiàzania” organi-zowanej przez wydawnictwo ELA-MED oraz seminarium dotyczàcezagadnieƒ spajania: „Wybrane za-gadnienia wspó∏czesnej in˝ynie-rii spajania” organizowanej przezZak∏ad In˝ynierii Spajania, Wydzia∏In˝ynierii Produkcji PolitechnikiWarszawskiej.

Podczas targów przyznano nagrodyi wyró˝nienia za najlepsze produkty:STOM-TOOL 2015

Wyró˝nienia:� SCHUNK INTEC SP. Z O.O. z Pia-

seczna za oprawki narz´dziowe TendoAviation,

� ECKERT AS SP. Z O.O. z Legnicyza przecinark´ wodno-plazmowà z g∏o-wicà 3D WaterJet Combo ProX 3D.

Medale:� INSTYTUT ZAAWANSOWANYCH

TECHNOLOGII WYTWARZANIA z Kra-kowa za supercienkie Êciernice dia-mentowe i z regularnego azotku boru,

� GF MACHINING SOLUTIONSSP. Z O.O. z S´kocina Nowego zawg∏´bne centrum elektroerozyjneAgie Charmilles: FORM 200 z tech-nologià iGAP, z technologià tekstu-rowania powierzchni oraz z szybkàosià obrotowà Accura – C,

� ABPLANALP CONSULTING SP.Z O.O. z Warszawy za Tokark´ HaasTypu – DS. – 30Y,

� SERON KO¸ODZIEJCZYK SP. J.z Stalowej Woli za Ploter plazmowy CNC150x300 cm,

� BYSTRONIC POLSKA SP. Z O.O.z S´kocina Nowego za Pras´ kra-w´dziowà Xpert 40.

STOM-BLECH 2015Medale:� PRIMA POWER CENTRAL EURO-

PE SP. Z O.O. z Czosnowa za Wykra-

wark´ zintegrowanà z gilotynà kàtowàShear Genius SGe5.

SPAWALNICTWO 2015Wyró˝nienia:� WIBROPOL ZAK¸AD US¸UG

TECHNOLOGICZNYCH DR IN˚. MA-REK MAJEWSKI z Poznania za zestawdo odpr´˝ania wibracyjnego z kon-solà VM120 – L z laserowym pomiaremdrgaƒ

� KEMPER GmbH z Vreden (Niemcy)za urzàdzenie do filtrowania dymówspawalniczych MaxiFil Clean.

Medale:� CENTRO-SPAW z Mas∏owa za wy-

palark´ plazmowà Ecocut II Ligot.

STOM-LASER 2015Medale:� TRUMPF POLSKA SP. Z O.O.

SP. K. z Warszawy za mobilnà znako-wark´ laserowà Trumark 5010.

èród∏o: Targi Kielce

W Centrum Targowo-Konferen-cyjnym Expo Silesia w Sosnowcuw dniach 3 – 5 marca 2015 rokuodby∏y si´ premierowe wystawy:Targi Technologii Ci´cia Expo-CUTTING, Targi Technologii Szli-fowania GRINDexpo, Targi Techno-

logii ¸àczenia i Elementów Z∏àcz-nych FixingTECH EXPO oraz odby-wajàce si´ wczeÊniej wraz z targa-mi TOOLEX – Targi Techniki Lase-rowej LASERexpo 2015.

Zakres prezentacji wystawcówobejmowa∏, m.in.: ci´cie, spawanie,

znakowanie, mikroobróbk´, czysz-czenie powierzchni, wiercenie, gra-werowanie, obróbk´ cieplnà, sys-temy i rozwiàzania dla rapid pro-totyping, oprogramowanie, metro-logia przemys∏owa, gazy techniczne,materia∏y eksploatacyjne, konserwa-cja, cz´Êci zamienne, êród∏a i kom-ponenty dla systemów laserowych,

Nowe imprezy targowe w Expo Silesia



sensory i detektory optyczne, cer-tyfikacja, pomiary.

WÊród wystawców znalaz∏y si´ fir-my z Polski, Niemiec, Francji, Czech,W∏och, Japonii, Danii, Holandii, Taj-wanu, USA, Belgii, Wielkiej Brytanii,Korei Po∏udniowej.

Targom towarzyszy∏y wydarzeniauzupe∏niajàce tematyk´ bran˝owà.Instytut Zaawansowanych Techno-

logii Wytwarzania zorganizowa∏ se-minarium pt: „Lasery – wspó∏czesnezastosowania przemys∏owe”. W ra-mach seminarium przedstawicieleInstytutu, uczelni oraz firm przemys-∏owych prezentowali przyk∏ady prak-tycznych zastosowaƒ techniki lase-rowej. Bogdan Dàbrowski z firmyRenishaw Polska Sp. z o.o. wyg∏osi∏wyk∏ad pt. „Systemy stapiania lase-

rowego proszków metalicznych dlaaplikacji biomedycznych – zasto-sowania maszyny Renishaw AM250”,zastosowanie laserów w in˝ynieriimateria∏owej przedstawi∏ S∏awomirKàc z Akademii Górniczo-Hutniczej,a o detekcji w przemys∏owych sys-temach laserowych w procesachci´cia laserowego mówi∏ BernardRzany z firmy Rofin.

Korzystajàc z odpowiednich tes-tów zgodnie z normà DIN EN ISO2409, udowodniono odpornoÊç tegosystemu na powstawanie p´cherzy(ASTM D714), na korozj´ (ASTMD610-08) i zarysowania (ASTMD1654-08). Dodatkowo test grawe-lometrem zgodnie z ASTM D3170nie wykaza∏ utraty przyczepnoÊcilub wystàpienia odprysków. Test namg∏´ solnà ASTM B117-09 przepro-wadzony zgodnie z normà DIN ENISO 9227 wykaza∏ brak korozji nawetpo 2000 godzin.

W wymagajàcej atmosferze w wo-dzie morskiej, nap´dy NSD tupHznacznie przekraczajà ˝ywotnoÊçzwyk∏ych pow∏ok lakierniczych. IchodpornoÊç znacznie zmniejsza wy-magania serwisowe i konserwacyjneze strony klientów. Ponadto obrób-ka zapewnia wysoki poziom bez-

pieczeƒstwa procesu wytwarzania,poniewa˝ nie jest stosowana ˝adnapow∏oka, a jedynie sama powierzch-nia jest utwardzana, nie wyst´pu-jà ˝adne zanieczyszczenia, jak naprzyk∏ad z odpryskujàcej farby. Na-wet ci´˝kie uderzenia i zadrapanianie zmniejszajà odpornoÊci na ko-

rozj´, w przeciwieƒstwie do pow∏okimalarskiej, gdzie zarysowania mogàpowodowaç uszkodzenia, które roz-przestrzeniajà si´ na obszary sàsiadu-jàce, czyniàc ca∏e zabezpieczenie bez-u˝ytecznym. System NSD tupH jestzatwierdzony do kontaktu z ˝ywnoÊ-cià, zgodnie z FDA 21 CFR 175,300.Powierzchnie zabezpieczane w takisposób sà odporne na dzia∏anieÊrodków czyszczàcych w zakresie

pH 2 do pH 12. Zastosowanie NSDtupH jest mo˝liwe dla wszystkichnap´dów aluminiowych – wchodzàw to 4 rodzaje przek∏adni, silnikio g∏adkiej powierzchni oraz zdecen-tralizowana elektronika nap´dowaNORD.

èród∏o: Nord DriveSystems

NSD TUPH– zabezpieczenie antykorozyjne aluminiumNORD DRIVESYSTEMS oferuje nap´dy aluminiowe ca∏kowicieodporne na korozj´ dzi´ki zastosowaniu zabezpieczenia antyko-rozyjnego NSD tupH. Motoreduktory otrzymujà w ten sposóbg∏adkà, bardzo twardà powierzchni´, która w przeciwieƒstwiedo powierzchni malowanej, jest odporna na uderzenia i zadrapania.Nap´dy sà sprawdzone w aplikacjach w Êrodowisku morskim.



Maksymalne wykorzystaniedost´pnego czasu

Pe∏ne wykorzystanie obrabiarkirozpoczyna si´ od maksymalizacjiczasu skrawania. Nawet jeÊli obra-biarka jest dost´pna w warsztacieprzez 365 dni w roku, jej produk-tywna dost´pnoÊç jest znacznieni˝sza. W przypadku pićiodnio-wych tygodni roboczych z poje-dynczymi zmianami roboczymi, poodliczeniu Êwiàt i innych przerw,rok zawiera ok. 1300 – 1400 godzinroboczych. Obrabiarka nie skrawajednak metalu nieustannie. PewnàiloÊç czasu zajmuje programowaniei konfiguracja obrabiarki. W celuskrócenia tego nieproduktywnegookresu do minimum, producencistosujà strategie obejmujàce prog-ramowanie off-line oraz modu∏owestrategie konfiguracji. Magazynynarz´dzi i automatyczna zmiananarz´dzi przyspieszajà obs∏ug´ ob-rabiarki, kolejnà czynnoÊç wyma-gajàcà czasu. Zautomatyzowanaobs∏uga elementów obrabianych

i palet skraca czas wymagany na∏adowanie nieobrobionych elemen-tów i roz∏adunek gotowych cz´Êci.Ka˝da godzina zaoszcz´dzona wsku-tek zwi´kszonej pr´dkoÊci progra-mowania, szybszych metod konfi-guracji oraz uproszczonej obs∏uginarz´dzi i elementów obrabianychto dodatkowa godzina na obróbkćz´Êci.

Wydajnewykorzystanie czasu

Po wdro˝eniu strategii maksyma-lizujàcych czas dost´pny na skrawa-nie metalu, producenci muszà jaknajbardziej efektywnie z niego ko-rzystaç i produkowaç jak najwi´k-szà liczb´ cz´Êci przy jak najmniej-szym koszcie. Mo˝na to osiàgnàçprzez pe∏ne wykorzystanie mo˝li-woÊci obrabiarki, gdy kraw´dê skra-wajàca styka si´ z elementem obra-bianym. Znaczenie ma tak˝e uwz-gl´dnienie ograniczeƒ obrabiarki.

Podczas planowania najlepsze-go wykorzystania dost´pnego czasu

oczywiste jest, ˝e niektóre elemen-ty procesu obróbki nie podlegajàzmianom. Przeznaczenie elementuobrabianego okreÊla wybór mate-ria∏u, a obrabialnoÊç materia∏u dyk-tuje poczàtkowe parametry skrawa-nia. Na przyk∏ad, niska przewod-noÊç cieplna stopów tytanu wy-maga zastosowania niskich pr´d-koÊci skrawania i pr´dkoÊci posuwuw celu zminimalizowania groma-dzenia ciep∏a. WartoÊcià sta∏à sàtak˝e mo˝liwoÊci obrabiarki, ponie-wa˝ zazwyczaj nie jest mo˝liwa na-tychmiastowa zmiana obrabiarki.Producenci biorà te czynniki poduwag´ podczas szacowania kosz-tów produkcji. Jednak˝e niedok∏ad-na ocena charakterystyki obrabiarkii zastosowanie nieprawid∏owychparametrów skrawania mogà po-wodowaç znaczne ró˝nice mi´dzykosztami szacowanymi a rzeczy-wistymi.

Podczas okreÊlania poczàtkowychparametrów skrawania dla dowolnejoperacji obróbki wyst´pujà pewne

Podstawowe podejÊciedo wykorzystania obrabiarki

Osiàgnićie maksymalnej produktywnoÊci i dochodowoÊci operacji obróbki wynika z optymalizacjica∏ego procesu skrawania. Podstawà tych dzia∏aƒ jest inteligentne wykorzystanie parametrów narz´dziskrawajàcych w po∏àczeniu z pe∏nymi mo˝liwoÊciami obrabiarki. Efektywne wykorzystanie obrabiarkijest zale˝ne od dwóch czynników. Pierwszy z nich obejmuje znalezienie metod maksymalizacji czasudost´pnoÊci obrabiarki do skrawania, a drugi taktyk´ wykorzystania tego czasu w sposób najbardziejproduktywny, niezawodny i op∏acalny.



sta∏e wymagania. Nale˝y wybraçg∏´bokoÊç skrawania i pr´dkoÊç po-suwu w celu unikni´cia z∏amanianarz´dzia, zapewnienia formowa-nia odpowiednich wiórów oraz ogra-niczenia wytwarzania ciep∏a. Zbytwysoka pr´dkoÊç skrawania po-woduje szybkie zu˝ycie narz´dzia,a zbyt niska – obni˝a jego produk-tywnoÊç.

Szybsze skrawanie skraca zazwy-czaj czas produkcji elementu obra-bianego. Jednak˝e wraz z czasemobróbki obni˝a si´ tak˝e trwa∏oÊçnarz´dzia, rosnà natomiast jegokoszty. Do wykonania zadania po-trzebna jest wi´ksza liczba narz´-dzi. Konieczna jest tak˝e wymianazu˝ytych kraw´dzi skrawajàcych.Przestoje wynikajàce ze zmiany na-rz´dzi podnoszà ca∏kowite kosztyoperacji. W zwiàzku z tym koniecz-ne jest znalezienie kompromisumi´dzy szybszym, dro˝szym obra-bianiem a wolniejszà, taƒszà pracà.Sta∏a produktywnoÊç i stabilnoÊçprocesu wymaga znalezienia kom-promisu mi´dzy tymi dwoma po-dejÊciami: niewystarczajàco agre-sywne parametry skrawania obni-˝ajà koszty, ale zmniejszajà tak˝eefektywnoÊç narz´dzia i powodujàutrat´ produktywnoÊci, a wy˝szeparametry podnoszà produktyw-noÊç, lecz powodujà zbyt szyb-kie zu˝ycie narz´dzi, a nawet ichuszkodzenia.

Dodatkowo, wybór warunkówskrawania jest zale˝ny nie tylko odcharakterystyki narz´dzi skrawajà-cych, lecz cz´sto tak˝e od mo˝li-woÊci obrabiarek. Ró˝ne obrabiarkicechujà si´ ró˝nymi ograniczenia-mi mocy, momentu, obrotów i sta-bilnoÊci. Najbardziej oczywistymograniczeniem jest moc.

Moc znamionowa nie jest jedy-nym wyznacznikiem przydatnoÊciobrabiarki do konkretnego zasto-sowania. Obrabiarka o mocy 60 kW

mo˝e pozornie zapewniaç wystar-czajàcà moc, ale jeÊli dana operacjaobejmuje na przyk∏ad wytwarzanierolek o d∏ugoÊci 12 m i szerokoÊci3 m, 60 kW jest wartoÊcià nie-wystarczajàcà. Moc wymagana do

skrawania konkretnych elemen-tów jest zale˝na od materia∏u i wiel-koÊci elementu obrabianego, g∏´-bokoÊci skrawania, pr´dkoÊci posu-wu i pr´dkoÊci skrawania. Wyma-gana moc roÊnie wraz ze wzrostempr´dkoÊci skrawania. W zwiàzkuz tym wysokie pr´dkoÊci skrawaniamogà wymagaç mocy przekra-czajàcej mo˝liwoÊci obrabiarki.

Dodatkowo, ekstremalne para-metry skrawania mogà wywo∏ywaçefekty przekraczajàce inne mo˝li-

woÊci obrabiarki. Nadmierna g∏´-bokoÊç skrawania mo˝e powodo-waç powstawanie si∏ przekracza-jàcych sztywnoÊç strukturalnà ob-rabiarki, a wibracje mogà obni˝açjakoÊç cz´Êci. Podobnie, zbyt wy-


SECO TOOLS POLAND Sp. z o.o.ul. Naukowa 1, 02-463 Warszawatel. +48 22 637-53-83, fax +48 22 637-53-84mob. +48 [email protected]/pl


soka pr´dkoÊç posuwu mo˝epowodowaç powstawanie du˝ychiloÊci wiórów, które przeszkadzajàw procesie skrawania lub zatykajàuk∏ady do ich usuwania.

Maksymalizacja wykorzystaniaobrabiarki w ramach jej mo˝liwoÊciwymaga inteligentnego, zrównowa-˝onego podejÊcia przy okreÊlaniuparametrów skrawania. Zazwyczajobejmuje to zmniejszanie pr´dkoÊ-ci skrawania przy proporcjonal-nym podnoszeniu pr´dkoÊci posu-wu i g∏´bokoÊci skrawania. Zasto-sowanie najwi´kszej mo˝liwej g∏´-bokoÊci skrawania (przy uwzgl´d-nieniu jej wp∏ywu na stabilnoÊçobrabiarki) zmniejsza liczb´ wy-maganych przejÊç skrawania, redu-kujàc czas skrawania. G∏´bokoÊçskrawania zazwyczaj nie ma znacz-nego wp∏ywu na trwa∏oÊç narz´-dzia, lecz wp∏yw pr´dkoÊci skra-wania jest znaczàcy. Nale˝y tak˝e

zmaksymalizowaç pr´dkoÊç posu-wu, chocia˝ zbyt wysoka pr´dkoÊçposuwu mo˝e wp∏ywaç negatywniena g∏adkoÊç powierzchni elementuobrabianego.

Po osiàgnićiu przez producentazadowalajàcej kombinacji pr´dkoÊci

posuwu i g∏´bokoÊci skrawania, doostatecznej kalibracji operacji s∏u˝ypr´dkoÊç skrawania. Celem jest za-stosowanie warunków skrawania,które zapewniajà wydajne usuwaniemateria∏u oraz stabilnoÊç procesu.Najlepsza kombinacja mo˝liwoÊciobrabiarki i parametrów skrawaniazapewnia idealne zrównowa˝eniekosztów narz´dzi, niezawodnoÊciprocesu i produktywnoÊci.

Przysz∏e strategieChocia˝ mo˝liwoÊci obrabiarki

mogà stwarzaç ograniczenia pod-czas procesów obróbki, wymianaobrabiarki nie jest rozwiàzaniemprostym, szybkim i niedrogim.Szybszym i ∏atwiejszym rozwiàza-niem jest zmiana parametrów za-stosowania narz´dzia skrawajàce-go w celu osiàgnićia optymalnejwydajnoÊci dost´pnej obrabiarki.Nawet jeÊli inwestycja w nowà

maszyn´ jest mo˝liwa, koniecznejest wzićie pod uwag´ stosunkowod∏ugiego okresu eksploatacji urzà-dzeƒ. Firma mo˝e kupiç obrabiar-k´ o mo˝liwoÊciach odpowiadajà-cych lub przekraczajàcych obecnepotrzeby, lecz czynniki takie jak

materia∏, wielkoÊç i obj´toÊç ele-mentów obrabianych mogà ulecznacznym zmianom podczas okresueksploatacji wynoszàcego co naj-mniej 5 – 10 lat. Sprostanie zmia-nom wymaga inteligentnego dosto-sowania warunków skrawania.

Po zidentyfikowaniu metod mak-symalizacji czasu dost´pnoÊci ob-rabiarki, preferowanym rozwiàza-niem jest wybór narz´dzi o pod-∏o˝ach, pow∏okach i geometriachkraw´dzi skrawajàcych najlepiejsprawdzajàcych si´ w przypadkuokreÊlonych materia∏ów i operacji.Nast´pnym krokiem jest zasto-sowanie minimalnych pr´dkoÊciskrawania, przy których narz´dziaoferujà odpowiednià wydajnoÊç.Nast´pnie nale˝y zastosowaç naj-wy˝sze mo˝liwe pr´dkoÊci posuwui g∏´bokoÊci skrawania, uwzgl´d-niajàc charakterystyk´ mocy i sta-bilnoÊci obrabiarki. Dost´pne sàwzory matematyczne, które poma-gajà w okreÊleniu najlepszego do-pasowania parametrów obróbkii mo˝liwoÊci maszyny. JeÊli istniejetaka mo˝liwoÊç, warsztaty mogàpreferowaç przeprowadzenie testówpraktycznych w celu uzyskania po-dobnych wyników. Cz´sto wzoryjedynie potwierdzajà rzeczywisteuwarunkowania. Przypuszczalnie,w ponad 90% przypadków najle-piej sprawdza si´ proste, pragma-tyczne podejÊcie obejmujàce ni˝szepr´dkoÊci skrawania z maksymal-nymi pr´dkoÊciami posuwu i g∏´-bokoÊciami skrawania, po∏àczonez manipulacjà pr´dkoÊcià skrawa-nia. PodejÊcie to zapewnia nieza-wodnà, produktywnà obróbk´, a tak-˝e pe∏ne wykorzystanie mo˝liwoÊcidost´pnej obrabiarki.

Patrick de Vos,mened˝er ds. korporacyjnej

edukacji technicznej, Seco Tools


Bosch Rexroth Sp. z o.o.Centrala:ul. Jutrzenki 102/104,02-230 Warszawatel.: (22) 738 18 00,fax: (22) 758 87 [email protected]

Biura Regionalne:

Gdaƒsk:ul. Galaktyczna 32, 80-299 Gdaƒsktel.: (58) 520 89 90,fax: (58) 552 54 [email protected]

Katowice:ul. Wiejska 46, 41-253 Czeladêtel.: (32) 363 51 00,fax: (32) 363 51 [email protected]

Poznaƒ:ul. Krucza 6,62-080 Tarnowo Podgórnetel.: (61) 816 77 60,fax: (61) 816 77 [email protected]

Rzeszów:ul. Hoffmanowej 19, 35-016 Rzeszówtel.: (17) 865 86 07,fax: (17) 865 87 [email protected]

Szczecin:ul. Królowej Korony Polskiej 24,70-486 Szczecintel.: (91) 483 67 82,fax: (91) 435 89 [email protected]

Wroc∏aw:ul. J. Wymys∏owskiego 3,55-080 Nowa WieÊ Wroc∏awskatel.: (71) 364 73 20,fax: (71) 364 73 [email protected]


Pojazd wykonany jest na pod-woziu IVECO Trakker AD380T41o dopuszczalnej masie ca∏kowi-tej 26 ton. Nowy pojazd MWMBrzesko zosta∏ oznaczony symbo-lem DS-1. Wyposa˝ony jest w szy-nowe wózki jezdne, umo˝liwiajà-ce jazd´ po torach z pr´dkoÊciàdo 10 km/godz.

Do nap´du wózków jezdnychzastosowano hydrostatyczny uk∏adjazdy typu otwartego.

Uk∏ad nap´dowy zbudowanoprzy wspó∏pracy i na komponentachhydraulicznych firmy Bosch RexrothSp. z o.o.

Istotnà zaletà zastosowanego na-p´du hydrostatycznego jest mo˝-liwoÊç przenoszenia du˝ej mocyw uk∏adzie nap´dowym przy nie-wielkich wymiarach elementówhydraulicznych.

G∏ównymi elementami uk∏aduhydraulicznego sà: pompa wielot∏o-kowa osiowa o zmiennej wydajnoÊ-ci z regulatorem typu „load sensing”(LS), cechujàca si´ kompaktowà

budowà, o ciÊnieniu roboczym350 barów, a maksymalnym 400 ba-rów, z mo˝liwoÊcià montowaniana przystawce odbioru mocy, orazsilniki wielot∏okowo-promieniowetypu MCR5 D380 bezpoÊrednioprzenoszàce nap´d na ko∏a jezdne,wyposa˝one w hamulce postojoweoraz czujniki pr´dkoÊci obrotowej.

Do sterowania hydraulicznymi sil-nikami uk∏adu jazdy zastosowanowielosekcyjny rozdzielacz hydrau-liczny typu M4-15, z mo˝liwoÊciàprzesterowania elektroproporcjo-nalnie ka˝dej sekcji rozdzielacza,pracujàcy w uk∏adzie load sensing

i skonfigurowany wg za∏o˝eƒ tech-nicznych klienta.

WielkoÊci jednostek hydraulicz-nych hydrostatycznego nap´du jaz-dy zosta∏y dobrane z wykorzysta-niem programu FADI stosowanegow firmie Bosch Rexroth do symulacjii opracowywania wykresów trakcyj-nych na etapie projektowania, copozwala na optymalizacj´ i ograni-czenie kosztów budowy prototypu.

Dope∏nieniem hydrostatycznegouk∏adu jazdy jest elektroniczny uk∏adsterowania.

W uk∏adzie tym zastosowano prog-ramowalny sterownik RC12-10/30z oprogramowaniem BODAS, wy-Êwietlacz typu DI3 wraz z dwie-ma kamerami oraz inne akceso-ria elektryczne do po∏àczeƒ, diag-nostyki, monitorowania stanu i ob-s∏ugi.

Pojazd drogowo-szynowydo obs∏ugi technicznejtrakcji pojazdów szynowychMa∏opolska Wytwórnia Maszyn Brzesko Sp. z o.o., producentpojazdów specjalistycznych i maszyn, zaprezentowa∏a ostatnio nowyprodukt: pojazd drogowo-szynowy przeznaczony do obs∏ugitechnicznej trakcji pojazdów szynowych. Zakres jego mo˝liwoÊciobejmuje m.in.: wkolejanie tramwajów po wypadni´ciu z szyn lubholowanie uszkodzonych wagonów.

Nowy pojazd drogowo-szynowy MWMB s∏u˝y m.in. do wkolejania tramwajów powypadni´ciu z szyn lub holowania uszkodzonych wagonów


Kontakt dla czytelników:mgr in˝. Witold SztabaE-mail: [email protected]


Schemat ideowy hydrostatycznego uk∏adu jazdy pojazdu szynowego DS1

Pojazd drogowo-szynowy podczas pracy

Wymiary pojazdu umo˝liwiajà po-konywanie ∏uków szynowych o pro-mieniu minimum 22 metrów oraznachyleniu torów do 10%. Energo-oszcz´dny uk∏ad hydrauliczny s∏u˝ydo zasilania zarówno ˝urawia, jaki uk∏adu jazdy szynowej. Do poru-szania si´ po torach pojazd wy-

korzystuje dwa nap´dzane wózki:przedni – jednoosiowy oraz dwu-osiowy – tylny. Wózek tylny, z jednàosià nap´dzanà, wyposa˝ony jestw adaptacyjny uk∏ad kó∏, dosto-sowujàcy si´ do krzywizny toru oraznierównoÊci torowiska, zapewnia-jàcy sta∏y i równomierny rozk∏ad na-cisków na ko∏a wózków torowych.

Sterowanie uk∏adem jazdy potorach odbywa si´ z kabiny kie-rowcy, za poÊrednictwem sterow-nika i wyÊwietlacza Bosch Rexroth.Operowanie wózkami torowymiu∏atwiajà dwie kamery umo˝liwia-jàce obserwacj´ obszaru otoczeniawózków. Obraz z kamer widocznyjest na ekranie wyÊwietlacza uk∏adusterowania.

Innowacyjny uk∏ad niezale˝negonap´du czterech kó∏ wózków toro-wych zapewnia skutecznà trakcj´pojazdu, w ka˝dych warunkach.

Du˝à zaletà nowego produktuMWM jest fakt, i˝ podwozie pojazduwraz z uk∏adem jazdy szynowejmo˝e byç bazà dla innych zabudów,jak np. podest ruchomy do obs∏ugisieci trakcyjnej, pojazd transpor-towy, pojazd do konserwacji i na-praw torowisk itp.



To, co wyró˝nia Internest na rynku, to wyko-rzystanie sztucznej inteligencji do realizacji celówbiznesowych obu stron rynku. – Platforma zosta∏azbudowana z wykorzystaniem sieci neurono-wej, która uczy si´ preferencji u˝ytkowników,by sugerowaç im projekty i oferty pracy, którepotencjalnie mogà najbardziej ich zaintereso-waç. Dzi´ki temu mo˝emy ograniczyç przypad-kowoÊç, jakiej doÊwiadczamy w codziennym ˝yciu,gdzie zwykle trzeba si´ znaleêç w odpowiednimmiejscu i czasie, by kogoÊ poznaç lub czegoÊ si´dowiedzieç – mówià twórcy platformy, KatarzynaJanocha i Marek Kotelnicki.

Pomys∏ na stworzenie Internest powsta∏ w wy-niku Êledzenia trudnoÊci, z jakimi borykajà si´przedsi´biorcy, i z chći u∏atwienia im rozwojuich biznesu – Od lat obserwowaliÊmy, jak wieleg∏ów doko∏a nas a˝ huczy od dobrych pomys-∏ów i jak niewiele z nich jest w ogóle realizowa-nych. Powodem tego nie zawsze by∏ brak fun-duszy – cz´Êciej brak czasu, kontaktów czy wie-dzy o samym rynku. PostanowiliÊmy zrobiç coÊ,co tym zdeterminowanym wizjonerom usunienajwi´ksze k∏ody spod nóg – wyjaÊnia MarekKotelnicki.

Jednà z g∏ównych mo˝liwoÊci, jakie dajeInternest, jest tworzenie w∏asnych projektówi anga˝owanie spo∏ecznoÊci w ich realizacj´. Naplatformie ka˝dy sam okreÊla, kogo i czego po-trzebuje, w jaki sposób b´dzie weryfikowaçumiej´tnoÊci osób zainteresowanych wspó∏pracài jak ich wynagrodzi. Mo˝e na przyk∏ad skorzys-taç ze wsparcia innych u˝ytkowników przy opty-malizacji modelu biznesowego, zbudowaç zespó∏ludzi lub zebraç Êrodki na realizacj´ swojegoprzedsi´wzićia. Wszystko po to, by wspó∏dzie-liç ryzyko i maksymalizowaç szanse w biznesie.– Internest opiera si´ na crowdsourcingu i ekonomii

wspó∏dzielenia (z ang. sharing economy). Mo˝eszm.in. zebraç pieniàdze od ludzi, by nast´pnieprzekazaç je w formie wynagrodzenia za wykonanàprac´, zg∏oszone pomys∏y, rozwiàzane problemy.To proste i sprawiedliwe – podkreÊla KatarzynaJanocha.

Nie zawsze jednak trzeba mieç w∏asny projektbiznesowy, by z satysfakcjà korzystaç z Internest.Platforma jest przestrzenià rozwoju projektów,w które u˝ytkownicy mogà si´ anga˝owaç. Wy-starczy stworzyç profil i opisaç swoje zain-teresowania i kompetencje, a inteligentny algorytmb´dzie dopasowywaç na ich podstawie odpo-wiednie projekty i proponowaç konkretne ofertywspó∏pracy. Ju˝ teraz na platformie sà dost´pnepierwsze pomys∏y, w które mo˝na si´ zaanga˝owaç.Kolejne sà w przygotowaniu, m.in.:

� Budowa Kropelki – najbardziej ekonomicznegopojazdu w Polsce, mogàcego przejechaç 1000 kmna jednym litrze paliwa.

� Wynalazek Piotra Górskiego z AP Dizajn– Just pen – opatentowany projekt d∏ugopisu,który obs∏uguje si´ tylko jednym palcem.

� Lampki tlàce Braci Ebert – kszta∏ty zamkni´tew szklanej baƒce, dooko∏a których Êwieci gazszlachetny. Ich najwi´kszà wartoÊcià jest to, ˝ew lampce mo˝na zawrzeç z∏o˝ony kszta∏t ˝arnika.

Korzystanie z platformy jest bezp∏atne i dost´pnedla wszystkich. Dla tych, którzy zechcà wesprzeçjej dzia∏alnoÊç finansowo, twórcy przewidzieli mo˝-liwoÊç skorzystania z dodatkowych funkcji.

Wićej informacji o projekciedost´pnych jest na stronie www.interne.st

èród∏o: www.pi.gov.pl

Rusza pierwszy, zasilany sztucznà inteligencjà,akcelerator biznesu

Wystartowa∏ Internest – pionierska platforma internetowa, dedykowana spo∏ecznoÊ-ciowemu rozwojowi projektów z pogranicza designu i technologii. To niespotykanydotàd w Polsce projekt biznesowy, w ca∏oÊci zrealizowany w przestrzeni wirtualnej.Stanowi platform´ spotkaƒ przedsi´biorców z rynkiem, przestrzeƒ dla tych, którzy chcàurzeczywistniç w∏asne pomys∏y lub w∏àczyç si´ w dzia∏ania innych.



� Wyzwania w obróbce

Rowki do osadzenia pierÊcieniuszczelniajàcych, wa˝nego ele-mentu wielu przedmiotów wytwa-rzanych dla sektora naftowegoi gazowniczego, wymagajà du˝ejdok∏adnoÊci wykonania i wysokiejjakoÊci wykoƒczenia powierzchni.Konwencjonalne metody obróbkirowków tego typu cz´sto cechujàsi´ niskim bezpieczeƒstwem i spo-walniajà produkcj´. Czas wykona-nia przedmiotu wyd∏u˝a si´ te˝na skutek rozdzielenia obróbkina etap zgrubny i wykoƒczeniowy.Do obróbki wykorzystuje si´ po-datne na drgania frezy jedno-ostrzowe lub wg∏´bne. Dodatko-we problemy wynikajà z cz´stegostosowania materia∏ów trudnych

w obróbce skrawaniem, takich jakInconel 718 czy ok∏adziny z Inco-nelu 625. SpiroGrooving to tech-nika obróbki wykorzystujàca sys-tem CoroBore® XL. Droga narz´-dzia jest wyznaczana metodàspirograficznà, co umo˝liwia wy-konywanie rowków pod pierÊcie-nie uszczelniajàce z du˝à dok∏ad-noÊcià, w bardzo bezpieczny i pro-duktywny sposób.

� Wysoka jakoÊçi bezpieczny przebieg obróbki

To rozwiàzanie doskonale na-daje si´ do wykonywania row-ków na uszczelnienie w stali i stalinierdzewnej przed na∏o˝eniem ok∏a-dziny. System wytaczade∏ Coro-Bore® XL z wewn´trznym doprowa-

dzeniem ch∏odziwa u∏atwia ob-róbk´ materia∏ów trudno skrawal-nych. Obróbk´ zgrubnà i wykoƒ-czeniowà przeprowadza si´ w jed-nym etapie, co pozwala znaczàcoskróciç czas pracy maszyny i po-prawiç produktywnoÊç. Metoda tazapewnia du˝à wydajnoÊç, bezpie-czeƒstwo i wysokà jakoÊç wyko-nania rowków pod pierÊcienieuszczelniajàce.

� Jak to dzia∏a?

W technice SpiroGrooving na-rz´dzie osadzone w sto˝ku poru-sza si´ po drodze zamkni´tej, wyz-naczanej metodà stosowanà w spi-rografie. W ten sposób uzyskujesi´ cieƒsze wióry, a skrawanieprzebiega w sposób mniej si∏owyi z wy˝szymi posuwami. Niektórepunkty na ostrzu p∏ytki pracujàw sposób przerywany, co zapobie-ga okr´caniu si´ d∏ugich wiórówwokó∏ narz´dzia i wrzeciona. Wy-jàtkowy generator kodu nume-rycznego SpiroGrooving tworzyoprogramowanie w kilku ∏atwychetapach.

SpiroGrooving™ – innowacyjny system do obróbki rowków pod pierÊcienie uszczel-niajàce

SpiroGrooving™– rozwiàzanie do obróbki rowkówpod pierÊcienie uszczelniajàce

SpiroGrooving™, innowacyjny system do obróbki rowków pod pierÊcienie uszczelniajàceopracowany przez Sandvik Coromant, zapewnia du˝à wydajnoÊç i wysokà jakoÊç produkcji orazspe∏nia surowe wymogi bezpieczeƒstwa. W tej technice obróbki, wykorzystujàcej systemCoroBore® XL, droga narz´dzia jest wyznaczana metodà spirograficznà, co umo˝liwia wykony-wanie rowków do osadzenia pierÊcieni uszczelniajàcych z du˝à dok∏adnoÊcià, w bardzo bezpiecznyi produktywny sposób.

Wi´cej informacji:www.sandvik.coromant.com/

pl-pl/knowledge/calculators_and_software/

spirogrooving/pages/default.aspx.



Szybka i ∏atwa instalacja na poprzeczkach e-prowadnikaWiele innowacyjnych produktów igus powstaje w wyniku wspó∏-pracy z klientami przy konkretnych projektach. Nowe nak∏adkimagnetyczne „magsnap” (magnetyczne zapićia) do e-prowad-ników to przyk∏ad takiej w∏aÊnie wspó∏pracy. Te ma∏e zapićiamagnetyczne mogà byç z ∏atwoÊcià przytwierdzone do poprzeczeke-prowadnika, zapewniajàc nowe mo˝liwoÊci pracy w aplikacjachruchomych lub obrotowych.

Nowe nak∏adki „magsnap” zosta∏y stworzone przez igus, abyutrzymywaç e-prowadnik po powierzchni metalowej i zapobiegaçjego ko∏ysaniu si´ do przodu i do ty∏u. Eliminujà one potrzeb´ insta-lacji rynny prowadzàcej, oszcz´dzajàc tym samym koszty, czasmonta˝u i wag´. Magnetyczne zapićia „magsnap” mo˝na w szybkii prosty sposób zamontowaç na istniejàcych ju˝ rozwiàzaniach”– wyjaÊnia Daniel Marzec, mened˝er produktu e-prowadniki w fir-mie igus Sp. z o.o. „Dwie ma∏e nak∏adki sà po prostu montowanena co piàtej poprzeczce e-prowadnika.” W zale˝noÊci od wagi wy-pe∏nienia ∏aƒcucha kablowego, w nak∏adki mo˝na wyposa˝yç wićejpoprzeczek.

Cicha praca w najbardziejzró˝nicowanych Êrodowiskach

Mo˝liwe zastosowania to transport materia∏ów, suwnice z wi-szàcymi e-prowadnikami oraz zautomatyzowane gara˝e. W celuuniknićia niepo˝àdanego ha∏asu, do ka˝dej nak∏adki „magsnap”przytwierdzone sà elementy t∏umiàce, dzi´ki którym zredukowanyjest ha∏as powodowany si∏à przyciàgania magnesu. Nak∏adki mag-netyczne sà równie˝ odpowiednie do aplikacji z ruchem obrotowym,w których e-prowadniki pracujà w okreÊlonej przestrzeni (RBR– aplikacje z odwróconym promieniem gićia). W tych przypad-kach magnetyczne nak∏adki zapewniajà utrzymanie e-prowadnikaw obudowie przytwierdzonego po zewn´trznym promieniu, umo˝-liwiajàc ∏atwiejsze prowadzenie.

magsnap– magnetyczne nak∏adki utrzymujàe-prowadniki w ustalonym torze pracy

Ma∏e nak∏adki „magsnap”sà przytwierdzone do e-pro-wadnika i utrzymujà jegobieg po powierzchni meta-lowej oraz zapobiegajà jegoko∏ysaniu si´ do przodui do ty∏u(êród∏o: igus GmbH)

Z magnetycznymi nak∏ad-kami przyczepionymi doe-prowadnika ∏aƒcuch mo˝epracowaç na powierzchnimetalowej(êród∏o: igus GmbH)



Podczas targów mo˝na by∏o za-poznaç si´ z najnowszymi osiàg-ni´ciami, poczàwszy od kompo-nentów, takich jak pojedynczeczujniki czy przetworniki, przezaparatur´ pomiarowà, sterowniki,regulatory, a˝ do skomplikowanychsystemów sterowania mogàcychnadzorowaç prac´ ca∏ych fabryk.Prezentowane by∏y ró˝nego ro-

dzaju urzàdzenia od manipula-torów do realizacji prostych zadaƒdo skomplikowanych robotówprzemys∏owych.

WÊród nowoÊci bogatà ofert´prezentowa∏y firmy produkujàcei wdra˝ajàce roboty przemys∏owe(fot. 1, 2, 3).

Firma Comau zaprezentowa∏arobota RACER 999. Przy kon-struowaniu robota wzorowano si´na budowie ludzkich mi´Êni.Zasi´g 999 mm powoduje, i˝ robotjest idealny dla aplikacji wyma-

gajàcych pracy na ograniczonejpowierzchni, takich jak: monta˝,przemieszczanie, spawanie ∏uko-we, klejenie oraz obs∏uga maszyn.Mimo ˝e robot zosta∏ zaprojek-towany dla ∏adownoÊci 7 kg, w za-stosowaniu w aplikacji Pick & Placejest w stanie udêwignàç do 10 kgprzy ograniczonym wychyleniupiàtej osi. Konstrukcja podstawy

robota zapewnia maksymalnà sta-bilnoÊç, system sterowania orazalgorytm ruchu – E-motion opty-malizuje wszelkie ruchy robotai zwi´ksza ich p∏ynnoÊç, powo-dujàc redukcj´ czasu cyklu, a˝do 25%. Kontroler piàtej genera-cji – C5G Compact jest niewiel-kich rozmiarów, co zapewniamniejsze zu˝ycie energii, dzi´kizainstalowanemu Systemowi Za-rzàdzania Energià „eComau”.

Z kolei firma Kuka Roboterzaprezentowa∏a robota LBR iiwa.

Jest to ultralekki, „inteligentny”robot stworzony do wspó∏pracyz cz∏owiekiem. Model LBR iiwato pierwszy na Êwiecie robot,który dzi´ki swojej lekkoÊci i wy-sokiej czu∏oÊci umo˝liwia wpro-wadzenie pe∏nej automatyzacjiw miejscach, w których do tejpory by∏o to niemo˝liwe. Wbu-dowane czujniki zapewniajà wy-

soki poziom bezpieczeƒstwa,szybkie uczenie si´ i prostà ob-s∏ug´. Model LBR iiwa umo˝liwiadost´p do nowych, do tej poryniedost´pnych dla robotów ob-szarów zastosowaƒ w Êrodowis-ku pracy cz∏owieka. LBR to skrótod „Leichtbauroboter” (lekki robotprzemys∏owy), iiwa oznacza „in-telligent industrial work assistant”.LBR iiwa z opcjà wspó∏pracyjest dost´pny w dwóch wersjach,o maksymalnym udêwigu wyno-szàcym 7 i 14 kg.

XXI Mi´dzynarodowe Targi Automatyki i Pomiarów

AUTOMATICON® 2015

Mi´dzynarodowe Targi Automatyki i Pomiarów AUTOMATICON®, uwa˝ane za najlepszà imprez´w bran˝y automatyki i elektroniki przemys∏owej w Europie Ârodkowo-Wschodniej, odbywa∏y si´ju˝ po raz dwudziesty pierwszy. W warszawskiej hali EXPO XXI od 17 do 20 marca br. spotka∏ysi´ prawie wszystkie znaczàce w tej bran˝y firmy. W tym roku w targach uczestniczy∏o316 wystawców z 14 krajów, którzy reprezentowali ponad 650 firm.

Fot. 1 (mj) Fot. 2 (mj) Fot. 3 (mj)



Podczas targów prezentowa-ne by∏y rozwiàzania z dziedzinyautomatyki poczàwszy od prostychurzàdzeƒ wykonawczych i regu-latorów bezpoÊredniego dzia∏ania,przez regulatory cyfrowe z zaim-plementowanymi nowoczesnymialgorytmami sterowania, a˝ poca∏e systemy sterowania proce-sami technologicznymi na pozio-mie zak∏adu. Oferta dotyczàcaurzàdzeƒ pomiarowych obejmo-wa∏a pe∏nà gam´ czujnikówi przetworników ró˝norodnychparametrów fizykochemicznychod pomiaru temperatury i ciÊnie-nia, przez detektory gazów, po-miary pH, po analizatory sk∏aduchemicznego i du˝e systemy po-miarowe.

WÊród wielu nowych produk-tów mo˝na wymieniç innowa-cyjny, elektroniczny wskaênik po-∏o˝enia z nap´dem bezpoÊred-

nim DD51-E oferowany przez firmÉlesa Ganter. Wskaênik umo˝li-wia obs∏ug´ uk∏adów przemiesz-czeƒ niedost´pnych dla mecha-nicznych wskaêników po∏o˝eniaoraz rozszerza zakres dost´pnychfunkcji pomiaru. Jest to odpo-wiednie rozwiàzanie dla wszyst-kich aplikacji, do których niemo˝na dobraç standardowegoprze∏o˝enia, jak np. uk∏ady liniowepracujàce na pasku z´batym, ∏aƒ-cuchu lub na innych mecha-nizmach o niestandardowym prze-∏o˝eniu. Ze wzgl´du na budow´(nierdzewna piasta) oraz szczelnewykonanie korpusu (IP65 do IP67),wskaênik DD51-E znajdzie zasto-sowanie w maszynach przetwór-stwa spo˝ywczego lub przemys∏ufarmaceutycznego, gdzie istotnesà czystoÊç i higiena.

Na stoisku firmy Parker Hannifinmo˝na by∏o zobaczyç m.in. pom-

py elektrohydrauliczne do zasto-sowaƒ mobilnych (EHP). Zesta-wy EHP zawierajà silnik elekt-ryczny sprz´˝ony bezpoÊrednioz pompà hydraulicznà, kontro-lowany przez wysoko sprawnywzmocniony nap´d, który umo˝-liwia dok∏adne dopasowanie mocywykorzystywanej przez urzà-dzenie do iloÊci energii wyma-ganej przez dane zadanie. Jestto kompletny system elektro-hydrauliczny, dostarczany przezjednego producenta. Standar-dowy uk∏ad to sterownik nisko-(MC) lub wysokonapićiowy(MA3), silnik synchroniczny(GVM210) i ∏opatkowa pompahydrauliczna T7 (inne typy pompw opcji). Dobór uk∏adu do apli-kacji jest prosty i w rzeczywis-toÊci opiera si´ na trzech pa-rametrach: przep∏yw, ciÊnieniei napićie.

Za najciekawsze produkty prezentowane na targach AUTOMATICON 2015 przyznano medalenast´pujàcym firmom:

� BECKHOFF Automation Sp. z o.o. za XTS – EXTENDED TRANSPORT SYSTEM.

� DRÄGER Safety Polska Sp. z o.o. za stacjonarny detektor gazowy DRÄGER Polytron 8700.

� Klauke Polska Sp. z o.o. za Klauke Micro EK50ML.

� PARKER HANNIFIN SALES Poland Sp. z o.o. za EHP – pomp´ elektrohydraulicznà.

� KUKA Roboter CEE GmbH Sp. z o.o. oddzia∏ w Polsce za KUKA Robot LBR iiwa.

� TURCK Sp. z o.o. za bezkontaktowy enkoder indukcyjny serii Ri360P-QR24.

Fot. 4 (mj) Fot. 5 (mj) Fot. 6 (mj)


O FIRMACH

W dniach 10 – 12 marca 2015 r.odby∏y si´ VIII Targi Obróbki BlachSTOM-BLECH w Kielcach. W zwiàz-ku z tym wydarzeniem zorganizo-wany zosta∏ konkurs na najlepszewyroby prezentowane na Targach.Firma Prima Power w kategoriiSTOM-BLECH jako jedyna zosta∏anagrodzona z∏otym medalem zamaszyn´ SGe5 – wykrawark´ rewol-werowà zintegrowanà z gilotynàkàtowà.

Celem konkursu by∏o wy∏onienienajlepszych wyrobów prezentowa-nych na Targach w Kielcach w kil-ku kategoriach: STOM-TOOL 2015,STOM-BLECH 2015, STOM-LASER2015, WIRTOPROCESY 2015 orazSPAWALNICTWO 2015. W kategoriiSTOM-BLECH 2015 jako jedynamedalem zosta∏a nagrodzona PrimaPower za maszyn´ SGe5 – wykra-

wark´ rewolwerowà zintegrowanàz gilotynà kàtowà. Jest ona opty-malnym rozwiàzaniem w obróbceblach. Maszyna stanowi jeden sys-tem do przetworzenia pe∏nowy-miarowego arkusza wyjÊciowegow gotowy wyci´ty element, którymo˝e zostaç przekazany do kolej-nego procesu. Obecnie technolo-gia SGe (gilotyna kàtowa z wykra-warkà) jest stosowana w przemyÊlejako niezale˝ne urzàdzenie produk-cyjne z nap´dem serwoelektrycz-nym lub jako jednostka centralnaw zintegrowanym systemie pro-dukcji i magazynowania produktówz blachy.

Targi Obróbki Blach STOM-BLECHsà jednym z wa˝niejszych wydarzeƒw Europie Ârodkowo-Wschodniej.Prima Power na swoim stoisku za-prezentowa∏a maszyny do komplek-sowej obróbki blachy pod szyldem„Ma∏a przestrzeƒ, wielkie mo˝li-woÊci”. Has∏o nawiàzywa∏o bezpo-Êrednio do maszyn, które zapewniajàkompleksowà obróbk´ blachy ju˝na bardzo ma∏ej powierzchni. Wy-darzenie by∏o doskona∏à okazjà doprzetestowania prasy kraw´dzio-wej eP – 1030 i wykrawarki rewolwe-rowej zintegrowanej z gilotynà kàto-wà – SGe5.

Prima Power nagrodzona z∏otym medalemtargów STOM-BLECH w Kielcach

Firma Seco opracowa∏a nowygatunek TM4000 przeznaczony dojednopunktowych p∏ytek do tocze-nia gwintów, w celu zapewnienia jaknajlepszej ochrony przed narostamina kraw´dzi podczas toczenia ele-mentów stalowych. Jest to pierwszytego typu gatunek wykonany z twar-dego, ciàgliwego w´glika spieka-nego i pokryty metodà CVD w tech-nologii Duratomic.

Pierwsza warstwa to Ti (C, N),a druga – Duratomic z Al2O3. Tworzàone pow∏ok´ zapewniajàcà impo-nujàcà odpornoÊç na Êcieranie przywysokiej pr´dkoÊci skrawania orazzapobiegajàcà narostowi na kraw´-dzi przy niskich pr´dkoÊciach skra-wania. P∏ytki wykonane z tego ga-tunku cechujà si´ optymalnà trwa-∏oÊcià i pozwalajà na skrawanie

szybsze nawet o 15% w porówna-niu z poprzednià serià do toczeniagwintów.

Technologia Duratomic firmy Seco∏àczy atomy glinu i tlenu w szcze-gólny sposób, który umo˝liwia stwo-rzenie trwa∏ej, ciàgliwej i odpornej naÊcieranie pow∏oki.

Substrat p∏ytek – w´glik spiekany– stanowi dodatkowy atut, ponie-wa˝ ∏àczy w sobie twardoÊç z ciàg-liwoÊcià. To umo˝liwia stosowaniep∏ytek w wysokich temperaturach

oraz zapewnia odpornoÊç na waha-nia temperatur i wstrzàsy mecha-niczne.

P∏ytki do toczenia gwintów TM4000sprawdzajà si´ w obrabiarkachzarówno o du˝ej, jak i mniejszejmocy. Cechujà si´ precyzyjnie szli-fowanymi profilami odpowiedni-mi do gwintowania Êrednic zew-n´trznych i wewn´trznych. Sà dos-t´pne w wersji Snap-Tap® firmy Secoi umo˝liwiajà tworzenie ró˝nychprofili gwintu, takich jak: gwint ISO,zunifikowany, Whitworth, BSPT, NPT,gwint okràg∏y, gwint trapezowyACME, trzpieƒ ACME, API i okràg∏ygwint API.

Wićej informacji na temat ga-tunku TM4000 na stronie interne-towej www.secotools.com/tm4000.

Firma Seco przedstawiapierwszy gatunek Duratomic® CVDdo toczenia gwintów

Firma Schenck RoTec opracowa-∏a VENTUO, zupe∏nie nowy systempompowania kó∏ do precyzyjnieokreÊlonego poziomu ciÊnienia po-wietrza, który wyznacza nowe stan-dardy w zakresie wydajnoÊci, elas-tycznoÊci i wydajnoÊci energe-tycznej.

VENTUO to kompletny, ca∏ko-wicie zautomatyzowany, wydajnyi oszcz´dny system pompujàcy dokó∏ samochodowych. Dzi´ki zinteg-rowanemu magazynowi obejmujà-cemu do szeÊciu obrćzy pompu-jàcych, maszyna mo˝e w rekordowokrótkim czasie obs∏u˝yç ró˝ne roz-miary opon: od 14 do 24 cali Êred-nicy. Nowe VENTUO potrzebuje rów-nie˝ znacznie mniej spr´˝onegopowietrza i przestrzeni instalacyjnejni˝ tradycyjne rozwiàzania. VENTUOumo˝liwia pompowanie kó∏ ró˝-nych rozmiarów, o Êrednicy od 14do 24 cali w ramach jednego sys-temu. Jest to mo˝liwe dzi´ki inno-wacyjnemu magazynowi, który maa˝ do szeÊciu obrćzy pompujàcych,gotowych do natychmiastowej zmia-ny – system ten dzia∏a na podobnejzasadzie co zmieniarka w odtwarza-czach CD. Do tej pory, aby wykonaçpodobny zakres pracy, potrzebneby∏y dwie stacje pompujàce. Znacz-ne skrócenie czasu cyklu wyraêniedowodzi innowacyjnej roli syste-mu VENTUO firmy Schenck RoTecw przemyÊle motoryzacyjnym.

VENTUO– system pompujàcyfirmy Schenck RoTec


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 2015 r.:• wersja drukowana – 24 z∏ (w tym 5% VAT)• wersja na CD – 12,20 z∏ (w tym 23% VAT)

Cena prenumeraty w 2015 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 2015 r.

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


*) Praca zosta∏a wykonana w ramach projektu 182458/NCBR/2013, finansowanego przez Narodowe Centrum Badaƒ i Roz-woju.

Dr in˝. Leszek Czechowski – Katedra Wytrzyma∏oÊciMateria∏ów i Konstrukcji, Politechnika ¸ódzka, 90-924 ¸ódê,ul. Stefanowskiego 1/15, e-mail: [email protected];prof. dr hab. in˝. Maria Kote∏ko – Katedra Wytrzyma∏oÊciMateria∏ów i Konstrukcji, Politechnika ¸ódzka, 90-924 ¸ódê,ul. Stefanowskiego 1/15, e-mail: [email protected],dr in˝. Marcin Jankowski – OÊrodek Konstrukcyjno-Ba-dawczy, ul. Rokiciƒska 108/110 Bukowiec, 95-006 Brójce,e-mail: [email protected].

W wyniku rosnàcych potrzeb poprawy jakoÊciprojektowanych konstrukcji, zarówno producenci, jaki konstruktorzy szukajà lepszych materia∏ów. Zwyklestosujà ró˝nego rodzaju kompozyty o lepszych w∏as-noÊciach fizyczno-mechanicznych, które od stali czyaluminium lepiej t∏umià ha∏as oraz drgania, a przytym dorównujà lub przewy˝szajà pod wzgl´demwytrzyma∏oÊciowym materia∏y klasyczne. Kolejnymaspektem faworyzujàcym kompozyty jest fakt, i˝ ceny

gotowych wyrobów sà porównywalne z dotychcza-sowymi rozwiàzaniami i obecnie wykonanie dowol-nych kszta∏tów nie powinno stanowiç wi´kszegoproblemu. Dodatkowo, bardzo istotnym parametremmateria∏ów kompozytowych jest ich g´stoÊç, którawaha si´ w zale˝noÊci od typu kompozytu od 1,3do 2,3 g/cm3. G∏ównym celem prezentowanej pracyjest wykonanie konstrukcji nadpod∏ogowej z lekkie-go kompozytowego materia∏u, której zasadniczymizaletami by∏y korzystna cena oraz ma∏y ci´˝ar w∏aÊ-ciwy materia∏u. Odnoszàc si´ do dost´pnej literatury,mo˝na przytoczyç prac´ [1], w której badano kom-pozytowà p∏yt´ umieszczonà w pod∏odze pojazduna obcià˝enia balistyczne. Jednak analiza tu pre-zentowana odbiega zdecydowanie od przedmiotupracy [1].

Od kilkudziesi´ciu lat firmy zachodnie wprowa-dzajà na rynek konstrukcje aluminiowe mocowanedo pojazdu, najcz´Êciej dostawczego lub minibusa,s∏u˝àce do przytwierdzenia gotowych siedzeƒ doprzewozu osób. Wymogi stawiane tego typu kon-strukcjom przez ca∏y okres ewoluowa∏y, majàc na celu

Numeryczna analiza stanu napr´˝enianadbudowy pod∏ogi kompozytowejdo zastosowania w pojazdach dostawczych*)

Numerical analysis of the stress state of the compositefloor structure assigned to an application in vans

LESZEK CZECHOWSKIMARIA KOTE¸KOMARCIN JANKOWSKI

Streszczenie: Prezentowana praca zawiera modele trójwymiarowe oraz wyniki analizy stanu napr´˝enia w nadbudowiepod∏ogi kompozytowej-aluminiowej, mocowanej do konstrukcji samochodu dostawczego za pomocà Êrub. Nadbudowanakonstrukcja w zale˝noÊci od przeznaczenia jest tak projektowana, aby by∏a mo˝liwoÊç zamocowania siedzeƒ do przewozuosób z ∏atwà regulacjà, a jednoczeÊnie zosta∏ spe∏niony warunek wytrzyma∏oÊciowy i przemieszczeniowy, wynikajàcyz wymogów normatywnych dla tego typu pojazdów. Materia∏y zastosowane w symulacji cz´Êci podzespo∏ów sàkompozytami wzmocnionymi w∏óknem szklanym z matrycà ˝ywicznà, a w symulacji elementów prowadzàcych i suwajàcychsà stopem aluminium, natomiast stela˝ siedzenia wykonany zosta∏ ze stali o podwy˝szonej wytrzyma∏oÊci. W analizienumerycznej wykorzystano elementy bry∏owe, belkowe oraz elementy wià˝àce RBE3. Celem symulacji by∏o odwzorowanierzeczywistych warunków wyrywania siedzenia z prowadnic pod obcià˝eniem statycznym. Problem rozwiàzano, stosujàcoprogramowanie MSC Patran/Nastran.

S∏owa kluczowe: metoda elementów skoƒczonych, konstrukcje kompozytowe, analiza wytrzyma∏oÊciowa, modelowanie 3D

Abstract: The present work includes tree-dimensional models and analysis results of the stress state in the composite-aluminum floor superstructure, fixed to the vehicle structure by means of bolts. The superstructure, depending on itspurpose, was designed to make mounting of easy regulation passenger seats possible and with fulfiling the strength anddisplacement terms concerning, normative requirements. The materials used in the simulation are composite reinforcedwith glass fibers in the epoxy matrix and aluminum for sliding parts. The structure of the seat is made of a high-strengthsteel. In numerical simulation, the solid elements, the beam elements and the connection elements RBE3 were implemented.The main purpose of the simulation was to conduct numerical calculation of pulling seats from the floor structure underthe static loading close to real conditions. The problem by means of MSC FEA software was solved.

Keywords: superstructure in vehicles, glass fibers composite, 3-dimensional modelling, strength analysis


nieustanny wzrost bezpieczeƒstwa pasa˝erów w przy-padku mo˝liwoÊci kolizji lub zderzenia pojazdów.Obecnie, wi´kszoÊç producentów przedmiotowychkonstrukcji zwykle stosuje aluminiowe belki o ró˝-nych profilach, które sà ∏àczone w ca∏e struktury,wype∏niajàc ca∏kowicie obszar za∏adunkowy pojazdu(rys. 1a). Dotychczas mocowanie ca∏ej konstrukcjiodbywa si´ technikà klejenia, co mo˝e powodowaçpewne wady, np. nieca∏kowite doschni´cie kleju lub– z powodu profilowanej pod∏ogi pojazdu – trudny doosiàgni´cia równomierny rozk∏ad kleju (rys. 1b).

WÊród obecnych producentów wytwarzajàcychi sprzedajàcych konstrukcj´ nadpod∏ogowà do po-jazdów mo˝na znaleêç kilka podmiotów g∏ówniez Europy Zachodniej. Mo˝na tu wymieniç firmy, takiejak: MarTech, Handicare, NekTech, Q’Straint, Unwinoraz Schnierle. Wymienieni producenci oferujà odkilku do kilkunastu ró˝nych kszta∏tów profili alu-miniowych, mocowanych do pojazdu tylko za pomocàkleju.

Podstawowym warunkiem pozwalajàcym na wpro-wadzenie do sprzeda˝y gotowej konstrukcji nad-

pod∏ogowej jest pozytywne przejÊcie testu homo-logacyjnego [2]. Badanie to polega na wyrywaniurz´du siedzeƒ przy okreÊlonym obcià˝eniu statycznymprzez kilka sekund. Widok konstrukcji przygotowa-nej do przeprowadzenia testu wyrywania pokazanona rys. 2a i 2b.

Artyku∏ jest wynikiem cz´Êci prac wykonanychw ramach realizowanego projektu w OÊrodku Kon-strukcyjno-Badawczym w Bukowcu we wspó∏pracyz Katedrà Wytrzyma∏oÊci Materia∏ów i KonstrukcjiPolitechniki ¸ódzkiej oraz z Przemys∏owym Instytutem

Motoryzacji [3]. Podstawowym celem projektu jestzaprojektowanie i wdro˝enie taniej konstrukcji nad-pod∏ogowej, wykonanej z kompozytu o ma∏ym ci´˝a-rze w∏aÊciwym, lepszych w∏asnoÊciach t∏umiàcychdrgania i ha∏as, mocowanej za pomocà Êrub.

Modele trójwymiarowe (3D)

W niniejszym punkcie przedstawiony zostaniewybrany model 3D, który poddano symulacji. Zanimpowstanie ostateczny model numeryczny z dok∏ad-

Rys. 1. Widok: a) konstrukcji aluminiowej z p∏ytami wype∏niajàcymi oraz b) sposobu mocowania konstrukcji nadpod∏ogowejdo pod∏ogi pojazdu (êród∏o – firma OKB, Mercedes Sprinter [2])

Rys. 2. Konstrukcja aluminiowa wraz z rz´dem siedzeƒ przygotowana do empirycznych testów wytrzyma∏oÊciowych: a) dla po-jedynczego siedzenia, b) dla rz´du trzech siedzeƒ (êród∏o – firma OKB, Mercedes Sprinter)

a) b)

a) b)


Rys. 3. Wizualizacja nadpod∏ogi 3D przykr´canej do pod∏ogi – wariant 1

nymi cechami (dok∏adnymi kszta∏tami profili, z∏àcz-kami lub otworami technologicznymi itp.), budujesi´ przybli˝ony model 3D w celu oceny jego sza-cunkowego ca∏kowitego ci´˝aru oraz przybli˝o-nego rozk∏adu napr´˝eƒ i odkszta∏ceƒ. Zwykle, zanimmodel 3D zostanie ostatecznie wybrany jako pro-totypowa konstrukcja, nale˝y zamodelowaç wieleprzypadków z ró˝nymi rozwiàzaniami spe∏niajàcymiza∏o˝enia projektowe. Dwa z opracowanych modelikonstrukcji nadpod∏óg zosta∏y przedstawione na rys. 3i rys. 4.

kompozytów o okreÊlonych parametrach mecha-nicznych, w przyst´pnych cenach, mo˝liwych doakceptacji w porównaniu z produktami konku-rencji. Uznano, ˝e materia∏em o zbli˝onych w∏aÊ-ciwoÊciach mechanicznych mo˝e byç kompozytwzmocniony w∏óknem szklanym wytwarzany me-todà pultruzji, którego g´stoÊç waha si´ w granicach1,6÷2,1 g/cm3, a wytrzyma∏oÊç w najgorszymprzypadku zbli˝ona jest do wytrzyma∏oÊci alumi-nium (ok. 200 MPa), ale równie˝ mo˝e si´gaç nawet1000 MPa.

Opis proponowanych rozwiàzaƒ jest nast´pujàcy:� niski ci´˝ar nadpod∏óg (powierzchnia pod∏ogi

3,2x1,77 m wa˝y oko∏o 100 kg),� konstrukcja przykr´cana do pod∏ogi – eliminacja

ca∏kowita lub cz´Êciowa u˝ycia kleju,� zastosowanie w wolnych przestrzeniach lekkich

wype∏niaczy poprawiajàcych sztywnoÊç oraz t∏u-miàcych drgania i ha∏as,

� ∏atwa regulacja liczby zastosowanych profiliw odniesieniu do liczby siedzeƒ w rz´dzie.

Opis prowadzonych symulacji

Rozpoczynajàc prace zwiàzane z projektowa-niem konstrukcji nadpod∏ogi, nale˝a∏o zweryfiko-waç dost´pne rodzaje i techniki wytwarzania

G∏ównym kryterium testu numerycznego by∏ootrzymanie maksymalnych napr´˝eƒ zast´pczychna odpowiednim poziomie. Materia∏ kompozytowyprzyj´to jako materia∏ ortotropowy, w którym g∏ównekierunki ortotropii pokrywa∏y si´ z zewn´trznymi kra-w´dziami profilu (za∏o˝ono wy˝szy modu∏ Youngaw kierunku wzd∏u˝nym i ni˝szy w kierunku poprzecz-nym). Ze wzgl´du na brak znajomoÊci wszystkichparametrów zniszczenia kompozytu w∏óknistegopodanych przez producentów, w ocenie wytrzy-ma∏oÊciowej przyj´to uproszczonà hipotez´ – do-tyczàcà równie˝ kompozytów – maksymalnych na-pr´˝eƒ g∏ównych. Inne hipotezy, tak jak dobrze znanenp. Tsai-Wu lub Hilla, dla materia∏ów kompozyto-wych nie sà bezpoÊrednio dost´pne w oprogramo-waniu.


W∏asnoÊci materia∏owe

W∏aÊciwoÊci Kompozyt z w∏ókna szklanego Aluminium Stalmateria∏owe (konstrukcja nadpod∏ogowa) (listwy suwajàce) (stela˝ siedzenia)

Modu∏ Younga, GPa kierunek wzd∏u˝ny: 20 70 200kierunek poprzeczny: 6Modu∏ Kirchhoffa, GPa 3 26,1 76,92

Liczba Poissona [-] 0,4 0,33 0,3G´stoÊç, kg/m3 1900 2700 7800

Rys. 4. Wizualizacja nadpod∏ogi 3D przykr´canej do pod∏ogi – wariant 2

Na rys. 5 zilustrowano model dyskretny wycinkapod∏ogi (ok. 200 mm x 700 mm) wraz z 1/2 stela-˝a siedzenia. W symulacji wykorzystano elementybry∏owe typu Hex i Wedge [4], otrzymane przezwyciàgni´cie ich z elementów powierzchniowychoraz elementy typu Beam, odwzorowujàc stela˝

(zgodnie z regulaminem ECE 14 [2]). ¸àczna liczbastopni swobody modelu numerycznego wynios∏aoko∏o 1,85 mln.

W∏asnoÊci materia∏owe wykorzystane do symulacjipodano w tabeli. W obliczeniach przyj´to tylko zakresliniowo-spr´˝ysty materia∏ów.

W celach porównawczych przeprowadzono sy-mulacje wyrywania siedzenia równie˝ dla pod∏ógwykonanych przez innych producentów, których testyempiryczne ju˝ zda∏y egzamin. Na rys. 5 pokazanojeden z modeli numerycznych (wariant 1) nadbudo-wy pod∏ogi, zaprojektowany w ramach niniejszegoprojektu.

siedzenia. Odpowiednie po∏àczenie elementów bel-kowych z bry∏owymi by∏o osiàgni´te dzi´ki za-stosowaniu elementów RBE3 (MSC FEA [4]).Obcià˝enie by∏o realizowane nast´pujàco (zgodniez rys. 5): zosta∏y przy∏o˝one dwie si∏y dolne orazdwie si∏y górne wzd∏u˝ osi pod∏u˝nej siedzenia,o wartoÊciach odpowiednio 13 500 N i 3500 N


Rys. 6. Mapy napr´˝eƒ maksymalnych: a) napr´˝eƒ g∏ównych w kszta∏towniku kompozytowym oraz b) napr´˝eƒ zredukowanychw kszta∏towniku firmy Martech, MPa

Rys. 5. Belkowo-bry∏owy model numeryczny wraz z warunkami brzegowymi przygotowany do symulacji

Wyniki symulacjiW rzeczywistych warunkach testów homologacyj-

nych dopuszczalne jest p´kanie lub uplastycznieniemiejscowe kompozytu, jednak by próba zosta∏a za-liczona pozytywnie, stela˝ siedzenia pod zadanymobcià˝eniem wyrywajàcym powinien pozostaç w kon-strukcji nadpod∏ogowej przez co najmniej 5 s [2]. Za-tem by oceniç wyt´˝enie modelowanej konstrukcji,nale˝y oceniç nie tylko wartoÊç napr´˝eƒ, ale i rozmiarobszaru wysokich napr´˝eƒ (przekroczenie dopusz-czalnych napr´˝eƒ w dowolnym punkcie nie wykluczapoprawnoÊci modelowanej konstrukcji).

Na rys. 6a przedstawiono rozk∏ad maksymalnychnapr´˝eƒ g∏ównych dla szyny kompozytowej (maks.

wartoÊç wynios∏a 411 MPa, ale tylko w miejscachkoncentracji) oraz na rys. 6b – rozk∏ad napr´˝eƒ zre-dukowanych, oparty na hipotezie wytrzyma∏oÊcio-wej Hubera-Misesa-Hencky’ego, dla wycinka profilualuminiowego produkowanego przez firm´ MarTech(maks. wartoÊç w tym przypadku wynios∏a ok.400 MPa). Realne wartoÊci napr´˝eƒ (po pomini´ciuspi´trzenia napr´˝eƒ) przy zeskalowaniu do 300 MPai 100 MPa pokazano na rys. 7a i 7b. Na tych mapachwidaç nieco wyraêniej rozk∏ad napr´˝eƒ i miejsca,w których napr´˝enia maksymalne wyst´pujà. Narys. 8a i 8b zilustrowano rozk∏ad napr´˝eƒ zreduko-wanych oraz przemieszczeƒ w kierunku dzia∏aniaobcià˝enia dla ca∏ej rozwa˝anej konstrukcji. Przy tymsamym obcià˝eniu, wartoÊci maksymalne przemiesz-

a) b)


Rys. 8. Mapy rozk∏adów w elementach belkowych: a) napr´˝eƒ zredukowanych, b) przemieszczeƒ w kierunku osi dzia∏aniaobcià˝enia

Rys. 7. Mapy napr´˝eƒ maksymalnych napr´˝eƒ g∏ównych zeskalowane: a) do 300 MPa, b) do 100 MPa

czeƒ (oko∏o 115 mm), jak równie˝ graniczne napr´-˝enia by∏y porównywalne z wartoÊciami uzyskanymiprzez konstrukcje innych producentów. Maksymalnenapr´˝enia zredukowane 1880 MPa, otrzymane dlastela˝a siedzenia sà do zaakceptowania, poniewa˝jak pokaza∏ test empiryczny dla pod∏ogi aluminio-wej, niektóre miejsca stela˝a uplastyczniajà si´ i po-winny si´ uplastyczniaç. Test rzeczywisty wyrywaniasiedzenia z konstrukcji kompozytowej jest w przy-gotowaniu.

PodsumowanieObecnie, numeryczne symulacje pozwalajà zdecy-

dowanie ∏atwiej projektowaç i przewidywaç zacho-wanie si´ materia∏ów w okreÊlonych warunkachzewn´trznych. Zanim w prototypowy model zostanàzainwestowane Êrodki, w celu skrócenia czasu wy-konuje si´ wiele analiz numerycznych, zdecydowanietaƒszych od wytworzenia prototypów, co pozwalawybraç najbardziej odpowiedni wariant. Przedmio-tem pracy by∏o równie˝ przeprowadzenie analiz wy-rywania siedzenia z prowadnic.

Bioràc pod uwag´ wyniki obliczeƒ, wykazano, ˝e:� napr´˝enia graniczne dla prezentowanej kon-

strukcji nadpod∏ogowej wynios∏y ok. 411 MPa (napodstawie hipotezy maksymalnych napr´˝eƒ g∏ów-nych) i by∏y porównywalne z wynikami symulacjikonstrukcji konkurencji,

� powsta∏e koncentracje napr´˝eƒ wynikajà z mo-delu numerycznego i dajà zwykle zawy˝one wartoÊci.Z map napr´˝eƒ wynika, ˝e w niewielkiej odleg∏oÊciod punktów spi´trzenia, napr´˝enia w elementachsàsiadujàcych gwa∏townie spadajà.

LITERATURA

1. Grujicic M., Cheeseman B.A.: Concurrent Computationaland Dimensional Analyses of Design of Vehicle Floor-Platesfor Landmine-Blast Survivability. Journal of Materials Engi-neering and Performance, Vol. 23, Issue 1, pp. 1 – 12.

2. Regulamin ECE 14: Uniform provisions concerning theapproval of vehicles with regard to safety-belt anchorages,isofix anchorages systems and isofix top tether anchorages.

3. Materia∏y w∏asne OÊrodka Konstrukcyjno-Badawczego na-byte w wyniku przeprowadzenia badaƒ zewn´trznych.

4. Materia∏y pomocnicze oprogramowania MSC PATRAN/NASTRAN.

a) b)

a) b)


Dr in˝. W∏odzimierz Baranowski – Instytut Techno-logii Mechanicznych, Politechnika Cz´stochowska,ul. Armii Krajowej 19c, 42-201 Cz´stochowa, e-mail:[email protected]; dr in˝. Pawe∏ Palutkiewicz – In-stytut Przetwórstwa Polimerów i Zarzàdzania Produk-cjà, Politechnika Cz´stochowska, ul. Armii Krajowej 19c,42-201 Cz´stochowa, [email protected].

W artykule przedstawiono nowe rozwiàzanie kon-strukcyjne g∏owicy wyt∏aczarskiej do wytwarzania rurz polietylenu. G∏owica ta umo˝liwia wyt∏aczanie ruro powi´kszonej wytrzyma∏oÊci mechanicznej w stan-dardowej linii technologicznej wyt∏aczania. Konstrukcjag∏owicy jest stosunkowo prosta, a jej wykonanie i u˝yt-kowanie nie stwarza problemów technologicznych.

Opracowanie oparto na tezie, ˝e przy wyt∏aczaniurur z PE, nadajàc ruch Êrubowy warstwom uplastycz-nionego tworzywa, mo˝na zwi´kszyç wytrzyma∏oÊçmechanicznà rury, a zw∏aszcza wytrzyma∏oÊç na ciÊ-nienie wewn´trzne w rurze. Aby sprostaç tym wyma-ganiom, tworzywo podczas przep∏ywu przez kana∏ydyszy g∏owicy wyt∏aczarskiej powinno byç poddanenapr´˝eniom obwodowym. W tym celu stosuje si´g∏owice z obrotowym trzpieniem lub pierÊcieniem.W literaturze [1, 2] opisane sà ró˝ne konstrukcje g∏o-wic. Za rozwiàzanie konstrukcyjne, najbli˝sze przedsta-wionemu przez autorów, nale˝y uznaç rozwiàzanieopisane w pracy [3]. Na rys. 1 przedstawiono przyk∏a-dowe rozwiàzanie g∏owicy prostej z obrotowymrdzeniem sto˝kowym 8 nap´dzanym od silnika elekt-rycznego przez przek∏adni´ Êlimakowà i sprz´g∏o prze-noszàce moment obrotowy.

Kszta∏towanie profilu rury w g∏owicy odbywa si´poprzez obrót rdzenia sto˝kowego 8 wzgl´demcz´Êci dyszy 9. W wyniku dzia∏ania si∏ tarcia two-rzywo przemieszcza si´ wzd∏u˝ osi g∏owicy ruchemÊrubowym. Osiowy przep∏yw uplastycznionego two-rzywa odbywa si´ w wyniku ró˝nicy ciÊnienia w g∏o-wicy. Mo˝na przyjàç, ˝e wskutek tego osiowego prze-

mieszczenia tworzywa powstajà w nim napr´˝eniaosiowe, natomiast w efekcie ruchu obrotowego rdzeniapowstajà napr´˝enia obwodowe. W wyniku ruchuÊrubowego nast´puje uporzàdkowanie struktury poli-meru, jego wyd∏u˝enie i skr´cenie, a tym samym wzrostdoraênej wytrzyma∏oÊci mechanicznej rur.

NiedogodnoÊcià rozwiàzania g∏owicy przedstawio-nej na rys. 1 jest koniecznoÊç zastosowania nap´duw postaci przek∏adni Êlimakowej i silnika elektrycz-nego do obrotu i sterowania obrotami rdzenia. Ponadto,takie rozwiàzanie stwarza koniecznoÊç zastosowania∏o˝yskowania elementów obrotowych w warunkachwysokiej temperatury ich eksploatacji.

Znana jest tak˝e z polskiego opisu patentowegowynalazku [4] g∏owica wyt∏aczarska do rur z termo-plastycznych tworzyw polimerowych majàca korpus,w którym znajduje si´ rdzeƒ kszta∏towy z centralnym

Konstrukcja specjalnej g∏owicydo wyt∏aczania rur z tworzyw sztucznych

Special construction of extrusion head for plastic pipes

W¸ODZIMIERZ BARANOWSKIPAWE¸ PALUTKIEWICZ

Streszczenie: W pracy przedstawiono nowe rozwiàzanie konstrukcji g∏owicy wyt∏aczarskiej do wytwarzania rur z tworzywsztucznych, zw∏aszcza z PE. Charakterystycznà cechà opisywanej g∏owicy jest to, ˝e cz´Êç sto˝kowa rdzenia od strony dyszyoraz cz´Êç sto˝kowa dyszy od strony rdzenia majà na swych powierzchniach zwoje rozmieszczone po linii Êrubowej,które sà przesuni´te wzgl´dem siebie. Zwoje te tworzà kana∏, w którym tworzywo przep∏ywajàce zostaje skr´cone polinii Êrubowej. Ukszta∏towana tym sposobem rura ma wi´kszà doraênà wytrzyma∏oÊç mechanicznà.

S∏owa kluczowe: metoda wyt∏aczania, rura, tworzywo sztuczne

Abstract: The paper presents the new solution for construction of extrusion head for plastic pipes, especially madefrom polyethylene. A significant feature of this head is that parts of the conical core from the nozzle side and the conicalpart of the nozzle from the core side have on their surfaces coils disposed in helical path, which are shifted relative to eachother. The coils form a channel in which the flowing plastic is twisted helically. That shaped pipe has a higher mechanicalstrength.

Keywords: extrusion method, pipe, plastic

Rys. 1. G∏owica prosta do rur (przekrój wzd∏u˝ny): 1 – pierÊcieƒ,2 – obudowa, 3 – sprz´g∏o, 4 – rdzeƒ sto˝kowy, 5 – spr´˝yna,6 – pierÊcieƒ rozprowadzajàcy powietrze, 7 – korpus dyszy,8 – obrotowy rdzeƒ sto˝kowy, 9 – cz´Êç dyszy, 10 – ko∏nierz,11 – hak do zamocowania liny z korkiem


otworem ch∏odzàcym. Rdzeƒ kszta∏towy ma dwieÊrednice zewn´trzne, z ∏agodnym przejÊciem mi´dzypowierzchniami tworzàcymi oraz rowki wzd∏u˝ne rów-nomiernie rozmieszczone na jego obwodzie, przyczym cz´Êç rdzenia kszta∏towego o wi´kszej Êrednicywystaje poza czo∏o g∏owicy o wielkoÊç od u∏amkado kilku Êrednic. Innym rozwiàzaniem jest g∏owicawyt∏aczarska [5] sk∏adajàca si´ z cz´Êci sta∏ej i cz´Êciobrotowej, wyposa˝ona w element rurowy utwierdzonyjednym koƒcem w korpusie, a drugim – w kszta∏ciespr´˝ystego wyst´pu, osadzony suwliwie w kanaleprzep∏ywu tworzywa.

Nowa konstrukcja g∏owicy wyt∏aczarskiejNowa konstrukcja g∏owicy przedstawiona jest na

rys. 2, na którym pokazano g∏owic´ wyt∏aczarskàw przekroju pod∏u˝nym, natomiast na rys. 3 przedsta-wiono zwoje linii Êrubowej w przekroju poprzecznym.G∏owica wyt∏aczarska ma korpus 5 zakoƒczony dyszà 7z zamocowanym w nim kszta∏towym rdzeniem 2, które-go koniec o kszta∏cie sto˝ka przechodzàcego w walecumieszczony jest w dyszy 7. Pomi´dzy wewn´trznàpowierzchnià korpusu 5 oraz powierzchnià dyszy 7a zewn´trznà powierzchnià rdzenia 2 znajduje si´ kana∏przep∏ywowy uplastycznionego tworzywa. Cz´Êç sto˝-kowa rdzenia 2 od strony dyszy 7 oraz cz´Êç sto˝kowadyszy 7 od strony rdzenia 2 majà na swych powierzch-niach zwoje rozmieszczone po linii Êrubowej, umo˝-liwiajàce równomierny przep∏yw tworzywa. Zwoje tesà przesuni´te wzgl´dem siebie o po∏ow´ wysokoÊcilinii Êrubowej, a ich wysokoÊç wynosi 3/4 wysokoÊcikana∏u. Jest to niezb´dne do ustawiania korpusudyszy 5 w celu zachowania symetrii rury. Tworzywowyt∏aczane w koƒcowej fazie przep∏ywu przez dysz´ 7jest ukierunkowane i wykonuje ruch Êrubowy wywo-∏any kszta∏tem kana∏u Êrubowego.

Istotà przedstawionego rozwiàzania jest to, ˝e cz´Êçsto˝kowa rdzenia od strony dyszy oraz cz´Êç sto˝kowa

dyszy od strony rdzenia majà na swych powierzch-niach zwoje rozmieszczone po linii Êrubowej, które sàprzesuni´te wzgl´dem siebie. W porównaniu ze zna-nymi rozwiàzaniami opracowana konstrukcja g∏owicywyt∏aczarskiej umo˝liwia ruch Êrubowy wyt∏aczanegotworzywa w koƒcowej fazie przep∏ywu przez dysz´,który wymuszony jest przez nieruchome cz´Êci g∏owicy.

PodsumowaniePrzedstawione rozwiàzanie konstrukcyjne g∏owicy

wyt∏aczarskiej do rur z polietylenu jest rozwiàzaniemnowatorskim umo˝liwiajàcym wytwarzanie rur o pod-wy˝szonej wytrzyma∏oÊci z polietylenu na standar-dowych liniach wyt∏aczarskich. Wykonanie g∏owicy jeststosunkowo proste, a wykonanie zwojów po linii Êru-bowej na zewn´trznej i wewn´trznej powierzchnisto˝kowej realizowane mo˝e byç na obrabiarkachsterowanych numerycznie (CNC) i nie powinno spra-wiaç trudnoÊci. Rozwiàzanie to zosta∏o zg∏oszone doPolskiego Urz´du Patentowego [6]. Nowoczesne me-tody szybkiego prototypowania [7] pozwalajà na ∏atwei tanie wykonanie prototypu kana∏u Êrubowego dyszyg∏owicy przedstawionej w niniejszej pracy. Stan na-pr´˝eƒ wyst´pujàcy w rurach z tworzyw sztucznychoraz zagadnienia zwiàzane z ich wytrzyma∏oÊcià by∏yporuszone w pracach [8, 9]. Skr´cenie w przedstawionysposób tworzywa przep∏ywajàcego przez kana∏ dyszypo linii Êrubowej umo˝liwia wytwarzanie rur z tworzyw,cechujàcych si´ podwy˝szonà wytrzyma∏oÊcià na ciÊ-nienie wewn´trzne przy stosunkowo niskich kosztachwytwarzania i doposa˝enia linii technologicznej.

Przedstawiona konstrukcja g∏owicy wyt∏aczarskiej,na którà patent uzyskano w grudniu 2014 r., zostaniewykonana z metalu. Podczas targów „Plastpol” w Kiel-cach prowadzone by∏y rozmowy na temat wykona-nia prototypu w firmie „Gamrat SA”. Zainteresowanieg∏owicà wykazali producenci rur z polietylenu. Jejstosunkowo prosta konstrukcja, mo˝liwa do zainsta-lowania w konwencjonalnej linii wyt∏aczarskiej, poz-wala wytwarzaç rury bardziej wytrzyma∏e na ciÊnieniewewn´trzne, na co wskazujà obecnie teoretyczneobliczenia. Po wykonaniu prototypu g∏owicy zostanàprzeprowadzone próby doÊwiadczalne i mo˝liwe b´dziepraktyczne potwierdzenie za∏o˝eƒ teoretycznych.

LITERATURA1. Sikora R.: Przetwórstwo tworzyw polimerowych, podstawy

logiczne, formalne i terminologiczne (praca zbiorowa).Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2006.

2. Sikora J.: Selected Problems of Polimer Extrusion. LublinUniversity of Technology, Lublin 2008.

3. Bortnikow W. G.: Osnowy tiechno∏ogi pierierabotki p∏asti-czeskich mas. Chimia, Lenigrad 1983.

4. Patent polski 180032. G∏owica wyt∏aczarska do rur.5. Patent polski 124605. G∏owica obrotowa do produkcji folii

r´kawowej z termoplastycznych tworzyw sztucznych.6. Zg∏oszenie Patentowe P.399326. G∏owica wyt∏aczarska.7. Kowalik P., Pàczek Z., ˚uczek R.: Application of The Selected

Techniques of Rapid Prototyping to The Design and Manu-facture of Prototype Elements of Machines and Equipment.Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa, 11, 2011,ss. 197 – 208.

8. Baranowski W.: Badania wytrzyma∏oÊci mechanicznej wy-t∏aczanych rur polietylenowych. Post´p w przetwórstwiemateria∏ów polimerowych. Praca zbiorowa pod red. JózefaKoszkula i El˝biety Bociàgi. Cz´st. Wyd. Archidiec ReginaPoloniae, Cz´stochowa 2006, ss. 9 – 16.

9. Baranowski W., Werner K.: Szybki rozwój p´kni´cia ruryz polietylenu z wadà zewn´trznà i jej lokalne odkszta∏cenie.Przetwórstwo Tworzyw nr 3, t. 141, 2011, ss. 108 – 112.

Rys. 2. Schemat poglàdowy g∏owicy do rur w przekrojuwzd∏u˝nym: 1 – pierÊcieƒ, 2 – rdzeƒ sto˝kowy z linià Êrubowà,3 – korpus, 4 – pierÊcieƒ ∏àczàcy, 5 – korpus dyszy, 6 – pokrywa,7 – cz´Êç dyszy z linià Êrubowà

Rys. 3. Przekrój poprzeczny kana∏u Êrubowego


Mgr in˝. Bogumi∏ Chiliƒski – Zak∏ad Podstaw Kon-strukcji i Eksploatacji Maszyn, Instytut Podstaw BudowyMaszyn PW, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa, e-mail:[email protected].

Wspó∏czesne uk∏ady nap´dowe stajà si´ corazbardziej z∏o˝one, co w wi´kszoÊci przypadków po-woduje wzrost poziomu skomplikowania ich kon-strukcji. Dzieje si´ tak g∏ównie z powodu zapotrze-bowania rynku na konstrukcje energooszcz´dneo wysokiej sprawnoÊci, co w praktyce przek∏ada si´na budowanie obiektów o znacznie zredukowanejmasie w∏asnej oraz „mocno” wyt´˝onych.

Nale˝y wiedzieç, ˝e jest to zadanie stosunkowotrudne. Stosowane „klasyczne” materia∏y konstruk-cyjne w wielu wypadkach sà niewystarczajàce,a sprawdzone rozwiàzania konstrukcyjne okreÊlasi´ mianem nieoptymalnych. Dlatego konstruktorzycoraz cz´Êciej si´gajà po materia∏y nowoczesne orazinnowacyjne rozwiàzania, o charakterystykach zu-pe∏nie odmiennych od dotychczas stosowanych.W wielu przypadkach sà to obiekty o nieliniowychlub anizotropowych w∏aÊciwoÊciach. W konsekwencji,we wspó∏czesnych uk∏adach dynamicznych mogàpojawiaç si´ efekty dotàd niewyst´pujàce lub po-mijalne. Jednym z takich zjawisk jest sprz´˝enie drgaƒgi´tnych i skr´tnych.

W zwiàzku z tym w wielu sytuacjach nie jest mo˝-liwe (wr´cz niewskazane) zrezygnowanie z obiektówo du˝ej z∏o˝onoÊci technicznej. Nasuwajà si´ pyta-nia dotyczàce mo˝liwoÊci: modelowania, projekto-wania, badania oraz diagnozowania stanu tech-nicznego. W przypadku prostych obiektów, ka˝dez tych zadaƒ jest stosunkowo ∏atwe. Wraz ze zwi´k-szaniem poziomu skomplikowania uk∏adu nale˝yprzewidywaç pojawienie si´ pewnych trudnoÊci,które mogà wynikaç np. z trudnoÊci w poprawnymokreÊleniu symptomów diagnostycznych lub z mo˝-liwoÊci pomiarowych. Najcz´Êciej korzysta si´ z wy-ników odpowiednio przemyÊlanych eksperymentów.Pozwala to na ustalenie charakterystyki amplitu-dowo-cz´stotliwoÊciowej danego obiektu. Dla „nie-skomplikowanych” obiektów analiza taka jest rela-tywnie ∏atwa – zidentyfikowanie „anatomii” strukturywidmowej jest intuicyjne. Natomiast wraz ze wzros-tem z∏o˝onoÊci obiektu technicznego roÊnie skom-plikowanie jego odpowiedzi dynamicznej. W kon-sekwencji proces dekompozycji widma na poszcze-gólne sk∏adowe mo˝e staç si´ utrudniony. Problemjest o tyle istotny, ˝e proces identyfikacji para-metrycznej modelu wygodnie jest prowadziç napodstawie miar spektralnych.

Jednà z metod wyeliminowania tych niedogod-noÊci jest wst´pna analiza odpowiedzi dynamicznej

Identyfikacja parametrycznamodelu uk∏adu wirujàcegoze sprz´˝eniem drgaƒ poprzecznych i skr´tnych

Parametric identification of a model of rotational systemwith a coupling of transverse and torsional vibrations

BOGUMI¸ CHILI¡SKI

Streszczenie: W artykule przedstawiono zjawisko sprz´˝enia drgaƒ skr´tnych i gi´tnych wyst´pujàce w wi´kszoÊci uk∏adówwirujàcych. Szczegó∏owo sklasyfikowano przyczyny zaburzeƒ momentu obrotowego. Zaproponowano model dynamicznyo wysokim stopniu abstrakcji, uwzgl´dniajàcy zjawiska wyst´pujàce w wirnikach w sposób kompleksowy. Przedstawionou˝yte w obliczeniach uproszczenia i wynik ich zastosowania do analizowanego modelu. Opisano podstawy teoretyczneidentyfikacji parametrycznej modelu dynamicznego. Pos∏u˝y∏o to do poprawnego wykonania zadania „dostrojenia” modeludo wyników eksperymentalnych. Ponadto zaprezentowano stanowisko badawcze wykonane w celu przeprowadzenia badaƒeksperymentalnych oraz porównano wyniki modelowania z wynikami badaƒ doÊwiadczalnych.

S∏owa kluczowe: uk∏ady wirujàce, identyfikacja modelu dynamicznego, zaburzenie momentu, dynamika uk∏adów nie-liniowych

Abstract: The article presents the phenomenon of a coupling of torsional and bending vibrations in most rotational sys-tems. The causes of disturbances of rotational moment were clasified in details. Then, a dynamic model with a high levelof abstraction was proposed. It included in a complex way the phenomena which occur in rotors. Moreover, there werepresented simplifications used in calculations and the effect of application of these assumptions in the analysed model.Next, theoretical bases of parametric identification of the analysed model were described. It allowed for a proper solutionof the task of “tuning in” the model to experimental results. What is more, there was presented a research station whichwas designed in order to do experimental research. In the end, the comparison of the results of modelling and experimen-tal research was presented. Everything was summed up with a complex conclusion on the calculations and experimentswhich were carried out.

Keywords: rotational systems, dynamic models identification, torque disturbance, dynamics of nonlinear systems


identyfikacji modelu dynamicznego. Równania ruchubadanego uk∏adu (znalezione z wykorzystaniemformalizmu równaƒ Lagrange’a II rodzaju) majànast´pujàcà postaç:

(1)

(2)

(3)

Uk∏ad równaƒ ró˝niczkowych (1) – (3) jest nie-liniowym sprz´˝onym uk∏adem równaƒ ró˝niczko-wych zwyczajnych rz´du drugiego. Nale˝y podkreÊ-liç, ˝e dla uk∏adu tej klasy nie istnieje zamkni´tyalgorytm poszukiwania jego ca∏ek szczególnych. Cowi´cej, nie istnieje zamkni´ta forma rozwiàzania.

Ponadto charakter pracy wi´kszoÊci uk∏adów nap´-dowych wià˝e si´ z pewnymi ograniczeniami ruchuobrotowego. Po∏o˝enie kàtowe wirnika wygodniejest przedstawiç w postaci sumy ruchu podsta-wowego oraz zaburzenia. Korzystanie z takiej formyuzasadnione jest przejrzystoÊcià, jakà daje rozdzie-lenie ruchu na jego cz´Êç zasadniczà oraz zaburze-nie, które mo˝na traktowaç jako swego rodzaju ruchpaso˝ytniczy. Zatem kàt obrotu wa∏u mo˝na za-pisaç jako:

(4)

gdzie: – ruch podstawowy, – zaburzenie ruchu – najcz´Êciej opisane

pewnà funkcjà okresowà.

Dodatkowo nale˝y za∏o˝yç, ˝e amplituda zabu-rzenia kàtowego nie mo˝e przekraczaç pewnychdopuszczalnych wartoÊci. Du˝e odst´pstwa ca∏ko-witego przemieszczenia kàtowego od ruchu pod-stawowego sà niedopuszczalne, poniewa˝ wp∏yn´-∏oby to istotnie na dzia∏anie uk∏adu jako ca∏oÊci.Ograniczenie to mo˝na sformu∏owaç w sposóbnast´pujàcy:

(5)

gdzie: – maksymalna dopuszczalna amplituda

zaburzenia po∏o˝enia kàtowego,

– wielokrotnoÊç kàta w kàcie π.

Ponadto, stosunek amplitudy pr´dkoÊci zaburze-nia do pr´dkoÊci ruchu podstawowego jest ogra-niczony. Uzasadnione jest to faktem, ˝e praca uk∏adumechanicznego z du˝ymi zmianami pr´dkoÊci kàto-wej jest w wi´kszoÊci przypadków niedopuszczalna.

modelu, a w przypadku ruchu okresowego – iden-tyfikacja problemu w dziedzinie cz´stotliwoÊci.

W tym miejscu warto podkreÊliç, ˝e rozwiàzanianumeryczne sà w takim zagadnieniu ma∏o praktycz-ne. Zwiàzane jest to z charakterem otrzymywanychwyników w postaci ciàgu wektorów rozwiàzaniaw wybranych punktach czasowych. Niestety roz-wiàzanie dyskretne nie pozwala na bezpoÊrednià oce-n´ wp∏ywu poszczególnych parametrów modelu nacharakterystyki widmowe.

Sytuacja zmienia si´ radykalnie w momencie zna-lezienia zamkni´tego rozwiàzania. Mo˝liwe jest wtedywykorzystanie ca∏ego wachlarza metod analizy ma-tematycznej w celu zbadania otrzymanych rozwiàzaƒ,a w konsekwencji wykorzystania wyników do procesuidentyfikacji parametrycznej modelu.

Model uk∏adu wirujàcegoz zaburzeniem momentu obrotowego

Zjawisko zaburzenia momentu obrotowego jestpowszechne w szeroko poj´tej budowie i eksploatacjimaszyn. Wyst´puje np. we wszelkiego typu maszy-nach turbinowych lub silnikach t∏okowych. OczywiÊciew zale˝noÊci od parametrów uk∏adu i punktu pracy,zmiennoÊç momentu oraz nieod∏àczne drganiaskr´tne b´dà osiàgaç ró˝ne amplitudy. Problem tenjest o tyle istotny, ˝e w jego konsekwencji w uk∏a-dzie pojawiajà si´ znaczne nadwy˝ki dynamiczne.W przypadku silników t∏okowych drgania skr´tnew otoczeniu cz´stoÊci w∏asnej mogà nawet dopro-wadziç do uszkodzenia obiektu. Ponadto w oblicze-niach wytrzyma∏oÊciowych nale˝y uwzgl´dniç wy-trzyma∏oÊç zm´czeniowà. Zasadniczo mo˝na okreÊ-liç 3 êród∏a powstawania zjawiska zaburzenia mo-mentu obrotowego:

– zmiennoÊç momentu nap´dowego w zale˝noÊciod parametrów pracy uk∏adu, tj. czasu, po∏o˝enia,pr´dkoÊci itp.,

– zmiennoÊç momentu oporowego w zale˝noÊciod parametrów pracy uk∏adu, tj. czasu, po∏o˝enia,pr´dkoÊci itp.,

– zale˝noÊç parametrów uk∏adu, takich jak sztyw-noÊç, t∏umienie itp., od parametrów pracy uk∏adu,tj. czasu, po∏o˝enia, pr´dkoÊci itp.

W celu zbadania tych zjawisk dog∏´bniej zapro-ponowano model o wysokim poziomie abstrakcji,w którym wyst´powanie drgaƒ skr´tnych ma zna-czàcy wp∏yw na dynamik´ ca∏ego uk∏adu. Zapro-ponowany model fizyczny (rys. 1) sk∏ada si´ z tarczyo masie m i momencie bezw∏adnoÊci I, zamocowanejmimoÊrodowo na wale, w odleg∏oÊci e od osi obrotu.Sam wa∏ jest podatny gi´tnie oraz sztywny skr´tnie.SztywnoÊç gi´tna wa∏u wynosi k.

Pomimo pozornej prostoty tego modelu mo˝liwejest jego efektywne zastosowanie w opisie mate-matycznym bardziej skomplikowanych obiektów. Wa-runkiem jest poprawne przeprowadzenie procesu

Rys. 1. Model wa∏u [1]


Ograniczenie to mo˝na sformu∏owaç w nast´pujàcysposób:

(6)

gdzie: – maksymalny dopuszczalny iloraz ampli-

tudy pr´dkoÊci zaburzenia i pr´dkoÊci kàtowej wa∏u.

Po zastosowaniu za∏o˝eƒ (4) – (6) do uk∏adu równaƒ(1) – (3) oraz po przekszta∏ceniach algebraicznychi trygonometrycznych otrzymuje si´ nast´pujàceuproszczenie analizowanego problemu:

(7)

(8)

(9)

Stanowisko do badania wirnikówWeryfikacj´ zaproponowanego modelu mo˝na

przeprowadziç jedynie metodà doÊwiadczalnà. Tylkopoprawnie przeprowadzony eksperyment mo˝e byçostatecznym argumentem za przyj´ciem ka˝degozaproponowanego modelu oraz stosowanych uprosz-czeƒ. W tym celu zaprojektowano odpowiednie sta-nowisko badawcze, sk∏adajàce si´ z elementówwykorzystanych w analizowanym uk∏adzie. Stano-wisko zosta∏o z∏o˝one i przygotowane do urucho-mienia w Pracowni Wibroakustyki Instytutu PodstawBudowy Maszyn Politechniki Warszawskiej.

Ze wzgl´du na mo˝liwoÊci badawcze oraz dost´pnàinfrastruktur´ przyj´to nast´pujàce za∏o˝enia:

– mo˝liwoÊç badania wielu wirników o jednym lubkilku stopniach swobody,

– mo˝liwoÊç badania wirników o ró˝nych masachi sztywnoÊciach,

– mo˝liwoÊç wytwarzaniazmiennego momentu nap´do-wego lub oporowego z wyko-rzystaniem zewn´trznego me-chanizmu,

– maksymalna pr´dkoÊç ob-rotowa uk∏adu nie przekracza3000 obr/min,

– pomiary drgaƒ poprzecz-nych oraz skr´tnych b´dà rea-lizowane przy u˝yciu laserowychczujników przemieszczeƒ.

Gotowe do pracy stanowisko badawcze, któregoprojekt zosta∏ wykonany w ramach pracy przejÊciowejrealizowanej w Pracowni Wibroakustyki, przedsta-wiono na rys. 2.

Eksperyment weryfikujàcyZastosowany w eksperymencie wirnik zosta∏ wy-

konany ze stali (materia∏ o liniowych charakterys-tykach). W trakcie eksperymentu zadawano sta∏àpr´dkoÊç kàtowa wa∏u oraz badano drgania usta-lone obiektu. W zwiàzku z tym, w równaniach (7) – (9),z dobrym przybli˝eniem mo˝na przyjàç:

(10)

(11)

(12)

Do wyznaczenia ca∏ek szczególnych uk∏adu (7) – (9)wykorzystano metod´ Krylowa-Bogulobova [3, 4].Rozwiàzanie analizowanego uk∏adu równaƒ ma na-st´pujàcà postaç:

(13)

(14)

(15)

gdzie: – cz´stoÊç zaburzenia.

Rys. 2. Projekt stanowiska badawcze-go: obiekt badany – 7, podpory – 1 i 2;tuleje redukcyjne – 5 i 6; ∏o˝yskoliniowe 10 [2]


W rozpatrywanym eksperymencie cz´stoÊç wy-twarzanego zaburzenia momentu by∏a 3 razy wi´kszani˝ pr´dkoÊç kàtowa wa∏u:

(16)

Widmo rozwiàzania dla zadanych wartoÊci pa-rametrów uk∏adu przedstawiono na wykresach(rys. 3 i 4).

Zestawienie wyników eksperymentu zosta∏o przed-stawione na wykresach (rys. 5 i 6).

Identyfikacja parametryczna modeluDysponowanie danymi eksperymentalnymi umo˝-

liwia bezpoÊrednià konfrontacj´ modelu z rzeczy-wistoÊcià. Analizowane rozwiàzanie teoretyczne jestjednoznacznie okreÊlone przez wiele parametrów(ogólnie parametry te mo˝na oznaczyç ). Przez po-równanie pomiarów doÊwiadczalnych i rozwiàza-nia , modelu teoretycznego mo˝liwe jestwyznaczenie wartoÊci parametrów pe∏niàcychw tak postawionym zadaniu rol´ zmiennych decy-zyjnych. Sformu∏owanie to mo˝na zapisaç nast´-pujàco w dziedzinie czasu [5]:

Rys. 3. Widmo przemieszczeƒ poprzecznych wirnika – obliczenia modelowe

Rys. 4. Widmo przemieszczeƒ poprzecznych wirnika – obliczenia modelowe z uwz-gl´dnieniem pomiaru

(17)

gdzie: – rozwiàzanie mode-

lowe, – wynik eksperymentu,

– operator selekcji w dzie-dzinie czasu,

– dopuszczalny sumarycznyb∏àd procesu identyfikacji.

W tym miejscu warto podkreÊliçkoniecznoÊç wykorzystania opera-tora selekcji w dziedzinie czasu .Podyktowane jest to brakiem mo˝-liwoÊci zarejestrowania sygna∏u

bez dodatkowych informacjiniezwiàzanych z identyfikowanymmodelem. W ten sposób nadmiaro-we informacje sà usuwane, a b∏´dyprocesu identyfikacji sà mniejsze.

Ze wzgl´du na charakter otrzy-mywanych wyników (sygna∏y okre-sowe spe∏niajàce warunki Dirichleta)oraz aktualnie stosowane technikianalizy sygna∏ów, wygodnie jest do-konaç transformacji równania (17)do dziedziny cz´stotliwoÊci:

(18)

(19)

gdzie: – wynik eksperymentu, – operator selekcji i uÊred-

niania w dziedzinie cz´stotliwoÊci.

Dla rozpatrywanego zagadnie-nia (7) – (9) zaproponowano dwu-etapowy proces identyfikacji mo-delu parametrycznego. W pierw-szym kroku ustalano wartoÊci nie-znanych cz´stotliwoÊci, a nast´pniew kolejnym etapie ustalano am-plitudy (rys. 7, 8). Podyktowane toby∏o strukturà widmowà otrzymy-wanych wyników (13) – (14), w którejamplitudy zale˝à od cz´stotliwoÊcidrgaƒ (jak w przypadku drgaƒ wy-muszonych).


W celu porównywania wyników teoretycznychi doÊwiadczalnych przyj´to metryk´ w postaci ilo-czynu skalarnego sygna∏u badanego z sygna∏emsinusoidalnym o poszukiwanej cz´stotliwoÊci:

(20)

lub w postaci unormowanej:

PodsumowanieZnalezienie rozwiàzania przedstawionego w pracy

modelu dynamicznego wirnika z uwzgl´dnieniemdzia∏ania zaburzonego momentu obrotowego jestmo˝liwe. W tym celu nale˝y dokonaç odpowiednichuproszczeƒ przedstawionych w treÊci artyku∏u. Zna-lezienie ca∏ek analizowanego uk∏adu równaƒ jestbardzo po˝àdane ze wzgl´du na jego analitycznycharakter. Dzi´ki temu mo˝liwe jest wykorzystanieca∏ego spektrum metod matematycznych w procesieprojektowania.

(21)

Rys. 5. Widmo przemieszczeƒ poprzecznych wirnika – eksperyment (skala liniowa)

Rys. 6. Widmo przemieszczeƒ poprzecznych wirnika – eksperyment (skala logarytmiczna)


Jednak samo rozwiàzanie nie tworzy rzeczywis-toÊci. Konieczna jest weryfikacja doÊwiadczalna zna-lezionego wyniku. Jedynie konfrontacja modeluz eksperymentem mo˝e daç pewnoÊç dotyczàcà jegopoprawnoÊci. Wyniki przeprowadzonych badaƒ sta-nowiskowych pokazujà pewnà zgodnoÊç przewi-dywaƒ teoretycznych z doÊwiadczeniami.

OczywiÊcie, ze wzgl´dów technicznych i rachun-kowych, niemo˝liwe jest uwzgl´dnienie wszystkichzjawisk fizycznych w modelu. Fakt ten mo˝e byçjednà z wielu przyczyn obserwowanych niezgod-noÊci. W celu wyeliminowania niezb´dnych uprosz-czeƒ warto uwzgl´dniane w modelu zjawiska po-traktowaç w sposób ogólny. Nast´pnie tak dobraçwartoÊci parametrów modelu, aby uzyskaç zgod-noÊç z wynikami doÊwiadczalnymi, czyli dokonaçidentyfikacji parametrycznej modelu. Ze wzgl´du nacharakter otrzymywanych wyników proces ten naj-lepiej jest wykonywaç w dziedzinie cz´stotliwoÊci,w dwóch etapach. Na poczàtku okreÊliç nieznane

cz´stotliwoÊci sk∏adowych, a nast´pnie znaleêç ichamplitudy. Tak zaproponowany algorytm zosta∏wykorzystany do wyników badaƒ zaprezentowanychw treÊci artyku∏u. W ten sposób uda∏o si´ poprawniezidentyfikowaç model dynamiczny uk∏adu wirni-kowego ze sprz´˝eniem drgaƒ skr´tnych i gi´tnych,co Êwiadczy o jego u˝ytecznoÊci.

LITERATURA

1. Dàbrowski Z.: Wa∏y maszynowe. Paƒstwowe WydawnictwoNaukowe, Warszawa 1999.

2. Kinalski A.: Projekt stanowiska badawczego do analizysprz´˝enia drgaƒ poprzecznych oraz skr´tnych w uk∏adachwirujàcych. Praca przejÊciowa ZPKiEM, Politechnika War-szawska rok 2014.

3. Pilipchuk V.N.: Nonlinear Dynamics: Between Linear andImpact Limits. Springer, Berlin 2010.

4. Minorsky N.: Drgania nieliniowe. Paƒstwowe WydawnictwoNaukowe, Warszawa 1967.

5. Batko W., Dàbrowski Z., Kiciƒski J.: Nonlinear Effects inTechnical Diagnostics. ITE-PIB, Radom 2008.

Rys. 7. Etap 1 procesu identyfikacji modelu parametrycznego – identyfikacja cz´stotliwoÊci

Rys. 8. Etap 2 procesu identyfikacji modelu parametrycznego – identyfikacja amplitud


W obecnym czasie w∏aÊciciele i u˝ytkownicy jed-nostek p∏ywajàcych wymagajà od projektantówi producentów du˝ej ˝ywotnoÊci, a przede wszyst-kim niezawodnoÊci okr´tów w trudnych warunkacheksploatacji. Jednym z podstawowych zespo∏ów,którego trwa∏oÊç i niezawodnoÊç przek∏ada si´

zastosowano w USA na poczàtku XX wieku w prze-myÊle okr´towym do t∏umienia drgaƒ skr´tnychwa∏ów rozrzàdu w silnikach okr´tów podwod-nych [2].

Przyk∏adowe rozwiàzanie konstrukcyjne t∏umika WTpokazano na rys. 1.

Badania wiskotycznych t∏umików drgaƒ skr´tnychwa∏u korbowego silnika spalinowego

The viscous torsional vibration dampers of thecombustion engine crankshaft researches

CELINA JAGIE¸OWICZ-RYZNAR

Streszczenie: W artykule przedstawiono problematyk´ sprawdzenia przydatnoÊci do dalszej eksploatacji wiskotycznycht∏umików drgaƒ skr´tnych. Na specjalnie utworzonym stanowisku badawczo-pomiarowym ustalono charakterystykiamplitudowo-cz´stotliwoÊciowe, na podstawie których oceniono stan techniczny t∏umików.

S∏owa kluczowe: t∏umik wiskotyczny, wspó∏czynnik t∏umienia, skutecznoÊç, moment bezw∏adnoÊci

Abstract: The usefulness testing of the viscous torsional vibration dampers to the further exploitation is the issue of thispaper. On the specially created research work station the amplitude-frequency characteristics, being the base to assessthe dampers technical state, were determined.

Keywords: viscous damper, damping factor, efficiency, the moment of inertia

w sposób bezpoÊredni na niezawodnoÊç jednostkip∏ywajàcej, jest silnik. Stan techniczny silnika zale˝yprzede wszystkim od u˝ytkowania, czyli odpowied-niego diagnozowania, serwisowania, a tak˝e od wy-miany odpowiednich podzespo∏ów [1, 2]. Problem tendotyczy mi´dzy innymi t∏umików drgaƒ skr´tnych.

SpoÊród wielu rozwiàzaƒ konstrukcyjnych naj-cz´Êciej stosowane w przemyÊle okr´towym sà t∏u-miki wiskotyczne (WT). Pierwsze tego typu t∏umiki

Dr in˝. Celina Jagie∏owicz-Ryznar – Politechnika Rze-szowska im. I. ¸ukasiewicza, Al. Powstaƒców Warszawy 12,Rzeszów 35-959, [email protected].

Wiskotyczny t∏umik drgaƒ skr´tnych sk∏ada si´z trzech podstawowych cz´Êci: obudowy, pokrywyi pierÊcienia bezw∏adnoÊciowego [2]. PierÊcieƒ bez-w∏adnoÊciowy zanurzony jest w cieczy, która wype∏niaobudow´, jednoczeÊnie pozycjonowany jest w obu-dowie przez ∏o˝yska promieniowe lub osiowe [1].

Do nape∏niania t∏umików wiskotycznych sto-suje si´ stabilizowane oleje silikonowe o lepkoÊci do1 000 000 cSt (rys. 2).

Wymiary geometryczne t∏umików zale˝à od wy-magaƒ stawianych przez producenta silnika orazwielkoÊci przestrzeni w komorze silnika, w którejt∏umik ma byç zamontowany [1, 2].

Rys. 1. Wiskotyczny t∏umik drgaƒ skr´tnych: a) przekrój [2], b) widok z zamkni´tà pokrywà [1]

a) b)


T∏umiki te powinny byç serwisowane co 12 000 go-dzin. Serwisowanie t∏umika polega na pobraniu prób-ki oleju silikonowego oraz okreÊleniu stopnia jegozanieczyszczenia i lepkoÊci. Us∏ug´ takà wykonujàwyspecjalizowane firmy. Na podstawie wyników ba-daƒ oleju silikonowego mo˝na dopuÊciç t∏umik dodalszej eksploatacji, a w przypadku zdecydowanejzmiany lepkoÊci oleju silikonowego lub du˝ej iloÊci

zanieczyszczeƒ t∏umik musi byç poddany przeglàdowilub regeneracji [2, 3].

Okresowa diagnostyka (badania) t∏umików mo˝ebyç prowadzona jedynie przez wyspecjalizowanypersonel firmy produkujàcej lub serwisujàcej t∏umi-ki, posiadajàcej stosowne certyfikaty (rys. 3).

Jednà z takich firm jest firma DAMPOL, w którejprzeprowadzono badania. Przedsi´biorstwo DAMPOLposiada nowoczesne zaplecze pomiarowe wraz zespecjalistycznym parkiem maszynowym.

Badaniu poddano wiskotyczne t∏umiki drgaƒ skr´t-nych wa∏u korbowego silnika 2112SSF, który jestg∏ównym silnikiem jednostek p∏ywajàcych. Schematstanowiska pomiarowo-badawczego oraz wymiaryt∏umika pokazano na rys. 4.

Stanowisko, na którym przeprowadzano badania,sk∏ada si´ z u∏o˝yskowanego wa∏u o d∏ugoÊci oko∏o1000 mm, jednym koƒcem przyspawanego na sztyw-no do p∏yty, na którego drugim swobodnym koƒcuzamontowano ko∏nierz, w celu umo˝liwienia monta˝ubadanego t∏umika drgaƒ skr´tnych.

Do swobodnego koƒca wa∏u promieniowo, nasztywno zamontowano dêwigni´ o d∏ugoÊci oko∏o500 mm, na koƒcu której zainstalowano silnik elekt-

Rys. 3. Wiskotyczny t∏umik drgaƒ skr´tnych: a) widok t∏umika ze zdemontowanà pokrywà i widocznym olejem silikonowymo konsystencji ˝elu, b) widoczne adhezyjne w˝ery, które powsta∏y w wyniku nieprawid∏owego magazynowania lub eksploatacjit∏umika [1]

Rys. 2. Olej silikonowy z widocznymi wtràceniami metalicz-nymi [1]

Rys. 4. Schemat stanowiska pomiarowo-badawczego

a) b)


ryczny. Na wale wirnika zamontowano niewywa-˝onà mas´. WielkoÊç niewywa˝enia mo˝na regu-lowaç. Na swobodnym koƒcu wa∏u zamontowanoczujnik drgaƒ skr´tnych. Silnik elektryczny po w∏à-czeniu obraca si´, powodujàc drgania dêwigni, któraz kolei poprzez sztywne po∏àczenie z wa∏em wywo-∏uje jego drgania skr´tne, które badany t∏umikeliminuje. WielkoÊç drgaƒ skr´tnych mierzy czujniki przekazuje do rejestratora. Cz´stoÊç drgaƒ zmieniasi´, zmieniajàc obroty silnika elektrycznego i za-pewniajàc cz´stoÊç drgaƒ w przedziale 60 – 80 rad/s,co odpowiada pr´dkoÊci obrotowej wa∏u g∏ównegosilnika spalinowego jednostki p∏ywajàcej w zakresie:od 573 do 764 obr/min.

Zmiana po∏o˝enia masy powodowa∏a zmian´ am-plitudy si∏y wymuszajàcej drgania skr´tne wa∏upomiarowego. Badania polega∏y na wyznaczeniucharakterystyk amplitudowo-cz´stoÊciowych (rys. 5)dla dwóch t∏umików:

� WT-1/ t∏umik sprawdzany przekazany do rege-neracji – charakterystyki 1 i 3;

� WT-2/ t∏umik wzorcowy – charakterystyki 2 i 4.Producent t∏umika udost´pni∏ nast´pujàce dane

techniczne badanego t∏umika:lp = 13,4 kgm2 – moment bezw∏adnoÊci pierÊcienia;lo = 8,7 kgm2 – moment bezw∏adnoÊci obudowy

i pokrywy;lskut. = 14,6 kgm2 – skuteczny moment bezw∏ad-

noÊci.LepkoÊç kinematyczna oleju silikonowego –

150 000 cSt w temperaturze 25°C.Badania przeprowadzono przy dwóch amplitudach

wymuszenia:

� „ma∏ej” – charakterystyki 3 i 4 – wielkoÊç masyniewywa˝onej 50 g

� „du˝ej” – charakterystyki 1 i 2 – wielkoÊç masyniewywa˝onej 100 g

Celem badaƒ by∏o sprawdzenie, czy t∏umik WT-1nadaje si´ do dalszej eksploatacji, wzgl´dnie doremontu. Badane t∏umiki nale˝à do grupy „du˝ych”t∏umików, których koszt wykonania mo˝e byçwysoki.

Ustalenie wzorcowego t∏umika odbywa∏o si´ przeznadzór produkcji tego t∏umika. T∏umik ten póêniejzosta∏ zamontowany na silniku 2112SSF i gdzie by∏ymierzone drgania skr´tne wa∏u korbowego. Poziomdrgaƒ wa∏u korbowego silnika by∏ zgodny z wa-runkami odbioru silnika.

Moment skuteczny wynosi:

lskut. = lo + lef (1)

(2)

lef – efektywny moment bezw∏adnoÊci t∏umika WT [4].

Stàd wspó∏czynnik t∏umienia efektywnego t∏umikadla danego ω, jest równy:

(3)

Po podstawieniu danych otrzymano: α = ok. 11,9ω,Nms.

Rys. 5. Charakterystyki amplitudowo-cz´stoÊciowe badanych t∏umików: 1 – t∏umik WT-1 przekazany do regeneracji – wymuszenie„du˝e”, 2 – t∏umik WT-2 wzorcowy – wymuszenie „du˝e”, 3 – t∏umik WT-1 przekazany do regeneracji – wymuszenie „ma∏e”,4 – t∏umik WT-2 wzorcowy – wymuszenie „ma∏e”


Na wykresie (rys. 6) przedstawiono zale˝noÊç ener-gii (wzgl´dnej) rozproszonej w t∏umiku wiskotycz-nym w ciàgu jednego okresu w funkcji wspó∏czyn-nika η:

(4)

Na podstawie wykresu (rys. 6) optymalny wspó∏-czynnik t∏umienia αopt (η = 1) jest równy

αopt = lp · ω (5)

Przy optymalnym t∏umieniu efektywny momentbezw∏adnoÊci:

lef = 0,5 · lp (6)

SkutecznoÊç t∏umika drgaƒ zale˝y od cz´stoÊci, przyktórej „pracuje”. Najwi´kszà skutecznoÊç t∏umik ma(teoretycznie) w rezonansie, a praktycznie w strefierezonansu.

W przypadku t∏umienia drgaƒ skr´tnych wa∏u kor-bowego silnika spalinowego w miejsce ω we wzo-rze (5) nale˝y podstawiç g∏ównà cz´stoÊç skr´tnàwa∏u ∏àcznie z t∏umikiem, co oznacza, ˝e t∏umik do-biera si´ (lub projektuje) do pracy w rezonansie(praktycznie: do pracy w strefie rezonansowej). Zakresstrefy rezonansowej nrez ∈ <nMIN, nMAX> zale˝y odwartoÊci dopuszczalnej drgaƒ skr´tnych wa∏u kor-bowego silnika spalinowego.

WnioskiSprawdzany t∏umik przy zwi´kszonym wymusze-

niu (wykres 1, rys. 5), w porównaniu z t∏umikiem„dobrym”, przy tym samym wymuszeniu (wykres 2,rys. 5), mia∏ drgania zwi´kszone w rezonansieo ok. 32,5%. Ten sam t∏umik przy zmniejszonymwymuszeniu (wykres 3, rys. 5), w porównaniu z t∏u-mikiem „dobrym” (wykres 4, rys. 5), mia∏ drganiazwi´kszone o ok. 18,2%. Na tej podstawie stwier-dzono, ˝e badany t∏umik WT-1 nie nadaje si´ do eks-ploatacji. Poniewa˝ cz´stoÊci rezonansowe bada-nych t∏umików by∏y takie same ω = 65 ±1,1/rad orazt∏umik TW-1 nie utraci∏ ca∏kowicie sprawnoÊci, to

z du˝ym prawdopodobieƒstwem mo˝nastwierdziç, ˝e t∏umik WT-1 nadaje si´do remontu. Dok∏adna ocena stanutechnicznego t∏umika jest mo˝liwa pojego demonta˝u. Badane t∏umiki na-le˝à do kategorii „du˝ych” t∏umików,których koszt wykonania jest znaczny,remont t∏umika mo˝e byç wówczasuzasadniony ekonomicznie, uwzgl´d-

niajàc fakt, ˝e konstrukcja t∏umika jest prosta, a samremont mo˝e polegaç g∏ównie na wymianie czyn-nika t∏umiàcego. Przyj´to, ˝e t∏umik WT-1 w chwilioddania do eksploatacji by∏ sprawny, a pogor-szenie sprawnoÊci (skutecznoÊci) t∏umika nastàpi∏ow czasie jego eksploatacji. Dla ka˝dego t∏umika,szczególnie typu „du˝ego” i specjalnego przezna-czenia (np. do silników okr´towych), powinien byçokreÊlony czas eksploatacji (resurs) do przeglàdu(sprawdzenia sprawnoÊci t∏umika) i ewentualnegoremontu.

Resurs t∏umika powinien dotyczyç zarówno godzinpracy silnika, np. 100 tys. godz., jak i czasu od mon-ta˝u t∏umika do chwili wspomnianej kontroli.

T∏umik (silnik) nieeksploatowany przez odpowied-nio d∏ugi czas mo˝e „utraciç” sprawnoÊç na skutek:

– wystàpienia trwa∏ych odkszta∏ceƒ ∏o˝yska Êlizgo-wego w t∏umiku pod wp∏ywem stosunkowo znacz-nej si∏y ci´˝koÊci pierÊcienia (uwaga dotyczy „du˝ych”t∏umików), która dzia∏a ca∏y czas w tym samymmiejscu. W strefie kontaktu pomi´dzy stykajàcymisi´ powierzchniami pierÊcienia i panewki wyst´-puje zjawisko pe∏zania, którego skutkiem mo˝e byçcz´Êciowe „zakleszczenie” ∏o˝yska, a po uruchomie-niu silnika – jego zatarcie. T∏umik WT (silnik) powi-nien byç, co pewien czas, uruchamiany (bez obcià-˝enia) w celu przesmarowania i zmiany miejscstyku wszystkich w´z∏ów tarciowych ca∏ego uk∏adusilnik – t∏umik;

– „bezruchu” pierÊcienia (w d∏ugim przedzialeczasu wyst´puje zjawisko starzenia si´ p∏ynu t∏u-miàcego, co mo˝e spowodowaç znaczne zmniejszeniejego lepkoÊci);

– rozpadu d∏ugich wiàzaƒ molekularnych w olejusilikonowym, dlatego te˝ producent oleju siliko-nowego zaleca, ˝e po roku sk∏adowania koniecznejest cz´ste sprawdzanie jego lepkoÊci.

LITERATURA

1. DAMPOL Budy G∏ogowskie. Materia∏y firmowe, 2014.2. Homik W.: Szerokopasmowe t∏umiki drgaƒ skr´tnych.

WNITE-PIB, Radom 2012.3. Homik W.: Projektowanie wiskotycznych t∏umików drgaƒ

skr´tnych. Przeglàd Mechaniczny, nr 10, 2007.4. Giergiel J.: T∏umienie drgaƒ mechanicznych. WNT, War-

szawa 1990.

Rys. 6. Wykres energii rozproszonej (wzgl´d-nej) w t∏umiku WT w funkcji η [4]


Wspó∏czeÊnie wiele ga∏´ziprzemys∏u wykorzystuje pojaz-dy poruszajàce si´ w terenieczy te˝ maszyny do prac ziem-nych. Nale˝à do nich przedewszystkim budownictwo, rol-nictwo, górnictwo oraz prze-mys∏ wojskowy. Rosnàce wy-magania dotyczàce mobilnoÊcipojazdów terenowych i maszynroboczych wymuszajà na kon-struktorach sta∏e poszukiwa-nia lepszych rozwiàzaƒ, oferu-jàcych wi´ksze pr´dkoÊci orazwi´ksze si∏y trakcyjne przymniejszej destrukcji pod∏o˝ai mniejszym zu˝yciu paliwa.Projektowanie i optymalizacjatych pojazdów wymaga znajo-

moÊci opisu zjawisk w postaci modeli matematycz-nych wspó∏dzia∏ania elementów jezdnych czy narz´dziroboczych z gruntem (rys. 1). Jednak˝e wspó∏czesnanauka nie dysponuje dotychczas zadowalajàcymimodelami matematycznymi, poniewa˝ w∏aÊciwoÊci

Innowacyjne urzàdzeniedo eksperymentalnej identyfikacji dynamicznychwskaêników interakcji mobilnych maszyn roboczychz pod∏o˝em odkszta∏calnym

Innovative system for experimental prediction of dynamicinteraction between off-road machines and terrain

PIOTR DUDZI¡SKIDAMIAN STEFANOW

Streszczenie: W artykule zaprezentowano zwi´z∏y opis innowacyjnego urzàdzenia do eksperymentalnej identyfikacjidynamicznych wskaêników interakcji mobilnych maszyn roboczych z pod∏o˝em odkszta∏calnym. Dzi´ki obszernejanalizie literatury Êwiatowej dotyczàcej obecnie wyst´pujàcych metod badania w∏asnoÊci wytrzyma∏oÊciowych gruntów,mo˝liwe by∏o zaprojektowanie nowatorskiego urzàdzenia pozbawionego wielu wad wyst´pujàcych w rozwiàzaniachkonwencjonalnych. Na podstawie wst´pnych badaƒ innowacyjnym urzàdzeniem wykazano, ˝e gleby spoiste umacniajàsi´ nawet kilkakrotnie podczas dynamicznego Êcinania.

S∏owa kluczowe: terramechanika, grunt, podwozie

Abstract: The article presents a brief description of an innovative device for experimental prediction of dynamic interactionbetween off-road machines and terrain. After exhaustive analysis of existing methods of determination of soil properties,a new device was designed. Initial tests have shown that cohesive soils strengthen up to a few times during dynamicshearing.

Keywords: terramechanics, soil, undercarriage

Prof. dr hab. in˝. Piotr Dudziƒski, prof. zw. – kierownikKatedry In˝ynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemys-∏owych, Politechnika Wroc∏awska, Wybrze˝e Wyspiaƒskie-go 27, 50-370 Wroc∏aw, e-mail: [email protected];mgr in˝. Damian Stefanow – Katedra In˝ynierii MaszynRoboczych i Pojazdów Przemys∏owych, Politechnika Wroc-∏awska, Wybrze˝e Wyspiaƒskiego 27, 50-370 Wroc∏aw,e-mail: [email protected].

Rys. 1. Metodologia projektowania pojazdów terenowych – dlaracjonalnego doboru uk∏adu jezdnego konieczna jest znajo-moÊç zarówno parametrów pojazdu, jak i pod∏o˝a


gruntu sà losowo zmienne. Zale˝à tak˝e od chwilowychwarunków atmosferycznych.

W zwiàzku z tym do opisu tych zjawisk wykorzys-tywane sà odpowiednie wskaêniki testowe, tzw. analogiprocesu, pochodzàce z badaƒ eksperymentalnychgruntu, realizowanych za pomocà ró˝nych urzàdzeƒpomiarowych. Niestety te standardowe urzàdzenia zewzgl´du na ich geometri´, z regu∏y nieodpowiedniàkinematyk´ i quasi-statycznà realizacj´ procesu ba-dawczego wprowadzajà istotne b∏´dy do ekspery-mentalnej identyfikacji wskaêników oÊrodków roz-drobnionych.

Stan wiedzy i technikiWspó∏czesne firmy produkujàce urzàdzenia do

badaƒ eksperymentalnych gruntów oferujà szerokiwachlarz standaryzowanych urzàdzeƒ. Wi´kszoÊçz nich wywodzi si´ jednak z mechaniki gruntów, a wi´cprzystosowane sà do badaƒ z pr´dkoÊciami odpo-wiadajàcymi odkszta∏ceniom wyst´pujàcym w obiek-tach stanowiàcych przedmiot zainteresowania in˝y-nierii làdowej. Na przyk∏ad standardowy aparat bez-poÊredniego Êcinania, s∏u˝àcy do wyznaczania wy-trzyma∏oÊci gruntów na Êcinanie, umo˝liwia badaniez pr´dkoÊcià odkszta∏cenia od ok. 0,01 mm/min do1 mm/min. Pr´dkoÊç dynamicznego odkszta∏cenia

gruntu pod pojazdami terenowymi czy narz´dziamimaszyn roboczych si´ga nawet ponad 5 m/s [1].Porównujàc te pr´dkoÊci, widaç, ˝e dynamiczne Êci-nanie przebiega z pr´dkoÊcià nawet ponad 300 tysi´-cy razy wi´kszà ni˝ w standardowych urzàdzeniachpomiarowych. Pr´dkoÊç ta nie pozostaje bez wp∏ywuna w∏asnoÊci gruntu. Jak wykaza∏y badania przepro-wadzone przez autorów wynalazku zaprezentowanegow artykule, podczas dynamicznego Êcinania gruntuspoistego, zmierzona wytrzyma∏oÊç na Êcinanie mo˝ebyç kilkakrotnie wy˝sza ni˝ podczas Êcinania quasi--statycznego. Informacja ta staje si´ szczególnie istotnaw odniesieniu do aktualnego trendu wyst´pujàcegowÊród pojazdów terenowych i mobilnych maszynroboczych, jakim jest zwi´kszanie ich mobilnoÊci.Objawia si´ to przede wszystkim zwi´kszonymi pr´d-koÊciami, z jakimi si´ poruszajà, dochodzàcymi nawetdo 100 km/h. Du˝e pr´dkoÊci poruszania si´ tychpojazdów ujawniajà jednak problemy zwiàzane z dy-namikà, które dotychczas nie by∏y zidentyfikowane.Zagadnienie to jest równie˝ bardzo istotne w procesachroboczych maszyn zwiàzanych z odspajaniem gruntu.

Pr´dkoÊç pomiaru nie jest jedynym parametremwp∏ywajàcym na zmierzone w∏asnoÊci gruntu. W Êwia-towej literaturze mo˝na znaleêç liczne opracowaniadotyczàce wp∏ywu geometrii urzàdzenia pomiarowego

Rys. 2. Zale˝noÊç kohezji od metody pomiarowej dla 6 ró˝nych gruntów. Opracowaniew∏asne na podstawie [6]

Rys. 3. Zale˝noÊç kàta tarcia wewn´trznego od metody pomiarowej dla 6 ró˝nychgruntów; opracowanie w∏asne na podstawie [6]

na otrzymane wyniki. Badania takiejak [2 – 4] wykaza∏y, ˝e wielkoÊçpróbki gruntu poddanej pomiarompowinna mieç okreÊlone, minimal-ne wymiary, aby uniknàç wp∏ywuwielkoÊci ziarna na wyniki. Istotnesà tak˝e inne parametry, jak kine-matyka pomiaru [5] czy wielkoÊçpojemnika z gruntem w przypadkubadaƒ laboratoryjnych, co wynikaz tzw. efektu Êciany.

O tym, jak istotny jest dobórodpowiedniej metody badawczej,Êwiadczà wyniki badaƒ opubli-kowanych w Êwiatowej literaturze[6, 7]. Badania te wykaza∏y nawet6-krotne ró˝nice zmierzonych war-toÊci parametrów gruntu, w zale˝-noÊci od zastosowanego przy-rzàdu pomiarowego. Na rys. 2 i 3przedstawiono zestawienie wyni-ków badaƒ kohezji i kàta tarciawewn´trznego 6 ró˝nych gruntów,6 ró˝nymi metodami pomiaro-wymi przeprowadzone przez [6].Jeden z przyrzàdów, aparat ∏o-patkowy, jak widaç, nie jest od-powiedni do wyznaczania w∏aÊ-ciwoÊci gruntów niespoistych,podczas gdy pozosta∏e przyrzàdywykazujà znaczne rozbie˝noÊciw otrzymanych wynikach.

Ogromne ró˝nice w otrzymywa-nych wynikach sà efektem przedewszystkim znaczàco ró˝niàcych si´konstrukcji poszczególnych urzà-dzeƒ i przyrzàdów pomiarowych.Jak pokazano na rys. 4, zasadadzia∏ania standaryzowanych przy-rzàdów jest ró˝na i w ró˝ny sposób


wyznaczane sà parametry gruntu. Aparat trójosio-wego Êciskania (a) gwarantuje równomierny rozk∏adnapr´˝eƒ w badanej próbce, aczkolwiek nie ma wy-muszonej p∏aszczyzny Êcinania. W przypadku aparatubezpoÊredniego Êcinania (b), p∏aszczyzna Êcinania jestdoÊç jasno okreÊlona, aczkolwiek rozk∏ad napr´˝eƒnormalnych w próbce nie jest równomierny. Innymprzyrzàdem umo˝liwiajàcym bezpoÊrednie Êcinanie,lecz o kinematyce obrotowej, jest Êcinarka pierÊcie-niowa (c). Umo˝liwia ona wyznaczenie zarówno ko-hezji, jak i kàta tarcia wewn´trznego, lecz rozk∏adnapr´˝eƒ wzd∏u˝ ∏opatek pierÊcienia jest nierówno-mierny. Przyrzàdy takie jak aparat ∏opatkowy (d) s∏u˝àjedynie do okreÊlania kohezji gruntów spoistych.Obrotowa kinematyka ruchu przyrzàdów rzadko od-powiada kinematyce Êcinania gruntu pod elemen-tami jezdnymi pojazdów terenowych. Penetrometrsto˝kowy (e) natomiast daje informacje, przede wszyst-kim, o noÊnoÊci pod∏o˝a odkszta∏calnego. Nie maon praktycznego zastosowania przy okreÊlaniu wy-trzyma∏oÊci gruntu na Êcinanie.

Przeprowadzona analiza Êwiatowej literatury (którejtylko fragment przedstawiono w tym artykule) sk∏oni∏aautorów do opracowania koncepcji, a nast´pnie skon-struowania nowatorskiego urzàdzenia, które mo˝liwienajlepiej b´dzie odzwierciedlaç procesy zachodzàcemi´dzy elementami jezdnymi pojazdów terenowycha pod∏o˝em odkszta∏calnym, przy uwzgl´dnieniu dy-namiki tego procesu.

Koncepcja i projekt urzàdzeniaNa podstawie przeprowadzonej obszernej analizy

literatury powsta∏a koncepcja stworzenia urzàdzeniapomiarowego do wyznaczania w∏asnoÊci wytrzyma-∏oÊciowych gruntów na potrzeby okreÊlania dyna-micznych wskaêników interakcji mobilnych maszynroboczych z gruntem. Urzàdzenie – dzi´ki odpowied-niej geometrii, eliminujàcej tzw. efekt skali, kinema-tyce kopiujàcej badane zjawisko, a przede wszystkimrealizacji procesu z du˝ymi pr´dkoÊciami – umo˝liwiaidentyfikacj´ eksperymentalnà parametrów wytrzy-ma∏oÊciowych gruntu w sposób mo˝liwie najlepiejnaÊladujàcy procesy zachodzàce pod elementamijezdnymi pojazdów. Do podstawowych za∏o˝eƒ kon-strukcyjnych przyrzàdu, nale˝à:

– odpowiednia wielkoÊç (powierzchnia Êcinania niemniejsza ni˝ 300 cm2),

– pr´dkoÊci Êcinania odpowiadajàce tym wyst´pu-jàcym mi´dzy elementami jezdnymi bàdê narz´dziami

roboczymi a glebà (zakres pr´dkoÊci pomiarowychod kilku mm/s do kilkuset cm/s),

– liniowa kinematyka ruchu (odpowiednia dla danejklasy modelowanego elementu jezdnego),

– sta∏a si∏a powodujàca naciski jednostkowe dlapomiarów wytrzyma∏oÊci na Êcinanie,

– unikni´cie oporów spychania (efektu buldo˝era),– mo˝liwoÊç stosowania do badaƒ laboratoryjnych

oraz terenowych,– mo˝liwoÊç badaƒ w du˝ym zakresie obcià˝eƒ

normalnych.Na rys. 5 przedstawiono ide´ funkcjonowania urzà-

dzenia i mierzone parametry.Na podstawie przedstawionej koncepcji powsta∏

projekt urzàdzenia w formie modelu podwozia gà-sienicowego [8]. Powierzchnia pozostajàca w kon-takcie z pod∏o˝em jest regulowana w zakresie od 350do 500 cm2. Kinematyka Êcinania gleby jest liniowa,w pe∏ni odpowiadajàca kinematyce ruchu elementówjezdnych i niektórych narz´dzi maszyn roboczychi rolniczych. Âcinanie wyst´puje wzd∏u˝ p∏aszczyz-ny wyznaczonej przez ostrogi gàsienicy. Rozwiàzaniew postaci modelu podwozia gàsienicowego gwa-rantuje pomiar wolny od efektu buldo˝era, wyst´pu-jàcy w przypadku Êcinania w aparacie skrzynkowym,ostrogà bàdê oprzyrzàdowanym ko∏em, które toczysi´ po pod∏o˝u. Dzi´ki temu mo˝liwe jest stworzeniewarunków, które w znacznym stopniu spe∏niajà za-∏o˝enia kryterium Coulomba (w przypadku wyst´-powania efektu buldo˝era trudno oceniç, jaki wp∏ywna zmierzony opór Êcinania ma opór spychania). Modelpodwozia gàsienicowego zamocowany jest do ramyza pomocà dwóch prowadnic liniowych – pionoweji poziomej. Mo˝e on poruszaç si´ jedynie wzd∏u˝ pio-nowej prowadnicy liniowej. Mi´dzy ramà a mode-lem zamocowany jest liniowy czujnik przemieszczeƒ,który rejestruje g∏´bokoÊç osiadania w czasie pomiaru.Ruch modelu wzd∏u˝ prowadnicy poziomej zablo-kowany jest przy u˝yciu czujnika si∏y, który mierzy si∏´uciàgu (netto). Naciski normalne generowane sà zapomocà grawitacyjnego obcià˝enia. W celu umo˝-liwienia badania w du˝ym zakresie pr´dkoÊci Êcinaniado nap´du urzàdzenia wykorzystano nap´d hydrau-

Rys. 4. Zasada dzia∏ania podstawowychurzàdzeƒ do wyznaczania parametrówwytrzyma∏oÊciowych gruntów stosowa-nych w mechanice gruntów: a) aparattrójosiowego Êciskania, b) aparat bez-poÊredniego Êcinania, c) Êcinarka pierÊ-cieniowa (tzw. bevametr prof. Bekkera),d) aparat ∏opatkowy, e) penetrometrsto˝kowy (cone penetrometer)

Rys. 5. Schemat urzàdzenia i mierzone para-metry: V(t) – zmienna pr´dkoÊç penetracji (pla-nowane), FN – obcià˝enie normalne, z(t) – g∏´-bokoÊç osiadania, A – powierzchnia Êcinania,M – moment nap´dowy, ω(t) – pr´dkoÊç ko∏anap´dowego, j – przemieszczenie liniowe gàsie-nicy, Fd – si∏a uciàgu netto, τmax – maksymalnenapr´˝enie Êcinajàce

a) b) c) d) e)


liczny z akumulatorem wytwarzajàcym du˝e przep∏ywyoraz dwa reduktory, które montowane sà w uk∏adprzeniesienia nap´du podczas pomiarów z ma∏à pr´d-koÊcià Êcinania. Konstrukcja urzàdzenia umo˝liwiaÊcinanie oÊrodków rozdrobnionych z pr´dkoÊciamiod ok. 1 mm/min do 300 000 mm/min (5 m/s). Na walenap´dowym zamocowano enkoder s∏u˝àcy do okreÊ-lania pr´dkoÊci kàtowej i obrotu ko∏a nap´dowego.Z wartoÊci tych wyliczane jest odkszta∏cenie orazpr´dkoÊç odkszta∏cenia. Jako element jezdny wyko-rzystano gàsienic´ aluminiowà. Jest ona naciàgni´tami´dzy ko∏em nap´dowym a dwoma ko∏ami noÊnymi,o regulowanym rozstawie. Umo˝liwia to regulacj´powierzchni kontaktu z pod∏o˝em. Naciàg gàsienicyrealizowany jest za pomocà Êruby rzymskiej po∏à-czonej z czujnikiem si∏y, który pozwala rejestrowaçsi∏´ naciàgu. Konstrukcja umo˝liwia pomiary w zakre-sie obcià˝eƒ odpowiadajàcych normalnym naciskomjednostkowym do ok. 150 kPa. Istnieje mo˝liwoÊçpod∏àczenia do urzàdzenia dodatkowego si∏ownikaumo˝liwiajàcego pomiary przy zmiennej pr´dkoÊciosiadania. W celu umo˝liwienia badaƒ laboratoryjnychstanowisko zosta∏o wyposa˝one w zbiornik glebowyo wymiarach 45x45x70 cm.

Urzàdzenie zosta∏o zg∏oszone jako wynalazek w urz´-dzie patentowym, a nast´pnie wykonane w KatedrzeIn˝ynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemys∏o-wych (KIMRiPP) Politechniki Wroc∏awskiej. Aktualnietrwajà badania z jego u˝yciem. Wst´pne badania la-boratoryjne i polowe wykaza∏y kilkukrotny wzrostwytwarzanej si∏y uciàgu podczas pomiarów dynamicz-nych wzgl´dem pomiarów quasi-statycznych. Pla-nowane sà badania zarówno laboratoryjne, jak i tere-nowe. Na rys. 6 przedstawiono fotografi´ urzàdzeniaznajdujàcego si´ w laboratorium KIMRiPP, a na rys. 7fotografi´ urzàdzenia podczas badaƒ terenowych.

PodsumowanieNa podstawie analizy stanu wiedzy i techniki opra-

cowano koncepcj´ innowacyjnego urzàdzenia doeksperymentalnej identyfikacji dynamicznych wskaê-ników interakcji mobilnych maszyn roboczych z pod-∏o˝em odkszta∏calnym, eliminujàcego wady znanychstandardowych rozwiàzaƒ. Urzàdzenie to, dzi´ki eli-minacji tzw. efektu skali, a przede wszystkim dzi´kirealizacji procesu o kinematyce i dynamice odpowia-

dajàcej badanemu zjawisku oraz unikni´ciu efektuspychania gruntu, stanowi rozwiàzanie nieposiada-jàce swojego odpowiednika w skali Êwiatowej. W Ka-tedrze In˝ynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Prze-mys∏owych trwajà aktualnie prace badawcze nadró˝nymi oÊrodkami rozdrobnionymi. Wst´pne wynikiwykaza∏y, ˝e spoiste oÊrodki rozdrobnione umacniajàsi´ podczas dynamicznego Êcinania nawet kilkukrotniewzgl´dem Êcinania quasi-statycznego.

Nale˝y dodaç, ˝e urzàdzenie to na Mi´dzynaro-dowych Targach WynalazczoÊci, Badaƒ Naukowychi Nowych Technik BRUSSELS INNOVA 2013 w Brukselioraz na Mi´dzynarodowej Wystawie Wynalazkóww Genewie w roku 2014 zosta∏o wyró˝nione z∏otymimedalami.

LITERATURA1. Dudziƒski P.: Contribution to the studies on the dynamic

shearing strength of soils. 9th International Conference ofISTVS, Barcelona, Spain, 31st August – 4th September 1987.

2. Cerato A.B., Lutenegger A.J.: Scale effects of shallow foun-dation bearing capacity on granular material. Journal ofGeotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 133,No. 10, October, 2007, pp. 1192 –1202.

3. Dadakh R., Ghafoori M., Ajalloeian R., Lashkaripour G.R.:The Effect of Scale Direct Shear Test on the Strength Pa-rameters of Clayey Sand in Isfahan City, Iran. Journal ofApplied Sciences, Vol. 10, No. 18, 2010, pp. 2027 – 2033.

4. Wu P., Matsushima K., Tatsuoka F.: Effects of Specimen Sizeand Some Other Factors on the Strength and Deformation ofGranular Soil in Direct Shear Tests. Geotechnical TestingJournal, Vol. 31, No. 1, 2008, pp. 45 – 64.

5. Kogure K., Yamaguchi H., Ohira Y.: Comparison of strengthand soil thrust characteristics among different soil shear tests.Journal Terramechanics, Vol. 25, No. 3, 1988, pp. 201 – 221.

6. Stafford J.V., Tanner D.W.: Field measurement of soil shearstrength and a new design of field shear meter. Proceedingsof the 9th Conference of the International Soil TillageResearch Organization, ISTRO, Osijek, Yugoslavia, 1982.

7. Zimbone S.M., Vickers A., Morgan R.P.C., Vella P.: Fieldinvestigations of different techniques for measuring surfacesoil shear strength. Soil Technology, Vol. 9, No. 1,1996,pp. 101 – 111.

8. Zg∏oszenie patentowe P.405666. Urzàdzenie do wyznaczaniaw∏asnoÊci reologicznych oÊrodków rozdrobnionych. Wy-nalazcy: Dudziƒski P., Stefanow D.

Rys. 6. Urzàdzenie w laboratorium Katedry In˝ynierii MaszynRoboczych i Pojazdów Przemys∏owych Politechniki Wroc∏aw-skiej

Rys. 7. Urzàdzenie podczas badaƒ terenowych


Infrastruktura

� Bardzo lekkie s∏upy wykonane z Elastolitu®,odporne na ekstremalne obcià˝enia

Nowy rodzaj s∏upa wykonany z systemu poli-uretanowego Elastolit jest bardzo mocny i odpor-ny na wiatr. Technologia ta ju˝ sprawdzi∏a si´w Chinach, a teraz dost´pna jest tak˝e w Europie.S∏upy te, produkowane w technologii nawijaniaw∏ókien, sà znacznie l˝ejsze i co najmniej 2,5 razybardziej odporne na wiatr od powszechnie sto-sowanych betonowych s∏upów sieci Êredniegonapi´cia. Dzi´ki ich niskiej masie – 12-metrowy s∏upkompozytowy wa˝y tylko 250 kg – sà ∏atwe w mon-ta˝u i nie trzeba stosowaç ci´˝kiego sprz´tu do ichpodnoszenia.

Wytrzyma∏oÊç na zginanie jest co najmniej 2,5 razywi´ksza ni˝ s∏upów betonowych, co pozwala na wy-d∏u˝enie odleg∏oÊci mi´dzy pojedynczymi s∏upaminawet do 120 metrów.

Doskona∏a odpornoÊç na wiatr tych s∏upów zosta-∏a udowodniona podczas zesz∏orocznego tajfunu„Rammasun” w Chinach. Tajfun zniszczy∏ 70 000 s∏u-pów betonowych i metalowych, podczas gdy ˝adenze s∏upów na bazie poliuretanu nie zosta∏ naruszonyi wszystkie nadal dzia∏ajà.

Przemys∏ motoryzacyjny

� Przyk∏ady ró˝nych materia∏ów kompozytowychdo zastosowania w elementach o wysokiej wydaj-noÊci

BASF zaprezentowa∏ przyk∏ady nowych zastoso-waƒ dla materia∏ów termoutwardzalnych i termo-plastycznych w lekkich konstrukcjach w przemyÊlemotoryzacyjnym. Pozwala to na dalszà redukcj´ masykomponentów i emisji CO2. Pokazany element struk-turalny zosta∏ wykonany metodà prasowania namokro z u˝yciem systemu poliuretanowego Elastolit®

RTM (RTM: formowanie ˝ywicy) w eksperymentalnejformie odlewniczej. Elastolit® cechuje si´ szybkimutwardzaniem, bardzo dobrà impregnacjà w∏ókienoraz doskona∏ymi w∏aÊciwoÊciami zm´czeniowymi.

Dla MAI Qfast, projektu z udzia∏em Audi, BMW,Fraunhofer Institute for Chemical Technology i KraussMaffei w MAI Carbon Cluster, cz´Êç ogólnej kon-strukcji pojazdu zosta∏a zoptymalizowana i wykona-na przy u˝yciu ró˝nych z∏o˝onych procesów pro-dukcyjnych. Dwie cz´Êci demonstracyjne mo˝na by∏ozobaczyç na stoisku BASF: wariant RTM generycznejkonstrukcji pod∏ogi wyprodukowanej z systemuepoksydowego Baxxodur; oraz wariant termoplas-tyczny ze zoptymalizowanym wzmocnieniem prze-niesienia obcià˝enia, wykonanym z UltratapeTM firmy

WSPÓ¸CZESNE MATERIA¸Y KONSTRUKCYJNE

Innowacje BASFdla ró˝nych bran˝

W Pary˝u od 10 do 12 marca 2015 r. podczas JEC Composites Show firma BASF zaprezentowa∏ainnowacyjne rozwiàzania materia∏owe przeznaczone dla ró˝nych bran˝.

fot. BASF


Firma Bond Laminates GmbH b´dàca cz´Êciàkoncernu Lanxess rozszerzy∏a swojà ofert´ wyso-kowydajnych termoplastycznych materia∏ów kompo-zytowych Tepex wzmacnianych w∏óknami ciàg∏ymi.Sà to materia∏y o osnowie poliw´glanowej, bezhalo-genowej, o w∏aÊciwoÊciach zmniejszajàcych palnoÊç.

„Nasze nowe materia∏y Tepex FR wykazujà wyjàt-kowe w∏aÊciwoÊci zmniejszajàce palnoÊç, które zosta∏ypotwierdzone w testach wed∏ug norm UL 94 ustalo-nych przez amerykaƒskà organizacj´ UnderwriterLaboratory. Osiàgn´∏y one najwy˝szà z mo˝liwychklasyfikacji, tj. V-0. na tzw. Yellow Card organizacjiUL dla gruboÊci próbki od 0,4 mm do 2 mm.”– powiedzia∏ Jochen Bauder, dyrektor zarzàdzajàcyBond Laminates.

BASF – systemu wykorzystujàcego w∏ókna w´glowew postaci taÊmy jednokierunkowej. W obu przypad-kach optymalizacja wykonana przy u˝yciu narz´dziado symulacji Ultraslim® firmy BASF pozwoli∏a naosiàgni´cie kompromisu pomi´dzy specyfikacjà pod-zespo∏u a oszcz´dnoÊcià masy.

� Spoiwo Novel Acrodur® pomaga tworzyç efek-tywne kosztowo, lekkie kompozyty samochodoweo zintegrowanych funkcjach oraz wi´kszym udzialew∏ókien naturalnych

Nowe spoiwo – Acrodur® Power 2750 X jest przezna-czone do produkcji kompozytów z w∏ókien natural-nych do zastosowaƒ w przemyÊle motoryzacyjnym,takich jak panele wewn´trzne drzwi lub pó∏ki samo-chodów. Jako niskoemisyjna alternatywa ˝ywic reak-tywnych opartych na formaldehydzie, Acrodur Power2750 X nadaje wysokà stabilnoÊç mechanicznà kom-pozytom w∏óknowym. JednoczeÊnie, produkt ten za-pewnia mo˝liwoÊç obróbki termoplastycznej oraz,w przeciwieƒstwie do tradycyjnych spoiw termoplas-tycznych na bazie polipropylenu, pozwala na zasto-sowanie do 75 procent w∏ókien naturalnych w ele-mentach lekkich. Ponadto mo˝na jednoczeÊnie prze-prowadzaç formowanie w∏ókien naturalnych pó∏-fabrykatów z laminatu zbrojonego oraz wstrzykiwanieelementów funkcjonalnych i strukturalnych z two-rzywa Ultramid®.

Na targach JEC Composites Show zaprezentowanofunkcjonalizowane lekkie kompozyty z w∏ókien natu-ralnych oparte na spoiwie Acrodur Power 2750 X.

Niskoemisyjne spoiwa Acrodur sà stosowane dowzmacniania kompozytów z naturalnych w∏ókien,

zanim zostanà one przetworzone w elementy od-lewane. Sà równie˝ stosowane w produkcji wysokiejjakoÊci lekkich elementów dla przemys∏u meblowegoi samochodowego.

Ostatnio, spoiwo Acrodur 950 L otrzyma∏o nagrod´za innowacyjnoÊç od JEC, mi´dzynarodowej siecibran˝y kompozytowej. Francuski dostawca bran˝ymotoryzacyjnej – Faurecia – wykorzysta∏ produktBASF do opracowania lekkiego kompozytu o du˝ejstabilnoÊci mechanicznej w celu wzmocnienia d∏ugichw∏ókien lnianych.

Energia wiatrowa� Rozwiàzania dla przemys∏u wiatrowego z sys-

temem ˝ywic epoksydowych Baxxodur® oraz z pian-kami strukturalnymi PET (politereftalan etylenu)Kerdyn®

Prezentowane rozwiàzania firmy BASF dla bran˝ywiatrowej obejmowa∏y system ˝ywic epoksydowychBaxxodur® oraz pianek strukturalnych PET (politeref-talan etylenu) Kerdyn®, które uwzgl´dniajà potrzeb´zwi´kszania wymiarów elementów oraz obejmujàwiele procesów produkcyjnych. System Baxxodur®

dla kompozytów wykorzystuje Êrodki utwardzajàcefirmy BASF oparte na aminie. Pianka strukturalnaKerdyn® PET (politereftalan etylenu) ∏àczy dobre w∏aÊ-ciwoÊci mechaniczne z du˝à kompatybilnoÊcià pro-cesowà. Dzi´ki wysokiej odpornoÊci chemiczneji odpornoÊci na dzia∏anie temperatury zwi´ksza si´stabilnoÊç ∏opat wirnika.

èród∏o:BASF

Nowe kompozytyo w∏aÊciwoÊciach zmniejszajàcych palnoÊç

Materia∏y Tepex FR dostarczane sà w arkuszacho gruboÊci od 0,5 mm do 1,2 mm. Dost´pne sàrównie˝ gatunki wzmacniane w∏óknem szklanym,w´glowym lub szklano-w´glowym. ZawartoÊç w∏óknamieÊci si´ w zakresie od 45 do 55%. Arkusze kom-pozytowe odznaczajà si´ znakomitymi w∏aÊciwoÊ-ciami mechanicznymi. Modu∏ spr´˝ystoÊci przy zgi-naniu dla materia∏ów wzmacnianych w∏óknem w´glo-wym wynosi 40 – 54 GPa, w zale˝noÊci od zawartoÊciw∏ókna, natomiast dla materia∏ów wzmacnianychw∏óknem szklanym 20 – 24 GPa (DIN EN ISO 178).

W∏aÊciwoÊci mechaniczne, niewielka masa oraz∏atwoÊç obróbki sprawiajà, ˝e nowe kompozyty spraw-dzajà si´ szczególnie w produkcji du˝ych, cienko-Êciennych i wyjàtkowo sztywnych elementów obu-dowy, na przyk∏ad notebooków, tabletów i telewi-zorów. „¸atwiej jest je wyprodukowaç i wymagajàmniej obróbki technologicznej ni˝ aluminium lubmagnez. W porównaniu z innymi materia∏ami doformowania wtryskowego, materia∏y kompozytoweTepex mo˝na stosowaç do produkcji Êcianek o mniej-szej gruboÊci, co sprawia, ˝e obudowy zajmujà mniejmiejsca.” – mówi Bauder.

Nowe materia∏y kompozytowe by∏y prezentowanepodczas targów materia∏ów kompozytowych JECEurope we Francji.

èród∏o: LANXESS AG

Materia∏y Tepex FRdostarczane sà w ar-kuszach o gruboÊci od0,5 mm do 1,2 mm.Dost´pne sà równie˝gatunki wzmacnianew∏óknem szklanym,w´glowym lub szkla-no-w´glowym(fot. LANXESS AG)


Zakres zastosowaƒ

Pomiar gruboÊci pow∏ok wykorzystujàcy fluores-cencj´ rentgenowskà (XRF) to powszechnie przyj´tai przemys∏owo sprawdzona technika analityczna,zapewniajàca ∏atwà w u˝yciu, szybkà i nieniszczàcàanaliz´. Nie wymaga ona przygotowywania próbkilub wymaga jej jedynie w niewielkim stopniu.MAXXI 6 jest w stanie analizowaç cia∏a sta∏e i cieczew szerokim zakresie pierwiastków od 13Al do 92U.

W po∏àczeniu z wysokorozdzielczym detekto-rem SDD mo˝e mierzyç pow∏oki z nanometrycznàdok∏adnoÊcià oraz okreÊlaç sk∏ad chemiczny napoziomie Êladowym, co wykorzystywane jest np.w przemyÊle galwanotechnicznym i produkcji p∏y-tek obwodów drukowanych. Osiem wymiennychkolimatorów ca∏kowicie spe∏nia potrzeby zwiàzanez zakresem zastosowaƒ, a detektor SDD gwarantujeoptymalnà wydajnoÊç na wszystkich poziomachzdolnoÊci rozdzielczej a˝ do 140 eV.

Przy nieograniczonym wyborze pierwiastkówi struktur powierzchni do pomiaru gruboÊci i analizysk∏adu MAXXI 6 zawsze zapewnia wysokà jakoÊçbadania w sektorze wykoƒczenia elementów me-talowych, elektroniki, testów zgodnoÊci, stopówmetali i energii alternatywnych.

METODY I URZÑDZENIA POMIAROWE

Nowe urzàdzeniedo pomiaru gruboÊci pow∏ok

MAXXI 6 to nowe urzàdzenie firmy Oxford Instruments s∏u˝àce do pomiaru gruboÊci pow∏oki analizy materia∏ów. Urzàdzenie wykorzystuje zjawisko fluorescencji rentgenowskiej. Urzàdzeniemierzy gruboÊç pow∏ok w skali nanometrycznej oraz umo˝liwia analiz´ sk∏adu chemicznegona poziomie Êladowym.

Uproszczenie procedury analitycznejAnaliza gruboÊci pow∏ok przy wykorzystaniu

MAXXI 6 wymaga trzech prostych kroków:1. Umieszczenia próbki w komorze.2. Wybrania punktu próby.3. NaciÊni´cia przycisku start. Intuicyjne oprogra-

mowanie oparte jest na WindowsTM 7.

Wiele cech kalibracyjnych, takich jak kalibracja em-piryczna, model FP lub kalibracja ze wst´pnym obcià-˝eniem dla RoHS i metali szlachetnych, zdecydowanieu∏atwia analiz´. Tak˝e komponenty sprz´towe wp∏y-wajà na ∏atwoÊç obs∏ugi urzàdzenia: standardowy PClub notebook mogà byç pod∏àczone do MAXXI 6przez USB bez dodatkowego sprz´tu lub oprogra-mowania uk∏adowego. Wyjàtkowo du˝a szczelino-wa komora probiercza o wymiarach wewn´trznych500x450x170 mm jest odpowiednia dla ró˝nychpróbek o standardowej i niestandardowej wielkoÊci.Oprogramowanie pozwala na zautomatyzowany po-miar i maksymalizuje zakres ruchu pó∏ki i pr´dkoÊç.

MAXXI 6 jest produkowany w Niemczech i zatwier-dzony przez PTB (Physikalisch Technische Bundesan-stalt) w celu zagwarantowania najwy˝szego poziomubezpieczeƒstwa zwiàzanego z promieniowaniem.

Wi´cej informacji: www.oxford-instruments.com/maxxi6

MAXXI 6 to nowe urzàdzenie firmy Oxford Instrumentss∏u˝àce do pomiaru gruboÊci pow∏ok i analizy materia∏ów(fot. Oxford Instruments)

Analiza gruboÊci pow∏ok przy wykorzystaniu MAXXI 6 wymagatrzech prostych kroków (fot. Oxford Instruments)


� Zoptymalizowana konstrukcja umo˝liwiaredukcj´ ca∏kowitych kosztów

Dla niezmienionych warunków pracy ∏o˝yskajakoÊci X-life wykazujà potwierdzonà, d∏u˝szà trwa-∏oÊç eksploatacyjnà lub alternatywnie pozwalajàna przenoszenie znacznie wi´kszych obcià˝eƒ przyniezmienionej trwa∏oÊci w porównaniu z konstrukcjàstandardowà. Zaawansowane mo˝liwoÊci technolo-giczne umo˝liwiajà wykonanie lepszej i jednorodnejpowierzchni w ca∏ej strefie kontaktu pomi´dzy ele-mentami tocznymi i bie˝niami pierÊcieni ∏o˝ysko-wych. Konstrukcja wewn´trzna zosta∏a zoptymali-zowana przy u˝yciu najnowoczeÊniejszych metodanalitycznych i badawczych. Zgodnie z aktualnymstanem wiedzy osiàgni´to najlepszà geometri´ kon-taktu oraz najkorzystniejszy rozk∏ad napr´˝eƒ wew-nàtrz ∏o˝yska. W efekcie zredukowane i zrównanezosta∏y napr´˝enia powstajàce na styku powierzch-ni elementów tocznych i wspó∏pracujàcych z nimibie˝ni. Uzyskano wy˝sze noÊnoÊci dynamiczne,d∏u˝sze okresy trwa∏oÊci obliczeniowej, zredukowa-no tarcie. Obni˝ona zosta∏a temperatura pracy, a tak-˝e zredukowane zosta∏y obcià˝enia oddzia∏ujàce naÊrodek smarny.

Przeprowadzone testy potwierdzi∏y, ˝e zoptymali-zowane ∏o˝yska jakoÊci X-life spe∏niajà przyj´teza∏o˝enia i pozwalajà na ograniczenie ca∏kowitychkosztów eksploatacji, poprawiajàc efektywnoÊç apli-kacji. Systemy hydrauliczne u˝ywane w maszynachbudowlanych, akumulatorach, pompach i silnikach

hydraulicznych, z zastosowanymi w wielu miejscach∏o˝yskami tocznymi i Êlizgowymi, stanowià tylkojeden z przyk∏adów zwi´kszenia ich wydajnoÊci naweto ponad dwa procenty. Dla ∏adowarki o mocy 140 kWuzyskano oszcz´dnoÊci wynoszàce 9 kW. Mo˝na przy-jàç, ˝e przy 1000 pracujàcych ∏adowarek przez osiemgodzin roczne oszcz´dnoÊci b´dà rz´du 26 000 MWh,a wi´c spowoduje to zmniejszenie kosztów na po-ziomie oko∏o pi´ciu milionów euro i ograniczenieemisji CO2 o 16 000 ton. Dodatkowo, stosowanie∏o˝ysk jakoÊci X-life pozwala na zastosowanie ichw mniejszych pompach i silnikach hydraulicznych.

� Wysokowydajne rozwiàzania ∏o˝yskowedla przek∏adni w maszynach rolniczych:∏o˝yska sto˝kowe FAG w jakoÊci X-life

Dzi´ki innowacyjnej konstrukcji wewn´trznej∏o˝yska sto˝kowe FAG jakoÊci X-life mogà byç wyko-rzystywane do ∏o˝yskowania „atakujàcych” wa∏kówz´batych w przek∏adniach traktorów, przenoszà-cych najwy˝sze obcià˝enia. Specjalna obróbkapowierzchni bie˝ni, elementów tocznych i zoptymali-zowana geometria ich kontaktu z obrze˝ami bie˝nipierÊcienia wewn´trznego pozwalajà na redukcj´mocy traconej nawet do 50% (rys. 2).

Wyraênie lepsze dzi´ki jakoÊci X-life– polepszone parametry ∏o˝ysk tocznychmarki INA i FAG

O ¸O˚YSKACH

¸o˝yska toczne i Êlizgowe sà nadzwyczaj wa˝ne dla funkcjonowania, ograniczania kosztów i poprawyniezawodnoÊci w szerokim zakresie zastosowaƒ przemys∏owych. Ciàg∏y rozwój zwi´ksza mo˝liwoÊçich stosowania w celu przenoszenia wi´kszych obcià˝eƒ, wyd∏u˝ania okresu eksploatacji i poprawywydajnoÊci urzàdzeƒ. Od ponad 10 lat symbol X-life jest synonimem wysokiej jakoÊci produktów INAi FAG o najwy˝szych parametrach technicznych. Produkty jakoÊci X-life cechujà si´ potwierdzonàwy˝szà noÊnoÊcià dynamicznà w porównaniu z poprzednimi konstrukcjami (rys. 1).

Rys. 1. Rozwój ∏o˝ysk tocznych na przestrzeni kilku ostatnichdekad (od lewej: ∏o˝yska kulkowe, sto˝kowe oraz igie∏kowe)doprowadzi∏ do znacznego wzrostu noÊnoÊci dynamicznej

Rys. 2. ¸o˝yska sto˝kowe FAG w jakoÊci X-life: zoptymali-zowana geometria styku pomi´dzy powierzchnià czo∏owàelementów tocznych oraz obrze˝em pierÊcienia wewn´trznegopozwala na znaczàce zmniejszenie strat mocy

Ulepszone powierzchnie robocze umo˝liwiajàszybsze uformowanie si´ elastohydrodynamicznegofilmu smarnego przy niskich pr´dkoÊciach obro-towych podczas rozruchu, a tak˝e podczas normal-nej pracy. Oznacza to mniejsze zu˝ycie powierzchnii redukcj´ tarcia, co przek∏ada si´ na mniejszà iloÊçwytwarzanego ciep∏a. Wymienione cechy nowej kon-


strukcji nie tylko pozwalajà na zmniejszenie zu˝yciapaliwa, ale jednoczeÊnie opóêniajà starzenie si´Êrodka smarnego. Polepszone powierzchnie kontak-tu i zastosowane wy˝szej jakoÊci materia∏y podwy˝-szy∏y zdolnoÊç do przenoszenia obcià˝eƒ dynamicz-nych nawet o 20%, co z kolei zwi´kszy∏o obliczeniowàtrwa∏oÊç ∏o˝ysk a˝ do 70%. Geometria kontaktu ele-mentów tocznych z bie˝niami koryguje i przeciw-dzia∏a powstawaniu spi´trzenia napr´˝eƒ kraw´dzio-wych, deformacji plastycznej na powierzchniachstyku nawet w przypadku obcià˝eƒ udarowychi znacznego wychylenia wa∏ka w pe∏nym zakresieobcià˝eƒ (np. podczas pracy). Zabezpiecza to ∏o˝yska,a tak˝e ca∏e urzàdzenie przed przedwczesnymuszkodzeniem. Dzi´ki tym cechom, ∏o˝yska sto˝koweFAG jakoÊci X-life podnoszà wydajnoÊç, trwa∏oÊçoraz niezawodnoÊç przek∏adni pojazdów roboczychi majà znaczàcy wk∏ad w redukcj´ kosztów ˝yciaproduktu.

Z ∏o˝yskami sto˝kowymi FAG jakoÊci X-life mo˝li-we jest budowanie mniejszych (downsizing) prze-k∏adni do traktorów przy zachowaniu, a nawet pod-niesieniu, parametrów eksploatacyjnych.

� ¸o˝yska samonastawnei zespo∏y samonastawne INA jakoÊci X-life:wyd∏u˝ona trwa∏oÊç ∏o˝ysk

Dzi´ki jakoÊci X-life ∏o˝yska i zespo∏y samonastaw-ne zastosowane w rolnictwie, przetwórstwie spo-˝ywczym, przemyÊle maszynowym, a szczególniew maszynach w∏ókienniczych, zapewniajà wzrosttrwa∏oÊci o ponad 15%, rozszerzenie zakresu tem-peratur stosowania od -40°C do +180°C i wysokipoziom ochrony antykorozyjnej dzi´ki pow∏oceCorrotect®N. Zmieniona konstrukcja pierÊcieni mi-moÊrodowych zwi´ksza si∏´ i bezpieczeƒstwo moco-wania na wa∏ku przez zoptymalizowanie geometriii popraw´ w∏asnoÊci materia∏owych (rys. 3). Nie-zawodne uszczelnienia dwustronne utrzymujà smar

rzystywane w aplikacjach, w których muszà byç prze-noszone bardzo du˝e obcià˝enia i kompensowaneugićia wa∏u lub niewspó∏osiowoÊci.

Jak wykaza∏y testy, promieniowe ∏o˝yska bary∏-kowe FAG majà o 50% wy˝szà granicznà pr´dkoÊçobrotowà i pozwalajà na zwi´kszenie noÊnoÊci dy-namicznej o 15% i trwa∏oÊci nominalnej o 60%. Jestto mo˝liwe mi´dzy innymi dzi´ki nowej konstrukcjielementów tocznych, pozwalajàcej na zoptymalizo-wanie rozk∏adu obcià˝enia. JednoczeÊnie krzywiznapowierzchni czo∏owych elementów tocznych za-pewnia niski poziom tarcia w miejscu styku z obrze-˝ami (rys. 4).

wewnàtrz ∏o˝ysk i zabezpieczajà je przed wnikni´-ciem zanieczyszczeƒ sta∏ych i wilgoci. Wszystko topodnosi trwa∏oÊç ∏o˝ysk i wyd∏u˝a okres eksploatacjica∏ej maszyny.

� Promieniowe i wzd∏u˝ne∏o˝yska bary∏kowe FAG w jakoÊci X-life

Promieniowe i wzd∏u˝ne ∏o˝yska bary∏kowe FAGw jakoÊci X-life cechujà si´ zwi´kszonà sztywnoÊcià,noÊnoÊcià, ni˝szym poziomem tarcia oraz wi´kszàwydajnoÊcià wraz z d∏u˝szà trwa∏oÊcià. Sà wyko-

Rys. 3. ¸o˝yska i zespo∏y samonastawne INA w jakoÊci X-life:dzi´ki kulistej powierzchni zewn´trznego pierÊcienia ∏o˝yskaoraz wkl´s∏ej powierzchni oprawy mo˝liwe jest kompen-sowanie niewspó∏osiowoÊci statycznej

Zwi´kszenie wydajnoÊci osiàganej przez promie-niowe i wzd∏u˝ne ∏o˝yska bary∏kowe FAG by∏o mo˝-liwe dzi´ki zmianom konstrukcji zwi´kszajàcymnoÊnoÊç, takim jak wi´ksza d∏ugoÊç i Êrednica ele-mentów tocznych.

Zoptymalizowane powierzchnie styku elementówtocznych i bie˝ni zapewniajà utworzenie filmu zeÊrodka smarnego o jeszcze wi´kszej noÊnoÊci, pod-czas gdy poprawiona stycznoÊç i dodatkowa opty-malizacja kszta∏tu polepszajà kontakt toczny. Przy-czynia si´ to do zwi´kszenia noÊnoÊci dynamicz-nej o 30%, zmniejszenia tarcia, a tak˝e wićej ni˝podwojenia trwa∏oÊci ∏o˝yska, osiàgajàc wartoÊci240% trwa∏oÊci wczeÊniejszego wykonania.

� ¸o˝yska do nap´dów Êrubowych– znacznie wy˝sza wydajnoÊç dzi´ki jakoÊci X-life

Oprócz zmniejszenia zu˝ycia energii, optymali-zacja techniczna w ramach jakoÊci X-life zwi´kszanoÊnoÊç dynamicznà, która jest znacznie wy˝sza ni˝wartoÊç osiàgana przez poprzednie wersje. To z koleizwi´ksza trwa∏oÊç nominalnà nawet o 33%. W re-zultacie, wzd∏u˝ne ∏o˝yska kulkowe skoÊne majàwi´kszà trwa∏oÊç rzeczywistà w tych samych warun-kach. Podpora ∏o˝yskowa mo˝e byç poddana od-powiednio wi´kszym obcià˝eniom, przy zachowaniutakiej samej trwa∏oÊci rzeczywistej. Konstruktorzymajà wić dodatkowe mo˝liwoÊci projektowaniapodpór ∏o˝yskowych.

Oprócz ulepszeƒ powierzchni, materia∏ pierÊcieni∏o˝ysk zosta∏ poddany specjalnej obróbce termicznej.Dzi´ki temu uzyskane zosta∏o zwi´kszenie odpornoÊcizewn´trznych i wewn´trznych pierÊcieni na czàstki

Rys. 4. Wzrost wydajnoÊci w ∏o˝yskach bary∏kowych promie-niowych marki FAG oferowanych w jakoÊci X-life jest osiàganydzi´ki nowemu projektowi ∏o˝yska bez Êrodkowego obrze˝aprowadzàcego oraz ze zoptymalizowanà liczbà oraz wymiaramielementów tocznych


sta∏e oraz tarcie mieszane (rys. 5). Wyd∏u˝a si´ okreseksploatacji, a tak˝e redukuje obcià˝enia oddzia∏u-jàce na Êrodek smarny. Obróbka termiczna po-woduje, i˝ trwa∏oÊç eksploatacyjna ∏o˝ysk w jakoÊciX-life jest znacznie wi´ksza ni˝ standardowych ∏o˝yskdost´pnych na rynku. Znaczàca poprawa wynikówzwi´ksza ogólnà efektywnoÊç kosztowà, co oznaczakorzyÊci dla klientów, wynikajàce z lepszego stosunkuceny do wydajnoÊci.

� ¸o˝yska igie∏kowe INA-D:wydajnoÊç wynikajàca ze zmniejszenia wielkoÊci

¸o˝yska toczne igie∏kowe INA-D w jakoÊci X-life sàwyposa˝one w nowo zaprojektowany, profilowanykoszyk stalowy, produkowany z zastosowaniem zopty-malizowanych metod obróbki, które pozwalajà osiàg-nàç znacznie wy˝szà noÊnoÊç (rys. 6). Koszyk zosta∏zaprojektowany w taki sposób, ˝e liczba oraz d∏ugoÊç

igie∏ek mog∏a zostaç zwi´kszona, nie powodujàczmiany wymiarów ∏o˝yska. Wi´ksza liczba elementówtocznych oraz wzrost d∏ugoÊci pozwoli∏y na zwi´k-szenie noÊnoÊci nowych ∏o˝ysk igie∏kowych INA-DjakoÊci X-life nawet o 25%. Wynika z tego, i˝ ∏o˝yskainstalowane w tej samej przestrzeni monta˝owejmogà byç poddane znacznie wi´kszym obcià˝eniom.Patrzàc z innej strony, nowe ∏o˝yska igie∏kowe INA-DjakoÊci X-life otwierajà nowe mo˝liwoÊci projekto-we dla zmniejszania wymiarów przy zachowaniutakiej samej wydajnoÊci. Dla przyk∏adu: ∏o˝ysko igie∏-kowe X-life NK20/16-D Êrednica otworu 20 mm,szerokoÊç 16 mm odpowiada noÊnoÊcià wczeÊniej-szemu wykonaniu ∏o˝yska igie∏kowego NK26/16o Êrednicy otworu 26 mm. Wykorzystujàc nowe∏o˝ysko do redukcji wielkoÊci, mo˝na osiàgnàç zmniej-szenie wysokoÊci przekroju o 15%, obni˝enie ci´˝aruo 20% oraz wyst´pujàcego tarcia o 30%, zachowujàctakà samà noÊnoÊç.

Rys. 5. ¸o˝yska kulkowe skoÊne INA w jakoÊci X-life dla nap´-dów Êrubowych sà w standardzie uszczelnione obustronnieprzy u˝yciu uszczelnienia wargowego lub bezstykowego(ilustracja: ZKLN)

Rys. 6. ¸o˝yska toczne igie∏kowe INA-D w jakoÊci X-life cechujenowo zaprojektowany, profilowany koszyk stalowy produ-kowany za pomocà zoptymalizowanych metod obróbki, którypozwala osiàgnàç znacznie wy˝szà noÊnoÊç; koszyk zosta∏zaprojektowany w taki sposób, ˝e liczba oraz d∏ugoÊç igie∏ekmog∏a zostaç zwi´kszona, nie powodujàc zmiany wymiarów∏o˝yska

Urzàdzenia te mogà byç wy-korzystywane do zadaƒ sterowa-nia i komunikacji oraz groma-dzenia danych z zakresu budowymaszyn i produkcji systemów,automatyki budynków, technikiruchu i transmisji danych, np.w energetyce. Komputery typubox sà równie˝ przeznaczone dobezobs∏ugowej, ciàg∏ej, ca∏odobo-wej pracy nawet w warunkachwyst´powania wysokich tempe-ratur – zakres od 0 do +50°C, wib-racji, wstrzàsów i zak∏óceƒ EMC(elektromagnetycznych).

Komputer ma czterordzeniowyprocesor Intel® Celeron™ N2930(maks. 2,16 GHz), generacji Bay

Trail, ze zintegrowanym proce-sorem graficznym Intel HD, licz-ne interfejsy, w tym 4 x USB,2 x wyjÊcia DisplayPort oraz3 x COM. 2 x Gigabit Ethernetjest równie˝ dost´pny oraz slot CF,HDD lub SSD (do wyboru). Pami´ç

RAM mo˝na rozbudowaç do 8 GBpami´ci DDR3.

Emisja cieplna wynosi 7,5 W,co Êwiadczy o energooszcz´d-noÊci box PC. Komputer zasilanyjest pràdem o napi´ciu wejÊ-ciowym 24 V (+/-20%). Kom-paktowa konstrukcja obudowy162 x 145 x 49 mm oznacza, ˝emo˝e byç montowany bezpo-Êrednio na szynie DIN, co umo˝-liwia jego ∏atwe po∏àczenie z in-nymi elementami z asortymentufirmy Phoenix Contact. Dzi´ki tymcechom mo˝liwe jest stworzenierozwiàzaƒ systemowych zorien-towanych na klienta.

èród∏o: Mat. firmy Phoenix Contact

Komputer przemys∏owy typu boxNowe komputery typu box serii Basicline 2000 firmy Phoenix Contact, przeznaczone do pracy w trudnychwarunkach przemys∏owych, sà wyposa˝one w wydajne czterordzeniowe procesory trzeciej generacji(Bay Trail) zamkni´te w obudowie z pasywnym ch∏odzeniem.

Przegląd Mechaniczny 5/2015

Documents

Transcript of Przegląd Mechaniczny 5/2015