Zawartość miesięcznika nr 04/2016

STRESZCZENIE: Omówiono metodę spiekania materiałów z wykorzystaniem nagrzewania iskrą elektryczną SPS i metodę spiekania reakcyjnego SPS na przykładzie ceramiki TaB₂. Syntezę proszków tantalu i boru oraz proces spiekania przeprowadzono w ramach jednego etapu technologicznego. Zaprezentowano wyniki badań mikrostrukturalnych oraz pomiarów gęstości pozornej, modułu Younga i twardości Vickersa materiałów po reakcji syntezy i procesie spiekania.

SŁOWA KLUCZOWE: spiekanie SPS, spiekanie reakcyjne, dwuborek tantalu

ABSTRACT: The Spark Plasma Sintering (SPS) method for densification of ceramic materials and the SPS reactive sintering process at the example of tantalum diboride (TaB₂) ceramic was described. Synthesis of tantalum and boron mixture and follow sintering process were carried out in one production stage. The results of microstructural investigation, apparent density measurements, Young's modulus and Vickers hardness of the materials obtained by synthesis reaction and by sintering process are presented.

KEYWORDS: SPS sintering, reactive sintering, tantalum diboride

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.38

STRESZCZENIE: Opisano sposób badania śladu współpracy przekładni stożkowych wykonywanych na uniwersalnych obrabiarkach CNC. Zaproponowano taką metodę, by uniknąć demontażu zębnika z obrabiarki. Przedstawiono projekt, wykonanie i testowanie specjalnego oprzyrządowania potrzebnego do realizacji zaproponowanej metody kontroli przekładni.

SŁOWA KLUCZOWE: koła zębate stożkowe, CNC, ślad współpracy

ABSTRACT: Described is method of examination of tooth contact in bevel gears machined on universal CNC machines. Innovative in the method is in that the gear in process needs not to be unloaded from the milling machine. Presented are engineering design, production process and test procedure for the special tool set as required to perform the examination.

KEYWORDS: bevel gears, CNC, tooth contact pattern

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.40

STRESZCZENIE: Opisano cztery metody optycznego skanowania 3D: wiązką lasera, widzialnym i podczerwonym światłem strukturalnym oraz fotogrametrią. Wyniki pomiarów porównano z pomiarem referencyjnym i przedstawiono w postaci map odchyłek.

SŁOWA KLUCZOWE: skaner 3D, pomiar, odchyłki

ABSTRACT: The article describes four different methods of optical 3D scanning: laser beam, visible/infrared structural light and photogrammetry methods. The measurement results were compared with the reference measurements and shown in the deviation maps.

KEYWORDS: 3D scanner, measurement, deviation

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.41

STRESZCZENIE: Przedstawiono wybrane aspekty tworzenia aplikacji służącej do zautomatyzowania analiz przekładni zębatych z wykorzystaniem metody elementów skończonych. W tym celu opracowano skrypty, które rozszerzają możliwości programu Abaqus oraz znacznie ułatwiają i przyspieszają wykonywanie powtarzających się czynności.

SŁOWA KLUCZOWE: przekładnia zębata, MES, Abaqus

ABSTRACT: The paper presents selected aspects of an application dedicated to have technical examination of gear transmissions using the finite element method performed in auto mode. Scripts were developed to extend applicability of Abaqus, which make the repetitive operations easier and faster to complete.

KEYWORDS: gear, FEA, Abaqus

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.42

STRESZCZENIE: Zaproponowano strukturę typu plaster miodu w konstrukcjach, w których masa jest ważnym czynnikiem branym pod uwagę podczas projektowania. Struktura ta jest lekka i wytrzymała. Przeprowadzono symulację próby trójpunktowego zginania z wykorzystaniem MES. Zmieniano grubość ścianki, parametry materiałowe, wzajemną orientację i wymiary kolejnych warstw komórek.

SŁOWA KLUCZOWE: struktura plaster miodu, symulacja numeryczna, próba trójpunktowego zginania, szybkie prototypowanie, MES

ABSTRACT: Honeycomb profile is suggested for effective use in the engineering structures critically required for the lowest possible weight without negative effect on the load capacity. Simulation trials (three-point bending test) were performed using FEM. Cell wall thicknesses, material properties, orientation of successive layers and dimensions of the particular cell layers were consequently changed to suit the tests.

KEYWORDS: honeycomb structure, numerical simulation, three-point bending test, rapid prototyping, FEM

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.43

STRESZCZENIE: Rozważano drgania poprzeczne koła zębatego traktowanego jako płyta kołowo-symetryczna o złożonej geometrii. Zaprezentowano metodykę budowy uproszczonych modeli MES koła zębatego z uwzględnieniem właściwości cyklicznej symetrii układu. Omówiono badania doświadczalne wykonane w celu oceny zaproponowanej metodyki budowy modeli MES układu.

SŁOWA KLUCZOWE: drgania poprzeczne, układy kołowo-symetryczne, koła zębate, modele z cykliczną symetrią

ABSTRACT: Discussed in the paper are transverse vibrations of toothed gear representing circular plate of complex geometry. A method is suggested how to generate a simplified FE model of the gear duly considering cyclic symmetry modelling technique. Experimental studies conducted in order to evaluate the proposed method of making FE models are discussed.

KEYWORDS: transverse vibration, circular symmetry system, toothed gear, cyclic symmetry modelling

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.44

STRESZCZENIE: Opisano zastosowanie bezpłatnych wersji programów do opracowywania modeli 3D z danych DICOM i przygotowywania plików STL do druku 3D modelu fizycznego kości na potrzeby planowania zabiegów chirurgicznych. Przeanalizowano odchyłki pomiędzy modelem siatkowym z DICOM a plikiem STL do druku 3D.

SŁOWA KLUCZOWE: DICOM, druk 3D, odchyłki

ABSTRACT: The article explains how the free of charge software can be applied to develop 3D models from DICOM data, and then used to prepare the STL files as necessary to print 3D physical models of the jaw bone making it possible to plan surgical procedures. Deviations, as they reveal between a 3D mesh model from DICOM and the STL file for 3D printing are reviewed.

KEYWORDS: DICOM, additive manufacturing, deviations

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.45

STRESZCZENIE: Przedstawiono sposób odtworzenia geometrii ustroju nośnego oraz nadwozia samochodu na podstawie fotografii. Oprogramowanie CAD umożliwiło dokładne zamodelowanie konstrukcji na podstawie zidentyfikowanych wymiarów. Celem artykułu jest określenie przydatności typowego środowiska inżynierskiego CAD do modelowania w oparciu o niepełny zestaw danych.

SŁOWA KLUCZOWE: rekonstrukcja geometrii, inżynieria odwrotna

ABSTRACT: Presented in the article is a method of reconstruction of geometry of a car, basing on photo images, using CAD environment. The purpose of this article is to demonstrate applicability of typical CAD system for modeling job based on incomplete data set.

KEYWORDS: geometry reconstruction, reverse engineering

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.46

STRESZCZENIE: Układ napędowy lekkiego pojazdu elektrycznego Bytel powstał w efekcie gruntownego zmodyfikowania koncepcji układu tymczasowego, aby zapewnić możliwość jego różnej konfiguracji. Ten układ o konstrukcji pozwalającej na odzysk energii podczas hamowania wyposażono w wysoko sprawne jednostki napędowe.

SŁOWA KLUCZOWE: Shell Eco-marathon, pojazd energooszczędny, układ napędowy, odzysk energii

ABSTRACT: Modification of the drive system in the lightweight electric vehicle Bytel has been based on a concept of total improvement of the current system in response to the need of adaptability to different configuration requirements. Provision is made in the system for recovery of energy during braking operation with high efficiency drive units employed.

KEYWORDS: Shell Eco-marathon, energy efficient vehicle, drive system, recovering of energy

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.47

STRESZCZENIE: Opisano proces przygotowania uniwersalnego narzędzia w postaci parametrycznego biomechanicznego modelu ludzkiej dłoni, które posłuży do weryfikacji ergonomii obiektów na etapie projektowania lub adaptacji do indywidualnego przypadku. Przedstawiono poszczególne fazy tworzenia tego modelu oraz weryfikowania ergonomii obiektów z jego użyciem.

SŁOWA KLUCZOWE: projektowanie ergonomiczne, inżynieria odwrotna, biomechanika, modelowanie haptyczne

ABSTRACT: This article describes the process of developing a biomechanical model of human hand performing as a universal tool to verify the ergonomics of the objects to be handled or to adapt these to an individual case at the design stage. The article describes consequent development stages of the parametric model and its application to the ergonomics verification process.

KEYWORDS: ergonomic design, reverse engineering, biomechanics, haptic modeling

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.48

STRESZCZENIE: Przedstawiono metodę określania współczynnika tarcia spoczynkowego w rolkowych przekładniach tocznych dla pary rolka – śruba. W tym celu wykorzystano molekularno-mechaniczną teorię tarcia opracowaną przez Kragielskiego. Ślady styku pary śruba – rolka wyznaczono metodami wspomaganymi komputerowo.

SŁOWA KLUCZOWE: rolkowe przekładnie toczne, współczynnik tarcia, naprężenia styczne

ABSTRACT: Explained in the article is a method by which static friction coefficient between the roller and screw could be determined. The method refers to the molecular/mechanical theory of friction developed by Kragielski. The lines of contact between screw and roller were traced by the Computer Aided Engineering (CAE) software.

KEYWORDS: roller screw transmission, friction, shear stress

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.49

STRESZCZENIE: Przedstawiono wyniki modelowania przepływu oleju i ciepła w łożysku ślizgowym olejowej pompy zębatej silnika lotniczego. Do badań przyjęto adiabatyczny model filmu olejowego.

SŁOWA KLUCZOWE: łożysko ślizgowe, pompa zębata, przepływ oleju, przepływ ciepła

ABSTRACT: The paper presents the results of modeling the oil and heat flows in the bearing slide of oil pump gear in the aircraft engine. The study was conducted with reference to adiabatic model of oil film.

KEYWORDS: slide bearing, gear pump, heat flow, oil flow

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.50

STRESZCZENIE: Zaprezentowano zastosowanie technik CAx w procesie projektowania maszyn rozdrabniających w Instytucie Technologii Górniczej KOMAG na przykładzie rozdrabniacza MR300. Jest to urządzenie wykorzystywane w zakładach mechanicznej przeróbki węgla do dezintegracji drobnoziarnistych produktów filtracji, odwodnionych na prasach filtracyjnych.

SŁOWA KLUCZOWE: górnictwo, przeróbka, rozdrabnianie, projektowanie, techniki CAx

ABSTRACT: Presented is application of CAx techniques in the process of disintegrating machine design, by the example of the MR300 disintegrating machine designed by KOMAG. The machine is dedicated for use in the mechanical coal processing plants for disintegration of the fine-grained filtration products after dehydrating operation on filter presses.

KEYWORDS: mining, disintegrator, disintegrating machine, designing, CAx techniques

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.51

STRESZCZENIE: Przedstawiono ocenę wpływu warunków procesu napawania laserowego na morfologię mikrostruktury i właściwości napoiny wytworzonej na podłożu z nadstopu niklu Inconel 738LC, z którego wytwarza się elementy części gorącej silnika lotniczego. Proces prowadzono za pomocą lasera dyskowego TruDisk 1000 firmy TRUMPF o mocy 1 kW z różnymi wartościami prędkości napawania – od 400 do 700 mm/min. Materiałem dodatkowym był proszek stopu kobaltu – Stellite 694. Określono stopień oddziaływania warunków procesu napawania laserowego na skład chemiczny i morfologię składników fazowych mikrostruktury oraz wpływ objętości względnej materiału podłoża w napoinie na jej twardość.

SŁOWA KLUCZOWE: napawanie laserowe, podłoże Inconel 738LC, napoina Stellite 694, morfologia mikrostruktury, twardość napoiny

ABSTRACT: In this paper the influence of laser cladding process parameters on microstructure and hardness of Stellite 694 coatings deposited onto Inconel 738LC alloy substrate is presented. Laser cladding process was carried out using Yb:YAG – TRUMPF TruDisk 1000 disc laser with maximum power of 1 kW in continuous wave mode. Laser cladding head velocity from 400 to 700 mm/min was applied. The effect of process parameters on chemical composition, microstructure morphology was examined by means of optical microscopy and scanning electron microscopy. The influence of volume fraction of substrate in the coating on its hardness was determined.

KEYWORDS: laser cladding, Inconel 738LC substrate, Stellite 694 coating, microstructure, hardness

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.36

STRESZCZENIE: Wyjaśniono pojęcie nośności granicznej i omówiono numeryczną metodę jej wyznaczania na przykładzie zginanej czteropunktowo belki zawierającej szczelinę. Analizowano zależność nośności granicznej od granicy plastyczności oraz względnej długości pęknięcia zarówno przy dominacji płaskiego stanu naprężenia (PSN), jak i płaskiego stanu odkształcenia (PSO). Uzyskane rezultaty opisano formułami matematycznymi – zaproponowano wzory niezbędne do oszacowania (bez konieczności prowadzenia obliczeń MES) nośności granicznej belek SEN(4PB) zawierających pęknięcia.

SŁOWA KLUCZOWE: nośność graniczna, obciążenie graniczne, belka zginana, SEN(4PB), MES, PSN, PSO

ABSTRACT: A method of determination of the limit loads for four point bending beam with a crack is discussed in the paper. Accordingly, numerical model and numerical results for plane stress and plane strain dominance are presented. Also the effects of the yield stress and relative crack length are discussed. All numerical results are approximated using simple mathematical formulas.

KEYWORDS: limit loads, bending beam, SEN(4PB), FEM, plane stress, plane strain

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.37

STRESZCZENIE: W programie Autodesk Moldflow Insight za pomocą modułu Design of Experiment przeprowadzono symulację wpływu parametrów wtrysku na właściwości wyprasek z trzech typów polipropylenu o płynności od małej do dużej oraz trzech typów terpolimeru ABS, także o płynności od małej do dużej.

SŁOWA KLUCZOWE: wtryskiwanie, symulacja, Moldflow, polipropylen, ABS

ABSTRACT: The Design of Experiment option in Autodesk Moldflow Insight, was used to examine the effect of injection molding parameters on molding parts made respectively from three types of polypropylene of low to high fluidity and three types of ABS terpolymer also from low to high fluidity.

KEYWORDS: injection molding, simulation, Moldflow, polipropylene, ABS

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.34

STRESZCZENIE: Przedstawiono zagadnienia związane z techniką wtryskiwania szybkobieżnego. Scharakteryzowano rodzaje wyprasek produkowanych tą metodą oraz materiały przeznaczone do wtryskiwania szybkobieżnego. Omówiono wymagania dotyczące form wtryskowych oraz konstrukcji wtryskarek i ich wyposażenia, a także urządzenia peryferyjne – roboty do odbioru wyprasek, urządzenia transportowe i kontrolne. Na zakończenie opisano kierunki rozwoju wtryskiwania szybkobieżnego.

SŁOWA KLUCZOWE: tworzywa sztuczne, wtryskiwanie, wypraski cienkościenne

ABSTRACT: The article describes issues related to the high-speed injection technology. Specific characteristics of the moldings and respective materials used in the high-speed injection process are presented. Also discussed are the requirements to be met by the design features of injection molds as well as by the design of injection molding machines and their accessories such as mold unloading robots, mold handling conveying machines or mold quality control devices. Closing section explains the trends observed in progress of the high-speed injection industry.

KEYWORDS: plastic, injection, thin-walled molding

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.35

STRESZCZENIE: Jednym z najpopularniejszych robotów kroczących jest heksapod, czyli robot o sześciu nogach. W artykule przedstawiono projekt, wykonanie i oprogramowanie heksapoda. Sterowanie nim polega na odpowiednim ustawieniu wartości wychylenia serwomechanizmów, które umożliwiają ruch poszczególnych odnóży. W urządzeniu sterującym zaimplementowano różne typy chodu robota.

SŁOWA KLUCZOWE: robot kroczący, projektowanie, robotyka, automatyka, mechatronika

ABSTRACT: One of the most popular types of walking robots is a six-legged robot – hexapod. This paper presents the project, design and implementation of the robot, as well as the accompanying software. The control system of the hexapod consists in proper adjustment of inclination values of the servomechanisms, which provide the hexapod with ability to operate its subsequent legs. Different modes of the robot movements are implemented in the controller.

KEYWORDS: walking robot, designing, robotics, automatics, mechatronics

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.4.39

STRESZCZENIE: Szlifowanie kształtowo-adaptacyjne (shape adaptive grinding – SAG) to nowy proces szlifowania powierzchni swobodnych trudnoobrabialnych materiałów ceramicznych. Mimo małej sztywności narzędzia możliwe jest uzyskanie dużej wydajności i wysokiej jakości powierzchni – od obróbki zgrubnej (Ra > 1 μm) do wykończeniowej obróbki elementów optycznych (Ra < 0,5 nm).