The study presents the design process and analysis of the spatial structure of the Formula Student vehicle. An important issue is such a concept of the vehicle frame that it is possible to design an optimal version of the front and rear axle suspension. Therefore, an important element of the design is the correct geometry of the frame around the mounting points of the front and rear suspension, and it will allow the use of electric vehicle drive. The analysis of the current frame structure has been compared to the previous structures created in the Silesia Automotive Student Science Club. Particular attention was paid to the weight of the element and its strength properties, and these parameters received the most attention.
PL
W opracowaniu przedstawiono proces projektowania oraz analizę struktury przestrzennej pojazdu Formuły Student. Istotną kwestią jest taka koncepcja ramy pojazdu, aby możliwe było zaprojektowanie optymalnej wersji zawieszenia przedniej i tylnej osi. Dlatego ważnym elementem konstrukcji jest odpowiednia geometria ramy wokół punktów mocowania przedniego i tylnego zawieszenia, która pozwoli na wykorzystanie napędu pojazdu elektrycznego. Analizę obecnej konstrukcji ramowej porównano z poprzednimi konstrukcjami powstałymi w Śląskim Studenckim Motoryzacyjnym Kole Naukowym. Szczególną uwagę zwrócono na wagę elementu oraz jego właściwości wytrzymałościowe i tym właśnie parametrom poświęcono najwięcej uwagi.
The lorry frame is the main carrying part of a lorry, composed of several components. These components are connected by joints into one structural unit and it forms the lorry chassis. The contribution of this article is focused on thestrength analyses of a backbone frame, which is used on an off-road lorry chassis. Strength analyses are carried out utilising the finite element method. This article presents a created three-dimensional model of the frame and definition of boundary conditions (loads, the definition of degrees of freedom) needed for simulation computations. Results of the numerical calculations are the main parts of this article. Attention is mainly centred on the distribution of stresses of the frame under defined loads and its deformations.
In this paper, an assessment of strength properties of the existing blade-disc dovetail joint was presented, taking the parametric optimization of its geometry. A sensitivity of the analysis was carried out to determine the relationship between the selected geometric parameters and strength properties of the structure questioned. The results from experiments and computer simulations were compared. In addition, the fatigue life of the structure was analyzed for different materials and using the change of speed ranges and parameterization of geometry.
This paper describes the principle of operation of Multi Jet Fusion (MFJ) technology in detail. Hybrid strength tests were carried out using an INSTRON 5967 universal testing machine controlled by the Bluehill 3 program and coupled with the ARAMIS measurement system (GOM, Gmbh), enabling the monitoring of deformations in three axes, using a system of high-speed cameras. The results are given of the static tensile test of samples in two printing modes characteristic of the MJF technology – FAST and BALANCE.
PL
W artykule szczegółowo omówiono zasadę działania technologii Multi Jet Fusion. Przeprowadzone zostały hybrydowe badania wytrzymałościowe maszyną wytrzymałościową typu INSTRON 5967 sterowaną za pomocą programu Bluehill 3 oraz sprzężoną z systemem pomiarowym ARAMIS (GOM, Gmbh), umożliwiającym monitorowanie odkształceń w trzech osiach, przy wykorzystaniu systemu szybkich kamer. Przedstawione zostały wyniki badań testu statycznej próby rozciągania próbek w dwóch charakterystycznych dla technologii MJF trybach drukowania – z ang. FAST i z ang. BALANCE.
Dostarczanie nowych, innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych w obszarze wytwarzania pojazdów użytkowych do transportu, m.in. przyczep oraz naczep, jest trudnym i długotrwałym procesem. Nowe pojazdy muszą spełniać szereg wymagań pod względem bezpieczeństwa, trwałości oraz niezawodności. Ostatnim etapem związanym z wprowadzeniem nowego pojazdu na rynek są badania walidacyjne, które przeprowadzane tradycyjnym sposobem pochłaniają dużo czasu oraz generują dodatkowe koszty. Symulator warunków drogowych, który znajduje się w Centrum Badawczo-Rozwojowym firmy Wielton, umożliwia przeprowadzenie badań walidacyjnych produktów prototypowych w znacznie krótszym czasie. Dzięki odzwierciedleniu warunków panujących w czasie jazdy po drogach, dla których dany produkt został zaprojektowany, możliwe jest określenie trwałości oraz niezawodności konstrukcji tegoż pojazdu. W pracy przedstawiono przegląd wykorzystywanych symulatorów drogi. Przybliżono budowę oraz możliwości stanowiska badawczego wykorzystywanego w firmie Wielton. Stanowisko wymaga określenia optymalnych parametrów dla odwzorowania warunków rzeczywistych pracy pojazdów, co jest przedmiotem prowadzonych przez autorów prac badawczych. W artykule przedstawiono ogólny proces walidacyjny przeprowadzany z wykorzystaniem tego stanowiska badawczego.
EN
Providing new innovative construction Solutions in the field of manufacturing commercial vehicles for transporting among others trailers and semi-trailers is a difficult and long-lasting process. New vehicles must meet a number of reąuirements in terms of safety, durability and reliability. The finał stage associated with the introduction of a new vehicle on the market are validation tests, which carried out in a traditional way, consume a lot of time and generate additional costs. The road conditions Simulator, which is located in the Wielton Research and Develop- ment Center, enables validation testing of prototype products in a much shorter time. By reflecting the conditions prevailing while driving on roads for which a given product has been designed, it is possible to determine the du¬ rability and reliability of this vehicle's construction. The work presents an overview of the used road simulators. The construction and capabilities of the research station used in the Wielton company were approximated. The road Simulator reąuires determining optimal parameters for simulating the real conditions of vehicle operation and this is a main issue of research work realised by the authors. The generał validation process carried out with the use of this research station has been presented.
W pracy przedstawiono koncepcję metodyki badań naczep samochodowych. Zakłada ona zastosowanie analiz numerycznych oraz badań eksperymentalnych. Proces rozpoczynany będzie od uproszczenia modelu 3D naczepy. W drugim kroku nastąpi parametryzacja geometrii umożliwiająca automatyczną aktualizację całej postaci konstrukcyjnej. W kolejnym etapie przeprowadzona zostanie analiza wytrzymałościowa. Jej wyniki posłużą do kalibracji modelu numerycznego na podstawie danych otrzymanych z testów doświadczalnych. Posługując się tak przygotowanym narzędziem, zostanie wykonana seria analiz numerycznych dla różnych zestawów parametrów. Analiza wrażliwości wyników wskaże grupę parametrów, które w największym stopniu wpływają na kluczowe cechy pojazdu. Aplikując je do wybranej metody optymalizacji, otrzyma się nową postać konstrukcyjną naczepy, spełniającą założone kryteria. Po wykonaniu prototypu naczepa przejdzie serię badań doświadczalnych w Centrum Badań i Rozwoju Wielton, gdzie zweryfikuje się jej wytrzymałość oraz trwałość, potwierdzając jednocześnie poprawność opracowanej metodyki. Głównym narzędziem badawczym na tym etapie będzie symulator drogi MTS 320 Road Simulator, umożliwiający testy gotowych pojazdów, w tym naczep.
EN
The work presents the concept of a research methodology for semi-trailers vehicles. The methodology assumes the use of numerical analyzes and experimental research. The process begins with simplification of the semi-trailer model. In the second step, the geometry will be parameterized, which allows automatic updating of the entire construction. In the next stage, a strength analysis will be carried out. Its results will be used to calibrate the numerical model, based on data obtained from experimental tests. Using a such tool, a series of numerical analyzes will be performed for different sets of parameters. The sensitivity analysis of the results will indicate a group of parameters that have the greatest impact on the key features of the vehicle. Applying them to the chosen optimization method, a new constructional form of the trailer will be obtained, meeting the assumed criteria. After the prototype has been made, the semi-trailer will undergo a series of experimental tests at the R&D Centre in Wielton, verifying its strength and durability, and confirming the correctness of the developed methodology. The MTS 320 Road Simulator road Simulator will be used as the main research tool in that last stage of verification, allowing testing of complete vehicles, including semi-trailers.
Most high-pressure fuel pumps for compression-ignition engines manufactured today are cam driven. These pumps have numerous advantages, such as low energy consumption and limited production costs. However, a problem arising from the nature of the cam mechanism is an unfavorable distribution of forces in the camshaft-plunger-cylinder system of a delivery section. The authors have proposed an innovative pump design that eliminates most of the problems present in conventional solutions. The pump utilizes a gear-based hypocycloid drive. This paper focuses mainly on the strength analysis of the two critical components (countershaft and mount) of the subassembly under the highest load – simulations were carried out for different critical load states. The following procedure of estimating fatigue life was adopted for computations: the operational evolution of stresses will be systematized to the set of amplitude stresses and mean stresses by means of the “Rainflow” method. The results obtained in the work showed that the main factor determining change of stresses was the presence of clearances in the pump mechanism. It has been proved that the values of clearances have a negative influence on the power transmission in particular – their presence results in loads being carried by the countershaft and not by the support inter-operating with it. This may cause frictional wear of teeth, leading to the improper operation of the transmission. The analysis showed that the mount was designed correctly. This facilitates the use of less demanding constructional materials.
This paper includes the behaviour of RC column, using the steel strength data employed by Rafi et al. (2014). Eccentric short columns are studied for this purpose, both tension and compression controlled sections, are analysed considering the current design practice of Pakistan. Three cross sections were analysed using different steel percentages against load-moment interaction and the strength analyses. Concrete strength is also varied in this analysis. The load moment interaction diagrams were observed in major and minor axes and strength analysis is made for compression controlled and tension controlled sections. In this analysis it is observed that a section designed as a tension controlled is giving brittle failure at certain limit which should be avoided. Considering this scenario, several random cross sections are analysed, strength reduction factors for eccentric and pure axial columns are computed. Conclusions are made on behalf of this analysis for different types of column design.
This paper includes the behaviour of RC column, using the steel strength data employed by Rafi et al. (2014). Eccentric short columns are studied for this purpose, both tension and compression controlled sections, are analysed considering the current design practice of Pakistan. Three cross sections were analysed using different steel percentages against load-moment interaction and the strength analyses. Concrete strength is also varied in this analysis. The load moment interaction diagrams were observed in major and minor axes and strength analysis is made for compression controlled and tension controlled sections. In this analysis it is observed that a section designed as a tension controlled is giving brittle failure at certain limit which should be avoided. Considering this scenario, several random cross sections are analysed, strength reduction factors for eccentric and pure axial columns are computed. Conclusions are made on behalf of this analysis for different types of column design.
Celem przeprowadzonych badań była ocena obciążeń występujących w odcinku lędźwiowym kręgosłupa człowieka na poziomie L4-L5 dla schorzenia kręgozmyku. Modele numeryczne poszczególnych części segmentu ruchowego zostały wysegmentowane w oparciu o zdjęcia tomografii komputerowej. Następnie w oprogramowaniu MES przeprowadzono analizę numeryczną modelu kręgosłupa fizjologicznie prawidłowego oraz modeli z różnymi stopniami kręgozmyku w następującej skali: 4 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm oraz 12 mm.
EN
The research carried out a numerical analysis of the loads occurring in the lumbar spine at the L4-L5 level. The project started with modeling the spine diseases in the Inventor 2018 software for different values of spondylolisthesis. In ANSYS Workbench 2013, numerical simulations were performed: analysis of a physiologically correct model, analysis of the mathematical model of the spine with various degrees of spondylolisthesis (4 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm and 12 mm). Models were verified on the basis of literature data.
This contribution is focused on an engineering design of main components of a door system intended to be mounted on an underground railway vehicle. The design has to take into account the operational and normative requirements for the underground railway vehicle's outer door. The design of main dimensions of a door will serve as input data for creation of a virtual model and it will be used to determine the load conditions for the numerical simulation in terms of strength. The aim is using this preparation to obtain all the necessary data entering the analytical calculations for setting up a parametric model, which will serve as a base for possible derivation of the designed structure.
PL
Głównym tematem pracy jest inżynierski projekt głównych elementów systemu drzwiowego przeznaczonego do zamontowania w podziemnym pojeździe kolejowym. Projekt musi uwzględniać wymagania operacyjne i normatywne dla zewnętrznych drzwi pojazdu kolejowego. Zaprojektowane główne wymiary drzwi posłużą jako dane wejściowe do stworzenia modelu wirtualnego, co zostanie wykorzystane do określenia warunków obciążenia dla symulacji numerycznej pod względem wytrzymałości. Celem jest wykorzystanie tych symulacji do uzyskania wszystkich niezbędnych danych wprowadzanych do obliczeń analitycznych w celu utworzenia modelu parametrycznego, który posłuży jako podstawa do wykonania zaprojektowanej struktury.
From information obtained from periodic surveys of cages used in the shaft of one of the Polish mines, it appears that the majority of registered damages of their supporting elements are fatigue cracks. These cracks are formed and develop mainly in main nodes or welds in the areas of their connection with the construction of the cage. In order to eliminate the causes of these damages and to increase the durability of cages, it will probably be necessary to reconstruct those fragments of the cages in which they occur. In order to determine loadings of load-bearing elements and the state of stress that arises in them during the operation of the device, a numerical model of the cage was developed. The results of the calculations made as well as their analysis form the basis for the assessment of the strength and durability of the load-bearing elements of the discussed cage. The key problem determining the durability of the structure – as shown by the analyzes carried out – is the method of constructing the connection of the strings with the appropriate elements of the cage. Changing this state requires significant structural changes of these nodes, which the authors of this study pointed out.
The contribution presents a modification of a goods wagon bogie frame. Every newly designed or significantly modified any support part of a railway bogie must meet strict criteria related to its strength and fatigue life. It presents key changes of the structure of an original goods wagon bogie frame, conditions and results strength analyses for unfavourable load cases, for which values of load forces come out from valid standards. The introductory part presents the original goods wagon bogie and the idea of its modification. In the next part analyses of structural properties (modal and stress analyses) are introduced. Simulation computations were carried out using Finite Element Method. Further, main load cases which all bogies must meet before commissioning and conditions for bogies approval are described. In simulation calculations a goods bogie frame was loaded in compliance with standards by four unfavourable load cases.
Steel arch-rectangular support has a wide range of applications in Polish coal mines due to its asym-metrical shape. The frame has an arched outline on one side of the side wall, while on the opposite side it is rectangular. As a result, the support is ideal for securing set up room and recovery room. It can also be successfully used to secure three-way intersections of underground workings. To a large extent, however, the importance of these advantages is diminished by relatively low load-bearing parameters, resulting from a partially straight canopy, as well as the asymmetrical distribution of the load acting on the support in underground conditions. In order to ensure the proper and optimal operation of such frames, in addition to the standard requirements for roof supports, additional conditions must be met. The basic requirement is to support the end of the canopy on the corner of the excavation. This article presents examples of arch-rectangular supports, their applications as well as laboratory tests and strength analysis of the frames and its elements. These tests allowed the requirements regarding the construction of the frame, the selection of the support and the conditions of building in the excavation to be specified.
PL
Stalowa odrzwiowa obudowa łukowo-prostokątna znajduje w polskich kopalniach węgla kamiennego i ma szereg zastosowań, wynikających przede wszystkim z jej niesymetrycznego kształtu. Odrzwia po stronie jednego ociosu mają zarys łukowy, natomiast po stronie przeciwległego ociosu – prostokątny. Z tego względu idealnie nadają się do zabezpieczania rozcinek rozruchowych i kanałów likwidacyjnych ścian. Odrzwia powodzeniem mogą być także stosowane do zabezpieczania trójstronnych skrzyżowańwyrobisk korytarzowych. Jednak z znacznym stopniu wagę tych zalet pomniejszają niezbyt wysokie parametry podpornościowe, wynikające z częściowo prostoliniowej stropnicy, oraz niesymetryczny rozkład obciążenia działającego na odrzwia w warunkach dołowych. Dla zapewnienia właściwej i optymalnej pracy takich odrzwi oprócz standardowych wymagań dotyczących wykonywania obudo-wy konieczne jest spełnienie dodatkowych warunków. Podstawowym jest zapewnienie oparcia końca stropnicy o naroże wyrobiska. W artykule przedstawiono przykłady obudów łukowo-prostokątnych, ich zastosowania, a także badania stanowiskowe i analizę wytrzymałościową odrzwi i ich elementów. Badania te pozwoliły sprecyzowaćwymagania dotyczące konstrukcji odrzwi, doboru obudowy oraz zabudowy w wyrobisku.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wieloosiowy pozycjoner przeznaczony do zintegrowania z robotem przemysłowym powinien cechować się szerokim zakresem ruchów poszczególnych osi i możliwie jak największą przestrzenią roboczą, zdolnością do przenoszenia dużych momentów obciążających czy wysoką powtarzalnością pozycjonowania. Przedstawione wymagania stają nierzadko w sprzeczności. Opracowanie takiej konstrukcji wymaga szeregu kompromisów popartych analizami potrzeb, możliwości wytwórczych oraz akceptowalnej ceny urządzenia. W żadnym jednak wypadku dochodzenie do ostatecznego rozwiązania nie może być prowadzane wyłącznie w oparciu o intuicję konstruktora. Jednym z uznanych sposobów weryfikacji modeli konstrukcyjnych jest zastosowanie analizy wytrzymałościowej metodą elementów skończonych (MES). W artykule przedstawiono efekty prowadzonych prac badawczo-rozwojowych związanych z budową i wdrożeniem w PPU „ZAP Robotyka” w Ostrowie Wielkopolskim trzech nowych typów maszyn pozycjonujących.
EN
A multi-axis positioner designed for integration with an industrial robot should be characterized by a wide range of movements of individual axes and as much as possible working space, the ability to carry large loading moments or high repeatability of positioning. The presented requirements are often contradictory. The development of such a structure requires a number of compromises supported by needs analysis, production capabilities and an acceptable price of the device. However, in no case may the investigation of the final solution be carried out solelyon the basis of the constructor's intuition. One of the recognized methods of verification of structural models is the application of strength analysis using the finite element method (FEM). The article presents the results of research and development works related to the construction and implementation of three new types of positioning machines in PPU "ZAP Robotyka" in Ostrów Wielkopolski.
W artykule zaprezentowano analizę wytrzymałościową tarczy wirnikowej wykonanej z tworzywa sztucznego. Opisano w nim wykonanie modelu tarczy kompresora za pomocą skanera 3D oraz zaprezentowano błędy powstałe podczas tworzenia siatki na modelu utworzonym przy wykorzystaniu tej technologii. Zaprezentowano także wyniki analizy wytrzymałościowej dla zaproponowanych poprawek modelu zeskanowanej tarczy wirnikowej.
EN
In this work strength analysis of made of plastics rotor disk was presented. The first part of the article describes the implementation of research model using a 3D scanner. The next part is devoted to present the errors which occurred during mesh creation on the model created from above-mentioned technology. The last chapters present the results of the strength analysis after the proposed mesh corrections of the scanned rotor disk was used.
W artykule przedstawiono fragment wyników prac B+R realizowanych w Instytucie Odlewnictwa dotyczących opracowania nowoczesnych tworzyw odlewniczych ze stopów metali żelaznych i nieżelaznych do wykonywania podków o zwiększonej trwałości. Przedstawiono problemy związane z opracowaniem modelu ruchu konia i mechaniki kopyta. Na podstawie ogólnie dostępnych danych przeprowadzono analizy wytrzymałościowe podków wykonanych z wykorzystaniem technik odlewniczych.
EN
The article presents a fragment of results of R&D works carried out at the Foundry Research Institute concerning the development of modern casting materials from ferrous and non-ferrous alloys to make horseshoes with increased durability. Problems related to the development of the horse's movement model and hoof mechanics are presented. On the basis of generally available data, strength analyzes of horseshoes made using castings techniques were carried out.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki modelowania przyczepy leśnej do przewozu kłód drewna. Modelowanie miało na celu stworzenie konstrukcji bazowej i opracowanie na jej podstawie modułów przyczep o nośności 12, 14 i 16 ton. Opisano konstrukcję ramy nośnej przyczepy jako elementu przenoszącego największe obciążenia. W programie Inventor przeprowadzono analizę wytrzymałościową przyczepy, obejmującą rozkład sił tnących, momentów zginających oraz przemieszczeń. Na bazie wyników możliwe było wnioskowanie o funkcjonalności konstrukcji oraz kierunku czynności optymalizacyjnych. Dodatkowo proces projektowania pozwolił na przetestowanie programu Inventor jako narzędzia do zaawansowanych prac projektowych połączonych z analizą wytrzymałościową.
EN
The article presents the results of the modeling of a forest trailer for the transport of logs. Modeling was aimed at creating a base structure and developing trailer modules with a load capacity of 12, 14 and 16 tons. The design of the trailer frame as the load bearing element is described. With Inventor, trailer strength analysis has been performed, including the distribution of cutting forces, bending moments and displacements. On this basis, it was possible to make conclusions about the functionality of the structure and the direction of optimization. In addition, the design process has allowed Inventor to be tested as an advanced design tool combined with endurance analysis.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono propozycję sposobu renowacji drewnianych stropów w budynku z początku XX wieku z wykorzystaniem zespolonych płyt stropowych stalowo-betonowych Cofrastra 40. Przy opracowaniu optymalnego sposobu renowacji stropu drewnianego kierowano się możliwością zachowania jego walorów architektonicznych i estetycznych oraz możliwością zmiany przewidywanego sposobu użytkowania obiektu. W artykule sprawdzono warunki nośności i użytkowalności wzmocnionych belek.
EN
The paper suggests a method of renovating timber floors in a building that originated in the beginning of the 20th century using Cofrastra 40 composite slabs of steel concrete. The elaboration of the optimal method of renovating the timber floor focused on a possibility of maintaining the architectonic and esthetic values of the existing floor as well as on a possibility of changing the expected use of the building. The analysis presented in the paper checks the load bearing capacity and usability conditions for the strengthened beams.
W artykule poddano dyskusji możliwe profity, które byłyby następstwem przyspieszenia rozruchu turbiny o godzinę. Podano możliwe sposoby przyspieszenia rozruchu oraz wyniki analizy wytrzymałościowej przyspieszonego rozruchu turbiny. Wykonana została uproszczona analiza zysków pieniężnych będących następstwem skrócenia czasu rozruchu turbiny. Poruszono temat wpływu operacji skrócenia czasu rozruchu na środowisko. Przedstawione zostały jednostki wytwórcze energii elektrycznej w Polsce, które zdaniem autorów są możliwe do adaptacji nowych rozwiązań konstrukcyjnych.
EN
Discussed are possible benefits that would result from acceleration of a turbine start-up by one hour. Given are possible ways to accelerate the start-up and the results of an accelerated turbine start-up strength analysis. Performed is a simplified analysis of the financial gain resulting from shortening of the turbine start-up time. Raised is also the topic of an impact that the start-up time reducing operation will have on the environment. Presented are the power generation units working in Poland that, in the authors’ opinion, can be adapted to new design solutions.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.