W artykule przedstawiono numeryczną analizę wpływu parametrów geometrycznych wybranych konstrukcji sprzęgieł łubkowych na rozkłady nacisków w połączeniu czopów z łubkami. Uzyskane tą drogą wyniki porównano z wynikami konwencjonalnych modeli obliczeniowych. Dokonano również analizy wpływu prędkości obrotowej sprzęgła na zmniejszenie skutecznej wartości nacisku w analizowanych parach kontaktowych.
EN
The numerical analysis of geometrical parameters of the selected splitmuff coupling constructions influence on the pressure distribution between contact surfaces of coupling and connected shaft necks is presented in the paper. The results obtained from numerical models are compared with the results obtained from the conventional calculation models. The analysis of the influence of rotational speed of the coupling on the decrease of effective pressure value in analyzed contact pairs is also performed.
Advanced knowledge of mechanical characteristics of metal-elastomer springs is useful in their design process and selection. It can also be used in simulating dynamics of machine where such elements are utilized. Therefore this paper presents a procedure for preparing and executing FEM modelling of a single metal-elastomer spring, also called Neidhart’s spring, for low-rate deformations. Elastomer elements were made of SBR rubber of two hardness values: 50°Sh and 70°Sh. For the description of material behaviour the Bergström-Boyce model has been used.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The analysis of the influence of the elastomeric element’s geometrical and material parameters on selected static and dynamic properties of metal-elastomer spring with rectangular cross-section is presented in this paper. Numerical FEM simulations presented in the paper revealed that application of even the relatively soft rubber of 50 [Sh°A] hardness as an elastomeric element may contribute to significant increase of spring stiffness. Experimental tests considering static and dynamic properties of the analyzed spring were also performed, utilizing three different types of elastomeric foam. Performed tests demonstrated high efficiency of analyzed construction in terms of vibration damping.
It has been demonstrated in previous studies that local elastomer coatings covering the end coils of helical springs can efficiently reduce the amplitudes of circum-resonant vibrations in such springs. The analysis of the influence that elastic coatings have on the frequencies and modes of natural transverse vibrations of springs is presented in this paper. The concept of the equivalent beam of the Timoshenko type is utilized in calculations of the frequencies and modes of transverse vibrations. The model developed allows users to determine the frequencies and modes of symmetric as well as antisymmetric vibrations of axially loaded springs with elastic coatings of arbitrary length. A comparison of the results obtained using FEM analysis, in which the model represented the actual spring geometry, with the results obtained by means of the presented model indicates its high accuracy.
Neidhart type suspension units composed of metal-elastomer torsion springs can be a good alternative to steel helical springs in applications such as vibration absorbers or vehicle suspension systems. Assembling this type of spring requires initial preload of the elastomeric working elements, which determines their operating properties.The results of experimental tests and numerical simulations concerning the preload of elastomeric working elements in Neidhart type suspension units are presented in the paper. The performed research made it possible to propose a new calculation model for determining the preload force value acting on the elastomeric cylindrical elements applied in this type of suspension unit. The results obtained using the proposed model exhibit good convergence with FEM simulation results within the range of the tested geometrical and material properties.
W pracy zaprezentowano rozwiązanie konstrukcyjne sprężyny śrubowej o zwojach końcowych zamkniętych i o zwiększonym tłumieniu. W rozwiązaniu tym pomiędzy zwojami sprężyny o prostokątnym przekroju drutu umieszczony jest elastomerowy element tłumiący o kształcie odpowiadającym rowkowi międzyzwojowemu. Element ten połączony jest z drutem sprężyny, dzięki czemu może on pracować zarówno na ściskanie jak i na rozciąganie. Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych dotyczących parametrów dynamicznych takiego rozwiązania, porównując je z wynikami uzyskanymi dla sprężyny bez materiału tłumiącego. Dodatkowo zbadano wpływ materiału tłumiącego na statyczną charakterystykę sprężyny.
It is shown in this paper that the proposed concept by Krużelecki and Życzkowski (1990) of the equivalent rod can be applied in calculations of natural lateral vibrations of springs and that the obtained results will be nearer FEM results than the standard model based on the Timoshenko equivalent beam. The model, created on this base, allows one to calculate natural frequencies of the clamped-clamped spring. It is also shown that models based on the equivalent beam concept, which are easier to apply than the models treating the spring as the spatially curved rod, have only a slightly smaller accuracy. It is also indicated that in the most common practice making of manufacturing end coils of springs, the natural frequencies differ significantly from the frequencies calculated by means of all tested methods. The performed simulations show that differences between the first and the second as well as the third and the fourth natural frequency of the spring are small and, therefore, the axially symmetrical equivalent beam model can be used without a large error. The diagram allowing one to determine whether the desired frequencies are lower or higher than the cut-off frequency is developed for the presented model.
The computational model of steady state vibrations of the coil spring covered with an elastomeric layer under resonance conditions and outside them is presented in the paper. It enables one to assess the reduction effectiveness of dynamic stresses in function of the material and geometrical parameters of the applied coating. The considerations are supplemented with the numerical examples.
The paper summarises the results of strength analysis of a self–powered vibration reduction system incorporating an electromagnetic transducer and a rotary MR damper. The maximal torque acting on the vibration system is considered in the calculation procedure. The strength analysis involves individual system components and the connections between them.
PL
W pracy przedstawiono wyniki obliczeń wytrzymałościowych układu składającego się z przetwornika elektromechanicznego połączonego wspólnym wałem z obrotowym tłumikiem magnetoreologicznym (MR). Do obliczeń przyjęto maksymalne wartości momentów skręcających działających na układ. Analizie poddano poszczególne części konstrukcyjne układu oraz połączenia między nimi.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The analysis of elastomeric coating influence on dynamic resonant stresses values in spring is presented in this paper. The appropriate equations determining the effectiveness of dynamic stress reduction in resonant conditions as a function of coating parameters were derived. It was proved that rubber coating will not perform in satisfactory manner due to its low modulus of elasticity in shear. It was also demonstrated that about-resonance areas of increased stresses are wider and wider along with the successive resonances and achieve significant values even at large distances from the resonance frequencies.
W pracy zaprezentowano wyniki badań doświadczalnych, dotyczących skuteczności tłumienia drgań przez wybrane uchwyty mocujące sprężyny śrubowe. Przeanalizowano dwa warianty konwencjonalnego uchwytu mocującego oraz nową konstrukcję amortyzowanego uchwytu mocującego. Wyniki wskazują na wysoką skuteczność nowej konstrukcji, dla której wartości logarytmicznego dekrementu tłumienia były w badanym zakresie częstości drgań o rząd wielkości większe niż dla uchwytów konwencjonalnych. Badania wykazały również, że stosowane obecnie płaskie podkładki elastomerowe umieszczane między uchwytem sprężyny a podstawą nie przynoszą spodziewanych rezultatów w postaci zwiększonego tłumienia drgań.
EN
Results of experimental studies on the efficiency of damping properties of selected types of helical spring holders are presented in this paper. Two variants of conventional holders and new construction of holder were analyzed. The results show, that the new helical spring holder has a high damping efficiency for which the values of logarithmic decrement were one order of magnitude higher than those for conventional holders, measured within the investigated range of frequencies. Research has also shown that the currently used flat elastomeric pads placed between the spring holder and the base do not produce the expected results in terms of increased damping.
W pracy przedstawiono wyniki obliczeń wytrzymałościowych generatora elektromagnetycznego połączonego z liniowym tłumikiem magnetoreologicznym (MR).Tłumik i generator są elementami samo zasilającego się układu redukcji drgań. Do obliczeń przyjęto maksymalne wartości przyspieszeń działających na układ, które są sumą przyspieszeń drgań oraz przyspieszenia ziemskiego. Uwzględniono siły wynikające z rozkładu ciśnień w tłumiku dla przyjętych warunków pracy układu. Analizie poddano poszczególne elementy konstrukcyjne układu oraz połączenia między nimi.
EN
The paper summarises the strength analysis data of a linear electromagnetic generator connected to a magnetorheological (MR) damper on a joint piston rod. Both generator and the damper are elements in the self-powering vibration reduction system. The calculation procedure uses the maximal accelerations acting upon the system, being the sum of the vibration accelerations and the acceleration of gravity. Forces associated with pressure distribution in the MR damper in the assumed operating conditions are taken into account. Constructional elements of the system and their interconnections are analysed. The calculations are supported by the ANSYS program.
W pracy przedstawiona została nowa konstrukcja amortyzowanego uchwytu sprężyny śrubowej. Konstrukcja ta ma wiele zalet w stosunku do istniejących rozwiązań. Przeprowadzone w pracy symulacje MES wykazały, że w porównaniu z konwencjonalnym uchwytem mocującym, konstrukcja ta zapewnia niski poziom naprężeń maksymalnych zarówno w sprężynie, jak i w samym uchwycie. Wykazano również, że amortyzująca część uchwytu może być wykonana z materiału elstomerowego o właściwościach wytrzymałościowych zbliżonych do typowych gum stosowanych w przemyśle. Przedstawiono możliwości aplikacyjne omawianego rozwiązania konstrukcyjnego.
EN
New design of amortized grip of the helical spring was presented. Presented design as many advantages over existing solutions. FEM simulations showed that, compared with a conventional clamping device, this design provides a Iow level of maximum stress, in both the spring and in the grip. It was also demonstrated that the amortized part of the grip could be made of elastomer material with strength properties similar to those observed for rubbers commonly used in the industry. There were presented possibilities of application of this design solution.
W pracy przedstawiono analizę wytężenia generatora elektromagnetycznego zasilającego liniowy tłumik magnetoreologiczny (MR). Generator ten współpracuje z tłumikiem MR w układzie równoległym. Elementem generatora, który podlega największym obciążeniom jest jego korpus, gdyż jest on związany ze źródłem drgań. W pracy zaprezentowano wyniki symulacji numerycznych oraz obliczeń wskazujących miejsca najbardziej wytężone. Podano również wskazówki pozwalające na obniżenie poziomu naprężeń w miejscach ich koncentracji.
EN
In this paper the construction and the structural analysis of electromagnetic generator supplying a linear magnetorheological damper has been presented. The generator operates with an MR dam- per in parallel arrangement. The most efforted element of the generator is its body, which is mounted directly on the plate connected with electromagnetic vibration generator. The results of numerical simulations and calculations indicating the most efforted parts of the generator’s body has been shown. Some hints about improve- ments in the generator’s construction has been also added.
Istotny wpływ na prawidłową pracę przekładni zębatych ma odpowiednie smarowanie węzłów kinematycznych występujących w łożyskach i zazębieniu współpracujących kół zębatych. Zagadnienie smarowania istotnie komplikuje się przy przekładniach pracujących z pionowym usytuowaniem wałów. W artykule przedstawiono konstrukcję nowego układu smarowniczego realizującego smarowanie górnych węzłów łożyskowych przekładni zębatych z pionowo usytuowanymi wałami. Zamieszczono konstrukcję stanowiska laboratoryjnego oraz wyniki badań potwierdzające skuteczność działania nowego układu.
EN
Proper lubrication of kinematic pairs in bearings and meshing of collaborating toothed wheels significant influence on right action of toothed gear. Problem of lubrication especially became complicated in the case of gears with vertical shafts. There was presented structure of new lubrication system realizing lubrication of upper kinematic pair of the bearing applied in toothed gears with vertical shafts. There was also presented test stand and results of experiments confirmed efficiency of the new lubrication system.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono analizę wytrzymałościową wirnika separatora cząstek stałych, poddanego obciążeniom wynikającym z rzeczywistych warunków pracy separatora. Obliczenia analityczne wykazały, że strumień powietrza i separowanych cząstek nie ma istotnego wpływu na wytężenie wirnika. Badania symulacyjne z użyciem MES pozwoliły na wskazanie stref koncentracji naprężeń oraz modyfikację parametrów geometrycznych wirnika, zapewniającą wymagany współczynnik bezpieczeństwa.
EN
This paper presents stress analysis of a solid particles separator. The analytical approximation of maximum stress level caused by radial acceleration revealed that stresses in working conditions may exceed the yield point of separator's material. The analytic calculations revealed that vibrations have marginal influence on state of stresses. Thus the FEM analysis was conducted to obtain more accurate results. Identification of most yielded areas let to perform proper modifications of separator's rotor, which allowed reduction of stresses much below yield point.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono konstrukcję sprężyn śrubowych o zwojach końcowych zamkniętych. Wykazano, że naprężenia maksymalne w takich sprężynach mogą znacznie przekraczać wartości uzyskane za pomocą podawanych w literaturze zależności dotyczących sprężyn zwijanych z drutu. Stosując MES opracowano wytyczne odnośnie do parametrów geometrycznych sprężyn o zwojach końcowych zamkniętych, które zapewniają wyrównany poziom maksymalnych naprężeń w różnych obszarach.
EN
This paper presents a computer aided selection of helical spring with capped end-coils geometric parameters in order to avoid local areas of increased stresses. The results obtained during simulations let to form the conclusion concerning proper geometric parameters. Formulas used to calculate maximum shear stress in helical springs coiled from wire with rectangluar cross-section can be applied to springs with capped end-coils under condition that round of the helical groove end should have radius equal to half of the spring coil's height.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents a new method of calculation of the change of axial twisting angle of compressed helical spring's end-coils in the case of rotary-free suports. The propriety of derived formulas was experimentally verified. The method is easy in application and gives results much closer to experiment than the presently used method that can be found in literature.
PL
W pracy zaprezentowano nową metodę obliczania kąta skręcania czół sprężyny śrubowej naciskowej pod obciążeniem dla przypadku obrotowo podatnego podparcia jej końców. Poprawność wyprowadzonych zależności zweryfikowano doświadczalnie. Metoda ta jest prosta w zastosowaniu i daje wyniki znacznie bliższe wynikom eksperymentu niż metoda znana z literatury i dotychczas stosowana.
In this paper the modern construction of slotted springs was presented. It was proven that maximal stresses in such springs under load have higher values than the stresses calculated with previous method. The new model of phenomena and calculating method based on it was proposed. The new method gives results closer to FEM analysis than the previous.
PL
W artykule przedstawiono nowoczesną konstrukcję sprężyny szczelinowej, wycinanej z tulei. Wykazano, że dotychczasowa metoda obliczania naprężeń maksymalnych w sprężynach tego typu obarczona jest dużym błędem. Zaproponowano nowy model obliczeniowy zjawiska i oparty na nim sposób liczenia maksymalnych naprężeń. Sposób ten daje wyniki bliższe wynikom analiz przy użyciu MES.
The review of stress calculation methods in helical springs with rectangular cross-section wire is introduced in this paper. It is demonstrated that methods described in literature have various accuracy. Also, the modern construction of helical spring machined from tubular blanks is presented. It is indicated, using Finited Elements Method, that existing for classical springs with opened ends stress calculating methods, are not suitable for springs with capped ends, because the stresses calculated from them are much smaller than the real ones.
PL
W pracy zaprezentowano przegląd metod obliczania naprężeń w sprężynach śrubowych wykonanych z drutu o przekroju prostokątnym. Wykazano, iż metody opisane w literaturze mają zróżnicowaną dokładność. Przedstawiono nowoczesną konstrukcję sprężyny śrubowej o zamkniętych zwojach końcowych, wycinanej laserem z tulei cylindrycznej. Przy użyciu metody elementów skończonych wykazano, że istniejące metody obliczeniowe dla typowych sprężyn śrubowych zastosowane do obliczania sprężyn o zamkniętych zwojach końcowych dają wyniki obarczone znaczącym błędem.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.