Use of rapid prototyping technology in complex plastic structures. Part I. Bench testing and numerical calculations of deformations in harmonic drive made from ABS copolymer

• Autorzy: Pacana Jacek , Oliwa Rafał

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2019.1.7

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie technologii szybkiego prototypowania skomplikowanych konstrukcji z tworzyw polimerowych. Cz. I. Badania stanowiskowe oraz obliczenia numeryczne odkształceń przekładni falowej otrzymanej z kopolimeru ABS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the study, measurements of 3D deformations of the flexspline in harmonic drive were performed by applying a digital image correlation (DIC) method. The tests were carried out with the use of physical 3D printed models made of ABS copolymer (acrylonitrile-butadiene-styrene), which ensured sufficient capacity andrigidity of the structures. The findings related to deformations in flexspline, obtained through bench testing, were compared to the results of calculations conducted using the finite element method (FEM). Significant convergence in the findings obtained using the two methods was shown, yet deformations measured in the real-life model were characterized by greater irregularity compared to the corresponding solutions obtained with the numerical method. The results obtained through optical measurement confirm that physical models made of plastics, built using rapid prototyping technology, can justifiably be appliedin bench testing of prototype gear transmissions.

PL

Z wykorzystaniem metody cyfrowej korelacji obrazu (DIC) przeprowadzono pomiary odkształceń 3D koła podatnego zębatej przekładni falowej. Badania wykonano przy użyciu modeli fizycznych wytworzonych z zastosowaniem druku 3D z kopolimeru ABS, zapewniającego wystarczającą nośność i sztywność modelu. Uzyskane w badaniach stanowiskowych wartości odkształceń koła podatnego porównano z wynikami obliczeń przeprowadzonych z zastosowaniem metody elementów skończonych (MES). Wykazano dużą zbieżność otrzymanych wyników, jednak odkształcenia zmierzone na modelu rzeczywistym charakteryzują się większą nieregularnością niż odpowiadające im rozwiązania uzyskane metodą numeryczną. Wyniki otrzymane w pomiarach optycznych wskazują na zasadność stosowania w badaniach stanowiskowych prototypów przekładni zębatych modeli fizycznych wykonanych z tworzyw polimerowych z wykorzystaniem technologii szybkiego prototypowania.

Słowa kluczowe

EN

harmonic drive; Aramis 3D; optical deformation measurement; FEM; flexspline; ABS; 3D printing

PL

zębata przekładnia falowa; Aramis 3D; optyczne pomiary deformacji; MES; koło podatne; ABS; drukowanie 3D

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 64, nr 1
• Strony: 56--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Pacana Jacek

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Mechanical Engineering, Al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Oliwa Rafał

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Chemistry, Department of Polymer Composites, Al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] „Przekładnie zębate o nietypowym zazębieniu – modelowanie, prototypowanie, badania stanowiskowe” (red. Markowski T.), Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2009.
• [2] Sobolak M., Budzik G.: Rapid Prototyping Journal 2008, 14, 197. https://doi.org/10.1108/13552540810896148
• [3] Kosmol J., Mnich M.: Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn 2013, 2, 49.
• [4] Bernaczek J., Sobolewski B., Warchoł S.: Mechanik 2015, 12, 13. http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.12.548
• [5] Budzik G., Sobolak M., Kozik B., Sobolewski B.: Journal of KONES Powertrain and Transport 2011, 18 (4), 41.
• [6] Li S.: Mechanism and Machine Theory 2016, 104, 1. https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2016.05.020
• [7] Pacana J., Witkowski W., Mucha J.: Strength of Materials 2017, 3, 388.
• [8] Farstad J.M., Netland Ø., Welo T.: Procedia CIRP 2017, 60, 247. https://doi.org/10.1016/j.procir.2017.02.009
• [9] Krolczyk G., Raos P., Legutko S.: Tehnički Vjesnik – Technical Gazette 2014, 21, 217. UDC/UDK 620.191.083:621.941]:658.624
• [10] Oleksy M., Budzik G., Heneczkowski M., Markowski T.: Polimery 2010, 55, 194.
• [11] Budzik G.: „Dokładność geometryczna łopatek turbin silników lotniczych”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2013.
• [12] Tsai Y.C., Jehng W.K.: Journal of Materials Processing Technology 1999, 95, 169. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(99)00287-3
• [13] Gutiérrez S.C., Zotovic R., Navarro M.D., Meseguer M.D.: Procedia Manufacturing 2017, 13, 283. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2017.09.072
• [14] Mijał M.: „Synteza falowych przekładni zębatych”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1999.
• [15] Kayabasi O., Erzincanli F.: Materials and Design 2007, 28, 441. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2005.09.009
• [16] Ostapski W.: „Przekładnie falowe”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2011.
• [17] Budzik G.: Archives of Foundry Engineering 2007, 7 (2), 65. http://www.afe.polsl.pl/index.php/pl/magazine/cat/1/archives-of-foundry-engineering http://journals.pan.pl/dlibra/journal/96939
• [18] Sobolak M., Jagiełowicz P.: Czasopismo Techniczne. Mechanika 2010, 107, 159. http://suw.biblos.pk.edu.pl/resourceDetails&rId=786
• [19] Cader M., Oliwa R., Markowska O., Budzik G.: Polimery 2017, 62, 27. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2017.027
• [20] Sasimowski E.: Przetwórstwo Tworzyw 2015, 21 (4), 349.bwmeta1.element.baztech-7da3b67e-6b68-41f7-9ace--47fd09f599fc
• [21] Oliwa R.: Mechanik 2015, 12, 147.http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.12.576
• [22] Budzik G., Kozik B., Pacana J.: Journal of KONES Powertrain and Transport 2009, 16 (2), 55.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)