Investigations on the modeled shrink-fitted joints of assembled crankshafts

• Autorzy: Siemiątkowski Z. , Rucki M. , Lavrynenko S.

Warianty tytułu

PL

Badania modeli połączeń skurczowych składanych wałów korbowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes the results of investigations on shrink-fitted joints. Models of the marine engine cranks and pivots were made in the scale of 1:5 considering real conditions of the large-sized crankshafts fabrication. The results of ultrasonic measurements of stresses were compared to the temperature distribution during the cooling process of the assembled couplings. The conclusion was that the unsteady stress distribution might be caused by the unsteady cooling process. The proposed model of the cooling process provided an explanation on how the stresses and deformations appear. As a consequence, more tight joints may not reveal a better ability to bear a torque load.

PL

Przedstawiono wyniki badań nad połączeniami skurczowymi. Pomniejszone modele korb i czopów w skali 1:5 zostały wykonane z zachowaniem rzeczywistych warunków technologicznych dla okrętowych wałów korbowych. Wyniki pomiarów naprężeń metodą ultradźwiękową zostały porównane do rozkładów temperatur w czasie chłodzenia złożonych połączeń. Wykazano, że nierównomierny rozkład naprężeń może być wynikiem nierównomiernego przebiegu chłodzenia. Zaproponowano model procesu chłodzenia wyjaśniający sposób powstawania naprężeń i odkształceń w połączeniu skurczowym, które skutkują tym, że zwiększenie wcisku nie przekłada się na zwiększenie przenoszonego momentu skręcającego.

Słowa kluczowe

EN

mechanical engineering; shrink fittings; assembled crankshafts; large size engine

PL

budowa maszyn; połączenie skurczowe; składany wał korbowy; silnik wielkogabarytowy

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2018
• Tom: no. 1
• Strony: 33--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Siemiątkowski Z.

• Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Poland, Faculty of Mechanical Engineering

autor

Rucki M.

• Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Poland, Faculty of Mechanical Engineering

autor

Lavrynenko S.

• National Technical University “Kharkov Polytechnic Institute,” Ukraine

Bibliografia

• 1. Baldi, A., 2016. Using Optical Interferometry to Restart the Ring-Core Method. Experimental Mechanics 56, 1191-1202.
• 2. Burenin, A.A., Dats, E.P., Tkacheva, A.V., 2014. On the modeling of the shrink fit technology. Journal of Applied and Industrial Mathematics 8, 493. DOI 10.1134/S199047891404005X.
• 3. Carpenter, H.W., Reid, R.G., Paskaramoorthy, R., 2014. Extension of the layer removal technique for the measurement of residual stresses in layered anisotropic cylinders. International Journal of Mechanics and Materials in Design 10(3), 269-280. DOI 10.1007/s10999-014-9245-2
• 4. Fonte, M., Duarte, P., Anes, V., Freitas M., Reis, L., 2015. On the assessment of fatigue life of marine diesel engine crankshafts. Eng. Fail. Anal. 56, 51-57, DOI 10.1016/j.engfailanal.2015.04.014
• 5. Jadhav, A., Chalwa, V., Gaikwad, P., 2013. Fatigue Failure Analysis Of Marine Engine Crankshaft. International Journal of Engineering Research & Technology 2, 614-621.
• 6. Kim, H.Y., Kim, C., Bae, W.B., Han, S.M., 2007. Development of optimization technique of warm shrink fitting process for automotive transmission parts (3D FE analysis), Journal of Materials Processing Technology 187–188, 458-462. DOI 10.1016/j.jmatprotec.2006.11.107.
• 7. Krolczyk G.M., Maruda R.W., Nieslony P., Wieczorowski M., 2016. Surface morphology analysis of Duplex Stainless Steel (DSS) in Clean Production using the Power Spectral Density, Measurement, 94, 464-470. DOI 10.1016/j.measurement.2016.08.023.
• 8. Lee, H.C., Saroosh, M.A., Song, J.H., Im, Y.T., 2009. The effect of shrink fitting ratios on tool life in bolt forming processes, Journal of Materials Processing Technology 209, 3766-3775. DOI 10.1016/j.jmatprotec.2008.08.032.
• 9. Mancuso, J.R., 1999. Couplings and Joints: Design, Selection & Application. Marcel Dekker, Inc., New York - Basel.
• 10. Maruda R.W., Krolczyk G.M., Nieslony P., Wojciechowski S., Michalski M., Legutko S., 2016. The influence of the cooling conditions on the cutting tool wear and the chip formation mechanism, Journal of Manufacturing Processes, 24P1, 107-115. DOI 10.1016/j.jmapro.2016.08.006.
• 11. Nieslony P., Krolczyk, G.M., Wojciechowski, S., Chudy R., Zak K., Maruda R.W., 2018. Surface quality and topographic inspection of variable compliance part after precise turning, Applied Surface Science 434, 91-101. DOI 10.1016/j.apsusc.2017.10.158.
• 12. Nieslony P., Krolczyk G.M., Zak K., Maruda R.W., Legutko S., 2017. Comparative assessment of the mechanical and electromagnetic surfaces of explosively clad Ti-steel plates after drilling process, Precision Engineering, 47, 104-110. DOI 10.1016/j.precisioneng.2016.07.011.
• 13. Radi, E., Lanzoni, L., Strozzi, A., Bertocchi, E., 2017. Shaft-hub press fit subjected to bending couples: Analytical evaluation of the shaft-hub detachment couple, Applied Mathematical Modelling 50, 135-160. DOI 10.1016/j.apm.2017.05.018.
• 14. Siemiatkowski, Z., 2017. Experimental evaluation of the shrink-fitted joints in the assembled crankshafts, Journal of Engineering Technology 6(2), 832-841.
• 15. Siemiątkowski, Z., Rucki, M., Kudlacek, J., 2018. Internal Stresses Analysis in the Shrink-Fitted Joints of the Assembled Crankshafts. In: Hamrol A., Ciszak, O., Legutko, S., Jurczyk, M. (Eds.), Advances in Manufacturing. Springer, Poznań, pp. 633–640. DOI 10.1007/978-3-319-68619-6_60.
• 16. Siemiatkowski, Z., Rucki M., Lavrynenko S., 2017. Investigations of the shrink-fitted joints in assembled crankshafts. In: Silva Gomes J.F., Meguid, S.A. (Eds.), Proceedings of the 7th International Conference on Mechanics and Materials in Design, Albufeira, Portugal, pp. 1155-1158.
• 17. Strozzi, A., Bertocchi, E., Baldini, A., Mantovani, S., 2016. Normalization of the stress concentrations at the rounded edges of an interference fit between a solid shaft subjected to bending and a hub. Mechanics Based Design of Structures and Machines 44(4), 405-425. DOI 10.1080/15397734.2015.1086274.
• 18. Sun, M.Y., Lu, S.P., Li, D.Z., Li, Y.Y., Lang, X.G., Wang, S.Q., 2010. Three-dimensional finite element method simulation and optimization of shrink fitting process for a large marine crankshaft. Materials and Design 31, 4155-4164. DOI 10.1016/j.matdes.2010.04.027.
• 19. Wang, X., Liu, B., Gao, K., Meng, Q., Sun, Y., 2016. Analysis of thermal deformation and influencing factors in shrink-fitting assembly of aluminum alloy drill pipe. Advances in Mechanical Engineering, 8(10), 1-15. DOI 10.1177/1687814016674099.
• 20. Zhang, Y., Lu, L., Gong, Y., Zhang, J., Zeng, D., 2017. Fretting wear-induced evolution of surface damage in press-fitted shaft, Wear 384-385, 131-141. DOI 10.1016/j.wear.2017.05.014.

Uwagi

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