Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Pulse powered turbine engine concept – numerical analysis of influence of different valve timing concepts on thermodynamic performance

Tarnawski P., Ostapski W.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2018

|

Vol. 66, nr 3

373--382

EN

The present work is an attempt to create the concept of an engine that will combine the benefits of a pulse powered piston engine and continuously powered turbine engine. The paper focuses on the subject of pressure gain combustion (PGC). A turbine engine concept with stationary constant volume combustors, working according the Humphrey cycle, is presented. Its work has to be controlled by valve timing system. Four different valve timing concepts were analyzed. Their influence on thermodynamic performance of engine was evaluated. Different valve constructions were researched by means of 3D numerical computational fluid dynamics (CFD) simulation.

2

Simulation and bench studies of the constructively and technologically modernized high performance piston aircraft engine. Stage I

Ostapski W., Wierzchoń T., Rudnicki J., Dowkontt S.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2017

|

Vol. 65, nr 1

93--105

EN

The paper presents an analysis of tribological wear of an assembly composed of cylinder liner and piston rings in a piston aircraft engine. In place of the previously used technology of gas nitriding of the cylinder liner (made out of 38CrAlMo6‒10 steel), formation of multi-component or composite layers by nitriding in plasma discharge environment was proposed. Also, a modification of the previously used chromium coating of the piston rings by plasma nitriding was proposed. A study on the structure and properties of surface layer diffusion manufactured by utilizing the phenomenon of cathode sputtering was carried out. Wear resistance tests were performed on a specially designed bench, with the use of isotope markers. Verification of each of the friction couples was based on using the wear of the ring as a function of the distance trip, and the roughness of the cylinder liner and ring.

3

Erratum to: Simulation and bench studies of the constructively and technologically modernized high performance piston aircraft engine. Stage I

Ostapski W., Wierzchoń T., Rudnicki J., Dowkontt S.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2017

|

Vol. 65, nr 2

273--275

EN

In Ostapski et al., Bull. Pol. Ac.: Tech 65(1), 93-105 (2017), doi: 10.1515/bpasts-2017-0012, an analysis of tribological wear of an assembly composed of cylinder liner and piston rings in a piston aircraft engine was presented. In place of the previously used technology of gas nitriding of the cylinder liner (made out of 38CrAlMo6-10 steel), formation of multi-component or composite layers by nitriding in plasma discharge environment was proposed. Also, a modification of the previously used chromium coating of the piston rings by plasma nitriding was proposed. A study on the structure and properties of surface layer diffusion manufactured by utilizing the phenomenon of cathode sputtering was carried out. Wear resistance tests were performed on a specially designed bench, with the use of isotope markers. Verification of each of the friction couples was based on using the wear of the ring as a function of the distance trip, and the roughness of the cylinder liner and ring. This note corrects flaws in illustrations published in the original paper.

4

Symulacja stanu naprężeniowo-odkształceniowego łożyska kulkowego w funkcji wewnętrznych parametrów geometrycznych w warunkach obciążeń próby trwałościowej

Ostapski W., Dowkontt S.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

3656--3668, CD 1

PL

Przyspieszone badania trwałościowe łożysk tocznych kulkowych zakończyły się uszkodzeniami bieżni wewnętrznej. W pracy przedstawiono symulację stanu naprężeń i odkształceń elementów łożyska w funkcji parametrów geometrycznych. Zachowano wymiary bazowe. Założono obciążenia zgodne z warunkami badań trwałościowych. Uwzględniono tolerancje osadzenia łożyska na czopie i w piaście. Analiza wyników symulacji wykazała niekorzystny skumulowany wpływ dużych naprężeń w próbie przyspieszonej (36% nośności dynamicznej) i naprężeń od wcisku bieżni wewnętrznej.

EN

Accelerated durability testing of rolling bearings ball ended with damage of their inner races. The paper presents the simulation of stress and deformation of the bearing as a function of geometrical parameters. It preserves the basic dimensions. There was established in accordance with the terms of the load durability testing. Includes the bearing tolerances on the journal and the hub. Analysis of simulation results showed a negative cumulative impact of large stresses in the accelerated test (36% of the basic dynamic load rating), and the stress of the interference of the inner race.

5

Modyfikacja układu rozrządu sprężarki wahadłowej

Ostapski W., Gawlicki M.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

3669--3679, CD 1

PL

W pracy przedstawiono propozycję modyfikacji wahadłowej sprężarki bezolejowej wg Patent No. 68220, oraz P385734, poprzez zmiany konstrukcji i usytuowania zaworów ssawnych i tłocznych. Modyfikacja miała na celu poprawienie funkcjonalności, głównie zwiększenia wydatku sprężarki bez zmiany gabarytów.

EN

The paper presents a proposal to modify an oil-free circular compressor by Patent No. 68220 and P385734, through changes in the structure and location of the suction and discharge valves. The modification was designed to improve the functionality, mainly to increase the flow rate without changing the dimensions of the compressor.

6

Analiza wzajemnego oddziaływania w warunkach dynamicznych obciążeń mechanicznych zaworu wylotowego i gniazda „pływającego” silnika lotniczego dużej mocy

Ostapski W., Dowkontt S.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

3646--3655, CD 1

PL

W pracy przedstawiono symulacje stanu naprężeń i odkształceń zaworu w trakcie dynamicznego osiadania na gnieździe pływającym głowicy silnika lotniczego tłokowego dużej mocy. Do modelu cyfrowego i symulacji wykorzystano programy ANSYS, ADAMS i LS-DYNA.

EN

The paper presents simulations of stress and deformation of the valve during dynamic subsidence on the “floating” socket in head of high powered piston aircraft engine. Digital model and simulation were made using ANSYS, ADAMS and LS-DYNA software.

7

Analiza drgań skrętnych wału śmigłowego silnika lotniczego PZL-200 podczas pracy z zapłonem awaryjnym

Ostapski W., Aromiński A.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

3636--3645, CD 1

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań drgań wału śmigłowego prototypowego silnika lotniczego PZL200, oraz wybranych parametrów w warunkach pracy z awaryjnym układem zapłonowym.

EN

This paper briefly presents results of torsional shaft vibration bench tests for a prototype PZL-200 aircraft engine utilizing secondary ignition system. Some additional parameters while running on secondary ignition system were also presented.

8

The influence of structural features on vibration of the propeller engine test bench

Ostapski W., Aromiński A., Tułodziecki M.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2015

|

Vol. 53 nr 1

27--36

EN

The paper concerns the prototype of a propeller engine test bench stand designed for durability tests of airplane piston engines of 150-250 kW power range (Ostapski, 2011b, 2008). The technical data of the prototype engines to be tested on the bench have been adopted. It is obvious that at the beginning of the design process there is no information about the vibration spectrum of the propeller shaft, which is at the production process at that time. The basic 3D model of test bench constructional variants are presented in the article. Modes and frequencies of free vibrations are defined in ANSYS environment for both the loaded and unloaded structure and for various design variants. The estimated vibration frequency range for the propeller shaft varies from ƒ = 22 to ƒ = 360 Hz. In such a case, there is no easy way for rational test bench construction to be completely “untuned” to the vibration forcing load. This is the reason for introducing the basic model and few its modifications. After first engine tests, it should be possible to separate natural vibrations of the bench and high amplitude vibrations of the engine.

9

Wpływ odkształceń giętnych wałów na warunki współpracy przekładni zębatej

Hać M., Ostapski W.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

4429-4433

PL

W pracy przeprowadzono ocenę wartości współczynników rozkładu obciążenia wzdłuż szerokości wieńca przekładni zębatej z uwzględnieniem odkształceń giętnych wałów przy założeniu określonej dokładności wykonania czopów. Uwzględniono błędy wykonania w granicach określonych przyjętą tolerancją okrągłości przekroju i oceniono ich wpływ na zmianę sztywności wału. Zakładając, że zarys przekroju wału mieści się w określonym polu tolerancji można otrzymać przekroje dla których sztywność zmienia się wraz z kątem obrotu wału Do wyznaczenia linii ugięcia wału zastosowano metodę elementów skończonych. Jako przykład rozpatrzono wał reduktora śmigła lekkiego samolotu transportowego. Dla otrzymanych wyników wyznaczono współczynniki rozkładu obciążenia wzdłuż szerokości wieńca  i KF. Wyniki analizy wskazały, że nawet w przypadku wałów stosunkowo sztywnych celowe jest uwzględnienie wpływu odkształceń wału na pracę przekładni zębatej.

EN

In the work the value of load distribution corrections along width of the rim of a gear including the flexural deformation of shafts is under consideration. Execution errors included within the limits of accepted tolerance were taken into account and their influence on shaft’s stiffness was considered. Assuming that the sectional profile of the shaft change within the specified tolerance, the stiffness changes of the shaft with the angle of rotation can be obtained. As an example the propeller shaft of a reducer of light transport aircraft was examined. For the obtained shaft’s deflection profile the coefficients  and KF of load distribution across the width of the rim were calculated. The analysis results indicated that even in the case of a relatively rigid shaft is important to take into account the effects of shaft deformation on working conditions of gear.

10

The vibration of prototype aircraft propeller speed reduction unit – test bench and FEM numerical simulation study

Ostapski W., Aromiński A., Dowkontt S.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2014

|

Vol. 62, nr 4

861--873

EN

The results of torsional shaft vibration bench tests for a prototype aircraft propeller speed reduction unit are presented in this paper. The study was conducted as a function of engine speed and lubrication conditions. 3D model of the propeller speed reduction unit was developed. By using the finite element method, normal modes frequencies were defined. The simulation was conducted both unloaded and loaded under nominal power conditions.

11

Oilless and frictionless compressor with double-sided rotationally oscillating piston

Chomczyk W., Ostapski W., Piotrowski J., Tataj T.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2013

|

Vol. 61, nr 2

485--498

EN

The contents are concerned with a concept of an oilless and frictionless compressor operating without dead movement and having functional parameters superior to compressors of renowned manufacturers. The concept is based on patents No. 68220, 83060, P377851 by W. Chomczyk and patents P394072, P385733 by W. Chomczyk, W. Ostapski and J. Piotrowski. The proposed design of an oilless compressor ensures volumetric efficiency higher than that encountered in conventional compressors. It also generates pure compressed medium without necessity of filtering from oil particles, which is especially desired in food, pharmaceutical, medical, fragrance, chemical and automation industry.

12

Modeling of Driving Mechanism of Oscillatory Air-Compressor

Hać M., Łazęcki J., Ostapski W.

Machine Dynamics Problems

|

2009

|

Vol. 33, No. 3

13-24

EN

In the paper the dynamic analysis of driving mechanism of oscillatory air-compressor is under investigation. There are taken into account two cases: the simplified one for symmetric connecting rod of driving mechanism, and the asymmetric case. The stick model consisting of beam elements is considered and the results are compared with the solid model analysed in Adams/Ansys enviroment. The analysis shows that for symmetric case the stick model gives relaiable results when compered to the solid model, however for non-symmetric case the differences are more significant.

13

Experimental and Simulation Studies on the Effect of Local Variations of the Hub Stiffness on Vibration Level in a System of Tapered Roller Bearings

Ostapski W., Dowkontt S.

Machine Dynamics Problems

|

2009

|

Vol. 33, No. 3

79-90

EN

In the paper, results of vibration measurements on brand new tapered roller bearings mounted to the support with a longitudinal channel are presented. The investigations were carried out in function of rotation speed of the shaft and axial loading applied to it. The bearings were lubricated by a solid oil. Numerical examinations were realised with the aid of CAD/CAE software and took into consideration real fit values, thermal and mechanical loadings of the bearing system which dad been recorded during experimental research.

14

Application of Lame's Equation to Analysis of Interference Connection of Cone Bearing

Manowski K., Ostapski W., Hać M.

Machine Dynamics Problems

|

2008

|

Vol. 32, No. 3

61-71

EN

The stress and strain analysis of interference connection between outer track of cone bearing and the casing is carried out in this study. The equilibrium equations for axially symmetric state of stresses and strains in rotary solids are derived. For further analysis the simplified 2-D model is used and the outer track of cone bearing is divided into elements - each one of constant diameter. The Lame's equation is used for each segment in order to conduct the stress and strain analysis. The obtained results are compared with those obtained with the use of the finite element method (Ansys system) applied for the 3-D model. In both cases the calculations were executed for maximum and minimum interference calculated from assumed dimensional deviations of the diameters of the bearing track and the casing.

15

Stress state analysis of harmonie drive elements by FEM

Ostapski W., Mukha I.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2007

|

Vol. 55, nr 1

115-123

EN

In the paper, a solution to the problem of elastic deformation of thin-walled shell structures with complex shapes within the theory of geometrically non-linear shells has been presented. It is a modification of the Newton-Raphson method. In a variational formulation, the prob-lem is based on a Lagrange's functional for increments of displacements. The met ho d has been applied to investigations of a harmonic drive, in particular to analysis of the stress state in the flexspline with a variable curvature as well as bearings of the generator. For verification of the obtained results, a more adequate FEM model calculated by ANSYS has been used.

16

Projektowanie metalowych elementów sprężystych z zastosowaniem MES

Białek S., Hać M., Ostapski W., Ponder B

Przegląd Mechaniczny

|

2006

|

nr 1

24-29

PL

Elementy sprężyste są podstawowymi elementami konstrukcyjnymi połączeń podatnych. Mają one dwie wyróżniające je własności: mogą się znacznie odkształcać sprężyście pod wpływem obciążenia zewnętrznego oraz mają wyjątkowo dużą zdolność akumulowania energii w określonej objętości. Sprężyny są zazwyczaj najbardziej obciążonymi elementami maszyny. Pracują często w trudnych warunkach, np. przy obciążeniach udarowych lub szybkozmiennych o dużej liczbie cykli, w wysokiej temperaturze, w ośrodkach korodujących itd. Metalowe elementy sprężyste stosowane w układach napędowych maszyn roboczych i pojazdów należą do odpowiedzialnych elementów i zbudowanie możliwie dokładnego modelu do analizy ich stanu odkształceń i naprężeń jest bardzo ważnym zadaniem projektowym. Nieodłącznym elementem układów napędowych są najczęściej sprzęgła cierne - zużywanie się elementów ciernych w trakcie pracy powoduje konieczność zastosowania elementu podatnego, który zabezpiecza przed znacznym spadkiem przenoszonego momentu w czasie eksploatacji sprzęgła. W sprzęgłach wielopłytkowych zwykle elementem tym jest specjalnie ukształtowana dźwignia natomiast w sprzęgłach układów napędowych pojazdów samochodowych stosowane są sprężyny talerzowe. W pracy przedstawiono analizę odkształceniową metalowych elementów sprężystych stosowanych w sprzęgłach maszyn roboczych i pojazdów (elementy dociskowe, sprężyny talerzowe). Obliczenia przeprowadzono z zastosowaniem MES, a wyniki porównano z rezultatami otrzymanymi poprzez zastosowanie profesjonalnych systemów MES oraz na podstawie wzorów zalecanych w normach i literaturze.

EN

In the wort the displacement analysis of spring elements used in clutches was presented. There were considered lever springs used in multiple-disk clutch as well as Belleville sprongs used in transmission systems of vehicles. The calculations were conducted by FEM : the beam elements were used for modelling lever springs, and shell cone elements for modelling Belleville springs. The results were compared with those obtained from Ansys analysis as well as obtained from sumplified models recommended in standards and machine design literature.

17

Zużycie eksploatacyjne zespołu cylindrowego silnika lotniczego tłokowego o dużej mocy

Ostapski W.

Problemy Eksploatacji

|

2005

|

nr 4

235--248

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań eksploatacyjnych w zakresie zużycia eksploatacyjnego zespołu cylindrowego silnika tłokowego lotniczego dużej mocy podczas prób na stanowisku hamownianym. Przedmiotem weryfikacji był prototyp silnika z wytworzonymi warstwami przeciwzużyciowymi na elementach silnika i zmianami konstrukcyjnymi w stosunku do seryjnych jednostek ASz-62IR. Badania prowadzone w trakcie próby długotrwałej [370 h] obejmowały pomiary drgań i parametrów funkcjonalnych oraz badania metrologiczne i materiałowe. Uzyskany wzrost sprawności mechanicznej i mocy oraz spadek zużycia paliwa i poziomu drgań potwierdził zasadność wprowadzonych zmian konstrukcyjno-technologicznych.

EN

It the paper there are presented the results of experiments examining the operation wear of aircraft's high power cylindrical piston engine. The tests were conducted at the engine test house in order to verify the prototype of the engine with the anti-wear coatings covering some parts as well as with structural changes compared to serial Asz-62IR type. The test has been conducted during long-lasting trial (i.e. 370 h) and included measurements of vibration and functional parameters of the engine. After tests and disassembly of the engine the metrological and material examination took place. The results show the increase of mechanical efficiency and power as well as decrease of fuel consumption and level of vibration and in this way confirmed the legitimacy of introduced structural and technological changes.

18

Tendencje rozwojowe w budowie przekładni falowych

Ostapski W.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2001

|

z. 69

363-368

PL

W pracy przedstawiono najważniejsze zmiany konstrukcyjno - technologiczne w budowie zębatych przekładni falowych jakie wprowadzono od momentu podjęcia ich seryjnej produkcji. Zwrócono uwagę na różne warianty rozwiązywania zagadnienia syntezy zazębienia, kształtowania postaci konstrukcjnej wieńca podatnego i rozwiązania generatora.

EN

In the paper the main design and process production changes in building of toothed harmonic drives are presented. The historical development is also described. The different variants of tooth synthesis problem, shaping the flexible rim and solutions of generators are discuussed.

19

Intelligent Environment for Supporting Analysis in Machine Dynamic on the Basis of Harmonic Drives Design

Pokojski J., Ostapski W.

Machine Dynamics Problems

|

1998

|

Vol. 22

105-113

EN

In the paper the concept of intelligent environment for supporting analysis in machine dynamics is presented. The newly created concept is based on expert system technology integrated with the maze model of the design process.

PL

W pracy przedstawiono koncepcję inteligentnego środowiska do wspomagania analiz w dynamice maszyn. Koncepcja jest oparta na technologii systemów doradczych, relacyjnych bazach danych jak też na idei labiryntowego modelu procesu projektowania. Obiektem, którego dotyczy koncepcja jest przekładnia falowa.

20

Engineering Design of Harmonic Drive Gearings Towards Quality Criteria

Ostapski W.

Machine Dynamics Problems

|

1998

|

Vol. 21

7-159

EN

The work is concerned with problems related to design of harmonic drives with two-stream transmission of power from the point of view of quality criteria. The work has an interdisciplinary character. It deals with problems of meshing synthesis, optimisation, modelling, dynamics, and experiments. The problem of meshing synthesis is solved with respect to criterion of maximum share of the carrying surface at maintaining high efficiency, lack of edging, and advantageous effect of lubricant wedge. New profile of teeth enables almost double growth of the meshing zone which increases torsional stiffness and stability of working in the node: generator - flexspline - circular flexspline, delimits separation of the flexspline from the generator, and minimises disandvantageous local increment of stress induced by the separation. This enables harmonic drives to transmit much higher torques and maintain the same durability. Structural modification of the flexspline for achieving better uniformity of the stress distribution in the shell is done through optimization of its shape for the given boundary conditions and operating loading. In the min-max task the stress is assumed as the optimisation criterion. The task is solved is stages by reducing the initial min-max task into unconditional optimisation of the explicity given function and finding its minimum by iterative methods of the non-smooth optimisation. As a result nearly double decrement of the maximum stress at the same level of the power streams is obtained. The result of the optimisation is poorly sensitive to a change in boundary conditions or loading with the new type of meshing applied. A multi - aspect approach towards dynamic modellind of harmonic drives with making use of continuous models based on geometrically non-linear theory of shells, and discrete models enhanced by FEM, taking into account non-linear elasticity and damping characteristics and backlash distribution for simulations of real conditions, and also with indirect consideration of the structural modification effects and new meshing enables extension of the optimum range of operating rotation speed with respect to criterion of minimum vibration. In the work quality and durability criteria as well as results of investigations carried out on harmonic drive prototypes made according to author's documentation are also presented.

PL

W pracy rozpatrzono problemy projektowania zębatych przekładni falowych o dwustrumieniowym przepływie mocy, ze względu na kryteria jakościowe. Praca ma charakter interdyscyplinarny. Dotyczy zagadnień syntezy zazębienia, optymalizacji, modelowania, dynamiki i badań. Zagadnienie syntezy zazębienia rozwiązano ze względu na kryterium maksymalnego udziału powierzchni nośnej przy zachowaniu wysokiej sprawności, braku krawędziowania i pozytywnym efekcie klina smarnego. Nowy zarys zębów pozwala na blisko dwukrotny wzrost strefy zazębienia, co odpowiednio zwiększa sztywność skrętną i stabilność pracy węzła : generator - wieniec podatny - wieniec sztywny, ograniczając odrywanie tulei od generatora i minimalizując niekorzystny lokalny wzrost naprężeń tym efektem wywołany. Pozwala to na znaczący wzrost przenoszonego momentu przy zachowaniu dotychczasowej trwałości. Modyfikację strukturalną wieńca podatnego, dla otrzymania większej równomierności naprężeń w powłoce, uzuskano poprzez optymalizację kształtu przy zadanych warunkach brzegowych i obciążeniu eksploatacyjnym. W zadaniu minimaksowym jako kryterium przyjęto naprężenia. Zadanie optymalizacji rozwiązano etapowo, redukując wyjściowe zadanie minimaksowe do zadania bezwarunkowej optymalizacji jawnie zadanej funkcji i znalezienie jej minimum iteracyjnymi metodami optymalizacji niegładkiej. Uzyskano dwukrotne zmniejszenie maksymalnych naprężeń przy tym samym strumieniu mocy. Rezultat optymalizacji jest mało wrażliwy na zmianę warunków brzegowych i obciężenia przy uwzględnieniu nowego zazębienia. Wieloaspektowe podejście do modelowania dynamicznego przekładni falowych z wykorzystaniem modeli ciągłych powstałych na bazie geometrycznie nieliniowej teorii powłok oraz z wykorzystaniem MES i modeli dyskretnych, uwzględniających nieliniowości sił sprężystości, tłumienia, rozkłady luzów przy symulacji realnych zewnętrznych obciążeń, a także z pośrednim uwzględnieniem efektów modyfikacji strukturalnej i nowego zazębienia, pozwoliło na rozszerzenie optymalnego ze względu na minimum wibracji zakresu obrotów eksploatacyjnych. W pracy zamieszczono kryteria jakościowe i trwałościowe oraz rezultaty badań prototypów przekładni falowych wykonanych według dokumentacji autora.