Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A smooth model of the resultant friction force on a plane contact area

Kudra G., Awrejcewicz J.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2016

|

Vol. 54 nr 3

909--919

EN

A class of smooth approximations of the total friction force occurring on a plane finite contact surface is presented. It is assumed that the classical Coulomb friction law is valid on any infinitesimal element of the contact region. The models describe the stick phase, the fully developed sliding and the transition between these two modes. They take into account different values of static and dynamic friction coefficients. The models are applied in simulation of a dynamical system performing translational and rotational stick-slip oscillations, and then they are verified by comparison with the corresponding results in which an event-driven discontinuous model of friction is used.

2

Badania i modelowanie procesów tribologicznych zachodzących w układzie gniazdo – lekki zawór – prowadnica w rozrządach tłokowych silników spalinowych

Siczek K.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2012

|

Z. 439

1--224

PL

W pracy zaproponowano rozwiązanie problemów tribologicznych w układach z lekkimi zaworami w krzywkowych i bezkrzywkowych rozrządach tłokowych silników spalinowych. Pierwszym problemem jest zużycie przylgni zaworu i gniazda. Drugim są opory ruchu i zużycie trzonka i prowadnicy zaworu. Rozwiązanie tych dwóch problemów osiągnięto poprzez rozpoznanie procesów i zjawisk tribologicznych we wspomnianych węzłach ciernych lekkich zaworów wykonanych ze stopów tytanu i z ceramiki, napędzanych krzywkowo i bez-krzywkowo. Przeprowadzono na drodze eksperymentalnej i teoretycznej analizę istotnych zjawisk zachodzących podczas procesu zużywania przylgni gniazda i lekkiego zaworu oraz procesu tarcia mieszanego i zużycia między trzonkiem lekkiego zaworu i jego prowadnicą, przy zmieniającym się udziale tarcia płynnego. W efekcie tej analizy zaproponowano charakterystykę oporów ruchu i zużywania w ramach jednego modelu, z uwzględnieniem zjawisk sprzężonych. Pozwala ona dobierać wolnozmienne parametry geometryczne i materiałowe oraz szybkozmienne wymuszenia w układzie prowadnica-lekki zawór-gniazdo, w sposób warunkujący racjonalny (z możliwością optymalizacji) przebieg pracy lekkiego zaworu podczas przebiegu międzynaprawczego silnika. Jako kryterium optymalizacji zaproponowano minimalizację sumy przepływów mediów między przylgniami zaworu i gniazda oraz w szczelinie między trzonkiem zaworu i prowadnicą, w obrębie ustalonego cyklu roboczego silnika. W pracy dokonano krytycznej oceny opisanych w literaturze modeli tarcia, na podstawie której wybrano dwa, uwzględniające obecność warstwy ochronnej na powierzchniach zaworu i/lub gniazd i prowadnic. Pierwszy model umożliwia wykonywanie symulacji oporów ruchu między trzonkiem zaworu i prowadnicą w warunkach zbliżonych do rzeczywistości, przy małej angażowanej mocy obliczeniowej. Drugi szybki, oparty na sieciach neuronowych, może być wykorzystywany w algorytmie sterowania napędu zaworu, głównie do kompensacji tarcia. Opracowano modułowy model zużywania zaworu, gniazda i prowadnicy uwzględniający istnienie warstwy ochronnej na powierzchniach zaworu i/lub gniazd i prowadnic. Umożliwia on wykonywanie symulacji procesu zużywania w warunkach zbliżonych do rzeczywistości, przy małej angażowanej mocy obliczeniowej. Opracowano sieci jednoznacznych powiązań między modelem oporów ruchu i modelem zużywania elementów układu gniazdo-zawór-prowadnica. Wyznaczono dopuszczalne prędkości osiadania zaworu w jego gnieździe ze względu na zużycie i hałaśliwość pracy. Dobrano racjonalne materiały trzonka i prowadnicy ze względu na ich zużycie przy założeniu ograniczonego smarowania. W pierwszej części pracy wskazano konsekwencje, jakie powstaną w różnych silnikach spalinowych w wyniku zastąpienia klasycznych, pełnych zaworów stalowych przez zawory z lekkich materiałów. W drugiej części pracy podano cel, zakres i tezę pracy. W kolejnej części omówiono układ prowadnica-zawór-gniazdo jako system tribologiczny. Potraktowano go jako obiekt analizy, omówiono elementy składowe, wymuszenia i zachodzące między nimi relacje. Podano zależności matematyczne opisujące te relacje. W kolejnej części pracy omówiono stosowane materiały, powierzchnie ochronne i parametry geometryczne lekkich zaworów oraz współpracujących z nimi prowadnic i gniazd. W następnej części pracy przeprowadzono dyskusję istniejących modeli tarcia, efektem której był wybór jednego z nich do symulacji oporów ruchu trzonka lekkiego zaworu względem prowadnicy, drugiego zaś do kompensacji tarcia w algorytmie sterowania bezkrzywkowego napędu zaworu. W modelach tarcia uwzględniono istnienie warstwy ochronnej na powierzchni zaworu, prowadnicy i gniazda. Podano przykładowe obliczenia oporów ruchu. Omówiono stosowane metody kompensacji tarcia w algorytmach sterowania urządzeń mechatronicznych, do których należy bezkrzywkowy napęd zaworu. Przedstawiono model fizyczny i matematyczny tarcia między trzonkiem lekkiego zaworu i prowadnicą. W kolejnej części pracy omówiono proces zużywania par ciernych systemu HSZG-TSZP ( grzybek zaworu-Smar-Zanieczyszczenie-Gniazdo-Trzonek zaworu-Smar-Zanieczyszczenie-Prowadnica). Omówiono rodzaje zużycia i parametry na nie wpływające. Przeprowadzono dyskusję istniejących modeli zużywania zaworu, prowadnicy i gniazda i w wyniku opracowano własne fizyczne i matematyczne modele zużywania elementów systemu HSZG-TSZP. Opracowano też model uwzględniający występowanie nagana i model poziomu ogólnego hałasu podczas uderzeń zaworu o gniazdo. W kolejnej części pracy omówiono przeprowadzone badania eksperymentalne. Przedstawiono opracowane stanowiska badawcze, obiekt, przebieg badań, uzyskane wyniki i analizę błędów pomiarów. W kolejnej części pracy przedstawiono model symulacyjny oporów ruchu i zużycia elementów systemu HSZG-TSZP. Zamieszczono przykładowe wyniki obliczeń symulacyjnych. W przedostatniej części pracy przedstawiono zależności matematyczne, uzależniające sumę przepływów mediów w szczelinie między trzonkiem zaworu i prowadnicą oraz między przylgniami gniazda i zaworu od zużycia elementów systemu HSZG-TSZP. W ostatniej części przedstawiono wnioski i zalecenia dotyczące przyszłych kierunków badań.

EN

The solution to tribological problems in systems with lightweight valves in cam and camless valvetrain in internal combustion engines has been proposed in the book. The first problem is the seat wear of valve and its seat insert. The second is friction and wear of valve stem and valve guide. The solution to these two problems is achieved by recognition of tribological processes and phenomena in the mentioned friction contact zones for these lightweight valves made from titanium alloys and ceramics, driven by cam and camless drive. It has been performed the experimental and theoretical analysis of the major phenomena that occur during the process of seat wear for lightweight valve and its seat insert and the process of mixed friction and wear between the lightweight valve stem and its guide, at the changing participation of lubricated friction. As a result of the analysis, it has been proposed the models of motion resistance and of wear. It allows to choose the slowly varying geometric and material parameters and rapidly changing force in the system guide - lightweight valve –seat insert, in a way allowing optimal operation of lightweight valve during the inter-repairing period of combustion engine. As the optimization criterion is proposed to minimize the sum of the media flow between the seats of valve and its seat insert and in the gap between the valve stem and its guide, within a fixed cycle engine. It has been done the critical evaluation of models described in the literature of friction. On that basis the models have been developed, taking into account the presence of a protective layer on the surface of the valve and/or its seat insert and guide. The first model is to perform simulations of motion resistance between the stem and the guide in conditions close to reality. The second one being fast, based on neural networks can be used in the control algorithm, valve drive, mostly to friction compensation. It has been developed the modular model for wear of valve, its guide and seat insert taking into account the existence of a protective layer on the surface of the valve and / or its seat insert and guides. It allows to perform simulation of wear process in conditions close to reality. It has been developed the network clearly linking between the wear model and the model of motion resistance for components of the seatvalve-guide assembly. It has been elaborated the acceptable settling velocity of the valve in respect to its seat insert due to the wear and noise emissions. Rational materials have been chosen for valve stem and its guide due to assumed limited use of the lubrication. Experimental studies have been performed. Elaborated research stands, object, research process, obtained results and analysis of measurement errors have been shown in the book. It has been elaborated the simulation model of motion resistance and of wear for the TSZP-HSZG (namely: Valve stem T – grease S – contamination Z – valve guide P – valve head H – grease S – contamination Z – seat insert G) system and of the media flow in the gap between the stem and the guide and between the seats of valve and its seat insert during wear process of TSZP-HSZG system.

3

A wobblestone modelling with coupled model of sliding friction and rolling resistance

Kudra G., Awrejcewicz J.

Vibrations in Physical Systems

|

2010

|

Vol. 24

245--250

EN

A wobblestone also known as the Celtic stone or rattleback is usually a semi-ellipsoidal solid with the special asymmetry in the mass distribution. For most celts, when it lays on a flat horizontal surface, it rotates around its horizontal axis in a preferred direction, i.e. if it spins in the opposite direction, it becomes unstable, and reverses its spin to the preferred direction. In this paper we try to model wobblestone as realistically as possible taking into account the frictional coupling between the translational and rotational motion of the contact patch and the rolling resistance as well but with simplifying assumption of circular contact patch. The Coulomb-Contensou-Zhuravlev model of friction is used with the use of the first order Padé approximants.

PL

Kamień celtycki jest przedmiotem o kształcie zazwyczaj zbliżonym do półelipsoidy ze specjalnym asymetrycznym rozkładem masy. Położony na poziomej płaszczyźnie łatwo może zostać wprawiony w ruch obrotowy dokoła swojej pionowej osi w jedną, ściśle określoną stronę. Wprawiony w ruch obrotowy w przeciwną stronę staje się niestabilny, wpada w poprzeczne drgania i zmienia zwrot obrotu na przeciwny. W pracy podjęta została próba modelowania dynamiki kamienia celtyckiego w sposób możliwie najbardziej realistyczny ze szczególnym uwzględnieniem modelu tarcia, gdzie uwzględniono sprzężenie cierne pomiędzy ruchem postępowym i obrotowym obszary styku ciał oraz oporem toczenia. Przyjęto założenie upraszczające kołowego obszaru styku o stałym w czasie promieniu pomiędzy kamieniem i podłożem oraz zastosowano model tarcia CZZ z aproksymacją Padé’go pierwszego rzędu.

4

Wyznaczanie współczynnika tarcia na powierzchni natarcia w obszarze krawędzi skrawającej wiertła dla modelowania tworzenia wióra metodą MES

Mieszczak W.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2008

|

nr 3

103-112

PL

W artykule przedstawiono sposób wyznaczanie współczynnika tarcia na powierzchni natarcia jako funkcję naprężenia normalnego w kontakcie między wiórem i powierzchnią natarcia oraz prędkości poślizgu między tymi elementami. W celu uzyskania danych potrzebnych do określenia współczynnika tarcia przeprowadzono testy skrawania oraz posłużono się zależnościami pozyskanymi z literatury.

EN

Presented paper shows a way of determining the friction coefficient at rake face as a function of normal stress and chip velocity. For the purpose of achieving necessary data several tests were carried out. The other information were gained from literature.

5

Czynniki determinujące obniżenie siły tarcia w ruchu ślizgowym w obecności drgań kontaktowych stycznych wzdłużnych

Leus M., Gutowski P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2008

|

T. 4, nr 35

73-78

PL

W pracy przedstawiono wyniki analiz symulacyjnych i badań doświadczalnych wpływu drgań kontaktowych stycznych wzdłużnych na siłę tarcia w ruchu ślizgowym. W badaniach uwzględniono zarówno czynniki związane z wymuszeniem, jak i czynniki związane z parą cierną charakteryzujące rzeczywiste sprężysto-plastyczne właściwości styku. Analizy symulacyjne przeprowadzono przy wykorzystaniu statycznego modelu tarcia Coulomba oraz dwóch dynamicznych modeli tarcia - Dahla i Duponta. Badania doświadczalne wykonano na specjalnie w tym celu zbudowanym stanowisku. Najlepszą zgodność z wynikami badań doświadczalnych uzyskano dla modelu Dahla.

EN

The results of experimental and simulation tests of the influence of longitudinal tangential contact vibrations on the friction force are presented in this paper. In performed tests both the factors connected with excitation such as amplitude and frequency of vibrations and the factors connected with the friction couple which characterise the real elasto-plastic properties of contact were taken into account. The experimental tests were carried out on the original stand, especially developed for this purpose. The simulation analysis were carried out with the use of two dynamic models of friction. They were Dahl's and Dupont's models. Very good consistency of simulation and experimental tests was obtained.

6

Experimental Modelling and Simulation of a Duo-Servo Brake Mechanism

Awrejcewicz J., Olejnik P.

Vibrations in Physical Systems

|

2004

|

Vol. 21

75--78

7

Unsteady friction modelling in transient pipe flow simulation

Adamkowski A., Lewandowski M.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2004

|

nr 115

83-97

EN

The paper presents comparative analysis of unsteady pressure course calculation in closed conduits using selected hydraulic resistance models incorporating quasi-steady and unsteady friction models. Calculation was carried out for laminar and turbulent initial flows as tested by E. L. Holmboe and W. T. Rouleau. The results enabled qualitative and quantitative assessment of methods used to calculate friction losses. The assessment has confirmed that the commonly applied method of hydraulic resistance calculation (compatible with the quasi-steady flow hypothesis) does not guarantee satisfactory agreement between calculated and recorded hydraulic transients. It has been proven that the unsteady friction models based on weighting function of past flow velocity changes show superiority over models based on assumption that the portion of energy losses related to flow unsteadiness is proportional to the first derivative of liquid velocity.

8

Perspektywy obliczeń neuronowych w inżynierii łożyskowania

Grymek S., Druet K., Łubiński J.I.

Tribologia

|

2002

|

nr 1

227-237

PL

Przedyskutowano zastosowanie sztucznych sieci neuronowych do przewidywania zużycia oraz skomentowano rezultaty takich prób poczynione przez innych badaczy. Stwierdzono potrzebę i możliwość takiego zastosowania. Ukazano błędy popełnione przez innych badaczy.

EN

Feasibility of artificial neural networks for wear prediction and some results obtained by other researchers are discussed in this paper. Analysis of known wear prediction methods in bearing systems (or more generally tribo - systems) reveals the need for continued research in the area. Usability of artificial neural networks over a wide range of applications encourages using them in preliminary stage of data analysis for approximation of wear as a function of parameters and variables describing the bearing system. Papers published on the specific subject are few, yet their presence in important journals (Tribology International, STLE Tribology Transactions) proves the existence of a general interest in the subject. The interdisciplinary character of the task of applying neural networks in tribology brings about a high risk of erroneous actions and misinterpretation of results. A well theory laden approach must be used to eliminate the risk and a possible discouragement to this promising area of research.

9

Dedicated neural network design for friction compensation in robot drives

Korendo Z., Uhl T.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2002

|

Vol. 40 nr 3

595-610

EN

In the paper we demonstrate a neural network-based controller design and prototyping following the mechatronic approach. A unified treatment of all system components (mechanical, eletrical and computational) is made possible thanks to the integrated software-hardware platform. The neural network in the presented approach is used to privide a linearising feedback loop for friction compensation in a robot drive. The efficiency of the experimental friction identification is improved thanks to dedicated network architecture. The proposed solution is implemented in DSP hardware and the simulation results are verified through laboratory experiments.

PL

W pracy przedstawiono oparty na sieciach neuronowych układ sterowania napędem robota. Przedstawiono proces projektowania i prototypowania oparty na podejściu mechatronicznym. Sieć neuronowa w proponowanym rozwiązaniu spełnia rolę lineryzującej pętli sprzężenia zwrotnego. Jej podstawowym zadaniem jest kompensacja wpływu tarcia w napędzie robota. Zaproponowano specjalizowaną architekturę sieci neuronowej dostosowaną do modelowania tarcia. Uczenie sieci odbywa się na podstawie danych eksperymentalnych. Zaproponowaną sieć neuronową zaimplementowano z zastosowaniem techniki szybkiego prototypowania z wykorzystaniem procesorów sygnałowych. Wyniki symulacji porównano z wynikami eksperymentu na rzeczywistym obiekcie. Przedstawione podejście, jak wykazały uzyskane rezultaty, daje dobre wyniki w zakresie linearyzacji układów sterowania robotami z uwzględnieniem tarcia.