The article provides a discussion on the results of the authors’ original studies of a power transmission system of a mining scraper conveyor coupled with an innovative highly flexible clutch, conducted in operating conditions. The research consisted in establishing the static characteristics of the highly flexible clutch in question, determining the torsional vibrations of the said highly flexible clutch and the vibrations of the transmission housings at a test rig, verifying if the coupling between the innovative flexible clutch and a typical scraper conveyor drive unit was correct, and testing durability of individual components of the highly flexible clutch. Following the aforementioned tests and based on the static characteristics of the highly flexibleclutch examined, one can distinguish three phases of its operation: initial, main, and final –all differing in terms of flexibility. Furthermore, upon increasing the flexibility of the metal clutch, a significant decline in the root mean square (RMS) values of linear vibration accelerations was observed compared to the blocked condition of the clutch. It was further noticed that, as the torsional vibrations of the clutch shaft were increasing, the linear vibrations measured at the transmission bearing housings were decreasing significantly. Based on the tests conducted in operating conditions, it was found that the durability of the flexibilising system (bolt and nut) was sufficient and that there were no thermal effects associated with the motion of the system components.
Purpose: The main purpose of this article is to present modern possibilities for the reproduction of a machine element. If there are no replacements for the damaged part, and there is no technical documentation, then the only options is to use reverse engineering (RE) methods to reproduce it. Design/methodology/approach: On the example of a damaged gear, the process of measuring the wheel and manufacturing a physical model using 3D printing. An additional step has been added to the classic reverse engineering process to modify the model to improve its strength. Findings: Strength analysis was carried out in the Abaqus program using the finite element method (FEM). Based on the results obtained, it was proposed to change the tooth profile of the gear, which will improve its durability. Research limitations/implications: An extension of the proposed scheme may be a modification of the production process in order to implement the reverse engineering method to the serial production of machine elements. Practical implications: The use of a modified reverse engineering (RE) process will not only allow the components to be reproduced but will also allow extended uptime of the components, and this will reduce production costs. Originality/value: The proposed new reverse engineering process can be successfully used to reconstruct machine components with even very complex shapes. The digital model obtained as a result of scanning has been used to improve the geometry of the toothed rim, but it can be successfully used for other analyses, research, or calculations.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono i omówiono wyniki sprzężonej symulacji modelu obwodowego przekształtnika rezonansowego z modelem MES układu grzejnego wzbudnik-wsad dla kilku wariantów nagrzewania indukcyjnego. Ponadto, przedstawiono wpływ zastosowania w układzie grzejnym wzbudnik-wsad dodatkowego koncentratora pola magnetycznego wykonanego z materiału magnetycznie miękkiego (Fluxtrol LFM). Wsad w postaci koła zębatego został zamodelowany ze stopu stali konstrukcyjnej (C45) używanej powszechnie do produkcji tego typu elementów mechanicznych. Przekształtnik energoelektroniczny o mocy 3 kW został zamodelowany w postaci mostkowego falownika rezonansowego zasilanego z sieci 3×400 V poprzez prostownik z filtrem RC i obciążonego szeregowo-równoległym obwodem rezonansowym. W wyniku badań symulacyjnych sprzężonych modeli uzyskano rozkłady pola magnetycznego i gęstości energii na powierzchni wsadu, charakterystyki gęstości energii w płaszczyźnie poprzecznej pojedynczego zęba oraz wartości temperatury zarejestrowanej na wierzchołku zęba (w połowie jego wysokości) dla kilku wariantów pracy układu grzejnego i przyjętych w analizie częstotliwości prądu wzbudnika.
EN
This paper presents a co-simulation FEM of induction heating of gears. The co-simulation was made in ANSYS software used a circuit model (resonant inverter with MOSFET SiC transistors) and FEM model (coil, magnetic field concentrator and gear). The circuit model was built in a bridge structure of inverter with a series-parallel resonant circuit. The output power of inverter was 3 kW and the drain efficiency was equal to 96%. The co-simulation of models was made for C45 alloy steel of gear, and two type of induction heating of gear (with magnetic field concentrator and without him) at three operating frequency (MF, HF and 2F). Additionally, in this paper presents a distribution of magnetic induction in the gear, energy density in the gear, the characteristics of energy density in a single tooth on the length 8 mm and the temperature of tooth tip for two type of induction heating.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The present paper considers the beneficial effects that can be obtained by cold work type of machining performed as the final technological treatment in the process of gears manufacturing. Limitations in the use of shot blasting as a method of surface cold work of gears were pointed out and the concepts of two devices for carrying out the cold work with much greater efficiency than in the case of shot blasting were presented. The discussed devices use pressure burnishing of the critical zones of the gears.
PL
W artykule rozważono korzystne efekty, jakie można uzyskać stosując obróbkę nagniataniem na zimno, wykonywaną jako końcowa obróbka technologiczna w procesie wytwarzania kół zębatych. Wskazano ograniczenia w stosowaniu śrutowania jako metody powierzchniowej obróbki na zimno przekładni oraz przedstawiono koncepcje dwóch urządzeń do prowadzenia obróbki na zimno ze znacznie większą wydajnością niż w przypadku śrutowania. Urządzenia te wykorzystują nagniatanie naporowe krytycznych stref zębów kół zębatych.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki sprzężonej symulacji modelu obwodowego przekształtnika rezonansowego z modelem MES układu grzejnego wzbudnik-wsad dla nagrzewania indukcyjnego wysoką (HF) częstotliwością wynoszącą 300 kHz. Ponadto, porównano otrzymane wyniki symulacji sprzężonej dla dwóch trybów pracy układu grzejnego: z koncentratorem pola magnetycznego i bez koncentratora. Wsad w postaci koła zębatego został zamodelowany ze stopu stali konstrukcyjnej (C45) używanej powszechnie do produkcji tego typu elementów mechanicznych. Przekształtnik energoelektroniczny o mocy 3 kW został zamodelowany w postaci mostkowego falownika rezonansowego zasilanego z sieci 3×400 V poprzez prostownik z filtrem RC i obciążonego szeregowo-równoległym obwodem rezonansowym. W wyniku badań symulacyjnych sprzężonych modeli uzyskano rozkłady pola magnetycznego i gęstości energii na powierzchni wsadu, charakterystyki gęstości energii w płaszczyźnie poprzecznej pojedynczego zęba oraz wartości temperatury zarejestrowanej na wierzchołku zęba (w połowie jego wysokości) dla dwóch trybów pracy układu grzejnego i częstotliwości pracy 300 kHz.
EN
This paper presents a co-simulation FEM of induction heating of gears. The co-simulation was made in ANSYS used a circuit model (resonant inverter with MOSFET SiC transistors) and FEM model (coil, magnetic field concentrator and gear). The circuit model was built in a bridge structure of inverter with a series-parallel resonant circuit. The output power of inverter was 3 kW and the drain efficiency was equal to 96%. The cosimulation of models was made for C45 alloy steel of gear, and two type of induction heating of gear (with magnetic field concentrator and without him) at operating frequency of 300 kHz. Additionally, in this paper presents a distribution of magnetic induction in the gear, energy density in the gear, the characteristics of energy density in a single tooth on the length 8 mm and the temperature of tooth tip for two type of induction heating.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Celem prac rozwojowych w zakresie AI jest uzyskanie poziomu, który pozwoli na pewną projekcję przyszłości i w związku z tym podejmowanie autonomicznych decyzji. Sztuczna inteligencja jest więc w stanie w pewien sposób przewidzieć przyszłość i pomóc w rozwiązaniu problemów, z jakimi borykają się firmy. W jaki sposób to robi?
Although gear teeth give lots of advantages, there is a high possibility of failure in gear teeth in each gear stage in the drive train system. In this research, the authors developed proper gear teeth using the basic theorem of gear failure and reliability-based design optimization. A design variable characterized by a probability distribution was applied to the static stress analysis model and the dynamics analysis model to determine an objective function and constraint equations and to solve the reliability-based design optimization. For the optimization, the authors simulated the torsional drive train system which includes rotational coordinates. First, the authors established a static stress analysis model which gives information about endurance limit and bending strength. By expressing gear mesh stiffness in terms of the Fourier series, the equations of motion including the gear mesh models and kinematical relations in the drive train system were acquired in the form of the Lagrange equations and constraint equations. For the numerical analysis, the Newmark Beta method was used to get dynamic responses including gear mesh contact forces. From the results such as the gear mesh contact force, the authors calculated the probability of failure, arranged each probability and gear teeth, and proposed a reasonable and economic design of gear teeth.
The paper presents an analysis of selected design solutions for spur gears with reduced weight, in which the results obtained are compared to a solid gear without modifications. The reduction of the weight of the gears is of particular importance, among others in the automotive and aviation industries, where it reduces energy consumption, and thus CO2 emissions. It is also important to remember to maintain the required strength parameters when reducing the mass of the gear. This article focuses on the analysis of deformation and stress due to a given load on the considered weight-reduced gears. The values of the obtained static analysis results of the reduced-weight gears were also compared to the base gear.
This paper presents the problem of the operation of gear transmissions in the context of ensuring appropriate lubrication conditions. Damage caused by improper lubrication was discussed. Attention was drawn to the issue of oil contamination. Furthermore, a method for determining the thickness of the oil film of gear wheel teeth was described. There was also performed an analysis of the lubrication conditions of sample gear transmissions of the load, manufacturing technology and surface roughness
W artykule przedstawiona została metodyka optymalizacji geometrii łącznika piasty z wieńcem koła zębatego oparta na metodach numerycznych. Celem optymalizacji było uzyskanie niższej masy łącznika przy jednoczesnym zachowaniu cech funkcjonalnych. W artykule porównane zostały wyniki uzyskane za pomocą obliczeń analitycznych, metody elementów skończonych oraz metody opartej na warunkach i pętlach.
EN
The article presents the methodology of optimizing the geometry of the hub connector with the gear wheel rim based on numerical methods. Optimization aimed to obtain a lower weight of the connector while maintaining the functional features. The article compares the results obtained by analytical calculations, the finite element method and the metod based on conditions and loops.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki sprzężonej symulacji modelu obwodowego przekształtnika rezonansowego z modelem MES układu grzejnego wzbudnik-wsad dla trzech wariantów nagrzewania indukcyjnego (niską-, wysoką- i podwójną-częstotliwością). Wsad w postaci koła zębatego został przesymulowany dla trzech różnych stopów stali konstrukcyjnej (C45, 41Cr4, 42CrMo4) używanej powszechnie do produkcji tego typu elementów mechanicznych. Przekształtnik energoelektroniczny o mocy 3 kW został zamodelowany w postaci mostkowego falownika rezonansowego zasilanego z sieci 3×400 V poprzez prostownik z filtrem RC i obciążonego szeregowo-równoległym obwodem rezonansowym. W wyniku badań symulacyjnych sprzężonych modeli uzyskano rozkłady pola magnetycznego i gęstości energii na fragmencie wsadu w zależności od częstotliwości pracy układu i rodzaju stopu stali konstrukcyjnej, charakterystyki gęstości energii w płaszczyźnie poprzecznej pojedynczego zęba oraz wartości temperatury zarejestrowane na wierzchołku zęba (w połowie jego wysokości) dla trzech różnych metod hartowania i trzech typowych stopów stali konstrukcyjnej.
EN
This paper presents a co-simulation FEM of induction heating of gears. The co-simulation was made in ANSYS used a circuit model (resonant inverter with MOSFET SiC transistors) and FEM model (coil and gear). The circuit model was built in a bridge structure of inverter with a series-parallel resonant circuit. The output power of inverter was 3 kW and the drain efficiency was equal to 96%. The co-simulation of models was made for three alloy steel of gear: C45, 41Cr4 and 42CrMo4, and three type of induction heating of gear: medium- (MF), high- (HF) and simultaneous dual-frequency (2F). Additionally, in this paper presents a distribution of magnetic induction in the gear, energy density in the gear, the characteristics of energy density in a single tooth on the length 8 mm and the temperature of tooth tip for three type of induction heating.
During the process of regeneration of machine parts, certain phenomena occur that have a significant impact on the loss of their working ability. Hereditary properties are expressed by the interdependence of geometric and physical-mechanical-metallurgical parameters of gear teeth created during the technological operations of regeneration of worn teeth by hard-facing. The influence of the type of additional material (electrodes and their combinations) on the tribological characteristics of welded gear teeth was considered, whereby the so-called hard additional materials were applied. Those are the additional materials that give the required surface hardness of the teeth without subsequent thermal or thermochemical treatment. This research did not involve the regeneration of specific worn gears removed from machine systems, but the new gears were made, which were then damaged and then regenerated by hard-facing using the shielded metal arc welding (SMAW) procedure. Thus, all the tested gears were made of the same material, belonged to one batch and were machined on the same machines with the same machining regimes. The tests were performed on samples made of 20MnCr5 steel for cementation, on a tribometer by the “block on disc” method, which was designed to simulate the operating conditions of coupled teeth of concrete gears in the exploitation conditions. Based on the conducted tribological tests, the average coefficients of friction and topography of the surfaces were determined by measuring the wear trace and it was defined which additional materials give the best tribological characteristics of the surfaces of gears regenerated by hard-facing.
Variable applications and methodologies are used in the Digital Twin technology. Digital Twin as a trending technology is also a general topic of many industry-oriented research projects. To develop and implement a novel technology, a detailed study of any single part of a system is required. This paper presents a development case study of the parametric Digital Twin of autonomous electric vehicle transmission. Digital Twin combines the advantages of software models and real equipment to reduce total test runs and safe maintenance. The primary duty of the Digital Twin is to allow complete synchronization and connectivity between virtual and real entities. The paper presents a detailed structural description of the virtual entity that considers the parametrization of the transmission.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents a comparison between contact and optical measuring systems, which can be implemented to measure the shape and dimensional accuracy. The comparison included the MarSurf XC20 contact system, the iNEXIVE optical microscope and the MCA II measuring arm with the MMDx100 laser head as well as the ATOS II Triple Scane structured light scanner. The measurements were conducted on a part of a gear rim. The assessment of the measuring accuracy in relation to the nominal model was performed in the GOM Inspect software. The parametric model of the gear created in the NX software was adopted as the nominal model. According to the obtained reports, it results that the MarSurf XC20 is the most accurate 2D measuring system whereas the ATOS II Triple Scane is the most accurate 3D measuring system.
PL
W artykule przedstawiono porównanie pomiarowych systemów; stykowych oraz optycznych, możliwych do wykorzystania przy weryfikacji dokładności wymiarowo-kształtowej. Porównanie obejmowało system stykowy MarSurf XC20, mikroskop optyczny iNEXIVE , ramię pomiarowe MCA II z głowicą laserową MMDx100 oraz skaner światła strukturalnego ATOS II Triple Scane. Pomiary przeprowadzono na fragmencie wieńca koła zębatego. Ocenę dokładności pomiaru w odniesieniu do modelu nominalnego przeprowadzono w programie GOM Inspect. Za model nominalny przyjęto model parametryczny koła zębatego stworzonego w systemie NX. Według otrzymanych raportów wynika, że najbardziej dokładnym systemem pomiarowym 2D jest MarSurf XC20, a systemem pomiarowym 3D ATOS II Triple Scane.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Flender w monitorowaniu stanu skupia się przede wszystkim na bezpośrednim pomiarze drgań oraz analizie jego spektrum. Bardzo ważnym elementem badań jest także pomiar i analiza obciążenia momentem obrotowym bezpośrednio na wale przekładni lub sprzęgłach. Wraz z dodatkowymi informacjami na temat parametrów pracy przekładni, takich jak: ruch wału pływającego, temperatury czy ciśnienie, pomiary te pozwalają zdiagnozować stan przekładni w powiązaniu z czynnikami wpływającymi na jej pracę.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Aspects of assessing the technical condition of selected elements of the kinematic system in the renovation of RD-33 engines have been presented. In the beginning, typical operational problems have been discussed, and the test object was defined. Then, the theoretical foundations of three non-destructive testing methods based on magnetic field measurement were discussed. Next, the preliminary results of the research of a defective gear obtained by the magnetic metal memory method are presented. Finally, the conclusions have been made.
PL
W artykule przedstawiono aspekty oceny stanu technicznego wybranych elementów układu kinematycznego w remoncie silników RD-33. Na początku przybliżono typowe problemy eksploatacyjne i zdefiniowano obiekt badań. Następnie przedstawiono podstawy teoretyczne trzech metod badań nieniszczących bazujących na pomiarze pola magnetycznego. Dalej przedstawiono wstępne wyniki badań zbrakowanego koła zębatego uzyskane metodą magnetycznej pamięci metalu. W końcu przedstawiono wnioski.
Tooth fracture is the most dangerous form of gear wear that excludes the gear from further use. In order to counteract the occurrence of this type of damage, it is very important to properly design the toothed gear. To calculate the gear tooth bending strength, a strength parameter called the nominal stress number σFlim is necessary. ISO 6336-5:2003(E) and available material databases provide σFlim values for the most popular engineering materials used for gears, including those for case-hardened steels. There is, however, no data for a new generation of nanostructured engineering materials, which are the subject of research conducted at the Tribology Department of ITeE – PIB. The σFlim parameter is most often determined in cyclic fatigue tests on toothed gears with specially selected tooth geometry. In order to determine the above strength parameter, a pulsator (symbol T-32) was developed and manufactured at ITeE-PIB in Radom. The article presents a new device, research methodology, and the results of verification tests for case-hardened steel 18CrNiMo7-6, confirming the correctness of the adopted design assumptions and the developed research methodology. The results of tooth bending fatigue tests are the basis for the selection of a new engineering material dedicated to gears, which later undergoes tribological testing.
PL
Złamanie zęba u podstawy jest najbardziej niebezpieczną formą zużycia kół zębatych wykluczającą je z dalszej eksploatacji. W celu przeciwdziałania wystąpieniu tego rodzaju uszkodzenia bardzo istotne jest właściwe zaprojektowanie koła zębatego. Do obliczeń wytrzymałościowych kół zębatych na złamanie zęba niezbędny jest parametr wytrzymałościowy zwany granicą zmęczenia σFlim. Norma ISO 6336–5:2003(E), a także dostępne bazy materiałowe podają wartości σFlim dla najbardziej popularnych materiałów wykorzystywanych na koła zębate, w tym dla stali nawęglanych. Brak jest jednak jakichkolwiek danych dla nowej generacji nanostrukturalnych materiałów konstrukcyjnych, które są przedmiotem badań prowadzonych w Zakładzie Tribologii ITeE – PIB. Parametr σFlim wyznacza się najczęściej w badaniach pulsacyjnych na kołach zębatych o specjalnie dobranej geometrii uzębienia. W celu wyznaczenia powyższego parametru wytrzymałościowego w ITeE – PIB w Radomiu opracowano i wytworzono pulsator (o symbolu T–32). W artykule przedstawiono nowe urządzenie, metodykę badawczą oraz wyniki badań weryfikacyjnych dla stali konstrukcyjnej 17HNM – nawęglanej i hartowanej, potwierdzające poprawność przyjętych założeń konstrukcyjnych i opracowanej metodyki badawczej. Wyniki badań zmęczeniowych stanowią podstawę wyboru nowego materiału konstrukcyjnego dedykowanego na koła zębate, które później poddaje się przekładniowym badaniom tribologicznym.
Przeprowadzono analizę możliwości zastosowania sprzęgła hydrokinetycznego oraz inteligentnej przekładni CST w układzie napędowym młyna kulowego służącego do mielenia rudy miedzi. Głównym celem rozważań nad możliwością instalacji tego typu urządzeń było zapewnienie łagodnego rozruchu młyna pod pełnym obciążeniem. Zakres pracy obejmował wykonanie modelu bryłowego, rozpatrywanego młyna w celu wyznaczenia momentów bezwładności obiektu, oraz przeprowadzenie obliczeń dynamicznych. Wyznaczono parametry, pozwalające na optymalny dobór sprzęgła hydrokinetycznego.
EN
The article describes the use of a fluid coupling and CST drive in the ball mill drive system. The ball mill is used for grinding copper ore. The selected devices ensure soft start the loaded mill. It was necessary to make a 3D model of a ball mill to determine its moment of inertia. The results of dynamic calculations allowed the selection of the suitable fluid coupling and CST drive system.
Artykuł prezentuje wyniki badań dotyczących geometrycznej analizy dokładności kół zębatych stożkowych o kołowej linii zęba wykonanych z żywic fotoutwardzalnych. Do badań wybrano koła zębate wykonane metodami przyrostowymi wg technologii PolyJet oraz DLP. Pomiary wykonywano z wykorzystaniem współrzędnościowej maszyny pomiarowej Klingelberg P40. Analiza otrzymanych wyników ujawniła odchylenia od geometrii bazowej kół dla obu rozpatrywanych przypadków. Koła wykonane wg technologii PolyJet oraz DLP uzyskały 11 klasę dokładności wg normy DIN 3965.
EN
The article presents the results of research on geometrical accuracy analysis of spiral bevel gears made of photocurable resins. The gears made using additive methods according to PolyJet and DLP technologies were selected for the research. The measurements were made using the Klingelberg P40 coordinate measuring machine. Analysis of the results obtained revealed deviations from the base geometry of gear for both considered cases. The gears made according to PolyJet and DLP technology have obtained the 11th class of accuracy according to DIN 3965.
Przedmiotem pracy jest modelowanie procesu formowania wtryskowego koła zębatego z tworzywa termoplastycznego. W tym celu zastosowano program SOLIDWORKS do utworzenia modelu CAD wypraski i program AUTODESK MOLDFLOW do przeprowadzenia symulacji komputerowych procesu wtryskiwania wypraski oraz analiz przebiegu procesu i jego wyników. Doboru materiału użytego w badaniach dokonano w programie CAMPUS. Wykonano symulację wtrysku, uwzględniając położenie punktu wtrysku oraz różne parametry procesu. Wyniki analiz numerycznych procesu wytwarzania koła zębatego umożliwiły uzyskanie odpowiedniej jakości wypraski oraz zoptymalizowane parametry przetwórstwa.
EN
The subject of this work is the modeling of the process of forming an injection gear made of thermoplastic. For this purpose, the SOLIDWORKS software was used to create a CAD model of the molded piece and the AUTODESK MOLDFLOW software to carry out computer simulations of the injection molding process and analysis of the process and its results. Injection simulation was performed taking into account the location of the injection point and various process parameters. The results of numerical analyzes of the gear manufacturing process made it possible to obtain an appropriate, quality molding and optimized processing parameters.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.