In this paper, the problem of motion of controlled mechanical systems under a servo constraint is considered. The servo constraint which is prescribed by the designer is supposed to be non-ideal, that is, it does work in a virtual displacement. The second order form constraint is introduced to obtain a closed-form (i.e., analytical form) control input. The final servo control contains two parts: the first one generates the constraint force so that the constraint is exactly followed, while the second one can be designed by the designer for the facility, such as to compensate the effects of the friction force. After geometrical analysis applied to the Coulomb friction forces, we found that they actually depend on the control forces (i.e., the two are coupled). Application to a 3-DOF robot manipulator is made.
A change in torsional stiffness of pneumatic tuners can be achieved by changing the pressure of the gaseous medium in the course of the mechanical systems' operation or while idle. Based on this statement, we tuned mechanical systems with torsional vibration when they are either idle or when they reach stable condition during operation. The principle of tuning mechanical systems with torsional vibration during operation when their condition is stable lies in the appropriate adaptation of basic dynamic properties (dynamic torsional stiffness and damping factor) of the pneumatic tuner to the dynamics of the system. This was achieved with a control system that helps create a closed control feedback loop. In this way, we can continuously change, that is, adapt the dynamic properties of the pneumatic tuner to the dynamics of the mechanical system so that no dangerous torsional vibrations occur while the system is in operation mode.
A gravity damper is a one-way valve, employed for regulating the airflow rate in ducts, generally constituted by a series of rectangular panels (closure sections), connected to an articulated quadrilateral synchronizing the movements. If the device needs to process large masses of high speed air, as common in the case of energy conversion systems, disadvantageous dynamic effects can occur. In this study, vortexinduced vibration (VIV), occurring on a gravity damper for high values of the Reynolds number, is investigated. The analysis of this work couples numerical methods (Computational Fluid Dynamics with Large-Eddy Simulation turbulence model and Finite Element Method) to experiments: a full-scale accelerometric measurement campaign is actually performed at the wind tunnel facilities of the University of Perugia. VIVs are diagnosed and quantified through the experimental vibration analysis, which is interpreted through numerical simulations. The large amplitude of VIV is interpreted as due to a tendency towards lockin because of the approaching of the vortex shedding frequency to a natural vibration mode of the system. The integrated numerical and experimental framework finally inspires two different design solutions for mitigating the amplitude of VIV: these strategies are tested at the wind tunnel and they are indeed shown to be effective.
W artykule przedstawiono oryginalną metodę modelowania układów dyskretno-ciągłych. Metoda polega na dyskretyzowaniu układu trójwymiarowego jedynie w dwóch wybranych kierunkach. W trzecim z kierunków układ pozostaje ciągły. Otrzymany w ten sposób model jest modelem dyskretno-ciągłym. Opisany jest za pomocą równań różniczkowych cząstkowych. Ogólne równania różnicowe układu dyskretnego otrzymano, wykorzystując metodę sztywnych elementów skończonych. W granicy równania te sprowadzono do równań różniczkowych cząstkowych. Podano sformalizowany zapis tych równań w postaci macierzowej oraz przedstawiono ogólny sposób budowania takich macierzy dla złożonych układów mechanicznych. Do rozwiązania wyprowadzonych równań zastosowano metodę transmitancji układów o parametrach rozłożonych. Metodę zilustrowano na przykładzie belki obustronnie utwierdzonej.
EN
The paper introduces an original method of discrete-continuous systems modeling. In the proposed method three dimensional system is divided on finite elements only in two directions. In the third one the system remains continuous. Obtained in that way model is a discrete-continuous model of the considered system. It is described by the system of partial differential equations. General difference equations of discrete system were obtained using the rigid finite elements method. In the limit these equations were transformed to the partial differential equations. Then formalized matrix notation of derived equations was given. Finally a general way to create global matrix for the whole system was presented. To solve obtained equations one applied the distributed transfer function method. Proposed approach was illustrated on the example of simple beam fixed on both ends.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Purpose: of this paper is the problem of stability and vibration reduction in designed drive systems, in which the essential requirement is to meet the desired dynamic properties. Design/methodology/approach: The method of stabilisation and reduction has been based on active synthesis, which makes it possible to obtain the desired mechanical effect through the proper selection of dynamic properties of the system, including the calculation of the active force as a function of the system force feedback. Findings: Presented approach simplifies the process of selecting the dynamical parameters of machine drive systems in view of their dynamical characteristics. Research limitations/implications: The scope of discussion is the synthesis of machine drive systems as discrete models of torsional vibrations. Such vibrations are more difficult to detect than flexural ones, which are accompanied by noise and vibrations of the adjacent elements (for example, shaft frames). Due to the absence of symptoms, torsional vibrations are particularly dangerous, as they may be unnoticeable until the destruction of subsystems occurs. Practical implications: High durability and reliability of drive systems is associated with proper setting of system parameters - inertial, elastical and damping. Proper setting of these parameters is made possible by applying synthesis techniques. Originality/value: We should emphasize that the considered problem varies from other issues met in classic mechanics or control theory. The research has been undertaken on the basis of topological methods, developed in scholar environment of Gliwice.
Opisano metodę wyznaczania parametrów modalnych stojaka hydraulicznego z wbudowanym akumulatorem gazowym. Analizowano wpływ parametrów technicznych akumulatora gazowego na zmianę wartości częstości własnych i współczynników tłumienia. Wykluczono możliwość wzbudzenia drgań rezonansowych elementów analizowanego stojaka wskutek dynamicznego oddziaływania górotworu.
EN
A method for determination of modal parameters of a hydraulic leg with a gas accumulator has been presented. Impact of technical parameters of a gas accumulator on a change of free vibration frequency and damping coefficients has been analyzed. A possibility of excitation of resonant vibrations in components of the analyzed leg due to dynamic impact of rock mass has been negated.
Przedstawiono metodykę doboru rozpatrywanych parametrów technicznych akumulatora gazowego. Na przykładzie wykazano, ze przy obciążeniu dynamicznym prawidłowy dobór parametrów akumulatora gazowego może wpłynąć na zmniejszenie maksymalnej wartości ciśnienia medium roboczego stojaka 0 ok. 17 %.
EN
The paper presents a methodology for selection of considered technical parameters of gas accumulator. It has been shown in an example, that in the case of dynamic load a proper selection of gas accumulator parameters may reduce the maximum working pressure of the leg by about 17%.
W pracy przedstawiono możliwości wykorzystania programu Working Model firmy MSC Working Knowledge Software Corp. Na przykładzie modelu podnośnika koszowego pokazano możliwości wykorzystania stworzonej przez to oprogramowanie rzeczywistości wirtualnej. Zaprezentowano model wirtualny złożonego układu mechanicznego i możliwości przeprowadzania na takim modelu badań symulacyjnych jego ruchu. Pokazano także, jakie są możliwości wizualizacji otrzymywanych wyników.
EN
Possibilities of use the Working Model software (MSC Working Knowledge Software Corp.) were presented. In the paper the virtual simulation for example bucket boom lift design was shown as well as numerical analysis using the Working Model software. Virtual model of complex mechanical system and movement simulation of the system were presented. Visualization of obtained results was discussed.
This paper considers the investigations into adhesion, contact mechanics metal erosion effects, wear and tear as a result of the effects of frictional forces. Mechanical components rely on friction for the transformation and delivery of energy from point A to point B. This requires the knowledge of combined energies as well as their associated dynamic models and ancillary parameters. Adhesion, contact, friction and wear are major problems limiting both the fabrication yield and lifetime of any devices. Since it is the area of real contact that determines the sliding friction, adhesion interaction may strongly affect the friction force even when no adhesion can be detected in a pull-off experiment. Therefore, a good scientific dynamic modelling of friction forces is a prerequisite for the understanding and monitoring of friction adverse effect on mechanical systems for good maintenance purposes.
W pracy przedstawiono wyniki badań trzech modeli połączeń elementów maszyn przy uwzględnieniu tarcia konstrukcyjnego: - model pierwszy - połączenie sprężystej listwy w sztywnym zacisku, poddanej obciążeniu wzdłużnemu, badano przy tarciowym, tarciowo-sprężystym i sprężysto-tarciowym modelu styku między listwą i zaciskiem, - model drugi - połączenie dwóch belek dociśniętych do siebie równomiernie rozłożonym naciskiem jednostkowym, utwierdzonych z jednej strony a z drugiej poddanych zginaniu siłą poprzeczną, badano przy tarciowym i sprężysto-tarciowym modelu styku między belkami, - model trzeci - połączenie tarcz nierozłącznego sprzęgła dwutarczowego z wałami łączącymi, obciążonego momentem skręcającym, badano przy tarciowym modelu styku między tarczami sprzęgła. W pierwszym modelu sprężysto-tarciowe właściwości połączenia sprężystej listwy w sztywnym zacisku opisuje nieliniowa pętla histerezy. Zbudowano model matematyczny układu drgającego zawierającego połączenie sprężystej listwy w sztywnym zacisku. Wyznaczono dekrement tłumienia drgań swobodnych układu w funkcji amplitudy przemieszczenia. Przy wymuszeniu układu siłą harmoniczną, wyznaczono charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe drgań układu. Układ zawierający połączenie sprężystej listwy w sztywnym zacisku zastosowano jako nieliniowy tłumik drgań układu liniowego. Równania ruchu nieliniowego układu o dwóch stopniach swobody rozwiązano numerycznie. Przy tarciowo-sprężystym modelu styku między listwą i zaciskiem, zbudowano model matematyczny układu drgającego zawierającego połączenie sprężystej listwy w sztywnym zacisku. Podczas drgań swobodnych tego układu, wyznaczono dekrement tłumienia drgań w funkcji amplitudy przemieszczenia. Przy wymuszeniu układu siłą harmoniczną, wyznaczono charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe jego drgań. " Przy sprężysto-tarciowym modelu styku między listwą i zaciskiem, wyznaczono zależności na jednostkową siłę tarcia, odkształcenie i przemieszczenie listwy w funkcji obciążenia siłą wzdłużną. Otrzymane zależności umożliwiły wyznaczenie pętli histerezy odkształcenia i przemieszczenia listwy. Zbudowano model matematyczny układu drgającego zawierającego połączenie sprężystej listwyw sztywnym zacisku. Wyznaczono dekrement tłumienia drgań swobodnych w funkcji amplitudy przemieszczenia. Model drugi, połączenie dwóch belek, badano przy dwóch modelach styku między belkami: tarciowym i sprężysto-tarciowym. W połączeniu dwóch belek dociśniętych do siebie, sprężysto-tarciowe właściwości połączenia opisuje pętla histerezy o kształcie równoległoboku. Przy tarciowym modelu styku między belkami, utworzono model matematyczny układu drgającego zawierającego połączenie dwóch belek. Podczas drgań swobodnych układu, wyznaczono dekrement tłumienia drgań w funkcji amplitudy przemieszczenia. Przy wymuszeniu układu siłą harmoniczną, wyznaczono charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe drgań układu. Układ zawierający połączenie dwóch belek zastosowano jako nieliniowy tłumik drgań układu liniowego. Równania ruchu nieliniowego układu o dwóch stopniach swobody rozwiązano numerycznie. Przy sprężysto-tarciowym modelu styku między belkami, wyznaczono zależności na jednostkową siłę tarcia, odkształcenie i przemieszczenie belek poddanych zginaniu, w funkcji obciążenia siłą poprzeczną. Otrzymane zależności umożliwiły wyznaczenie pętli histerezy odkształcenia i przemieszczenia belek w funkcji siły poprzecznej. Model trzeci, połączenie tarcz nierozłącznego sprzęgła dwutarczowego z wałami łączącymi, badano przy tarciowym modelu styku między tarczami sprzęgła. Sprężysto-tarciowe właściwości połączenia tarcz sprzęgła opisuje nieliniowa pętla histerezy. Zbudowano model matematyczny układu drgającego zawierającego połączenie tarcz nierozłącznego sprzęgła dwutarczowego, przy tarciowym modelu styku tarcz. Podczas drgań swobodnych układu badano jego charakterystyki tłumienia i wyznaczono dekrement tłumienia drgań w funkcji amplitudy przemieszczenia. Przy wymuszeniu harmonicznym wyznaczono charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe drgań układu. Układ zawierający połączenie tarcz nierozłącznego sprzęgła dwutarczowego zastosowano jako nieliniowy tłumik drgań układu liniowego, przy działaniu na układ wymuszenia harmonicznego. Równania ruchu nieliniowego układu o dwóch stopniach swobody rozwiązano numerycznie. W pracy przedstawiono również wyniki badań doświadczalnych połączenia dwóch belek dociśniętych do siebie i zginanych siłą poprzeczną. Wyznaczono pętle histerezy odkształcenia i przemieszczenia w funkcji siły zginającej belki. Dokonano porównania pętli histerezy wyznaczonych doświadczalnie z otrzymanymi z zależności teoretycznych.
EN
In this work the results of research on three models of joints between machine elements, taking structural friction into account is presented: - model one - an elastic strip in a rigid clamp loaded longitudinally investigated for frictional, frictional-elastic and elasto-frictional contact between strip and clamp, - model two - joined two beams clamped together with uniform unitary pressure and bending lateral force investigated for frictional and elasto-frictional contact between the beams, - model three - two inseparable clutch discs with shafts, loaded with torque investigated for frictio-nal contact between clutch discs. In the first model, the nonlinear hysteresis loop describes elasto-frictional properties of the joint of a clamped elastic strip. The mathematical model of the vibrating system with an elastic strip in a rigid clamp was built. During free vibration of the system, the damping decrement as a function of amplitude displacement was determined. When the system was harmonically forced, the amplitude and frequency characteristics were determined. A system of this kind was used as a nonlinear vibration damper in a linear system. The equations for motion of a nonlinear two-degree of freedom system were calculated numerically. In the case of the model of contact between the strip and clamp being frictional-elastic, a mathematical model of a vibrating system with a strip in a rigid clamp was built. During free vibration of the system with an elastic strip in rigid clamp, the damping decrement as a function of amplitude displacement was determined. Amplitude and frequency characteristics were determined when the system was excited harmonically. When the model of contact between the elastic strip and rigid clamp was elasto-frictional, dependences of the unit friction force, strain and displacement of the strip in function of longitudinal force were obtained. The obtained dependences of the strain and displacement enable determination of the hysteresis loops. The mathematical model of a vibrating system with an elastic strip in a rigid clamp was built. During free vibration of the system, the damping decrement as a function of amplitude displacement was determined. The second model of two joined beams was investigated for two contact models between these beams: the frictional and the elasto-frictional contact models. In the joined two beams clamped together, the hysteresis loop describing the frictional-elastic properties of the joint is in the form of a parallelogram. A mathematical model of vibrating system with two beams was created with a frictional model of contact between the beams. During free vibration of the system, the damping decrement as a function of amplitude displacement was determined. When vibration was harmonically forced, the amplitude and frequency characteristics were determined. Such a system was used as a nonlinear vibration damper in a linear system. The equations of motion of the nonlinear two-degree of freedom system were solved numerically. When the contact model between two beams was elasto-frictional, dependences of the unit friction force, strain and displacement of the beams undergoing bending in function of the lateral force were obtained. The dependences obtained for the strain and displacement enable the determination of the hysteresis loops of the beams in the function of lateral force. The third model of the joint of a two-disc inseparable clutch with shafts was investigated for the frictional contact model between discs. The nonlinear hysteresis loop described the elasto-frictional properties of the clutch discs. A mathematical model of a vibration system containing two-disc inseparable clutch with a frictional contact model between discs was built. During free vibration of the system, its damping characteristics were investigated and damping vibration decrement as a function of amplitude displacement was determined. The amplitude and frequency characteristics were determined when the system was excitated harmonically. The system was used as a nonlinear torsional vibration damper in a linear system with harmonic excitation acting on the linear system. The equations of motion for the nonlinear two-degree of freedom system were solved numerically. This work also presents the results of experimental investigations on two beams clamped together and subject to bending by a lateral force. Hysteresis loops of the strain and displacement in the function of the bending force were obtained. Experimentally determined hysteresis loops were compared with theoretical ones.
The paper shows results of some simulation studies on: (i) normal contact micro-vibrations in a simple model of a friction system and (ii) the influence of such vibrations upon reduction of friction forces in the system. A model of friction contact with two degrees of freedom is adopted, considering non-linear normal contact flexibility of rough surfaces acting on each other. The mechanisms which cause the reduction of the friction force are investigated and described. It is proved that the main cause of the decrease of the friction force, if normal contact micro-vibrations are present, is due to certain dynamic processes taking place within the contact region. This decrease is not due to lower values of the friction coefficient, nor lower mean values of the normal reaction and real contact area, as it is often quoted in many publications.
PL
W artykule przedstawiono wyniki symulacyjnych badań mikrodrgań w kierunku normalnym w kontakcie ciał stałych o powierzchniach chropowatych oraz ich wpływu na redukcję siły tarcia. Przyjęto model o dwóch stopniach swobody, uwzględniający nieliniową podatność kontaktową normalną oddziaływujących na siebie powierzchni. Zbadano i opisano mechanizm powodujący zmniejszenie oporu tarcia w kontakcie, w przypadku występowania w nim drgań normalnych. Wykazano, że główną przyczyną redukcji oporu tarcia w takim przypadku są pewne procesy dynamiczne występujące w kontakcie, a nie spadki wartości współczynnika tarcia, ani też średniej wartości reakcji normalnej, jak to się podaje w wielu publikacjach.
W pracy przedstawiono nową metodę diagnostyki energetycznej. Metoda umożliwia rozpoznawanie stanu technicznego i obciążenia belki na podstawie analizy mocy sił wewnętrznych belki pobudzonej do drgań siłą impulsową. Wstępne badania wykazały również, że stosując tę metodę, możliwe jest rozróżnianie historii obciążenia belki.
EN
New energy diagnostics method has been presented in the paper. The method allows recognition of technical condition and load of the reinforced concrete beam, based on power analysis of the internal forces in the beam excited to vibration using impact force. Preliminary investigations also show, that it is possible to determine history of the beam loading, by applying this method.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
System zarządzania środowiskiem przedsiębiorstwa, ze względu na przyjętą politykę ochrony środowiska oraz sposoby jej realizacji, może: stanowić samodzielną wewnętrzną strukturę organizacyjną przedsiębiorstwa, spełniającą wymagania prawne Państwa, dostosowane do wymagań dopuszczalnych zrzutów do środowiska, - być realizacją samodzielnej inicjatywy przedsiębiorstwa stanowiącej deklarację polepszania stanu środowiska i idącą poza spełnianie wymagań dopuszczalnych zrzutów, które określono jako dobrowolne zobowiązanie ekologiczne, - być dostosowany do normy lub międzynarodowej regulacji prawnej i takimi są systemy dostosowane i certyfikowane na zgodność z regulacją UE EMAS oraz normą PN-EN ISO 14001. W artykule przedstawiono metody i procedury stosowane przy wdrożeniu systemu zarządzania środowiskiem, opierając się na doświadczeniach zebranych w czasie wprowadzania norm PN-EN ISO 14000 w Fabryce Elementów Napędowych FENA.
EN
Environmental management system of the company, for the sake of established environmental policy and the way of its realization, can: - be independent internal organizational structure of the company, which meet law requirements of the state, adjusted to required acceptable drops into environment, - be realization of company's independant initiative which is environmental declaration improvement and going beyond required acceptable drops into environment, which are described as voluntarily ecological commitment, - be adapted to standards or international law regulation and these are systems adjusted and certificated to conformity with UE EMAS decree and with PN-EN ISO 14001 standards. In the article are shown methods of proceed when the environmental management system is put into practice, on the basis of collected experiences in time when the system in Factory of Machine Elements FENA was put into practice.
W pracy dokonano przeglądu modelu teorii i zastosowań procesora energii o skończonym potencjale destrukcji. Najważniejszym zastosowaniem wszelkich odmian tego procesora jest możliwość holistycznego modelowania ewolucji i dynamiki części mechanicznej różnego typu systemów, również mechatronicznych. Idea procesora energii jest na tyle płodna i uniwersalna że można wykorzystać ją do modelowania jednomodalnego zużywania się materiału, z jednej strony, a z drugiej do modelowania samopodobnych hierarchicznie zorganizowanych systemów złożonych z możliwością analitycznego badania rozpływu energii.
EN
Mechanical subsystems are key elements of civil and mechanical engineering as well as mechatronic products. Independently of the size of subsystem they may limit the safety and functionality of the main system, so we have to know the long term and short term behavior of mechanical subsystem. The main idea of holistic modeling is illustrated in the paper, and energy processor model can be digested more from some references. But it seems to the author that inference properties of holistic modeling and energy processor models are not widely known and used. Due to its fractal properties, they can be used to model the behavior of the part as well as the whole system, enabling to trace the energy flow, dissipation and wear inside the system.
W pracy przedstawiono analizę cyfrową mikrobusu wyposażonego w podatnie zawieszoną, dodatkową płytę podłogową służącą do posadowienia osób niepełnosprawnych. Rozważono pasywne i aktywne zawieszenie płyty. Porównano wyniki obliczeń pionowych przyspieszeń w wybranych punktach płyty, w obydwu wersjach zawieszenia i odpowiadających im punktach podłogi, tzn. modelu bez płyty.
EN
The paper presents the numerical analysis of the model of minibus equipped with an additional spring suspending plate of floor for disabled person. Passive and active suspension of the plate is considered. Calculated vertical accelerations results in selected points at plate for both version of suspensions and corresponding points on the base plate of car, i. e. model without plate, are compared.
W artykule przedstawiono niektóre stosowane rozwiązania konstrukcyjne poprawiające komfort jazdy pasażerów autobusów, również osób niepełnosprawnych na wózkach inwalidzkich. Rozważane jest wprowadzenie ruchomej części podłogi autobusu zawieszonej na czterech elementach sprężysto-tłumiących. Przedstawiono model tego układu oraz równania ruchu. Zamieszczono przykład obliczeniowy a rezultaty pokazano na wykresie.
EN
The paper presents structural projects which are improving the travel comfort of a motor-bus passenger, also the handicapped people. The application of the additional moving stabilized platform suspended by means of four elastic and damping deformed elements on the floor of the motor-bus is presented. This system improves travel comfort of the handicapped people on wheel-chairs considerably. The equations of vibration for there displacements of the platform comparative the coach work is announced. The results of calculations are presented on the diagram.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Driving unit in robots serves, through the change of input energy, programmed precise movement of mechanical movement system. At the same time, the requirements on its optimization lead to the concept of its design with transformer block (transmission), ar without this block. One of the solutions without the transformer block is the usage of the principle of bio-drives (artificial muscle). The paper gives the driving unit set on the principle of modified artificial muscle (tire). The driving unit is constructively simple, with the possibility of minimizing it into real space of the movement unit. The results confirm (linear module) that its efficiency parameters and working qualities are suitable for the construction of robots, mainly for the effectors, or the movement units with small lifts.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Graficzna wizualizacja (3D) przepływu energii akustycznej w odniesieniu do warunków rzeczywistych pozwala wyjaśnić wiele, dotąd mało teoretycznie poznanych szczegółów (przepływy wirowe, efekty rozproszenia, rozkłady cienia za przegrodami, itp.). Przedstawione wyniki badań natężeniowych pokazują graficznie (wektorowo) przepływy energii akustycznej jako efekty promieniowania akustycznego drgających struktur. Badania eksperymentalne, poprzez ocenę skutków promieniowania w pobliżu drgających struktur, pozwalają znajdować lokalne źródła transportu energii akustycznej (hałasu) do otoczenia.
EN
Graphical presentation (3D) of acoustic energy flow in real acoustic fields can explain many particulars, concerning in the areas for which it is difficult to make theoretical analysis (vortex flow, effects of scattering, shielding, etc). With application of sound intensity techniąue, in the article presents the spatial distribution of acoustic energy flow (vector effect) over the radiated structures. Experimental studies were carried out to examine the wave close to the vibrating structure, looking for the local noise sources, from which the acoustic energy will be transmitted to outside.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.