Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The process of dynamic selection of metallic materials and their consolidation

Bałon Paweł, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szęszoł Andrzej, Kloc Mirosław

Mechanik

|

2024

|

R. 97, nr 4

34--38

EN

In the process of machining, e.g. machining, chips are created and recycled. In many cases, chip briquetting is a solution with many advantages: it reduces their volume by up to 50%, is more efficient in terms of their management and transport, enables the recovery of oils and coolants, and also generates low energy and volume losses during melting in the steelworks. Higher waste density, lower transport costs and reduced humidity levels increase the sales prices of metal briquettes. Moreover, the briquetted material is less susceptible to the influence of weather conditions - its oxidation is reduced. This results in an increase in the quality of the material in the molten phase. An additional advantage is the ability to easily load and place the briquettes directly in the melting furnace, which eliminates the need to remove residual machining coolants. In the article, the authors undertook research related to the consolidation of chips in order to obtain their moisture content below 3%.

PL

W procesie obróbki ubytkowej, np. skrawaniem, powstają wióry, które poddaje się recyklingowi. W wielu przypadkach brykietowanie wiórów jest rozwiązaniem o wielu zaletach: redukuje ich objętość do 50%, jest bardziej wydajne pod względem ich zagospodarowania i transportu, umożliwia odzyskiwanie olejów płynów chłodzących, a także generuje niskie straty energetyczne i objętościowe podczas topienia w hucie. Większa gęstość odpadu, niższe koszty transportu oraz zmniejszenie poziomu wilgotności wpływają na wzrost cen sprzedażowych brykietu metalowego. Ponadto zbrykietowany materiał mniej poddaje się wpływowi warunków atmosferycznych - zmniejsza się jego utlenianie. Skutkuje to wzrostem jakości materiału w fazie stopionej. Dodatkową zaletą jest możliwość łatwego załadowania i umieszczenia brykietu bezpośrednio w piecu topielnym, co eliminuje konieczność przeprowadzania procesów usuwania pozostałości chłodziw obróbkowych. W artykule autorzy podjęli tematykę badawczą związaną z konsolidacją wiórów i uzyskali ich zawilgocenie poniżej 3%.

2

Research on welding processes of multi-node aircraft frames and methods for their control

Bałon Paweł, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szeliga Grzegorz

Mechanik

|

2024

|

R. 97, nr 5-6

54--59

EN

The designed aircraft frame structure uses a connection of tubular rods by welding. To apply automatic welding of trusses, the authors designed and assembled the welding station adapted to the dimensions and truss shape. You should also choose the appropriate welding power source and an interface for communication with a robot or automaton. Automatic welding of trusses also requires programming of the robot’s movement trajectory, especially the welding head, and a particularly accurate selection of welding process parameters. The most important issue of automation of the welding process is the nodes of the aircraft engine frame, whose limited access requires manual welding. Therefore, the future of welding lattice aircraft structures requires a hybrid approach to the process, i.e. some of the node connections can be easily automated, and some will remain in classical manufacturing methods. In addition, the topic of checking such connections using NDT methods was discussed. In addition, the issue of checking this type of connection using methods approved for aviation, i.e. NDT, was discussed.

PL

W projektowanej konstrukcji ramy samolotu zastosowano połączenie prętów rurowych poprzez spawanie. Aby zastosować spawanie automatyczne kratownic, autorzy zaprojektowali i zmontowali stanowisko spawalnicze dostosowane do wymiarów i kształtu kratownicy. Należy również dobrać odpowiednie źródło zasilania spawania i interfejs do komunikacji z robotem lub automatem. Spawanie automatyczne kratownic wymaga programowania trajektorii ruchu robota, zwłaszcza głowicy spawającej, oraz bardzo dokładnego doboru parametrów procesu. Najistotniejszą kwestią automatyzacji procesu jest spawanie węzłów ramy silnika samolotu, które ze względu na ograniczony dostęp wymagają spawania ręcznego. Zatem przyszłość spawania kratowych konstrukcji lotniczych wymaga hybrydowego podejścia do procesu - czyli częściowo proces łączenia węzłów można będzie prosto zautomatyzować, a częściowo trzeba będzie pozostać przy klasycznych metodach wytwarzania. Ponadto podjęto tematykę kontroli tego typu połączeń metodami dopuszczonymi dla lotnictwa, tj. NDT.

3

The Process of Bending Pipes for Components of Aircraft Frames and Trusses

Bałon Paweł, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szeliga Grzegorz

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 3

333--342

EN

Demand for bent pipe profiles in various industrial sectors is increasing due to considerations necessitating lightweight construction, safety, as well as space and cost savings. Lightweight construction is becoming increasingly important for economic and ecological reasons. This can be seen in the automotive and aerospace industries, as well as in civil engineering, where curved structures are often required. In order to reduce the weight of the aircraft, the aviation industry often uses spatial truss structures with bent elements. The challenge is to meet all of the stringent requirements regarding design, safety, structure, size, cost, etc., without compromising a structure's stiffness. Profiles with complicated cross-sections and so-called tailored tubes are increasingly used in the production of automotive and aircraft structures (General Aviation). Pipe and profile bending technologies are constantly being improved upon to meet the growing expectations of customers and ensure greater process efficiency. Currently, efforts are being made to increase the level of automation in this area by combining the functionality of modern bending machines with the capabilities of industrial robots. CNC bending machines currently dominate the industrial pipe bending process. A technologically advanced bending machine allows for the production of increasingly complex shapes and profiles.

4

Research on the impact of various coating types on parts wear of certain injection pump elements

Bałon Paweł, Rejman Edward, Smusz Robert, Kiełbasa Bartłomiej

Mechanik

|

2023

|

R. 96, nr 1

44--47

EN

The geometric structure of mating surfaces has a crucial influence on the friction and resulting wear processes. This is particularly important in the case of injection pumps, where ensuring appropriate surface quality and tightness in a long-term operation process is extremely important in order to maintain nominal operating parameters. It is extremely important during variable pump operation conditions, start-up and shutdown, when there is a significant deterioration of cooperative conditions resulting from insufficient lubrication of the mating surfaces. The contact pressures on the mating surfaces are increasing and they are in contact with each, causing significant wear and high movement resistance. The technology of the application of special coatings is used in industrial scenarios for the deposition of thin layers to modify the surface layer in order to improve tribological properties, increase abrasive wear resistance, and improve the visual quality of the surface. The authors compared the current possibilities of the technique (ceramic coatings) with the commonly known methods for strengthening the cooperative surface (phosphating). As part of the work, several potentially applicable types of protective coatings were tested.

PL

Struktura geometryczna powierzchni współpracujących wywiera kluczowy wpływ na procesy tarcia i zużycia. Jest to istotne w przypadku pomp wtryskowych, w których zapewnienie odpowiedniej jakości powierzchni oraz szczelności w długotrwałym procesie eksploatacji jest niezwykle ważne dla utrzymania nominalnych parametrów pracy. Ma to ogromne znaczenie podczas zmiennych warunków pracy pompy, rozruchu i zatrzymania, gdy występuje znaczne pogorszenie warunków współpracy wynikające z niedostatecznego smarowania powierzchni współpracujących. Zwiększają się naciski kontaktowe na powierzchnie współpracujące, które stykają się ze sobą, powodując znaczne zużycie i duże opory ruchu. Jednym ze sposobów zmniejszenia zużycia współpracujących elementów jest nałożenie powłok. Technologia nakładania specjalnych powłok jest stosowana w warunkach przemysłowych do osadzania cienkich warstw w celu modyfikacji warstwy wierzchniej, aby poprawić właściwości tribologiczne, zwiększyć odporność na zużycie cierne i polepszyć wizualnie jakość powierzchni. Autorzy porównali obecne możliwości techniki (powłoki ceramiczne) z powszechnie stosowanymi metodami wzmacniania powierzchni współpracy (fosforanowanie). Przetestowano kilka możliwych do aplikacji rodzajów powłok ochronnych.

5

Experimental and Numerical Characterization of Thermal Bridges in Windows

Smusz Robert, Bałon Paweł, Kiełbasa Bartłomiej, Rejman Edward, Bembenek Michał, Kowalski Łukasz

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2023

|

Vol. 17, no 1

315--331

EN

Actions aimed at improving the energy performance of buildings increase the share of heat loss through thermal bridges and windows in a building’s energy balance. This is especially true of buildings currently under construc- tion. In addition, it is known that the correct installation of windows is one of the biggest obstacles that must be overcome in order to achieve higher energy efficiency and reduce the impact of linear thermal bridges. Therefore, the study analysed, numerically and experimentally, the energy properties of PVC window frames with improved metal stiffening profiles, which were introduced to reduce the risk of window frame deformation and reduce leakage caused by faulty installation. The value of the frame thermal transmittance coefficient and the linear heat transfer coefficients were determined numerically. The simulation results showed that filling large air spaces with insulation material allowed for the reduction of the Uf frame’s thermal transmittance coefficient by over 10%. Moreover, where the window connects with the wall, there was a reduction in the linear thermal bridges’ influence on heat losses. The reduction in the linear thermal transmittance coefficient Ψ was 9.6%, 1.0%, and 3.5% for the window sill, jamb, and lintel, respectively, compared to a frame without insulation. Moreover, experimental studies were conducted on the influence of the insulation of the PVC window frame with metal closed stiffening profiles on the linear thermal bridge located at the joint with the glass. It was found that the incidence factor Itb decreased by more than 6%. Thus, there is also a positive effect on the linear thermal bridge at the joint of the glass pane with the window frame.

6

The use of thin-walled milling in the technological production processes of aviation structural elements

Bałon Paweł, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szeliga Grzegorz

Mechanik

|

2022

|

R. 95, nr 8-9

6--11

EN

The use of HSM technology in the technological processes of milling and machining elements of aircraft structures made from (among other materials) aluminum alloys makes possible the production of elements with complex shapes, appropriate levels of precision workmanship, as well as surface roughness and waviness. The efficiency of the machining process is also a crucial factor, allowing it to compete with other manufacturing technologies. The achievement of these effects consists of many factors related to the machining process: machine tools and their rigidity, machining parameters, type of processed materials, as well as machining tools. The requirements for the tools used are related to the workpiece material and its specific properties, as well as the extreme machining conditions used (especially cutting speed vc and efficiency of the cutting process).

PL

Zastosowanie technologii HSM w procesach technologicznych frezowania konstrukcji lotniczych wykonanych m.in. ze stopów aluminium, umożliwia produkcję elementów o skomplikowanych kształtach, odpowiednim poziomie precyzji wykonania oraz chropowatości i falistości powierzchni. Istotnym czynnikiem, pozwalającym konkurować z innymi technologiami wytwarzania, jest również wydajność procesu obróbki. Na osiągnięcie tych efektów składa się wiele czynników związanych z procesem obróbki: obrabiarki i ich sztywność, parametry obróbki, rodzaj obrabianych materiałów, a także narzędzia obróbkowe. Wymagania stawiane stosowanym narzędziom są związane z materiałem obrabianym i jego specyficznymi właściwościami, a także ekstremalnymi warunkami obróbki (zwłaszcza prędkością skrawania vc i wydajnością procesu skrawania).

7

Stability analysis of high speed cutting in application to aluminum alloys

Bałon Paweł, Rejman Edward, Geurts Evert, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szeliga Grzegorz

Mechanik

|

2022

|

R. 95, nr 12

6--10

EN

Progress in the production of cutting tools, CNC machine tools, and CAM software has contributed to improvement in subtractive machining processes, including milling, the so-called high speed cutting (HSC) and high performance cutting (HPC) machining. The cutting parameters that define the boundaries between the aforementioned technologies and conventional machining are not clearly defined. This is due to the close correlation between the process conditions and the types of processed material. High speed cutting and high performance cutting can be used for processing such as: machining of materials in the hardened state, machining without cutting fluid and with minimal lubrication, and thin-wall integral aerospace structures. The study examined complex analyses of HSC machining due to the process stability. The test results prove the dominant influence of cutting speed changes on a method’s effectiveness for spindle speeds up to 80,000 rpm.

PL

Postęp w produkcji narzędzi skrawających, obrabiarek CNC oraz oprogramowania CAM przyczynił się do udoskonalenia procesów obróbki subtrakcyjnej, w tym frezowania, tzw. obróbki skrawaniem z dużą prędkością (HSC) oraz skrawania wysokowydajnego (HPC). Parametry skrawania, które wyznaczają granicę pomiędzy wymienionymi technologiami a obróbką konwencjonalną, nie są jednoznacznie określone. Wynika to ze ścisłej korelacji pomiędzy warunkami procesu a rodzajami obrabianego materiału. Skrawanie z dużą prędkością i wysokowydajne można stosować do: obróbki materiałów w stanie utwardzonym, obróbki na sucho i z minimalnym smarowaniem oraz do obróbki cienkościennych integralnych konstrukcji lotniczych. W pracy zbadano złożone analizy obróbki HSC pod względem stabilności procesu. Wyniki badań dowodzą dominującego wpływu zmian prędkości skrawania na skuteczność metody dla prędkości obrotowych wrzeciona do 80 000 obr/min.

8

Research on the influence of machining parameters in HSC technology in the automotive industry

Bałon Paweł, Rejman Edward, Smusz Robert, Kiełbasa Bartłomiej

Mechanik

|

2022

|

R. 95, nr 10

47--52

EN

The article presents the use of high speed cutting, which is a reliable alternative for in the automotive industry. It is a method that allows for the replacement of energy-consuming technologies used in the preparation of semi-finished products (e.g. castings) with a universal technology that is much cheaper at the part production stage including the selection of a semi-finished product. This method is widely used in many areas of the machining industry, including increasingly bold applications in the automotive industry. A wide area of utilization of HSC technology is finishing, where high cutting speeds are used. In the case of shaping machining, where the decisive factor is the cutting efficiency, one must take into account the demand for high power of the main drive, which is not always available for every machine tool. The paper presents the possibilities and benefits of using the high-performance HSC machining method.

PL

W pracy przedstawiono zastosowanie frezowania z dużą prędkością (HSC), które jest niezawodną alternatywą obróbkową w branży motoryzacyjnej. Jest to metoda pozwalająca na zastąpienie energochłonnych technik stosowanych przy wytwarzaniu półfabrykatów (np. odlewów) technologią uniwersalną, znacznie tańszą na etapie produkcji części, w tym doboru półfabrykatu. Metoda ta znajduje szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach obróbki skrawaniem, m.in. w coraz śmielszych rozwiązaniach dla branży motoryzacyjnej. Szerokim obszarem zastosowania frezowania z dużą prędkością jest obróbka wykończeniowa z dużymi prędkościami skrawania. W przypadku obróbki kształtowej, gdzie decydującym czynnikiem jest wydajność skrawania, należy uwzględnić zapotrzebowanie na dużą moc napędu głównego, która nie zawsze jest dostępna w obrabiarce. W artykule przedstawiono możliwości i korzyści wynikające z zastosowania wysoko wydajnej metody obróbki HSC.

9

Operational tests of a distributor injection pump

Bałon Paweł, Rejman Edward, Smusz Robert, Kiełbasa Bartłomiej

Mechanik

|

2022

|

R. 95, nr 11

42--46

EN

Research on drive units confirms that, as a result of many years of operation, the fastest-wearing components in diesel engines of machines and vehicles are in-line and distributor pumps. The durability of the pumps is several times shorter than that of the motors. A dozen or so different sizes and types of in-line injection pumps were used in diesel engines of vehicles, which significantly complicated the service capacity. The authors of the work created a pump that has a universal application and can be used interchangeably for many types of diesel engines and also meets the increased durability requirements. The analysis partially presents the results of operational tests of the pump working under load and the analysis of the causes of damage. Model studies of the contact stresses between damaged elements were also carried out.

PL

Badania zespołów napędowych potwierdzają, że do najszybciej zużywających się w wyniku wieloletniej eksploatacji podzespołów w silnikach wysokoprężnych maszyn i pojazdów należą pompy wtryskowe rzędowe i rozdzielaczowe. Trwałość pomp jest kilkakrotnie mniejsza od trwałości silników. W silnikach wysokoprężnych pojazdów stosowano kilkanaście różnych wielkości i rodzajów pomp wtryskowych rzędowych, co znacznie komplikowało możliwości serwisowe. Autorzy pracy skonstruowali pompę, która ma uniwersalne zastosowanie i może być montowana zamiennie w wielu typach silników wysokoprężnych, ponadto spełnia podwyższone wymogi trwałości. W analizie przedstawiono wyniki badań eksploatacyjnych pompy pracującej pod obciążeniem i przyczyny uszkodzeń. Przeprowadzono również badania modelowe naprężeń kontaktowych między elementami, które uległy uszkodzeniu.

10

Influence of the shape of reinforcing window profiles on the strength and torsional stiffness of windows

Rejman Edward, Bałon Paweł, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert

Mechanik

|

2022

|

R. 95, nr 8-9

46--51

EN

Leading European manufacturers of profiles intended for the production of construction joinery currently use mainly PVC profiles with various configurations of external and internal shapes, allowing the production of functional products due to their intended use, shape, possibility of building them, maintaining color and maintaining low thermal transmittance coefficients of profiles. It is important to obtain high cross-sectional strengths, especially for torsion and bending. It is related to high wind loads of structures. A profile is made of a PVC with a low Young’s modulus compared to other materials, and thus it has low stiffness and strength indicators. This leads to relatively easy deformation of the joinery profiles during assembly. To avoid this unfavorable effect, the PVC profiles are reinforced with steel sections. Currently, in the industry producing PVC profiles, open steel reinforcement profiles are almost exclusively used. This solution is very disadvantageous for reasons of stiffness. However, manufacturers use such profiles primarily for technological and price reasons. Closed profiles pose many technological problems in their production and are approx. 30% more expensive compared to the corresponding open profiles. This paper presents research on the use of closed steel stiffening sections in place of open profiles. The main advantage of stiffening closed profiles is many times greater bending and torsional stiffness compared to open profiles. The theoretical and experimental studies carried out for selected cross-sections have shown that the stresses in a closed profile are several times lower than in an identical open profile, and the torsional stiffness of a closed profile is even several dozen times higher than that of an identical open profile.

PL

Czołowi europejscy producenci profili do produkcji stolarki budowlanej stosują obecnie głównie profile PVC o różnych konfiguracjach kształtów zewnętrznych i wewnętrznych, pozwalające na produkcję wyrobów funkcjonalnych ze względu na ich przeznaczenie, kształt, możliwości konstrukcyjne, zachowanie koloru oraz utrzymanie niskich współczynników przenikania ciepła profili. Ważne jest uzyskanie wysokiej wytrzymałości przekrojowej, zwłaszcza na skręcanie i zginanie. Jest to związane z dużymi obciążeniami wiatrowymi konstrukcji. Profil wykonany z PVC o niskim module Younga w porównaniu z innymi materiałami ma niskie wskaźniki sztywności i wytrzymałości. Prowadzi to do stosunkowo łatwego odkształcenia profili okiennych podczas montażu. Aby uniknąć tego niekorzystnego efektu, profile z PVC są wzmacniane kształtownikami stalowymi. Obecnie w branży produkującej profile z PVC stosuje się niemal wyłącznie otwarte stalowe profile wzmacniające. To rozwiązanie jest bardzo niekorzystne ze względu na sztywność. Jednak producenci stosują je przede wszystkim z powodów technicznych i kosztowych. Produkcja profili zamkniętych stwarza wiele problemów i są one o ok. 30% droższe od profili otwartych. W pracy przedstawiono badania nad zastosowaniem zamkniętych stalowych kształtowników usztywniających w miejsce profili otwartych. Główną zaletą usztywniania profili zamkniętych jest ich wielokrotnie większa sztywność giętna i skrętna w porównaniu z profilami otwartymi. Badania teoretyczne i doświadczalne wybranych przekrojów wykazały, że naprężenia w profilu zamkniętym są kilkukrotnie mniejsze niż w identycznym profilu otwartym, a sztywność skrętna profilu zamkniętego jest nawet kilkadziesiąt razy większa niż profilu otwartego.

11

Experimental tests of window joinery in the scope of meeting technical requirements

Bałon Paweł, Rejman Edward, Smusz Robert, Kiełbasa Bartłomiej

Mechanik

|

2022

|

R. 95, nr 8-9

62--65

EN

The paper presents the experimental and numerical analysis and research on window joinery made of polyvinyl chloride PVC-U reinforced with a steel closed profile filled with foam with increased stiffness and strength. The research proved that, without trials and tests, windows in buildings could be leaky, not resistant to weather anomalies, e.g. strong wind gusts, cloudbursts, etc. This is important especially for large PSK, HS, HST windows, the dimensions of which exceed often 5 m, which may lead to serious consequences in unfavorable weather conditions. The authors of the study verified the state of the art of the current window joinery in comparison to the developed prototype, stating that not all manufacturers meet certain requirements.

PL

W pracy przedstawiono eksperymentalną i numeryczną analizę oraz badania stolarki okiennej z polichlorku winylu PVC-U wzmocnionej profilem stalowym zamkniętym, wypełnionym pianką o podwyższonej sztywności i wytrzymałości. Badania udowodniły, że bez prób i testów okna w budynkach mogą być nieszczelne, nieodporne na anomalie pogodowe, np. silne porywy wiatru czy oberwania chmury. Ma to istotne znaczenie zwłaszcza dla dużych okien typu PSK, HS, HST, których gabaryt przekracza niejednokrotnie 5 m, co podczas niekorzystnych warunków meteorologicznych może doprowadzić do poważnych konsekwencji. Autorzy opracowania zweryfikowali obecny stan techniki stolarki okiennej w porównaniu z prototypem i stwierdzili, że nie wszyscy producenci spełniają określone wymogi.

12

Experimental studies of thin-walled aircraft structures

Bałon Paweł, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szeliga Grzegorz

Mechanik

|

2022

|

R. 95, nr 10

6--11

EN

Contemporary aircraft structures, and especially their load-bearing structures, are made almost exclusively as thin-walled structures, which perfectly meet the postulate of minimizing the weight of the structure. While local loss of roofing stability is acceptable under operational load conditions, exceeding the critical load limits of structural elements (frames, stringers) is practically tantamount to the destruction of the structure. The effectiveness of these ideas is influenced by the development of science about materials, processing, and machining processes, as well as the continuous improvement of technological processes. These disciplines allow for the construction of complex, geometrically integral structures that create opportunities not only for a more rational use of material characteristics, but also by their appropriate shaping, significantly increasing the mechanical properties of the supporting structure. The most important advantage in favor of the use of integral systems is economic efficiency, gained by eliminating or limiting assembly operations. Densely ribbed roofing elements belong to the category of load-bearing structure elements which, by reducing the weight which they must support, increase the strength parameters of the load-bearing structure. By reducing the thickness of the coating and, at the same time, introducing sufficiently dense stiffening longitudinal elements, it is possible to obtain a structure with significantly higher critical load values, and consequently a more favorable distribution of gradients and stress levels, which translates directly to an increase in fatigue life. The use of new technologies requires research for evidence purposes, showing that structures manufactured in this way are as safe as those manufactured using conventional methods. For this purpose, the authors conducted tests of the selected structure and performed FEM and experimental verification on the test stand. The results of the tests showed positive results, which confirmed that the method of manufacturing integral structures meets even the stringent requirements set by aviation.

PL

Współczesne konstrukcje lotnicze, a zwłaszcza konstrukcje nośne, wykonywane są niemal wyłącznie jako struktury cienkościenne, co doskonale realizuje wymóg minimalizacji masy samolotów. O ile miejscowa utrata stateczności pokrycia jest dopuszczalna w warunkach obciążenia eksploatacyjnego, o tyle przekroczenie granicznych obciążeń krytycznych elementów konstrukcyjnych (wręg, podłużnic) jest praktycznie równoznaczne ze zniszczeniem konstrukcji. Skuteczność rozwiązań konstrukcyjnych jest zapewniana przez rozwój nauki o materiałach i procesach obróbki oraz ciągłe doskonalenie procesów technologicznych. To pozwala na projektowanie złożonych, geometrycznie integralnych konstrukcji, które umożliwiają bardziej racjonalne wykorzystanie właściwości materiałów, a także - dzięki ich odpowiedniemu kształtowaniu - znaczne ulepszenie właściwości mechanicznych konstrukcji nośnych. Najważniejszą zaletą przemawiającą za zastosowaniem systemów integralnych jest efektywność ekonomiczna, uzyskana poprzez wyeliminowanie lub ograniczenie montażu. Gęsto użebrowane komponenty poprzez zmniejszenie ciężaru, jaki muszą przenosić, poprawiają parametry wytrzymałościowe konstrukcji nośnej. Zmniejszając grubość powłoki i jednocześnie wprowadzając odpowiednio gęsto podłużne elementy usztywniające, można uzyskać konstrukcje o znacznie wyższych dopuszczalnych wartościach obciążeń krytycznych, a w konsekwencji korzystniejszym rozkładzie gradientów i poziomów naprężeń. Przekłada się to bezpośrednio na zwiększenie trwałości zmęczeniowej. Zastosowanie nowych technologii wymaga przeprowadzenia badań wykazujących, że konstrukcje wytworzone w ten sposób są równie bezpieczne, jak te wytwarzane metodami konwencjonalnymi. W tym celu autorzy przeprowadzili badania wybranej konstrukcji lotniczej oraz weryfikację numeryczną MES i eksperymentalną na stanowisku badawczym. Wyniki testów potwierdziły, że sposób wytwarzania konstrukcji integralnych spełnia nawet rygorystyczne wymagania stawiane przez branżę lotniczą.

13

Comparison of the open and closed profile in the PVC profiles of a window frame

Rejman Edward, Bałon Paweł, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert

Mechanik

|

2022

|

R. 95, nr 7

38--41

EN

Contemporary window joinery mainly uses polyvinyl chloride (PVC) for the production of windows, which has good durability and thermal properties, but relatively low stiffness. The first two features mean that when the windows are exposed to large temperature changes, there are significant displacements of the window elements, which with the complex form of the window structure leads to significant deformations, and thus loss of tightness. In order to minimize these effects, specially adapted open steel sections with a minimum thickness of 1.5 mm are placed in the main chambers of window profiles, which, according to the designers’ assumptions, is to increase the stiffness of the window. The authors conducted research on the possibility of closing an open profile in order to increase its bending and torsional stiffness. This solution allowed to significantly increase the stiffness of the windows, and thus reduce their susceptibility to torsional and bending deformations, which has a positive effect on maintaining tightness and eliminating thermal bridges.

PL

We współczesnej stolarce okiennej do produkcji okien wykorzystuje się przede wszystkim polichlorek winylu (PVC) charakteryzujący się dobrymi właściwościami wytrzymałościowymi i termicznymi, ale stosunkowo małą sztywnością. Te dwie pierwsze cechy sprawiają, że przy dużych zmianach temperatury, na jakie narażone są okna, występują znaczne przemieszczenia elementów okna, co przy złożonej formie konstrukcji prowadzi do znaczących odkształceń i utraty szczelności. W celu minimalizacji tych efektów w głównych komorach profili okiennych umieszcza się specjalnie dopasowane kształtowniki stalowe otwarte o grubości blachy co najmniej 1,5 mm, co w myśl założeń konstruktorów ma zwiększać sztywność okien. Autorzy przeprowadzili badania możliwości zamknięcia profilu otwartego, aby zwiększyć jego sztywność giętną i skrętną. Takie rozwiązanie pozwoliło na znaczne zwiększenie sztywności okien, a co za tym idzie zmniejszenie ich podatności na deformacje skrętne i giętne, co wpływa na zachowanie szczelności i likwidację mostków cieplnych.

14

Using HSM technology in machining of thin-walled aircraft structures

Bałon Paweł, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert

Acta Mechanica et Automatica

|

2022

|

Vol. 16, no. 1

27--33

EN

Subtracting manufacturing technologies have entered that realm of production possibilities which, even a few years ago, could not be directly adapted to direct production conditions. The current machines, i.e. heavy, rigid cutting machines using high spindle speed and high feed speed, allow for manufacturing very thin and relatively long parts for use in the automotive or aerospace industry. In addition, the introduction and implementation of new 70XX aluminium alloys with high strength parameters, as well as monolithic diamond cutting tools for special machining, have had a significant impact on the introduction of high-speed machining (HSM) technologies. The main ad-vantage of the applied manufacturing method is obtaining a very good smoothness and surface roughness, reaching even Sz = 6–10 μm and Sa <3 μm, and about four times faster and more efficient machining compared to conventional machining (for the beam part). Moreover, fixed and repeatable milling process of the HSM method, reduction of operational control, easy assembly of components and increase in the finishing efficiency compared to other methods of plastic processing (forming) are other benefits. The authors present a method using HSM for the manufacturing of aircraft parts, such as the chassis beam at the front of a commuter aircraft. The chassis beam assembly is made of two parts, front and rear, which – through a bolted connection – form a complete element replacing the previous part made using traditional technology, i.e., cavity machining, bending and plastic forming. The implementation of HSM technology eliminates many operations related to the construction of components, assembling the components (riveting) and additional controls during construc-tion and assembly.

15

Analytical and numerical analysis of injection pump (stepped) shaft vibrations using timoshenko theory

Noga Stanisław, Rejman Edward, Bałon Paweł, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szostak Janusz

Acta Mechanica et Automatica

|

2022

|

Vol. 16, no. 3

215--224

EN

The free transverse vibrations of shafts with complex geometry are studied using analytical methods and numerical simulations. A methodology is proposed for evaluating the results of a natural transverse vibration analysis as generated by finite element (FE) models of a shaft with compound geometry. The effectiveness of the suggested approach is tested using an arbitrarily chosen model of the injection pump shaft. The required analytical models of the transverse vibrations of stepped shafts are derived based on the Timoshenko thick beam theory. The separation of variables method is used to find the needed solutions to the free vibrations. The eigenvalue problem is formulated and solved by using the FE representation for the shaft and for each shaft-simplified model. The results for these models are discussed and compared. Additionally, the usefulness of the Myklestad–Prohl (MP) method in the field of preliminary analysis of transverse vibration of complex shaft systems is indicated. It is important to note that the solutions proposed in this paper could be useful for engineers dealing with the dynamics of various types of machine shafts with low values of operating speeds.

16

Zastosowanie cienkościennych konstrukcji integralnych w lotnictwie na przykładzie projektu SAT-AM

Bałon Paweł, Świątoniowski Andrzej, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szostak Janusz, Kowalski Łukasz, Bałon Natalia, Cieślik Jacek

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2020

|

z. 92 [300]

5--17

PL

Konstrukcje samolotów są poddawane w trakcie lotu działaniu różnych składowych stanu obciążenia. Każde zadanie w czasie lotu składa się z szeregu manewrów, które generują różne obciążenia samolotu, zarówno pod względem wartości, jak i kierunku ich działania. Wysoki poziom trwałości i niezawodności jest podstawowym, ścisłym wymogiem dla współczesnych konstrukcji lotniczych. Oznacza to, że podczas projektowania statku powietrznego należy wziąć pod uwagę wiele nierzadko sprzecznych ze sobą ograniczeń. Najważniejszym z nich jest masa konstrukcji, która ma decydujący wpływ zarówno na właściwości lotne i techniczne, jak i na ekonomikę eksploatacji. To sprawia, że samolot jest jednym z najbardziej złożonych produktów technicznych. Nowoczesne konstrukcje samolotów, a ściślej ich elementy nośne, są prawie wyłącznie wykonane jako cienkościenne, które spełniają postulat zminimalizowania masy konstrukcji. Szeroko rozpowszechnione są systemy, w których pokrycie jest wzmocnione elementami wzdłużnymi i poprzecznymi, zapewniając wymaganą sztywność i wytrzymałość całości systemu. Podczas gdy miejscowa utrata stateczności pokrycia jest dopuszczalna w warunkach obciążenia roboczego, przekroczenie poziomów obciążenia krytycznego elementów szkieletu konstrukcyjnego (ramy, podłużnice, wręgi) jest praktycznie równoznaczne ze zniszczeniem konstrukcji. Wskazane czynniki wymuszają ciągłe doskonalenie zarówno metod projektowania, jak i rozwiązań konstrukcyjnych w lotnictwie. Rozwój inżynierii materiałowej i ciągłe doskonalenie procesów technologicznych nie pozostają bez znaczenia dla skuteczności tych pomysłów. Dyscypliny te pozwalają konstruować geometrycznie złożone integralne struktury, które stwarzają możliwość nie tylko bardziej racjonalnego wykorzystania właściwości materiału, ale także, poprzez ich odpowiednie ukształtowanie, znacznie zwiększają dopuszczalne obciążenia konstrukcji nośnej. Główną zaletą przy projektowaniu części integralnych jest oszczędność ekonomiczna, uzyskana w wyniku wyeliminowania lub ograniczenia operacji montażowych. Gęsto żebrowane elementy pokrycia wykonane w tej technologii należą do elementów konstrukcji nośnej, które zmniejszają masę i podnoszą parametry wytrzymałościowe konstrukcji nośnej. Zmniejszając grubość pokrycia i jednocześnie wprowadzając gęsto usztywniające elementy podłużne, można uzyskać konstrukcję o znacznie wyższych obciążeniach krytycznych, a w konsekwencji bardziej korzystny rozkład gradientów i poziomów naprężeń, co bezpośrednio przyczynia się do zwiększenia trwałości zmęczeniowej. W artykule podjęto próbę oceny wprowadzenia nowych technologii wykonania konstrukcji płatowców dla podniesienia ich walorów wytrzymałościowych, aerodynamicznych oraz masowych.

17

Process of manufacturing a tailpipe shape by cold forming in automotive industry

Bałon Paweł, Cieślik Jacek, Halama Łukasz, Kiełbasa Bartłomiej, Lach Tomasz, Lesiński Marcin, Łajczak Dominik, Rejman Edward, Smusz Robert

Przegląd Mechaniczny

|

2020

|

nr 6

31--35

EN

Cold forming and shaping processes of elements that are part of car chassis assemblies, due tovisual and mechanical parameters (springback effect), cause problems in the production of this type of geometric shapes. It significantly reduces the production capacity due to the need to create many tools that are time consuming and expensive to manufacture. For this reason, the topic of winding the shape of a tailpipe for the automotive industry, depending on the geometric requirements, has been taken up, which allows both unit production and serial production depending on customer requirements.

PL

Procesy formowania i kształtowania na zimno elementów wchodzących w skład zespołów podwozia samochodowego, ze względu na parametry wizualne i mechaniczne (efekt sprężynowania), powodują problemy w produkcji tego typu elementów. Zmniejsza to znacznie możliwości produkcyjne ze względu na konieczność tworzenia wielu narzędzi, których produkcja jest czasochłonna i kosztowna. Z tego powodu podjęto temat kształtowania na zimno rury wydechowej dla przemysłu motoryzacyjnego, w zależności od wymagań geometrycznych, co umożliwia zarówno produkcję jednostkową, jak i seryjną w zależności od wymagań klienta.

18

A method of producing car mufflers by wrapping sheet metal

Bałon Paweł, Cieślik Jacek, Halama Łukasz, Kiełbasa Bartłomiej, Lach Tomasz, Lesiński Marcin, Łajczak Dominik, Rejman Edward

Mechanik

|

2020

|

R. 93, nr 5-6

6--9

EN

The cold pressing of deep-drawing steel parts of a car muffler encounters blank quality problems, i.e. springback. For this reason, the stamping tool requires compensation of the springback effect by using additional operations, e.g. by calibration. The paper focuses on testing the method of forming processes by wrapping sheet metal on a special tool using servo drives, gears and crankshaft to exert pressure.

PL

Tłoczenie na zimno głęboko tłocznych stali, które stosuje się na części tłumików samochodowych, napotyka problemy związane z jakością wytłoczki, tj. ze sprężynowaniem. Z tego względu narzędzie tłoczące wymaga kompensacji efektu sprężynowania poprzez wykonanie dodatkowych operacji, np. kalibracji. W pracy badano metodę formowania, polegającą na obróbce bezubytkowej przez zawijanie blachy na specjalnym przyrządzie oraz urządzeniu wykorzystującym serwonapędy, przekładnię i wał korbowy do wywierania nacisku.

19

Stress Concentration Analysis of the Injection Pump Shaft

Bałon Paweł, Świątoniowski Andrzej, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szostak Janusz, Kowalski Łukasz

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

Vol. 14, no 2

155--162

EN

The paper presents the methodology for designing the injection shaft drive for diesel engines with 2,3,4,6 and 8 cylinders as well as power from 2.5 to 52 kW per cylinder using the FEM method and experimental research. The pump is the original solution of the authors. The shaft is a basic part of the pump with a complex structure. In order to assess the state of stress in the shaft, the FEM analytical method was used and experimental tests were carried out, subjecting the shaft to torsional moment resulting from the transmitted power. Experimental studies confirmed the results of numerical calculations and the correctness of the adopted solution. The destructive tests were carried out to assess the maximum load capacity of the shaft, loading it with an increasing torque until visible plastic deformations occurred. This condition appeared at twice the moment (Ms = 602 Nm) in relation to the maximum predicted moment in operation (extreme operating conditions of the pump shaft). The theoretical studies confirmed very significant stress concentration (αk coefficient at the level of 2.63 or even 4.7), which may be the cause of fatigue cracks. It also determines the strength of the shaft and its torsional stiffness, which influences the proper functioning of the pump and ensures adequate fuel injection phases.

20

Research and FEM analysis of the injection pump shaft for diesel engines

Bałon Paweł, Kochman Adam, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Burek Adam, Szostak Janusz, Kowalski Łukasz, Świątoniowski Andrzej

Mechanik

|

2019

|

R. 92, nr 11

714--716

EN

The paper presents the methodology for designing the drive shaft of the injection pump for diesel engines with cylinder numbers of 2, 3, 4, 6 and power from 2,5 kW to 52 kW per cylinder using the finite element method (FEM) and experimental research. The pump is the original solution of the authors. The shaft is the basic part of the pump with a complex structure. In order to assess the state of stress in the shaft, the analytical FEM was used and experimental tests were carried out, subjecting the shaft to twisting with the design torque resulting from the transferred power. Experimental research confirmed the results of numerical calculations and the correctness of the adopted solution. In order to evaluate the maximum load capacity of the shaft, destructive tests were carried out, charging it with increasing torque until visible plastic deformations occurred. This condition occurred at a time twice as high as the maximum anticipated moment in operation.

PL

W pracy przedstawiono metodykę projektowania wału napędowego pompy wtryskowej do silników wysokoprężnych o liczbie cylindrów 2, 3, 4 i 6 oraz mocy od 7,5 do 57 kW na cylinder, z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES) i badań eksperymentalnych. Pompa jest oryginalnym rozwiązaniem autorów. Wał jest podstawową częścią pompy o złożonej strukturze. Do oceny stanu naprężenia w wale zastosowano metodę analityczną MES oraz przeprowadzono badania eksperymentalne, poddając wał skręcaniu momentem obliczeniowym wynikającym z przenoszonej mocy. Badania eksperymentalne potwierdziły wyniki obliczeń numerycznych i poprawność przyjętego rozwiązania. Aby ocenić maksymalną nośność wału, przeprowadzono badania niszczące, obciążając wał rosnącym momentem skręcającym do wystąpienia widocznych odkształceń plastycznych. Taki stan pojawił się przy momencie dwukrotnie większym w stosunku do maksymalnego momentu przewidywanego w eksploatacji.