Zawartość miesięcznika nr 02/2016

STRESZCZENIE: W artykule przedstawiono wyniki wysokotemperaturowych badań odporności na zużycie ścierne przeprowadzonych metodą ball-on-disc. Kompozyty o składzie 70% masowych TiN i 30% masowych TiB₂ otrzymano metodą spiekania iskrą elektryczną SPS (spark plasma sintering). Proces spiekania nanoproszków prowadzono w temperaturze 2100 °C, a mikroproszków – w temperaturze 1600 °C. W obu przypadkach czas spiekania wynosił 5 min. Zmierzono wybrane właściwości fizyczne i mechaniczne. Średni współczynnik tarcia w temperaturze 700 °C kompozytu TiN–TiB₂ uzyskanego z nanoproszków wyniósł 0,52, a kompozytu wytworzonego z mikroproszków – 0,74. Badania składu fazowego powierzchni po testach tribologicznych potwierdziły występowanie w tych kompozytach nie tylko TiN i TiB₂, lecz także faz hBN i TiO₂.

SŁOWA KLUCZOWE: azotek tytanu, dwuborek tytanu, test tribologiczny, kompozyt ceramiczny

ABSTRACT: This paper presents results of the high temperature tribological research work using ball-on-disc method. The 70wt% TiN and 30%wt TiB₂ composite samples were obtained by spark plasma sintering (SPS) method from nano- and micropowders. Sintering parameters were 2100 °C and 1600 °C respectively for nano- and micropowders, sintering duration was 5 minutes. Selected physical and mechanical properties were measured. Average friction coefficient values of the TiN/TiB₂ composite material were 0.52 and 0.74 for the nanopowders and for the micropowders samples respectively. XRD surface phase tests performed after tribological tests revealed not only TiN and TiB₂ content, but also hBN and TiO₂ phases in samples obtained from both nano- and micropowders.

KEYWORDS: titanium nitride, titanium diboride, tribological test,ceramic composite

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.2.12

STRESZCZENIE: Omówiono wybrane zagadnienia i problemy związane z modelowaniem powierzchni swobodnych na podstawie chmury punktów uzyskanej ze skanowania przestrzennego. Wskazano, jakie warunki powinny spełniać dane wejściowe, aby uzyskać pożądany efekt.

SŁOWA KLUCZOWE: inżynieria odwrotna, skanowanie 3D, chmura punktów

ABSTRACT: The article discusses some problems associated with modeling of the free access surfaces with reference to the point clouds obtained by 3D scanning. Pointed out are the conditions to be met by the input data to achieve the desired result.

KEYWORDS: reverse engineering, 3D scanning, point clouds

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.2.13

STRESZCZENIE: Zbadano wpływ sposobu modyfikacji głowy zęba na naprężenia kontaktowe w zakresie zazębienia pary zębów kół walcowych w obszarze ograniczonej wytrzymałości boku zęba na naprężenia stykowe. Do analizy wybrano dwa sposoby modyfikacji głowy zęba: z wykorzystaniem krzywej łączącej ewolwentę podstawową z ewolwentą głowy zęba oraz krzywej definiowanej. Analizę, z zastosowaniem metody elementów skończonych (MES), wykonano na modelach dwóch przekładni walcowych zaprojektowanych do badań stanowiskowych.

SŁOWA KLUCZOWE: przekładnia walcowa, modyfikacja głowy zęba, analiza kontaktu, MES

ABSTRACT: In this paper influence of tip relief modification method on contact stresses for cylindrical gear mesh in the area of limited contact strength of tooth flank was scrutinized. Two methods of tip relief were tested: one with reference to the curve connecting the base involute with the involute of the tooth point and another to that of the defined curve. The investigation work with use of the finite element method (FEM) was performed on models of two cylindrical gear pairs, designed for laboratory tests.

KEYWORDS: cylindrical gears, tip relief,contact examination, FEM

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.2.14

STRESZCZENIE: Celem badań było opracowanie metodyki postępowania podczas wielokryterialnej optymalizacji postaci geometrycznej implantu ortopedycznego przeznaczonego do rekonstrukcji więzadła krzyżowego przedniego znajdującego się w stawie kolanowym. Implant powinien dokładnie zakotwiczać przeszczep w tunelu kostnym oraz przyspieszać wrastanie tkanki kostnej w przeszczep, tak aby mógł on przejąć rolę zerwanego więzadła. Starano się określić optymalną postać geometryczną implantu z uwzględnieniem dwóch kryteriów: wykorzystania maksymalnych własności wytrzymałościowych nieprzekraczających wartości dopuszczalnych oraz optymalnego nasączenia implantu krwią.

SŁOWA KLUCZOWE: implant ortopedyczny, optymalizacja wielokryterialna, sztuczne systemy immunologiczne, optymalizacja postaci konstrukcyjnej, optymalizacja Pareto

ABSTRACT: The scientific goal of the project is multicriterial optimization of the design of an orthopedic implant responsible for supporting the reconstruction of the anterior cruciate ligament. The implant should not only precisely anchor the tendon in the tunnel but, above all – thanks to appropriately selected geometric shape and other design features – accelerate the ingrowth of bone tissue into the grafted tendon. The aim of this research is to define an optimal geometric shape of implants and to determine the impact of this geometric shape on the strength properties and the process of blood perfusion through the implant. All data would be obtained by the computer simulation and scrutiny where the input object is a virtual model describing optimum geometric shape of an implant under multicriterial optimization process for a specific set of criteria.

KEYWORDS: orthopedic implant, multicriterial optimization, Artificial Immune System, optimization of geometric form, Paretooptimality

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.2.15

STRESZCZENIE: Opisano matematyczne metody definiowania płaszczyzny odniesienia jako zbioru punktów mierzonych na płaszczyźnie przedmiotu ustalonego na stole manualnej współrzędnościowej maszyny pomiarowej. Płaszczyzna odniesienia jest definiowana przez minimum trzy punkty pomiarowe. Przy większej ich liczbie do zdefiniowania płaszczyzny odniesienia należy się posłużyć metodą najmniejszych kwadratów, stosując regresję prostoliniową lub ortogonalną. Względem ustalonej płaszczyzny odniesienia oblicza się odchyłkę płaskości oraz odległość płaszczyzny od początku globalnego układu współrzędnych.

SŁOWA KLUCZOWE: regresja prostoliniowa, regresja ortogonalna, układ równań liniowy jednorodny, wielomian charakterystyczny macierzy, wartości własne i wektory własne macierzy

ABSTRACT: Presented is a mathematical method as developed to determine the reference plane approximating the set of points belonging to the physical plane of a part located on the hand operated CMM table. The reference plane is defined by at least three measuring points. For a number of points exceeding three, the reference plane is to be determined by the least squares method applied to the linear or to the orthogonal regression. Planar deviation and the distance of this plane from global coordinate system origin relative to the reference plane are calculated.

KEYWORDS: plane, linear regression, orthogonal regression, linear homogeneous system of equations, characteristic polynomialof a matrix, matrix eigenvalue, matrix eigenvector

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.2.10

STRESZCZENIE: Przedstawiono problemy związane z pomiarami powierzchni walcowych za pomocą pneumatycznych przetworników długości (PPD). W przypadku pomiarów pneumatycznych powierzchni płaskich i walcowych przebiegi charakterystyk statycznych czujników nieco się różnią. Opisano stanowisko laboratoryjne do badań charakterystyk statycznych PPD oraz omówiono program badań laboratoryjnych mających na celu dokładne określenie owych różnic.

SŁOWA KLUCZOWE: czujnik pneumatyczny, charakterystyka statyczna, pomiar powierzchni walcowej

ABSTRACT: Principle of air gauging is recalled in the paper in historical context as well as in the context of today’s interest of industry. Requirements for gauging of cylindrical surfaces are discussed. Metrological characteristics of the static air gauge would slightly differ between the cases when flat or cylindrical surfaces are subjected to measurement. Described is laboratory test stand equipment and suitable investigation programme for precise identification of the differences.

KEYWORDS: air gauges, static characteristics, measurement of the cylindricalsurface

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.2.11

STRESZCZENIE: Przedstawiono wybrane wyniki zastosowania lasera włóknowego w wytwarzaniu elementów mikrosystemów i biernych elementów elektroniki o submilimetrowych wymiarach z materiałów półprzewodnikowych, ceramicznych i przewodzących. Technologie laserowe w tej skali wykorzystują ablacyjne oddziaływanie wiązki laserowej. Optymalizowanie procesów w dużej mierze było wspierane modelowaniem komputerowym. Wyniki potwierdzają możliwość precyzyjnej mikroobróbki za pomocą lasera generującego impulsy nanosekundowe.

SŁOWA KLUCZOWE: impulsy nanosekundowe, lasery włóknowe, ablacja, krzem, ceramika

ABSTRACT: Selected results of the use of fiber laser for producing elements of microsystems and passive electronic elements of submillimeter dimensions in semiconductor, ceramic and conductive materials are presented. Laser technology at this scale uses ablative interaction of laser beam. Optimization of processes was significantly supported by computer modelling. The results confirm the possibility of precise micromachining using a laser with nanosecond pulses.

KEYWORDS: nanosecond pulses, fiber laser, ablation, silicon, ceramics

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.2.8

STRESZCZENIE: Bioinspiracja zdobywa coraz szersze uznanie i znajduje zastosowanie w różnych działach techniki, ponieważ umożliwia optymalne rozwiązywanie skomplikowanych problemów. Dotyczy to również technologii maszyn – do najważniejszych zagadnień w tym obszarze należy projektowanie elementów maszyn i procesów wytwarzania oraz kształtowanie właściwości warstwy wierzchniej wyrobów w celu podniesienia ich cech eksploatacyjnych i estetycznych. Rośnie znaczenie zagadnień bioinspirowanego projektowania lekkich konstrukcji z zachowaniem wymaganej sztywności i wytrzymałości.

SŁOWA KLUCZOWE: bioinspiracja, konstrukcje lekkie, sztywność konstrukcji, wytrzymałość konstrukcji

ABSTRACT: Bioinspiration approach factor enjoys constantly growing esteem due to its positive practical effects experienced in many different technical areas by revealing practical ways, which provide for optimum solution of difficult problems. This also applies to the machinery engineering. The most crucial problems in this realm are how to design and to supervise the processes of production of the nano, micro and macro details, or to create surface layer structures for enhancement of the operating conditions and good outlook of the products. The bioinspiration influence on the design work requirements for improvement of rigidity and strength of the lightweight structures seem to gain more and more important position.

KEYWORDS: bioinspiration, lightweight structures, strength andrigidity

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.2.9

STRESZCZENIE: 200 lat temu utworzono w Kielcach Szkołę Akademiczno-Górniczą. Była to pierwsza w Polsce i siódma w Europie wyższa uczelnia techniczna. W artykule przedstawiono okoliczności powstania szkoły i scharakteryzowano jej działalność.

SŁOWA KLUCZOWE: Szkoła Akademiczno-Górnicza, pierwsza politechnika, Kielce

ABSTRACT: Mining Skill Academy was founded in Kielce 200 years ago. This education enterprise had been the first technology-oriented academic institution in Poland and seventh one in Europe. The circumstances of the foundation process and educational activity of the school characteristics are described.

KEYWORDS: Mining Skill Academy, first university of technology,Kielce

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.2.7

STRESZCZENIE: Bezpieczeństwo energetyki jądrowej jest oceniane na podstawie trzech parametrów: prawdopodobieństwa wystąpienia poważnych awarii z przyczyn technicznych lub na skutek działalności ludzkiej, wytwarzania odpadów radioaktywnych i zagrożenia rozprzestrzenianiem broni jądrowej. Zadaniem systemów bezpieczeństwa jest zapobieganie niebezpiecznym sytuacjom. Chociaż elektrownie jądrowe są tak projektowane, aby były bezpieczne zarówno w czasie pracy, jak i w przypadku awarii, nie da się wykluczyć powstania sytuacji niebezpiecznych. Ocena bezpieczeństwa projektu elektrowni jądrowej należy do obowiązków agencji rządowych. Są one także odpowiedzialne za podejmowanie działań minimalizujących radiologiczne skutki ewentualnego sabotażu.

SŁOWA KLUCZOWE: bezpieczeństwo, systemy bezpieczeństwa, układy bezpieczeństwa, układy sterowania, normowanie europejskie

ABSTRACT: The safety of nuclear reactors is assessed by three main parameters: the possibility of serious accidents caused by either technology or human, the radioactive waste production and the nonproliferation of nuclear weapons. Safety systems are built to eliminate possibly dangerous situations. Design certification of reactors is the responsibility of national regulators. While nuclear power plants are designed to be safe in their regular operation and in the event of any malfunction, no industrial activity can be represented as entirely risk-free. Incidents and accidents can happen. The national regulator is responsible for ensuring that the plants are operated safely by the licensee and for preventing nuclear weapons proliferation.

KEYWORDS: safety integrated systems, safety control, safety of nuclear reactors, european directives and standards

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2016.2.16