Zawartość miesięcznika nr 11/2015

STRESZCZENIE: Przedstawiono wybrane nowoczesne materiały, z których produkuje się narzędzia do obróbki wiórowej i plastycznej na zimno. Omówiono zalety stosowania opracowanej sekwencyjnej metody obróbki nagniataniem i azotowaniem, umożliwiającej poprawę jakości warstwy wierzchniej narzędzi, zwłaszcza przeznaczonych do obróbki plastycznej na zimno. Zaprezentowano w skrócie tendencje w rozwoju powłok i przykładowe wyniki badań dotyczących nanoszenia powłok PVD na części robocze narzędzi.

SŁOWA KLUCZOWE: materiały narzędziowe, nagniatanie, azotowanie, obróbka wiórowa, powłoki PVD

ABSTRACT: A selection of the up to date tool materials used for cutting and for cold forming tools are presented. Discussed are advantages of application of the tools with working faces suitably modified in the process of consequent burnishing and nitride case hardening, to have the quality of the surface layer of tools, and in particular those intended for cold forming operations improved. Also, briefly discussed are current trends in development of the PVD coatings and results of exemplary tests performed on PVD coats applied on working faces of the tools are presented.

KEYWORDS: tool materials, burnishing, nitriding, machining, PVD-coatings

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.11.523

STRESZCZENIE: Omówiono aspekty obróbki postprodukcyjnej techniką strumieniowo- ścierną wieloszpilkowej powierzchni – wytworzonego w przyrostowej technologii selektywnego topienia laserem (SLM – selective laser melting) – prototypowego rusztowania łączącego endoprotezy powierzchniowej stawu biodrowego mocowanej całkowicie bezcementowo. Endoproteza jest przeznaczona do artroplastyki powierzchniowej stawu biodrowego (THRA – total hip resurfacing arthroplasty), która polega na wymianie powierzchni stawowych bez uszkadzania szyjki i jamy szpikowej kości udowej. Trudności w pozbyciu się przylegających do powierzchni wieloszpilkowej skafoldu mikropozostałości w postaci nie w pełni przetopionych drobin proszku stopowego oraz różnokształtnych form rozpryskowych wymagały opracowania niestandardowych zadań technologicznych dotyczących ich usuwania, zwłaszcza z trudnodostępnych okolic wokół podstaw szpilek. W wyniku prowadzonych prób eksperymentalnych opracowano skuteczny wariant obróbki postprodukcyjnej z zastosowaniem indywidualnie dobranych mieszanki ściernej i parametrów prowadzenia procesu dla badanego prototypowego rusztowania stawowych endoprotez powierzchniowych.

SŁOWA KLUCZOWE: obróbka postprodukcyjna, wieloszpilkowe rusztowanie łączące, selektywne topienie laserem, endoproteza powierzchniowa, obróbka strumieniowo-ścierna

ABSTRACT: Presented are the aspects of post-production processing by abrasive blasting of multispiked surface of the manufactured in selective laser melting technology prototype of connecting scaffold of entirely cementless resurfacing hip endoprosthesis for total hip resurfacing arthroplasty. Problems occurred with disposition from the surface of multispiked scaffold of the adhering microremains in form of loose powder particles and number of non-melted particles of various shape which have required a customized process to be worked out, and in particular to remove such particles from the hard-to-reach scaffold areas near the spikes bases. As the result of the undertaken experimental trials the effective variant of post-production processing has been worked out for the prototype scaffold of resurfacing joint endoprostheses with use of the customized abrasive material mix and well-suited process parameters.

KEYWORDS: post-production processing, multispiked connecting scaffold, selective laser melting, resurfacing endoprosthesis, abrasive blasting

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.11.525

STRESZCZENIE: Przedmiotem pracy jest analiza wytrzymałościowa zwrotnicy pojazdu startującego w zawodach, w których rywalizacja polega na minimalizacji zużycia paliwa. W oparciu o siły reakcji podłoża wyznaczono obciążenia w układzie kierowniczym. Obliczenia przeprowadzono w dwóch przypadkach – podczas działania maksymalnej siły hamującej oraz maksymalnej siły bocznej. W programie NX 7.5 wykonano model 3D zwrotnicy. Następnie przeprowadzono obliczenia metodą elementów skończonych w programie ANSYS Workbench. Zastosowano połączenia kontaktowe, co było powodem nieliniowości analizy. Podstawą obliczeń był trapez mechanizmu zwrotniczego położonego za osią przednią pojazdu. Dokonano modyfikacji, aby model spełniał wymagania wytrzymałościowe.

SŁOWA KLUCZOWE: analiza wytrzymałościowa, MES, zwrotnica, pojazd o minimalnym zużyciu paliwa

ABSTRACT: The study is concerned with examination of the strength structure of steering knuckle in the vehicle competing for the least fuel consumption prize, (highest fuel efficiency). The loads acting on the steering system were determined with reference to the ground reaction forces. Suitable calculations were performed in relation to each of the two situations; first – under action of the maximum braking force and secondly – under action of the maximum side force. A 3D model of the steering knuckle was made in the NX 7.5 software. Finite element method calculations were performed in Ansys Workbench. Contact joints were applied which effected in non-linearity of the work results. Calculations were performed with reference to the linkage trapezoid located behind the vehicle front axis. Modifications were introduced to make the model to satisfy the strength requirements

KEYWORDS: strength analysis, FEM, steering knuckle, vehicle with a minimum fuel consumption

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.11.526

STRESZCZENIE: Zaprezentowano numeryczne podejście do zagadnień dynamiki płynów ze szczególnym uwzględnieniem możliwości optymalizowania kształtu. Zwrócono uwagę na obliczenia z wykorzystaniem modułu Adjoint Solver oraz nieparametryczną optymalizację kształtu na zasadzie swobodnego formowania powierzchni. Opisano nową funkcję dostępną (jako funkcja beta) w oprogramowaniu Ansys Fluent R15, tj. wielokryterialną optymalizację Adjoint, tzw. Multi-Objective Design. Przeanalizowano wpływ kształtu końcówki skrzydła na wielkość siły oporu aerodynamicznego.

SŁOWA KLUCZOWE: analizy numeryczne, obliczenia CFD, optymalizacja kształtu, Ansys Fluent, Adjoint Solver, Multi-Objective Design

ABSTRACT: Presented is numerical approach method to the fluid dynamic issues with the shape optimization options considered in particular. Attention is paid to an Adjoint Solver calculations subject and optimization of nonparametric shape by free formation of surfaces. Described is a new function (Adjoint Solver beta feature) available in Ansys Fluent R15 software which presents the Multi-Objective Design concept. Effect of a winglet shape on the aerodynamic drag force is analyzed.

KEYWORDS: numerical analyses, CFD calculations, shape optimization, Ansys Fluent, Adjoint Solver, Multi-Objective Design

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.11.587

STRESZCZENIE: Opisano sposób wyznaczania krytycznej wartości szczeliny magnetycznej silnika asynchronicznego. W tym celu przeprowadzono analizę częstości drgań swobodnych wirnika, przyjmując model o ciągłym rozłożeniu masy i zmiennej sztywności. Na podstawie równań ruchu otrzymano równania różniczkowe wiążące ugięcia dynamiczne wirnika z przestrzenią i czasem. Ostatecznie otrzymano równania różniczkowe cząstkowe, które rozwiązano z zastosowaniem metody rozdzielania zmiennych (metody Fouriera). Analiza częstości drgań swobodnych wirnika była podstawą do wyznaczenia krytycznej wartości naciągu magnetycznego i szczeliny magnetycznej.

SŁOWA KLUCZOWE: wirnik, naciąg magnetyczny, szczelina magnetyczna

ABSTRACT: Described is a method providing for identification of critical value of a motor air gap. Frequency of the rotor free vibrations is reviewed and scrutinized with the rotor model considered as a body of uniformly distributed mass and variable stiffness. Differential equations which relate dynamic deflection of rotor to space and time parameters are obtained with reference to the equations of rotor motion. Eventually, homogeneous, partial differential equations were obtained and solved by the variables separation method (Fourier’s Method). The analysis of the free vibrations frequency of the rotor was used in the procedure of estimating critical values of magnetic tension and magnetic gap.

KEYWORDS: rotor, magnetic tension, magnetic gap

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.11.524

STRESZCZENIE: Przedstawiono charakterystykę cieczy sterowalnych ze szczególnym uwzględnieniem cieczy ferromagnetycznych, które ze względu na swój nanotechnologiczny charakter mają spory potencjał rozwojowy w ramach inżynierii mechanicznej.

SŁOWA KLUCZOWE: ciecze sterowalne, ferrociecze, nanotechnologia, ciecze magnetoreologiczne

ABSTRACT: Properties of magnetically controllable fluids are addressed with particular attention paid to ferrofluids, which seem to promise remarkable progress in mechanical engineering due to their nanotechnological profile.

KEYWORDS: controllable fluids, ferrofluids, nanotechnology, magnetorheological fluids

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.11.522