TRIBOLOGY


Z. RYMUZA ①, S. PYTKO ②

Scaling in friction experiments ☥

Problemy skali w badaniach tarcia

Key words

Scaling of friction, micro/nanoscale friction, adhesion.

Słowa kluczowe

Skalowanie przy tarciu, tarcie w mikro/nanoskali, adhezja.

Summary

The tribological problems, which have to be taken into consideration in micromachines, micromechanisms, Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) devices and components such as silicon micromotors, toothed gears, gas turbines, and others are discussed. In such systems entirely different problems appear as compared with tribological problems in macroscale machines. The research proved that the values of friction parameters in the devices where the contact area is some millimeters square cannot be applied to the situation when the realistic contact area is only some micro- or nanometers square as well when the geometrical dimensions are changed.
V45, nr 3, (163), 2010

Streszczenie

Problemy tribologiczne spotykane w mikrourządzeniach, takich jak np. MEMS i w mikro-silnikach krzemowych, a także w przekładniach zębatych, turbinach gazowych, prasach itp. różnią się znacznie między sobą. Różnice te wynikają z różnych skali wymiarowych. Stwierdzono, że zidentyfikowane tarciowe opory ruchu, gdy powierzchnia kontaktu jest w skali milimetrowej, nie mogą być wykorzystywane do prognozowania takich oporów ruchu, gdy powierzchnia kontaktu jest w skali mikro- lub nanometrowej, a także wtedy, gdy wymiary elementów trących znacznie się różnią.
① Department of Mechatronics (Institute of Micromechanics and Photonics), Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland.
② Department of Machine Design and Exploitation of the Science and Technology University (AGH), Cracow, Poland.
☥ Paper presented during the First International Brazilian Conference on Tribology TriboBr, 24th to 26th,210, Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
spmom-10v45n3_p-007.pdf (345 kB)


TRIBOLOGY


MARIAN W. SUŁEK①, MAŁGORZATA ZIĘBA①, TOMASZ WASILEWSKI①, WITOLD SAS①

The role of silicone derivatives as additives modifying the lubricity of water

Rola pochodnych silikonów jako dodatków modyfikujących właściwości smarne wody

Key words

Lubricants, surfactants, cationic and nonionic silicones, physicochemical and tribological properties.

Słowa kluczowe

Substancje smarowe, związki powierzchniowo czynne, kationowe i niejonowe pochodne silikonów, właściwości fizykochemiczne i tribologiczne.

Summary

Silicone oils are used as lubricants or additives modifying lubricating properties of oil bases. However, those compounds are not water soluble. Therefore, the following silicone derivatives were selected as additives improving the lubricity of water: quaternary diamide polydimethylsiloxane (Quaternium-80) which is a cationic surfactant and an ethoxylated silicone which is a nonionic surfactant (Bis-PEG/PPG-20/20 Dimethicone). Surface activity of the two compounds was high and it was confirmed by surface tension measurements. In this study, motion resistance and wear of steel were determined in the presence of aqueous solutions of selected silicone derivatives as model lubricating substances. The tests were carried out using a T-11 testing apparatus produced by the Institute for Sustainable Technologies in Radom. It has been found that the cationic surfactant considerably decreases motion resistance in comparison with its nonionic equivalent in the low concentration range of the order of a few percent.
V45, nr 3, (163), 2010

Rola pochodnych silikonów jako dodatków modyfikujących właściwości smarne wody

Streszczenie

Oleje silikonowe są stosowane jako substancje smarowe względnie dodatki modyfikujące właściwości smarowe baz olejowych. Związki te wykazują jednak brak rozpuszczalności w wodzie. Dlatego jako dodatki poprawiające smarność wody wytypowano rozpuszczalne w wodzie pochodne silikonowe. Są nimi: czwartorzędowy diamidopolidimetylosiloksan (Quaternium-80), zaliczany do surfaktantów kationowych oraz oksyetylenowany silikon, należący do grupy niejonowych związków powierzchniowo czynnych (Bis-PEG/PPG-20/20 Dimethicone). Aktywność powierzchniowa obydwu związków w wodzie jest wysoka i została potwierdzona przez pomiar napięcia powierzchniowego. W prezentowanej pracy wyznaczone zostały opory ruchu i zużycie stali w obecności wodnych roztworów wybranych pochodnych silikonowych, jako modelowych substancji smarowych. Testy prowadzono za pomocą aparatu T-11, wyprodukowanego przez Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu. Stwierdzono, że w zakresie niskich stężeń, rzędu kilku procent, kationowy surfaktant zdecydowanie zmniejsza opory ruchu w stosunku do jego niejonowego odpowiednika.
① Technical University of Radom, Department of Chemistry, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom.
spmom-10v45n3_p-019.pdf (127 kB)



RELIABILITY


MAREK MŁYŃCZAK①

Failure models of mechanical objects

Modele uszkodzeń obiektów mechanicznych

Key words

Physical degradation, mechanical object, reliability, failure.

Słowa kluczowe

Fizyczna degradacja, obiekt mechaniczny, niezawodność, uszkodzenie.

Summary

Mechanical objects are operated in the real world where the degradation of material components and the variability of processes managed by man are the main factors influencing its efficiency. Machine degradation is a long-lasting process concerning its material structure, components, and connections. The loss of machine operation is due to failures caused by wear and tear, fatigue, corrosion, overloading, material ageing, and many other destructive processes. A close relation between failure modes and reliability models is observed so that knowledge about failures may help analysts create reliability models and determine the best operational decisions. This paper discusses the relation between physical phenomenon and theoretical models as a common platform of decision processes.
V45, nr 3, (163), 2010

Streszczenie

Obiekty mechaniczne są eksploatowane w rzeczywistych warunkach, gdzie głównymi czynnikami wpływającymi na ich efektywność są zjawiska degradacji materiału elementów obiektu oraz zmienność procesu eksploatacji sterowanego przez operatora. Degradacja jest długotrwałym procesem dotyczącym materiału struktury konstrukcyjnej oraz połączeń elementów. Utrata zdatności użytkowej maszyny wynika z uszkodzeń spowodowanych tarciem i zużyciem, zmęczeniem, korozją, przeciążeniem, starzeniem materiału i innymi procesami destrukcyjnymi. Można zauważyć bliski związek między postaciami uszkodzeń a modelami niezawodności. Wiedza o uszkodzeniach wspomaga analityków w tworzeniu modeli niezawodnościowych i wskazuje optymalne decyzje eksploatacyjne. W pracy omówiono związki między zjawiskami fizycznymi i teoretycznymi modelami tworzące wspólną platformę dla procesu decyzyjnego.
① Wroclaw University of Technology, Poland, .
spmom-10v45n3_p-029.pdf (763 kB)


RELIABILITY


TOMASZ NOWAKOWSKI∗,

SYLWIA WERBIŃSKA-WOJCIECHOWSKA∗∗

Maintenance models – role of logistic support review

Modele utrzymania systemu technicznego – rola wsparcia logistycznego, przegląd

Key words

Logistic support system, maintenance system modelling, spare part inventory models.

Słowa kluczowe

System wsparcia logistycznego, modelowanie systemów obsługi, modele zapasów części wymiennych.

Summary

This paper presents an overview of some recent developments in the area of inventory planning and maintenance scheduling issues. The emphasis is on spare part inventory models, which the authors divided into four main groups of models: models of optimal spare part inventory policy for system under PM, number of spare parts optimisation models, storage reliability models, multi-echelon systems models. The first group of models is discussed in more depth. Later, the paper considers the time dependent system of systems where the system total task must be executed during the constrained time resource. The simulation approach is used to investigate the influence of parameters of the procurement process (order quantity, critical inventory level, lead-time length) on the system of systems behaviour.
V45, nr 3, (163), 2010

Streszczenie

W artykule przedstawiono przegląd literatury z zakresu modelowania logistycznego wsparcia funkcjonowania systemu technicznego ze szczególnym uwzględnieniem modeli zaopatrzenia systemów technicznych w części wymienne. Autorzy przedstawili klasyfikację danych modeli, wyróżniając cztery podstawowe grupy: modele doboru optymalnych parametrów strategii sterowania zapasami przy ustalonej strategii obsługi profilaktycznej obiektu, modele doboru optymalnych strategii sterowania zapasami zapewniających maksymalną niezawodność obiektu, modele niezawodności magazynowanych elementów wymiennych oraz modele doboru optymalnej strategii sterowania zapasami obiektu technicznego z wielopoziomowym systemem obsługiwania. W artykule skupiono się na omówieniu pierwszej z wymienionych grup modeli. Następnie w artykule przedstawiono model nadsystemu z rezerwą czasową. Wykorzystano analizę komputerowej symulacji w celu oceny wpływu parametrów procesu zaopatrzenia (wielkości partii zamówienia, poziomu zamawiania, czasu dostawy) na zachowanie nadsystemu.
∗ Wroclaw University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Machine Designing and Operation, 50-371 Wrocław, ul. Łukasiewicza 5; phone: +48 71 320-35-11, e-mail:
∗∗ Wroclaw University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Machine Designing and Operation 50-371 Wrocław, ul. Łukasiewicza 5; phone: +48 71 320-37-67, e-mail:
spmom-10v45n3_p-045.pdf (285 kB)


RELIABILITY


JAN SZYBKA①

Methodology for reliability estimation of systems with sliding reserve

Metodyka szacowania niezawodności układów z przesuwającą się rezerwą

Key words

Reliability, sliding reserve, events, reliability structure of type k out of n.

Słowa kluczowe

Niezawodność, przesuwająca się rezerwa, zdarzenie, struktura niezawodnościowa typu k z n.

Summary

The main goal for using slipping reserve in renewable machine systems is to ensure high functional reliability with a simultaneous decrease to the minimum number of reserve elements. The development of a theoretical basis for the estimation of the exploitation reliability of systems with sliding reserve was confined, in general, for the case of one reserve object that ensures the reliable function of a selected group of basic devices.
V45, nr 3, (163), 2010

Streszczenie

W artykule przedstawiono metodyczne podstawy przeprowadzania oceny niezawodności układów o strukturze typu k z n. Tego typu układy są często stosowane w praktyce, ponieważ stanowią efektywny sposób zwiększenia niezawodności układów z rezerwą. Najskuteczniejszym sposobem tego typu rezerwowania jest układ podwajany, ale koszt jego stosowania jest najwyższy. Stąd też ocena, ile urządzeń pracujących powinno przypadać na jeden obiekt obiekt rezerwowy będący rezerwą przesuwającą się jest interesującym problemen z praktycznego i teoretycznego punktu widzenia.
W celu zbudowania modeli oceny niezawodności przeprowadzono analizę funkcjonowania układów z rezerwą przesuwającą się w ujęciu zdarzeniowym. Wyróżniono i zdefiniowano podstawowe pojęcia i opracowano sposób oszacowania niezawodności. Sformułowane założenia metodyczne umożliwiły zbudowanie modeli symulacyjnych szacowania niezawodności układów z rezerwa przesuwającą się, znajdujących zastosowanie do szybkiej oceny niezawodności różnych form rezerwowania.
Artykuł jest wprowadzeniem do serii opracowań na temat niezawodności układów typu k z n, z rezerwą przesuwającą się.
① Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, University of Science and Technogy, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30 (tel. 12 617 31 10; e-mail: ).
spmom-10v45n3_p-065.pdf (78 kB)


TEROTECHNOLOGY


JAROSŁAW ZIÓŁKOWSKI①

Method of formulating the required number of tankers for delivery aircrafts in aviation fuel

Metoda obliczania niezbędnej liczby cystern do zaopatrywania statków powietrznych w paliwo lotnicze

Key words

Aircraft, tanker, supply, aviation fuel.

Słowa kluczowe

Statek powietrzny, cysterna, zaopatrywanie, paliwo lotnicze.

Summary

An important part of the air base logistic system is the supply sub-system. In military operations the main delivery can be focused on munitions and aviation fuel. Effective management of the supply stream and the reliability of vehicles in the air base logistic system affect the quality of operations, which can be measured by on time provisions, economic factors and the reliability of tankers. At present the number of tankers in the air base logistic system is based on experiences. This paper presents a mathematical model that enables one to estimate the minimum number of tankers in dependence from the type of the aircrafts, the number of aircrafts, the length of flights and structure of the flights.
V45, nr 3, (163), 2010

Streszczenie

W czasie wykonywania lotów przez statki powietrzne zasadniczymi kwestiami są gotowość bojowa oraz mający na nią wpływ system zaopatrywania. Zasadniczymi przedmiotami zaopatrzenia w czasie prowadzenia działań są środki bojowe, energia i paliwa lotnicze. Skuteczne zarządzanie przepływem wymaganych produktów a także niezawodność pojazdów i dysprozycyjność załogi w systemie logistycznym bazy lotniczej wpływa na jakość prowadzonych działań. Jakość ta w odniesieniu do cystern dystrybutorów może być mierzona m.in. niezawodnością dostaw i czynnikami ekonomicznymi (kosztami ich eksploatacji). Liczba cystern zaopatrująca statki powietrzne w paliwa lotnicze w czasie wykonywania lotów określana jest empirycznie. W artykule przedstawiono metodę wyznaczania niezbędnej (minimalnej) liczby cystern-dystrybutorów w zależności od rodzaju statków powietrznych, ich liczby, długości lotu oraz organizacji lotów.
① Military University of Technology, 00-908 Warsaw, Kaliskiego 2 St., phone. +48 22 6837109, mail:
spmom-10v45n3_p-075.pdf (93 kB)


DIAGNOSTICS


STANISŁAW DUER①

Examination of the effectiveness of the operation process of a radar system

Badanie efektywności procesu eksploatacji zestawu stacji radiolokacyjnej

Key words

Servicing process, system modelling, expert system, artificial neural network, knowledge base, diagnostic information.

Słowa kluczowe

Proces obsługiwania, modelowanie systemów, systemy ekspertowe, sztuczne sieci neuronowe, bazy wiedzy, informacja diagnostyczna.

Summary

This paper presents a method to investigate the effectiveness of an operation process with a servicing expert system including an artificial neural network. A method of simulation testing with the use of computer technology is described. The theoretical bases are presented of the modelling of an operation process of objects in the form of the following models: mathematical (analytical), graphical and descriptional. For the tests, a model was developed of an organisation of a servicing system of those technical objects that require short shutdown times (aircraft, radiolocation systems, etc.). The requirements are presented and described for simulation tests, which is the development of a test plan, the preparation of data to describe the performance of an object, and the development of models for an operation process of a technical object, which express the investigated aspects of this process. The results are presented of the simulation tests of a repairable technical object.

V45, nr 3, (163), 2010

Streszczenie

W pracy zaprezentowano metodę badania efektywności procesu eksploatacji, w którym występuje obsługowy system ekspertowy, ze sztuczną siecią neuronową. Opisano sposób badania symulacyjnego z wykorzystaniem techniki komputerowej. Przedstawiono podstawy teoretyczne modelowania procesu eksploatacji obiektów w postaci modelu: matematycznego (analitycznego), graficznego i opisowego. Na potrzeby badań opracowano model organizacji systemu obsługiwania obiektów technicznych wymagających krótkiego czasu ich przestojów (samoloty, systemy radiolokacyjne itp.). Przedstawiono i opisano wymagania do badania symulacyjnego, którymi są: opracowanie planu badania, przygotowania danych opisujących właściwości użytkowe obiektu oraz opracowanie modeli procesu eksploatacji obiektu technicznego wyrażających badane aspekty tego procesu. Przedstawiono wyniki badania symulacyjnego naprawialnego obiektu technicznego.
① Technical University of Koszalin, Department of Mechanics, Racławicka 15-17, 75-620 oszalin, Poland, e-mail: .
spmom-10v45n3_p-087.pdf (193 kB)


DIAGNOSTICS


ANDRZEJ KATUNIN①

B-spline wavelet packets and their application in the multiresolution non-stationary signal processing

B-splajnowe pakiety falkowe i ich zastosowanie w wielorozdzielczej analizie sygnałów niestacjonarnych

Key words

Wavelet packets, multi-resolution signal processing, faults identification.

Słowa kluczowe

Pakiety falkowe, wielorozdzielcza analiza sygnałów, identyfikacja uszkodzeń.

Summary

Increasing requirements for the technical condition of machines induce the development of novel diagnostic methods for possible fault detection and identification in an early phase. Most of these methods are based on the processing of vibration signals. The classical methods often do not give full information about the actual condition of a machine. Therefore, it is necessary developing the appropriate diagnostic methods. Some of the promising signal processing methods are the group based on the Wavelet Transform (WT), which give a possibility for the effective diagnosing of non-stationary vibration signals in the time-scale domain. The generalisation of WT, the Wavelet Packet Transform (WPT), allows the extraction of additional useful diagnostic features from the signal. However, the effectiveness of diagnostics in the case of wavelet-based methods is determined by the selection of an appropriate wavelet function. In the present study, the author introduces new wavelet packets based on B-spline wavelets. A comparative analysis of their effectiveness was performed on non-stationary synthetic signals. The B-spline wavelet packets were applied for rolling bearing condition evaluation.
V45, nr 3, (163), 2010

Steszczenie

Wzrastające wymagania do stanu technicznego maszyn powodują rozwój nowych metod diagnostycznych dla detekcji i identyfikacji uszkodzeń w możliwie wczesnej fazie. Większość z tych metod bazuje na analizie sygnałów drganiowych. Klasyczne metody często nie dają pełnej informacji o aktualnym stanie maszyny. Dlatego niezbędny jest rozwój odpowiednich metod diagnostycznych. Niektórymi z obiecujących metod analizy sygnałów są metody oparte na transformacji falkowej dające możliwość efektywej diagnostyki niestacjonarnych sygnałów drganiowych w dziedzinie czasowo-skalowej. Uogólnieniem transformacji falkowej jest pakietowa transformacja falkowa pozwalająca wydobyć z sygnału dodatkowe korzystne cechy. Jednak efektywność w przypadku metod diagnostycznych bazujących na przekształceniu falkowym jest zdeterminowana wyborem odpowiedniej funkcji falkowej. W niniejszej pracy autor wprowadza nowe pakiety falkowe bazujące na falkach B-splajnowych. Analiza porównawcza ich efektywności była przeprowadzona na niestacjonarnych sztucznych sygnałach. B-splajnowe pakiety falkowe były zastosowane do oceny stanu łożysk tocznych.
① Department of Fundamentals of Machinery Design, Faculty of Mechanical Engineering, Silesian University of Technology, Konarskiego 18A, 44-100 Gliwice, Poland, e-mail:
spmom-10v45n3_p-103.pdf (206 kB)
spmom-10v45n3_p-all.pdf (2.5 MB)