Summary

The paper deals with selected technological and research aspects of the formation of surface layers, the aim of which is to prevent wear of machine elements. Three main problem areas will be discussed. The first is the deposition of antiwear coatings with a solid lubricant using the plasma and HVOF spraying methods. Tests were conducted to analyse the changes in the properties of NiCrBSi coatings plasma or HVOF-sprayed with an addition of ferric oxide as a solid lubricant. It has been reported that the method of coating deposition affects the behaviour of the solid lubricant phase and that the addition of ferric oxide reduces the friction resistance. The second area of interest is the electrospark deposition of transition and antiwear layers on the surfaces of sliding bearing bushes. Tests were conducted to analyse the process of the formation of antiwear silver-indium-tin layers electrospark deposited on the B83 bronze bushes. It has been found that such thin (30 µm) and soft layers are effective and suitable for the processes of lapping and the formation of low-friction surface structures. The third problem is the formation of geometrical surface textures able to reduce the friction resistance and improve the load capacity. The test results refer to the technological aspects of texture formation using the laser erosion and electroerosion techniques.

Streszczenie

W referacie poruszone są wybrane problemy technologiczne i badawcze dotyczące kształtowania warstw powierzchniowych, ukierunkowane na ograniczenie zużycia części maszyn. W szczególności zaprezentowane zostaną trzy problemy.
I problem – natryskiwanie plazmowe i naddźwiękowe powłok przeciwzużyciowych zawierających w swojej strukturze smar stały. Wyniki prezentowanych badań dotyczą zmian własności powłok z NiCrBSi natryskiwanych plazmowo i naddźwiękowo z dodatkiem tlenku żelaza jako składnikiem stanowiącym smar stały. Wykazano wpływ sposobu natryskiwania na zachowanie się fazy stanowiącej smar stały oraz stwierdzono skuteczność dodatku tlenku żelaza jako dodatku zmniejszającego opory tarcia. II problem – wytwarzanie metodą elektroiskrową warstw przejściowych oraz przeciwciernych na powierzchniach panewek łożysk ślizgowych. Wyniki przeprowadzonych badań dotyczą wytwarzania przeciwciernych warstw ze srebra, indu i cyny nanoszonych elektroiskrowo na powierzchnie panewek wykonanych z brązu B83. Wykazano skuteczność i przydatność tych cienkich (30 µm) i miękkich warstw w procesie docierania i tworzenia niskotarciowych struktur powierzchniowych. III problem – kształtowanie geometrycznej tekstury powierzchniowej dla obniżenia oporów tarcia i zwiększenia siły nośnej. Wyniki przedstawionych badań dotyczą zagadnień technologicznych wykonania tekstury metodą erozji laserowej i elektroerozji.
① Kielce, University of Technology, Center for Laser Technology of Metals, Al. 1000-lecia P. P. 7, 25-314 Kielce, Poland, ∗e-mail: .
spmom-09v44n2_p-007.pdf (1.92 Mb)

Summary

The article presents the research results of a simulation of oil flow in a circumferentially grooved journal bearing. A three-dimensional, adiabatic flow was considered and the Navier-Stokes equations together with the equation of energy were used to describe it. The system of equations was solved applying the finite element method. The numerical flow analyses carried out showed that an appropriately sized groove on the journal not only does not impair the load capacity of a hydrodynamic journal bearing, but it can even increase it. The calculations were also made for an analysis of flow effects in the oil film.

Streszczenie

W artykule przedstawiono rezultaty komputerowej symulacji przepływu oleju w poprzecznym łożysku ślizgowym z rowkiem na czopie. Rozważono trójwymiarowy adiabatyczny przepływ oleju opisany równaniami Naviera-Stokesa wraz z równaniami ciągłości przepływu i energii. Układ równań rozwiązano metodą elementów skończonych. Wyniki analiz numerycznych wskazały, że obwodowy rowek na czopie o odpowiednio dobranych wymiarach nie powoduje zmniejszenia nośności łożyska. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń zidentyfikowano także zjawiska przepływowe w filmie olejowym analizowanego łożyska.
① Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszów University of Technology, Al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland, e-mail: .
spmom-09v44n2_p-019.pdf (1.29 Mb)

Summary

The article presents the way of determining the operational reliability of a device under conditions of destructive processes leading to the change of value of diagnostic parameters. It was assumed that, among diagnostic parameters determining the technical state of a device, there is a dominant parameter. Its values are the highest ones and the limit state is reached in the fastest way. It was assumed that effects of destructive processes accumulate, e.g. increase variance. The model of the symmetric random walk of the deviation value from the nominal value of the dominant parameter was used to determine the reliability.

Streszczenie

W artykule przedstawiono sposób określenia eksploatacyjnej niezawodności urządzenia w warunkach działania destrukcyjnych procesów powodujących zmiany wartości parametrów diagnostycznych. Przyjęto, że wśród parametrów diagnostycznych, określających stan techniczny urządzenia, istnieje parametr dominujący, którego zmiany wartości są największe i najszybciej osiągany jest stan graniczny. Założono, że skutki działania procesów destrukcyjnych kumulują się np. wzrostem wariancji. Do określenia zależności na niezawodność wykorzystano model symetrycznego błądzenia przypadkowego wartości odchyłki od wartości nominalnej parametru dominującego.
① Air Force Institute of Technology, ul. Księcia Bolesława 6, 01-494 Warszawa, Poland skr. poczt. (post-office box) 96..
② Militatry Univesity of Technology WAT, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 49, Poland.
spmom-09v44n2_p-035.pdf (235.40 Kb)]

Summary

The subject of this paper concerns the way of an aircraft operation in which there are three states: the operational state “1”, the state of repair “2”, and the state of a complete loss of airworthiness “3”. Transition between states results from the intensity of damages and repairs and the intensity of reaching the state of a complete lack of airworthiness. The paper assumes three diagrams of possible transitions between states. The assumed diagrams were supplemented with sets of difference equations, which were transformed into sets of differential equations. Their solutions provided dependencies for the probability of operational state P1(t), the probability of repair P2(t), and the probability of a complete loss of airworthiness P3(t). The obtained dependencies enabled preparation of graphs, which is helpful in interpreting the safety of flights of an aircraft.

Streszczenie

Przedmiotem pracy jest sposób eksploatacji statku powietrznego, w którym wyróżnia się stan zdatności „1”, stan naprawy „2” i stan całkowitej utraty zdatności „3”. Przejście między stanami następuje w wyniku intensywności uszkodzeń, naprawy i intensywności osiągania stanu całkowitej niezdatności.
W pracy przyjęto trzy schematy możliwych przejść między stanami. Dla tak przyjętych schematów ułożono układy równań różnicowych, z których po przekształceniu otrzymano układy równań różniczkowych.
Rozwiązując układy równań otrzymano zależności na prawdopodobieństwo zdatności P1(t), prawdopodobieństwo przebywania statku w naprawie P2(t) i prawdopodobieństwo całkowitej utraty zdatności P3(t).
Otrzymane zależności pozwoliły na sporządzenie wykresów, co ułatwia interpretację bezpieczeństwa lotów statku powietrznego.
① Air Force Institute of Technology, ul. Księcia Bolesława 6, 01-494 Warszawa 46, Poland.
② Militatry Univesity of Technology WAT, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa, Poland.
spmom-09v44n2_p-045.pdf (267.46 Kb)]

Summary

The paper presents a method to design a system to service repairable (military) technical objects, with an artificial neural network. It includes a diagram and structure of a servicing system with a neural network. The way in which the object’s servicing information is designed was presented. The manner was presented in which the internal structure was the transformation of a complex object with its functional elements to the form of the object’s servicing structure. Analytical basis was presented for the realisation of the servicing of a technical object. A method was described for a conversion of diagnostic information and the expert’s specialist knowledge to the form of the set of servicing information.

Streszczenie

W pracy zaprezentowano metodę projektowania systemu obsługiwania naprawialnych obiektów technicznych, ze sztuczną siecią neuronową. Opisano w nim schemat i strukturę systemu obsługiwania z siecią neuronową. Zaprezentowano sposób wyznaczania informacji obsługowej obiektu. Przedstawiono sposób przekształcania struktury wewnętrznej złożonego obiektu z jego elementami funkcjonalnymi do postaci struktury obsługowej obiektu. Zaprezentowano analityczne podstawy realizacji obsługiwania technicznego obiektu. Opisano metodę przekształcania informacji diagnostycznej i wiedzy specjalistycznej eksperta do postaci zbioru informacji obsługowej.
① Koszalin University of Technology, Department of Mechanical Engineering, Racławicka 15/17, 75-620 Koszalin, Poland, e-mail:
spmom-09v44n2_p-059.pdf (289.68 Kb)]

Summary

Laminate structures on a polymer base are widely used in many responsible applications. Therefore, behaviour of these structures must be predictable in different physical conditions and working loads. Behaviour of polymers can be described by an elastic rheological model only in static loading and specific thermophysical conditions, while, in the case of harmonic loading, it must be described using a viscoelastic model. Out-of-phase oscillations between stress and strain amplitudes cause energy dissipation, which introduce heating processes. An important phenomenon in polymers is self-heating. There are two approaches for the interpretation of the phenomenon: macromechanical, which base on energy dissipation, and micromechanical, which is based on the friction of broken polymer chains. The increase of self-heating temperature is dangerous in during exploitation in the case of polymers, because polymers possess a low glass transition temperature and a low heat transfer coefficient. The paper deals with three cases of the geometry of the structure: rectangular cantilever plate, circular clamped plate, and ring plate clamped on internal edge. These models are often used in many engineering solutions. The high-accuracy dependencies for laminate rigidity homogenisation are also presented. A solution to the heat generation problem in steady state is also shown. Furthermore, the possibility of obtaining self-heating temperature in non-steady state based on an approximate model is presented. Identification and evaluation of area of the laminates where the self-heating effect appeared allow one to specify the degradation degree evaluation and the residual life prediction of the laminate.

Streszczenie

Struktury laminatowe o osnowie polimerowej są szeroko stosowane w wielu odpowiedzialnych aplikacjach. Dlatego zachowanie tych struktur powinno być przewidywalne w różnych warunkach fizycznych i warunkach obciążeń. Polimery mogą być opisane sprężystym modelem reologicznym tylko przy statycznym obciążaniu i odpowiednich warunkach termofizycznych. W przypadku obciążeń harmonicznych polimery powinny być opisywane modelem lepkosprężystym. Niewspółfazowość oscylacji pomiędzy amplitudami naprężeń i odkształceń powoduje dyssypację energii, co jest przyczyną generowania ciepła. Ważnym zjawiskiem w polimerach jest samorozgrzanie, które wynika z dyssypacji energii w ujęciu makromechanicznym lub z tarcia pomiędzy zerwanymi łańcuchami polimerowymi w ujęciu mikromechanicznym. Wzrost temperatury samorozgrzania jest niebezpieczny ze względów eksploatacyjnych w przypadku polimerów, gdyż charakteryzują się one niską temperaturą zeszklenia oraz niskim współczynnikiem przewodności cieplnej. Przy wzroście temperatury własności materiałowe stuktury maleją aż do jej zniszczenia. W pracy rozpatrzono trzy przypadki geometrii struktur: prostokątna płyta jednostronnie utwierdzona, okrągła płyta utwierdzona na brzegu oraz płyta pierścieniowa utwierdzona na wewnętrznym promieniu. Takie modele często używa się w wielu rozwiązaniach inżynierskich. W rozważaniach zaprezentowano zależności dla homogenizacji sztywności laminatu o wysokiej dokładności. Zostało przedstawione rozwiązanie zagadnienia generowania ciepła w stanie ustalonym, a także przedstawiono możliwość otrzymania temperatury samorozgrzania w stanie nieustalonym na podstawie modelu aproksymacyjnego. Identyfikacja i oszacowanie obszaru laminatu objętego efektem samorozgrzania umożliwia sprecyzowanie oceny stopnia degradacji i predykcji wytrzymałości resztkowej laminatu.
① Department of Fundamentals of Machinery Design, Faculty of Mechanical Engineering, Silesian University of Technology, Konarskiego 18A, 44-100 Gliwice, Poland, e-mail:
spmom-09v44n2_p-073.pdf (249.40 Kb)]

Summary

Increasing interest of different organisations (industrial companies, governmental authorities, consultancy agencies and non-governmental organisations) in the environmental evaluation of products has caused the need of tools for its realisation. Some attempts have already been made in this field in the world, mainly for every-day life consumer products (packaging, hygiene wares and cleaners, simple household equipment, etc.). In the paper, the history and actual situation in research on LCA in Poznań (in detail) and in Poland (briefly) is presented. The main LCA research centres, key figures working there, and their professional activities are characterised.

Streszczenie

Wzrastające zainteresowanie różnych organizacji (przedsiębiorstw przemysłowych, władz administracyjnych, firm konsultacyjnych i organizacji pozarządowych) środowiskową oceną produktów wywołało potrzebę powstania metod dla jej realizacji. Pewne próby w tym zakresie zostały już dokonane na świecie, a dotyczyły one głównie przedmiotów codziennego użytku (opakowań, środków higienicznych i czystości, drobnego sprzętu gospodarstwa domowego itd.). W artykule zaprezentowana jest historia i aktualna sytuacja w zakresie badań z dziedziny LCA w Poznaniu (szczegółowo) i w Polsce (skrótowo). Scharakteryzowano ważniejsze centra badawcze i istotniejsze osoby działające w tym zakresie, przedstawiając zakres ich zaangażowania.
① Poznań University of Technology, Faculty of Working Machines and Transportation, Institute of Working Machines and Transportation Piotrowo 3 St., 60-965 Poznań, Poland.
spmom-09v44n2_p-085.pdf (203.39 Kb)]