III i IV kwartał 2011

III KONFERENCJA RADY PARTNERÓW CZT AERONET i PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 12 – 13 Grudnia 2011 r.

„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”

PROJEKT W SPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZW OJU REGIONALNEGO

Lider merytorycznyProf. dr hab. inż Piotr Kula, PŁ

dr inż Bogdan Kozik, PRz

Instytucje partnerskie w zadaniuPolitechnika Rzeszowska

Politechnika Łódzka

ZB 4 Opracowanie nowej, prostszej i tańszej przekładni zębatej

w miejsce skomplikowanych i drogich przekładni planetarnych

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

• Opracowanie założeń konstrukcyjnych i wykonanie obliczeń parametrów geometrycznych przekładni planetarnej dla badań opartych na zasadzie podobieństwa modelowego

• Opracowanie założeń dla wykorzystania metod CAx/RE/RP w procesie badawczym przekładni lotniczych

• Wykonanie modeli geometrycznych poszczególnych elementów przekładni w środowisku 3D-CAD

• wykonanie wirtualnej analizy współpracy poszczególnych elementów zespołu przekładniowego

• Wykonanie analizy współpracy kół przekładni w różnych warunkach obciążenia z zastosowaniem MES

• Wykonanie prototypów badawczych kół zębatych z zastosowaniem metod RP • Wykonanie analizy dokładności prototypów badawczych z zastosowaniem

współrzędnościowych metod pomiarowych

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

Model bryłowy przekładni planetarnej Model rzeczywisty przekładni planetarnej

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

Zestawienie modeli rzeczywisty przekładni dwudrożnej i planetarnej dla badań opartych na zasadzie podobieństwa modelowego

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

Działania, które powinny być wykonane na etapie projektu wstępnego:•Analiza przepisów lotniczych pod kątem wymagań dla śmigłowców•Analiza dotychczasowych rozwiązań konstrukcyjnych układów napędowych stosowanych w przemyśle lotniczym•Analiza rozwiązań materiałowych stosowanych w konstrukcjach przekładni lotniczych •Analiza narzędzi programowych umożliwiających•teoretyczne zaprojektowanie przekładni wielodrożnej z punktu widzenia możliwości przeprowadzenia niezbędnych obliczeń nowej przekładni•Opracowanie schematu zazębienia kół przekładni•Dobór rodzaju i parametrów kół zębatych •Analizy wytrzymałościowe zazębienia z warunków na zginanie i naciski powierzchniowe w oparciu o dostępne metodyki analityczne (ISO, PN)•Wstępny dobór średnic wałów•Wybór sposobu łożyskowania i wstępny dobór łożysk•Wykonanie przekroju (layout)i modeli CAD zazębienia

Opracowanie planu procesu projektowania i wykonania przekładni dwudrożnej o zmniejszonej masie i wymiarach gabarytowych.

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

Model CAD przekładni stanowiskowej wykonany dla projektu wstępnego

Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych

1. Badanie naprężeń własnych w kołach zębatych po obróbce cieplnej poddanych różnym rodzajom nawęglania

Koło nr/opis procesu

1 Nawęglanie proszkowe

2 Nawęglanie gazowe

3 Nawęglanie próżniowe

Wartość naprężeń własnych wzdłużnych na średnicy

podziałowej

+96.6 ± 16.3 MPa

-64.4 ± 9.3 MPa

-134.0 ± 18.0 MPa

2. Badanie zawartości austenitu szczątkowego w stalach do nawęglania po obróbce

cieplnej

Proces/grubość warstwy nawęglonej

Materiał

Zawartość γR [%]

Prenit /1.4 AMS6265 29,04 Prenit/ 2.7 AMS6278 18,91 FineCarb /1.4 AMS6380 25,95 FineCarb/ 0.6 AMS 6265 11,94

AMS 6278 12,62 AMS 6308 10,29

Prenit/ 0.6 AMS 6265 17,21 AMS 6278 15,83 AMS 6380 15,84

Prenit/ 0.9 AMS 6265 19,63 AMS 6278 19,26 AMS 6380 16,89

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

Dane do wskaźników realizacji celów projektu (produktu i rezultatu) uzyskanychw trzecim i czwartym kwartale 2011

• Referaty konferencyjne

Budzik G., Pisula J., Dziubek T., Sobolewski B., Zaborniak M.: Zastosowanie systemów CAD/RP/CMM w procesie prototypownia kół zębatych walcowych o zębach prostych. Baranów Sandomierski, październik 2011

• Publikacje w czasopismach (pełne dane bibliograficzne), które ukazały się w II półroczu 2011 r.

1. Budzik G., Sobolak M., Kozik B., Sobolewski B.: A demonstrative prototype of aeronautical dual-power path gear unit, Journal of KONES 2011, Vol. 18, No 3/2011

2. Kozik B.: An analysis of criterion for choosing constructional solutions for aeronautic multi-powr path gear unit, Journal of KONES, Vol. 18, No 3/2011, s. 169-174

3. Budzik G.: The Use of the Rapid Prototyping Method for the Manufacture and Examination of Gear Wheels, Monograph: Advanced Applications of Rapid Prototyping Technology in Modern Engineering, INTECH Open Access Publisher ISBN 978-953-307-330-9.

Dane do wskaźników realizacji celów projektu

4. Sawicki J., Dybowski K., Pietrasik R., Kula P.,Wpływ obróbki ubytkowej na wytrzymałość zmęczeniową stykową kół zębatych ze stali 17CrNi6-6 poddanych nawęglaniu próżniowemu ze wstępnym azotowaniem; 8 Konferencja Naukowa Inżynieria Powierzchni INPO 2011; Inżynieria Materiałowa Nr 4/2011 str.703-706

5. Wołowiec E., Kula P., Klimek Ł., Januszewicz B.,Przyspieszenie powstawania warstw w elementach nawęglanych próżniowo; 8 Konferencja Naukowa Inżynieria Powierzchni INPO 2011; Inżynieria Materiałowa Nr 4/2011 str.793-796

6. Dybowski K., Pietrasik R., Kula P., Lipa S.,Porównanie wytrzymałości zmęczeniowej na zginanie stali 17CrNi6-6 i 16MnCr5 po nawęglaniu próżniowym; 8 Konferencja Naukowa Inżynieria Powierzchni INPO 2011; Inżynieria Materiałowa Nr 4/2011 str.392-395)

• Prace mgr, dr, hab. – obronione w II półroczu 2011 r. Prace magisterskie obronione: 1. Marek Sokołowski: Przekładnia obiegowa z zębami typu beveloid z automatycznym

kasowaniem luzów. Promotor: dr hab. inż. Mariusz Sobolak, prof. PRz 2. Adam Zaprzała: Projekt koncepcyjny prototypu badawczego przekładni dwudrożnej. Promotor: dr hab. inż. Grzegorz Budzik, prof. PRz

Główne wnioski

1. Komputerowo wspomagane metody projektowania CAD i analizy CAE w połączeniu z technologiami Rapid Prototyping pozwalają na szybkie i przez to relatywnie tanie wykonanie demonstracyjnych i badawczych prototypów przekładni lotniczych.

2. Zastosowanie w przekładni dwudrożnej walcowych kół zębatych o zębach śrubowych pozwala zmniejszyć gabaryty przekładni.

3. Zmiana typu uzębienia na uzębienie walcowe o zębach śrubowych spowodowała pojawienie się siły poosiowej, która niekorzystnie wpływa na obciążenia łożysk oraz wprowadza dodatkowe obciążenia w samym kole zbiorczym. Wstępne obliczenia nośności łożysk wykazały, że ich żywotność zmalała, ale założony resurs przekładni został zachowany.

Główne wnioski

1. Przenośny dyfraktometr rentgenowski umożliwia szybki i dokładny pomiar naprężeń własnych i zawartości austenitu szczątkowego - istotnych z punktu widzenia eksploatacyjnego, parametrów warstwy wierzchniej zarówno w próbkach badawczych jaki i elementach rzeczywistych takich jak koła zębate.

2. Pomiar na średnicy podziałowej kół zębatych wykazał znaczące różnice w poziomie naprężeń własnych zależnie od rodzaju nawęglania któremu zostały one poddane.

3. Wykorzystanie metody rentgenowskiej dla pomiaru zawartości austenitu szczątkowego eliminuje konieczność pracochłonnej oceny tego parametru metodą optyczną. Pomiar jest możliwy również na elementach o skomplikowanych kształtach.

4. Wykorzystywana w pomiarach lampa rentgenowska emitująca charakterystyczne promieniowanie Cr może być także wykorzystywana dla pomiarów naprężeń własnych w konstrukcjach wykonanych z aluminium i jego stopów.

Dziękuję za uwagę