Projektowanie innowacyjnych rozwiązań
Ustroje nośne dźwignic
Projektowane obecnie urządzenia transportu bliskiego (UTB) muszą spełniać wymagania Dyrektywy Maszynowej i obowiązujących norm (np.: EUROKOD 3). Spełnienie tych wymagań jest tym bardziej konieczne, że duża część tych urządzeń podlega dozorowi (UDT).
Katedra oferuje usługi w zakresie projektowania ustrojów nośnych dźwignic i ich osprzętu dodatkowego (trawersy, zawieszki specjalne) z uwzględnieniem wymogów wyżej wymienionych aktów pranych. Proponowane rozwiązania dostosowujemy do konkretnych warunków pracy i wynikających z nich ograniczeń a także nietypowych potrzeb użytkowników, np.: trawersy o podwyższonej sztywności.
Podwozia kołowe i na gąsienicach elastomerowych/metalowych
Katerda IMRiPP posiada doświadczenie w projektowaniu kołowych i gąsienicowych podwozi mobilnych maszyn roboczych i pojazdów przemysłowych. Mamy na koncie szereg wdrożeń, do których należą:
- nowej generacji układ jezdny z gąsienicami elastomerowymi wyposażony w hybrydowy (cierno-kształtowy) układ przeniesienia napędu z koła napędowego na gąsienicę oraz aktywne systemy zawieszenia kół nośnych i napinania gąsienicy (realizacja we współpracy z niemieckimi firmami IAMT, IBAF i Intertractor AG),
- podwozie z gąsienicami elastomerowymi dla wiertnicy do pracy w warunkach arktycznych (realizacja we współpracy z firmą Cubex, Kanada),
- wóz odstawczy WKPL 35/50 o dużej ładowności z napędem hydrostatycznym na cztery koła (realizacja we współpracy z firmami LEGMENT, CUPRUM i REXROTH).
Jesteśmy otwarci na realizację kolejnych projektów, w szczególności podwozi niekonwencjonalnych, spełniających nietypowe wymagania.
Nasze doświadczenia poparte są szerokim przeglądem literatury fachowej i norm oraz wieloletnią praktyką badawczą. Cechy konstrukcyjne projektowanych przez nas podwozi są zawsze efektem świadomego wyboru. Znając wymaganą ładowność i dopuszczalny nacisk pojazdu na podłoże, przyjmujemy koncepcję kołową lub gąsienicową podwozia. Na etapie szczegółowego doboru struktury podwozia dokładamy wszelkich starań, aby pojazd charakteryzował się m.in.:
- maksymalną statecznością wywrotną,
- minimalną skłonnością do wężykowania,
- maksymalną sprawnością układu jezdnego,
- minimalnymi oporami ruchu wywołanymi interakcją elementów jezdnych z podłożem odkształcalnym, w tym oporami skrętu,
- minimalnym uszkadzaniem podłoża odkształcalnego,
- skutecznością w izolacji operatora, osprzętu roboczego i ładunku od wymuszeń dynamicznych wywołanych jazdą po nierównościach.
Oprócz kompleksowego projektowania podwozi, oferujemy również współpracę w wybranych aspektach związanych z projektowaniem podwozi kołowych i gąsienicowych. Ustawicznie świadczymy usługi doradcze na rzecz producentów maszyn roboczych, np. firmy KGHM ZANAM.
Manipulatory maszyn roboczych
Rozwiązania manipulatorów maszyn roboczych wykorzystujące napędy hybrydowe, w których zastosowanie dwóch źródeł energii ma na celu odzyskanie energii kinetycznej ruchu lub zmniejszenie udziału tej części energii, która jest tracona w skutek nieefektywnej pracy źródła napędu, pozwalają istotnie zwiększyć sprawność układu. Proponowane są rozwiązania, które pozwalają na odzyskanie części energii z ruchu powrotnego (w wyniku sił grawitacji) tak, aby w kolejnym cyklu obciążeń zmniejszyć zużycie paliwa. Optymalizacja działania wysięgnika odbywa się poprzez badania rzeczywistych obciążeń (lub symulację komputerową – w przypadku prototypu), propozycję modyfikacji układu (najczęściej hydraulicznego), symulację i optymalizację proponowanego układu.
Napędy i sterowania hydrauliczne
Jako zespół badawczy oferujemy swoje usługi w zakresie projektowania napędów hydraulicznych oraz sterowania układów ciśnieniowych. Doświadczenie w tym obszarze pozwala nam na indywidualne podejście do każdego problemu i jego skuteczne rozwiązanie. Proces projektowania napędów i sterowań hydraulicznych jest złożony i wymaga świadomego ustalenia parametrów projektowanego układu z uwzględnieniem technicznych potrzeb i oczekiwań, a także wykonania dokładnej analizy ruchów i obciążeń. Niezbędna jest zatem szeroka wiedza praktyczna oraz dostęp do specjalistycznych programów komputerowych.
W maszynach roboczych zawierających układy hydrauliczne możliwe jest określenie dynamiki ich działania za pomocą obliczeń symulacyjnych np. w systemie AMESim. Na podstawie schematu hydraulicznego (rys. 1a) dokonuje się utworzenia modelu obliczeniowego (rys. 1b). Konieczne jest określenie parametrów modelu, które często przy bardziej złożonych układach należy wyznaczyć doświadczalnie. Na podstawie obliczeń uzyskuje się np. przebiegi ciśnienia w cylindrze oraz przemieszczenia, predkości, przyspieszenia tłoka. W celu weryfikacji poprawności modelu można te wyniki skonfrontować z wynikami eksperymentalnymi. Zestawienie sygnałów ciśnienia oraz przemieszczenia tłoka cylindra uzyskane z pomiarów oraz z obliczeń przedstawiono na rys. 2 oraz 3. W następnym etapie możliwe jest badanie wpływu poszczególnych parametrów układu hydraulicznego na jego dynamikę. W ten sposób ograniczyć można przeciążenia występujące podczas pracy układów napędu hydraulicznego.
Systemy sterowania, bezpieczeństwa oraz diagnostyki dla maszyn roboczych i pojazdów przemysłowych
Katedra na przestrzeni ostatnich lat wielokrotnie z sukcesem angażowała się w prace, których celem było opracowanie różnego typu układów sterowania, monitoringu i bezpieczeństwa dla pojazdów i maszyn roboczych.
W Katedrze opracowano między innymi następujące w pełni funkcjonalne demonstratory technologii:
- system do automatyzacji procesu nabierania materiałów rozdrobnionych przez ładowarkę łyżkową,
- system do wspomagania procesu nabierania urobku przez ładowarkę dzięki wprowadzaniu w drgania krawędzi skrawającej jej łyżki,
- pokładowy system do monitorowania stateczności wywrotnej kołowej przegubowej ładowarki łyżkowej,
- pokładowy system do monitorowania stateczności wywrotnej pojazdu gąsienicowego z manipulatorem,
- system do wspomagania procesu pozycjonowania narzędzia koparki jednonaczyniowej,
- automatyczny system do minimalizacji zjawiska wężykowania kołowego pojazdu przegubowego czy też
- system do minimalizowania zjawiska ukosowania się suwnicy na torowisku.
Wiele z opracowanych rozwiązań zostało zgłoszonych do prawnej ochrony i uzyskano na nie patenty. Mimo, że Katedra organizacyjnie przynależy do Wydziału Mechanicznego Politechniki Wrocławskiej zatrudnia szereg pracowników, którzy ukończyli studia na kierunkach istotnie powiązanych z automatyką i robotyką. Nasi pracownicy mają dużą wiedzę z zakresu maszyn roboczy i pojazdów przemysłowych oraz duże doświadczenie w projektowaniu różnego typu układów sterowania i monitoringu.
Programowanie specjalizowanych sterowników Plus 1
Katedra IMRiPP oferuje usługi w zakresie wdrażania systemów sterowania układami napędowymi oraz osprzętem maszyn roboczych i pojazdów przemysłowych. Posiadamy doświadczenie w tworzeniu algorytmów sterowania, niezawodnego oprogramowania sterującego i ergonomicznych interfejsów Operator-Maszyna (HMI) dla różnorodnych platform sprzętowych, w tym sterowników rodziny PLUS+1 firmy Danfoss. Sterowniki PLUS+1 z sukcesem zastosowaliśmy w szeregu autorskich wdrożeń. Oprócz doświadczenia, posiadamy bogate zaplecze techniczne obejmujące kilkanaście sterowników (modele: SC024, MC088, DP250 oraz DP600), specjalizowane płyty prototypowe i środowisko programistyczne, dzięki którym mamy możliwość szybkiego prototypowania układów sterowania.
Każdy z posiadanych przez nas sterowników umożliwia, m.in.: rejestrację sygnałów pomiarowych zgodnych z najpopularniejszymi standardami przemysłowymi (4 … 20 mA lub 0 … 10 V DC), komunikację za pośrednictwem magistrali CAN oraz bezpośrednie zasilanie cewek proporcjonalnych zaworów hydraulicznych. Są one ponadto odporne na działanie warunków środowiska przemysłowego (klasa szczelności obudowy IP67). Powyższe cechy czynią je doskonałymi w budowie rozproszonych, złożonych z dużej liczby węzłów systemów sterowania oraz diagnostyki maszyn mobilnych wyposażonych w hydrostatyczne układy napędowe.
Na poniższych materiałach video przedstawiono przykłady zastosowania sterowników w aplikacjach stworzonych przez pracowników Katedry.
Niekonwencjonalne przetworniki obciążeń i przemieszczeń
Pracownicy Katedry mają duże, wieloletnie doświadczenie w projektowaniu i wykonawstwie przetworników sił i momentów (przede wszystkim na bazie tensometrów oporowych) do aplikacji, w których nie jest możliwe zastosowanie typowych, dostępnych na rynku czujników. Wymaga to często minimalizacji ingerencji w istniejące urządzenie a także realizacji czujnika umożliwiającego pomiar wielu składowych obciążenia z uwzględnieniem interakcji pomiędzy nimi.
Katedra oferuje swoje usługi zarówno w zakresie projektowania jaki i wykonawstwa oraz montażu i uruchomienia u odbiorcy przetworników sił i momentów (do 6 składowych) wraz z niezbędnym osprzętem.
