Przykłady zrealizowanych projektów
Projekt celowy KBN nr 10T12 018 2000C/5181 nt.: “Samowyładowczy wóz odstawczy o zwiększonej ładowności z napędem hydrostatycznym”
Projekt był realizowany przez konsorcjum firm takich jak ZANAM, Poltegor oraz Rexroth, przy współfinansowaniu przez Komitet Badań Naukowych pod numerem projektu 10T12 018 2000C/5181. W jego wyniku zaprojektowano i zbudowano wóz odstawczy, który w momencie powstania był największym polskim pojazdem do prac w kopalniach Kombinatu Górniczo Hutniczego Miedzi. Z uwagi na swoje rozmiary mógł być eksploatowany tylko w kopalni Rudna – która jako jedyna dysponowała wystarczająco wysokimi wyrobiskami. Nadano mu oznaczenie WKPL-35/40. Wóz dysponował ładownością 40 ton. Masa całkowita maszyny wynosiła 70 ton a jej długość równo11 metrów. Silnik zamontowany w wywrotce posiadał moc 364 kW.
Katera Inżynierii Maszyn Roboczych i Pojazdów Przemysłowych odpowiadała w tym projekcie między innymi za:
- identyfikację na etapie projektowania obciążeń dynamicznych jakie będą oddziaływać na newralgiczne węzły pojazdu w trakcie jego późniejszej eksploatacji oraz
- obliczenia wytrzymałościowe całego ustroju nośnego wozu.
W celu identyfikacji obciążeń dynamicznych został zbudowany model symulacyjny maszyny w programie DADS. Z jego pomocą można było dokonywać wirtualnych przejazdów projektowanym pojazdem po różnego typu nierównościach terenowych i rejestrować obciążenia niezbędne do późniejszych obliczeń wytrzymałościowych.
Za to innowacyjne rozwiązanie autorzy uzyskali wyróżnienia w postaci Mistrza Techniki Zagłębia Miedziowego oraz Dolnośląskiego Mistrza Techniki w 2002 roku.
Process-Optimized System Functionality of Mobile Working Machines (PROSYMA)
W latach 2014-2015 nasza Katedra brała udział w projekcie badawczym, finansowanym przez Komisję Europejską w ramach 7. Programu Ramowego na rzecz działalności na rzecz małych i średnich przedsiębiorstw. Projekt “Process-Optimized System Functionality of Mobile Working Machines” realizowaliśmy wspólnie z międzynarodowym konsorcjum badawczym, do którego należały firmy:
- Lehnhoff Hartstahl GmbH & Co. KG (Niemcy)
- Gunderson & Løken AS (Norwegia)
- Sensors and Synergy SA (Belgia)
- Cologne University of Applied Sciences (Niemcy)
- Politechnika Wrocławska
Wartość dofinansowania dla Politechniki Wrocławskiej w ramach projektu wyniosła ok. 500 000 EUR.
Przedmiotem projektu było opracowanie innowacyjnego, mechatronicznego systemu do identyfikacji obciążeń działających na łyżkę koparki oraz systemu umożliwiającego monitorowanie zapasu stateczności maszyny, ważenia urobku, a także automatycznej identyfikacji używanych narzędzi roboczych.
Głównym zadaniem było opracowanie szybkozłącza koparki, ze zintegrowanym przetwornikiem sił, dzięki którym możliwy będzie pomiar 6 składowych sił i momentów. Rozwiązanie to umożliwiło pomiar sił i momentów działających na narzędzie robocze najbliżej ich miejsca przyłożenia. Informacje o stanie obciążeń działających na narzędzie wraz z pomiarem położeń członów manipulatora i nadwozia, stanowiły dane wejściowe do opracowanego innowacyjnego systemu pomiaru zapasu stateczności maszyny. Informacje o aktualnym, a także przewidywanym zapasie stateczności, zamontowanym narzędziu oraz masie urobku w narzędziu wyświetlane były na panelu operatora.
Real-time Earth-observation Constellation – REC
W latach 2020-2021 Katedra bierze udział w projekcie REC mającym na celu opracowanie innowacyjnej technologii obrazowania Ziemi przy użyciu konstelacji REC składającej się z wysokorozdzielczych nanosatelitów.
Informacje o projeckie można znaleźć na stronie: https://satrevolution.com/products/rec/
Innowacyjna konstrukcja pompy wyporowej ze zintegrowanym napędem elektrycznym
Stojan silnika BLDC stanowi obudowę całego zespołu. Wirnik silnika elektrycznego połączony jest z bieżnią pompy łopatkowej i przekazuje na nią napęd. Dotychczasowy wirnik pompy wraz z umieszczonymi w nim łopatkami pozostaje nieruchomy. Na rysunku 1 przedstawiono przekrój wzdłużny przez zespół silnik-pompa. Szarym kolorem oznaczono wszystkie części zespołu, które podczas pracy pozostają nieruchome. Są to: stojan silnika, radiator, płyty boczne (kolor jasnoszary) oraz wirnik z łopatkami, część rozdzielacza obrotowego i zespół kanałów transportujących olej hydrauliczny (kolor ciemnoszary). Żółtym kolorem oznaczono wirnik silnika elektrycznego: rdzeń oraz część zewnętrzną przedzielone białą tuleją niemagnetyczną oraz magnesy przymocowane na zewnętrznej powierzchni wirnika silnika. Pomarańczowym kolorem oznaczono elementy pompy, które obracają się razem z wirnikiem silnika: bieżnią oraz boczne płyty ciśnieniowe, które tworzą zamknięty kartridż hydrauliczny.
Wirnik silnika elektrycznego oraz bieżnia pompy połączone są przy użyciu wpustu wykonanego w tulei niemagnetycznej. Widok stanowiska do badań funkcjonalnych zespołu silnik-pompa pokazano na rys. 2.
Przedstawione rozwiązanie pompy ze zintegrowanym napędem elektrycznym cechuje się następującymi zaletami:
- Zwartość konstrukcji w porównaniu do konwencjonalnych rozwiązań masa zespołu silnik pompa może zostać zredukowana do 40 procent.
- Możliwość sterowania wydajnością pompy bezpośrednio przez prędkość obrotową silnika elektrycznego. Zawory proporcjonalne oraz serwozawory nie muszą być stosowane. Dzięki zastosowaniu silników BLDC zespół cechuje się wysoką dynamiką pracy.
- Dzięki możliwości sterowania wydajności pompy na drodze elektronicznej istnieje możliwość dostosowania mocy dostarczanej do mocy wymaganej przez odbiornik hydrauliczny w zależności od realizowanego cyklu pracy.
- Redukcja emisji hałasu w porównaniu z rozwiązaniem konwencjonalnym ze względu na umiejscowienie pompy wyporowej.
Należy podkreślić, że współczesny stan techniki i badań w zakresie silników z magnesami trwałymi oraz energoelektroniki umożliwia uzyskanie wymaganych parametrów zespołu przy zapewnieniu najwyższej możliwej sprawności energetycznej i najwyższej dynamice układu napędowego.
Opracowana nowa konstrukcja pompy wyporowej może znaleźć zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Istnieje duże zainteresowanie rynku oraz potrzeba wdrożenia i stosowania tego typu pomp w następujących gałęziach przemysłu: lotnictwie (ze względu na upakowanie mocy, mały ciężar oraz dobrą sterowalność), w robotyce (ze względu na dobrą dynamikę i uproszczony układ sterowania), w przemyśle samochodowym (wspomaganie układu kierowniczego, układy napędu elementów wyposażenia) zwłaszcza w pojazdach z napędem elektrycznym.
Badanie powstawania drgań i hałasu w przekładni kierowniczej
Na rys. 1 przedstawiono rysunek CAD przekładni kierowniczej ze wspomaganiem elektrycznym. Składa się ona z 2 zasadniczych przekładni, pierwszej zębatka- zębnik oraz drugiej: przekładnia ślimakowa połaczona z silnikiem elektrycznym. Podczas pracy przekładni występują często niepożadane drgania, które przenoszą się do ramy pojazdu i powodują hałas wewnątrz kabiny.
W ramach projektu przeprowadzona została analiza MES przyczyn powstawania drgań i hałasu w przekładni przy założonym jej zmiennym obciążeniu określonym na podstawie testów na pojeździe rzeczywistym. Na rys. 2 pokazano wynik obliczeń MES pokazujący odkształcenia dynamiczne w czasie pracy przekładni przy określonym obciążeniu.
Przeprowadzono szereg badań dla zidentyfikowania przyczyn powstawania drgań i hałasu w przekładni kierowniczej. Do identyfikacji źródeł hałasu w przekładni kierowniczej zastosowano kamerę akustyczną. Widok stanowiska do pomiarów akustycznych przedstaiony jest na rys. 3.
Na rys. 4 przedstawion jest wyniki pomiaru za pomocą kamery akustycznej pokazujące strefę o najwyższych poziomach ciśnienia akustycznego i stanowiących główne źródło hałasu w przekładni kierowniczej w zależności od częstotliwości.
Diamentowy Grant MNiSzW – Projekt D 12012 006942, nt.: „Metoda modelowania stateczności pojazdu kołowego o dowolnej strukturze układu podwoziowego”
Projekt ten, jako jedyny dotychczas na Wydziale Mechanicznym, został uzyskany w drodze prestiżowego ogólnopolskiego konkursu na realizację pracy doktorskiej dla wybijającego się w nauce studenta ostatniego roku studiów. W wyniku realizacji tego grantu powstała wyróżniona praca doktorska, dwa patenty wdrożone w nowej generacji pojeździe elektrycznym jako platformie bazowej dla uniwersalnych aplikacji. Te innowacyjne rozwiązania uzyskały szereg nagród w kraju i za granicą, w tym złoty medal na innowacyjnych targach BRUSSELS EUREKA 2016 w Brukseli czy też I miejsce w Ogólnopolskim Konkursie SIMP na najlepsze osiągnięcie techniczne 2017 roku w Polsce.
Projekty dla firmy niemieckiej INTERTRACTOR – Układ jezdny na gąsienicach elastomerowych
Opracowano koncepcje i zrealizowano w praktyce w formie prototypu badawczego innowacyjny układ jezdny na gąsienicach elastomerowych. W tym nowatorskim rozwiązaniu zastosowano napęd hybrydowy transmisji mocy napędu na koło napędowe gąsienicy, inteligentne zawieszenie kół (rolek) nośnych oraz adaptacyjny układ napinania gąsienicy. Rozwiązania te, wspólnie z firmą, opatentowano w Niemczech, Włoszech, Wielkiej Brytanii, USA i Japonii. Firma ponadto finansowała 3 prace doktorskie oraz budowę demonstratora badawczego o wartości ok. 1 miliona złotych, który znajduje się w laboratorium Katedry.
Projekt rozwojowy NR10-0011-10/2010 nt.: „Mechatroniczny pojazd nowej generacji z gąsienicami elastomerowymi do serwisowania lin odciągowych i transportu linowego”
Opracowano oryginalne rozwiązanie, zbudowano prototyp i przeprowadzono badania eksperymentalne. Pojazd na specjalnych gąsienicach gumowych, np. w wersji inspekcyjnej, posiada możliwość przemieszczania się w pionie po linach pokrytych smarem, co jest osiągnięciem w skali światowej. Możliwości aplikacyjne pojazdu są bardzo szerokie, np. jako urządzenie do różnorodnego transportu niekonwencjonalnego, itp. Pojazd został opatentowany i uzyskał szereg nagród w kraju i za granicą, w tym złoty medal na innowacyjnych targach BRUSSELS EUREKA 2012 w Brukseli, Dolnośląski Mistrz Techniki za 2012 czy też I miejsce w Ogólnopolskim Konkursie SIMP na najlepsze osiągnięcie techniczne 2015 roku w Polsce.
Projekt dla firmy z Kanady nt. „Opracowanie koncepcji, konstrukcja i obliczenia innowacyjnego układu jezdnego na gąsienicach gumowych mobilnej wiertnicy do zastosowań arktycznych”
Opracowane rozwiązane zostało z powodzeniem zastosowane w praktyce w eksploatacji maszyny pod kołem podbiegunowym.
Prace koncepcyjne i badawcze dla firmy LENA WILKÓW
Przykładami prac zrealizowanych dla firmy LENA WILKÓW są:
- „Analiza konstrukcji zawieszenia, Identyfikacja obciążeń działających na elementy zawieszenia i ramę pojazdu oraz propozycja zmian konstrukcyjnych” (2007),
- „Badania symulacyjne wytężenia ustroju nośnego wozu transportowego SWT-1800 KACPEREK” (2008),
- „Badania weryfikacyjne modeli symulacyjnych zawieszenia prototypu pojazdu” (2008).
Wyniki projektu przyczyniły się do poprawy parametrów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych produktów firmy.
Badania nad opracowaniem nowoczesnych połączeń w budowie ustrojów nośnych lekkich suwnic
W ramach projektu, realizowanego we współpracy z firmą FORTECH, prowadzone są prace rozwojowe nad innowacyjnymi, stanowiącymi przedmiot zgłoszenia patentowego, cierno-kształtowymi złączami śrubowymi do stosowania w węzłach połączeniowych dźwigarów z czołownicami lekkich suwnic. Węzły złożone ze złączy będących przedmiotem projektu charakteryzować się będą nośnością nie mniejszą niż węzły o konwencjonalnej budowie. Budowa i technologia wykonania nowej generacji złączy eliminuje jednocześnie z procesu budowy dźwignic operacje technologiczne typowe dla konwencjonalnej technologii łączenia elementów ustrojów nośnych, które wymagają stosowania wielkogabarytowych obrabiarek, generując tym samym duże nakłady czasowe i finansowych.
Projekty koncepcyjne, obliczenia, badania laboratoryjne i eksploatacyjne dla Fabryki Maszyn Budowlanych FADROMA
Katedra przez długie lata systematycznie współpracowała z fabryką. W wyniku tej owocnej współpracy powstało szereg nowatorskich rozwiązań przegubowych ładowarek łyżkowych sprawdzonych w praktyce a FMB FADROMA zdobyła przed laty znakomitą renomę nie tylko w Polsce ale i za granicą.
Zadanie inwestycyjne HMC/69/2005 dla KGHM Polska Miedź S.A. Oddział Huta Miedzi „CEDYNIA” nt.: „ Stanowiska na podwoziu kołowym z wychylnym blatem do czyszczenia i transportu łańcuchów zaporowych”
Opracowano koncepcję i projekt wykonawczy stanowiska, które zostało z powodzeniem zastosowane Hucie Miedzi „CEDYNIA”.
Projekt Badawczy KBN nr 7 S101 007 06 nt.; „Aktywny układ bezpieczeństwa pracy ładowarek łyżkowych zintegrowany z automatycznym sterowaniem zespołu roboczego”
W wyniku grantu powstał prototyp układu zabudowany na ładowarce łyżkowej Ł220 oraz patent. Za to innowacyjne rozwiązanie prof. Piotr Dudziński uzyskał złoty medal innowacyjnych targach BRUSSELS EUREKA 2002 w BRUKSELI.
