Zaawansowane techniki wytwarzania przekładni lotniczych

TEMAT PROJEKTU: „Zaawansowane techniki wytwarzania przekładni lotniczych ”
Akronim projektu: „INNOGEAR”
Numer umowy: INNOLOT/I/10/NCBR/2014
…
Okres realizacji:
01.07.2013 – 31.12.2017
…
Nazwa beneficjenta:
Akademia Górniczo-Hutnicza
im. Stanisława Staszica w Krakowie
Całkowita wartość projektu – 56 000 000,00
Wartość dofinansowania – 28 000 000,00
Kwota dla AGH – 843 378,57
Projekt realizowany jest przez Konsorcjum w składzie:
LIDER: Wytwórnia Sprzętu Komunikacyjnego „PZL-Rzeszów” SA
PARTNERZY: Akademia Górniczo –Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Politechnika
Wrocławska, Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukaszewicza, Politechnika Śląska w
Gliwicach, Politechnika Krakowska, Politechnika Warszawska, Hispano Suiza Polska Sp. z
o. o., Toni Alutec Sp. z o. o., Instytut Mechaniki Precyzyjnej
Krótki opis prac projektowych:
Celem projektu jest opracowanie modeli i programu oraz wykonanie symulacji procesów obróbki
cieplnej pierścienia przed obróbką wykańczającą. W ramach projektu zrealizowane zostaną
następujące zadania:
• Opracowanie modeli cieplnego i mechanicznego w procesie swobodnego normalizowania i
hartowania koła. W ramach niniejszego zadania zostanie opracowany model numeryczny procesu
hartowania swobodnego uwzględniającego wpływ towarzyszących etapów np. chłodzenia
swobodnego podczas przemieszczania wyrobu z pieca do wanny hartowniczej. W tym przypadku
prace skupią się na:
- opracowaniu i zdyskretyzowaniu geometrii analizowanego wyrobu oraz narzędzi
wykorzystywanych podczas tego etapu np. stelaża wykorzystywanego do hartowania.
- wprowadzeniu warunków brzegowych procesu.
- uwzględnieniu wpływu zanurzania swobodnego w oleju i związanych z tym możliwych perturbacji.
• Opracowanie programu do symulacji pola temperatury oraz pół odkształceń i naprężeń w
procesie obróbki cieplnej. Na bazie zadania 1 zrealizowanego w niniejszym WP zostanie
opracowany autorski program do analizy pola temperatury i odkształceń. Na tym etapie konieczne
będzie rozwiązanie zagadnień opracowania:
- metod importowania geometrii i siatek dla analizowanych obiektów z oprogramowania CAD i
dostosowania do potrzeb modelowania MES.
- algorytmów zarządzania siatką w trakcie symulacji adaptacyjną metodą MES.
- procedur całkowania numerycznego dla wybranego modelu termo-mechanicznego z
uwzględnieniem wybranego typu elementów i rzędu aproksymacji.
- technik rozwiązywania układów równań nieliniowych oraz liniowych powstałych w efekcie
dyskretyzacji dla opracowanego modelu matematycznego procesu.
• Identyfikacja warunków brzegowych oraz własności termofizycznych i mechanicznych.
Do wyznaczenia pola temperatury podczas obróbki cieplnej konieczna jest znajomość warunków
jednoznaczności rozwiązania modelu matematycznego do których zalicza się m.in. warunki
brzegowe wymiany ciepła na powierzchni chłodzonego elementu oraz właściwości termofizyczne
materiału próbki. W tego typu procesach, a szczególnie podczas hartowania warunki brzegowe są
nieliniowe i charakteryzują się dużą dynamiką zmian i asymetrią. Identyfikacja musi zatem
odbywać się indywidualnie dla konkretnego procesu obróbki cieplnej. Z uwagi na bardzo
ograniczone możliwości bezpośredniego pomiaru do wyznaczenia warunków brzegowych
zastosowane zostanie rozwiązanie brzegowego zagadnienia odwrotnego. Na zaprojektowanym i
zbudowanym w tym celu stanowisku laboratoryjnym zostaną wykonane pomiary pola temperatury
w próbce podczas jej obróbki cieplnej z użyciem chłodziwa stosowanego w rzeczywistym procesie
przemysłowym. Na tej podstawie zostaną wykonane obliczenia pozwalające na wyznaczenie
współczynników przejmowania ciepła lub gęstości strumienia ciepła wymienianego pomiędzy
chłodziwem a powierzchnią chłodzonego materiału zależnie od jej temperatury. Eksperymenty
zostaną wykonane dla różnych prędkości przepływu czynnika względem badanej powierzchni i jej
różnej konfiguracji względem wektora średniej prędkości przepływu (prostopadle i stycznie) w
sposób uwzględniający rzeczywisty przepływ czynnika w warunkach przemysłowych. Do
określenia przewodności cieplnej oraz ciepła właściwego przewiduje się wykonanie pomiarów na
specjalistycznym stanowisku badawczym wykorzystującym metodę impulsową pomiaru
dyfuzyjności cieplnej, która pozwoli określić zmienne z temperaturą właściwości materiału,
poczynając od otoczenia aż do temperatury obróbki cieplnej. Uzyskane wyniki posłużą do
zwiększenia dokładności oznaczenia warunków brzegowych wymiany ciepła oraz poprawnej
symulacji pól temperatury, odkształceń i naprężeń.
• Wykonanie obliczeń naprężeń i odkształceń. Na bazie opracowanych narzędzi numerycznych w
poprzednich zadaniach zostanie przeprowadzona seria obliczeń numerycznych z uwzględnieniem
różnych warunków realizacji procesu.
• Weryfikacja modelu w oparciu o próby swobodnego normalizowania i hartowania.
kontakt: dr inż. Łukasz Rauch, e-mail: [email protected]; tel +12 617 38 75
PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY ZE ŚRODKÓW
EURPOEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO
W RAMACH PROGRAMU OPERACYJNEGO INNOWACYJNA GOSPODARKA