Działalność patentowa w dziedzinie konstrukcji sprzęgieł pneumatycznych oraz ich zastosowania w układach mechanicznych

Mechanical systems with combustion engines, compressors, pumps and fans, can be characterized as torsionally oscillating mechanical system (TOMS). It is therefore necessary to control their dangerous torsional vibrations. It was confirmed that dangerous torsional vibration can be reduced to acceptable level by an appropriate adjustment, respectively by tuning the TOMS. According to several authors, the most appropriate way of system tuning is application of suitable flexible element, which is flexible shaft coupling. It turned out that one of the types of shaft couplings, which are particularly suited to meeting this objective are pneumatic flexible shaft couplings, to act as so-called pneumatic tuners of torsional oscillations. The issue of research and development of pneumatic tuners of torsional oscillations, among other things is, long-term in the focus of the author. The existence of tuners creates the opportunity to develop new ways of tuning torsionally oscillating mechanical systems. The aim of article will highlight the author's patent activity in the development of pneumatic tuners of torsional oscillations and their applications in torsionally oscillating mechanical systems.Układy mechaniczne z silnikami spalinowymi, sprężarkami, pompami i wentylatorami można określić jako układy mechaniczne drgające skrętnie (UMDS). Z tego powodu konieczne jest opanowanie ich niebezpiecznego drgania skrętnego. Zostało potwierdzone, że niebezpieczne drganie skrętne można zmniejszyć do dopuszczalnego stopnia przez odpowiednią zmianę, czyli dostrojenie UMDS. Według wielu autorów najlepszym sposobem dostrojenia układu jest zastosowanie odpowiedniego elementu elastycznego, za który uważane jest sprzęgło elastyczne łączące wały. Okazało się, że jednym z typów sprzęgieł łączących wały, które są szczególnie wskazane do osiągnięcia tego celu, są pneumatyczne sprzęgła elastyczne łączące wały, które pełnią funkcję tzw. tłumików drgań skrętnych. Problematyka rozwoju i badań pneumatycznych tłumików drgań skrętnych, oprócz innych zagadnień, od wielu lat znajduje się w centrum zainteresowań autora. Istnienie tłumików stwarza możliwość stosowania nowych sposobów strojenia układów mechanicznych drgających skrętnie. Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie działalności patentowej autora w dziedzinie konstruowania pneumatycznych tłumików drgań skrętnych oraz ich zastosowania w układach mechanicznych drgających skrętnie

Badania i zastosowanie uniwersalnego systemu regulacji pozwalającego zapanować nad źródłem wzbudzania układów mechanicznych

In general terms the mechanical systems (MS) means the system of driving and driven machines arranged to perform the required work. We divide them into MS operating with constant speed and MS working with a range of speed. In terms of dynamics we understand MS as a system of masses connected with flexible links, it means systems that are able to oscillate. Especially piston machines bring heavy torsional excitation into the system, which causes oscillation, vibration, and hence their noise. Governing of the torsional vibration, as a source of MS excitation, on a basis of results of our research, can be achieved by applying a pneumatic coupling tuned by the proposed universal control system. On this basis, it can be concluded that with given connection a new continuous tuning method in steady state a connection of MS is created. Therefore, the aim of project will be the research, application and analysis of the function of universal control system for governing the MS excitation source with proposed method.Ogólnie przez pojęcie układów mechanicznych (UM) rozumiemy układy napędowe oraz napędzane maszyn ustawione wobec siebie w taki sposób, aby mogły wykonywać wymaganą pracę. Dzielimy je na UM pracujące na stałych obrotach oraz na UM pracujące w zakresie obrotów roboczych. Z punktu widzenia dynamiki UM traktujemy jako układy mas powiązanych ze sobą w sprężysty sposób, a więc układy, które mogą drgać. Przede wszystkim maszyny tłokowe wprowadzają do danych układów znaczne wzbudzenie skrętne, które powoduje rozedrganie, wibracje, a przez to także wydawany przez układy hałas. Opanowanie drgania skrętnego jako źródła budzenia UM na podstawie wyników naszych badań można osiągnąć przez zastosowanie sprzęgła pneumatycznego strojonego przez zaprojektowany uniwersalny układ regulacji. Oparając się na tym, możemy stwierdzić, że dzięki temu połączeniu powstaje nowy sposób płynnej regulacji UM w ustalonym stanie. Dlatego też celem projektu będą badania, zastosowanie oraz analiza działania uniwersalnego systemu regulacji przy zapewnieniu zapanowania nad źródłem wzbudzania UM w zaprojektowany przez nas sposób

Elastyczne sprzęgło pneumatyczne

Main effort of every design engineer is reduction of torsional oscillation in any mechanical system. At present this problem can be solved by means of a suitable modification of dynamic properties of flexible shaft couplings according to dynamics in the given systems. But the dynamic properties of nowadays-applied flexible couplings are not unchangeable because of aging and fatigue processes occurring in flexible coupling elements. Result of this fact causes detuning of mechanical system. Taking into consideration the above-mentioned situation, we suggest for mechanical systems application of a newly developed pneumatic couplings that have constant characteristic features during the whole current operation and thus they have a positive influence on the system running.Głównym zadaniem inżyniera konstruktora układów napędowych jest takie zaprojektowanie tego układu, aby poziom drań skrętnych generowany przez zmienny moment obrotowy był jak najmniejszy. Problem ten może być rozwiązany przez zastosowanie sprzęgła podatnego o odpowiednich własnościach sprężysto-tłumiących, umożliwiających redukcję drgań skrętnych układu napędowego. Obecnie stosowane sprzęgła podatne posiadają niezmienne charakterystyki, które nie umożliwiają dostosowania się do danego układu napędowego. W artykule przedstawiono budowę i badania sprzęgła pneumatycznego, umożliwiającego dostosowanie charakterystyki do pracy układu napędowego

Nowe sposoby dostrajania mechanicznych układów napędowych podczas ich eksploatacji

The main purpose of this paper is to inform the technical community about new tuning methods of torsional oscillating mechanical systems (TOMS) during operation in a steady state by means of application of pneumatic flexible shaft couplings. It is possible to change the torsional stiffness of pneumatic couplings by means of a change of gaseous medium pressure either out of operation or during operation. There are two possibilities how to tune the torsional oscillating mechanical systems: - tuning of torsion oscillating mechanical systems out of operation, what fulfils condition of given system tuning, - tuning of torsion oscillating mechanical systems during operation in a steady state, what fulfils condition of given system continual tuning. The basic principle of TOMS tuning during operation in the steady state consists in an adjustment of basic dynamical properties of pneumatic coupling according to the system dynamics. This adjustment can be made by means of a regulation system working in regulation circuit arrangement with a feedback. In this way it is possible to change dynamical properties of pneumatic coupling continuously with regard to dynamic of mechanical system, so thatCelem niniejszego artykułu jest przedstawienie informacji o nowych sposobach dostrajania drgających skrętnie mechanicznych układów napęndowych (DSMUN) pracujących w stanie ustalonym. Sposoby te polegają na zastosowaniu podatnych sprzęgieł pneumatycznych. Zmiana sztywności skrętnej sprzęgła pneumatycznego może być realizowana przez zmianę ciśnienia medium gazowego, i to zarówno w stanie niepracującym, jak i podczas pracy układu napędowego. Z tego wynikają dwa proponowane sposoby dostrajania drgających skrętnie układów mechanicznych: - dostrajanie DSMUN w stanie niepracującym w celu spełnienia warunków tak zwanego strojenia parametrów danego układu, - dostrajanie DSUMN podczas ich eksploatacji w stanie ustalonym w celu spełnienia warunków tak zwanego płynnego dostrajania parametrów danego układu. Charakter dostrajania DSMUN podczas eksploatacji w ustalonym stanie pracy wynika z odpowiedniej adaptacji podstawowej charakterystyki dynamicznej sprzęgła pneumatycznego do dynamiki układu. Adaptacja jest realizowana przez system regulacyjny, który tworzy zamkniętą pętlę sterowania ze sprzężeniem zwrotnym. Pozwala to na ciągłe zmiany, czyli dostosowanie charakterystyki dynamicznej sprzęgła pneumatycznego do układu mechanicznego w taki sposób, aby w trakcie działania systemu nie wystąpiły niebezpieczne drgania skrętne

Kontrolowanie drgań skrętnych w systemach mechanicznych przez wprowadzenie elastycznego sprzęgła pneumatycznego

For achievement of the goal to decrease, eventually eliminate the dangerous torsional oscillations, it is necessary any torsionally oscillating mechanical system to preliminary tune. The expression “tuning of mechanical system” means a suitable adjustment of dynamic properties, especially of dynamic torsional stiffness of flexible shaft clutch to dynamic of given system. Via application of pneumatic tuners of torsional oscillations developed by us it is possible to realize a change of their dynamic stiffness by a change of a pressure of a gaseous medium either during non-working or during working regime of given mechanical systems. Based on this, a two ways of tuning of torsionally oscillating mechanical systems are suggested: • tuning of the torsionally oscillating mechanical systems in non-working regime, • tuning of the torsionally oscillating mechanical systems in stabile state. The aim of the submitted paper is to present of both ways of mechanical systems tuning, via application of the pneumatic tuners of torsional oscillations.Aby osiągnąć cel, którym jest zmniejszenie, a w efekcie końcowym eliminacją niebezpiecznych oscylacji skrętnych, konieczne jest ustawienie wstępne każdego drgającego skrętnie systemu mechanicznego. Poprzez „ustawienie mechanicznego systemu” rozumie się odpowiednie dostosowanie dynamicznych właściwości, szczególnie dynamicznej sztywności skrętnej elastycznego sprzęgła, do dynamiki danego systemu. Poprzez zastosowanie pneumatycznych tunerów drgań skrętnych opracowanych przez nas możliwa jest realizacja zmian w sztywności dynamicznej za pomocą zmiany ciśnienia czynnika gazowego albo podczas stanu spoczynku lub stanu pracy urządzenia dla danego systemu mechanicznego. Na tej podstawie sugeruje się dwa sposoby tuningu drgających skrętnie systemów mechanicznych: • tuning drgających skrętnie systemów mechanicznych w stanie spoczynku urządzeń, • tuning w stanie stabilnym. Celem przedłożonej pracy jest prezentacja obu sposobów tuningu mechanicznych systemów z użyciem pneumatycznych tunerów dla drgań skrętnych

Cele projektu grantowego: „Badania i zastosowanie uniwersalnego systemu regulacji, pozwalającego zapanować nad źródłem wzbudzania układów mechanicznych”

In general terms the mechanical systems (MS) means the system of driving and driven machines arranged to perform the required work. We divide them into MS operating with constant speed and MS working with a range of speed. In terms of dynamics we understand MS as a system of masses connected with flexible links, it means systems that are able to oscillate. Especially piston machines bring heavy torsional excitation into the system, which causes oscillation, vibration, and hence their noise. Governing of the torsional vibration, as a source of MS excitation, on a basis of results of our research, can be achieved by applying a pneumatic coupling tuned by the proposed universal control system. On this basis, it can be concluded that with given connection a new continuous tuning method in steady state a connection of MS is created. Therefore, the aim of project will be the research, application and analysis of the function of universal control system for governing the MS excitation source with proposed method.Ogólnie pod pojęciem układów mechanicznych (UM) rozumiemy układy napędowe oraz napędzane maszyn, ustawione wobec siebie w taki sposób, aby mogły wykonywać wymaganą pracę. Dzielimy je na UM pracujące przy stałych obrotach oraz na UM pracujące w zakresie obrotów roboczych. Z punktu widzenia dynamiki UM traktujemy jako układy mas powiązanych ze sobą w sprężysty sposób, a więc układy, które mogą drgać. Przede wszystkim maszyny tłokowe wprowadzają do danych układów znaczne wzbudzenie skrętne, które powoduje wibracje, a przez to także wydawany przez układy hałas. Redukcję drgań skrętnych, jako źródła wzbudzenia UM, na podstawie wyników naszych badań, można osiągnąć przez zastosowanie sprzęgła pneumatycznego strojonego przez zaprojektowany uniwersalny układ regulacji. Na tej podstawie możemy stwierdzić, że dzięki temu połączeniu powstaje nowy sposób płynnej regulacji UM w ustalonym stanie. Dlatego też celem projektu będą badania, zastosowanie oraz analiza działania uniwersalnego systemu regulacji, przy zapewnieniu zapanowania nad źródłem wzbudzania UM w zaprojektowany przez nas sposób

Wpływ temperatury elementu elastycznego na właściwości charakterystyczne sprzęgieł elastycznych

The presented article deals with issue of characteristics changes of flexible shaft couplings used in drive systems of transport devices (dynamic torsional stiffness and damping coefficient) which is caused by influence of increase or decrease of flexible elements temperature. The influence is presented on a unit and percentage change of dynamic characteristics of four selected flexible couplings with rubber, plastic and pneumatic flexible elements. Identification of influence of flexible element temperature was done through experimental measurement on kinematic excitation device with free mass on the output.Niniejszy artykuł jest poświęcony zagadnieniu zmiany właściwości charakterystycznych (dynamicznej sztywności skrętnej oraz współczynnika tłumienia) sprzęgieł elastycznych łączących wały, stosowanych w układach napędowych urządzeń transportowych, pod wpływem wzrostu lub obniżenia temperatury elementu elastycznego. Wpływ ten został przedstawiony na przykładzie zmian jednostkowej oraz procentowej właściwości dynamicznych czterech wybranych typów sprzęgieł elastycznych, łączących wały z gumowymi, plastikowymi oraz pneumatycznymi elementami elastycznymi. Określenie wpływu temperatury elementu elastycznego zostało przeprowadzone w formie pomiarów eksperymentalnych, wykonywanych na urządzeniu ze wzbudzaniem kinematycznym oraz swobodną masą początkową

Wyniki pomiarów efektów przejściowych przy zmianie ciśnienia powietrza w pneumatycznym sprzęgle podczas działania systemu mechanicznego

At our department we pay attention in the long term to the pneumatic flexible shaft couplings – their development, research and application to the torsionally oscillating mechanical systems (TOMS). Their main advantage is, that gaseous medium pressure change in their compression space causes a change of the dynamic torsional stiffness and thereby the natural frequency of the mechanical system. This fact we use by tuning of mechanical systems, especially during its operation and therefore is necessary to know the character of the transitional effects at pressure changes in the coupling. This paper deals with presentation and evaluation of measured processes of transitional effects at rapid and slow air pressure changes in pneumatic coupling, applied in specific TOMS.Od dłuższego czasu, na naszym Wydziale szczególnie skupiamy się na elastycznych sprzęgłach pneumatycznych – interesuje nas ich rozwój, badania z nimi związane oraz ich zastosowanie w drgających skrętnie systemach mechanicznych (TOMS). Ich podstawową zaletą jest fakt, iż zmiana ciśnienia czynnika gazowego w przestrzeni kompresji powoduje zmianę dynamicznej sztywności skrętnej i w rezultacie zmianę częstotliwości własnej systemu mechanicznego. Fakt ten jest wykorzystywany w tuningu systemów mechanicznych, szczególnie podczas pracy urządzenia, a zatem istotna jest wiedza dotyczaca charakteru efektów przejściowych przy zmianach ciśnienia w sprzęgle. Niniejszy artykuł stanowi prezentację i ocenę zmierzonych procesów efektów przejęciowych w przypadku szybkiej i wolnej zmiany cięnienia powietrza w pneumatycznym sprzęgle, zastosowanym szczególnie w TOMS

Tworzenie matematyczno-fizycznego modelu pneumatycznych sprzęgieł elastycznych łączących wały

On our department we deal with the research and development of pneumatic flexible shaft couplings. The aim of this paper is to present the way to determine the static load characteristics of pneumatic coupling. By this method, the pneumatic flexible shaft coupling is described by a mathematical and physical model which parameters are determined from the results of static load characteristics measurement.W naszej pracowni zajmujemy się badaniami i rozwojem pneumatycznych sprzęgieł elestycznych łączących wały. Celem artykułu jest przedstawienie nowego sposobu określania właściwości statycznych pneumatycznych sprzęgieł elestycznych łączących wały. W podanym sposobie pneumatyczne sprzęgło elastyczne łączące wały jest opisane przez model matematyczno-fizyczny, którego parametry są wyznaczone na podstawie wyników pomiarów eksperymentalnych jego statycznych charakterystyk obciążenia