5 października 2022

Wybor redakcji 2013

 

Pod koniec lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku w USA sprzedawano duże ilości polskich obrabiarek po cenach bardzo zbliżonych do cen podobnych obrabiarek niemieckich, czy szwajcarskich. Przewaga konkurencyjna naszych maszyn polegała na ekspresowym serwisie, który był możliwy dzięki pracy polskich inżynierów serwisowych.

Aleksander Łukomski

Inżynierowie ci – pracownicy polskich fabryk obrabiarek, przebywali w  USA na delegacjach służbowych i  mieli płacone diety w  wysokości, bodajże, 14 $ dziennie. W tamtych czasach nie były to małe kwoty, biorąc pod uwagę, że średnie wynagrodzenie miesięczne w  Polsce wynosiło – po kursie czarnorynkowym – około 20 $. Praca ta nie była łatwa. Serwisant mieszkający w jednym z czterech miast amerykańskich, np. Chicago, musiał dolecieć samolotem w pobliże lokalizacji awaryjnej obrabiarki, wypożyczyć samochód, dojechać, rozpoznać awarię i naprawić obrabiarkę. Dwa, trzy razy mu się to nie udało – wracał do kraju. Kolejka chętnych była duża. Jednym z ciekawszych aspektów tego serwisu był system części zamiennych funkcjonujący w USA, z których korzystano podczas napraw. Jeżeli nie udało się przewidzieć i zabrać właściwej części z  naszego magazynu, można było często, na miejscu, skorzystać z amerykańskich zautomatyzowanych magazynów części zamiennych.

obrabiarka
Obrabiarka zespołowa typu LKP

Należało jedynie dokładnie opisać część, poprzez podanie wymiarów i  materiału, i  system komputerowy wyszukiwał spośród kilkudziesięciu tysięcy części najbardziej zbliżoną, po czym po naciśnięciu odpowiedniego przycisku, część lądowała „na biurku” magazyniera. Wystarczyło nieraz tylko wywiercić jakiś otwór lub trochę przetoczyć element i część pasowała. Polscy inżynierowie na ogół dobrze sobie radzili z tym systemem i z całym serwisem. Można uznać, że okres ten, końca lat siedemdziesiątych i  dobra sprzedaż polskich obrabiarek na zagranicznych rynkach stanowiły kulminację w rozwoju polskiego przemysłu obrabiarkowego. Mieściliśmy się wówczas w  pierwszej dziesiątce światowych producentów obrabiarek. Produkcja dziesiątków tysięcy obrabiarek rocznie w Polsce w tamtym okresie, nie powstała z niczego. Rozwój tego przemysłu miał u nas bowiem solidne podstawy. Wiele fabryk obrabiarek powstało z początkiem XX wieku i wcześniej. Dzisiaj wiele z nich obchodzi (a inne obchodziłyby, gdyby przetrwały) stulecie istnienia. Niektóre, jak FAMOT, istnieją już ponad sto lat. Są też takie, po których ślad już zaginął. Początki przemysłu obrabiarkowego w Polsce sięgają lat siedemdziesiątych XIX wieku, a  więc nie odbiegają zbytnio od początków tego przemysłu np. w Niemczech. W przedwojennej Polsce bardzo dużo pomagali inżynierowie polscy z USA, dostarczając duże ilości dokumentacji, a także służąc swoim doświadczeniem w rozwoju polskiego przemysłu. Polscy producenci obrabiarek skrawających RAFAMET, PORĘBA, DEFUM, AVIA, JAFO, JOTES, MECHANICY, ANDRYCHÓW, H. Cegielski i wielu innych byli znani nie tylko specjalistom od obróbki skrawaniem, ale często i przeciętnemu Polakowi, który z obrabiarkami miał niewiele do czynienia. Przemysł obrabiarkowy jest bardzo ważny dla gospodarki.

detale obrabiane na obrabiarce zespolowej typu LKP
Detale obrabiane na obrabiarce zespołowej typu LKP (widocznej na poprzedniej fotografii)

Obrabiarki służą w  dużej mierze wykonywaniu maszyn, które z  kolei wytwarzają produkty rynkowe.
Branża ta wywiera więc znaczący wpływ na pozostałe gałęzie przemysłu. Myślę, że można zaryzykować twierdzenie, że konstruktor, technolog, a  także pozostali pracownicy fabryki obrabiarek, jeżeli potrafią wykonać dobrą obrabiarkę, to w zasadzie potrafią skonstruować i  wykonać wszystkie inne urządzenia i  mechanizmy, nawet najbardziej skomplikowane, na wysokim poziomie.

Kraj, w którym wykonuje się w wielu fabrykach dużą ilość dobrych obrabiarek, ma cały przemysł na dobrym, wysokim poziomie. W produkcji obrabiarek zawarta jest ogromna kumulacja wiedzy technicznej. Wykonanie nowoczesnej obrabiarki o dużej dokładności wymaga  szerokiej wiedzy z dziedzin takich, jak: materiałoznawstwo, odlewnictwo, spawalnictwo, dokładna obróbka skrawaniem, tolerancje, pasowania i pomiary, drgania, kinematyka, łożyskowanie, uszczelnienia, koła zębate, wraz z nowoczesną ich obróbką, i inne przekładnie, pneumatyka, hydraulika, napędy i sterowanie elektryczne, smarowanie, w tym systemy centralnego smarowania, technologia wykonania, systemy chłodzenia i odwiórowania, narzędzia i teoria skrawania, i wielu jeszcze innych dziedzin wiedzy technicznej i praktycznej (głównie od konstruktora, który tę wiedzę musi przelać na dokumentację konstrukcyjną). Nie wspominając o sprawach związanych z bezpieczeństwem obrabiarek, bo to one zwłaszcza podlegają Dyrektywie Maszynowej i innym, niekiedy trudnym do spełnienia, przepisom. Dzisiaj, co prawda, jest wiele wyspecjalizowanych firm wykonujących gotowe, doskonałej jakości, zespoły obrabiarek, jak choćby elektrowrzeciona, czy nawet kompletne wrzecienniki, gotowe sterowania, zespoły chłodzenia i odwiórowania, czy  narzędzia. Jednak mimo to, współczesna produkcja obrabiarek nie jest tylko składaniem ich z gotowych zespołów i nie zwalnia konstruktora z posiadania jak największej wiedzy technicznej.

Linia obrobcza LLP 14
Linia obróbcza LLP 14

Wiedza na temat budowy obrabiarek powstawała w biurach konstrukcyjnych i technologicznych fabryk obrabiarek, ale też w różnych innych instytucjach, jak na przykład KOPROTECH, CBKO Pruszków, IOS Kraków, Politechniki. Związana też była z nazwiskami wybitnych konstruktorów obrabiarek lub ludzi którzy wywarli wpływ na cała branżę. Spośród wielu wybitnych twórców wymienić można przykładowo Lucjana Wrotnego i Mariana Balula, na których podręcznikach wychowało się wiele roczników studentów, później dobrych konstruktorów obrabiarek, czy Andrzeja Zielińskiego, który nauczył polskich inżynierów hydrauliki obrabiarkowej. Profesor Marian Tutak z Politechniki Poznańskiej, który poza działalnością pedagogiczną był głównym konstruktorem w fabryce obrabiarek H. Cegielski, czy później dyrektorem technicznym w Zakładzie Doświadczalnym w WIEPOFAMIE. Wielu wybitnych naukowców pracowało w przemyśle, stąd ich duża wiedza praktyczna. Bardzo często ludzie ci cieszyli się wielkim szacunkiem wśród młodych inżynierów, graniczącym niekiedy z nabożną czcią. Współpraca pomiędzy ośrodkami naukowymi, naukowcami a przemysłem była o niebo lepsza niż obecnie.

obrabiarka zespolowa do obrobki walu korbowego
Obrabiarka zespołowa do obróbki wału korbowego

Specyficznym rodzajem obrabiarek, trochę niejako w tle całego przemysłu obrabiarkowego, są obrabiarki specjalne, a wśród nich obrabiarki zespołowe. Cechuje je pewna jednostkowość, a jednocześnie możliwość ich budowy ze zunifikowanych zespołów (chociaż nie zawsze w obrabiarkach specjalnych ta unifikacja może być zastosowana). Inną cechą szczególną jest często duża koncentracja zabiegów i operacji w jednej maszynie. Maszyny te (zwłaszcza  obrabiarki zespołowe) umożliwiły dokonanie skoku jakościowego w polskim przemyśle powojennym rozwijając produkcję wielkoseryjną, a ta jak wiadomo wymusza działania optymalizacyjne w konstrukcji produktu, w technologii, kontroli jakości, ale też w logistyce, rozwoju służb narzędziowych i utrzymania ruchu.
Zapotrzebowanie na obrabiarki specjalne (w tym szczególnie na obrabiarki zespołowe i linie obróbcze) było w latach 60-tych i 70-tych ubiegłego wieku ogromne. Płynęło głównie z szybko rozwijającego się przemysłu motoryzacyjnego. Fabryki samochodów FSO w Warszawie, FSM w Tychach, URSUS i inne fabryki zespołów i podzespołów dla przemysłu motoryzacyjnego (np. silników benzynowych i wysokoprężnych), potrzebowały ogromnych ilości tych obrabiarek. Polski przemysł motoryzacyjny produkował wtedy ponad milion różnych pojazdów samochodowych, nie licząc ogromnej liczby motocykli i motorowerów, których producenci też stali u bram fabryk obrabiarek zespołowych.

obrabiarka z wymiennymi skrzynkami wielowrzecionowymi
Obrabiarka z wymiennymi skrzynkami wielowrzecionowymi

Budową obrabiarek zespołowych zajmowały się wtedy: Fabryka Obrabiarek Specjalnych Ponar - WIEPOFAMA, Fabryka Obrabiarek Precyzyjnych Ponar Pruszków, później FUM Warka oraz w mniejszym stopniu CBKOW -  KOPROTECH Warszawa, a także Fabryka Maszyn KOWARY. Pojedyncze obrabiarki budowane były w fabrykach motoryzacyjnych przez służby utrzymania ruchu z zespołów kupowanych w fabrykach obrabiarek. Kilka obrabiarek specjalnych zaprojektowano i zbudowano też w biurze projektów Taskoprojekt, gdzie obrabiarki specjalne powstają i dzisiaj. Chociaż dzisiaj z innych powodów niż wtedy, wiele lat wstecz. Wtedy omijano w ten sposób kolejkę oczekujących na obrabiarki zespołowe w fabrykach obrabiarek. Inne branże niż motoryzacyjna praktycznie nie miały szans na zakupienie specjalnej obrabiarki w kraju. No, może poza fabrykami armatury hydraulicznej większych rozmiarów, czy silnikami elektrycznymi. Zdarzały się jednak przypadki kupowania obrabiarek z WIEPOFAMY, np. w branży przemysłu kolejowego w eksporcie wewnętrznym, za dolary, które z kolei były potrzebne wtedy w fabryce obrabiarek na kupowanie za granicą głównie uszczelek, ale też aparatury hydraulicznej, narzędzi czy niektórych łożysk, zwłaszcza wrzecionowych.

obrabiarka typu LLP do obrobki korpusow zaworow
Obrabiarka typu LLP do obróbki korpusów zaworów


Obrabiarki zespołowe, jak z definicji wynika, są to obrabiarki specjalne, zbudowane systemem składanym ze znormalizowanych zespołów i uzupełnione zespołami specjalnymi, dostosowane do obróbki jednakowych lub technologicznie podobnych przedmiotów. Do budowy tych obrabiarek stosuje się zespoły normalizowane lub typizowane, osiągając dzięki temu ich zamienność, mniejsze koszty i przede wszystkim krótsze czasy wykonania. W WIEPOFAMIE katalog zespołów znormalizowanych obejmował 230 pozycji. Były tam jednostki wiertarskie, gwinciarskie, wrzecienniki frezarskie, wytaczarskie, zespoły posuwowe, podstawy, narzędzia specjalne, głowice wielowrzecionowe, planujące i wiele innych. Mimo tej ilości zespołów unifikacja była jeszcze zbyt mała w stosunku do ilości unifikacji w takiej np. angielskiej fabryce DEX, gdzie w magazynie na regałach zgromadzono wałki, koła zębate, wrzeciona i korpusy. Można było wtedy nawet w ciągu jednego dnia zbudować prawie każdy wrzeciennik wiertarski czy wytaczarski, a w kilka dni – kompletną obrabiarkę. Sukces angielskiej fabryki, w której pracowali polscy inżynierowie zaowocował podobnym działaniem w polskiej WIEPOFAMIE. Zunifikowano wrzecienniki wiertarskie (jedenaście typowielkości), frezarskie (trzy typowielkości), zunifikowano wałki, koła zębate i korpusy, reduktory i sprzęgła. Dało to możliwość znacznego uproszczenie konstrukcji i skrócenia czasu budowy typowych obrabiarek zespołowych, których części znajdowały się w magazynie.  Jeżeli chodzi o czas budowy, nie udało się jednak pobić Anglików. Sam proces unifikacji był ciekawy i wymagał bardzo twórczego podejścia. Efektem była swego rodzaju „tablica Mendelejewa”, w której rozmieszczano już wykonane zespoły zunifikowane i te, które dopiero czekały na skonstruowanie w miarę zamawiania ich przez klienta. W związku z tym cała unifikacja była opłacana przez kolejnych klientów. Ciekawie wyglądał rysunek zestawieniowy zunifikowanego wrzeciennika wielowrzecionowego w formie schematu kinematycznego z odnośnikami z kodami poszczególnych zespołów wałków, wrzecion, korpusu itd. Widok wrzeciennika z przodu to były w zasadzie ponumerowane osie wrzecion i wałków. Taki rysunek zestawieniowy powstawał w jeden dzień, a kompletna dokumentacja obrabiarki niekiedy nawet w kilka dni, maksymalnie kilka tygodni, dla bardziej skomplikowanych. Dzięki unifikacji znacznie poprawia się jakość obrabiarek, bo poprzez częste stosowanie zunifikowanych zespołów doprowadzone one zostają do perfekcji.

Obrabiarka zespolowa karuzelowa
Obrabiarka zespołowa karuzelowa

Dużą wydajność obróbki w obrabiarkach zespołowych uzyskuje się przez zapewnienie ciągłości ruchu, odpowiednią organizację pozwalającą na skrócenie czasów maszynowych i pomocniczych, obróbkę wielonarzędziową i wielostronną. Wydajność ta jest znacznie zwiększona w stosunku do maszyn konwencjonalnych. Wierci się lub gwintuje np. wiele otworów w jednej operacji, niekiedy nawet kilkadziesiąt, lub frezuje kilka płaszczyzn jednocześnie i to z różnych stron. Podobnie jest z wytaczaniem skomplikowanych otworów, gdzie za pomocą specjalnego wytaczadła wieloostrzowego, za jednym przejściem uzyskuje się dokładnie wytoczony otwór wielostopniowy, często z fazami, rowkami, a niekiedy też łącznie z toczeniem poprzecznym lub po stożku. Najczęściej dzieje się to jednocześnie na kilku stanowiskach obrabiarki.
Przez lata konstruowania obrabiarek zespołowych wypracowano wiele rozwiązań konstrukcyjnych, które w efekcie doprowadziły do powstania bardzo wydajnych maszyn, zastępujących większą liczbę obrabiarek ogólnego przeznaczenia, dających wielkie oszczędności powierzchni produkcyjnej i oszczędności ludzi obsługi. Wtedy, w latach 70-tych ubiegłego wieku większość obrabiarek zespołowych w Polsce projektowanych było na roczny program produkcji rzędu 100-150 tysięcy sztuk obrabianych detali. Dzisiaj zdarzają się obrabiarki zespołowe, które potrafią wykonać program roczny na poziomie 1 miliona sztuk, a więc dziesięć razy więcej.

Obrabiarka LSP-42 do ciecia wiercenia szyn kolejowych
Obrabiarka LSP-42 do cięcia i wiercenia szyn kolejowych

Słyszy się opinie, że obrabiarki zespołowe nie mają dzisiaj racji bytu, gdyż rolę tę przejęły automaty i centra obróbcze. Częściowo można się zgodzić z taką opinią. Automaty, zwłaszcza od czasu, gdy opanowano do perfekcji indeksowanie wrzeciona (zatrzymywanie w każdym dowolnym i dokładnym położeniu) mogą wykonywać zadania zarezerwowane dotąd dla koronnej obróbki obrabiarek zespołowych, czyli obróbki wielostronnej. Do tego wielka uniwersalność tych nowych maszyn i łatwość zmiany programu produkcji dla poszczególnych detali mogą sugerować, że są to takie jakby obrabiarki zespołowe, tylko bardziej uniwersalne. Jednak w przemyśle motoryzacyjnym i innym, charakteryzującym się wielkoseryjnością lub masowością, nadal jest miejsce dla obrabiarek zespołowych. Ogromny postęp w budowie narzędzi skrawających, zwiększenie parametrów obróbki i trwałości narzędzi, przy jednoczesnym rozwoju bardzo szybkich i precyzyjnych zespołów posuwowych, umożliwia budowę konkurencyjnych, dla centr obróbczych wysokowydajnych, obrabiarek zespołowych. Koncern samochodowy, który buduje samochody w milionach sztuk rocznie, przy wielkiej unifikacji wielu elementów silników czy osprzętu jest w dalszym ciągu zainteresowany takimi obrabiarkami. Pewnie, że dzisiaj są to często już nieco inne obrabiarki – zestawiane w linie obróbcze składające się z obrabiarek uniwersalnych, specjalizowanych i specjalnych, połączone skomplikowanym zautomatyzowanym transportem. W wyspecjalizowanych firmach można zakupić wiele nowoczesnych elementów i zespołów obrabiarek np. elektrowrzeciono ceramiczne o stałym momencie w pełnym zakresie obrotów od 0 do 3000 obr./min. Gwarantuje ono nieosiągalną w latach 70-tych precyzję. Wiele innych elektrowrzecion i zespołów do budowy obrabiarek specjalnych jest dostępnych praktycznie od ręki. Podobnie sterowania oparte o sterowniki różnych firm dają możliwość tworzenia skomplikowanych układów. Kiedyś sterowanie wykonywane było za pomocą przekaźników i sterowników, co było bardziej zawodne, ale przy zdolnościach naszych automatyków dawało się tworzyć skomplikowane układy, łącznie z wizualizacją na pulpicie przebiegu pracy obrabiarki. Powstała wtedy w WIEPOFAMIE obrabiarka do frezowania korpusu dużego zaworu, którego odlew miewał bardzo różne naddatki na obróbkę. Na pierwszym stanowisku korpus był automatycznie mierzony i układ sterowania „ustalał” odpowiednią liczbę przejść dla następnego stanowiska, zgrubnego frezowania przy pomocy wysokowydajnego frezowania głowicami frezarskimi wielozębnymi, w zależności od wielkości naddatku. Ostatnim stanowiskiem było frezowanie dokładne powierzchni przylgowych zaworu, na które trafiał korpus z jednakowym, małym naddatkiem dla takiej obróbki. Dzisiaj przy pomocy sterownika byłoby to dość proste, ale wtedy bez komputerów było trudne. Podejmowano się innych trudnych zadań, jak np. głębokie wiercenie, wytaczanie  narzędziami wieloostrzowymi, czy korekty ostrzy narzędzi wytaczarskich, w miarę zużywania. Zaprojektowany specjalny mechanizm, który wysuwał ostrze wkładki nożowej po 2 μm co jakiś czas, gdy specjalny układ pomiarowy na następnym stanowisku sygnalizował zużycie narzędzia. W tamtym czasie były to rozwiązania nowatorskie.  Młody zespół konstruktorów (średnia wieku poniżej 30 lat) miał w pewnym sensie wolną rękę w poszukiwaniu nowych rozwiązań lub podejmowaniu prób zastosowania nowo powstałych (gdzieś w świecie) rozwiązań. Konstruktorzy musieli się szybko uczyć nowych skomplikowanych narzędzi wraz z ich systemami ustawiania (system ustawiaków i kontrustawiaków), systemów centralnego smarowania itd. W WIEPOFAMIE stosowane były głównie systemy włoskie BOTTI lub Trabone. Ciekawą maszyną była wykonana w serii dwudziestu sztuk obrabiarka do cięcia i wiercenia szyn kolejowych  LSP-42. Wrzeciennik piły, która cięła na określoną długość szynę pracował z wielką wydajnością w bardzo ciężkich warunkach zmiennego przekroju szyny podczas cięcia. We wrzecienniku zastosowano skomplikowany układ kinematyczny, który napędzał wrzeciono za pomocą dwóch ślimacznic jednocześnie. Jeden ze ślimaków zamontowany był poprzez pakiet sprężyn talerzowych. Do tego łożyskowanie hydrostatyczne wrzeciona i koła zębate daszkowe pozwoliły uzyskać bardzo wysoką trwałość całego układu. Koła daszkowe to najprawdopodobniej polski wynalazek, jak wynika z oficjalnej strony firmy Citroen. Po sześciu latach intensywnej eksploatacji na ślimacznicach nie było śladów zużycia, a one na ogół najprędzej ulegają zużyciu.  Powstało wiele innych ciekawych obrabiarek. Młodzi konstruktorzy współzawodniczyli w poszukiwaniach różnych, często sprytnych mechanizmów i rozwiązań konstrukcyjnych. Jednym z nich było kolejne zmniejszanie odległości dwóch małych wrzecion wiertarskich obok siebie, zamontowanych w jednym korpusie. Wrzeciona te potrzebne były przy wierceniu otworków w małych detalach ze stopów lekkich. Otworki w detalach były bardzo blisko siebie, niekiedy w odległości kilku milimetrów. Do tej pory odległość ze względu na uszczelnienie i łożyskowanie wrzecion mogła wynosić ok. 20 mm. Wiercenie w mniejszej odległości wymagało więc dwóch jednostek wiertarskich na dwóch kolejnych stanowiskach obrabiarki – i w związku z tym odpowiednio dużo miejsca – a w efekcie większej i droższej obrabiarki. Otworki charakteryzowały się małą średnicą, a więc konieczna była duża prędkość skrawania i obroty – ok. 3000 na minutę (a niekiedy nawet więcej), przez co nie można było zastosować  normalnego uszczelnienia z gumy. Potrzebne było uszczelnienie labiryntowe lub odrzutnikowe, a do tego łożyska igiełkowe. Współzawodnictwo konstruktorów, na pograniczu zabawy, doprowadziło kolejno do zmniejszania odległości wrzecion aż do 6,5 mm... Dzięki temu rozwiązaniu zaoszczędzono dużo pieniędzy.

Detal obrabiany na obrabiarce LSP-42
Detal obrabiany na obrabiarce LSP-42

Innym ciekawym przykładem dobrowolnego współzawodnictwa była praca nad  mechanizmem szybkiego wysuwu wiertnika, dla skrócenia czasu wymiany wierteł we wrzecienniku wiertarskim. Mechanizm sterujący liczbą i kolejnością przejść wrzeciona frezarskiego związany był z tuleją (pinolą) wysuwną, w której osadzone było wrzeciono, czy tzw. śruba pływająca do jednoczesnego wysuwu pinoli wrzeciona frezarskiego i mocowania jej po dojściu do zderzaka. Również w technologii powstawały ciekawe rozwiązania, jak np. hartowanie indukcyjne prowadnic żeliwnych czy klejenie klejem ADALDIT stalowych prowadnic do żeliwnych korpusów. Było wiele różnych innych „patentów” w narzędziach, przyrządach, w sterowaniu hydraulicznym czy elektrycznym.
Do końca lat 70-tych WIEPOFAMA wyprodukowała ponad 2500 różnych obrabiarek specjalnych, w tym ponad 700 zespołowych i 18 skomplikowanych linii obróbczych. Do tego wiele innych maszyn jak np. walcarki do wierteł, seria maszyn do obróbki kół zębatych, małe tokarki, czy nawet płuco-serce dla Instytutu Pediatrii Akademii Medycznej w Poznaniu. Zanim zaczęto w 1957 roku wykonywać obrabiarki zespołowe w fabryce wyprodukowano tysiące uniwersalnych tokarek.
Wiele bardzo skomplikowanych obrabiarek zespołowych powstało w FUM Warka, np. obrabiarka do obróbki krzyżaka wału przegubowego napędowego dla naszego Fiata 125 czy Poloneza. Był to bardzo trudny w obróbce detal.
W KOPROTECH-u w latach 70-tych, oprócz wielu innych konstrukcji opracowano obrabiarkę z wymiennymi wrzeciennikami pobieranymi automatycznie z magazynu. KOPROTECH był Centrum Badawczo-Konstrukcyjnym Obrabiarek i według ich dokumentacji powstawały obrabiarki głównie w FUM Warka, KOFAMA Kowary i niekiedy w WIEPOFAMIE, która posiadała własne, silne zaplecze konstrukcyjno-technologiczno-doświadczalne. Obrabiarki zespołowe KOPROTECH i różne zespoły znormalizowane do produkcji obrabiarek zespołowych można zamówić jeszcze dzisiaj (w IMBiGS).
Przemysł obrabiarkowy był jedną z lokomotyw w polskim przemyśle. Wielka produkcja obrabiarek „ciągnęła” za sobą wiele innych fabryk. Uruchamiano produkcję nowoczesnych narzędzi, np. kompletne zespoły odwiórowania były produkowane w TECHMATRANS w Opolu. Do tego aparatura pneumatyczna, hydrauliczna, elektryczna, uszczelki np. w INCO, elementy chłodzenia i wiele innych zespołów i detali potrzebnych w budowie obrabiarek. W odlewni żeliwa w WIEPOFAMIE uruchomiono odlewanie nowoczesnego żeliwa Meekenite. W fabryce JOTES w Łodzi uruchomiono produkcję siłowników hydraulicznych, w zasadzie nie gorszych niż słynne w świecie siłowniki Parker Hannifin. Fabryka ta produkowała również bardzo dobre obrabiarki – szlifierki.
Jakość produkowanych obrabiarek zależna była od jakości komponentów, a z tą bywało różnie. Wysiadała aparatura elektryczna, były problemy z jakością uszczelnień. Choć na ogół jakość polskich obrabiarek nie odbiegała od jakości obrabiarek z innych europejskich firm. Przykładowo skonstruowany w KOPROTECH, a produkowany w WIEPOFAMIE stół podziałowo-obrotowy JAG, stosowany w budowie obrabiarek zespołowych tzw. karuzelówek. Francuska firma Renault gdy potrzebowała dokładny stół do budowanej u siebie obrabiarki, to kupowała właśnie ten. Prawdopodobnie był to wtedy najdokładniejszy stół podziałowo-obrotowy w Europie. Firmy Renault i Mauzer zlecały też w WIEPOFAMIE projektowanie i budowę dużych systemów obróbczych do korpusów, składających się z wielu obrabiarek połączonych automatycznym i skomplikowanym transportem, a do wielu niemieckich firm obrabiarkowych, takich jak GUBISCH, ERNST KOCH, czy  GFM z Austrii, dostarczano dużą ilość skomplikowanych zespołów lub kompletnych maszyn.


Aleksander Łukomski

 

artykuł pochodzi z wydania 12 (75) grudzień 2013


Jest wczesny kwiecień 2009 roku. W salonie prasowym na torze wyścigowym Misano w San Marino trwa światowa prezentacja nowego włoskiego motocykla sportowego. „Chcemy osiągnąć nie tylko sukces rynkowy – mówi prowadzący – zamierzamy również wygrać mistrzostwa świata w klasie Superbike. Może jeszcze nie w tym roku, ale w przyszłym na pewno”. Po tych słowach dziennikarze spojrzeli po sobie znacząco, a niektórzy uśmiechnęli się. To się jeszcze mało komu udało z nowym modelem. Ale ten sceptycyzm nie był uzasadniony. W 2010 roku Max Biaggi zdobył tytuł, a motocykl do dziś uważany jest za jeden z najlepszych w klasie. Nazywa się Aprilia RSV4 Factory i warto wiedzieć jak powstał.

Włodzimierz Kwas

Zadanie było niełatwe. Wprawdzie Aprilia już wcześniej produkowała motocykl typu supersport o pojemności 1000 cm3, ale miał on silnik V2 pochodzący z austriackiej fabryki Rotax. Tym razem miała to być własna jednostka napędowa i chciano, by po ewentualnych zmianach mogła posłużyć również w innych maszynach, np. sportowo turystycznych. „Projekt zaczęliśmy od czystej kartki papieru – twierdzi dyrektor generalny Aprilii Rocco Sabelli – żadna opcja nie była z góry wykluczona, czy niemożliwa”. W konstrukcji podwozi do motocykli sportowych czy wyścigowych firma miała już ogromne doświadczenie, ale w projektowaniu silników znacznie mniejsze. Żeby to w pełni zrozumieć poznajmy najpierw historię marki.

Aprilia-RSV4-Factory

Wymieniając we Włoszech nazwę miejscowości Noale, liczącej przeszło piętnaście tysięcy mieszkańców, każdy automatycznie myśli o marce Aprilia. To właśnie na tej weneckiej prowincji po II wojnie światowej Alberto Beggio otworzył fabrykę rowerów. W 1968 roku zakład przeszedł pod kontrolę jego syna Ivano Beggio, co zaowocowało produkcją pierwszych motorowerów o pojemności skokowej 50 cm3 o nazwach Colibri i Daniela. Ale prawdziwą popularność i renomę na rynku firma zawdzięcza modelowi Scarabeo w wersjach 50 i 125 cm3.

Aprilia-RSV4-Factory 2 Pierwsza wizja artysty projektowanej maszyny.  Wygląd gotowego motocykla nieco od niej odbiega.
Pierwsza wizja artysty projektowanej maszyny. Wygląd gotowego motocykla nieco od niej odbiega.

Cztery lata później Aprilia zadebiutowała w sporcie – motocrossie. To charakterystyczne dla producentów motocykli, że większość z nich najlepszą reklamę marki upatruje właśnie w sporcie. Poza tym eksploatacja w ekstremalnych warunkach znacznie pomaga w projektowaniu nowych konstrukcji. Wkrótce przyszły sukcesy, najpierw w mistrzostwach Włoch, a później również świata. W tzw. międzyczasie reputacja Aprilii systematycznie rosła, co w efekcie przyniosło duże zainteresowanie marką na światowych rynkach. Na początku lat osiemdziesiątych na rynku jednośladów zapanował kryzys.

Aprilia-RSV4-Factory 3 Wnętrze silnika. Oba łańcuchy rozrządu napędzają tylko wałki ssące. Napęd na wałki wydechowe odbywa się za pomocą zębatek.
Wnętrze silnika. Oba łańcuchy rozrządu napędzają tylko wałki ssące. Napęd na wałki wydechowe odbywa się za pomocą zębatek.

Dzięki nowym pomysłom i wprowadzeniu ciekawych projektów nie dotknął on jednak marki z Noale. W 1985 roku firma zdecydowała się wkroczyć na najgłębszą wodę, czyli wystawić nowe dwusuwowe motocykle RS 125 i RS 250 w wyścigach Grand Prix. Już wtedy trwała owocna współpraca z austriackim Rotaxem, który dostarczał silniki. I tytuły mistrzowskie posypały się wkrótce jak z rękawa. W barwach Aprilii zdobywali je tak znani zawodnicy jak Max Biaggi, Valentino Rossi czy Jorge Lorenzo. Na początku lat 90-tych firma decyduje się wkroczyć na dość mocno zatłoczony rynek jednośladów miejskich i czyni to z sukcesem.

Aprilia-RSV4-Factory 4 Silnik V4 o kącie rozchylenia cylindrów 65° jest bardzo zwarty. I co bardzo ważne, wąski.
Silnik V4 o kącie rozchylenia cylindrów 65° jest bardzo zwarty. I co bardzo ważne, wąski.

Począwszy od legendarnego Scarabeo poprzez pierwszy plastikowy skuter Amico zaprezentowany w 1990 r. pojazdy Aprilia odznaczały się śmiałością projektów i innowacyjnym podejściem. Wreszcie w 1998 roku powstaje flagowy okręt firmy, czyli Aprilia RSV 1000 Mille i w bardziej wyścigowej wersji – RSV 1000 R. Obie wersje mają 1000-centymetrowy silnik Rotaxa. Rok później – znowu głęboka woda. Firma wystawia RSV 1000 w mistrzostwach świata klasy Superbike, czyli takiej, w której motocykle mogą być mocno zmodyfikowane, ale muszą pochodzić z produkcji seryjnej. W kolejnych dwóch latach w barwach marki startuje świetny australijski zawodnik Troy Corser.

Aprilia-RSV4-Factory 5 Podwozie Aprilii RSV4 Factory bez owiewek aerodynamicznych. Wszystko jest tu bardzo starannie poupychane i bardzo dokładnie zaprojektowane.
Podwozie Aprilii RSV4 Factory bez owiewek aerodynamicznych. Wszystko jest tu bardzo starannie poupychane i bardzo dokładnie zaprojektowane.

Zdobywa on co prawda wicemistrzostwo, ale upragniony najwyższy tytuł okazuje się poza zasięgiem. W 2004 Aprilia staje się członkiem włoskiego koncernu Piaggio. Piaggio, potentat w produkcji jednośladów miejskich daje Aprilii swobodę w tworzeniu średnich i dużych motocykli, w projektowaniu silników i stosowaniu nowych technologii. Efektem tego jest wprowadzenie do produkcji pierwszego na świecie motocykla z systemem ride by wire (przepustnicami wtrysku paliwa nie steruje mechanicznie linka lecz elektronika) – Shiver 750, jak również motocykla z pierwszą w pełni elektroniczną automatyczną skrzynią biegów – Mana 850. Wreszcie zapada decyzja o zaprojektowaniu kolejnego flagowego motocykla sportowego z silnikiem własnej konstrukcji, którego wyścigowa wersja będzie zdolna zdobyć mistrzowski tytuł w klasie Superbike.

Aprilia-RSV4-Factory 6 Układ ssący ma elektronicznie regulowaną długość lejków. Nad nimi widoczne dysze wtryskowe. Cztery pozostałe są pod przepustnicami. Po prawej stronie serwomotor sterujący dwiema przepustnicami. Drugi jest umieszczony po przeciwnej stronie.
Układ ssący ma elektronicznie regulowaną długość lejków. Nad nimi widoczne dysze wtryskowe. Cztery pozostałe są pod przepustnicami. Po prawej stronie serwomotor sterujący dwiema przepustnicami. Drugi jest umieszczony po przeciwnej stronie.

Po wielu dyskusjach konstruktorzy zadecydowali, że sercem nowego motocykla będzie silnik w układzie V4, oczywiście o pojemności skokowej 1000 cm3. Po pierwsze jest on węższy od stosowanego najczęściej przez japońską konkurencję silnika czterocylindrowego ustawionego poprzecznie, co pozwoli na zaprojektowanie węższej owiewki aerodynamicznej i zmniejszenie w ten sposób powierzchni czołowej, a więc i oporu powietrza. Po drugie, V-czwórka z tej samej pojemności zawsze będzie uzyskiwała większą moc niż V-dwójka. I po trzecie – Aprilia miała już doświadczenie z ułożeniem w ramie silnika V2, a ten ma podobny rozkład mas przód-tył jak V4, a to jest ważne w motocyklu sportowym, który musi precyzyjnie pokonywać zakręty w głębokim pochyleniu i nie może być ani nadsterowny, ani podsterowny.

Aprilia-RSV4-Factory 7 Ramę i wahacz skonstruowano z odlewów (ciemne) i wytłoczek aluminiowych (jasne). Oba elementy mają bardzo małą masę i są odpowiednio sztywne.
Ramę i wahacz skonstruowano z odlewów (ciemne) i wytłoczek aluminiowych (jasne).
Oba elementy mają bardzo małą masę i są odpowiednio sztywne.

Postanowiono też zastosować dość nietypowy napęd wałków rozrządu w głowicach. W silnikach motocyklowych najczęściej stosuje się napęd łańcuchem zębatym, ale jest on dość nieprecyzyjny, a konstruktorzy chcieli, by fazy rozrządu były zachowane jak najdokładniej. Najbardziej precyzyjny napęd kołami zębatymi jest z kolei bardzo głośny, wiec nie bardzo nadaje się do motocykla przeznaczonego również do normalnego użytku. Rozrządem w obu głowicach miały więc sterować dwa łańcuchy, ale napędzające tylko wałki ssące. Z nich z kolei napęd na wałki wydechowe przekazywany byłby kołami zębatymi. Dawało to dostateczną precyzję faz rozrządu względem siebie. Można było też dzięki temu zastosować mniejsze pokrywy napędu, co czyniło silnik bardziej zwartym. Wałki miały uruchamiać zawory poprzez typowe szklanki. Układ wtryskowy został zaopatrzony w gardziele ssące z dwoma wtryskiwaczami każda – jeden jest umieszczony pod przepustnicą, a drugi w airboxie (czyli obudowie filtra powietrza, która ze względu na osiągi musi mieć odpowiednio wyliczoną pojemność), nad lejkiem ssącym. Lejki ssące są ruchome – w miarę wzrostu obrotów elektronika skraca ich długość – poprawia to charakterystykę silnika. Przepustnice działają w systemie ride by wire. By zwiększyć dokładność ich otwierania, każda para przepustnic ma oddzielny serwomotor. Oczywiście, jak w większości motocykli, skrzynia biegów mieści się w tym samym korpusie co silnik.

Aprilia-RSV4-Factory 8 Położenie osi wahacza można zmieniać do celów regulacji wyścigowej. Robi się to przestawiając aluminiowe wkładki z mimośrodowymi otworami.
Położenie osi wahacza można zmieniać do celów regulacji wyścigowej. Robi się to przestawiając aluminiowe wkładki z mimośrodowymi otworami.

Sześcioprzekładniowa skrzynia biegów jest typu kasetowego, czyli można ją demontować nie wyjmując silnika z ramy. Jest to ważne w wyścigach, gdy zmienia się przełożenia poszczególnych biegów, dostosowując je do danego toru. Dużą uwagę przyłożono do zmniejszenia masy silnika – cylindry stanowią jedną całość z blokiem, a wszystkie pokrywy wykonano z magnezu. Nowe serce Aprilii RSV4 Factory osiąga moc 180 KM (132,4 kW) przy 12500 obr/min i maksymalny moment obrotowy 115 Nm przy 10000 obr/min. W wersji wyczynowej moc znacznie przekracza 200 KM.
Przy konstrukcji ramy eksperymentowano z różnymi materiałami, nawet z karbonem, jednak zapadła decyzja, by pozostać na dobrze znanym gruncie. W rezultacie skonstruowano typową sportową ramę spawaną z aluminiowych odlewów i kształtek, też z aluminium. Tak samo zrobiony jest tylny wahacz. Wyszła z tego dostatecznie sztywna i bardzo lekka konstrukcja – rama ma masę zaledwie 10,1 kg, a wahacz 5,1 kg. Tak jak to musi być w motocyklu przeznaczonym do wyścigów – wszystko jest w pełni ustawialne.

Aprilia-RSV4-Factory 9 Kąt główki ramy również można zmieniać w zależności od toru wyścigowego przestawiając o 180o wkładki, w których osadzone są łożyska.
Kąt główki ramy również można zmieniać w zależności od toru wyścigowego przestawiając o 180o wkładki, w których osadzone są łożyska.

Można regulować kąt główki ramy i wysokość osi wahacza oraz położenie silnika w ramie. Wszystko to w celu precyzyjnego dostosowania geometrii podwozia i położenia środka ciężkości, co ma kolosalne znaczenie przy dostosowywaniu motocykla do danej trasy i preferencji zawodnika. Przedni widelec, tylny teleskop i amortyzator skrętu pochodzą z renomowanej firmy Öhlins. Przednie zamocowane promieniowo zaciski, to czterotłoczkowe Brembo monoblock, typu Serie Oro.

Aprilia-RSV4-Factory 10 Choć silnik oddaje maksymalną moc przy 12500 obr/min można go dokręcać aż do 14000 obr/min i tą wartość na obrotomierzu zaznaczono czerwoną kreską.
Choć silnik oddaje maksymalną moc przy 12500 obr/min można go dokręcać aż do 14000 obr/min i tą wartość na obrotomierzu zaznaczono czerwoną kreską.

Określenie „monoblok” oznacza, że zostały wykonane z jednego kawałka metalu; jest to rozwiązanie znacznie sztywniejsze od typowych zacisków skręcanych z dwóch połówek. Zastosowano specjalnie lekkie koła. Każde ma masę o 1 kg mniejszą niż w poprzedniczce RSV4, czyli Aprilii Mille. Dzięki tym wszystkim zabiegom udało się osiągnąć rekordowo niską masę motocykla – 179 kg (w stanie suchym, czyli bez płynów i akumulatora, tak też masy maszyn podają Japończycy).

Aprilia-RSV4-Factory 11 Przedni hamulec z dwiema tarczami o średnicy 320 mm ma zaciski Brembo. Przednie zawieszenie, to konstrukcja firmy Öhlins.
Przedni hamulec z dwiema tarczami o średnicy 320 mm ma zaciski Brembo. Przednie zawieszenie, to konstrukcja firmy Öhlins.

Do eksperymentów z geometrią podwozia Aprilia zatrudniła świetnego zawodnika z Grand Prix, Niemca Alexa Hoffmana, który słynie z dobrego doboru ustawień motocykla. Trzeba przyznać, że spisał się on rewelacyjnie. RSV4 Factory prowadzi się idealnie i do dziś wygrywa w tym względzie wszystkie prasowe testy porównawcze.

Aprilia-RSV4-Factory 12 Nową Aprilię bardzo starannie opracowano pod względem aerodynamiki. Była sprawdzana w tunelu aerodynamicznym.
Nową Aprilię bardzo starannie opracowano pod względem aerodynamiki. Była sprawdzana w tunelu aerodynamicznym.

Na początku wydawało się dziwne, że to Max Biaggi został wybrany przez Aprilię na ambasadora marki i kandydata do zdobycia mistrzowskiego tytułu. Miał on co prawda na koncie kilka tytułów mistrza w Grand Prix, ale wielu twierdziło, że najlepsze dni ma już za sobą. Ale Biaggi nie zawiódł zaufania – zdobył mistrzostwo w 2010 roku i powtórzył ten sukces dwa lata później.

Aprilia-RSV4-Factory 13 Autor artykułu podczas jazd testowych na torze Misano w San Marino w 2009 roku.
Autor artykułu podczas jazd testowych na torze Misano w San Marino w 2009 roku. 

W dużej mierze zawdzięczał to świetnemu motocyklowi. W sezonie 2013 RSV4 Factory znowu udowodniła swoją wartość. Zawodnicy fabryczni, Irlandczyk Eugene Laverty i Francuz Sylvain Guintoli rozdzielili między siebie oba tytuły wicemistrzowskie, dając się pokonać jedynie Tomowi Sykes’owi na Kawasaki ZX-10R.

Włodzimierz Kwas

artykuł pochodzi z wydania 11 (74) listopad 2013

 

 

 


Janusz Żurakowski to jedna z wybitnych postaci polskiego lotnictwa. Pilot myśliwski, akrobacyjny i doświadczalny, instruktor oraz konstruktor, którego losy związały się z najlepszym myśliwcem świata. Samolot nigdy nie trafił do produkcji, a jego oblatane prototypy zniszczono. Jego pilotowi nie było dane wrócić do ojczyzny po katastrofie 1939 roku.

Ryszard Romanowski

Dziwne losy człowieka i spektakularnych konstrukcji mogą być przestrogą nie tyle dla inżynierów, co dla zwykłych, szarych wyborców. Gdyby nie oni zapewne nie byłoby wielu światowych konfliktów i rozczarowań, nie upadłby również projekt myśliwca Avro Arrow. Pocięcie jedynych sześciu egzemplarzy tej maszyny pozbawiło środków utrzymania czternaście tysięcy pracowników i ugruntowało panowanie w powietrzu dwóch wielkich mocarstw. Krótko po tym Żurakowski napisał: – Nie można zniszczyć wszystkiego… Rządy i ich palniki acetylenowe mogą zniszczyć samolot, ale to, co najważniejsze, przetrwa w sercach i umysłach.

Janusz-Zurakowski-pilot-oblatywacz
Squadron Leader Janusz Żurakowski w Wielkiej Brytanii

Urodzony 12 września 1914 roku w Ryżawce na dalekiej Naddnieprzańskiej Ukrainie Janusz Żurakowski herbu Sas zasiadł za sterami samolotu już w wieku piętnastu lat. W roku 1935 ukończył szkołę podchorążych rezerwy lotnictwa, a w 1937 słynną szkołę w Dęblinie. Co ciekawe, jego brat Bronisław również wybrał drogę pilota i konstruktora lotniczego.
Wybuch wojny zastał Janusza Żurakowskiego w Ułężu, gdzie sprawował funkcje instruktora, będąc członkiem elitarnego klubu pilotów doświadczalnych, z legitymacją nr 2. Po kampanii wrześniowej dotarł do Wielkiej Brytanii, gdzie od 5 czerwca do 28 grudnia 1942 r. dowodził 316 Dywizjonem Myśliwskim Warszawskim. Tak w skrócie można opisać fragment życiorysu, który w rzeczywistości mógłby być scenariuszem filmu sensacyjnego lub tematem pasjonującej książki. I rzeczywiście, o Januszu Żurakowskim powstały książki i film, z którymi warto się zapoznać, aby naprawdę docenić tę postać.
W naszym krótkim tekście postaramy się uwypuklić dokonania pilota, o których rzadko się wspomina.

Niechciani emigranci
Po piekle II wojny światowej polscy piloci przebywający na Wyspach Brytyjskich znaleźli się w dziwnym położeniu. Dotąd uważani za bohaterów i sojuszników nagle stali się niepożądani. Labourzystowski rząd premiera Clementa Attlee nie miał zamiaru drażnić Stalina roszczeniami wojennych sojuszników. Większość polskich żołnierzy nie chciała powrócić do okupowanej tym razem przez ZSSR ojczyzny i trzeba im było zapewnić środki do życia. Żurakowski również nie mógł pogodzić się z wizją życia pod nową okupacją. Powstał problem. Niechętny Polakom był nie tylko rząd lecz również związki zawodowe i parlamentarna frakcja socjalistów. Szybko zapomniano obronę Londynu w Bitwie o Anglię, udaremnienie użycia przez Niemców broni V, która mogła zmienić przebieg wojny i wiele innych polskich dokonań.

kanadyjska-dwudzestodolarowka-z-wizerunkiem-Zurakowskiego
Kanadyjska dwudzestodolarówka z wizerunkiem Żurakowskiego

Janusz komunikował się z rodziną w Polsce, śledził dokonania konstrukcyjne brata, który skonstruował m.in. pierwszy polski śmigłowiec BŻ-1 Gil, a jednocześnie dowiadywał się o realiach życia i smutnym losie powracających weteranów. W tych trudnych powojennych latach pracował jako oblatywacz w instytucie A&AAE w Boscombe. Latał i poszerzał swoją wiedzę techniczną. Tam zetknął się z myśliwcem Hornet i uległ urokowi tej lekkiej maszyny o dwóch bardzo mocnych silnikach. Właśnie tym samolotem wykonał po raz pierwszy figurę akrobatyczną, która przeszła do historii pod nazwą Zurabatic Cartwheel.

cartwheel
Słynny „młynek Żurakowskiego” czyli „Zarubatic Cartwheel”

Warto dodać, że do Janusza, już wiele lat wcześniej, przylgnął pseudonim Zura, znacznie łatwiejszy do wymówienia niż prawdziwe nazwisko. Co ciekawe, do dzisiaj w wielu publikacjach zagranicznych operuje się wyłącznie tym pseudonimem. W trakcie służby w Boscombe latał na ponad 30 typach samolotów produkcji brytyjskiej, kanadyjskiej i amerykańskiej. Szczególnie miło wspominał maszynę produkcji de Havilland Canada zwaną Chipmunk. Nie tylko dlatego, że zaprojektowana została przez polskiego emigranta, dawnego konstruktora PZL Wsiewołoda ,,Jaki’’ Jakimiuka. Po rozwiązaniu Polskich Sil Powietrznych w 1947 roku Zura wystąpił z RAF w stopniu Squadron Leadera. Czekała już na niego praca w Gloster Aircraft Company, nad rozwojem dwusilnikowego myśliwca odrzutowego Meteor.

Avro CF-105 Arrow
Avro CF-105 Arrow

Kolejnym sensacyjnym wątkiem w życiorysie pilota jest ściągnięcie żony z Polski do Anglii w 1948 r.
Na temat Zury krążyło wiele opowieści i anegdot. Mówiono o jego prawdziwych lub rzekomych brakach językowych, które w sposób mistrzowski wykorzystywał aby wytłumaczyć niewykonanie jakieś polecenia lub pozbycia się niechcianego rozmówcy. Podczas pracy u Glostera wykorzystał bezużyteczne części starego B-17 aby zbudować kompresor. Następnie w lakierni, zorganizowanej naprędce obok wieży kontroli lotów, pomalował swojego starego Forda na srebrny metalik. Kolor ten był typowy wówczas dla samochodów lorda Dockera, prezesa Daimler Motor Company. Znak Forda zakleił logotypem Daimlera. Gdy samochód zaczęły nękać przeróżne usterki Zura parkował go z dala od innych. Twierdził, że chciał go uchronić przed wirusem awarii.
W tym czasie stał się także pionierem dokładnej fotografii lotniczej. Doszedł do wniosku, że poleganie wyłącznie na opowieściach pilotów doświadczalnych to za mało. Po raz pierwszy pełną dokumentację fotograficzną lotu testowego wykonano z kabiny towarzyszącego Meteora T 7. Obok zdjęć czysto technicznych powstawały efektowne ujęcia rozchwytywane przez prasę. W tym czasie ustanawiał też rekordy przelotu. Trasę Londyn-Kopenhaga-Londyn pokonał ze średnia prędkością 775 km/h, wliczając w to przerwę na tankowanie.
W 1951 roku na słynnych pokazach lotniczych zademonstrował własną figurę akrobacyjną Zurabatic Cartwheel.

Za oceanem
Rok później rodzina Żurakowskich przeniosła się do Kanady, kraju emigrantów. Jednym z powodów było to, że Anna Żurakowska niezbyt dobrze czuła się w starym, brytyjskim społeczeństwie. Nowym pracodawcą Zury została firma A. V. Roe Canada. Pracę pilota doświadczalnego zaczął od słynnego CF-100, który niebawem zasłynął pod nazwą Canuck. Podczas gdy oblatywano kolejne wersje CF-100, trwały prace nad jego następcą. W tym samym czasie, gdy kanadyjskie siły lotnicze formowały pierwszy dywizjon CF-100, złożono zamówienie na nową maszynę naddźwiękową. W kwietniu 1954 roku rozpoczęto budowę pierwszych pięciu prototypów. Avro CF-105 Arrow zawdzięczał swą nazwę obrysowi płatów w układzie delta, o znacznym skosie krawędzi, umieszczonym na grzbiecie kadłuba. Warto zauważyć, że w tych latach układ delta był wejściem w zupełnie nowe i nieznane obszary aerodynamiki.

janusz zurakowski 1

Makietę kabiny testowano na specjalnie dostosowanej ciężarówce Studebaker. Piloci doświadczalni wprowadzali modyfikacje. Żurakowski wpłynął na skonstruowanie wielu nowych przyrządów m. in. machometru liniowego. Rozpoczęły się również prace nad silnikiem Orenda PS-13 Iroquois, przeznaczonym specjalnie do tej maszyny. Zanim pierwszy Arrow wzniósł się w powietrze, już zaczęły zbierać się nad nim czarne chmury. Dzisiaj może to wydać się śmieszne, ale w latach pięćdziesiątych wielu wysoko postawionych wojskowych uważało, że samoloty bojowe należą do przeszłości, a wszystko załatwią rakiety. W każdym razie głośno wypowiadali podobne twierdzenia. W tych latach premierem Kanady był lider konserwatystów John George Diefenbaker, który miał kompleks niższości wobec USA.

Arrow135

Jego minister obrony George Pearkes w 1957 roku skwapliwie podpisał porozumienie w sprawie integracji kanadyjskich i amerykańskich sił obrony powietrznej. Wyrażono wtedy zgodę na budowę dwudziestu dziewięciu CF-105 Arrow, chociaż nie tyle ze względu na obronność państwa, ile na chęć ograniczenia bezrobocia. Pierwsza publiczna prezentacja prototypu oznaczonego symbolem RL-201 odbyła się 4 października 1957 roku. W tym samym dniu ZSSR zadziwił świat pierwszym sputnikiem. Już sam termin premiery był doskonałym argumentem dla wojskowego lobby „rakietowego”. Avro Mk 1 wykonał swój pierwszy lot 25 marca 1958 roku. Samolot wyposażony w słabsze niż docelowe silniki Iroquois – jednostki Pratt & Whitney J75, pokazał ogromne możliwości. W trakcie jednego z pierwszych lotów Żurakowski osiągnął 1,52 Ma. W wersji z silnikami Orenda przewidywano 2,5 Ma. Wyposażony w system sterowania fly by wire samolot był najnowocześniejszym myśliwcem przechwytującym swojej epoki. Warto przypomnieć, że jego poprzednik CF-100 Canuck pozostawał w służbie do 1981 roku. Żurakowski oblatywał pierwsze trzy egzemplarze. Samolotem oznaczonym RL-203 już podczas drugiego lotu przekroczył barierę dźwięku. Samolot stawał się coraz doskonalszy, lecz atmosfera polityczna wokół niego coraz trudniejsza do zniesienia. W wieku 44 lat Janusz Żurakowski zaczął rozważać zakończenie kariery pilota doświadczalnego. Wydarzenia z 20 lutego 1959 przyśpieszyły decyzję. Rząd Diefenbakera postanowił zakończyć prace nad Arrow. Zwolniono niemal 14000 pracowników, a pięć samolotów Mk 1, jeden Mk 2 i cztery niemal kompletne seryjne egzemplarze pocięto na złom. Po firmie krążyły ekipy lodzi zbierających plany, rysunki, negatywy, zdjęcia, filmy i wszystko co było związane z samolotem, w celu zniszczenia.

Zurakowski Park

Po upadku Avro Żurakowski zaangażował się jeszcze w swój ostatni lotniczy projekt miniaturowego samolotu Paraplane, który szybko został zarzucony. Nie skorzystał również z propozycji oblatywania bombowca XB-70 Valkyrie.

AvroArrow1

Najszybszy pilot Kanady zaszył się w lasach nad jeziorem Kamanskeg. Studiując korespondencyjnie budownictwo i kończąc kurs kreślarstwa sam wykonał projekt architektoniczny domu w stylu zakopiańskim. Własnoręcznie zbudowany dom nazwał Kartuzy Lodge czyli Pensjonat Kartuzy. Żurakowski zbudował kilka prostych kajaków dla gości. Później zaczął analizować canoe Indian i kajak Eskimosów. Eksperymentował z różnymi konfiguracjami. W efekcie wyszedł 5-metrowy kajak z wiosłami o sprężynowym odskoku.

zura

Zbudował też ślizgacze o kadłubie typu hydroplan oraz sanie napędzane śmigłem. Najciekawszym jego projektem była jednostka z pogranicza aeronautyki i hydrodynamiki. Projekt pozytywnie ocenili specjaliści uniwersytetu w Ontario. Teoretycznie jednostka mogłaby osiągać prędkość trzy razy większą od prędkości wiatru. Niestety projekt z 1995 roku nie doczekał się realizacji. Pilot zmarł 9 lutego 2004 roku w Barry’s Bay.

Ryszard Romanowski

Literatura:
Bill Zuk: Janusz Żurakowski – Legenda Przestworzy, Wydawnictwo Dolnośląskie 2004
Wielka Encyklopedia Lotnictwa, Oxford Educational 2006
www.zurakowskipark.ca



artykuł pochodzi z wydania 10 (73) październik 2013


Dziś, gdy podzespoły samochodu rajdowego kupuje się w wyspecjalizowanych firmach za niebotyczne pieniądze, z niedowierzaniem słucha się opowieści o czasach PRL, kiedy to z niczego budowano auta wygrywające z profesjonalną, zachodnią konkurencją. Przy nieistniejącym wówczas rynku samochodowym znalazły się osoby, które potrafiły zrobić rajdowy bolid z auta pozornie nie nadającego się do sportu samochodowego, jakim był Fiat 126p.

Ryszard Romanowski

W efekcie maluchy nie tylko dzielnie walczyły w mistrzostwach Polski ale wygrywały swoją klasę w renomowanych rajdach na zachodzie. Przygotowane przez fabryczny Ośrodek Badawczo Rozwojowy, a czasem prywatnych kierowców, autka o pojemności 600, a później 650 ccm, kwalifikowano tam do klasy 1300 ccm. Po kilku występach Polaków organizatorzy przestali się dziwić temu, że autka z o połowę mniejszym silnikiem rozprawiają się z Alfami – Romeo, Volkswagenami, Fiatami 128 i podobnymi, przygotowanymi przez renomowane zespoły rajdowe, konkurentami. O ile tzw. fabryka miała ogromne możliwości to prywatni kierowcy w swoich garażach musieli dokonywać cudów dysponując jedynie zapasami ówczesnych Polmozbytów i ogromnym samozaparciem. Jednym z twórców serii najszybszych rajdowych maluchów był inżynier Andrzej Szyjkowski. Za kierownicą własnoręcznie zbudowanego samochodu rajdowego tzw. grupy A potrafił skutecznie walczyć z zespołem fabrycznym zdobywając w kilku sezonach tytuły mistrzowskie.

28_maluch
Andrzej Szyjkowski za kierownicą swojego malucha

Coś z niczego
Inżynier Szyjkowski wykonał przez lata gigantyczna pracę. Pamiętajmy, że były to czasy gdy na półkach sklepowych czasem występował wyłącznie ocet, a o jakichkolwiek zakupach za granicą można było tylko pomarzyć. – Byłem hobbystą, a zdeterminowanego hobbysty, jak sam twierdzi, nikt nie zatrzyma. Szukał wiedzy, aby móc coś z tym małym silniczkiem zrobić. Większość mechaników kończyło wówczas prace tuningowe na splanowaniu głowicy. Kupował książki gdzie się dało, a wydano ich niewiele.

maluch_wyscig

Gdy odpracowywał studia w Ursusie bardzo pomógł mu legendarny mechanik żużlowców gorzowskiej Stali – Edward Pilarczyk, zwany majstrem. Szyjkowski całe godziny spędzał w kombinezonie pomagając przy składaniu silników żużlowych. Warto przypomnieć, że zarówno wtedy jak i dzisiaj silnik żużlowy to jakby odpiłowany jeden cylinder z silnika Formuły 1. Ówczesny Weslake był zresztą zbudowany przez konstruktora silników F-1. Powoli zaczął powstawać silnik, w którym nie było niezmodyfikowanego elementu. Oczywiście zakres przeróbek nieco ograniczały przepisy sportowe, a szczególnie tzw. Załącznik J FIA.

maluch_wyscig_2

Głowica była nie tylko splanowana lecz miała zmieniony kształt komory spalania, z klinowej na tzw. wanienkową. Oczywiście powiększeniu uległa średnica zaworów i ich prowadnice. Rozstaw osi zaworów zwiększył się o dwa milimetry, dzięki czemu można było powiększyć średnicę zaworu aż o cztery milimetry. Gniazda zaworowe wykonano z fosforobrązu. Przylgnie zaworów były bardzo wąskie. Dużą część gniazda frezowano frezem 75°, aby maksymalnie powiększyć przelot.

silnik-malucha-z-gaznikiem-Dellorto-od-motocykla-zuzlowego
Silnik malucha z gaźnikiem Dellorto od motocykla żużlowego

Zmienił się kształt zaworów, z powodu optymalizacji kątów. O ile wydechowy musiał mieć szerszą przylgnię, bo pracował w bardzo wysokiej temperaturze, to ssący właściwie przylgni nie posiadał. Ręcznie frezowane kanały dolotowe początkowo robione były na tzw. lustro. Po lekturze literatury i rozmowach z profesorem Szczecińskim z Wojskowej Akademii Technicznej kanały były kalibrowane jak lufa pistoletu. W ówczesnych warunkach robiło się to za pomocą zużytego płótna ściernego, założonego na szlifierkę wysokoobrotową. Wszystko co wystawało w kanałach zostało ścięte, np. fragmenty prowadnic zaworowych. Te ostatnie zostały wykonane z fosforobrązu i specjalnie profilowane. W tych siermiężnych czasach problemem były np. sprężyny zaworowe. Trzeba było spędzić parę godzin, a czasem nawet całą noc w Polmozbycie, mierząc suwmiarką wszystkie sprężyny, aby wybrać cztery najwyższe.

Andrzej-Szyjkowski
Andrzej Szyjkowski




Miseczki wykonano z duraluminium. Wynikało to z obliczeń rozkładu sił. Przy tak ogromnych przyspieszeniach podczas ruchu zaworu każdy gram ujęty z układu rozrządu dawał dziesiątki kilogramów oszczędności. Statycznie cały silnik był wyrównoważany za pomocą wagi laboratoryjnej. Tolerowane były różnice mas nie przekraczające 0,05 g.
Przeróbce uległy również pierścienie tłokowe. Aby zwiększyć ich elastyczność były frezowane od wewnątrz, szlifowano je papierem o ziarnistości 1000. Zmniejszona została ich grubość, aby wyeliminować zjawisko blokowania w rowkach tłoka. Modyfikacji uległy też zamki pierścieni.

maluch_wyscig_3

Jako, że o tłokach wyczynowych trudno było wówczas nawet pomarzyć, należało zmodyfikować seryjne. Były planowane od góry i ścięte o 5 mm. Wzorem były konstrukcje profesora Porsche.
Wszystko było złożone bez uszczelek. Warto w tym miejscu zauważyć, że niby mało znacząca uszczelka azbestowa pomiędzy żeliwnym kolektorem wydechowym a aluminiową głowicą w mocno wysilonym silniku może powodować przegrzewanie komory spalania, spalanie stukowe itd. W tymże miejscu seryjne śruby zostały zastąpione tulejami z fosforobrązu, z wkręconymi szpilkami. Znakomicie ułatwiło to ewentualne naprawy.
Dzięki wytoczonym pierścieniom miedzianym o różnej grubości można było regulować stopień sprężania w zależności od zawodów. Pierścienie były idealnie dopasowane do kształtu komory spalania. Mieszanka sprężana przez tłok trafiała na krawędź wewnątrz komory spalania, gdzie następowało jej dodatkowe zawirowanie.

maluch_wyscig_4

Jako że głowica była bardzo obniżona, układ zaworowy również się obniżył. Dlatego podniesione zostały cylindry, a w tłokach zostały wyfrezowane wgłębienia, aby wyeliminować możliwość uderzenia zaworu w denko.
– Łatwo się to mówi, ale praca była katorżnicza. Kręciło się wałem i sprawdzało odciski na przyklejonej do tłoków plastelinie – opowiada Andrzej Szyjkowski.
Korbowody były prześwietlone a następnie polerowane. Silnik składany był na dwusiarczek molibdenu lub na grafit. Zależy co udało się zdobyć. Podczas montażu smarowane tym były wszystkie części ruchome oraz wnętrza cylindrów. Wymienione związki chemiczne, obok doskonałych właściwości smarnych, wnikają w mikropory, szczególnie te po honowaniu. Luz montażowy rajdowego silnika był taki, jak w „cywilnych” jednostkach zakwalifikowanych do naprawy głównej. Silnik oczywiście rozwiercony był na trzeci nadwymiar, dzięki czemu pojemność skokowa wzrastała o 10 ccm, co przy pojemności 600 ccm dawało ogromny zysk procentowy.
Przeróbkom uległ również układ smarowania. Seryjnie w małym Fiacie największe ciśnienie podawane jest na pierwszą panewkę. Zdarzało się czasem także w samochodach seryjnych, że niedosmarowana panewka potrafiła nawet uszkodzić blok. W silniku Szyjkowskiego z pierwszego kanału olejowego poprowadzony był – poprzez trójnik miedziany – przewód do tylnej panewki. W chwili odpalenia silnika całe ciśnienie szło na główne panewki a dopiero potem na pozostałe punkty. Zmienił się zupełnie rozkład ciśnień w magistrali olejowej, co wpłynęło na znaczne przedłużenie żywotności silnika.

Wałek rozrządu to cała historia
– Był okres, że wszystkie moce produkcyjne firmy kolegi, Leszka Świątka, pochłaniały moje wałki. Wypróbowaliśmy chyba z 300 krzywek. Jakiś surrealizm! W najlepszym zestawie krzywka ssąca miała chyba kąt otwarcia 330 stopni, wydechowa 270 lub 280, a miedzy osiami krzywek 110 stopni – wspomina inżynier Szyjkowski.
Na czwartym biegu silnik osiągał 8,5 tys. obrotów/min. I bezawaryjnie wytrzymywał cały sezon rajdowy. Nie obyło się bez eksperymentów z paliwem, takich jak dodawanie oleju rycynowego lub nadtlenków m. in. nitrometanu. Z uwagi jednak, że regulaminy tego zabraniały skończyło się tylko na eksperymentach.

Polak potrafił
Tarcza sprzęgłowa pochodziła od Fiata 127 i współpracowała z odciążonym kołem zamachowym.
Oddzielna historia to skrzynia biegów. Szyjkowski jako pierwszy w Polsce poza kierowcami fabrycznymi posiadał tzw. krótką skrzynię. Gdy tylko w Załączniku J podano parametry homologowanej konstrukcji o zmienionych przełożeniach 3 i 4 biegu, całą tzw. choinkę wykonano gorzowskim Ursusie.
– W 1984 roku wprawiłem fabryczny OBR w osłupienie. Przybiegł sam szef, inżynier Zbigniew Klimecki, krzycząc: Szyja, ty masz krótką skrzynię!
Odpowiedziałem, że tak, mam.
– Kupiłeś we Włoszech!
– Nie, zrobiłem.
– Jak zrobiłeś?
– Wziąłem piłę i imadło, i poszło.
– Jaja sobie ze mnie robisz.
– Oczywiście. Chłopaki w Ursusie zrobili. Jak robią przekładnie kierownicze to czemu nie mogą skrzyni.

Pan-Andrzej-Szyjkowski-dzisiaj
Pan Andrzej Szyjkowski dzisiaj

Później pojawiły się w Polsce firmy przerabiające seryjne skrzynie poprzez staczanie, zakładanie pierścieni i kołkowanie. W Ursusie choinka wykonana została od zera z jednego kawałka stali.
Warto wspomnieć o zmianach w gaźniku. Zastosowane zostały m. in. szczelinowe rurki emulsyjne wykonane przez inżyniera Wiesława Pachonia. We współpracy z tym samym konstruktorem powstawały układy wydechowe, oczywiście oparte na strumienicach. Po wielu próbach udało się w pełni zrealizować tzw. dynamiczne doładowanie silnika, czyli zestroić pojemność układu ssącego z pojemnością układu wydechowego. Powstała również hamownia trakcyjna. Kolega z Politechniki Poznańskiej zbudował zapłon bezstykowy z możliwością regulacji kąta wyprzedzenia podczas jazdy. Zbudował też urządzenie, które zapamiętywało ilość obrotów w określonych odstępach czasu. Na wybranym odcinku drogi przeprowadzano pomiar, jadąc w dwóch kierunkach, aby wyeliminować wpływ wiatru. Na mierzonym odcinku przy wrzuconym czwartym biegu i otwartej przepustnicy urządzenie co pół sekundy rejestrowało obroty. W ten sposób powstawała krzywa. Analizując wyniki pomiarów w różnych konfiguracjach można było dostrajać silnik nawet na treningu przed rajdem.
Dzisiaj może to się wydać bardzo prymitywne ale pamiętajmy, że działo się to w pierwszej połowie lat osiemdziesiątych, kiedy komputery były jeszcze w powijakach.

Rajdówka to nie tylko silnik
Samochód powstawał z części pogwarancyjnych, sprzedawanych wówczas w sklepach o nazwie Bomis. Nadwozie przez kilka dni było odciążane poprzez skuwanie wszelkich wygłuszeń, które ważyły około 10 kg. Później karoseria była spawana na zasadzie 1 cm spawu i 1 cm luzu, aby nie wywoływać szkodliwych naprężeń i nie przegrzać materiału. Wzmacniane były punkty mocowania amortyzatorów. Klatka przeciwkapotażowa przed montażem była specjalnie lekko niedopasowana, aby po zamocowaniu była napięta.
– Tak zrobione nadwozie doskonale trzymało się na najgorszych dziurach, chociaż załodze plomby w zębach wypadały. Wahacze miały pozamykane profile, bo seryjne były zbyt delikatne i potrafiły się wygiąć. Były słynne skórzane uszy do skakania. Chodziło o to, że jak samochód oderwie się od ziemi to potem przy lądowaniu geometria zawieszenia nie zmieni się w niebezpieczny sposób. Był to tzw. patent na skakanie – opowiada konstruktor.

maluch_wyscig_5
Od dwóch lat nasz kultowy samochód powrócił do sportowej rywalizacji, dzięki wyścigowej serii Maluch Trophy

Dzięki zmianom w przednim zawieszeniu samochód z nadsterownego zrobił się podsterowny. Przedni, wzmocniony resor montowany był za pomocą specjalnego przyrządu. Podczas zakładania resor niemal zupełnie się prostował. Po zmontowaniu luzowało się przyrząd i zawieszenie się napinało. Nie było wtedy łożysk wahliwych, tzw. uniboli, i trzeba było wymyślić inny sposób. Specjalne stalowe podkładki były wciskane do sitenbloków. Po skręceniu elementu guma była dodatkowo ściskana. Wszystko pozostawało nadal elastyczne ale wytrzymywało znacznie większe obciążenia. Zawieszenie ustawiono w maksymalnym negatywie, aby auto jak najlepiej trzymało się na zakrętach.
– To jak jadę widziałem po kibicach. Jak stali i patrzyli znaczyło, że jadę źle, za wolno. Jak uciekali, to znaczyło, że jadę dobrze – z uśmiechem opowiada Andrzej Szyjkowski.
Maluchy były obecne na rajdowych trasach przez niemal dwie dekady. Były dla Polski tym, czym nieco wcześniej Abarth 595 dla Europy Zachodniej. Samochód względnie tani, prosty, podatny na tuning i wymagający dużych umiejętności od kierowcy. Dobrze przygotowany Fiat 126 grupy A potrafił wygrywać nawet w klasyfikacji generalnej, pokonując znacznie większe samochody. Warto dodać, że modele 126, wzmocnione przez takie firmy jak Gianini, Abarth czy Bozzato, nie tylko, że były niedostępne w Polsce i bardzo drogie, ale również nie spełniały warunków homologacji. W polskich garażach powstawały skuteczniejsze konstrukcje. Szkoda tylko, że nie zachowały się żadne rysunki, a ilość zdjęć również jest symboliczna. Twórcy po prostu nie mieli na to czasu, a o programach CAD słuchało się wówczas jak o naukowej fikcji.
Od dwóch lat nasz kultowy samochód powrócił do sportowej rywalizacji, dzięki wyścigowej serii Maluch Trophy. Na torach można spotkać zarówno starych, siwawych już mistrzów, jak i młodych zawodników, zgłębiających tajniki tego autka.

Ryszard Romanowski


artykuł pochodzi z wydania 9 (72) wrzesień 2013


Praca maszyn górniczych w bardzo trudnych i zmiennych warunkach powoduje, że ich zespoły robocze są poddawane obciążeniom udarowym. Ocenia się, że ok. 80-90% pęknięć konstrukcji nośnych tych maszyn ma charakter zmęczeniowy. Wyniki wielu badań eksperymentalnych wskazują, że uszkodzenia eksploatacyjne elementów konstrukcyjnych inicjowane są i powstają głównie w wyniku lokalnego uplastycznienia materiału w strefach, w których występuje największa kumulacja naprężeń.

Marek Kalita

Maszynami służącymi do ładowania odstrzelonego urobku w kopalniach węgla kamiennego są przemieszczające się na podwoziu gąsienicowym ładowarki bocznie wysypujące.
Z analizy uszkodzeń ładowarek wynika, że większość zarejestrowanych uszkodzeń miało charakter zmęczeniowy. Uszkodzenia te powstawały w miejscach łączenia poszczególnych elementów konstrukcji oraz w miejscach występowania karbów technologicznych.

Obiekt badań
Obiektem badań był zespół ładujący (rys. 1) ładowarki bocznie wysypującej ŁBT-1200EH/LS-A produkowanej przez Zakłady Mechaniczne BUMAR ŁABĘDY S.A (rys. 2). Czerpak (poz. 3), wahacz (poz. 2) i wysięgnik teleskopowy (poz. 1) są połączone z podwoziem gąsienicowym za pomocą obrotnicy (poz. 4), umożliwiającej wychylanie wysięgnika w płaszczyźnie poziomej. Dwuczłonowy wysięgnik teleskopowy składa się z ramienia zewnętrznego oraz wysuwnego ramienia wewnętrznego. Czerpak ładowarki, połączony przegubowo z wysięgnikiem, za pomocą wahacza umożliwia prawidłowe napełnianie czerpaka urobkiem oraz wychylanie go, w zależności od potrzeb, na lewą bądź prawą stronę maszyny.

rys1
Rys. 1  Zespół ładujący ładowarki ŁBT-1200EH/LS-A

Doświadczenia eksploatacyjne z zastosowaniem ładowarki wykazały, że konstrukcja zespołu ładującego nie była w stanie sprostać wymaganiom stawianym jej podczas przemieszczania urobku, czego efektem były przypadki uszkodzeń powstających w elementach zespołu ładującego.

rys2
Rys. 2  Ładowarka bocznie wysypująca ŁBT-1200EH/LS-A

W celu zwiększenia trwałości maszyny, jej zespół roboczy poddano modernizacji. Wprowadzone w konstrukcji zmiany polegały przede wszystkim na wprowadzeniu dodatkowych wzmocnień oraz zwiększeniu przekrojów poprzecznych wytypowanych elementów. Dokonane zmiany poprawiły sprawność eksploatacyjną maszyny, jednak nie wyeliminowały całkowicie wszystkich problemów.
W związku z powyższym, w celu określenia przyczyn powstających uszkodzeń, przeprowadzono badania weryfikujące stan naprężenia, które posłużyły do wyznaczenia kierunków dalszej modernizacji badanego układu.

Badania zespołu ładującego
W celu identyfikacji obciążeń działających na zespół ładujący ładowarki przeprowadzono analizę jego cyklu pracy pod kątem wyznaczenia charakterystycznych faz i położeń. Przeprowadzona analiza statyczna charakterystycznych położeń zespołu ładującego miała na celu wyznaczenie wartości obciążeń w poszczególnych węzłach konstrukcji. Analiza otrzymanych wartości obciążeń wykazała, że najbardziej niekorzystnym, pod względem wartości wyznaczonych reakcji, jest przypadek wbijania czerpaka w zwał urobku, z wysięgnikiem maksymalnie wysuniętym (rys. 3).

rys3
Rys. 3 Wartości obciążeń dla pracy zespołu ładującego z wysuniętym wysięgnikiem

Wyznaczone wartości sił w poszczególnych węzłach konstrukcji stanowiły dane wejściowe do analizy wytrzymałościowej z zastosowaniem MES. Do obliczeń przyjęto wartości sił zewnętrznych wyznaczonych w analizie statycznej, powiększonych o wyznaczony współczynnik nadwyżki dynamicznej nd.
Celem analizy wytrzymałościowej było uzyskanie informacji o stanie naprężenia, jaki powstaje w elementach składowych wysięgnika teleskopowego pod wpływem obciążeń zewnętrznych.
Znajomość wartości składowych stanu naprężeń w wysięgniku teleskopowym pozwoliła na ocenę stanu jego wytężenia. Informacje o wartościach i rozkładzie składowych stanu naprężenia umożliwiły wytypowanie węzłów konstrukcyjnych, które z uwagi na możliwości powstania uszkodzeń podczas eksploatacji maszyny, powinny zostać wzmocnione.
W niniejszym artykule ograniczono się jedynie do podania wyników analizy wytrzymałościowej wysięgnika teleskopowego dla najbardziej niekorzystnych dwóch przypadków pracy ładowarki: przy maksymalnej i minimalnej długości wysięgnika (rys. 4 i 5).

rys4
Rys. 4  Mapa naprężenia zredukowanego na zewnętrznej powierzchni wysięgnika
(wysięgnik wysunięty)

rys5
Rys. 5  Mapa naprężenia zredukowanego na zewnętrznej powierzchni wysięgnika
(wysięgnik zsunięty)



Na podstawie dokumentacji technicznej maszyny zbudowano model geometryczny wysięgnika. Dla uzyskanego modelu geometrycznego utworzono siatkę elementów skończonych. Cylindry hydrauliczne zamodelowano jako elementy prętowe BAR2. Model posiadał 1,26 mln stopni swobody. Założono, że wszystkie elementy wykonane będą z materiału liniowo-sprężystego o następujących parametrach:

  • Moduł Younga
  • Liczba Poissona
  • Gęstość materiału ς = 7850kg/m3.

Do obliczeń statycznych, w zakresie liniowo-sprężystym, wykorzystano pakiet oprogramowania firmy MSC Patran/Nastran.
Na rysunku 4 przedstawiono rozkład naprężenia zredukowanego σz, w oparciu o hipotezę Hubera-von Misesa, na konstrukcji wysięgnika maksymalnie wysuniętego (wariant A). Największe naprężenie zredukowane σz występowało w środkowej części ramienia zewnętrznego i osiągało wartość ok. 290 MPa.
Na rysunku 5 przedstawiono rozkład naprężenia zredukowanego σz na elementach wysięgnika całkowicie zsuniętego (wariant B). Największe naprężenie zredukowane σz występowało, podobnie jak dla wariantu A, w środkowej części ramienia zewnętrznego, i miało wartości ok. 230 MPa.
Wariant B, w którym ramię wewnętrzne wysięgnika teleskopowego było całkowicie zsunięte, okazał się korzystniejszy, ze względu na wartości naprężeń i odkształceń. Otrzymane wartości naprężenia i przemieszczenia (nie zamieszczono map przemieszczeń) w stosunku do przypadku ramienia wewnętrznego maksymalnie wysuniętego były mniejsze. Zwiększenie wartości obciążenia zewnętrznego, przy jednoczesnym wysunięciu ramienia wewnętrznego (wariant A), powodowało wzrost wartości naprężenia zredukowanego w wysięgniku.

tab1
Tab. 1  Wartości naprężenia zredukowanego

Największe wartości naprężenia zredukowanego wystąpiły w środkowej części ramienia zewnętrznego. Spowodowane było to karbem technologicznym powstałym w wyniku połączenia trzech blach położonych wzdłużnie z blachą poprzeczną.
W tabeli 1 zestawiono wartości naprężenia zredukowanego w dziesięciu punktach konstrukcji wysięgnika, uzyskanych w wyniku przeprowadzonych numerycznych obliczeń wytrzymałościowych dla analizowanych wariantów, oraz zmianę naprężenia Ds, spowodowaną zmianą długości wysięgnika.
Otrzymane wyniki pozwoliły na określenie miejsc, w których występowała koncentracja naprężeń. Były to, przede wszystkim, miejsca łączenia poszczególnych elementów konstrukcyjnych (blach) konstrukcji spawanej zespołów wysięgnika teleskopowego. Wyznaczone miejsca koncentracji naprężeń były jednocześnie potencjalnymi obszarami, w których mogłoby dochodzić do uszkodzeń.
Uzyskane wyniki analizy wytrzymałościowej (MES) zweryfikowano na obiekcie rzeczywistym, wyznaczając stan odkształcenia i naprężenia z wykorzystaniem tensometrii oporowej. Punktami pomiarowymi były, wyznaczone przy pomocy MES, miejsca koncentracji naprężeń.
Zbudowane stanowisko badawcze (rys. 6) pozwoliło na wyznaczenie naprężeń zredukowanych w wybranych punktach konstrukcji wysięgnika oraz, za pomocą sworzni pomiarowych (rys. 7), na zweryfikowanie obciążeń w poszczególnych przegubach zespołu ładującego.

rys6
Rys. 6  Stanowisko badawcze

Na stanowisku badawczym przeprowadzono symulację pracy zespołu ładującego odpowiadającą procesowi wbijania (zagłębiania) czerpaka w zwał urobku. Siła obciążająca czerpak była zadawana za pomocą siłownika hydraulicznego.
Przeprowadzone badania stanu naprężenia w wybranych punktach konstrukcji wysięgnika teleskopowego umożliwiły wyznaczenie obciążeń w sworzniach pomiarowych, stanu naprężenia elementów wysięgnika teleskopowego oraz zweryfikowanie założeń przyjętych na etapie analizy wytrzymałościowej. Wyniki badań potwierdziły wartości sił w poszczególnych połączeniach sworzniowych konstrukcji wysięgnika wyznaczone za pomocą metody MES. Rozbieżność otrzymanych wartości naprężeń, w tych samych punktach pomiarowych, uzyskanych drogą analizy wytrzymałościowej oraz wyznaczonych przy użyciu tensometrii oporowej wynosiła ok. 15%.

Podsumowanie
W artykule przedstawiono wyniki prac badawczych dotyczących konstrukcji zespołu ładującego ładowarki górniczej, które pozwoliły na wyznaczenie stanu naprężenia i przemieszczenia elementów wysięgnika teleskopowego oraz sił w poszczególnych węzłach kinematycznych badanej konstrukcji.
Prace badawcze poprzedzono wykonaniem szeregu analiz wytrzymałościowych i obliczeń analitycznych, które zweryfikowano badaniami stanowiskowymi na obiekcie rzeczywistym. Zbudowane stanowisko badawcze pozwoliło na symulację pracy zespołu ładującego ładowarki odpowiadającą warunkom występującym na kopalni.

rys7
Rys. 7  Sworzeń pomiarowy

Przeprowadzona analiza wytrzymałościowa metodą elementów skończonych (MES) pozwoliła na określenie obciążeń w poszczególnych węzłach konstrukcji wysięgnika teleskopowego oraz stanu naprężenia w jego elementach. Wyniki obliczeń MES wykorzystano do określenia miejsc pomiarów odkształceń (naprężeń) podczas badań na obiekcie rzeczywistym.
Wyniki analizy wytrzymałościowej (MES) elementów konstrukcyjnych wysięgnika teleskopowego ładowarki oraz wyznaczone naprężenia zredukowane metodą tensometrii oporowej pozwoliły na stwierdzenie, że:

  • w konstrukcji wysięgnika teleskopowego występuje koncentracja naprężeń głównie w obszarach złączy spawanych środkowej części ramienia zewnętrznego oraz przedniej części ramienia wewnętrznego,
  • główną przyczyną koncentracji naprężeń w konstrukcji są karby technologiczne i spawalnicze.

Wyniki badań pozwoliły na modernizację konstrukcji wysięgnika teleskopowego poprzez zmiany konstrukcyjne układu prowadzenia ramienia wewnętrznego wysięgnika teleskopowego.


Marek Kalita
Instytut Techniki Górniczej KOMAG w Gliwicach

Literatura
Karoliński J., Przybyłek G., Rusiński E.: Statyczna i dynamiczna analiza wysięgnika teleskopowego samojezdnej maszyny górniczej. Systems: journal of transdisciplinary systems scence. 2004, Vol. 9, No. sp. II, s. 503-518
Klich A.: Praca zbiorowa. Maszyny i urządzenia dla inżynierii budownictwa podziemnego. Wyrobiska korytarzowe i szybowe w górnictwie, Katowice 1999.
Kocańda S.: Zmęczeniowe zniszczenie metali. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1978.
Rusiński E., Moczko P., Kanczewski K.: Przyczyny zniszczenia wysięgnika ładowarki pracującej w podziemnej kopalni miedzi. Przegląd Mechaniczny nr 2, 2006, s. 34-38.
Rusiński E., Moczko P.: Przyczyny uszkodzeń dźwigarów ramy podwozia koparki wielonaczyniowej. Przegląd Mechaniczny nr 4 2002 s. 28-32.
Seweryn A.: Kumulacja uszkodzeń i pęknięć elementów konstrukcyjnych w złożonych stanach obciążenia. Wydawnictwo Politechniki Białostockiej, Białystok 1997.
Wolny S. Kalita M.: Badania wytrzymałościowe konstrukcji wysięgnika teleskopowego ładowarki górniczej. Prace naukowe – Monografia nr 31, Gliwice, 2010.
Wolny S. Kalita M.: Próba oceny trwałości wysięgnika teleskopowego ładowarki górniczej, Konferencja „Komtech 2008” „Nowoczesne, Niezawodne i Bezpieczne Systemy Mechanizacyjne dla Górnictwa” Monografia, Gliwice 2008, s. 167-177.


artykuł pochodzi z wydania 7/8 (70/71) lipiec/sierpień 2013