Projekt realizowany w ramach Programu "LIDER IX" Narodowego Centrum Badań i Rozwoju

Umowa nr LIDER/51/0200/L9/17/NCBR/2018

Tytuł projektu: Aktywne łożyska foliowe ze zmiennymi właściwościami dynamicznymi

Akronim projektu: ACTIVERING

Kierownik projektu: dr inż. Łukasz Breńkacz

Okres realizacji: 1 styczeń 2019 – 30 czerwiec 2022

Streszczenie projektu:

W ramach projektu opracowany został nowy typ łożyska – aktywne łożysko foliowe. Przeprowadzono cały proces projektowy począwszy od analizy koncepcji, poprzez analizy numeryczne skończywszy na badaniach eksperymentalnych. W wyniku prac powstały unikalne konstrukcje takie jak pierwsze łożyska drukowane techniką 3D, których zmiany geometrii zachodziły dzięki wykorzystaniu elastycznych właściwości tworzywa sztucznego. Inna przebadana konstrukcja zakładała panew łożyska foliowego podzieloną na segmenty, to rozwiązanie również zostało wykonane i przebadane po raz pierwszy na świecie. Analizowane koncepcje zostały zawarte w dwóch wnioskach patentowych.
Na początku pracy wykonano dokładne analizy numeryczne. Sprawdzono zarówno właściwości dynamiczne wirnika podpartego na aktywnych łożyskach foliowych jak i szereg parametrów pracy przyszłego łożyska. Sporządzono charakterystyki np. od jakich prędkości wytworzy się film smarny, wykonano również analizy interakcji pomiędzy płynem a strukturą (ang. fluid-structure interaction). Analizowano, jak zmienia się dynamika wirnika podczas kołowo-cylindrycznej zmiany średnicy łożyska oraz podczas zmian eliptycznych. Stworzono osobne modele łożyska, które wykorzystano do analizy sterowania łożyska opartego na sterowniku PID. Ponieważ model łożyska był w pełni zdefiniowany, możliwa była optymalizacja nastaw regulatora PID jeszcze przed wykonaniem badań eksperymentalnych.
Projektowanie łożyska zaczęto od wyboru siłowników – elementów do zmiany geometrii aktywnego łożyska foliowego. Analizowane były różne możliwe rozwiązania, a następnie w laboratorium przebadano kilka najbardziej obiecujących (np. materiały z pamięcią kształtu, silniki krokowe, stosy piezoelektryczne, silniki krokowe i serwomechanizmy). Zostały one zbadane w laboratorium w warunkach zbliżonych do tych podczas pracy aktywnego łożyska foliowego. Najlepsze siłowniki wykorzystano podczas budowy aktywnego łożyska foliowego.
Zbudowano dwa prototypy aktywnego łożyska foliowego oraz kilka ich modyfikacji. Powstała również infrastruktura badawcza z dwoma stanowiskami laboratoryjnymi. W skład pierwszego stanowiska laboratoryjnego wchodził napęd za pomocą elektrowrzeciona. Aktywne łożyska foliowe były „podwieszane” na tym stanowisku i możliwa była zmiana ich parametrów pracy i analiza momentu tarcia, amplitudy drgań, temperatury oraz innych parametrów pracy. Na drugim stanowisku badawczym z napędem turbinowym zamontowano dwa aktywne łożyska foliowe oraz je przebadano w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.
Na podstawie wykonanych prac powstały dwa prototypy łożysk o unikalnych właściwościach. Właściwości te mogą sprawić, że aktywne łożysko foliowe będzie mogło być zastosowane w urządzeniach w których klasyczne łożyska foliowe nie mogły być stosowane, np. z powodu zbyt dużego momentu startowego. Podczas testów okazało się, że moment startowy można zmniejszyć ponad dwukrotnie.

Kwota projektu: 1 200 000,00 PLN

Kwota dofinansowania NCBR: 1 200 000,00 PLN

Strona projektu: https://activebearing.com