Mechanik
PL FB kontakt

29.03.2024

Home Page Maj-Czerwiec 2023 Structural and material analysis of an innovative mixer drum with a capacity of 12 m³

Structural and material analysis of an innovative mixer drum with a capacity of 12 m³

Analiza konstrukcyjno-materiałowa innowacyjnego bębna mieszalnika o pojemności 12 m³ *

Author: Jacek Bernaczek, Paweł Fudali, Anita Kalandyk, Mateusz Koperski, Marek Nagnajewicz

Mechanik nr 05/06/2023 - CAD/CAM/CAE

ABSTRACT: A structural and material analysis of individual elements of the mixing-unloading spiral and shell segments of the innovative mixer drum of the hydraulic truck concrete mixer with a capacity of 12 m3 was developed. A complex CAD design process of individual elements in terms of the developed manufacturing technology was carried out. The construction of the mixer components was verified in the 3D-CAD system and a numerical analysis of stress distribution using the finite element method (FEM) was carried out for key segments of the spiral, which directly determines the implementation of the correct and efficient concrete mixing process. The research resulted in the development of comprehensive technical documentation of the original mixer structure, including executive drawings of the components along with a description of the manufacturing technology and the choice of the initial material–steel with increased abrasion resistance. The results of the completed research process were used in the next stage of research, i.e. bench tests of the innovative design of the 12 m3 mixer drum.

KEYWORDS: mixer drum, mixing and unloading spiral, hydraulic truck concrete mixer, CAD construction, FEM analysis, technical documentation

STRESZCZENIE: Opracowano analizę konstrukcyjno-materiałową elementów spirali mieszająco-rozładowującej i segmentów płaszcza innowacyjnego bębna mieszalnika hydraulicznej betonomieszarki samochodowej o pojemności 12 m3. Przeprowadzono złożony proces projektowania CAD poszczególnych przedmiotowych elementów w aspekcie opracowanej technologii wytwarzania. Konstrukcję członów składowych mieszalnika poddano weryfikacji w systemie 3D-CAD oraz przeprowadzono analizę numeryczną rozkładu naprężeń metodą elementów skończonych MES dla kluczowych segmentów spirali, która bezpośrednio warunkuje realizację poprawnego i wydajnego procesu mieszania masy betonowej. Badania pozwoliły na opracowanie kompleksowej dokumentacji technicznej autorskiej konstrukcji mieszalnika, obejmującej rysunki wykonawcze elementów składowych wraz z opisem technologii wytwarzania oraz wyborem materiału wstępnego – stali o zwiększonej wytrzymałości na ścieranie. Wyniki zrealizowanego procesu badawczego zostały wykorzystane na kolejnym etapie badań, tj. w testach stanowiskowych innowacyjnej konstrukcji bębna mieszalnika o pojemności 12 m3.

SŁOWA KLUCZOWE: bęben mieszalnika, spirala mieszająco-rozładowująca, hydrauliczna betonomieszarka samochodowa, konstrukcja CAD, analiza MES, dokumentacja techniczna

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

[1] Bielski J. „Inżynierskie zastosowania systemu MES”. Kraków: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej (2013).

[2] Blicharski M. „Inżynieria materiałowa stali”. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN (2019).

[3] Bogucki W., Żyburtowicz M. „Tablice do projektowania konstrukcji metalowych”. Warszawa: Arkady (2006).

[4] Dietrich M. „Podstawy konstrukcji maszyn”. T. 2. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, wydanie: 3 (2019).

[5] Domański J. „SolidWorks Simulation 2020: statyczna ana-liza wytrzymałościowa”. Gliwice: Helion (2020).

[6] Dziurski A., Mazanek E., Kania L. „Przykłady obliczeń z podstaw konstrukcji maszyn”. T. 1: „Połączenia, sprężyny, zawory, wały maszynowe”. Warszawa: WNT (2015).

[7] Feld M. „Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn”. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN (2018).

[8] Mustapha K.B. „Practical Finite Element Simulations with SOLIDWORKS 2022”. Packt Publishing (2022).

[9] Skrzypek S.J., Przybyłowicz K. „Inżynieria metali i technologie materiałowe”. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN (2019).

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2023.5-6.12

 

* Artykuł recenzowany

 

Pobierz plik / download

Jacek Bernaczek, Paweł Fudali, Anita Kalandyk, Mateusz Koperski, Marek Nagnajewicz: Structural and material analysis of an innovative mixer drum with a capacity of 12 m³ (Analiza konstrukcyjno-materiałowa innowacyjnego bębna mieszalnika o pojemności 12 m³) (PDF, ~1,8 MB)

Home Page Maj-Czerwiec 2023 Structural and material analysis of an innovative mixer drum with a capacity of 12 m³

Recommended Books

Theory and Modeling of Rotating Fluids: Convection, Inertial Waves and Precession
Keke Zhang, Xinhao Liao

Theory and Modeling of Rotating Fluids: Convection, Inertial Waves and Precession

Cambridge University Press

A systematic account of the theory and modelling of rotating fluids that highlights the remarkable advances...

Advanced Machining Processes of Metallic Materials: Theory, Modelling, and Applications
Wit Grzesik

Advanced Machining Processes of Metallic Materials: Theory, Modelling, and Applications

Elsevier

In 2017 Elsevier republished the book “Advanced Machining Processes of Metallic Materials: Theory,...

Hybrid Machining: Theory, Methods, and Case Studies
Xichun Luo Yi Qin

Hybrid Machining: Theory, Methods, and Case Studies

Elsevier

“Hybrid Machining: Theory, Methods, and Case Studies” covers the scientific fundamentals, techniques,...

Three-Dimensional Navier-Stokes Equations. Classical Theory
James C. Robinson, José L. Rodrigo, Witold Sadowski

Three-Dimensional Navier-Stokes Equations. Classical Theory

Cambridge University Press

A rigorous but accessible introduction to the mathematical theory of the three-dimensional Navier-Stokes...

Our partners