Prof. dr hab. inż. E u gen iu sz Św itoński K atedra M echaniki Stosow anej
W ydział M echaniczny T echnologiczny P olitechnika Śląska w G liw icach
G liw ice 2 0 .0 2 .2 0 12r
T l
R ecen zja rozpraw y doktorskiej M g ra inż. Piotra D obrzanieckiego
pod tytułem :
„M odelow an ie ch arak terystyk trakcyjnych napędów na przykładzie pojazdów górnictw a w ęglow ego”
1. O cena ak tu aln ości w yb ran ego tem atu
N ow oczesne pojazdy w ykorzystyw ane do transportu w w arunkach dołow ych kopalń w ęgla kam iennego pow inny cechow ać się odpow iednio w ysokim m om entem napędow ym na kołach przy stosunkow o wysokiej niezależności od źródeł zasilania, co zapew nia m ożliw ość przem ieszczania się na znaczne odległości. W arunki takie spełniają napędy spalinow e z silnikam i w ysokoprężnym i oraz hydrom echanicznym i układam i p rzeniesienia mocy. Z łożoność zjaw isk fizycznych w ystępujących w takich układach napędow ych, w ym aga je d n a k szczególnego podejścia do procesu projektow o-konstrukcyjnego z w ykorzystaniem m odeli m atem atycznych w eryfikow anych przez badania dośw iadczalne. C zęsto w yniki badań dośw iadczalnych w ykorzystyw ane są do budow y m odeli hybrydow ych, łączących m odele strukturalne z w yznaczanym i dośw iadczalnie m odelam i funkcjonalnym i. Przykładem takiego m odelu jest m odel hydrom echanicznego napędu lokom otyw y z silnikiem diesla, który łączy m odel strukturalny części m echanicznej z w yznaczanym i dośw iadczalnie charakterystykam i spraw ności i przełożenia dynam icznego przekładni hydrokinetycznej oraz m apam i m om entu i zużycia paliw a silnika spalinow ego. B adania dośw iadczalne w ym agają budow y złożonych stanow isk pom iarow ych oraz prow adzenia żm udnych eksperym entów . A utor zbudow ał taki m odel w odniesieniu do lokom otyw y górniczej i przeprow adził identyfikację m odelu układu napędow ego z w ykorzystaniem specjalnie opracow anego i w ykonanego
stanow iska badaw czego. W yniki badań w ykorzystał do m odyfikacji istniejącego układu i w yboru przekładni ze w zględu na najw iększą spraw ność układu przeniesienia m ocy, ja k rów nież najm niejsze zużycie paliw a w fazie rozruchu i czas potrzebny do osiągnięcia prędkości m aksym alnej. O pracow ana m etodyka w spom agania p rocesu doboru cech konstrukcyjnych hydrom echanicznego układu napędow ego lokom otyw y górniczej um ożliw ia dobór odpow iedniego m om entu trakcyjnego n a kołach napędow ych.
Z akres pracy obejm ow ał zarów no badania stanow iskow e układu zasilania silnika spalinow ego w raz ze specjalnym górniczym układem zasilania i w ydechow ym , ja k ró w n ież analizy num eryczne przepływ u w tych układach i badania zm ierzające do optym alizacji układu oraz analizę dynam iki napędu, spraw ności przekładni hydrokinetycznej i w ielokryterialny dobór przekładni.
B iorąc pow yższe pod uw agę, w ybrany tem at pracy doktorskiej uw ażam za aktualny zarów no pod w zględem naukow ym , ja k rów nież pod w zględem zastosow ania w yników badań w praktyce. T em atyka pracy m ieści się w zakresie dyscypliny naukow ej „m echanika” .
2. P rzegląd treści pracy
W pracy zaprezentow ano m etodykę doboru elem entów układu napędow ego m aszyny roboczej, m ających decydujący w pływ na w łasności trakcyjne pojazdu. R ozpraw ę doktorską podzielono na 9 rozdziałów , z czego rozdziały 1+4 stanow ią część teoretyczną, natom iast rozdziały 5+9 część praktyczną.
Po w stępie stanow iącym rozdział 1, zam ieszczono opis dotychczasow ego stanu zagadnienia zam ieszczony w rozdziale 2. Cel oraz zakres pracy przedstaw iono natom iast w rozdziale 3. C elem pracy było opracow anie m etodyki doboru układu napędow ego z uw agi na zakładany m om ent trakcyjny. Szczególnym ograniczeniem była konieczność spełnienia w ym agań dotyczących pracy w w arunkach dołow ych. W rozdziale tym przedstaw iona został także schem at m etodyki badań.
R ozdział 4 stanow i w prow adzenie do zagadnień rozpatryw anych w rozpraw ie doktorskiej. Z aprezentow ano w nim zagadnienia zw iązane z pracą napędów spalinow ych w przestrzeniach zagrożonych w ybuchem , om ów iono poszczególne ro zw iązan ia stosow ane w konstrukcji układów napędow ych, w tym rozpatryw anej lokom otyw y L ds-100. O m ów iono rów nież problem y
zw iązane z b ezw ładnością elem entów silnika spalinow ego oraz z transm isją m om entu trakcyjnego n a jezd n ię i zw iązanym i z tym zjaw iskam i. Szczegółow o odniesiono się do doboru przekładni hydrokinetycznych. R ozdział ten zaw iera także krótkie w prow adzenie do zagadnień optym alizacji w ielokryterialnej, w ykorzystane w ograniczonej form ie w rozdziale 8.
R ozdział piąty dotyczy badań dośw iadczalnych i zaw iera opis stanow iska pom iarow ego specjalnie zbudow anego do badań górniczych napędów spalinow ych z przeciw w ybuchow ym układem dolotow ym i w ydechow ym . O m ów iono w nim poszczególne elem enty badanego napędu, m etodykę badań oraz zaprezentow ano w yniki.
W rozdziale szóstym zaw arto opis poszczególnych elem entów układu napędow ego oraz p odstaw teoretycznych przyjętych podczas opracow ania m odelu obiektu w ykorzstyw anego w dalszej części pracy. Z aw arto w nim także charakteryski napędu w yznaczone dla każdej z 3 rozpatryw anych przekładni hydrokinetycznych.
O pis m odelu geom etrycznego układu z przeciw w ybuchow ym układem dolotow ym oraz w yniki sym ulacji num erycznych przepływ u pow ietrza i spalin w układzie przedstw iono w rozdziale szóstym . Z aprezentow ano także w yniki prac zm ierzających do optym alizacji układu, w których kryterium była m inim alizacja oporów przepływ u. W w yniku zaproponow anej zm iany kształtu kanału w ylotow ego zm niejszono opory przepływ u w układzie w ylotow ym spalin.
W rozdziale 8 opisano rozpatryw ane m odele układu napędow ego. D o dlaszych ro zw ażań przyjęto najprostszy dm um asow y m odel układy przeniesienia m ocy. Ponadto przedstaw iono w yniki sym ulacji kom puterow ych oraz analiz z w ykorzystaniem w ielokryterialnej funkcji celu, odnoszącej się do zużycia paliw a, prędkości m aksym alnej i czasu osiągnięcia prędkości m ak sy m aln ej.
W nioski i podsum ow anie zaw arte są w rozdziale dziew iątym .
O cena m erytoryczn a, w yn ik i pracy i ich ocena
Pod w zględem m erytorycznym praca doktorska je s t opracow ana popraw nie. P rzed staw ia pew ne now e osiągnięcia w zakresie m etodyki doboru i analizy dynam iki hydrom echanicznych napędów lokom otyw górniczych ze zm iennikam i m om entu oraz kształtow ania charakterystyk trakcyjnych tego typu układów . Z a głów ne zalety opiniow anej pracy uw ażam :
• O pracow anie i w ykonanie stanow iska badaw czego do w yznaczania charakterystyk silnika spalinow ego z osprzętem górniczym ,
• Przeprow adzenie badań stanow iskow ych silnika z osprzętem i w yznaczenie je g o charakterystyk zew nętrznych oraz m ap zużycia paliw a, • P rzeprow adzenie badań sym ulacyjnych przepływ u spalin w układzie
w ylotow ym i w skazanie rozw iązań zw iększających spraw ność układu, • Przeprow adzenie badań optym alizacyjnych w zakresie w yboru przekładni
h y d ro k in ety czn ej.
D oktorant w ykazał się znajom ością m etod badaw czych i program ów narzędziow ych, w spom agających pracę inżyniera w zakresie m odelow ania układów napędow ych. L ektura pracy nasuw a jed n a k pew ne kom entarze i uwagi krytyczne:
• P rzegląd literaturow y je s t zbyt skrom ny i m a charakter w prow adzenia do tem atyki rozpraw y, a nie krytycznego ustosunkow ania się do publikacji w obszernej literaturze św iatow ej,
• W pracy zabrakło dyskusji dotyczącej założeń przyjm ow anych przy m odelow aniu przekładni zębatych, w tym odniesienia do w pływ u podatności w ałów oraz podatności korpusu na charakter obciążeń dynam icznych w parach kinem atycznych. B rak uw ag dotyczących sposobu dyskretyzacji układu oraz określenia param etrów je g o m odelu? • N iejasne są przesłanki doboru w artości param etrów do określenia stanu
o bciążenia układu, który stosow ano w badaniach sym ulacyjnych,
• Praca zaw iera w artościow e w yniki obliczeń num erycznych, jed n ak że zbyt skąpa je s t ich analiza,
Pow yższe uw agi i kom entarze zostaną zapew ne w yjaśnione, bądź skom entow ane w trakcie publicznej obrony.
3. O cena końcow a
U w ażam , że opiniow aną pracę P ana m gra inż. P iotra D obrzanieckiego cechuje interdyscyplinarne podejście do zagadnień m odelow ania układów o złożonej naturze fizycznej, co stanow i stosow ny w kład w zakresie analizy i kształtow ania cech dynam icznych układów napędow ych m aszyn. O pracow ane algorytm y i program y kom puterow e do badań sym ulacyjnych oraz sposób realizacji tych badań św iadczą o odpow iednim przygotow aniu doktoranta do prow adzenia sam odzielnej działalności naukow o-badaw czej. N a szczególne
podkreślenie zasługuje u tylitarna strona dysertacji. O trzym ane w yniki i opracow ane w nioski m ogą być bezpośrednio zastosow ane w procesie doboru cech konstrukcyjnych projektow anych oraz m odernizow anych układów napędow ych lokom otyw górniczych.
R ecenzow ana p raca spełnia w ym ogi odnośnie przew odu doktorskiego, określone w U staw ie z dnia 14 m arca 2003 roku o stop niach naukow ych i tytule naukow ym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki.
B iorąc pow yższe pod uw agę w nioskuję o dopuszczenie D oktoranta do publicznej obrony rozpraw y d o k to rsk iej.
