Программное обеспечение для разработки коробок передач
FVA-Workbench - это независимый от производителя инструмент для моделирования и расчета
системы передачи. Поскольку циклы разработки продукта становятся короче, мощное моделирование
подходы и алгоритмы расчета становятся все более важными. Преимущественно аналитические подходы в FVA-Workbench обеспечивают быстрые и надежные решения всех важных проблем, связанных с приводной техникой. Для тел, которые невозможно точно описать аналитически, результаты дополняются подходящими численными методами. Интуитивно понятные методы моделирования в FVA-Workbench каждый раз гарантируют моделирование согласованных, действительных и пригодных для производства передач.
Расчеты разработаны, проанализированы и подтверждены в исследовательских проектах
Forschungsvereinigung Antriebstechnik eV (FVA, Исследовательская ассоциация приводных технологий). Благодаря взносам членов и государственному финансированию FVA может ежегодно выделять 17 миллионов евро на исследовательские проекты в ведущих немецких университетах, кафедрах и исследовательских учреждениях. FVA-Workbench служит платформой знаний, делая результаты исследовательских проектов FVA доступными для всех инженеров. Больше нет необходимости читать и изучать бесчисленные страницы научной документации, что делает разработку инновационных редукторов значительно более эффективной и удобной для пользователя.
В следующей статье будет объяснен подробный расчет подшипников качения в FVA-Workbench, основанный на учете профилирования подшипников качения.
Профилирование роликовых подшипников
В роликовых подшипниках существует прямой контакт между телами качения и дорожкой качения. Если тела качения имеют идеально цилиндрическую форму (цилиндрические роликоподшипники) или конические (конические роликоподшипники), это приводит к локальным скачкам давления, когда торцевая сторона тел качения входит в контакт с дорожкой качения (рис. 1а). Это может привести к локальному повреждению точечной коррозии в этих областях (Рисунок 2). Чтобы избежать этих скачков давления, роликовые подшипники всегда проектируются с профилированием вдоль продольной оси ролика (Рисунок 1b). Помимо предотвращения высоких краевых напряжений, профилирование также влияет на следующие критерии:
Максимальное контактное давление ролика и дорожки качения, особенно при наклоне
Модифицированный номинальный срок службы согласно / 2 /
Наклон и опускание жесткости
Цилиндрические и конические роликоподшипники обычно имеют логарифмический профиль в соответствии с / 2 /. Однако фактическая глубина и форма профилирования могут значительно отличаться и определяются производителем на основе имеющихся знаний для каждого типа подшипников. Чтобы учесть влияние различных профилей на вышеуказанные критерии на этапе проектирования подшипников, FVA-Workbench предоставляет возможность адаптировать профиль для каждого отдельного роликоподшипника. В дополнение к заранее заданным формам профиля также могут быть определены кривые профиля, предоставленные производителем подшипника или основанные на измерениях. Поэтому в критических случаях рекомендуется проконсультироваться с производителем подшипника при окончательном выборе подшипника.
Пример расчета
Влияние различных профилей будет продемонстрировано на примере расчета подшипника выходного вала со стороны двигателя типа NJ 230 из коробки передач, показанной на рисунке 3. Для подшипника рассчитаны три различных варианта профиля:
Логарифмический профиль 32 мкм (соответствует / 2 /)
Логарифмический профиль 14 мкм
Нет профиля
На диаграмме 1 представлен обзор результатов расчета для трех вариантов. Все значения относятся к соответствующему профилю, указанному в / 2 / (здесь: 32 мкм).
Кроме того, распределение давления вдоль продольной оси ролика в контакте внутреннего кольца наиболее сильно нагруженного элемента ролика сравнивается для трех вариантов на рисунке 4 ниже.
Следующие утверждения могут быть выведены из результатов:
Профилирование не оказывает существенного влияния на результаты расчетов модифицированного номинального ресурса (согласно расчетам как по ISO 281, так и по каталогу производителя подшипников). Только незначительные различия могут быть результатом того факта, что в системе могут быть рассчитаны немного разные усилия подшипника из-за изменения жесткости подшипника.
На распределение и максимальное значение местного контактного давления в подшипниках в значительной степени влияет спецификация различных профилей. Из кривых на рисунке 4 видно, что давление в середине ролика увеличивается с увеличением количества профилей. При меньшем профилировании распределение давления становится более равномерным. Однако в этом случае могут возникнуть повышенные краевые напряжения, особенно при больших углах наклона.
Поскольку значение модифицированного эталонного номинального ресурса согласно DIN 26281 основано на учете местного контактного давления, здесь также можно увидеть сильное влияние на номинальные значения ресурса для каждого указанного профиля.
О FVA GmbH
FVA GmbH является совместным предприятием VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau,
Ассоциация машиностроительной промышленности) и FVA eV (Исследовательская ассоциация приводных технологий). Основанная в 2010 году, FVA GmbH работает рука об руку с ведущими немецкими научно-исследовательскими институтами и ведущими компаниями из отрасли приводных технологий в направлении практического применения знаний, полученных в исследовательских проектах FVA. Наши основные направления деятельности - это разработка программного обеспечения для расчета и моделирования приводных технологий, обработка и преобразование устаревших структур кода в современные программные архитектуры, профессиональное обслуживание и поддержка, а также проведение технических семинаров и конференций.