Эта программа является собственностью SKF и помогает инженерам компании разрабатывать продукты, отвечающие всё более высоким требованиям.
Подшипники качения характеризуются высокой точностью и грузоподъёмностью наряду с низким моментом трения, уровнем вибрации и шума. Они используются уже более 100 лет, поэтому накоплен огромный опыт в области их применения. Однако большинство процессов, происходящих в подшипниках качения, являются динамическими по своей природе, и понимание этого динамического поведения пока не является полным.
Для изучения и прогнозирования динамических процессов необходим инструмент динамического моделирования. Один из таких инструментов – BEAring Simulation Tool (BEAST). Это программа для трёхмерного моделирования, состоящая из базы с большим количеством тел и предназначенная для высокоточного расчёта взаимодействия контактных поверхностей, что делает этот инструмент очень эффективным для подшипников качения и других деталей машин. Программа позволяет решать проблемы в области динамики систем, состоящих из большого количества тел, структурных деформаций, теплового баланса и взаимодействия смазываемых контактных поверхностей. BEAST применяется для оптимизации конструкции продукта, для оценки производительности и характеристик в различных условиях применения, а также предварительного анализа повреждений.
Создание моделей Модель создаётся с помощью графических средств, которые позволяют создавать модель, импортировать её, связывать и объединять модели из библиотеки основных стандартных моделей, комплектующих и включают в себя основные элементы компьютерного проектирования. Существующие комплектующие можно скопировать или экспортировать для повторного использования в будущем.
Для представления и сохранения модели используется специальный язык программирования с условными изображениями и грамматикой. Основные классы данного языка включают в себя:
- тела, имеющие поверхность и системы координат
- соединения между телами, которые имеют контакты между поверхностями и связи между системами координат (например, матрицы жёсткости/демпфирования)
- модели, содержащие системы координат, тела и другие модели (т.е. иерархия моделей).
Параметры, задаваемые пользователем, могут быть заданы на разных уровнях модели, а также выражены через другие параметры, поиск которых соответствует иерархии модели. Обычно, задаваемые пользователем параметры или выражения из них используются для всех вводных данных. Это упрощает создание модели и повторное использование её компонентов, способствует использованию типовых параметров и создаёт условия для параметрических исследований.
Задаётся общее описание геометрии с возможностью последующего уточнения дополнительных данных. Причина этого заключается в том, что мелкие неточности в результате могут привести к достаточно большим несоответствиям в производительности подшипника, например, в отношении стабильности ролика или распределения давления в точке контакта. В трибологической модели уделяется внимание последствиям мелкомасштабных изменений геометрии, например, шероховатости поверхности.
Подшипник качения всегда является частью оборудования. В зависимости от известных пограничных условий можно смоделировать и целые узлы оборудования. Инструмент BEAST позволяет выбрать многофункциональные модели соединений, называемых связями, для моделирования производственного оборудования.
Применение:
страховочные подшипники Активные магнитные подшипники обычно используются в системах с вращающимся валом, который удерживается силой магнитного поля. При нормальных условиях эксплуатации роторы удерживаются в воздухе силой магнитного поля и не имеют физического контакта с опорной конструкцией. Чувствительные магнитные части защищены страховочными подшипниками (обычно это комплект радиально-упорных или радиальных шарикоподшипников). Обычно у этих подшипников есть зазор между внутренним кольцом и валом, который меньше зазора между магнитными частями. Когда во время работы вал падает на страховочные подшипники, они испытывают большие динамические нагрузки и ускорение. Три различные установки (5 – 180 кг массы ротора) подверглись испытаниям на падение и были смоделированы с помощью программы BEAST [1].
Механизм разрушения Страховочные подшипники работают очень ограниченный период времени, а это значит, что обычного разрушения из-за контактной усталости при качении не происходит. Вместо этого, типы разрушения связаны с диссипацией энергии в контактных поверхностях из-за высоких скоростей скольжения и высоких нагрузок в сочетании с плохими условиями смазывания.
Поэтому основные типы разрушений следующие:
- нагрузка при падении может привести к вмятинам на дорожках качения
- вращение вала может вызвать очень большие нагрузки на подшипник, особенно в случае обратного вращения
- быстрое ускорение может вызвать высокое скольжение, которое приводит к разрушению из-за возникновения задиров
Результаты У BEAST есть уникальные возможности по моделированию поведения страховочных подшипников. Все контакты можно изучить подробно, например, изучить давление в зоне контакта, условия скольжения, потери мощности и риск разрушения из-за возникновения задиров.
Наибольший интерес представляют контакты, возникающие между внутренним кольцом страховочных подшипников и опорными втулками ротора, а также контакты, возникающие в подшипниках.
При падении вала с частотой вращения 20 000 об/мин происходит его кратковременное зависание, после чего самое большое ускорение передаётся подшипнику с комбинированным нагружением.
Заключение Целью моделирования с помощью инструмента BEAST являлось более глубокое понимание условий работы страховочных подшипников для возможности проектирования высоконадёжных систем, способных выдержать большее количество падений вала. Модели BEAST различных испытательных установок смогли с высокой точностью смоделировать их поведение и точно определить, какие подшипники будут повреждены.
Инструмент BEAST – программное обеспечение для динамического моделирования, созданное для анализа механических систем и возникающих в них контактов. Он может использоваться как для разработки и проектирования подшипников качения, так и для анализа сложных систем, в которых подшипники качения играют важную роль. Несмотря на то, что инструмент BEAST является собственностью SKF и предназначен только для внутреннего использования, он может принести пользу клиентам SKF через Службу технического консалтинга SKF.
Источник информации-Evolution-деловой и технический журнал фирмы SKF.
|