Programvara för växellådsutveckling
FVA-Workbench är ett tillverkarneutralt verktyg för simulering och beräkning av
överföringssystem. När produktutvecklingscykler blir kortare, kraftfull modellering
metoder och beräkningsalgoritmer blir allt viktigare. De huvudsakligen analytiska tillvägagångssätten i FVA-Workbench ger snabba och tillförlitliga lösningar på alla viktiga frågor relaterade till drivteknik. För organ som inte kan beskrivas exakt analytiskt kompletteras resultaten med lämpliga numeriska metoder. De intuitiva modelleringsteknikerna i FVA-Workbench garanterar simulering av konsekventa, giltiga och tillverkningsbara växlar varje gång.
Beräkningarna utvecklas, analyseras och valideras i forskningsprojekt av
Forschungsvereinigung Antriebstechnik eV (FVA, Research Association for Drive Technology). Genom medlemsbidrag och offentlig finansiering kan FVA organisera 17 miljoner euro årligen i forskningsprojekt vid ledande tyska universitet, ordförande och forskningsinstitutioner. FVA-Workbench fungerar som en kunskapsplattform som gör resultaten av FVA-forskningsprojekt tillgängliga och tillgängliga för alla ingenjörer. Det är inte längre nödvändigt att läsa igenom och studera otaliga sidor med vetenskaplig dokumentation, vilket gör utvecklingen av innovativa växellådor betydligt effektivare och användarvänligare.
Följande artikel kommer att förklara den detaljerade beräkningen av rullager i FVA-Workbench, baserat på övervägande av profilering av rullager.
Profilering av rullager
I rullager finns linjekontakt mellan rullelementen och banan. Om valselementen är perfekt cylindriska (cylindriska rullager) eller avsmalnande (avsmalnande rullager) leder detta till lokala trycktoppar när valselementens ändsida kommer i kontakt med banan (Figur 1a). Detta kan resultera i lokal gropskada i dessa områden (Figur 2). För att undvika dessa tryckstoppar är rullager alltid utformade med profilering längs valsens längdaxel (figur 1b). Förutom att undvika höga kantspänningar har profileringen också inflytande på följande kriterier:
Maximalt tryck på rullbanan, särskilt vid lutning
Ändrad referensklassificeringstid enligt / 2 /
Lutning och sänkning av styvhet
Cylindriska och avsmalnande rullager har typiskt en logaritmisk profil i enlighet med / 2 /. Det faktiska djupet och formen på profileringen kan dock avvika avsevärt och bestäms av tillverkaren baserat på tillgänglig kunskap för varje lagertyp. För att beakta påverkan av olika profiler på ovanstående kriterier i lagerdesignfasen ger FVA-Workbench möjligheten att anpassa profilen för varje enskilt rullager. Förutom fördefinierade profilformer kan även profilkurvor som tillhandahålls av lagertillverkaren eller baserat på mätningar definieras. Därför rekommenderas att i kritiska fall kontakta lagertillverkaren när det slutliga lagervalet görs.
Beräkningsexempel
Påverkan av olika profiler kommer att demonstreras med hjälp av beräkningen av NJ 230-typ utgående axellager från växellådan som visas i figur 3 som ett exempel. Tre olika profilvariationer beräknas för lagret:
32 μm logaritmisk profil (motsvarande / 2 /)
14 μm logaritmisk profil
Ingen profil
Diagram 1 ger en översikt över beräkningsresultaten för de tre varianterna. Värdena är alla relativt den motsvarande profilen som anges i / 2 / (här: 32 μm).
Dessutom jämförs tryckfördelningen längs valsens längdaxel i den inre ringkontakten för det mest belastade rullelementet för de tre varianterna i figur 4 nedan.
Följande påståenden kan härledas från resultaten:
Profileringen har ingen betydande inverkan på resultaten av de modifierade beräkningarna av livslängden (enligt både ISO 281 och beräkningar av lagertillverkarens katalog). Endast mindre skillnader kan bero på det faktum att något olika bärkrafter kan beräknas i systemet på grund av förändringen i lagerstyvheten.
Fördelningen och det maximala värdet av de lokala kontakttrycken i lagren påverkas avgörande av specifikationen för olika profiler. Från kurvorna i figur 4 kan man se att trycket i valsens mitt ökar med högre mängder profilering. Med lägre mängder profilering blir tryckfördelningen jämnare. I detta fall kan emellertid ökade kantspänningar uppträda, särskilt vid höga lutningsvinklar.
Eftersom värdet på den modifierade referensvärdena enligt DIN 26281 baseras på hänsyn till det lokala kontakttrycket, kan en stark påverkan på värdena för livslängden också ses här för varje specificerad profil.
Om FVA GmbH
FVA GmbH är ett joint venture av VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau, the
Mechanical Engineering Industry Association) och FVA eV (Research Association for Drive Technology). FVA GmbH grundades 2010 och arbetar hand i hand med tyska forskningsinstitutioner på toppnivå och ledande företag från drivteknikindustrin mot praktisk tillämpning av kunskap från FVA-forskningsprojekt. Våra kärnkompetenser är utveckling av beräknings- och simuleringsprogramvara för drivteknik, bearbetning och omvandling av äldre kodstrukturer till modern programvaruarkitektur, professionell service och support samt värd för tekniska seminarier och konferenser.