Módulos de rodamientos
Simpack simula la interacción de los rodamientos en el sistema completo
Simulación de rodamientos con Simpack
Los rodamientos son el elemento de máquina más utilizado en la transmisión de potencia. Un rodamiento mal diseñado puede provocar rápidamente daños en el propio rodamiento y en el tren de transmisión. En el peor de los casos, una reacción en cadena induce la pérdida total de todo su sistema. Los módulos de rodamientos de Simpack permiten modelar distintos tipos de rodamientos, como rodamientos de bolas, de cilindros y de tambor, así como cojinetes lisos y cojinetes elastohidrodinámicos.
Journal Bearing
Journal Bearing es un elemento de fuerza utilizado para modelar cojinetes radiales o axiales utilizando una ley de rigidez y amortiguación no lineal. Este elemento de fuerza puede modelar cualquier tipo de rodamiento radial o axial donde una ley de fuerza actuando sobre solo dos marcadores sería insatisfactoria. Simpack Journal Bearing actúa entre varios marcadores en la carcasa y un marcador central en el eje. Se puede conseguir un efecto 3D añadiendo varios elementos de fuerza seguidos.
Elastohydrodynamic Bearing
Este elemento de fuerza puede simular cojinetes hidrodinámicos resolviendo la ecuación de Reynolds con precisión y eficacia. El elemento incluye la hidrodinámica de cuerpo rígido (HD), la elastohidrodinámica unilateral (EHF) y la elastohidrodinámica bilateral (DEHD). Permite considerar los efectos globales de la temperatura (TEHD) en el rodamiento y en los sólidos circundantes. Los parámetros especiales de diseño permiten tener en cuenta de forma fácil y sencilla los orificios de aceite, las ranuras ... Se puede simular cualquier nivel de detalle. El elemento también puede simular la dinámica de los segmentos del pistón.
BEARINX®
Simpack BEARINX Map para rodamientos permite utilizar el software BEARINX® de Schaeffler Technologies en Simpack. BEARINX® permite calcular con precisión las fuerzas y los pares de los rodamientos para muchos rodamientos.
La rigidez no lineal, los efectos de acoplamiento y el juego del rodamiento se describen mediante un campo característico en un archivo BEARINX Map (.bxm), que Schaeffler Technologies debe proporcionar.
Simpack Rolling Bearings
Obstáculos en el diseño y la selección de rodamientos
Los rodamientos son el elemento de máquina más utilizado en la transmisión de potencia. Un rodamiento mal diseñado puede provocar rápidamente daños en el propio rodamiento y en el tren de transmisión. En el peor de los casos, una reacción en cadena induce la pérdida total de todo su sistema. Trabajos detallados de investigación básica (por ejemplo PALMGREN, LUNDBERG, GAERTNER, véase [1], [3] y [4]), introdujeron fórmulas estandarizadas. Estas fórmulas permiten a los ingenieros diseñar y seleccionar adecuadamente los rodamientos en términos de capacidad portante mediante el espectro de carga de los rodamientos. Para calcular un ciclo de vida fiable, el espectro de carga debe ser lo más realista posible. Sin embargo, debido a las cargas operativas desconocidas y a las complejas interacciones entre el rodamiento y el sistema, es difícil estimar las cargas representativas del rodamiento necesarias. Además, está creciendo la demanda sobre la disminución de la emisión acústica y el análisis detallado de la trayectoria de transferencia, lo que plantea cuestiones relativas a la dinámica detallada de los rodamientos y su influencia en la dinámica del sistema. Para cubrir todos estos temas de diseño tan complejos, los ingenieros necesitan herramientas potentes para el análisis dinámico de rodamientos y sistemas.
Elementos de Simpack Rolling Bearing
Para hacer frente a los obstáculos mencionados en el análisis de rodamientos, Simpack ofrece el elemento de fuerza "Rolling Bearing". Este elemento de fuerza simula eficazmente todos los tipos habituales de rodamientos resolviendo los contactos de los elementos rodantes teniendo en cuenta la geometría interior. Por un lado, este enfoque tiene en cuenta el comportamiento de transmisión detallado de un rodamiento, ya que considera las características de rigidez no lineal, el juego y el acoplamiento cruzado. El enfoque también cubre las excitaciones generadas por el rodamiento (por ejemplo, debido al paso de elementos rodantes por la zona cargada). La gran eficacia de este elemento de fuerza y la consideración de los efectos de transmisión y excitación de un rodamiento permiten al ingeniero generar espectros de carga realistas, que tienen en cuenta la interacción del rodamiento con el sistema completo. En términos de capacidad portante, construcción ligera y emisión acústica, este elemento facilita el diseño y la selección de la mejor solución de rodamiento.
Tipos de rodamientos admitidos
- Rodamientos de bolas: de ranura profunda, angulares, de empuje, de cuatro puntos
- Cilindro / Aguja: radial, de empuje
- Rodamientos de rodillos con decaimiento
- Rodamientos de rodillos de barril y esféricos
Características principales de los rodamientos
- Evaluación del contacto local teniendo en cuenta la geometría interna: rigidez no lineal, acoplamiento cruzado, holgura
- Posibilidad de personalización completa (diámetro de paso, número de elementos rodantes, diámetro de los elementos rodantes, radios de las ranuras, perfil de los rodillos, ángulo de decaimiento, ...)
- Concepto de modelado por filas: diseñe tantas hileras de rodamientos como desee
- Fricción definida por el usuario: porciones de fricción dependientes e independientes de la carga, coeficiente de fricción dependiente de la velocidad
- Amortiguación de contacto local
- Minimice el riesgo de un rodamiento sobreamortiguado
- Rodamientos flexibles, incluso para rodamientos de varias hileras
- Capacidad en tiempo real (convénzase, pruebe los modelos de ejemplo proporcionados en la documentación de Simpack)
- El alto rendimiento del elemento de fuerza permite simulaciones holísticas
Análisis y resultados de los rodamientos
- Simulación rápida, robusta y precisa de rodamientos de rodillos como modelo independiente o como parte de un sistema completo
- Cargas globales radiales, axiales y de inclinación
- Cargas radiales y axiales por elemento rodante
- Flexión del rodamiento completo y de rodillos individuales
- Presión de contacto
- Distribución de la carga (por ejemplo, para calcular la vida útil de referencia modificada según la norma ISO16281 [4])
- Pérdida de potencia y par de fricción
- Salidas generales de cuerpo flexible proporcionadas por Simpack (ver Módulos de simulación de cuerpo flexible)
Ejemplo de simulación autónoma y holística de rodamientos
Analice la distribución de la carga con perfiles de rodillo variantes:
Referencias:
[1] Gaertner: Ueber die Lebensdauer von Kugellagern, Dinglers Polytechnisches Journal, 1918
[2] Palmgren, A.: Ball and roller bearing engineering. 2nd Edition. S.H. Burband & Co., Inc., Philadelphia, 1945.
[3] ISO 16281: Rolling bearings — Methods for calculating the modified reference rating life for universally loaded bearings. ISO 16281, Technical Specification. June 2018
[4] Schlecht, B.: Maschinenelemente 2: Getriebe, Verzahnungen, Lagerungen. München: Pearson Studium, 2010.
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