Software para desenvolvimento de caixa de engrenagens
O FVA-Workbench é uma ferramenta neutra do fabricante para a simulação e cálculo de
sistemas de transmissão. Conforme os ciclos de desenvolvimento de produtos se tornam mais curtos, modelagem poderosa
abordagens e algoritmos de cálculo tornam-se cada vez mais importantes. As abordagens predominantemente analíticas no FVA-Workbench oferecem soluções rápidas e confiáveis para todas as questões importantes relacionadas à tecnologia de acionamento. Para corpos que não podem ser descritos analiticamente com precisão, os resultados são complementados por métodos numéricos adequados. As técnicas de modelagem intuitivas no FVA-Workbench garantem a simulação de engrenagens consistentes, válidas e fabricáveis o tempo todo.
Os cálculos são desenvolvidos, analisados e validados em projetos de pesquisa por
Forschungsvereinigung Antriebstechnik eV (FVA, a Associação de Pesquisa para Tecnologia de Acionamentos). Por meio de contribuições dos membros e financiamento público, a FVA é capaz de organizar 17 milhões de euros anuais em projetos de pesquisa nas principais universidades, cátedras e instituições de pesquisa alemãs. O FVA-Workbench funciona como uma plataforma de conhecimento, tornando os resultados dos projetos de pesquisa da FVA disponíveis e acessíveis a todos os engenheiros. Não é mais necessário ler e estudar inúmeras páginas de documentação científica, tornando o desenvolvimento de caixas de engrenagens inovadoras consideravelmente mais eficientes e fáceis de usar.
O artigo a seguir irá explicar o cálculo detalhado dos rolamentos no FVA-Workbench, com base na consideração do perfil dos rolamentos de rolos.
Perfil de rolamentos de rolos
Nos rolamentos de rolos, existe uma linha de contato entre os corpos rolantes e a pista. Se os corpos rolantes são perfeitamente cilíndricos (rolamentos de rolos cilíndricos) ou cônicos (rolamentos de rolos cônicos), isso leva a picos de pressão locais quando o lado final dos corpos rolantes entra em contato com a pista (Figura 1a). Isso pode resultar em danos de corrosão local nessas áreas (Figura 2). Para evitar esses picos de pressão, os rolamentos de rolos são sempre projetados com perfis ao longo do eixo longitudinal do rolo (Figura 1b). Além de evitar altas tensões nas bordas, o perfilamento também influencia os seguintes critérios:
Pressão máxima de contato da pista de rolos, especialmente com inclinação
Vida nominal de referência modificada de acordo com / 2 /
Inclinando e diminuindo a rigidez
Os rolamentos de rolos cilíndricos e cônicos normalmente têm um perfil logarítmico de acordo com / 2 /. No entanto, a profundidade e a forma reais do perfil podem divergir significativamente e são determinadas pelo fabricante, com base no conhecimento disponível para cada tipo de rolamento. Para considerar a influência dos diferentes perfis nos critérios acima na fase de projeto do rolamento, o FVA-Workbench oferece a opção de adaptar o perfil para cada rolamento de rolos individual. Além de formatos de perfil predefinidos, curvas de perfil fornecidas pelo fabricante do rolamento ou com base em medições também podem ser definidas. Portanto, é recomendável consultar o fabricante do rolamento em casos críticos ao fazer a seleção final do rolamento.
Exemplo de Cálculo
A influência de diferentes perfis será demonstrada, usando o cálculo do rolamento do eixo de saída do lado do motor tipo NJ 230 da caixa de engrenagens mostrada na Figura 3 como exemplo. Três variações de perfil diferentes são calculadas para o rolamento:
Perfil logarítmico de 32 μm (correspondente a / 2 /)
Perfil logarítmico de 14 μm
Sem perfil
O diagrama 1 fornece uma visão geral dos resultados dos cálculos para as 3 variantes. Os valores são todos relativos ao perfil correspondente especificado em / 2 / (aqui: 32 μm).
Além disso, a distribuição de pressão ao longo do eixo longitudinal do rolo no contato do anel interno do elemento de rolo mais fortemente carregado é comparada para as três variantes na Figura 4, abaixo.
As seguintes declarações podem ser derivadas dos resultados:
O perfil não tem influência significativa nos resultados dos cálculos de vida nominal modificados (de acordo com a ISO 281 e os cálculos do catálogo do fabricante do rolamento). Apenas pequenas diferenças podem resultar do fato de que forças do rolamento ligeiramente diferentes podem ser calculadas no sistema devido à mudança na rigidez do rolamento.
A distribuição e o valor máximo das pressões de contato locais nos rolamentos são influenciados de forma decisiva pela especificação dos diferentes perfis. Pelas curvas da Figura 4, pode-se observar que a pressão no meio do rolo aumenta com maiores quantidades de perfilamento. Com menores quantidades de perfis, a distribuição de pressão se torna mais uniforme. Nesse caso, entretanto, podem ocorrer tensões nas bordas aumentadas, especialmente em ângulos de inclinação elevados.
Como o valor da vida nominal de referência modificada de acordo com a DIN 26281 é baseado na consideração da pressão de contato local, uma forte influência nos valores da vida nominal também pode ser vista aqui para cada perfil especificado.
Sobre FVA GmbH
FVA GmbH é uma joint venture da VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau, a
Mechanical Engineering Industry Association) e FVA eV (Research Association for Drive Technology). Fundada em 2010, a FVA GmbH trabalha lado a lado com instituições de pesquisa alemãs de alto nível e empresas líderes da indústria de tecnologia de acionamento para a aplicação prática do conhecimento adquirido nos projetos de pesquisa da FVA. Nossas principais competências são o desenvolvimento de software de cálculo e simulação para tecnologia de acionamento, processamento e conversão de estruturas de código legado em arquiteturas de software modernas, serviço e suporte profissionais e hospedagem de seminários técnicos e conferências.