Модуль расчета и проектирования подшипниковых узлов качения
APM Bear
Подшипники качения представляют собой основной тип опор для вращающихся деталей машин, различных механических устройств и систем. АPМ Bear выполняет комплексный анализ подшипников качения. Используя этот не имеющий аналогов модуль, можно рассчитать основные характеристики подшипников и выбрать оптимальные конструкции подшипниковых узлов. Расчет может вестись как при постоянном, так и при переменном режимах нагружения.
Эффективный метод расчета неидеальных подшипников – моделированиевместо определения единичных параметров
Подшипник считается неидеальным, если погрешностями его изготовления нельзя пренебречь в контексте решаемой задачи. Многие важные задачи контактной жесткости и контактных напряжений требуют, чтобы подшипник рассматривался именно как неидеальный. В НТЦ АПМ разработан универсальный метод решения контактных задач, надежность и эффективность которого подтверждены результатами экспериментальных исследований.
В АPМ Bear выполняется весь комплекс проверочных расчетов, когда по известной геометрии подшипника рассчитываются его выходные характеристики. При определении выходных характеристик применяются оригинальные аналитические и численные подходы, а также методы математического моделирования, что дает возможность представить результаты расчета этих параметров и величины их статистического рассеяния в удобном для пользователя виде (таблица, график, гистограмма). В частности, можно описать поведение подшипников в режиме реального времени, используя процедуру анимации.
Весь комплекс полученных решений предоставляет пользователю возможность наглядно как качественно, так и количественно оценить пригодность подшипника (или пары подшипников) и в случае необходимости наметить пути для подбора параметров более эффективных опор.
Типы рассчитываемых подшипников
В АPМ Bear могут быть рассчитаны подшипники восьми наиболее распространенных в практике проектирования типов:
- шариковые радиальные подшипники;
- шариковые сферические подшипники;
- шариковые радиально-упорные подшипники;
- шариковые упорные подшипники;
- роликовые радиальные подшипники;
- роликовые сферические подшипники;
- роликовые радиально-упорные подшипники;
- роликовые упорные подшипники.
Возможности APM Bear
С помощью АPМ Bear можно рассчитать:
- перемещения (жесткость);
- долговечность;
- момент трения;
- наибольшие контактные напряжения;
- потери мощности;
- тепловыделение;
- силы, действующие на тела качения.
Ввод исходных данных
Модуль АPМ Bear прост в использовании, и это видно на примере организации ввода исходных данных. Все геометрические размеры подшипника можно ввести вручную, а можно воспользоваться базой данных, которая входит в состав системы APM WinMachine. В базу включены применяемые в России стандарты, в то же время она доступна для редактирования. Параметры точности по желанию пользователя выбираются с помощью базы данных по заданному классу точности.
Нагрузки, действующие на подшипник, могут быть произвольными, при этом в качестве внешней нагрузки можно рассматривать также и силу преднатяга. Величина преднатяга в зависимости от типа подшипника задается либо в виде приложенной осевой (радиальной) нагрузки, либо в виде радиальных (осевых) перемещений.
Для случая, если действующие на вал внешние нагрузки изменяются во времени, имеется специализированный графический редактор с полным набором необходимых для ввода переменных параметров функций.
Перемещения и жесткость – ключ к расчету подшипника
Распределение нагрузок на тела качения существенно влияет на долговечность подшипника. Расчет на долговечность сводится к определению времени работы подшипника до момента начала выкрашивания дорожек качения.
Важным параметром, характеризующим работу подшипниковых опор, является класс точности, который напрямую связан с величиной смещений вала. В зависимости от типа подшипника величины этих перемещений в общем случае могут иметь осевые, радиальные и боковые составляющие.
С целью изучения картины статистического рассеяния выходных параметров в модуле АPМ Bear их расчет выполняется для ста произвольных положений центра подшипника.
Результаты расчета нагрузок позволяют также определить серию энергетических характеристик, от которых зависит потребление энергии и рабочая температура подшипника: коэффициент полезного действия, моменты трения, потери мощности при трении, тепловыделение и т. д.
Представление результатов расчета
Результаты расчета представляются различными способами в виде:
- таблиц со статистическими характеристиками;
- гистограмм компонент перемещений;
- пространственного поля положений центра подшипника;
- анимации движения подшипника;
- графиков, описывающих изменения параметра по углу поворота подшипника.
Соответствующие формы представления результатов расчета дают возможность получить исчерпывающую характеристику работы подшипника.
Важным параметром расчета является информация о нагрузках, действующих на тела качения. В модуле АPМ Bear предусмотрен наглядный вывод этой информации на экран. При желании пользователь может также вращать подшипник качения и наблюдать за изменением нагрузок в контакте тел качения и колец.
