KISSsoft a SKF spojují síly pro přesnější výpočty ložisek

Předvídání výkonnosti valivých ložisek v provozu je základním úkolem při navrhování a vývoji převodových systémů. Na jedné straně musí ložiska splňovat požadavky na stanovenou provozní životnost. Uspořádání ložisek je však také hlavním faktorem definujícím tuhost systému a v důsledku toho se podstatným způsobem podílí na provozních vlastnostech. V souvislosti s převodovými systémy má zásadní význam přesná predikce posunutí hřídele, zejména při návrhu modifikací ozubení. Pro zajištění spolehlivého provozu těchto systémů je proto při vytváření výpočtového modelu hřídele a ložisek klíčová přesnost. Komplexní přístup k posuzování tuhosti valivých ložisek je popsán v normě ISO/TS 16281. Simulováním vnitřní geometrie ložiska lze pomocí Hertzovy teorie získat realistické charakteristiky reakcí v ložisku. Firma KISSsoft implementovala tuto metodu před několika lety a neustále vylepšuje její aplikaci. V kombinaci s výkonným řešičem metody konečných diferencí to umožňuje adekvátní a rychlou analýzu hřídele a pomáhá rychle navrhovat a dimenzovat převodové systémy včetně modifikací zubů. 

Pro výpočet reakce v ložisku vyžaduje norma ISO/TS 16281 zadání podrobností o vnitřní geometrii, jako je počet valivých těles, průměr valivého tělesa, délka a průměr roztečné kružnice. To se obvykle označuje jako vnitřní makrogeometrie ložiska. Konstruktéři ložisek a výrobci také optimalizují a ladí další detaily, jako je profilování oběžných drah a valivých těles. Vzhledem k tomu, že tyto detaily představují citlivé duševní vlastnictví, obvykle nejsou k dispozici žádné informace o této takzvané mikrogeometrii. Na druhou stranu obvykle není příliš obtížné získat makrogeometrii z ložiska. Ačkoli většinou nejsou k dispozici jako katalogové hodnoty, lze tyto hodnoty obvykle odvodit z výkresů poskytnutých výrobci. 

Funkce a postupy v softwaru KISSsoft 

KISSsoft je dodáván s rozsáhlou databází s katalogovými daty tisíců ložisek od několika výrobců. Většina záznamů o ložiscích neobsahuje údaje o vnitřní geometrii. Pro uživatele softwaru by nebylo ani efektivní, kdyby musel zadávat detaily vnitřní geometrie ložiska v plném rozsahu. Aby bylo přesto možné model tuhosti a trvanlivosti ložiska podle ISO/TS 16281 spočítat, odhaduje KISSsoft vnitřní geometrii ložisek na základě hodnot únosnosti, rozměrů a dalších charakteristik. 

Na rozdíl od katalogových metod, jaké uvádí normy ISO 76 nebo ISO 281, které jsou spíše druhem kontrolního výpočtu, je postup podle ISO/TS 16281 nedílnou součástí návrhu převodového systému. Tuhost ložiska je nelineární, a proto velmi závisí na konkrétních podmínkách zatížení. To znamená, že je vyžadován iterační způsob výpočtu. Tuhost ložiska ovlivňuje reakční sílu v ložisku, reakční síly v ložisku ovlivňují průhyby hřídelového systému a tento průhyb opět definuje provozní tuhost ložiska. Výpočet je považován za úspěšný (označovaný také jako konvergující), pokud nejsou zjištěny žádné zásadnější změny mezi iteracemi. 

V jednom iteračním kroku lze výpočet ložiska považovat za nezávislý na okolním hřídelovém systému a se zřetelně uzavřenými hranicemi, nebo lépe řečeno, s jasným rozhraním. Jako hlavní vstup je vyžadováno jednoduše posunutí a natočení vnitřního kroužku oproti vnějšímu. Jako výstup výpočet poskytuje odpovídající reakční síly a momenty, jakož i matici tuhosti ložiska v provozu. Tyto výsledky pak mohou být použity ve výpočtu hřídele pro další krok iterace. 

Cloudová služba SKF Bearing Stiffness Cloud 

Takto dobře definované rozhraní činí základní výpočet ložiska přenositelným mezi aplikacemi a umožňuje velmi modulární nastavení. Přesně v souladu s touto konstrukční filozofií byla v rámci projektu spolupráce do nejnovější verze softwaru KISSsoft integrována nová cloudová služba SKF pro stanovení tuhosti ložisek. Výpočet hřídelových soustav zůstává stejný, ale samotné výpočty ložisek se provádějí v cloudu SKF propojeném prostřednictvím webového aplikačního rozhraní. Tento přístup přináší uživatelům KISSsoftu významné výhody pro jejich výpočty ložisek SKF. Samotná výpočtová služba SKF má přístup k podrobné makro- a mikrogeometrii a zahrnuje desítky let zkušeností s predikcí únosnosti a životnosti ložisek založenou na výpočtech. Uživatel KISSsoftu nemusí mít přístup k žádnému z těchto interních detailů, protože modulární rozhraní jednoduše vyžaduje, aby cloudová služba poskytla reakční sílu ložiska, reakční moment a provozní tuhost. Kromě toho nová služba SKF také poskytuje základní a modifikované výsledky referenční trvanlivosti, a to i s ohledem na detaily vnitřní geometrie. 

Systémový výpočet s výhodami cloudu 

Spuštění výpočtu soustavy hřídelí s několika výpočty ložisek provedenými v cloudové službě by obvykle vedlo k významným prodlevám při výpočtu, protože každá iterace vyvolává požadavek na rozhraní prostřednictvím internetu. Proto KISSsoft interně nejprve provede vlastní výpočet podle normy ISO/TS 16281. Takto lze ve chvíli vyvolání požadavku na cloudovou službu SKF použít předpřipravený počáteční stav, který následně vyžaduje pouze několik dalších iterací prostřednictvím webového rozhraní. Použitím nové cloudové služby SKF pro stanovení tuhosti ložisek v KISSsoftu mohou uživatelé získat realističtější výsledky výpočtů pro své návrhy hřídelí s ložisky SKF. Ty se pak projeví ve všech následných a souvisejících výpočtech ozubených kol a jejich systémů včetně výpočtu únosnosti ozubení a výsledkem je přesnější návrh. Přístup k datům a výpočty přes cloud jsou nesporně současným trendem a očekává se, že v budoucnu nabídnou podobné služby i další výrobci ložisek. Pro uživatele softwaru pro navrhování ozubení tato inovace znamená velký přínos, protože zmenšuje rozdíly mezi standardizovanými, veřejně dostupnými informacemi, a nezveřejněným, proprietárním know-how výrobce.