Vòng bi Timken siêu yên tĩnh, thiết kế siêu hiệu quả

Mọi người đều biết: Một vòng bi yên tĩnh là một vòng bi chất lượng. Vòng bi càng vừa khít với vỏ của nó, chuyển động của nó càng cân bằng và không bị phát hiện, nó càng có khả năng tồn tại trong nhiều năm.

Trong thập kỷ qua, các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) ngày càng bổ sung các yêu cầu âm thanh vào thông số kỹ thuật vòng bi của chúng cho các ứng dụng công nghiệp nói chung.

Trong nhiều trường hợp, khách hàng lo ngại về độ rung gây ra tiếng ồn có thể dẫn đến những thách thức về hiệu suất trong hệ thống lớn hơn, theo ông Victor Li, chuyên gia kỹ thuật NVH cao cấp của Timken. Trong các trường hợp khác, ông nói, các quy định mới của chính phủ đóng một vai trò, bảo vệ thính giác của các nhà khai thác làm việc xung quanh thiết bị nặng hoặc giảm ô nhiễm tiếng ồn cho cộng đồng dân cư.

Để giúp giải quyết các yêu cầu nghiêm ngặt của NVH trong khi giảm chi phí trong vòng đời, Timken R & D tiếp tục đầu tư đáng kể vào lĩnh vực này. Khi Li gia nhập Timken vào năm 2012, anh bắt đầu làm việc trên các công cụ phần mềm mà các kỹ sư Timken có thể sử dụng để mô phỏng tiếng ồn và độ rung sớm trong quá trình thiết kế, để giúp quá trình thiết kế vòng bi Timken  NVH thấp hiệu quả và chính xác hơn.

Phát triển phần mềm mô phỏng NVH của Timken

Vòng bi yên tĩnh là vòng bi chất lượng nhưng sự khác biệt giữa ổ đỡ rung và gây ra tiếng ồn và ổ không ? Praveen Pauskar, trưởng nhóm và nhà công nghệ tại Timken, giải thích rằng khi bạn nhìn xa hơn những gì mắt thường có thể nhìn thấy, bạn nhận ra không có thứ gọi là bề mặt phẳng hoặc nhẵn hoàn hảo. Tất cả mọi thứ phải chịu một số lượng biến thể nhất định trong quá trình sản xuất.

Ông nói, sự gợn sóng trên bề mặt, cùng với sự gồ ghề. Các kỹ sư của Tim Timken có thể kiểm soát lượng nhấp nhô hoặc độ nhám, nhưng nói chung, độ chính xác càng cao, quy trình sản xuất càng tốn kém.

Sau đó, thách thức là thiết kế vòng bi đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất trong khi vẫn nằm trong các thông số sản xuất hợp lý. Không có phần mềm mô phỏng, các kỹ sư buộc phải trải qua một quy trình lặp đi lặp lại là thiết kế vòng bi, chế tạo các bộ phận vật lý, đặt chúng lên giàn thử và đo NVH.

Sau khi tiến hành một số nghiên cứu về khách hàng, Li bắt đầu đo độ ồn và độ rung trong phòng thí nghiệm kiểm tra âm thanh, sử dụng dữ liệu làm đầu vào để thiết kế phần mềm mô hình máy tính mà các nhà thiết kế có thể sử dụng để tìm ra hiệu suất NVH trực tuyến một cách nhanh chóng và chính xác hơn. Ông bắt đầu với một công cụ mô hình hóa dựa trên miền thời gian năng động, hoạt động tốt nhưng đôi khi mất hai ngày cho một mô phỏng.

Để tăng tốc độ phân tích, Li tiếp tục phát triển một mô hình dựa trên miền tần số, hiện là Hệ thống kiểm tra âm thanh ảo (VSTS) của Timken.

Thời gian thực hiện ngắn hơn. Chính xác hơn, vòng bi chất lượng cao.

Sau một năm thử nghiệm thành công, nhóm bắt đầu sử dụng VSTS với khách hàng. Họ bắt đầu với một nhà sản xuất có đội ngũ thiết kế đã yêu cầu các thông số kỹ thuật nghiêm ngặt cho mọi thành phần vòng bi từ các vòng bên trong và bên ngoài đến các con lăn riêng lẻ.

Cùng với nhau, các nhóm bán hàng và kỹ thuật tùy chỉnh Timken đã làm việc với R & D để chạy các mô phỏng VSTS cho các kịch bản mà khách hàng đang thiết kế. Họ đã trình bày dữ liệu kết quả là bằng chứng cho thấy vòng bi, bạc đạn thay thế được đề xuất của Timken sẽ có hiệu suất tương đương hoặc tốt hơn so với dữ liệu khách hàng đã yêu cầu.

Dự đoán NVH ở cấp hệ thống

Là một công cụ kỹ thuật đồng thời, VSTS cho phép các kỹ sư Timken làm việc với các nhà thiết kế OEM ở giai đoạn đầu phát triển sản phẩm. Chúng tôi có thể mô phỏng tất cả các tính năng thiết kế của một ổ trục, Li nói, Li, xoay nó ở tốc độ khác nhau hoặc trong các điều kiện tải khác nhau. Chúng ta có thể mô phỏng cách các vòng bên ngoài và bên trong đang quay và các điều kiện làm việc điển hình của trường hợp sử dụng.

Khi bạn kết hợp tất cả dữ liệu đầu vào VSTS lại với nhau, Li nói, bạn có thể mô phỏng tiếng ồn và độ rung cho toàn bộ hệ thống, thay vì chỉ một vòng bi. Dự đoán NVH ở cấp hệ thống giúp dễ dàng làm việc với các nhà thiết kế OEM, những người thường không cung cấp tất cả các chi tiết thiết kế về trường hợp sử dụng của họ khi yêu cầu vòng bi.

Bước đầu tiên là luôn xác nhận mô hình VSTS cho khách hàng, Li nói, Li cho thấy họ mô phỏng phù hợp với thực tế như thế nào. Để thực hiện điều đó, anh ta tạo ra một vết lõm nhỏ trên bề mặt vòng hoặc thân lăn. Sau đó, anh ta đo vết lõm trong phòng thí nghiệm đo lường và sử dụng nó làm đầu vào cho mô hình dự đoán độ rung. Cuối cùng, anh sử dụng thiết bị kiểm tra âm thanh tinh vi trong phòng thí nghiệm R & D để xác nhận kết quả VSTS

Hợp tác với khách hàng để giải quyết cho NVH

Các bổ sung thiết bị kiểm tra âm thanh gần đây nhất của Timken mở rộng khả năng của công ty để kiểm tra vòng bi lớn hơn tới OD 24 inch (đường kính ngoài) trong các vòng bi, hình trụ, tang trống cũng như vòng bi, bạc đạn Timken . Ryan Chúng tôi đang phát triển một bộ các khả năng NVH tiên tiến, theo Ryan Evans, giám đốc nghiên cứu và phát triển (R & D) của Timken.

Thiết bị chẩn đoán NVH giống như một EKG cho máy móc, ông nói. Với nó, Li có thể phân tích âm thanh tại chỗ hoặc thông qua bản ghi âm, để đo hiệu suất NVH và xác định âm thanh phát ra từ đâu. Với kiến ​​thức chuyên môn của Victor và các công cụ này, Timken cung cấp cho khách hàng một cách duy nhất để giải quyết các vấn đề về NVH, cho dù đó có phải là các vấn đề liên quan đến ổ trục hay không, chuyên gia Evans nói.

Tại Atken, chúng tôi quan tâm đến việc giúp đỡ khách hàng trong lĩnh vực phân tích âm thanh và trong văn phòng với mô phỏng VSTS, ông nói. Chúng tôi bao gồm toàn bộ phạm vi. Khi NVH tăng tầm quan trọng đối với khách hàng, Timken mong muốn được hợp tác với họ để đáp ứng những thách thức mà nó đặt ra cho mỗi ngành chúng tôi phục vụ.