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全新SKF轴承配置评估工程软件

SKF SimPro Quick是一款具有高级功能的便捷轴承分析工具。

作者:
Travis Shive,SKF美国公司分析工具专家,美国宾夕法尼亚州兰斯代尔
Francisco Serrano,AB SKF工程工具产品线经理,瑞典哥德堡
Sylvain Bernard,SKF法国公司工程工具市场投放和商业化主管,法国蒙蒂尼勒布勒托讷市
Hedzer Tillema,SKF BV工程工具技术主管,荷兰尼沃海恩

状态监控 润滑剂

SKF SimPro Quick单轴轴承仿真软件可根据相关应用要求和条件,快速评估轴承配置的设计及其实用性能,旨在为设计人员提供更多SKF工程知识和发挥空间,以加快设计过程并优化轴承的选择。

 

友好界面呈现精确数据

SKF SimPro Quick的一大关键价值是,它整合了SKF在旋转机械轴承应用技术方面的核心专长和知识。该款功能强大的仿真软件具有简单易用的用户界面,可为用户提供最佳的使用体验。该软件与SKF最常用的应用工程软件SimPro Expert在同一平台上开发,这使得任何用户都可以轻松地与SKF更深入地探讨轴承配置。
 

总结

SKF SimPro Quick是SKF推出的一款旨在帮助设计工程师评估和优化轴承配置的新软件。该软件是对更先进的SKF SimPro Expert的有益补充,具有更清晰的流程步骤和预定义的报告模板。它能够计算单轴配置的高级结果,例如轴承寿命(SKF额定寿命以及ISO/TS 16281:2008寿命)、接触应力、摩擦、频率、挠曲、润滑脂补充润滑间隔、润滑脂寿命等。

借助该软件,开发部门能够快速评估和优化轴承配置,并在需要时向SKF展示模型以进行进一步的沟通。

详情请访问www.skf.com/skfsimpro

轴承选择

该软件的另一大优势在于客户能够直接从SKF新版滚动轴承综合型录17000中选择轴承,确保将最新的产品更新纳入考量范畴。如同查阅SKF的产品目录一样,使用者可以立即确定某个轴承是否具有SKF Explorer的性能质量或者是否深受用户欢迎。后一种功能使得客户能够根据常用的大批量产品筹划轴承配置。

客户可以获享SKF庞大的轴承数据库,从而选择多种方式来设计最佳的轴承配置,包括在一根轴上布置两个甚至任意所需数量的轴承。

图1:设计一根轴。

图1:设计一根轴。

应用建模和轴承性能分析

建立完整的模型只需要几个步骤。以螺杆压缩机的中间轴为例,螺杆压缩机在不同功率水平下的输出不同,而不同的速度和扭矩会影响齿轮啮合处产生的啮合力,继而转变成对轴承性能的影响。下面我们将逐步说明SKF SimPro Quick如何帮助设计人员优化轴承配置的设计,并缩短各种运行条件下的测试时间。

图2:轴承与轴和轴承座的连接。

图2:轴承与轴和轴承座的关联。

第一步 一 部件

SKF SimPro Quick Step 1:Components

  • 轴承选择
  • 齿轮
  • 弹簧
  • 垫片

第一步(图1),我们使用最常见的部件(如轴承、齿轮、弹簧和垫片)构建应用模型。所有这些部件都是通过拖放到轴上从而加入到模型中。一旦确定了轴,就可以通过拖放功能轻松地将轴承添加到轴上。下面是演示环节,指导如何根据轴承座处的轴径、轴承类型(深沟球、角接触球、圆柱滚子等)和已知的轴承部分型号来选择轴承。演示环节的下一步是确定如何将轴承安装在轴上和轴承座中(图2)。

将齿轮拖动到轴上,与轴承选择过程类似的演示环节便开始了。对于齿轮,用户先定义类型(伞齿轮、螺旋齿轮、准双曲面、正齿齿轮或蜗齿轮),然后输入齿轮几何参数。最后,用户输入齿轮的功率,这个因子自动与几何参数偶合出不同的齿轮力。以上添加齿轮的步骤为齿轮箱轴系应用的设计和分析提供了极大的支持。

弹簧能够将轴承相对于基座(例如轴承座)进行预紧或相对于另一个轴承进行预紧。在使用弹簧定位轴承或使用弹簧满足诸如泵、压缩机和电动机等部件最小负载要求的应用场合,这种能力非常有用。

垫片使用户能够设定规定的端隙值,这对于具有背对背或面对面轴承配置的应用场合非常有用。

图3:功率输入。

图3:功率输入。

第二步 一 边界条件

SKF SimPro Quick Step 2: Boundaries

  • 转速
  • 外力(负荷)
  • 功率(齿轮)
  • 力矩
  • 重力

第二步是选择适用的边界条件。可以在模型中添加轴转速、径向和轴向力、功率输入(齿轮)(图3)、力矩负荷和重力。与部件类似,通过拖放就可以设定力、功率输入和力矩。如要设定其他边界条件,只需点击图标即可。除重力外,所有适用的边界条件都可以在程序的“分析变量”部分中更改。施加重力的方法使得用户既可在水平位置又能在垂直位置研究不同的应用状况。

图4:润滑选择。

图4:润滑选择。

第三步 一 润滑和轴承游隙

SKF SimPro Quick Step 3: Lubrication and bearing clearance

  • 润滑
  • 配合和游隙

第三步是选择润滑和配合条件。SKF SimPro Quick允许用户定义润滑方法(润滑脂、油浴或油点)、油粘度和污染程度(图4)。所有这些润滑特性都会影响从补充润滑间隔到轴承摩擦力等不同输出组合。

轴承配合是最后的一个可选操作步骤。配合是设计过程中的关键点,选择正确的配合对于创造良好的运行条件至关重要。单击该图标可打开一个子窗口,用户可以在此修改轴和轴承座配合、初始内部轴承游隙以及内外圈温度值,所有这些都会影响轴承的工作游隙。对于重压配合或内圈温度明显高于外圈温度的应用场合,检查游隙是否变小是非常重要的。在这些典型的应用条件下,初始内部游隙可能不足以克服运行中的游隙减小并且可能导致预加载。用户可以选择不同的游隙等级,以获得合适的轴承(工作)游隙。

图5:显示各种运行条件的负荷循环分析表格。

图5:显示各种运行条件的负荷循环分析表格。

分析

完成初始步骤并完成模型后,该软件提供了一个选项,使得用户可以根据定义的运行边界选择运行单个数据集分析(单个分析)或者运行多个条件分析(负荷迭代分析)(图5)。用户可以使用一个表格界面来定义多个条件,并可以选择为每个步骤提供时间权重,这在确定几种不同运行条件下的轴承寿命时非常有用。

图6:超出设计建议的运行条件预警表。

图6:超出设计建议的运行条件预警表。

结果和输出

分析结果的输出形式包括多个数据表格和视觉效果图,用户能够创建心仪的报告模板。典型的表格显示轴承负荷、内部工作游隙、摩擦、不对中、挠曲和SKF额定寿命以及根据ISO/TS 16281:2008修改的额定寿命等信息。

在评估应用场合和轴承选择时,基本额定寿命(L10)、根据ISO/TS 16281:2008修改的参考额定寿命(L10mr)以及SKF额定寿命是最常用的表格。这通常是由于行业非常重视L10疲劳寿命,以确定轴承可以运行多长时间。基于SKF额定寿命结果,可以完全实现SKF Explorer轴承的性能效果。但SKF SimPro Quick的结果更进了一步,它还明确了轴承实际使用寿命低于计算L10疲劳寿命的情况。如果运行条件违反任何建议的条件,则会出现过度不对中、欠载、过载和运行速度过快的预警(图6),使得用户清楚了解哪些情况可能损害轴承使用寿命,使轴承无法达到传统使用的L10疲劳寿命。

图7:显示负荷分布和幅度的极坐标图。

图7:显示负荷分布和幅度的极坐标图。

输出的其他表格提供了有关补充润滑间隔、运行游隙、轴承缺陷频率和齿轮力的重要细节。

在详细结果层级,添加了视图和动画。例如,提供了接触角、接触变形和接触负荷的极坐标图,以显示轴承的每个滚动体的状况(图7)。将多个数据极坐标图一起比较,可以找出不满意的运行条件,例如负荷集中或接触角较大。

图8:轴挠曲图。

图8:轴挠曲图。

轴挠曲图展示在给定的运行条件下沿轴的挠曲。可能的密封接触游隙、轴相对于其他部件的运动(例如:相对于壳体的叶轮位置)和轴弯曲应力可以从挠曲曲线中得出(图8)。

软件中的三维动画功能用来检查轴承中的滚子压力分布和边界条件对轴和轴承运动的影响(图9)。这种可视化工具已被SKF工程师用于更好地展示轴承负荷情况,以及轴、轴承圈和滚动体相互之间的挠曲情况。

图9:显示滚动体应力的动画视图(在挠曲动画之前)。

图9:显示滚动体应力的动画视图(在挠曲动画之前)。

销售联系方式

evolution@skf.com

SKF SimPro Quick是SKF工程工具系列的组成部分

SKF SimPro Quick是SKF开发的一系列工程工具之一,这些工具旨在帮助工程师和客户选择最佳轴承配置。每个工具都具有一系列基于所需评估准确性、应用复杂性及其运行条件的特定功能和特性。对于SKF通用轴承产品类别,提供以下工具,既有简便、快速的工具,也包含非常先进和全面的工具:

  • SKF轴承计算器(SKF Bearing Calculator):易于使用的在线单轴承选择和计算工具
  • SKF轴承选择器(SKF Bearing Select):易于使用的在线轴承组选择和计算工具
  • SKF SimPro Quick:快速、先进的单主轴仿真工具
  • SKF SimPro Spindle:快速、先进的主轴应用仿真工具
  • SKF SimPro Expert:先进、全面的多轴应用仿真工具

SKF SimPro Expert和SKF SimPro Quick是SKF集团的商标。

SKF Explorer是SKF集团的注册商标。

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