Parteneriat cu clienții pentru a rezolva pentru NVH

Expertiză

Parteneriat cu clienții pentru a rezolva pentru NVH

Victor Li, specialist senior in inginerie NVH

Toată lumea știe: un rulment silențios este un rulment de calitate. Cu cât un rulment se potrivește mai bine în carcasă, cu atât mișcările sale sunt mai echilibrate și nedetectabile, cu atât va fi mai probabil să dureze ani de zile.

În ultimul deceniu, producătorii de echipamente originale (OEM) au adăugat din ce în ce cerințe de sunet la specificațiile lor de rulment pentru aplicații industriale generale.

„În multe cazuri, clienții sunt îngrijorați de vibrațiile cauzatoare de zgomot care ar putea duce la provocări de performanță în sistemul mai mare”, spune Victor Li, specialist în inginerie NVH senior al lui Timken. În alte cazuri, spune el, noile reglementări guvernamentale joacă un rol, protejând auzul operatorilor care lucrează în jurul echipamentelor grele sau reducând poluarea fonică pentru comunitățile rezidențiale.

Pentru a ajuta la soluționarea cerințelor stricte de zgomot, vibrații și duritate (NVH), reducând în același timp costurile pe durata de viață a rulmentului, Timken Research and Development (R&D) continuă să facă investiții semnificative în domeniu. Când Li s-a alăturat lui Timken în 2012, a început să lucreze la instrumente software pe care inginerii Timken le-ar putea folosi pentru a simula zgomotul și vibrațiile la începutul procesului de proiectare, pentru a ajuta procesul de proiectare a rulmenților cu NVH mai scăzut mai eficient și mai precis.

Dezvoltarea software-ului nostru de simulare NVH

Un rulment silențios este un rulment de calitate – dar care este diferența dintre un rulment care vibrează și face zgomot și unul care nu? Praveen Pauskar, lider de grup și tehnolog la Timken, explică faptul că, atunci când privești dincolo de ceea ce poate vedea ochiul liber, îți dai seama că nu există o suprafață perfect plană sau netedă. Totul este supus unei anumite variații în timpul procesului de fabricație.

„Există ondulație, ondulație la suprafață, împreună cu o anumită asperitate”, spune el. „Inginerii Timken pot controla cantitatea de ondulație sau rugozitate, dar, în general, cu cât este mai mare precizia, cu atât este mai scump procesul de fabricație.”

Provocarea este deci de a proiecta rulmenți care să îndeplinească cerințele de performanță, menținând în același timp parametrii de fabricație rezonabili. Fără software de simulare, inginerii sunt obligați să treacă printr-un proces repetitiv de proiectare a rulmenților, realizarea pieselor fizice, punerea lor pe un dispozitiv de testare și măsurarea NVH.

După efectuarea unor cercetări ale clienților, Li a început să măsoare zgomotul și vibrațiile lagărului în laboratorul de testare a sunetului, folosind datele ca intrare pentru a proiecta software de modelare computerizată pe care proiectanții l-ar putea folosi pentru a găsi „punctul dulce” de performanță NVH mai rapid și mai precis. A început cu un instrument de modelare dinamic în timp, bazat pe domenii, care a funcționat bine, dar uneori a durat două zile pentru o singură simulare.

Pentru a accelera analiza, Li a continuat să dezvolte un model bazat pe domenii de frecvență – ceea ce este acum sistemul virtual de testare a sunetului (VSTS) al lui Timken.

Timpi de expunere mai scurți. Mai multă precizie.

După un an de teste de succes, echipa a început să utilizeze VSTS cu clienții. Au început cu un producător a cărui echipă de proiectare ceruse specificații stricte pentru fiecare componentă a rulmentului – de la inelele interioare și exterioare la rolele individuale.

Împreună, echipele de vânzări și inginerie personalizate Timken au lucrat cu R&D pentru a rula simulări VSTS pentru scenariile pentru care clientul proiecta. Aceștia au prezentat datele rezultate ca dovadă că rulmentul alternativ propus de Timken va avea aceleași sau mai bune performanțe decât cea cerută de client.

Predicții la nivel de sistem

Ca instrument de inginerie simultan, VSTS permite inginerilor Timken să lucreze cu proiectanții OEM în primele etape ale dezvoltării produsului. „Putem simula toate caracteristicile de proiectare ale unui rulment”, spune Li, „rotindu-l la viteze diferite sau în condiții de încărcare diferite. Putem simula modul în care inelele exterioare și interioare se rotesc și condițiile tipice de lucru ale cazului de utilizare. ”

Când combinați toate datele de intrare VSTS împreună, spune Li, puteți simula zgomotul și vibrațiile pentru sisteme întregi, mai degrabă decât un singur rulment. Prezicerea NVH la nivel de sistem facilitează lucrul cu proiectanții OEM, care de obicei nu furnizează toate detaliile de proiectare ale cazului lor de utilizare atunci când solicită rulmenți.

„Primul pas este întotdeauna validarea modelului VSTS pentru client”, spune Li, „pentru a le arăta cât de bine se aseamănă simularea cu realitatea”. Pentru a face acest lucru, el creează o mică dantură pe o suprafață a inelului sau pe corpul rolei. Apoi, măsoară dantura în laboratorul de metrologie și o folosește ca element de intrare pentru modelul care prezice vibrația. În cele din urmă, el folosește echipamente sofisticate de testare a sunetului în laboratoarele de cercetare și dezvoltare pentru a valida rezultatele VSTS.

Capacități NVH avansate

Cele mai recente adăugări de echipamente de testare a sunetului Timken extind capacitatea companiei de a testa rulmenți mai mari cu diametrul exterior de până la 24 inci (60,96 centimetri) în rulmenți conici, cilindrici, sferici sau cu bile. „Dezvoltăm o suită de capabilități NVH avansate”, spune Ryan Evans, directorul de cercetare și dezvoltare al lui Timken.

„Echipamentul de diagnosticare NVH este ca un EKG pentru mașini”, spune el. Cu acesta, Li poate analiza sunetul la fața locului sau printr-o înregistrare audio, pentru a măsura performanța NVH și a identifica de unde provin sunetele. „Cu expertiza lui Victor și aceste instrumente, Timken oferă clienților un mod unic de a aborda problemele NVH, indiferent dacă acestea sunt sau nu în mod specific probleme legate de purtare”, spune Evans.

„La Timken, suntem interesați să ajutăm clienții din domeniu cu analize sonore și în birou cu simulare VSTS”, spune el. „Acoperim întreaga gamă. Pe măsură ce NVH crește din ce în ce mai mult pentru clienți, Timken așteaptă cu nerăbdare parteneriate cu aceștia pentru a face față provocărilor pe care le prezintă pentru fiecare industrie pe care o deservim. ”