Jak vyzrát na provozní deformace ve strojírenství: moderní nástroje pro zvýšení spolehlivosti konstrukcí

Co jsou provozní deformace a proč na nich záleží? 

Provozní deformace jsou změny tvaru nebo rozměrů konstrukcí, ke kterým dochází během jejich běžného provozu vlivem zatížení, teplotních změn nebo jiných provozních podmínek. Zatímco výrobní tolerance se zaměřují na přesnost a kvalitu při výrobě, provozní deformace odrážejí skutečné chování konstrukce pod zatížením, což je klíčové pro její dlouhodobou spolehlivost. 

Například ztráta kruhovitosti ložiska může způsobit nerovnoměrné opotřebení, zvýšený hluk nebo vibrace, a nakonec i selhání celé konstrukce. Podobně ztráta rovinnosti u montážních ploch může vést k nesprávnému dosedání součástí, což může ovlivnit jejich funkčnost a životnost.

Význam zahrnutí provozních deformací do návrhu a výpočtů 

V mnoha případech nejsou provozní deformace zohledněny v počátečním návrhu ani ve stanovování výrobních tolerancí. To může vést k situacím, kdy konstrukce splňuje všechny požadavky na výrobu, ale selhává při provozu. Abychom těmto problémům předešli, je nezbytné zahrnout provozní deformace do návrhu a výpočtů již v počátečních fázích vývoje.

Image

Při návrhu konstrukcí je třeba vzít v úvahu jak výrobní tolerance, tak provozní deformace. Kombinace těchto dvou faktorů nám poskytuje reálnější pohled na chování konstrukce v provozu. Pokud se například zjistí, že provozní deformace způsobují odchylky, které mohou ohrozit funkčnost výrobku, je možné provést úpravy návrhu.

Měření a simulace provozních deformací 

Měření provozních deformací v reálných podmínkách může být velmi nákladné, složité nebo dokonce nemožné. Proto se stále častěji využívají počítačové simulace, které umožňují přesně modelovat a analyzovat chování konstrukcí pod zatížením. Simulace dokáží zahrnout jak výrobní tolerance, tak i provozní zatížení, což umožňuje přesně předpovědět deformace, ke kterým může během provozu dojít. 

Jedním z nejpokročilejších nástrojů pro tuto analýzu je software Ansys, který se často používá v kombinaci s dalšími nástroji vyvinutými společností SVS FEM, jako jsou GDT4FEM a GDT Inside Ansys. Tyto nástroje poskytují komplexní možnosti pro vyhodnocení relativních deformací, jako je válcovitost, rovinnost nebo přímost os.

GDT4FEM: Rychlá a efektivní analýza provozních deformací 

GDT4FEM je online nástroj vyvinutý naší společností SVS FEM. Umožňuje zdarma vyhodnocovat relativní deformace přímo z exportovaných dat z Ansys nebo jiných softwarů. Tento nástroj je ideální pro rychlé analýzy, kdy potřebujete zjistit, jaké provozní deformace mohou ovlivnit vaše konstrukce. GDT4FEM pracuje na principu optimalizace, která minimalizuje odchylky mezi skutečným a nominálním tvarem konstrukce, a to i v případě složitých geometrických tvarů. 

Použití GDT4FEM je jednoduché a intuitivní. Uživatelé mohou importovat STL soubory, které obsahují data o deformacích, a následně provést analýzu válcovitosti nebo rovinnosti. Výsledky jsou pak vizualizovány jako barevné mapy, které jasně ukazují odchylky od nominálních hodnot. Tímto způsobem lze snadno identifikovat kritická místa.

GDT Inside Ansys: Pokročilé vyhodnocení relativních deformací přímo v Ansys 

Pro pokročilé analýzy a vyhodnocení provozních deformací nabízí SVS FEM nástroj GDT Inside Ansys, což je plugin integrovaný přímo do prostředí Ansys. Tento nástroj umožňuje detailní analýzu relativních deformací, včetně možnosti parametrizace a optimalizace návrhu. GDT Inside Ansys podporuje různé typy tolerancí, včetně rovinnosti, válcovitosti a přímosti os, což umožňuje komplexní posouzení konstrukcí v různých provozních podmínkách. 

Jednou z hlavních výhod tohoto nástroje je jeho schopnost přímo pracovat s daty z Ansys, což eliminuje potřebu exportovat a importovat data mezi různými softwary. To nejen šetří čas, ale také minimalizuje riziko chyb při přenosu dat. GDT Inside Ansys rovněž umožňuje parametrizaci výpočtů, což je klíčové pro optimalizaci návrhu s ohledem na provozní deformace. Uživatelé mohou například analyzovat, jak změna materiálu nebo úprava geometrie ovlivní provozní deformace, a tím optimalizovat návrh tak, aby byla zajištěna maximální spolehlivost.

Jak správně vyhodnocovat relativní deformace? 

Vyhodnocení relativních deformací není jednoduchý úkol, protože zahrnuje oddělení posunutí tělesa v prostoru (rigid body motion) od skutečných změn tvaru (deviace). Tento proces vyžaduje použití pokročilých matematických metod, které dokáží přesně identifikovat a kvantifikovat tyto deformace. V praxi se často používají metody jako projektování uzlů do nominální geometrie nebo výpočet vzdáleností od této geometrie, které umožňují přesné stanovení odchylek. 

Nástroje jako GDT4FEM a GDT Inside Ansys usnadňují tento proces tím, že poskytují uživatelsky přívětivé rozhraní a pokročilé algoritmy, které automaticky provádějí tyto výpočty. Uživatelé tak mohou snadno a rychle získat potřebné informace o relativních deformacích, což jim umožňuje lépe pochopit chování jejich konstrukcí v provozu a provést potřebné úpravy návrhu.

Případové studie a praktické aplikace 

Abychom ilustrovali praktické využití těchto nástrojů, podívejme se na několik případových studií: 

1. Ložiskový domeček: Při analýze ložiskového domečku byla provedena simulace, která zahrnovala jak výrobní tolerance, tak provozní zatížení. Pomocí GDT Inside Ansys byly identifikovány oblasti s vysokými relativními deformacemi, které by mohly vést k nerovnoměrnému opotřebení ložiska. Na základě těchto informací byl návrh upraven, aby se minimalizovaly tyto deformace, což vedlo ke zvýšení životnosti ložiska. 

2. Montážní plocha: V jiném případě byla analyzována rovinnost montážní plochy, která měla tendenci se deformovat pod zatížením. Pomocí GDT4FEM byla provedena rychlá analýza, která odhalila kritická místa, kde docházelo k největším deformacím. Na základě těchto výsledků byly provedeny úpravy montážní plochy, což zlepšilo stabilitu a funkčnost celého zařízení.

Budoucnost návrhu strojních konstrukcí 

Provozní deformace jsou klíčovým faktorem, který nelze při návrhu strojních konstrukcí opomíjet. Jejich zahrnutí do počátečních fází vývoje může výrazně zlepšit spolehlivost a životnost výrobků, což se pozitivně projeví na celkových nákladech na výrobu a údržbu. Nástroje vyvinuté společností SVS FEM, jako jsou GDT4FEM a GDT Inside Ansys, poskytují inženýrům mocné prostředky k tomu, aby mohli tyto deformace efektivně analyzovat a řešit. 

Integrace těchto nástrojů do návrhového procesu umožňuje nejen lepší pochopení chování konstrukcí v reálných podmínkách, ale také optimalizaci návrhu s ohledem na spolehlivost a nákladovou efektivitu. Vzhledem k neustále rostoucím požadavkům na přesnost a kvalitu ve strojírenství se takovéto nástroje stávají nezbytným prvkem moderního inženýrského prostředí. 

Pro firmy a inženýry, kteří chtějí držet krok s nejnovějšími technologiemi a zároveň zajistit, že jejich produkty budou odolné a spolehlivé i za těch nejnáročnějších podmínek, jsou tyto nástroje klíčem k úspěchu.

Hledáte podobné řešení?

Zavolejte nám na +420 543 254 554