Các kỹ sư có thể làm việc nhanh hơn và hiệu quả hơn khi các công cụ tính toán vòng bi tiên tiến được tích hợp vào hệ thống thiết kế và mô phỏng mà họ sử dụng hàng ngày.
Thế giới ảo sẽ là điều lớn tiếp theo? Một số nhân vật có ảnh hưởng nhất trong ngành công nghệ chắc chắn nghĩ như vậy. Meta, công ty mẹ của Facebook, Instagram và WhatsApp, đang đầu tư ước tính 15 tỷ USD (14,2 tỷ EUR) mỗi năm để phát triển tầm nhìn của người sáng lập Mark Zuckerberg về “Metaverse”, một không gian thực tế ảo nơi mọi người có thể gặp nhau để làm việc, vui chơi và mua sắm.
Tuy nhiên, đối với các kỹ sư thiết kế, ý tưởng rằng tất cả chúng ta sẽ dành nhiều thời gian hơn trong môi trường ảo không có gì mới. Họ đã di chuyển theo hướng đó trong nhiều năm. Máy tính mạnh mẽ và phần mềm mô phỏng tiên tiến cho phép nhiều sản phẩm ngày nay được thiết kế, lắp ráp và thử nghiệm trong môi trường hoàn toàn ảo, rất lâu trước khi một bộ phận đơn lẻ được sản xuất.
Kỹ thuật ảo tăng tốc
Lợi ích của các kỹ thuật kỹ thuật ảo là rất nhiều. Các kỹ sư có thể làm việc nhanh hơn, đánh giá nhiều tùy chọn hơn và chạy nhiều thử nghiệm hơn mà không cần thời gian và chi phí cần thiết để sản xuất các nguyên mẫu vật lý. Tuy nhiên, đối với các nhà cung cấp linh kiện kỹ thuật, ảo hóa đưa ra một số thách thức thú vị.
Lấy ví dụ về quy trình mà các kỹ sư sử dụng để chọn vòng bi. Đó là một nhiệm vụ bắt buộc trong nhiều thiết kế cơ khí và việc thực hiện đúng có thể tạo ra sự khác biệt giữa một thiết kế đáng tin cậy, hiệu suất cao và một thất bại tốn kém. Tuy nhiên, các quy trình đã được thiết lập để lựa chọn vòng bi đã phát triển trong thế giới của bảng vẽ và điện thoại.
Hedzer Tillema, giám đốc phần mềm kỹ thuật sản phẩm tại SKF giải thích: “Có hai cách truyền thống mà một kỹ sư có thể chọn một ổ trục có các đặc tính hiệu suất và tuổi thọ vận hành phù hợp cho ứng dụng của họ. “Họ có thể sử dụng các phương trình mà SKF và các nhà cung cấp vòng bi khác xuất bản trong danh mục của họ. Hoặc họ có thể nói chuyện với một trong những kỹ sư ứng dụng của nhà cung cấp, người sẽ có quyền truy cập vào các công cụ tính toán và dữ liệu độc quyền.”
Những phương pháp đó vẫn hoạt động cho đến ngày nay, nhưng sự ra đời của một thế giới được vi tính hóa, kết nối đã cho phép các nhà cung cấp vòng bi đưa ra các lựa chọn khác. Tillema cho biết: “Trong nhiều năm, chúng tôi đã cung cấp một loạt các công cụ phần mềm trực tuyến và ngoại tuyến có thể giúp khách hàng của chúng tôi tính toán lựa chọn ổ trục. “Những công cụ này giúp tính toán nhanh hơn và dễ dàng hơn, đồng thời cung cấp cho khách hàng quyền truy cập vào một số phương pháp tinh vi hơn so với các phương pháp danh mục truyền thống.”
Tăng năng suất
Nhận thấy nhu cầu về cách làm việc hợp lý hơn, SKF hiện cung cấp các dịch vụ tính toán và lựa chọn tích hợp hoạt động liên tục với nhiều nền tảng phần mềm thiết kế kỹ thuật khác nhau. Với dữ liệu sản phẩm, phương pháp tính toán của riêng mình hoặc cả hai được tích hợp vào các nền tảng này, nhà thiết kế có thể chọn và đánh giá ổ trục thích hợp từ bên trong môi trường phát triển sản phẩm thông thường của họ.
Mô phỏng liền mạch
Các dịch vụ lựa chọn vòng bi tích hợp đơn giản hóa và tăng tốc quá trình thiết kế ảo, nhưng thử nghiệm ảo là một thách thức phức tạp hơn. Tillema cho biết: “Để rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường, khách hàng của chúng tôi ngày càng muốn mô phỏng thiết kế của họ với độ trung thực cao hơn và thực hiện điều đó sớm hơn trong chu kỳ phát triển sản phẩm. “Trong kỹ thuật, chúng tôi gọi đó là ‘sự dịch chuyển sang trái’.”
Nếu ổ trục tạo thành một yếu tố quan trọng của thiết kế, như chúng thường làm trong các sản phẩm như động cơ hoặc hộp số, thì mô phỏng hiệu quả phụ thuộc vào sự thể hiện chi tiết, chính xác của ổ trục. Ông nói: “Nhưng mô hình hóa vòng bi là một quá trình phức tạp. “Về bản chất, vòng bi là một thành phần phi tuyến tính cao và chúng cần phải chịu được áp suất tiếp xúc rất cao. Hoạt động của ổ trục cũng có thể bị ảnh hưởng bởi những khác biệt rất nhỏ về hình học và hình học cấp độ vi mô đó là tài sản trí tuệ mà các nhà sản xuất ổ trục thường muốn giữ bí mật.”
Những đặc điểm đó làm cho quá trình mô phỏng vòng bi trở thành một quá trình khó chịu đối với người dùng. Tillema nói: “Khách hàng sử dụng các công cụ phần tử hữu hạn thường phải đối mặt với hai lựa chọn. “Hoặc là họ đơn giản hóa quá mức, bằng cách biểu diễn ổ trục như một vòng cứng đơn giản, hoặc họ cố gắng xây dựng một mô hình chi tiết hơn mà không biết tất cả các chi tiết của thiết kế.” Dù bằng cách nào, ông nói, điều này thường dẫn đến kết quả không đáng tin cậy.
Có một ứng dụng cho điều đó
Bây giờ có một cách khác. Để giải quyết tình trạng tiến thoái lưỡng nan trong mô phỏng, các tích hợp mới đã được phát triển nhằm mang lại kết quả tốt hơn nhanh hơn các phương pháp hiện tại. Các dịch vụ tính toán và dữ liệu của SKF có sẵn cho nhiều loại công cụ mô phỏng phổ biến ngày càng tăng, với hệ thống mô hình hóa phần tử hữu hạn từ Ansys có trụ sở tại Hoa Kỳ là hệ thống mới nhất tham gia danh sách đó.
Tillema nói: “Tất cả những tích hợp này hoạt động hơi khác một chút tùy thuộc vào hệ thống máy chủ. “Nhưng các nguyên tắc cơ bản là như nhau.” Những nguyên tắc đó dựa trên sự tương tác liền mạch, hậu trường giữa nền tảng mô phỏng và máy chủ đám mây của SKF.
Ví dụ: trong tích hợp Ansys, trước tiên người dùng chọn vòng bi SKF đã chọn bằng trình hướng dẫn thân thiện với người dùng. Vòng bi đó được thể hiện trong mô hình của họ như một đối tượng chuyên dụng. Tuy nhiên, thay vì dựa vào phỏng đoán hoặc xấp xỉ thô để xác định các đặc tính vật lý của nó, ứng dụng sẽ giao tiếp với máy chủ SKF để có được biểu diễn chính xác về độ cứng của ổ trục thực.
Với các đặc điểm vòng bi thực tế được tích hợp trong mô hình của họ, khách hàng sau đó có thể tiến hành mô phỏng để đánh giá hiệu suất của toàn bộ thiết kế. Tillema giải thích: “Các tính toán của chúng tôi xem xét các tiếp xúc chi tiết giữa các phần tử lăn và mương của ổ trục, cũng như đầy đủ chi tiết về hình học vi mô. “Chúng tôi đang loại bỏ gánh nặng mô phỏng khỏi hệ thống của người dùng và tự mình thực hiện.”
Ứng dụng Vòng bi SKF dành cho Ansys có thể mô phỏng bất kỳ khoảng 10.000 vòng bi phổ biến nào trong phạm vi SKF và dữ liệu của nó được cập nhật liên tục để đảm bảo rằng người dùng luôn có quyền truy cập vào thông tin chính xác, mới nhất. Ứng dụng hỗ trợ hai loại mô hình – một loại được tối ưu hóa cho các phân tích tĩnh, loại còn lại dành cho các phân tích động trong đó sóng hài hoặc rung động là những cân nhắc quan trọng.
Tích hợp AI
Các dịch vụ và ứng dụng tích hợp cho phép các kỹ sư thiết kế lựa chọn và mô phỏng vòng bi chỉ bằng một vài cú nhấp chuột, nhưng các phát triển sắp tới được thiết lập để giúp quá trình này trở nên dễ dàng hơn. Tillema cho biết: “Cho đến nay, trọng tâm của chúng tôi là hợp lý hóa các phương pháp hiện có. “Nhưng chúng tôi cũng đang nghiên cứu các cách tiếp cận hoàn toàn mới đối với thách thức lựa chọn ổ trục, sử dụng sức mạnh của các kỹ thuật tối ưu hóa tính toán hiện đại.”
Ông giải thích, bước tiếp theo này là tạo ra các quy trình công việc tự động hóa các quy trình ra quyết định cần thiết để chọn phương hướng tốt nhất cho một nhiệm vụ nhất định. SKF đang phát triển các công cụ có thể diễn giải dữ liệu về tải trọng, tốc độ và các thông số vận hành khác, đồng thời sử dụng thông tin đó để tìm ra các sản phẩm phù hợp nhất từ hàng nghìn lựa chọn trong phạm vi của công ty. Ứng dụng đầu tiên của công nghệ mới gần đây đã được ra mắt dưới dạng một tính năng mới của công cụ trực tuyến Lựa chọn vòng bi SKF, được thiết kế để tự động hóa việc lựa chọn vòng bi trong các ứng dụng động cơ điện.
Với kiến thức chuyên môn ngày càng phức tạp được tích hợp vào các công cụ mà các kỹ sư sử dụng hàng ngày, họ có thể làm việc nhanh hơn, dễ dàng hơn và ít phải thử và sai hơn. Điều đó sẽ dẫn đến các sản phẩm tốt hơn, đáng tin cậy hơn cho người dùng cuối – và đối với các kỹ sư, có thể dành một chút thời gian rảnh rỗi cho Metaverse.
HÃY LÀM THEO CÁCH CỦA BẠN
Các dịch vụ đám mây của SKF được sử dụng để cung cấp thông tin chính xác, cập nhật về hiệu suất và độ cứng của ổ lăn cho nhiều loại công cụ thiết kế kỹ thuật. Khách hàng có thể sử dụng các dịch vụ này để tính toán các thông số hiệu suất chính như tuổi thọ định mức của ổ trục, ma sát, tuổi thọ dầu mỡ và khoảng thời gian bôi trơn lại, an toàn tĩnh và tải trọng tối thiểu. Ngoài tích hợp Ansys được mô tả trong bài viết này, tính toán hiệu suất vòng bi tích hợp cũng có sẵn cho các nền tảng mô phỏng KISSsoft, MASTA, Romax, Mesys và FVA Workbench.
Khả năng của những tích hợp phần mềm này liên tục được mở rộng và mở rộng, cũng như mở rộng cách tiếp cận với các nền tảng mới, bao gồm cả môi trường phát triển sản phẩm nội bộ độc quyền của khách hàng.
