các kỹ sư có thể làm việc nhanh hơn và hiệu quả hơn khi các công cụ tính toán ổ trục tiên tiến được tích hợp vào hệ thống thiết kế và mô phỏng mà họ sử dụng hàng ngày.
Kỹ thuật ảo đẩy nhanh tốc độ
Lợi ích của kỹ thuật kỹ thuật ảo là rất nhiều. Các kỹ sư có thể làm việc nhanh hơn, đánh giá nhiều lựa chọn hơn và thực hiện nhiều thử nghiệm hơn mà không tốn thời gian và chi phí cần thiết để sản xuất nguyên mẫu vật lý. Tuy nhiên, đối với các nhà cung cấp linh kiện kỹ thuật, ảo hóa đặt ra một số thách thức thú vị.
CHÚNG GIÚP VIỆC TÍNH TOÁN NHANH HƠN VÀ DỄ DÀNG HƠN, ĐỒNG THỜI CUNG CẤP CHO KHÁCH HÀNG QUYỀN TRUY CẬP VÀO MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHỨC TẠP HƠN SO VỚI CÁC PHƯƠNG PHÁP DANH MỤC TRUYỀN THỐNG.
Hedzer Tillema , phần mềm kỹ thuật quản lý sản phẩm tại SKF.
Lấy ví dụ về các quy trình mà các kỹ sư sử dụng để lựa chọn ổ trục. 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 sự cố tốn kém. Tuy nhiên, các quy trình đã thiết lập để lựa chọn ổ trục đã phát triển trong thế giới của bảng vẽ và điện thoại.
“Có hai cách truyền thống mà một kỹ sư có thể lựa chọn ổ trục có đặc điểm hiệu suất và tuổi thọ hoạt động phù hợp với ứng dụng của họ”, Hedzer Tillema, giám đốc sản phẩm phần mềm kỹ thuật tại SKF giải thích. “Họ có thể sử dụng các phương trình mà SKF và các nhà cung cấp ổ trục khác công bố trong danh mục của họ. Hoặc họ có thể trao đổi với một trong những kỹ sư ứng dụng của nhà cung cấp, người sẽ có quyền truy cập vào dữ liệu độc quyền và các công cụ tính toán”.
Những phương pháp đó vẫn còn hiệu quả cho đến ngày nay, nhưng sự ra đời của một thế giới máy tính hóa, được 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 nhiều công cụ phần mềm trực tuyến và ngoại tuyến có thể giúp khách hàng thực hiện các tính toán lựa chọn vòng bi”. “Những công cụ này giúp việc tính toán nhanh hơn và dễ dàng hơn, đồng thời cung cấp cho khách hàng quyền truy cập vào một số phương pháp tiếp cận phức tạp hơn so với các phương pháp lập danh mục truyền thống.”
Tăng năng suất
Tuy nhiên, khi phần mềm thiết kế kỹ thuật trở nên tinh vi hơn, ngay cả các công cụ tính toán trực tuyến cũng bắt đầu trông hơi thô sơ. “Chúng tôi nhận ra rằng nhiều khách hàng của mình có các công cụ thiết kế và quy trình làm việc ưa thích của riêng họ”, Tillema giải thích. “Đó là nơi các kỹ sư thiết kế dành phần lớn thời gian và nơi họ cảm thấy thoải mái nhất và làm việc hiệu quả nhất. Tại sao họ phải rời khỏi môi trường đó và chuyển sang một công cụ hoàn toàn khác để lựa chọn ổ trục?”
Nhận ra nhu cầu về một cách làm việc hợp lý hơn, SKF hiện cung cấp các dịch vụ lựa chọn và tính toán tích hợp hoạt động liền mạch với nhiều nền tảng phần mềm thiết kế kỹ thuật khác nhau. Với dữ liệu sản phẩm, phương pháp tính toán hoặc cả hai được tích hợp vào các nền tảng này, các nhà thiết kế có thể lựa chọn và đánh giá ổ trục phù hợp từ 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: “Trong nỗ lực 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 nên một thành phần 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 việc thể hiện chính xác và chi tiết về ổ trục. “Nhưng mô hình hóa ổ trục là một quá trình phức tạp”, ông nói. “Theo bản chất, ổ trục là một thành phần phi tuyến tính cao và chúng cần phải chịu được áp suất tiếp xúc rất cao. Hành vi của ổ trục cũng có thể bị ảnh hưởng bởi những khác biệt rất nhỏ về hình học và hình học ở 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 khiến việc mô phỏng vòng bi trở thành một quá trình khó chịu đối với người dùng. Tillema cho biết: “Khách hàng sử dụng 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 thế nào đi nữa, ông nói, điều này thường dẫn đến những kết quả không đáng tin cậy.
Có một ứng dụng cho việc đó
Bây giờ có một cách khác. Để giải quyết tình thế tiến thoái lưỡng nan về mô phỏng, các tích hợp mới đã được phát triển, được thiết kế để mang lại kết quả tốt hơn, nhanh hơn các phương pháp hiện tại. Dữ liệu SKF và các dịch vụ tính toán có sẵn cho nhiều công cụ mô phỏng phổ biến, với hệ thống mô hình phần tử hữu hạn từ Ansys có trụ sở tại Hoa Kỳ là công cụ mới nhất gia nhập danh sách đó.
Tillema cho biết: “Tất cả các tích hợp này đều hoạt động hơi khác nhau tùy thuộc vào hệ thống máy chủ”. “Nhưng các nguyên tắc cơ bản thì giống nhau”. Các nguyên tắc đó dựa trên sự tương tác liền mạch, ẩn sau 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 ổ trục SKF đã chọn bằng trình hướng dẫn thân thiện với người dùng. Ổ trục đó được biểu diễn trong mô hình của họ dưới dạng một đối tượng chuyên dụng. Tuy nhiên, thay vì dựa vào phỏng đoán hoặc ước tính thô để xác định các đặc điểm 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 ổ trục thực tế được tích hợp vào mô hình của họ, khách hàng sau đó có thể tiến hành mô phỏng để đánh giá hiệu suất của toàn bộ thiết kế. “Các tính toán của chúng tôi xem xét các tiếp xúc chi tiết giữa các thành phần lăn và các rãnh lăn của ổ trục, và các chi tiết đầy đủ về hình học vi mô”, Tillema giải thích. “Chúng tôi đang loại bỏ gánh nặng mô phỏng ổ trục khỏi hệ thống của người dùng và tự mình thực hiện”.
Ứng dụng SKF Bearing cho Ansys có thể mô phỏng bất kỳ loại vòng bi nào trong khoảng 10.000 vòng bi thông dụng trong phạm vi SKF và dữ liệu của ứng dụng này liên tục được cập nhật để đảm bảo người dùng luôn có quyền truy cập vào thông tin mới nhất, chính xác nhất. Ứng dụng hỗ trợ hai loại mô hình hóa – một loại được tối ưu hóa cho phân tích tĩnh, loại còn lại cho 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 vài cú click chuột, nhưng những phát triển sắp tới sẽ giúp quá trình này trở nên dễ dàng hơn nữa. 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 những cách tiếp cận hoàn toàn mới đối với thách thức lựa chọn vòng bi, 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 quyết định cần thiết để chọn phương án 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 những 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 như một tính năng mới của công cụ trực tuyến 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 tinh vi 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 sót hơn. Điều đó sẽ mang lại những sản phẩm tốt hơn, đáng tin cậy hơn cho người dùng cuối – và đối với các kỹ sư, có thể họ sẽ dành một chút thời gian rảnh rỗi cho Metaverse.