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O rolamento correto com um clique

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Os engenheiros podem trabalhar de forma mais rápida e eficaz quando ferramentas avançadas de cálculo de seleção de rolamentos são integradas aos sistemas de design e de simulação que eles usam todos os dias.

Para os engenheiros de design, a ideia de que todos nós passaremos mais tempo em ambientes virtuais, no entanto, não é novidade. Eles vêm se movendo nessa direção há anos. Computadores poderosos e aplicativos de simulação avançados permitem que muitos dos produtos de hoje sejam projetados, montados e testados em um ambiente completamente virtual, muito antes de um único componente ser fabricado.

A engenharia virtual acelera o ritmo

Os benefícios das técnicas de engenharia virtual são inúmeros. Os engenheiros podem trabalhar mais rápido, avaliar mais opções e executar mais testes sem o tempo e o custo necessários para fabricar protótipos físicos. Para os fornecedores de componentes de engenharia, no entanto, a virtualização apresenta alguns desafios interessantes.

Veja, por exemplo, os procedimentos que os engenheiros usam para selecionar rolamentos. Essa é uma tarefa exigida em muitos projetos mecânicos e conseguir acertar pode fazer a diferença entre um projeto confiável e de alto desempenho e uma falha dispendiosa. No entanto, os processos estabelecidos para a seleção de rolamentos evoluíram em um mundo de pranchetas de desenho e telefones.

“Há duas maneiras tradicionais de um engenheiro selecionar um rolamento que tenha as características de desempenho e a vida operacional corretas para sua aplicação”, explica Hedzer Tillema, gerente de produto de software de engenharia da SKF. “Eles poderiam usar as equações que a SKF e outros fornecedores de rolamentos publicam em seus catálogos. Ou eles poderiam falar com um dos engenheiros de aplicação do fornecedor, que teria acesso a dados proprietários e ferramentas de cálculo.”

Esses métodos ainda funcionam hoje, mas o advento de um mundo conectado e informatizado permitiu que os fornecedores de rolamentos oferecessem outras opções. “Por muitos anos, oferecemos uma variedade de ferramentas de aplicativos on-line e off-line que podem ajudar nossos clientes a fazer cálculos de seleção de rolamentos”, diz Tillema. “Essas ferramentas tornam o cálculo mais rápido e fácil e dão aos clientes acesso a algumas abordagens mais sofisticadas do que os métodos tradicionais de catálogo”.

Aumento de produtividade com rolamentos selecionados por engenharia virtual

Hedzer Tillema, gerente de produto de software de engenharia da SKF.

À medida que o software de engenharia de design se tornou mais sofisticado, entretanto, até mesmo as ferramentas de cálculo on-line começaram a parecer um pouco rudimentares. “Percebemos que muitos de nossos clientes têm suas próprias ferramentas de design e fluxos de trabalho preferidos”, explica Tillema. “É aí que os engenheiros de design têm passado a maior parte do tempo, onde se sentem mais confortáveis, e trabalham de forma mais eficiente. Por que eles deveriam ser forçados a deixar esse ambiente e mudar para uma ferramenta totalmente diferente para a seleção de rolamentos?”.

Reconhecendo a necessidade de uma maneira mais simplificada de trabalhar, a SKF agora oferece serviços integrados de seleção e cálculo que funcionam perfeitamente com uma variedade de diferentes plataformas de software de projetos de engenharia. Com seus próprios dados de produtos, métodos de cálculo ou ambos incorporados a essas plataformas, os projetistas podem escolher e avaliar um rolamento apropriado de dentro de seu ambiente normal de desenvolvimento de produtos.

Simulação perfeita

Os serviços integrados de seleção de rolamentos simplificam e aceleram o processo de design virtual, mas o teste virtual é um desafio bem mais complexo. “Na busca por um menor tempo de lançamento, nossos clientes querem cada vez mais simular seus projetos com maior fidelidade e fazê-lo o quanto antes no ciclo de desenvolvimento do produto”, diz Tillema. “Em engenharia, chamamos isso de ‘mudança para a esquerda’.”

Se os rolamentos constituem um elemento crítico de um projeto, como costumam fazer em produtos como motores ou caixas de transmissão, a simulação eficaz depende de uma representação precisa e detalhada do rolamento. “Mas modelar rolamentos é um processo complexo”, diz ele. “Por natureza, os rolamentos são um componente altamente não linear e precisam lidar com pressões de contato muito altas. O comportamento de um rolamento também pode ser influenciado por diferenças muito pequenas na geometria, e essa geometria de nível micro é uma propriedade intelectual que os fabricantes de rolamentos muitas vezes querem manter em sigilo.”

Essas características tornam a simulação de rolamentos um processo frustrante para os usuários. “Os clientes que usam ferramentas de elementos finitos normalmente encaram duas opções”, diz Tillema. “Ou eles simplificam demais representando um rolamento como um simples anel rígido ou tentam construir um modelo mais detalhado sem conhecer todos os detalhes do projeto.” De ambas as formas, diz ele, isso muitas vezes leva a resultados não confiáveis.

Caixa de transmissão simulada com Ansys.
Caixa de transmissão simulada com Ansys.


Há um aplicativo para simulação de rolamentos

Agora, há outro caminho. Para resolver o dilema da simulação, foram desenvolvidas novas integrações projetadas para oferecer melhores resultados mais rapidamente do que os métodos atuais. Os serviços de dados e cálculos da SKF agora estão disponíveis para uma gama crescente de ferramentas de simulação populares com o sistema de modelagem de elementos finitos da empresa norte-americana Ansys, a mais recente a se juntar a essa lista.

“Todas essas integrações funcionam de forma um pouco diferente, dependendo do sistema de hospedagem”, diz Tillema. “Mas os princípios básicos são os mesmos.” Esses princípios são baseados na interação perfeita em segundo plano entre a plataforma de simulação e os servidores em nuvem da SKF.

Na integração da Ansys, por exemplo, os usuários primeiro selecionam o rolamento da SKF utilizando um assistente de fácil navegação. Esse rolamento é representado em seu modelo como um objeto dedicado. No entanto, ao invés de depender de suposições ou aproximações grosseiras para determinar suas características físicas, o aplicativo se comunica com o servidor da SKF para obter uma representação precisa da rigidez do rolamento real.

Com características de rolamento realistas embutidas em seu modelo, os clientes podem realizar suas simulações para avaliar o desempenho do projeto completo. “Nossos cálculos consideram os contatos detalhados entre os elementos rolantes e as pistas do rolamento e detalhes completos da microgeometria”, explica Tillema. “Estamos tirando o fardo de carregar a simulação do sistema do usuário e fazendo isso nós mesmos.”

O aplicativo ‘SKF Bearing’ para Ansys pode simular qualquer um dos aproximadamente 10.000 rolamentos comuns da linha SKF e seus dados são continuamente atualizados para garantir que os usuários sempre tenham acesso às informações mais atuais e precisas. O aplicativo suporta dois tipos de modelagem – um otimizado para análises estáticas, o outro para análises dinâmicas em que harmônicos ou vibrações são considerações importantes.

Detalhes do aplicativo ‘SKF Bearing’ para Ansys.
Detalhes do aplicativo ‘SKF Bearing’ para Ansys.


Integrando Inteligência Artificial à seleção de rolamentos

Serviços e aplicativos integrados permitem que os engenheiros de projeto selecionem e simulem rolamentos com apenas alguns cliques do mouse, mas os próximos desenvolvimentos devem tornar o processo ainda mais fácil. “Até agora, nosso foco tem sido simplificar os métodos existentes”, diz Tillema. “Mas também estamos trabalhando em abordagens inteiramente novas para o desafio de seleção de rolamentos, usando o poder das modernas técnicas de otimização computacional.”

Este próximo passo, ele explica, é sobre a criação de fluxos de trabalho que automatizam os processos de decisão necessários para escolher o melhor rolamento para uma determinada tarefa. A SKF está desenvolvendo ferramentas que podem interpretar dados sobre cargas, velocidades e outros parâmetros operacionais e usar essas informações para encontrar os produtos mais apropriados de milhares de opções na linha da empresa. A primeira aplicação da nova tecnologia foi lançada recentemente como um novo recurso da ferramenta on-line SKF Bearing Select, projetada para automatizar a seleção de rolamentos em aplicações de motores elétricos.

Com a experiência cada vez mais sofisticada incorporada nas ferramentas que os engenheiros usam todos os dias, eles podem trabalhar mais rápido, com mais facilidade e com menos tentativa e erro. Isso deve levar a produtos melhores e mais confiáveis para os usuários finais – e para os engenheiros, talvez um pouco de tempo livre para gastar no Metaverso.

FAÇA DO SEU JEITO

Os serviços em nuvem da SKF são usados para fornecer informações precisas e atualizadas sobre o desempenho e a rigidez dos rolamentos para uma ampla gama de ferramentas de projeto de engenharia. Os clientes podem usar esses serviços para calcular os principais parâmetros de desempenho, como a vida útil nominal do rolamento, o atrito, a vida útil da graxa e os intervalos de relubrificação, a segurança estática e a carga mínima. Além da integração Ansys descrita neste artigo, os cálculos integrados de desempenho de rolamentos também estão disponíveis para as plataformas de simulação KISSsoft, MASTA, Romax, Mesys e FVA Workbench.

Os recursos dessas integrações de software são continuamente estendidos e expandidos, além de estender a abordagem a novas plataformas, incluindo ambientes de desenvolvimento de produtos internos proprietários dos clientes.

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