Das Wichtigste in Kürze

  • MESHPARTS untersucht Ihre Wälzführungen statisch und dynamisch mit Hilfe hochspezialisierter Softwaretools für die Finite Elemente Simulation.
  • Dank der parametrischen Modellbibliothek für Wälzführungen wird die Modellierungszeit mit MESHPARTS um das 10-fache kürzer als im Falle der marktüblichen Methoden.
  • Auf Knopfdruck erhalten die Finite-Elemente-Modelle mit Abbildung aller auftretenden Kontakte, was eine hochgenaue Berechnung der jeweiligen Kontaktpressung in Wälzführungen ermöglicht.
  • Die Kontaktpressung und Gesamtsteifigkeit von Wälzführungen kann unter Berücksichtigung der Einbaubedingungen, bei uniaxialer oder kombinierter Last erfolgen.
  • Wir untersuchen für Sie, ob die ermittelten Belastungen eine Schädigung/Ermüdung der Laufbahnen hervorrufen können.

Im Folgenden haben wir für Sie eine beispielhafte Linearführung mit MESHPARTS Tools unter ANSYS modelliert bzw. statisch und dynamisch analysiert. Zeitaufwand für Modellierung und Simulation: 8 Stunden.

Schritt 1: FE-Modellierung von Linearführungen - schnell und einfach

Die Finite-Elemente-Simulation von Linearführungen unter Berücksichtigung aller auftretenden Kontakte verlangt ein optimertes Netz. Insbesondere an den Kontaktstellen muss die Elementgrösse um ein Vielfaches kleiner sein als in unbelasteten Stellen. Die Vernetzungsaufgabe ist aufgrund der hohen Anzahl an Kontaktpunkten (typischerweise 100 Kontaktpunkte) nur mit spezialisierten Methoden realisierbar. Die innovative komponentenorientierte Modellierungsmethode von MESHPARTS löst dieses Problem. Obwohl eine Linearführung typischerweise 50 Kugeln in Kontakt enthält, muss mit MESHPARTS nur eine einzige Kugel modelliert und vernetzt werden. Dies spart enorm viel Zeit und ermöglicht dem Anwender sich auf die Vernetzungsarbeit besser zu konzentrieren.

FE-Modellierung von Linearführungen aus dem FE-Baukasten:

Mit Standardvernetzungsmethoden in ANSYS erreicht das Finite-Elemente-Modell einer einzigen Kugel trotz der Netzvergrüberung an den unwichtigen Stellen die enorme Anzahl von 30.000 Knoten.

MESHPARTS hat ein optimiertes Finite-Elemente-Kugelmodell entwickelt, welches aus der parametrischen Online-Bibliothek heruntergeladen werden kann. Das optimierte Modell kommt mit nur 6.000 Knoten aus und erreicht die doppelte Netzfeinheit in den Kontaktellen. Damit sinkt die Rechenzeit um das Fünffache (nur 1 Tag statt 5 Tage) und die Ergebnisgenauigkeit verdoppelt sich.

Schritt 2: Berücksichtigung der Einbaubedingungen

Die Einbaubedingungen einer Linearführung haben einen nicht vernachlässigbaren Einfluss auf ihr statisches und dynamisches Verhalten. Aus dem Grund werden die Verschraubung und die Anbauteile mitmodelliert. Dabei wird genauso wie bei der die Software MESHPARTS verwendet um das Modell der Linearführung in einem weiteren Schritt komponentenorientiert mit den restlichen Modellen zusammenzubauen.

FE-Modell einer Linearführung mit Einbaubedingung:

Schritt 3: Ermittlung der statischen Steifigkeit und Kontaktpressung anhand von FE-Simulationen

Die Ermittlung der statischen Steifigkeit und Kontaktpressung erfolgt grundsätzlich in vier Schritten:

  • Aufbringen der Vorspannung der Kugeln.
  • Aufbringen der Vorspannung der Schrauben.
  • Aufbringen der Erdbeschleunigung um das Eigengewicht zu ermitteln.
  • Aufbringen der äußeren Last.

Die nichtlinearen Steifigkeitskurven können für unterschiedliche Vorspannklassen der Kugeln ausgegeben werden.

Berechnete Steifigkeitskurve für unterschiedliche Vorspannklassen:

Schritt 4: Ermittlung des Eigenschwingverhaltens (Eigenfrequenzen und Eigenformen)

In einem letzten Simulationsschritt wird der zuvor ermittelte Kontaktzustand "eingefroren" und für die Berechnung der Eingenfrequenzen und Eigenformen.

Berechnete Eigenmoden einer Linearführung:

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