Eksplicitna dinamična analiza vibriranja stranice pralnega stroja

S sodobnimi orodji in čedalje zmogljivejšimi računalniki je vnaprejšnje preverjanje funkcionalnosti izdelka postalo malodane rutinsko delo. Preden se dejansko zaključi proces konstrukcije izdelka lahko preverimo praktično vse možne obremenitvene primere in s tem močno zmanjšamo razvojna tveganja. Pričujoči primer prikazuje dinamične analize kompleksnega izdelka (pralni stroj), kjer je naročnik želel optimirati vibracije stroja.

Obravnavana problematika

  • TECOS Študije primerov: Gorenje PS10 dinamična analiza vibracij ohišjapralni stroj preveč vibrira, želja je primerjati štiri različne oblike stranice in vpliv na vibracije
  • predlagati še eno obliko glede na trenutne s strani oddelka industrijskega oblikovanja
  • potrebne so eksplicitne dinamične analize, ki jih stranka ne more izvesti sama
  • potrebna poenostavitev matematičnega modela problema zaradi zmanjšanja računskih časov

 

Rešitev

Za naročnika smo izvedli naslednje korake:

  • opredelitev elementov, ki najbolj vplivajo na dinamično trdnost stroja
  • postavitev matematičnega (numeričnega modela stroja) - na dinamično trdnost najbolj vpliva pralna grupa
  • linearne dinamične analize lastnih frekvenc in oblik posameznih vtisov stranic ohišja pralnega stroja
  • izvedba eksplicitne dinamične (časovno odvisne) analize, s katero smo analizirali dinamični odziv ohišja pralnega stroja pri obratovanju pralne grupe z ekscentrično maso

Končni rezultat: napovedali smo najbolj togo obliko stranice pralnega stroja, ki pri določenem obratovalnem režimu najbolje duši vzbujena nihanja pralne grupe.

 

Namen in koristi za končne kupce

  • zmanjšanje tveganja v razvoju z vnaprejšnjo analizo funkcionalnosti modela
  • pomoč v odločevalskem procesu s poglobljenim vpogledom v obravnavano problematiko
  • razbremenitev lastne razvojne ekipe s problematiko, ki odstopa od vsakodnevnih razvojnih nalog
  • kratek odzivni čas in verodostojni rezultati

 

V nadaljevanju še slikovni material in dodaten opis posameznih faz.

Določitev lastnih frekvenc

Najprej smo izvedli linearne dinamične analize lastnih frekvenc in oblik posameznih vtisov stranic ohišja pralnega stroja (Slika 1). S temi analizami smo ugotavljali lastne frekvence posameznih ohišij in morebitna neugodna ujemanja lastnih frekvenc in obratovalnih frekvenc pralne grupe. Taka ujemanja lahko povzročijo resonančno stanje oz. znatno povečanje obremenitev na ohišje pralnega stroja. Z napovedjo teh kritičnih območij ugotavljamo ustreznost ohišij na morebitne neugodne režime obratovanja.

TECOS študija primera:  Gorenje PS10 dinamična analiza - lastne frekvence in oblike ohišja

Slika 1: Analiza lastnih frekvenc in oblik različnih izvedb ohišja

Nato smo izvedli eksplicitne dinamične (časovno odvisne) analize, s katerimi smo analizirali dinamični odziv ohišja pralnega stroja pri obratovanju pralne grupe z ekscentrično maso (slika 2 prikazuje model med obratovanjem). Pri teh analizah smo najbolj opazovali togost oz. pomike ohišja pri obratovanju (Slika 3). Tako smo že pred izdelavo napovedali najbolj togo obliko stranice pralnega stroja, ki pri določenem obratovalnem režimu najbolje duši vzbujena nihanja pralne grupe.

TECOS študija primera: Gorenje PS 10 - vrtenje pralne grupe 

Slika 2: Prikaz vrtenja in pomikov pralne grupe ter odziv skozi čas

 

TECOS študija primera: Gorenje PS 10 - nihanje različnih oblik stranic ohišja pralnega stroja

Slika 3: Nazorno je razvidna najustreznejša oblika stranice (zgoraj desno, vse skale so v enakem merilu)

 

Zaključki

Inženirske simulacije v naprednih CAE-programskih paketih, kot je Abaqus, nam omogočajo poglobljen vpogled v razmere med obratovanjem izdelkov. S podrobnim popisom vplivov okolja (temperaturno polje, vibracije, veter, občasni neugodni obremenitveni primeri itn.), medsebojnega delovanja vseh sestavnih delov (pomiki, sile, trenje, kontaktni problemi itn.), različnih fizikalnih pojavov (npr. gretje z elektriko, prevod toplote itn.), lastnosti materialov (materialna ali geometrijska nelinearnost, večkomponentni materiali, z vlakni ojačani polimeri, lezenje itn.) in morebitnih dinamičnih pogojev obratovanja (ciklično obremenjevanje, veliki pomiki itn.) lahko naredimo kompleksen numerični model obravnavanega problema, ki z veliko točnostjo popiše dejanske razmere.

Glavna prednost uporabe simulacij se pokaže, ko imamo numerični model izdelka. Zelo hitro lahko na izdelek apliciramo različne kombinacije obremenitev, ki se v praksi zgodijo zelo redko. S tem iščemo najbolj neugodne razmere obratovanja ter opazujemo odziv sistema, tj. deformacije, notranje napetosti ... Še pomembneje je seveda, da na podlagi izsledkov izdelek lahko optimiramo, torej dodamo ojačitve oz. material tam, kjer ga manjka, in ga odvzamemo, kjer ga je morda preveč.

V pričujočem primeru smo uspeli pokazati obratovanje pralnega stroja pri različnih izvedbah ohišja. S tem smo naročniku zelo olajšali odločanje za ustrezno obliko. Morda najpomembnejši vidik je, da so konstrukterji, tehnologi, oblikovalci in marketinški oddelek dobili podlago za odločanje, saj so lahko neposredno videli, kako njihove odločitve vplivajo na končni izdelek.

ZAKAJ TECOS?

  • Dolgoletne izkušnje
  • Kompetenten kader
  • Kratek odzivni čas
  • Celovite rešitve na enem mestu
  • Vrhunska oprema vodilnih svetovnih dobaviteljev

Prijava eseznam Tecos