Superkomputer KDM: Zastosowania

Projekt obejmuje analizę drgań, zjawisk rezonansowych i naprężeń kontaktowych w obiegowych przekładniach cykloidalnych. Celem projektu jest wszechstronna analiza zjawisk dynamicznych zachodzących we wspomnianych przekładniach, jak również weryfikacja hipotez postawionych przez inne zespoły badawcze dotyczących m. in. analizy zależności wielkości dynamicznych przekładni od ich wartości w poprzednich chwilach czasu w analizach iteracyjnych. Rezultaty uzyskane w ramach projektu porównane zostaną z wynikami eksperymentów przeprowadzonych w laboratorium. Planowana jest analiza przekładni z kołami obiegowymi wykonanymi z włókien węglowych oraz materiałów używanych w technologii druku 3D. Uzyskane rezultaty znajdują zastosowanie w projektowaniu przekładni wspomagających narząd ruchu człowieka oraz w robotach przemysłowych.
Przekładnie cykloidalne charakteryzują się zdolnością do pracy przy znacznie większych obciążeniach niż przekładnie zębate o podobnych wymiarach, skąd wynika ich powszechne zatosowanie w robotyce oraz maszynach budowlanych. Ich wadą jest złożone widmo drgań na wale wyjściowym. Kształt kół obiegowych oraz geometria przekładni powodują, że przebieg momentu na wale wyjściowym jest procesem losowym utrudniającym diagnostykę błędów (ang. fault diagnosis). Rozwój analizy dynamicznej pozwala na formułowanie nowych metod diagnostyki, natomiast metody optymalizacyjne pozwalają na opracowanie algorytmów automatycznego projektowania przekładni pasujących do ograniczeń wynikających ze stosowanych obudów oraz warunków pracy.
Opisany projekt wymaga przeprowadzenia analiz numerycznych, które korzystają z szerokich możliwoścy oferowanych przez oprogramowanie MSC. Oprogramowanie to posiada funkcjonalności dla budowania modeli dynamicznych przekładni, obliczeń naprężeń kontaktowych oraz optymalizacji. Program MSC Adams umożliwia analizę przekładni w oparciu o dynamikę układów wieloczłonowych oraz modelowanie kontaktów pomiędzy ich częściami. Wartości sił kontaktowych uzyskane w programie MSC Adams mogą być przeniesione do programu MSC Marc w celu analizy wytrzymałościowej. MSC Patran jest niezastąpionym narzędziem do budowania siatek elementów skończonych dla modeli analizowanych w programie MSC Marc.
Dużą zaletą oprogramowania MSC jest także możliwość przeprowadzenia analiz dynamicznych (analiza modalna) w modelach, w których zastosowane zostały sprężyny i tłumiki modelujące właściwości dynamiczne części przekładni. Moment wyjściowy w przekładniach cykloidalnych zwiększa swoją amplitudę w uwarunkowanych właściwościami modelu przedziałach czasu, co spowodowane jest zjawiskami rezonansowymi. Program MSC Adams posiada możliwość analizy widma wielkości dynamicznych przekładni oraz analizy właściwości transmisyjnych przekładni cykloidalnych.
Publikacja wyników analiz numerycznych uzyskanych w ramach niniejszego projektu planowana jest w punktowanych czasopismach krajowych i międzynarodowych nawiązujących do tematyki dyscypliny inżynierii mechanicznej.