Следвайте ме на:
Ръководство за избор на лагери на двигателя
Като един от основните компоненти на електрическите двигатели, моторни лагери винаги са били важен въпрос в областта на автомобилостроенето. Изборът на подходящи лагери е пряко свързан с няколко аспекта като стабилност на работа, експлоатационен живот и разходи за поддръжка на двигателя. Следователно, когато се произвежда двигател, трябва да се направи избор от множество модели лагери въз основа на действителните условия на работа и изискванията за производителност. Лагерите на двигателя са проектирани да прехвърлят непрекъснато натоварване от вала към двигателя и да поддържат ротора. Повредата на тези лагери често води до скъп ремонт на двигателя. Няма универсално решение за антифрикционни лагери за електрически двигатели, което да е подходящо за всички. Всеки тип лагер има специфични работни характеристики и следователно е подходящ за специфични условия на работа. Несъответствието между лагерите и приложенията на двигателя може да причини сериозни проблеми. Този блог разглежда дизайна, типа, съображенията и т.н. при избора на лагери на двигателя и предоставя конструктивни предложения, за да изберете подходящ двигател.
Двигатели с мощност над 125 к.с., скорости над 1,200 об/мин и оборудвани със сачмени лагери с дълбоки канали, предназначени за задачи с директно свързване на ремъка, могат да доведат до механично претоварване и преждевременна повреда.
Поставянето на двигател, предназначен за тежкотоварни ремъци, върху свързан товар може да не осигури достатъчно радиално натоварване върху търкалящите се елементи на лагера. Те могат да се плъзгат или плъзгат по каналите, причинявайки високи температури и евентуално пълен отказ на смазването.
Ако ролковите лагери са недостатъчно натоварени (дори при натоварване на ремъка), може да възникне преждевременна повреда на двигателя поради същото явление на приплъзване.
Монтирането на двигатели с хоризонтални лагери във вертикални приложения добавя нежелани допълнителни аксиални натоварвания и може да причини загуба на грес в лагерите.
Ако потокът на блуждаещ ток през лагерите (често срещан при големи двигатели с променлива скорост) не се обърне внимание, може да се получи увреждане от галванична корозия, водещо до преждевременна повреда на лагера.
Конструкция на лагера на двигателя
Търкалящите лагери (сачми и ролки) в електрическите двигатели се използват за поддържане и позициониране на ротора, поддържане на въздушната междина малка и постоянна и пренасяне на натоварването от вала към рамката на двигателя. Лагерите трябва да поддържат работа при високи и ниски скорости, да минимизират триенето, да намалят шума, да удължат експлоатационния живот и да пестят енергия. Тъй като дизайнът и употребата на електродвигатели варират в различните индустрии, има много видове лагери, използвани за поддържането им. Типовете лагери, подходящи за електрически двигатели, включват сачмени лагери с дълбок канал, сачмени лагери с ъглов контакт, цилиндрични ролкови лагери, конусовидни ролкови лагери, сферични ролкови лагери и сферични ролкови аксиални лагери. Всеки лагер има своя собствена конфигурация и работни характеристики. Електрическите двигатели обикновено съдържат позициониращи и неподвижни лагери за радиална опора на ротора и за аксиално позициониране на ротора спрямо статора. Позициониращите лагери позиционират вала и поддържат аксиални натоварвания, докато неразположените лагери позволяват на вала да се движи аксиално и компенсират условията на претоварване, когато валът се разширява термично.
Лагери обикновено се използват в приложения без колан в двигатели до 150 конски сили. Те могат да издържат на радиални и аксиални натоварвания. За малки двигатели, използвани в хоризонтални машини, най-често срещаните са два сачмени лагера с дълбоки канали, монтирани на щифтов вал в напречно разположена лагерна конфигурация, за да контролират движението на вала. В повечето средни и големи електродвигатели, използвани в хоризонтални машини, сачмените лагери с дълбоки канали се използват като позициониращи лагери, докато нелокалните лагери могат да бъдат цилиндрични ролкови лагери, в зависимост от натоварването, скоростта, температурата и околната среда на приложението. Неразположените лагери поемат всяко аксиално разширение, причинено от топлина или допустими отклонения на машината.
Ъглови контактни сачмени лагери са проектирани да издържат на големи аксиални натоварвания и позволяват плавна работа при високи скорости в електрическите двигатели. Те могат да бъдат конфигурирани като единични или двойни редове и използвани в различни дизайни на клетки. Вертикалните машини обикновено разчитат на сачмени лагери с дълбок канал или сачмени лагери с ъглов контакт или сферични ролкови аксиални лагери, в зависимост от вертикалните натоварвания, теглото на вала и ротора, скоростта, температурата и работната среда.
Цилиндрични ролкови лагери са точно това, от което се нуждаят двигателите, когато се справят с изключително високи аксиални натоварвания. Те работят ефективно както при средни, така и при високи скорости и се предлагат в различни конфигурации на дизайна. Най-често се използват в електродвигатели, задвижвани с ремъци или зъбни колела.
Уплътнени лагери
Запечатаните лагери са дизайн на лагери, който обикновено се използва в малки двигатели, които са проектирани да ограничават излагането на лагера на замърсяване. Тези лагери не могат да се смазват с нова грес, след като са монтирани. Това означава, че те имат ограничен живот и трябва да бъдат внимателно наблюдавани, за да могат да бъдат сменени незабавно, ако възникнат проблеми.
Екранирани лагери
Екранираните лагери са друга конструкция на лагери, използвана за ограничаване на замърсяването на търкалящите се елементи от монтажа до работата на двигателя. Тези лагери могат да бъдат повторно смазани с пълна грес, но ако вътрешното налягане не се облекчи, това може да доведе до притискане на щита към клетката или търкалящите се елементи, причинявайки големи проблеми.
Един от факторите, които винаги трябва да имате предвид, когато избирате лагери на двигателя, е кой тип конструкция на лагера е най-подходящ за двигателя, който използвате за работата. Ако не сте сигурни кой дизайн на лагерите е най-подходящ за вашата работна среда, свържете се с експерт по лагери на двигатели, за да определите кои лагери и мотор са най-подходящи за вас.
Ефект от натоварването
Характерът на натоварването е един от основните фактори при избора на лагер. Лагерите винаги изискват определено минимално натоварване, за да позволят на търкалящите се елементи да се въртят правилно и да образуват по-добър смазващ филм в зоната на контакт с търкаляне. В противен случай може да възникне приплъзване, което да доведе до по-високи работни температури и влошаване на качеството на смазката. Разбира се, лагерът трябва да осигурява достатъчна товароносимост, за да се постигне задоволителен експлоатационен живот в приложението. Трябва да се вземат предвид всички натоварвания – не само включеното тегло и силите, генерирани от предадената мощност, но също и натоварванията на съединителя и натоварванията на ремъка, свързани със задвижващия товар. За свързани товари валът на двигателя обикновено е свързан към вала, задвижващ товара чрез гъвкав съединител. Този тип натоварване не създава аксиални или радиални натоварвания върху лагерите на двигателя, различни от теглото на ротора на двигателя и възела на вала. (Въпреки това, разместването, причинено от неправилен монтаж, може да увеличи радиалните натоварвания.)
Най-общо казано, ролковите лагери могат да издържат на големи натоварвания, а сачмените лагери могат да издържат на леки натоварвания. Натоварванията могат да бъдат радиални натоварвания, аксиални натоварвания или комбинация от двете. Някои лагери, като цилиндрични ролкови лагери, обикновено са проектирани да носят само радиални товари; други лагери, като сачмени лагери с ъглов контакт, са предимно подходящи за носене на аксиални натоварвания. Цилиндричните ролкови лагери могат да понасят само чисти радиални натоварвания и минимални аксиални натоварвания. Други радиални лагери (като конусни ролкови лагери и сферични ролкови лагери) могат да носят аксиални натоварвания в допълнение към радиалните натоварвания, но има и съображения за минимално натоварване.
Сачмените лагери с ъглов контакт могат да поддържат умерени аксиални натоварвания при относително високи скорости. За умерени и тежки аксиални натоварвания, действащи в една посока, посочете сферични ролкови аксиални лагери. Способността на лагера да понася аксиални натоварвания ще се определя от контактния ъгъл или натоварването вътре в лагера (колкото по-голям е ъгълът, толкова лагерът е подходящ за аксиални натоварвания). Едноредовите сачмени лагери с ъглов контакт и конусните ролкови лагери могат да понасят аксиално натоварване само в една посока. При приложения, при които аксиалните натоварвания действат алтернативно, тези лагери трябва да се комбинират с друг лагер, способен да издържи на аксиалните натоварвания. Когато радиалните и аксиалните натоварвания действат едновременно, възникват комбинирани натоварвания. В тези случаи най-често срещаните решения за лагеруване са едноредови и двуредови ъглови контактни лагери и едноредови конусни ролкови лагери (въпреки че сачмените лагери с дълбок канал също могат да бъдат подходящи, в зависимост от съотношението на аксиалните към радиалните натоварвания).
Speed.
Скоростта на въртене влияе върху работната температура, която от своя страна влияе върху живота на лагера и смазката. Следователно клетката, лубрикантът, работната точност и хлабината на лагера, резонансната честота на системата и балансът на въртящите се части са всички важни фактори при избора на лагер. За високоскоростни приложения сачмените лагери често са подходящи от ролковите лагери. При свръхвисокоскоростни приложения прецизните лагери или хибридните лагери могат да осигурят предимства.
Температура.
Допустимите работни температури на лагерите в моторни приложения ще ограничат работната скорост на търкалящите лагери. Типовете лагери с ниско триене и ниска вътрешна топлина на лагера работят добре при работа с висока скорост. Когато натоварването е чисто радиално натоварване, сачмените лагери с дълбок канал могат да постигнат най-висока скорост; когато товарът е комбиниран товар, сачмените лагери с ъглов контакт могат да постигнат най-висока скорост. Това важи особено за лагери с керамични търкалящи тела.
смазване
При нормални условия на скорост и температура, лагерите на двигателя обикновено се смазват с грес. Гресът позволява по-прости, рентабилни конструкции на корпуса и уплътненията, позволява на смазката да прилепва по-добре към критичните повърхности и осигурява надеждна защита срещу замърсяване от маслото. Очакваната продължителност на живота на една грес зависи от различни фактори, включително вида на лагера, вида на греста, посоката и скоростта на двигателя и работната температура на лагера. Малките сачмени лагери в стандартните електродвигатели обикновено са снабдени с уплътнения или предпазители и са смазани за цял живот - не е необходимо да се смазват повторно, но могат да бъдат сменени по време на нормалните сервизни интервали на двигателя. Независимо от размера, тежкотоварните електрически двигатели обикновено са оборудвани с отворени лагери и повторно смазване. (Ако животът на греста е по-кратък от очаквания живот на лагера, лагерите очевидно ще трябва да бъдат повторно смажени, докато греста все още функционира според очакванията.)
Понякога скоростта на въртене или работната температура правят използването на грес непрактично или невъзможно, тъй като животът на греста или времето за повторно смазване е твърде кратко. Тези ситуации изискват смазване с масло. Обикновено само големи електрически двигатели се смазват с масло, отчасти поради необходимостта от сложни уплътнения и потенциалния риск от изтичане на системата.
Работна среда
Фактори като температура на околната среда, работна температура, влажност и наличие на замърсители като прах, мръсотия, метални, дървени или пластмасови частици могат да повлияят на типа лагер, който изберете и дали лагерът трябва да бъде екраниран или запечатан. Влагата е особено вредна за лагерите, така че винаги трябва да се предприемат стъпки за смекчаване на въздействието на влагата във влажна или предразположена към кондензация среда.
Причини за повреда на лагера на двигателя
Когато моторът се повреди, виновникът може да са лагерите, но има много други причини освен лагерите. Тези причини включват повреда на намотка, окабеляване, грес или уплътнение, което от своя страна може да доведе до повреда на лагер (въпреки че лагерът не е основната причина). Неправилната употреба и поддръжка на двигателите може да увеличи потенциала за проблеми и преждевременна повреда на лагерите.
Дъга
Блуждаещите токове, генерирани от дъга, могат да причинят повреда на лагера. Въпреки че дъгите обикновено са склонни да бъдат изолирани и локализирани, ефектът върху лагера е почти като поредица от малки светкавици, които се стопяват и подравняват вътрешната повърхност на лагера. Резултатът е, че част от повърхностния материал се отлепва и се разпада, създавайки шум в лагера и евентуално съкращавайки експлоатационния живот. Един от начините да се избегнат проблеми с дъгата е да се изолират лагерите от токове на вала. Специални керамични покрития могат да бъдат нанесени върху външния или вътрешния диаметър на лагера, за да се предотврати протичането на ток през лагера. Хибридните конструкции на лагери предлагат друго решение чрез замяна на металните търкалящи елементи в лагера с керамични сачми или ролки. Те ефективно изолират лагера отвътре.
Влага
Влагата не винаги може да бъде избегната, но може да бъде контролирана. Влагата обикновено не е вредна, когато двигателят работи. Въпреки това, когато двигателят е изключен и охладен, ще се появи конденз. Кондензацията не може да бъде предотвратена, но вредните ефекти могат да бъдат предотвратени чрез използване на грес с добавени инхибитори на ръждата в лагерните възли и чрез често завъртане на вала на двигателя на празен ход, когато има съмнение за кондензация. Добрите уплътнения помагат да се предотврати навлизането на влага в кухината. Също така е важно да избягвате пръскането на вода директно върху уплътнението при промиване.
Несъосност на вала
Често срещана първопричина за преждевременна повреда на лагера, разминаването между вала на двигателя и задвижващото оборудване може да предизвика прекомерни вибрации и вътрешно натоварване на лагера и да съкрати експлоатационния живот на двигателя. Съединителите обикновено са гъвкави и могат да поемат несъосност. Въпреки това, не приемайте неговата гъвкавост за даденост. За да постигнете идеално подравняване на валовете, първо закрепете задвижващото оборудване и след това монтирайте съединителя. Едва след като съединителят е свързан към оборудването, двигателят трябва да бъде преместен до правилната центровка и закрепен.
Неправилно смазване
Ефективното смазване на лагерите изисква подходящ тип и количество смазка, интервали на допълване и методи на приложение. Няма общи правила за правилните интервали на смазване. Вместо това интервалите трябва да се определят въз основа на размера и типа на лагера, работната скорост, общата работна среда и типа на двигателя. (Вертикалните двигатели изискват смазване два пъти по-често от хоризонталните двигатели.) Лагерите, които са запечатани или екранирани за цял живот, обикновено не трябва да се смазват повторно. Преди да смажете лагер, определете използваната в момента грес и изберете същия тип грес или съвместим продукт – не всички греси са съвместими. (Производителите на смазочни материали предоставят диаграми за съвместимост.) Винаги вземайте предвид препоръките на производителя на двигателя.
Избягвайте прекомерното смазване
Добавянето на лубрикант от посоченото ще съкрати живота на смазката, като причини повишено триене и температура – потенциално повреждащи лагерите и оказвайки неблагоприятно влияние върху работата на двигателя. Ако има твърде много грес, търкалящите се тела изискват енергия за въртене. Това води до по-голямо натоварване на двигателя. Прекомерното смазване може също да доведе до нежелано натрупване на топлина, тъй като търкалящите се елементи се опитват да изтласкат излишната грес. Натрупването на топлина причинява триене, износване и съкращава живота на греста.
Заключение
Правилният избор, монтаж и поддръжка на лагери може да помогне за оптимизиране на производителността и експлоатационния живот на вашия електрически мотор. Първо, трябва да разберете условията на работа на двигателя, включително информация за скоростта, натоварването, температурата и шума. Особено при работа с висока скорост, лагерите трябва да имат висока активна стабилност и твърдост, за да осигурят нормалната работа на двигателя. Определете модела според условията на употреба и изискванията на двигателя. Препоръчително е да изберете някои известни марки и висококачествени модели лагери. В същото време обърнете внимание на спецификациите и точността на лагерите. Извършете подходящи изчисления и тестове, проверете и регулирайте модела на лагера, за да сте сигурни, че двигателят може да работи нормално при различни работни условия. Освен това по време на употреба са необходими някои основни работи по поддръжката, като почистване и смазване на лагерите.
Избор на правилния лагер типът е важен, но не единственият критерий. Освен това е необходимо да се вземе предвид влиянието на много фактори като материал на лагера, точност, метод на смазване и размер. При големи двигатели или двигатели, работещи на високи обороти, трябва да се обърне специално внимание на техническите показатели и качеството на лагерите. Когато извършвате поддръжка на двигателя и подмяна на части, трябва да се обърне внимание на избора, монтажа и отстраняването на грешки, за да се гарантира нормалната работа на двигателя. Накратко, изборът на правилния модел лагер на двигателя е важна гаранция за осигуряване на нормалната работа на двигателя. При избора на лагери на двигателя е необходимо да се направи оценка и избор въз основа на действителните условия и изисквания, за да се гарантира експлоатационния живот и нивото на производителност на двигателя. Сортирането на всички съответни фактори може да бъде трудно, но не е нужно да го правите сами. Информиран производител на лагери може да ви помогне да намерите най-доброто решение за вашите специфични нужди.