Følg meg på:
En veiledning for valg av motorlager
Som en av kjernekomponentene i elektriske motorer, motor lagre har alltid vært et viktig tema innen motorproduksjon. Valget av passende lagre er direkte relatert til flere aspekter som driftsstabilitet, levetid og vedlikeholdskostnader for motoren. Derfor, når man produserer en motor, må man velge mellom en rekke lagermodeller basert på faktiske arbeidsforhold og ytelseskrav. Motorlagre er designet for å kontinuerlig overføre belastning fra akselen til motoren og støtte rotoren. Svikt i disse lagrene resulterer ofte i dyre motorreparasjoner. Det finnes ingen universell "one size fits all" antifriksjonslagerløsning for elektriske motorer. Hver lagertype har spesifikke ytelsesegenskaper og er derfor egnet for spesifikke driftsforhold. Et misforhold mellom lagre og motorapplikasjoner kan forårsake alvorlige problemer. Denne bloggen gjennomgår design, type, vurderinger osv. ved valg av motorlager, og gir konstruktive forslag for deg for å velge en passende motor.
Motorer med en effekt større enn 125 hk, hastigheter over 1,200 rpm og utstyrt med dype sporkulelager designet for direkte beltetilkoblingsoppgaver kan føre til mekanisk overbelastning og for tidlig feil.
Plassering av en motor designet for kraftige belter på en koplet last kan ikke gi tilstrekkelig radiell belastning på lagerets rullende elementer. De kan skli eller skli på løpebanene, forårsake høye temperaturer og muligens fullstendig svikt i smøringen.
Hvis rullelagrene er underbelastet (selv med beltebelastning), kan det oppstå for tidlig motorsvikt på grunn av det samme sklifenomenet.
Montering av motorer med horisontale lagre i vertikale applikasjoner legger til utilsiktede ekstra aksialbelastninger og kan forårsake fetttap i lagrene.
Hvis strøstrøm flyter gjennom lagrene (som ofte oppstår i store motorer med variabel hastighet) kan det oppstå galvaniske korrosjonsskader, noe som kan føre til for tidlig lagersvikt.
Design av motorlager
Rullelagre (kuler og ruller) i elektriske motorer brukes til å støtte og plassere rotoren, holde luftspalten liten og konsistent, og overføre belastning fra akselen til motorrammen. Lagre skal støtte høy- og lavhastighetsdrift, minimere friksjon, redusere støy, forlenge levetiden og spare strøm. Fordi utformingen og bruken av elektriske motorer varierer mellom ulike bransjer, er det mange typer lagre som brukes til å støtte dem. Lagertyper som er egnet for elektriske motorer inkluderer dype sporkulelager, vinkelkontaktkulelager, sylindriske rullelager, koniske rullelager, sfæriske rullelager og sfæriske rullelager. Hvert lager har sin egen konfigurasjon og ytelsesegenskaper. Elektriske motorer inneholder typisk lokaliserende og ikke-lokaliserende lagerarrangementer for å radialt støtte rotoren og aksialposisjonere rotoren i forhold til statoren. Lokaliseringslagre posisjonerer akselen og støtter aksialbelastninger, mens ikke-lokaliserende lagre lar akselen bevege seg aksialt og kompenserer for overbelastningsforhold når akselen ekspanderer termisk.
Kulelager brukes ofte i ikke-belteapplikasjoner i motorer opp til 150 hestekrefter. De tåler radielle og aksiale belastninger. For små motorer som brukes i horisontalt maskineri, er det vanligste to dype sporkulelagre montert på en akseltapp i en kryssplassert lagerkonfigurasjon for å kontrollere bevegelsen til akselen. I de fleste mellomstore og store elektriske motorer som brukes i horisontale maskiner, brukes dype sporkulelager som lokaliseringslagre, mens de ikke-lokaliserende lagrene kan være sylindriske rullelagre, avhengig av belastningen, hastigheten, temperaturen og miljøet til applikasjonen. Ikke-lokaliserende lagre takler enhver aksial ekspansjon forårsaket av varme eller maskintoleranser.
Vinkelkontaktkulelager er designet for å tåle høye aksiale belastninger og tillate jevn drift ved høye hastigheter i elektriske motorer. De kan konfigureres som enkle eller doble rader og brukes i en rekke forskjellige burdesign. Vertikale maskiner er vanligvis avhengige av dype sporkulelager eller vinkelkontaktkulelager eller sfæriske rullelager, avhengig av vertikale belastninger, aksel- og rotorvekt, hastighet, temperatur og driftsmiljø.
Sylindriske rullelager er akkurat det motorer trenger når de håndterer ekstremt høye aksiale belastninger. De opererer effektivt ved både middels og høye hastigheter og kommer i en rekke forskjellige designkonfigurasjoner. De brukes oftest i belte- eller girdrevne elektriske motorer.
Forseglede lagre
Forseglede lagre er en lagerdesign som vanligvis brukes i små motorer som er designet for å begrense lagerets eksponering for forurensning. Disse lagrene kan ikke smøres med nytt fett når de er installert. Dette betyr at de har begrenset levetid og bør overvåkes nøye slik at de kan skiftes ut umiddelbart hvis det oppstår problemer.
Skjermede lagre
Skjermede lagre er en annen lagerdesign som brukes for å begrense forurensning av rullende elementer fra installasjon til motordrift. Disse lagrene kan smøres på nytt med fylt fett, men hvis det innvendige trykket ikke avlastes, kan det føre til at skjoldet presses mot buret eller rullende elementer, noe som forårsaker store problemer.
En av faktorene du alltid må huske på når du velger motorlager er hvilken type lagerdesign som er best for motoren du bruker til jobben. Hvis du er usikker på hvilket lagerdesign som er best for ditt arbeidsmiljø, kontakt en motorlagerekspert for å finne ut hvilket lageroppsett og hvilken motor som er best for deg.
Effekt av lasting
Lastens art er en av hovedfaktorene ved lagervalg. Lagre krever alltid en gitt minimumsbelastning for å la rulleelementene rotere riktig og danne en bedre smørefilm i rullekontaktområdet. Ellers kan det oppstå glidning, noe som resulterer i høyere driftstemperaturer og nedbrytning av smøremiddel. Lageret skal selvsagt gi tilstrekkelig belastningskapasitet for å oppnå en tilfredsstillende levetid i applikasjonen. Alle laster må tas i betraktning – ikke bare vekten som er involvert og kreftene som genereres av den overførte kraften, men også koplingslaster og beltelaster knyttet til drivlasten. For koblede laster er motorakselen vanligvis koblet til akselen som driver lasten via en fleksibel kobling. Denne typen belastning skaper ingen aksiale eller radielle belastninger på motorlagrene, annet enn vekten av motorrotoren og akselenheten. (Men feiljustering forårsaket av feil installasjon kan øke radielle belastninger.)
Generelt sett kan rullelagre takle tunge belastninger og kulelagre tåler lett belastning. Laster kan være radielle laster, aksiale laster eller en kombinasjon av begge. Noen lagre, for eksempel sylindriske rullelagre, er generelt konstruert for kun å bære radielle belastninger; andre lagre, for eksempel vinkelkontaktkulelager, er først og fremst egnet for å bære aksialbelastninger. Sylindriske rullelagre tåler bare rene radielle belastninger og minimale aksiale belastninger. Andre radielle lagre (som koniske rullelagre og sfæriske rullelagre) kan bære aksiale belastninger i tillegg til radielle belastninger, men det er også hensyn til minimumsbelastning.
Vinkelkontaktkulelager kan støtte moderate aksiale belastninger ved relativt høye hastigheter. For moderate og tunge aksiale belastninger som virker i én retning, spesifiser sfæriske trykkrullelager. Lagrets evne til å bære aksiale belastninger vil bli bestemt av kontaktvinkelen eller lastvirkningen inne i lageret (jo større vinkelen er, desto egnet er lageret for aksialbelastninger). Enrads vinkelkontaktkulelager og koniske rullelager kan bare bære aksial belastning i én retning. I applikasjoner hvor aksialbelastninger virker vekselvis, må disse lagrene kombineres med et annet lager som er i stand til å motstå aksialbelastningene. Når radielle og aksiale belastninger virker samtidig, oppstår kombinerte belastninger. I disse tilfellene er de vanligste lagerløsningene enkelt- og dobbeltrads vinkelkontaktlager og enrads koniske rullelager (selv om dype sporkulelagre også kan være egnet, avhengig av forholdet mellom aksial- og radialbelastninger).
Hastighet.
Rotasjonshastigheten påvirker driftstemperaturen, som igjen påvirker lager- og smøremiddellevetid. Derfor er buret, smøremiddelet, driftsnøyaktigheten og klaringen til lageret, resonansfrekvensen til systemet og balansen til de roterende delene alle viktige faktorer for valg av lager. For høyhastighetsapplikasjoner er kulelager ofte egnet enn rullelagre. I ultrahøyhastighetsapplikasjoner kan presisjonslagre eller hybridlagre gi fordeler.
Temperatur.
De tillatte lagerdriftstemperaturene i motorapplikasjoner vil begrense driftshastigheten til rullende lagre. Lagertyper med lav friksjon og lav intern lagervarme fungerer godt i høyhastighetsdrift. Når belastningen er ren radiell belastning, kan dype sporkulelagre oppnå den høyeste hastigheten; når lasten er kombinert last, kan vinkelkontaktkulelager oppnå høyeste hastighet. Dette gjelder spesielt for lagre med keramiske rulleelementer.
smøre
Under normale hastighets- og temperaturforhold smøres motorlager vanligvis med fett. Fett muliggjør enklere, kostnadseffektive hus- og tetningsdesign, lar smøremiddelet feste seg bedre til kritiske overflater, og gir pålitelig beskyttelse mot begroing enn olje. Den forventede levetiden til et fett avhenger av en rekke faktorer, inkludert lagertype, fetttype, motorens retning og hastighet og driftstemperaturen til lagret. De små kulelagrene i standard elektriske motorer er vanligvis utstyrt med tetninger eller beskyttelser og er smurt for livet – de trenger ikke å smøres på nytt, men kan skiftes ut under normale motorserviceintervaller. Uavhengig av størrelse er kraftige elektriske motorer vanligvis utstyrt med åpne lagre og ettersmøring. (Hvis fettets levetid er kortere enn forventet lagerlevetid, må lagrene selvsagt smøres på nytt mens fettet fortsatt fungerer som forventet.)
Noen ganger gjør rotasjonshastighet eller driftstemperatur bruk av fett upraktisk eller umulig fordi fettets levetid eller ettersmøringstiden er for kort. Disse situasjonene krever oljesmøring. Generelt er det bare store elektriske motorer som smøres med olje, delvis på grunn av behovet for komplekse tetninger og den potensielle risikoen for systemlekkasje.
Driftsmiljø
Faktorer som omgivelsestemperatur, driftstemperatur, fuktighet og tilstedeværelsen av forurensninger som støv, smuss, metall, tre eller plastpartikler kan alle påvirke hvilken type lager du velger og om lageret må skjermes eller forsegles. Fuktighet er spesielt skadelig for lagre, så det må alltid tas skritt for å dempe effekten av fukt i fuktige eller kondensutsatte omgivelser.
Årsaker til motorlagerfeil
Når en motor svikter, kan lagrene være synderen, men det er mange andre årsaker enn lagre. Disse årsakene inkluderer vikling, kabling, fett eller tetningssvikt, som igjen kan føre til lagersvikt (selv om lageret ikke er grunnårsaken). Feil bruk og vedlikehold av motorer kan øke potensialet for problemer og for tidlig lagersvikt.
Arc
Stramstrømmer generert av lysbue kan forårsake lagerskade. Selv om buer generelt har en tendens til å være isolert og lokalisert, er effekten på et lager nesten som en rekke små lynnedslag som smelter og justerer den indre lageroverflaten. Resultatet er at noe overflatemateriale flaker av og faller fra hverandre, noe som skaper støy i lageret og muligens forkorter levetiden. En måte å unngå lysbueproblemer på er å isolere lagrene fra akselstrømmer. Spesielle keramiske belegg kan påføres den ytre eller indre diameteren av lageret for å hindre strøm gjennom lageret. Hybridlagerdesign tilbyr en annen løsning ved å erstatte metallrulleelementene i lageret med keramiske kuler eller ruller. De isolerer effektivt lageret fra innsiden.
Fuktighet
Fuktighet kan ikke alltid unngås, men det kan kontrolleres. Fuktighet er vanligvis ikke skadelig når motoren går. Men når motoren slås av og kjøles ned, vil det oppstå kondens. Kondens kan ikke forhindres, men de skadelige effektene kan forhindres ved å bruke fett tilsatt rusthemmere i lagersammensetninger og ved å rotere akselen til en tomgangsmotor ofte ved mistanke om kondens. Gode tetninger bidrar til å forhindre at fukt trenger inn i hulrommet. Det er også viktig å unngå å sprute vann direkte på tetningen ved spyling.
Aksel feiljustering
En vanlig årsak til for tidlig lagersvikt, feiljustering mellom motorakselen og drivutstyret kan indusere overdreven vibrasjon og intern lagerbelastning og forkorte levetiden til motoren. Koblinger er vanligvis fleksible og kan håndtere feiljustering. Ta imidlertid ikke fleksibiliteten for gitt. For å oppnå ideell akselinnretting, fest først drivutstyret og installer deretter koblingen. Først etter at koblingen er koblet til utstyret, skal motoren flyttes til riktig justering og sikres.
Feil smøring
Effektiv lagersmøring krever passende smøremiddeltype og -mengde, etterfyllingsintervaller og påføringsmetoder. Det er ingen generelle regler for riktige smøreintervaller. I stedet bør intervaller bestemmes basert på lagerstørrelse og -type, driftshastighet, generelt driftsmiljø og motortype. (Vertikale motorer krever smøring dobbelt så ofte som horisontale motorer.) Lagre som er forseglet eller skjermet for livet, bør generelt ikke smøres på nytt. Før du smører et lager, finn ut hvilket fett som brukes for øyeblikket og velg samme type fett eller et kompatibelt produkt – ikke alle fett er kompatible. (Smøremiddelprodusenter gir kompatibilitetstabeller.) Ta alltid hensyn til motorprodusentens anbefalinger.
Unngå oversmøring
Tilsetning av smøremiddel enn spesifisert vil forkorte fettets levetid ved å forårsake økt friksjon og temperatur – potensielt skade på lagre og negativt påvirke motorytelsen. Hvis det er for mye fett, krever rulleelementene energi for å rotere. Dette legger en større belastning på motoren. Oversmøring kan også føre til uønsket varmeoppbygging da rulleelementene prøver å skyve overflødig fett bort. Varmeoppbygging forårsaker friksjon, slitasje og forkortet fettlevetid.
Konklusjon
Riktig valg, installasjon og vedlikehold av lagre kan bidra til å optimalisere ytelsen og levetiden til din elektriske motor. Først må du forstå driftsforholdene til motoren, inkludert informasjon om hastighet, arbeidsbelastning, temperatur og støy. Spesielt under høyhastighetsdrift må lagre ha høy aktiv stabilitet og stivhet for å sikre normal drift av motoren. Bestem modellen i henhold til bruksforholdene og kravene til motoren. Det anbefales å velge noen kjente merker og høykvalitets lagermodeller. Vær samtidig oppmerksom på spesifikasjonene og nøyaktigheten til lagrene. Utfør passende beregninger og tester, verifiser og juster lagermodellen for å sikre at motoren kan fungere normalt under ulike arbeidsforhold. I tillegg kreves det noe grunnleggende vedlikeholds- og vedlikeholdsarbeid under bruk, som rengjøring og smøring av lagrene.
Velge riktig lager type er viktig, men ikke det eneste kriteriet. I tillegg er det også nødvendig å vurdere påvirkningen av mange faktorer som lagermateriale, nøyaktighet, smøremetode og størrelse. For store motorer eller motorer som kjører med høy hastighet, bør spesiell oppmerksomhet rettes mot de tekniske indikatorene og kvaliteten på lagrene. Når du utfører motorvedlikehold og utskifting av deler, bør du være oppmerksom på valg av lager, installasjon og feilsøking for å sikre normal drift av motoren. Kort sagt, valg av riktig motorlagermodell er en viktig sikring for å sikre normal drift av motoren. Når du velger motorlager, er det nødvendig å evaluere og velge basert på faktiske forhold og krav for å sikre motorens levetid og ytelsesnivå. Det kan være vanskelig å sortere gjennom alle relevante faktorer, men du trenger ikke å gjøre det alene. En kunnskapsrik lagerprodusent kan hjelpe deg med å finne den beste løsningen for dine spesifikke bruksbehov.