Lager för elmotorer: syfte, tillämpning och typer

På 2000-talet blir elmotorer mer och mer effektiva, men kraven på dem är i motsvarande grad hårdare. Alla som följer koden vet att det är viktigt att överväga kvaliteten och tillförlitligheten hos alla motorkomponenter, speciellt lagren. Utformningen av lagret påverkar i hög grad hur tillförlitligt motorn fungerar, hur snabbt den slits ut och om dess prestanda är hög.

Lagret är en av huvudenheterna i alla elektriska motorer, eftersom det är genom det som rotoraxeln pressar huset och överför lasterna till det. Och bara tack vare lagren finns det ett jämnt och korrekt permanent luftgap mellan statorn och rotorn när motorn går under belastning.

Av denna anledning är det mycket viktigt att välja rätt lager: de måste vara av rätt storlek, typ och design för att säkerställa högsta möjliga effektivitet genom att minimera friktionsförluster.

För en oerfaren arbetare kan det tyckas att om ett lager går sönder finns det inga allvarliga problem och ingen reparation eller underhåll är nödvändigt, eftersom felet inte är så kritiskt. Så varför spendera pengar på reparationer?

På lågeffektsmotorer kan detta vara fallet. Men det kommer att vara sant för alla motorer att det är bättre att omedelbart installera bra lager av den mest lämpliga typen och om möjligt av tillräcklig kvalitet för att motstå alla arbetsbelastningar under normala driftsförhållanden för motorn i fråga.

Onödigt att säga om stora kraftfulla motorer, där även ett mindre fel i lagret kan dra som en snöboll, ett antal problem och fel i driften av den anslutna utrustningen. Detta kan leda till produktionsavbrott och kostsamma stillestånd av komplexa och dyra maskiner och utrustning.

Därför är det kritiskt och nödvändigt för kraftfulla elmotorer att använda pålitliga, högkvalitativa lager som är enkla att installera och ta bort, och mycket önskvärda — med tillståndsövervakning och enkelt underhåll.

Antag att det finns en elmotor i drift i en direktkopplad drivenhet. Transmissionskonfigurationen är längsgående, så den radiella belastningen på lagret och genom lagret på motorhuset är inte så stor eftersom motorns drivsystem har sitt eget stöd.

Men vad händer om beslutet tas att eftermontera en given motor på remdrivningsutrustning där en remskiva är monterad på motoraxeln? I det här fallet kommer de radiella belastningarna på lagren att öka avsevärt, och under sådana förhållanden kan lagren, som inte är konstruerade för en sådan belastning, lätt misslyckas.Systemet kommer inte att kunna fungera normalt och stabilt.

De senaste åren har området för lagerutveckling och tillverkning inte varit förskonat från framsteg. Framstegen är särskilt märkbara i precisionsbearbetningen av lagermaterial och lagertillverkningsteknik, såväl som i smörjriktningen: löpbanorna för ringar, rullar och kulor har bättre ytor idag, vilket leder till minskad friktion och därför buller och för att minska energiförlusterna.

De bästa smörjmedlen gör lagren riktigt hållbara och motorerna mer pålitliga och motståndskraftiga mot för tidigt slitage. Ett slående exempel är dragmotorerna i de senaste höghastighetstågen.

Elektriska tåg av den senaste generationen ställer till sin natur höga krav på kvalitet och tillförlitlighet hos AC-traktionsmotorer. Och de nyaste lägren utmärker sig här.

Svåra driftsförhållanden, betydande stötar och radiella belastningar vid högsta axelhastighet. Tågen går i hög hastighet och service är sällsynt. Faktumet med den höga kvaliteten på moderna lager är uppenbart.

Lager, särskilt i höghastighetsmotorer, lider mest av elektrisk erosion. Anledningen till detta destruktiva fenomen är att ströströmmar passerar genom lagret. Ju större strömmen är och ju längre exponeringen är, desto större skada på lagret.

Ibland orsakar elektriska ljusbågar erosion, vilket resulterar i små kratrar på löpbanorna och rullande element, vilket leder till för tidigt lagerfel.

Keramiska rullande element i lagren, samt en dielektrisk beläggning som appliceras genom plasmasprutning, hjälper till att lösa problemet med erosion. Ett tätande akrylharts appliceras på det keramiska lagret. Detta är viktigt för dragmotorer på höghastighetståg. Hartset skyddar lagret från de skadliga effekterna av ånga och alkaliska rengöringsmedel som används för att tvätta kompositionerna.

Adekvat eftersmörjning är en viktig faktor för att förlänga livslängden på alla lager. Smörjmedlet måste penetrera tillräckligt till rullelementen.

Computational fluid dynamics (CFD) och finita elementanalys hjälper till att optimera smörjmedelsfördelningen och bibehålla lagerhållfastheten. Naturligtvis kommer detta bara att bidra till att förlänga enhetens livslängd om lagret är korrekt valt för driftsbelastningsförhållandena för motorn där det är installerat.

Vanligtvis, för att optimera den ekonomiska kostnaden för lagerunderhåll, anpassas det planerade underhållet av all utrustning till underhållsschemat för andra delar. För att göra detta, om möjligt, utökar de smörjintervallen direkt till lagren i elmotorer, med hjälp av effektiva tätningar och de bästa metoderna för deras smörjning.

Se även på hemsidan: Drift, underhåll och felsökning av elmotorlager