By
Er zijn verschillende structurele overeenkomsten tussen verticaal en horizontale motoren; beide typen gebruiken lagers voor de ondersteuning van de rotor. De lagers spelen een belangrijke rol bij het zorgen voor een soepele werking van de motor door de krachten te absorberen die worden veroorzaakt door het gewicht van de rotor. Ondanks de structurele overeenkomsten, speelt de oriëntatie van de motor een belangrijke rol bij de verdeling en het dragen van deze krachten.
De oriëntatie van de motor bepaalt de aard van de krachten op de lagers. Bij een horizontale motor werkt het gewicht van de rotor als een radiale belasting op de lagers aan beide uiteinden en wordt gelijk verdeeld tussen hen. Bij een verticale motor wordt het gewicht van de rotor een axiale belasting. Deze verschuiving vereist dat de lagers een ander type kracht aankunnen, wat van invloed is op hun ontwerp en selectie.
Bij horizontale motoren hebben de lagers een grote belasting radiaal op de lagers vanwege de zwaartekracht van de rotor. Deze radiale belasting, die loodrecht op de as van de as werkt, wordt gelijk verdeeld over de twee lagers. Op deze manier blijft de rotor in balans en draait hij efficiënt, terwijl de lagers hem ondersteunen met stabiliteit.
Bij verticale motoren trekt de zwaartekracht de rotor langs de motoras. Terwijl bij horizontale motoren de lagers de radiale lasten dragen, zijn de lagers bij verticale motoren ingesteld om deze axiale kracht van de rotor te dragen. Dit betekent op zijn beurt dat lagers in staat moeten zijn om aanzienlijke axiale lasten te verwerken om de rotor op zijn plaats te houden en de motor goed te laten draaien.
Vereenvoudigd wordt aangenomen dat de motor niet wordt blootgesteld aan externe axiale en radiale krachten, anders dan het gewicht van de rotor. Ook zou bij lichte verkeerde uitlijningen van de stator- en rotormiddenlijnen, die gemakkelijk kunnen optreden onder normale operationele omstandigheden, elke asymmetrische luchtspleet resulteren in een radiale belasting. Deze aannames zijn alleen nodig om de basisuitleg van de belangrijkste krachten die de lagers beïnvloeden te vereenvoudigen en meer duidelijkheid te geven over hun rol bij verschillende motororiëntaties.
Lagers in motoren worden over het algemeen zo gerangschikt dat het ene uiteinde zich bevindt en het andere uiteinde vrij is. Het positionerende eindlager is ontworpen om axiale belastingen te accepteren, waardoor de juiste uitlijning van de rotor behouden blijft. Het vrije-eindlager kan radiale belastingen accepteren en staat enige thermische uitzetting en lichte verkeerde uitlijning toe zonder extra spanningen op de lagers te leggen.
Het vaste of positionerende eindlager ondersteunt axiale en radiale belastingen en biedt stabiliteit en nauwkeurige uitlijning aan de rotor. Aan de andere kant beheert het zwevende eindlager het grootste deel van de radiale belastingen, waardoor axiale beweging door thermische uitzetting of andere oorzaken mogelijk is. Bij verticale motoren oefent het gewicht van de rotor een axiale kracht uit op het positionerende eindlager, en dit lager moet zo zijn ontworpen dat het deze belasting kan accepteren zonder significante slijtage of storing.
Om het duidelijk te stellen, de termen "asverlenging" en "niet-asverlenging" worden gedefinieerd. De asverlenging is dat waarmee de motoras uit de motorbehuizing steekt, die gewoonlijk wordt gebruikt om verbinding te maken met andere mechanische onderdelen. De niet-asverlenging bevindt zich aan de tegenovergestelde kant van de motor.
Of het verlengde uiteinde van de as nu boven of onder zit, er zijn vergelijkbare principes in lagerconfiguratie en lastverdeling voor een verticale motor. De basiszorg is dat het lager aan het positioneringsuiteinde op de juiste manier is ontworpen om de axiale last te dragen om het gewicht van de rotor en extra krachten te dragen tijdens bedrijf.
Drie aspecten om op te merken:
1. Selectie van lagers aan beide uiteinden
Omdat het positioneringseinde axiale kracht draagt, moet een lager dat axiale kracht kan dragen aan het positioneringseinde worden geselecteerd. Het maakt niet uit voor het niet-gepositioneerde einde. De meest voorkomende selectie is dat diepe groefkogellagers en hoekcontactkogellagers, enz., die axiale belastingen kunnen dragen, kunnen worden gebruikt als positioneringseinden; NU/N-serie cilindrische rollagers kunnen geen axiale belastingen dragen en kunnen niet worden gebruikt als positioneringseinden. De bolvormige rollagers kunnen axiale belastingen dragen, maar bij het dragen van axiale belastingen zal een van de twee rijen rollen zo gemakkelijk overbelast raken, en daarom moeten de specifieke werkelijke problemen in het bijzonder worden geanalyseerd.
2. Er is sprake van een radiale belasting op het uiteinde van de asverlenging.
Met andere woorden, als er een externe radiale belasting is aan het uiteinde van de asverlenging, draagt het lager de zwaartekracht van de rotor en zal de axiale kracht dus relatief groot zijn. Tegelijkertijd lijkt het niet-asverlengingsuiteinde, als het van een ander uiteinde wordt bekeken, geen enkele belasting te hebben. Wanneer dit het geval is, zal de lagergrootte aan het uitschuifbare uiteinde groter zijn en die van het niet-uitschuifbare uiteinde kleiner. Dit soort lagergrootte-aanpassing zal de prestaties en kosten onevenredig maken. Niet economisch en het kan ook wat problemen opleveren voor het lager. 3. Gemak bij onderhoud Bij lageronderhoud, de belastingsconditie van het lager aan het ene uiteinde en het andere uiteinde.
3. Gemak van onderhoud
Omdat het positioneringseindlager de gecombineerde belastingen in axiale en radiale richting draagt, heeft het doorgaans vaker onderhoud nodig en moet het vaker worden gedemonteerd.
Vervolgens, bij het lokaliseren van het lager dat meer onderhoud vereist aan het niet-verlengde uiteinde van de as, moet men tijdens het onderhoud overwegen of er extra stappen zijn bij het demonteren van de ventilator, de voorruit en andere componenten. We kunnen niet in één woord beantwoorden of het beter is om het positioneringsuiteindelager van een verticale motor boven of onder te plaatsen. Elke keuze moet worden aangepast aan de bijbehorende werkomstandigheden. Pas nadat we de basisprincipes hebben begrepen, kunnen we ons aanpassen aan veranderingen en passende keuzes maken.
Conclusie
Een begrip van de structurele overeenkomsten en verschillen tussen verticale en horizontale motoren, met speciale aandacht voor lagerkrachten en -configuraties, is belangrijk. Een uitgebreide analyse van de krachten op lagers, samen met het overwegen van de implicaties van verschillende lagerconfiguraties, zal nuttig zijn bij het nemen van weloverwogen beslissingen voor optimalisatie en onderhoud van motorontwerp. Deze aanpak zal ervoor zorgen dat efficiënte en betrouwbare motorbewerkingen in veel toepassingen plaatsvinden.
