By
In de wereld van elektrische machines bestaat er een onzichtbare held die stilletjes talloze apparaten en industriële systemen van stroom voorziet: de motor schacht. Hoewel de motoras vaak overschaduwd wordt door zijn meer zichtbare tegenhangers, speelt hij een cruciale rol bij het omzetten van elektrische energie in mechanische kracht en drijft hij onze moderne wereld vooruit. De bescheiden motoras is de kritische schakel tussen de motor en de aangedreven last, brengt het koppel over en zorgt ervoor dat verschillende mechanismen naadloos kunnen werken. In dit artikel zullen we de anatomie van een motoras onderzoeken, de functie ervan en de belangrijkste factoren waarmee rekening moet worden gehouden wanneer het selecteren van de juiste as voor optimale prestaties en efficiëntie.
Een motoras is een cruciaal element in de meeste roterende mechanismen. Bij het bepalen van het ideale materiaal voor de productie van motorassen moet rekening worden gehouden met verschillende factoren, zoals kosten en materiaalfouten. In wezen dient de motoras als het kernonderdeel van een motor.
De motoras is een cilindrische structuur die zich uitstrekt vanaf de motor en zijn behuizing. De primaire functie is het overbrengen van energie van de motor naar de beoogde toepassing. Precisie-pinschachten werken met snelheid en koppel, en er zijn talloze opties verkrijgbaar bij fabrikanten, distributeurs, leveranciers en bedrijven.
Bovendien fungeert de motoras als lagercomponent in het midden van de rotorstapel, wat de overdracht van elektrisch gegenereerd koppel via de overeenkomstige positieve configuratie vergemakkelijkt.
Wat is een motoras?
Het belangrijkste onderdeel van de meeste roterende apparaten is de motoras. Een as is een mechanisch gedeelte voor het transformeren van de rotatie en het koppel. De asgrootte heeft een aanzienlijke invloed op het koppel in deze apparaten. Daarom is het nauwkeurig modelleren en prototypen van assen essentieel voor alle toepassingen.
Afgezien van de noodzaak om de rotor en diverse hulpstukken te monteren, hangt het ontwerp van de motoras sterk af van de gekozen koelaanpak voor het elektrische apparaat. Vooral bij grotere elektromotoren en dienovereenkomstig langere en grotere motorassen kan een holle as nieuwe ontwerpmogelijkheden bieden voor zowel de lichtgewicht constructie als het koelsysteem.
Er worden verschillende mechanismen gebruikt om koppel van elektriciteit over te brengen naar kinetische output in de transmissie, waardoor het apparaat wordt aangedreven. Gezien het hoge toerental van meer dan 20,000 tpm en de aanzienlijke koppels die hierbij betrokken zijn, moeten motorassen bestand zijn tegen extreem hoge belastingen. Dit vereist het gebruik van heavy-duty componenten die ook voldoen aan strenge eisen voor lichtgewicht ontwerp.
Wat is asaarding?
Asaarding voorkomt dat energie kwetsbare motoronderdelen beschadigt. Deze apparaten bieden een veiliger pad naar aarde door elektrische energie weg te leiden van kwetsbare motoronderdelen met lage weerstand, zoals motorlagers.
Constructie van motorassen
Het kiezen van het juiste materiaal kan de betrouwbaarheid verbeteren. Bij het overwegen van het beste materiaal voor de apparatuur en de as ervan moeten de kosten de eerste overweging zijn.
Typische materialen die voor motorassen worden gebruikt, zijn zacht staal, maar zodra hoge sterkte vereist is, worden gelegeerde staalsoorten zoals chroom-vanadium-, nikkel- en nikkel-chroomstaal gebruikt.
De meeste motorfabrikanten gebruiken warmgewalst (HRS) of koudgewalst (CRS) SAE 1045-staal. C1045 is een staal met gemiddelde koolstof en gemiddelde treksterkte dat verkrijgbaar is in gesmede of genormaliseerde vorm. Dit staal heeft de juiste hoeveelheid taaiheid, sterkte en slijtvastheid. Bezoek hier om het productieproces te bekijken.
Het kan worden gebruikt op bouten, assen, krukassen, gesmede drijfstangen, lichte tandwielen, torsiestaven, geleidestangen en meer.
Andere stoffen zijn onder meer gevulkaniseerd SAE 1137, SAE 1117, SAE 1144, koudgewalst SAE 1018 en warmgewalst SAE 1035. Slijpslurries van elke stof kunnen op specifieke CNC-draaibanken worden gebruikt.
Over het algemeen kunnen gevulkaniseerde en koudgewalste staalsoorten hogere kosten met zich meebrengen, tot wel 15%, vergeleken met warmgewalste staalsoorten, maar ze bieden superieure prestaties. Het is essentieel om bewerkingstests uit te voeren om eventuele extra kosten onder controle te houden. Omdat elk asaggregaat anders presteert, zijn er geen vaste stoffen of onderhoudsmethoden voor de machine.
Als we kijken naar de kosten per pond, is warmgewalst gewoon koolstofstaal zuiniger dan koudgewalst gevulkaniseerd staal. Er doen zich echter bepaalde uitdagingen voor bij het gebruik van warmgewalste materialen. Vanwege het ontbreken van monitoring van de buitendiameter (OD) tijdens het walsproces, vereist warmgewalst materiaal doorgaans grotere afmetingen.
Motorfabrikanten moeten beoordelen of de grotere omvang en lagere materiaalkosten van warmgewalst staafmateriaal opwegen tegen de voordelen van koudgewalst staafmateriaal.
Warmgewalste materialen vertonen vaak restspanningen, harde en zachte plekken, holtes en andere materiaalfouten, die tot verwerkingsproblemen kunnen leiden. Sommige hogesterktestaalsoorten hebben een geharde buitenlaag, waardoor ze minder sterk zijn bij gebruik met assen.
Het uitvoeren van tests helpt bij het kiezen van de beste stof tussen CRS, HRS, gevulkaniseerde en niet-gevulkaniseerde materialen.
Industrial Electro-Mechanical Repair Services, of IER Services, werd in 2011 opgericht om effectieve en snelle reparatiediensten te bieden voor alle soorten elektromechanische instrumenten, waaronder DC- en AC-motoren, frequentieregelaars, pompen, dynamische balancering en meer. Ze ondersteunen ook askalibratiediensten.
Ze bieden hun klanten niet alleen hoogwaardige motorasbevestigingsdiensten, maar bieden ook speciale motorassen voor andere kleppen, pompen, motoren en hydrauliek.
Beschikbare materialen voor de constructie van de motoras
-Gelegeerd staal
-Aluminium
-Beryllium koper
-Messing
-Bronzen
-Koolstofstaal
-Koper
-Nikkel
Productie van motorassen
Zoals eerder vermeld, gebruiken de meeste motorfabrikanten SAE 1045 in koudgewalst (CRS) of warmgewalst staal (HRS). Op basis van de kosten per pond is warmgewalst koolstofstaalmateriaal goedkoper dan koudgewalst materiaal. Bij het walsproces moet echter rekening worden gehouden met factoren zoals de grootte.
Fabrikanten van elektrische apparatuur moeten inschatten of warmgewalste staven met lagere materiaalkosten en grotere afmetingen duurder of goedkoper zijn dan koudgewalste staven.
Warmgewalste stoffen zijn lastiger te bewerken vanwege hun kenmerken van zachte plekken, harde plekken, holtes, restspanningen en andere materiaaldefecten. Het belangrijkste nadeel van sommige hogesterktestaalsoorten is dat het hardste deel alleen de buitenste laag is. Dus zodra de as is bewerkt, verliest het systeem kracht.
Er zijn machinale tests nodig om de beste optie uit de verschillende materialen te selecteren. (Sommige motorfabrikanten gebruiken gevulkaniseerd CRS vanwege de moeilijkheden bij het gebruik van HRS).
Het belang van de uitlijning van de motoras
Een juiste uitlijning van de motoras verlengt de levensduur van roterende apparatuur. Dit kan alleen worden bereikt door het nauwkeurig ontwerpen van de componenten die het meest waarschijnlijk niet zullen presteren binnen aanvaardbare ontwerpgrenzen.
Het Office of Advanced Manufacturing onder het Amerikaanse ministerie van Energie heeft richtlijnen en aanbevelingen verstrekt voor kritische factoren met betrekking tot uitlijning en verkeerde uitlijning. Hieronder volgt een samenvatting van belangrijke tips waarmee u rekening moet houden met betrekking tot de uitlijning van de motoras:
Hoewel een verkeerde uitlijning geen significante invloed heeft op de efficiëntie, kan het zorgen voor een goede asuitlijning de efficiëntie en soepelheid van de energieoverdracht van de motor naar de aangedreven apparatuur verbeteren. Een verkeerde uitlijning treedt op wanneer de hartlijnen van de motoras en het aangedreven apparaat niet samenvallen. Dit kan leiden tot extra lawaai, trillingen, voortijdig falen van lagers, koppelingen of assen en verhoogde temperaturen van lagers en koppelingen.
Soorten verkeerde uitlijning van de motoras
Een hoekafwijking treedt op wanneer de motor onder een hoek ten opzichte van de aangedreven apparatuur wordt gemonteerd. Als de middelpunten van de volgapparatuur en de motoras worden verlengd, zullen ze elkaar feitelijk kruisen in plaats van langs of over de standaardhartlijn heen te lopen. In tegenstelling tot de scheefheid van een vaste machine-as kan het “ruimteverschil” (verschil in ruimte tussen koppeloppervlakken) of scheefheidsverschil van de motoras verticaal, horizontaal of in beide richtingen optreden. Een verkeerde hoekuitlijning kan vooral leiden tot ernstige schade aan aangedreven apparatuur en motoren.
Een parallelle verkeerde uitlijning treedt op zodra de hartlijnen van twee assen evenwijdig zijn, maar niet in dezelfde lijn. Een parallelle verkeerde uitlijning kan twee vormen aannemen; de assen kunnen verticaal verschoven zijn (op verschillende hoogtes), horizontaal (naar links of rechts verschoven), of beide.
Gecombineerde verkeerde uitlijning treedt op wanneer de motoras zowel parallel als onder een hoek verkeerd uitgelijnd is. Dit is de meest voorkomende foutieve uitlijning in het systeem.
Aanbevolen maatregelen voor verkeerde uitlijning van de motoras
Hier worden enkele aanbevolen maatregelen voor een verkeerde uitlijning van de motoras gepresenteerd:
-Controleer jaarlijks de asuitlijning van alle productiekritische apparatuur.
- Controleer nieuw geïnstalleerde instrumenten op verkeerde uitlijning als gevolg van zettingen van de fundering, 3 tot 6 maanden nadat ze in gebruik zijn genomen.
-Controleer trillingen en de neiging tot verhoogde trillingen, wat het belangrijkste teken is van een verkeerde uitlijning. Een verkeerde uitlijning kan worden veroorzaakt door onvoldoende aanhalen van de bouten, zetting van de fundering of een defect aan de uitgaande as.
-Gebruik voorspellende onderhoudsmethoden, waaronder spectrumanalyse en trillingstesten, om onderscheid te maken tussen verkeerde uitlijning van de as, lagerslijtage of elektrisch geïnduceerde trillingen.
Kenmerken van de motoras
Afhankelijk van de gebruikersvereisten kan de motoras worden gemaakt in een holle as of een massieve as.
-Het lichtgewicht ontwerp is verkrijgbaar in buizen en als inbouwversie.
-Diverse materiaalcombinaties zijn mogelijk.
-De motoras is klaar voor installatie of als halffabrikaat in de buurt van zijn definitieve omtrek.
-Lichtgewicht (besparing van hulpbronnen) en hoge transmissiecapaciteit
-Splines kunnen worden gewijzigd volgens de eisen van de klant
De motoras erin synchrone motoren met permanente magneet speelt een cruciale rol bij het garanderen van efficiënte en betrouwbare prestaties. Het ontwerp, inclusief overwegingen voor montage, bevestigingen, koeling en draagvermogen, is essentieel voor het optimaliseren van de functionaliteit van de motor. Door het belang van een goede asuitlijning te begrijpen en eventuele problemen met de uitlijning aan te pakken, kunnen motorfabrikanten problemen zoals meer lawaai, trillingen en vroegtijdig falen van componenten verminderen. Uiteindelijk draagt een goed ontworpen en goed uitgelijnde motoras bij aan de algehele efficiëntie en levensduur van synchrone motoren met permanente magneet, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor vooruitgang in verschillende industrieën die afhankelijk zijn van elektrische voortstuwingssystemen.
