تبدیل نصب الکتروموتور از افقی به عمودی

عوامل مکانیکی را که باید هنگام استفاده از یک موتور بلبرینگ افقی در موقعیت نصب عمودی در نظر گرفته شود را بررسی می کنیم و مرحله به مرحله پیش می رویم.

1402/09/06محمد رسول کریمی

عوامل مکانیکی را که باید هنگام استفاده از یک موتور بلبرینگ افقی در موقعیت نصب عمودی در نظر گرفته شود، بررسی کنید.

در این مقاله می خوانیم:

ظرفیت بار فشار محوری
مسیرهای روانکاری و نگهداری یاتاقان ؛ جهت شفت
حفاظت از ورود اجسام خارجی
قفل یاتاقان محوری

گاهی اوقات یک مصرف کننده نهایی می خواهد موتوری را که برای نصب افقی طراحی شده است، بردارد و از آن در موقعیت عمودی استفاده کند. (شکل 1 یک موتور افقی را در موقعیت شافت عمودی به پایین نشان می دهد.) این مقاله به برخی از عوامل مکانیکی کلیدی می پردازد که باید هنگام استفاده از موتور با بلبرینگ نصب افقی در موقعیت نصب عمودی در نظر گرفته شوند.

شکل 1. یک موتور پمپ افقی در موقعیت عمودی. به پایه های موتور و کاور فن توجه کنید.

این عوامل کلیدی عبارتند از:

ظرفیت بار فشار محوری یاتاقان نگهدارنده وزن روتور
وزن روتور
وزن متعلقات متصل به شفت
فشار محوری از تجهیزات دوار اتصال مستقیم
مسیرهای روان کاری یاتاقان
نگهداری روان کننده بلبرینگ
جهت شفت به سمت بالا یا پایین
حفاظت در برابر ورود اجسام خارجی
یاتاقان محوری قفل

ظرفیت بار فشار محوری

چهار عامل اول بالا به هم مرتبط هستند زیرا وزن روتور و هر اتصال شفت منجر به بار محوری بر یاتاقان ثابت (تراست) می شود. تجهیزات اتصال مستقیم مانند پروانه ها یا تیغه های فن/دمنده نیز می توانند بار فشار محوری را بر یاتاقان ثابت وارد کنند.

در بیشتر موارد، ظرفیت بار محوری یاتاقان ثابت بسیار بالاتر از آن است که برای تأمین عمر مورد انتظار یاتاقان قابل قبول است. عمر یاتاقان بر اساس طول عمر L10 یاتاقان ارزیابی می شود، که در آن عمر L10 تعداد دور یا ساعت هایی است که پس از آن 10٪ از یاتاقان تولید شده یکسان شروع به خرابی می کنند. همچنین گاهی اوقات "حداقل عمر مورد انتظار" نامیده می شود. عمر معمول L10 40000 ساعت است که حدود 4.5 سال کار مداوم است.

به عنوان نمونه ای از تعیین ظرفیت بار محوری محوری، موتور افقی 200 اسب بخار (150 کیلووات)، 1750 دور در دقیقه با روتوری به وزن 800 پوند (360 کیلوگرم) را در نظر بگیرید که توسط یاتاقان انتهایی درایو 6318 که ثابت است (قفل محوری) پشتیبانی می شود. اگر در هوزینگ آن بار شعاعی کم باشد یا وجود نداشته باشد، عمر یاتاقان با این شرایط بیش از 200000 ساعت خواهد بود. طول عمر بلبرینگ با استفاده از یک ماشین حساب مقدار بار یاتاقان موجود در تعدادی از وب سایت های سازنده بلبرینگ به دست آمد.

اگر فقط با بار محوری سروکار داشته باشید، می توان از یک روش ساده استفاده کرد. ظرفیت بار محوری یک بلبرینگ شیار عمیق 0.5 برابر بار استاتیکی اولیه است که C0 در جداول اطلاعات سازنده بلبرینگ تعیین شده است. مقدار نامی C0 برای یاتاقان 6318 حدود 24000 پوند نیرو ]یا 107000نیوتن] است که توانایی تحمل بار 800 پوندی را دارد. توجه داشته باشید که بار یاتاقانیک نیرو است. بنابراین واحدها پوند نیرو (lbf) یا نیوتنهستند، نه پوند یا کیلوگرم.

برای شبیه سازی کاربرد همان موتور 200 اسب بخاری با بار شعاعی و همچنین بار محوری، آن را در یک انتقال نیرو محرکه با تسمه در نظر خواهیم گرفت. علاوه بر روتور 800 پوندی، یک پولی به وزن 100 پوند بر روی شفت موتور نصب شده است که در نتیجه نیروی محوری کل آن 900 پوند است. با استفاده از روش محاسبه بار ارائه شده در مقاله فوریه 2003 EASA Currents با عنوان «چگونه قابلیت بار یاتاقان را تعیین کنیم و اگر بیش از حد قابل قبول شد چه کاری انجام دهیم»، بار شعاعی بر روی یاتاق 6318 مقدار 1960پوند نیرو است.

با استفاده از یک ماشین حساب بلبرینگ آنلاین برای ارزیابی بار شعاعی 1960 پوند با بار محوری 900 پوندی، طول عمر بلبرینگ 6318 حدود 15000 ساعت است. اگر مشتری به 40000 ساعت عمر تخمینی برای یاتاقان موتور نیاز داشته باشد، موتور برای کاربرد عمودی مناسب نیست. اگر موتور فقط تحت بار شعاعی 1960 پوند نیرو قرار می گرفت، عمر تخمینی آن حدود 41000 ساعت می شد و حداقل نیاز 40000 ساعت را برآورده می کرد.

احتیاط: برخی از ماشین حساب های آنلاین شرایط از پیش تعیین شده ای دارند که نمایش داده نمی شوند. مهم ترین حالتی که اغلب نمایش داده نمی شود و بنابراین قابل تغییر نیست، فاصله آزاد شعاعی داخلی بلبرینگ است.(bearing internal radial clearance)به عنوان مثال، به نظر می رسد که ماشین حساب های آنلاین FAG، NSK و NTN از یک فاصله آزد شعاعی داخلی معمولی (گاهی اوقات C0 نامیده می شود) استفاده می کنند. با این حال، ماشین حساب آنلاین SKF به کاربر اجازه می دهد تا فاصله آزاد شعاعی داخلی را انتخاب کند. اگر فاصله شعاعی داخلی معمولی با ماشین حساب SKF انتخاب شود، نتایج عمر بلبرینگ هر چهار این ماشین حساب در 10٪ از میانگین است. اگر فاصله شعاعی داخلی C3 برای یاتاقان SKF انتخاب می شد، تخمین عمر حدود 75 درصد بیشتر از میانگین بود.

مسیرهای روانکاری و نگهداشت یاتاقان ؛ جهت شفت

عامل کلیدی بعدی، مسیرهای روانکاری بلبرینگ است. شکل 2 یک مسیر روانکاری در سراسر نمایش برش خورده یاتاقان را برای یک موتور در موقعیت افقی (2a) و در موقعیت عمودی (2b) نشان می دهد.

شکل 2. در سراسر مسیر روغن کاری یک موتور در موقعیت افقی (2a) و در موقعیت عمودی (2b). اگر به صورت عمودی به سمت بالا نصب می شود، لیپ سیل باید در موقعیت شماره 2 اضافه شود.

اگر موتور به صورت عمودی و با انتهای شفت به سمت بالا باشد، گریس وارد شده به محفظه روان کننده یاتاقان انتهایی موتور در شکل 2 از یاتاقان عبور کرده و به داخل موتور نشت می کند.

اگر این اتفاق بیفتد، فقط مقدار کمی از گریس به قسمت چربی‌کشی می‌رسد که باید در طول فرآیند روغن‌کاری مجدد باز شود. سناریویی که ممکن است رخ دهد این است که شخصی که بلبرینگ را روغن کاری می کند، گریس بیشتری اضافه می کند تا زمانی که روان کننده در حال خروج از پورت کمکی مشاهده شود. پیامد آن روغن کاری بیش از حد یاتاقان و کاهش احتمالی عمر بلبرینگ است. برای جلوگیری از نشتی می‌توان یک آب‌بند لبه‌ای را به زیر بلبرینگ در موقعیت شماره 2 در شکل 2b اضافه کرد.

اگر موتور به صورت عمودی و با انتهای شفت پایین باشد، گریس وارد شده به محفظه روان کننده یاتاقان انتهایی درایو در شکل 2 از داخل محفظه عبور کرده و به یاتاقان نمی رسد. همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، تغییر محفظه برای تبدیل از "در سراسر وجه" به "از طریق یاتاقان"، مسیر روانکاری مثبت تری را برای یاتاقان انتهایی درایو فراهم می کند. این اصلاح با حفاری یک سوراخ با زاویه 45 درجه همانطور که در بخش دایره ای شکل 3 نشان داده شده است انجام می شود. این به روان کننده اجازه می دهد تا وارد محفظه سمت داخلی یاتاقان شود، بنابراین یک مسیر روان کننده از طریق یاتاقان ایجاد می شود. توجه: گریس باید در بالای بلبرینگ وارد شود و در زیر یاتاقان تخلیه شود.

شکل 3. محفظه مشابه شکل 2 که اصلاح مسیر روانکاری از طریق یاتاقان را در نصب موتور عمودی نشان می دهد. برای جلوگیری از نشتی روان کننده، یک لب بند در موقعیت شماره 1 اضافه شده است. اگر به صورت عمودی به سمت بالا نصب می شود، آب بند لب باید در موقعیت شماره 2 اضافه شود.

مسیر روانکاری یاتاقان انتهایی مقابل نیز باید مورد توجه قرار گیرد. اگر جهت گیری موتور عمودی به سمت بالا باشد، یاتاقان انتهایی مقابل، یاتاقان پایینی است و محفظه آن را می توان همانگونه که برای یاتاقان انتهایی با جهت پایین شفت انجام شد، تغییر داد. به طور مشابه، اگر جهت موتور عمودی به سمت پایین باشد، یاتاقان انتهایی مخالف، یاتاقان بالایی است و محفظه آن را می توان همانگونه که برای یاتاقان انتهایی درایو با جهت شفت به سمت بالا انجام شد، تغییر داد.

حفاظت از ورود

اگر موتور شفت عمودی به سمت بالا است و یا دارای یک تجهیز نصب شده مانند یک فن خنک کننده خارجی است، باید یک آب بند لبه ای (لیپ سیل – lip seal)در محل شماره 1 همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است نصب شود. این امر به جلوگیری از ورود آلاینده های خارجی به محفظه روغن کاری بلبرینگ بالایی کمک می کند. . توجه: برای داشتن طول عمر بهینه آب بندی، آب بند برای قطر شفت باید 0.020 اینچ (0.5 میلی متر) بزرگتر از قطر واقعی شفت باشد.

شکل 4. محل های آب بند لبه ای برای یک موتور افقی که به صورت عمودی نصب شده است.

اگر موتور شفت عمودی به سمت بالا است یا دارای یک تجهیز نصب شده باشد شفت بالایی مانند یک فن خنک کننده خارجی است، باید یک آب بند لبه ای در محل شماره 1 همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است نصب شود. این امر به جلوگیری از ورود آلاینده های خارجی به محفظه روغن کاری بلبرینگ بالایی کمک می کند.

توجه: برای اندازه عمر بهینه آب بندی، آب بند برای قطر شفت باید 0.020 اینچ (0.5 میلی متر) بزرگتر از قطر واقعی شفت باشد.

اگر یک امتداد شفت در انتهای پایین موتور وجود داشته باشد، اضافه کردن یک لبه بند همانطور که در محل شماره 3 در شکل 4 نشان داده شده است به حفظ روان کننده در یاتاقان پایین و محفظه روان کننده آن کمک می کند. به طور مشابه، اضافه کردن یک لب بند همانطور که در مکان شماره 2 در زیر بلبرینگ بالایی نشان داده شده است به حفظ روان کننده در یاتاقان بالایی و محفظه روان کننده آن کمک می کند.

ممکن است یک پوشش ضد قطره‌ای به موتور ضد چکه‌ای اضافه شود که محور آن پایین است تا محافظت بیشتری در برابر ورود مایعاتی مانند آب ایجاد کند. شکل 1 یک موتور افقی ضد چکه را نشان می دهد که به صورت عمودی شافت پایین و با پوشش قطره ای نصب شده است.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

پیشنهاد موتور درایو برای کسب اطلاعات مناسب درباره تست و تعمیر الکتروموتور الکتروموتور مطالعه مقالات زیر می باشد:

1- سیزده دلیل اصلی خرابی موتورها

2- چگونه مقاومت عایقی موتور را اندازه گیری کنیم

3- نحوه تست کردن خازنهای الکتروموتور تکفاز

4- تعویض خازن راه انداز و دائمی الکتروموتور القایی تکفاز

5- دلایل افزایش تلفات در موتورهای بازپیچی

6- تست سیم پیچ موتور سه فاز با اهم متر

7- قواعد تعمیر و نگهداری الکتروموتورها

8- روغن یا گریس در روانکاری الکتروموتورها - قسمت اول

9- روغن یا گریس در روانکاری الکتروموتورها - قسمت دوم

10- نحوه تست موتور تک فاز

11- تعمیر موتور تکفاز - قسمت اول