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Progettazione cuscinetto del motore elettrico

progettazione dei cuscinetti del motore elettrico

Poiché lo sviluppo di motori elettrici più efficienti continua a tenere il passo con le normative in vigore, è importante garantire che tutti i componenti siano progettati secondo le ultime specifiche, compresi i cuscinetti. Tony Synnott, Responsabile tecnico del Regno Unito per NSK Europe, spiega come la progettazione dei cuscinetti influenzi le prestazioni e l'affidabilità del motore elettrico.

Cuscinetti a motori elettrici sono progettati per supportare il rotore e mantenere un traferro coerente tra il rotore e lo statore e trasferire i carichi dall'albero alla carcassa del motore. Selezionando la corretta progettazione dei cuscinetti assicura l'efficienza di progettazione del motore viene mantenuto con il minimo attrito e cali di rendimento.

Per un piccolo motore elettrico, un guasto del cuscinetto e ogni successiva danno può mettere irreparabilmente economico, per cui è opportuno installare cuscinetti di alta qualità che sono progettati per resistere alle sollecitazioni dell'ambiente. In applicazioni di grandi dimensioni, un fallimento cuscinetto può causare notevoli down-tempo, in modo corrispondente alla progettazione per l'applicazione è fondamentale.

Ad esempio, se un motore progettato per un'applicazione di azionamento in linea viene riassegnato a un'applicazione di trasmissione a cinghia radiale, è probabile che i cuscinetti siano compromessi e non funzionino come previsto. Nell'applicazione originale, specificata, il motore sarebbe dotato di cuscinetti a sfere a gola profonda, ma questi potrebbero essere sovraccaricati dal maggiore carico radiale dalla cinghia di trasmissione.

In termini di design cuscinetto stesso, vi è stata una notevole innovazione in termini di cuscinetti tecnologia dei materiali e ingegneria di precisione e processi produttivi. Migliorando la finitura superficiale degli elementi volventi e le piste all'interno di un cuscinetto, i livelli di attrito sono ridotti, il che riduce il consumo di energia e di rumore. Quando questi miglioramenti sono combinati con i progressi nella lubrificazione, il risultato è un miglioramento della vita operativa molto.

Un esempio è gli ultimi motori di trazione AC che vengono utilizzati nella attuale generazione di treni ad alta velocità, che ora dovrebbero andare più veloce e viaggiare molto di più tra i periodi di manutenzione. I cuscinetti impiegati in questi motori sono tenuti a fornire prestazioni eccezionali in condizioni di esercizio severe, tra cui carichi radiali elevati, carichi elevati e alte velocità.

Uno dei principali ostacoli al raggiungimento intervalli di manutenzione gratuita estesa è l'erosione elettrica. Ciò si verifica quando la corrente elettrica 'randagio' scorre attraverso i cuscinetti del motore a terra. Il risultato è un danno al cuscinetto, la cui entità dipende dalla grandezza della corrente e la durata delle condizioni. Il danno, noto come archi elettrici, è di solito sotto forma di piccoli crateri e micro saldature sulla pista del cuscinetto e superfici a rotolamento, che si traduce in rottura prematura del cuscinetto.

Una soluzione ai guasti d'arco elettrico è l'uso di rivestimenti ceramici o elementi volventi in ceramica nella progettazione del cuscinetto, che forniscono isolamento elettrico dall'albero. Rivestimenti ceramici sono spesso applicate utilizzando uno spray di plasma. Il rivestimento ceramico è trattato con una resina acrilica per sigillare la superficie e impedire l'ingresso di umidità. Questo rivestimento fornisce anche una protezione aggiuntiva contro basi forti e alte temperature utilizzate per il lavaggio del materiale rotabile.

Il tempo di vita di un cuscinetto, ipotizzando che sia stato specificato correttamente per l'applicazione, è spesso determinato dal regime di lubrificazione e come il disegno del cuscinetto assicura un flusso sufficiente a tutti gli elementi di rotolamento. Analisi degli elementi finiti e la fluidodinamica computazionale possono essere usati per migliorare la capacità portante e il flusso di lubrificazione, entrambi i quali devono essere attentamente specificato per ogni applicazione.

Il programma di manutenzione svolge anche un ruolo nel portare speranza di vita e dovrebbe prendere in considerazione l'ambiente di lavoro e gli aspetti pratici della accesso alle apparecchiature. Per migliorare le modalità di tenuta e ottimizzare la tecnica di lubrificazione, il periodo di manutenzione può essere esteso in modo da coincidere con altri componenti come i cuscinetti per assili. Questo offre al cliente un notevole risparmio nei costi di manutenzione e perdita di produttività.

La chiave per ottimizzare la progettazione dei cuscinetti consiste nel comprendere l'applicazione e l'ambiente, pur avendo la capacità di impiegare materiali e controlli di qualità all'avanguardia del settore. NSK ha sviluppato l'esclusivo acciaio Z a lunga durata che ha notevolmente prolungato la durata dei cuscinetti rispetto all'acciaio per cuscinetti convenzionale. Questo è stato combinato con disegni di lubrificazione migliorati e design di guarnizioni, così come rivestimenti in ceramica e resina. Il risultato finale sono cuscinetti di alta qualità prodotti per il motore elettrico in tutti gli ambienti e applicazioni.

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