Подшипники для электродвигателей

Доброго времени суток, уважаемые читатели блога nasos-pump.ru

Подшипники

Подшипники

В рубрике «Общее» рассмотрим подшипники для асинхронных электрических двигателей. Асинхронные электродвигатели переменного тока преобразуют электрическую энергию (энергию магнитного поля) в механическую (вращательную) энергию на валу насоса. Асинхронные двигатели нашли широкое применение в промышленности, в приводах насосов, вентиляторов, компрессоров, транспортеров. Подшипники используются, как опоры вала в электродвигателе Подшипники для электродвигателей должны удовлетворять определенным требованиям, производить минимум шума и вибраций и, как правило, не требовали технического обслуживания. Они должны быть рассчитаны на требуемую частоту вращения двигателя и определенные рабочие температуры, обеспечивать небольшие потери на трение, а также быть надежными и долговечными. Шариковые подшипники используются практически во всех типоразмерах электродвигателей для промышленного применения, включая электродвигатели насосов, так как они удовлетворяют всем этим требованиям. В электродвигателях насосов применяются подшипники различных производителей: SKF, NSK, NTN, FAG (INA).

 Устройство и конструкция подшипников

Самые распространённые подшипники для электродвигателей это шариковые подшипники с глубокими дорожками качения, а также радиально-упорные подшипники. Устройство этих подшипников показано на (Рис. 1).

Устройство шариковых подшипников

Устройство шариковых подшипников

Эти типы шариковых подшипников состоят из трех компонентов: колец с дорожками качения (внутреннее кольцо и наружное кольцо), элементов качения шариков и сепаратора для шариков качения. Они разделяются на два типа: подшипники качения и подшипники скольжения. В зависимости от формы тел качения, подшипники качения бывают шариковыми, роликовыми и игольчатыми. Подшипники скольжения и игольчатые подшипники используются в электродвигателях бытовых электроприборов. Они, как правило, применяются для систем с обдувом (например, в вентиляторах), когда нужно обеспечить низкий уровень шума.

Шариковые подшипники, применяемые в асинхронных двигателях, имеют следующие преимущества:

  • работают в широком диапазоне температур;
  • подходят для работы с высокой частотой вращения;
  • обеспечивают небольшие потери на трение

Выделяют несколько типов подшипников: открытые шариковые подшипники, шариковые подшипники  с одной защитной шайбой и закрытые шариковые подшипники.

Устройство роликовых подшипников показано на (Рис. 2).

Устройство роликовых подшипников

Устройство роликовых подшипников

Большинство роликовых подшипников, так же как и шариковых состоит из трех компонентов: колец с дорожками качения (внутреннее кольцо и наружное кольцо), элементов качения роликов и сепаратора для роликов. Сепаратор подшипника имеет несколько функций, например, он разделяет элементы качения, удерживает их между внутренним и наружным кольцами так, чтобы элементы качения не выпадали и при этом свободно вращались. Выделяют два типа элементов качения: шарики и ролики. Контакт шарика и дорожки осуществляется в точке, а ролика – по линии. Ролики бывают четырех типов: игольчатые, конические, цилиндрические и сферические. На элементы качения и кольца подшипников приходится вся нагрузка, приложенная к подшипнику.

 Подшипники для электродвигателей – маркировка и кодовое обозначение

Маркировка подшипников представляет комбинацию из основного и дополнительного кодов, которая отражает такие показатели, как размер, модель, конструкцию, точность и т.п. Маркировка включает в себя также несколько букв, которые формируют три базовые группы кодов: основной цифровой код и два дополнительных кода. Порядок и описание этих кодов приводятся в таблице на (Рис. 3).

Обозначение подшипников

Основной цифровой код содержит общую информацию о модели подшипника, его габаритных размерах и др., а также содержит информацию о коде угла контакта. Два дополнительных кода выводятся из серии префиксных кодов и серии конечных кодов. Эти коды предоставляют информацию о внутреннем зазоре, погрешности подшипника и целый ряд других показателей, которые относятся к внутренней конструкции и спецификации подшипников.

Уплотнения в электродвигателях изготавливается в соответствии с IP-классом. В электродвигателях, где используются не обслуживаемые подшипники, заполненные консистентной смазкой, применяется несколько уплотнений: одно уплотнение в самом подшипнике и одно или несколько уплотнений как часть конструкции электродвигателя. Уплотнение подшипника может быть изготовлено как из антифрикционного металла, так и из обычного эластомера. Как правило, промежуток между фланцами и валом заполняется уплотнением из эластомера определённого вида.

 Зазоры в подшипниках

 Принцип работы подшипников качения заключается в следующем, одно из колец (это может быть наружное или внутреннее) всегда является подвижным, даже если второе жестко зафиксировано. Зазор это допустимое перемещение для кольца. Различают два вида зазоров: радиальный внутренний зазор и осевой внутренний зазор (Рис. 4).

Зазоры в подшипниках

Зазоры в подшипниках

Радиальное допустимое перемещение кольца является радиальным внутренним зазором, а осевое допустимое перемещение – осевым внутренним зазором. Обычно осевой внутренний зазор в 6–10 раз больше чем радиальный внутренний зазор. Американская ассоциация производителей подшипников (ABMA) и ISO представили классификацию радиальных внутренних зазоров для подшипников. Выделяют пять классов зазоров:

  • C2;
  • CN, стандартный зазор;
  • C3;
  • C4;
  • C5;

C2 является самым малым допустимым зазором, а C5 – самым большим, по отношению к внутреннему диаметру подшипника. Радиальный внутренний зазор – это промежуток между верхним шариком и наружным кольцом.

Выбор внутреннего зазора подшипника. Первоначальный внутренний зазор в подшипнике – это зазор, с которым подшипник изготавливается на заводе. Рабочий внутренний зазор – это зазор, характерный для подшипника при его монтаже и эксплуатации. Для того чтобы увеличить срок службы (ресурс) подшипника, теоретически он должен иметь по возможности как можно меньшую величину внутреннего зазора при нормальной рабочей температуре. Однако поддерживать оптимальные значения зазора в нормальных рабочих условиях трудно. В процессе эксплуатации происходит изменение рабочей температуры, это может привести к тому, что внутренний зазор в подшипнике уменьшится настолько, что вызовет перегрев подшипника, в результате чего подшипник может заклинить и выйти из строя. Когда шариковые подшипники с глубокими дорожками качения нагружены в осевом направлении, целесообразно увеличивать рабочий зазор. Очень важно выбрать внутренний рабочий зазор подшипника – минимальным. В нормальных условиях эксплуатации (при допустимой нагрузке, посадке, частоте вращения и температуре) значение рабочего зазора, CN (стандартный зазор), является удовлетворительной с точки зрения долговечности подшипника.

Выбор первоначального зазора в подшипниках для электродвигателей. Первоначальный зазор – это фактическая величина зазора подшипника перед его монтажом, например: C3 или C4. Рабочий зазор – это фактическая величина зазора после монтажа подшипника и в процессе его эксплуатации, когда на него влияет перепад температур. Рабочий зазор в подшипнике во время эксплуатации, определяет уровень производимого им шума, а также определяет усталостную нагрузку подшипника и его нагрев. Ресурс подшипника может быть большим, если зазор будет минимальным. Но если величина рабочего зазора будет ниже определённого уровня, ресурс подшипника будет очень маленьким. Исходя из этого, величина первоначального зазора должна быть такой, чтобы  значение рабочего зазора было положительным. Кроме зазора необходимо учитывать  монтажные размеры, от которых зависит возникновение посадки с натягом между подшипником и валом. Кроме того, очень важно учитывать разность температур между внутренним и наружным кольцом. Обычно, разность температур составляет 10-15 K, так как возникающие в роторе электродвигателя потери преобразуются в тепло, которое выводится через вал и подшипник. В электродвигателях переменного тока используются подшипники с зазором C3, благодаря его плотной посадке и разности температур. Подшипники с зазором C4 часто используются в электродвигателях насосов как подшипники со стороны привода. Это объясняется тем, что подшипник с зазором C4 может воспринимать большие осевые нагрузки, чем подшипник с зазором C3. Поэтому ресурс подшипников с зазором C4 больше в тех областях применения, где прилагаются, осевые нагрузки, – например, в небольших многоступенчатых насосах. Очень важно при замене подшипника устанавливать новый подшипник с зазором такого же класса, что и старый. Если в электродвигателе установлен подшипник с зазором C3, а новый подшипник имеет зазор C4, велика вероятность появления повышенного шума. Если на электродвигателе установлен подшипник C4, а новый подшипник имеет зазор C3, то ресурс подшипника уменьшиться. Такая замена подшипников не рекомендуется.

 Эксплуатация обслуживание и ремонт подшипников

Всегда нужно устанавливать подшипники в соответствии с рекомендациями поставщика относительно допусков на размеры, шероховатости установленные ГОСТом. Эксплуатация подшипников.Подшипники – наиболее изнашиваемые части электродвигателя. Чаще всего ремонт электродвигателя происходит именно из-за проблем с подшипниками. По статистике большинство выходов из строя подшипников связано с его смазкой. Второй, по распространённости причиной повреждения, является попадание в подшипник грязи и воды. Под воздействием внешних факторов менее 1% всех подшипников полностью отрабатывают свой ресурс, который мог бы быть вполне достижимым в идеальных условиях. Очень часто определить точную причину выхода из строя подшипника бывает сложно. Наиболее частыми причинами отказа подшипников в электродвигателях для насосов являются:

  • Естественный износ;
  • Вытекание смазки;
  • Частая работа электродвигателя насоса с перегрузками;
  • Слишком высокая температура окружающей среды;
  • Коррозия;
  • Вибрация;
  • Неправильная установка или монтаж;
  • Токи в подшипниках при использовании частотного преобразователя;
  • Повреждение при транспортировке.

Подшипники, специально изготовленные для эксплуатации в электродвигателях с частотным преобразователем. Частотные преобразователи позволяют регулировать частоту вращения электродвигателя насоса в зависимости от изменения расхода. В процессе эксплуатации асинхронных двигателей с частотными преобразователями в подшипниках могут создаваться блуждающие токи, которые вызывают образование электрических дуг, что в конечном итоге приводит к разрушению подшипников. Чтобы этого не происходило, кольца, и шарики подшипников покрываются специальными защитными материалами. Но нанесение такого защитного покрытия является очень дорогим и длительным процессом. В современных подшипниках, или подшипниках нового поколения, имеющихся сейчас на рынке, используется технологии, применяющиеся в авиационной промышленности. Там используются три типа подшипников:

  • Гибридные подшипники
  • Подшипники, изготовленные из керамики
  • Подшипники с керамическим покрытием

Как уже отмечалось, выход из строя большинства электродвигателей связан с проблемами со смазкой в подшипниках. Керамические тела качения лучше сопротивляются загрязнениям.

Гибридные подшипники. Гибридные подшипники находят все более широкое применение в электрических двигателях. Дорожки качения гибридных подшипников изготавливаются из стали, а сами шарикоподшипники изготавливаются из керамики, обычно это нитрид кремния. В отличие от полностью стальных подшипников, гибридные имеют преимущества, достигается большая частота вращения и лучшая точность, а также увеличенный эксплуатационный ресурс. К недостаткам гибридных подшипников следует отнести то, что они дороже стандартных. Несмотря на это гибридные подшипники становятся всё более доступными, хотя их применение в двигателях не всегда является экономически оправданным.

Полностью керамические подшипники. Как следует из названия полностью керамические подшипники, изготовлены из керамики. Полностью керамические подшипники характеризуются следующими преимуществами:

  • Они устойчивы к воздействию магнитного поля;
  • Высокая коррозионная и износостойкость;
  • Не требуют смазки и технического обслуживания, даже при использовании их при высоких или низких температурах;
  • Они устойчивы к воздействию агрессивных сред

Подшипники с керамическим покрытием. На подшипники этого типа наносится керамическое покрытие на наружном и внутреннем  кольцах. Сами шарики, а также внутреннее и наружное кольца изготавливаются из стали. Подшипники с керамическим покрытием отличаются и от гибридных, и от керамических подшипников по своему эксплуатационному ресурсу, термостойкости и прочности. Данные подшипники используются при эксплуатации электродвигателя совместно с частотными преобразователями, чтобы не происходило разрушения подшипников от воздействия магнитного поля. Защитное покрытие на наружном кольце подшипника – это оксид алюминия, который наносится способом плазменного напыления. Такой вид покрытия выдерживает напряжение пробоя изоляции 1000 вольт. Подобно гибридным и керамическим подшипникам, подшипники с керамическим покрытием стоят дороже, чем стандартные подшипников, хотя постепенно они становятся всё более доступными. Данные подшипники всё чаще используются наряду со стандартными подшипниками.

В современных двигателях устанавливаются в основном не обслуживаемые подшипники. Если используются обслуживаемые подшипники, то их обслуживание заключается в том, чтобы вовремя заменить смазку. Замена смазки производится после наработки подшипником определенного количества моточасов. Количество моточасов и тип смазки, применяемый для подшипников, обычно указывается в инструкции на насосное оборудование. Ремонту подшипники не подлежат. Ремонт подшипников заключается в их замене. Производить замену подшипников следует в специализированном сервисном центре.

 Спасибо за оказанное внимание.

P.S. Понравился пост порекомендуйте его в социальных сетях своим друзьям и знакомым.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Plus
[Google]

12 thoughts on “Подшипники для электродвигателей

  1. HetSlilizen

    Добрый вечер, дорогие форумчане!
    Я практически случайно зашел на этот сайт, но задержался тут надолго. Задержался, потому что все очень интересно. Обязательно скажу о вас всем своим друзьям.

  2. Spawnet

    Нашёл что искал.
    спасибо автору.С уважением,spawnet.

  3. redpoint

    Очень просто на словах а в деле, многое несоответсвует, не так всё радужно!

  4. sushihome

    Отличная статья, мне кажется что вам нужно в какие нибудь спец журналы писать

  5. Pingback: Горизонтальные многоступенчатые высоконапорные насосы | Насосное оборудование и принадлежности

  6. Pingback: Обслуживание и ремонт центробежных насосов | Насосное оборудование и принадлежности

  7. Pingback: Техническое обслуживание асинхронных электродвигателей | Насосы и принадлежности

  8. Pingback: Моноблочные насосы | Насосы и принадлежности

  9. Pingback: Погружные двигатели для скважинных насосов | Насосы и принадлежности

  10. Pingback: Горизонтальные многоступенчатые высоконапорные насосы | Насосы и принадлежности

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *