V primerjavi s horizontalnimi motorji imajo vertikalni motorji, zlasti veliki, poseben sistem ležajev, ki na enem koncu uporablja kroglične ležaje s kotnim kontaktom. Zaradi-edinstvene zasnove krogličnih ležajev s kotnim kontaktom je nujno, da ležaji nikoli niso nameščeni v obratni smeri, saj lahko to povzroči takojšnjo okvaro. Če ležaji niso pravilno nameščeni ali če med delovanjem motorja postanejo aksialno neporavnani, lahko povzroči nenormalne vibracije in nenavaden hrup.
Težave s hrupom v navpičnih motorjih
Vertikalni motorji, še posebej veliki, imajo posebno zasnovo ležajev, ki so na enem koncu pogosto opremljeni s kotnimi krogličnimi ležaji. Ta natančna oblika ležaja se lahko poškoduje, če je med sestavljanjem nepravilno usmerjena. Poleg tega lahko nepravilna namestitev ležaja ali aksialni premik med delovanjem motorja povzroči nenormalne vibracije in hrup.
Enoredni kroglični ležaji s kotnim dotikom so posebej zasnovani, da prenesejo kombinirane obremenitve, kar jim omogoča, da prenesejo znatne aksialne sile v eno smer. Pri navpičnih motorjih se ti ležaji običajno uporabljajo na koncu podaljška brez gredi za obvladovanje aksialnih sil, ki presegajo nosilnost krogličnih ležajev z globokimi utori. Njihove dimenzije so združljive z ustreznimi enovrstnimi radialnimi ležaji, ki se uporabljajo v motorju, s čimer se izognejo morebitnim težavam pri preoblikovanju zasnove.
Uporaba kotnih krogličnih ležajev v navpičnih motorjih jim omogoča, da prenesejo znatne aksialne sile in ohranijo uravnotežen položaj med rotorjem in statorjem. V takšnih aplikacijah so ti ležaji običajno nameščeni v parih, da izpolnjujejo različne delovne zahteve. S strateškim pozicioniranjem ležajev je mogoče uporabiti aksialno silo za izravnavo teže rotorja motorja, kar ima za posledico stabilen aksialni relativni položaj med rotorjem in statorjem.
Tako podporne kot obešene konfiguracije krogličnih ležajev s kotnim kontaktom predstavljajo svoje izzive med delovanjem motorja. Predvsem kakršno koli aksialno gibanje ali tresenje lahko povzroči nestabilno delovanje in hrup. Poleg aksialnega dimenzijskega ujemanja se po dovodu moči magnetna središča statorja in rotorja spontano poravnata pod vplivom elektromagnetne sile.
Ko gre za izbiro konfiguracije ležajev motorja, je mogoče sprejeti več ukrepov. Ti vključujejo uporabo parnih krogličnih ležajev s kotnim kontaktom za učinkovito krmiljenje aksialnega premika, uporabo zasnove s tremi ležaji za izboljšanje stabilnosti in izvajanje ustreznega predpremika med statorjem in rotorjem. Vendar je pomembno upoštevati, da je treba količino predpremika nadzorovati v sprejemljivih mejah, da se izognemo škodljivim učinkom. Poleg tega je treba med shranjevanjem, transportom in preskušanjem navpičnih motorjev enoto vzdrževati v pravilnem navpičnem položaju, da preprečite poškodbe ležajev zaradi nepravilne izpostavljenosti zunanjim silam.
Težave z vibracijami pri velikih navpičnih motorjih
Zdaj se bomo osredotočili na težave z vibracijami pri velikih motorjih navpičnih črpalk. Takšni motorji imajo običajno znatne ležaje valjev in skupno višino, ki delujejo pri približno 1500 vrt./min. Zgornji ležaji običajno uporabljajo drsne ali kotalne ležaje; vendar pa so težave z vibracijami drsnega ležaja običajno povezane z nastavitvami vodilnih puš in so zato zunaj obsega te razprave. Osredotočili se bomo na težave z tresljaji pri motorjih z ležaji v zgornjem položaju, katerih zasnova vključuje motor, podporo cilindra, ohišje črpalke in dovodno/izpušno cev.
Amplituda tresljajev je največja na vrhu motorja in se postopoma zmanjšuje navzdol z jasnim smernim vzorcem. Med suhim testiranjem motorja, ko je motor priključen na nosilno ohišje, ne pa tudi na rotor črpalke, je prevladujoča frekvenca tresljajev enaka hitrosti vrtenja. Vendar se lahko po priključitvi motorja na rotor črpalke prevladujoča frekvenca premakne za do 2X.
Vibracije motorja postopoma upadajo z nadmorsko višino in kažejo smerne značilnosti. Frekvenca tresljajev se lahko znatno spremeni po priključitvi motorja na črpalko. Na primer, težave z vibracijami motorja lahko povzroči več dejavnikov: prekomerne vibracije med prvim zagonom, po zamenjavi ali popravilu motorja ali vztrajne vibracije kljub temu, da je bil rotor črpalke med delovanjem izklopljen.
Vibracije motorja lahko izvirajo iz več virov, vključno s samim motorjem, nosilnim cilindrom, ohišjem črpalke in sesalnimi/izpušnimi cevmi.
Vibracije motorja lahko povzročijo različni notranji dejavniki. Nezadostna natančnost uravnoteženja je kritičen problem, zlasti v sistemih podpornih valjev, povezanih z motorjem, kjer je skupna togost nizka. Celo rahlo neuravnoteženost lahko povzroči znatno tresenje motorja. Vendar je zmanjšanje neravnovesja pogosto učinkovito pri blaženju vibracij. Poleg tega nepravilna namestitev ležajev pogosto prispeva k vibracijam motorja. Na primer, ko zgornji ležaj nosi obremenitev in spodnji ležaj zagotavlja podporo in smer, rotor ostane obešen. To pojasnjuje, zakaj je zgornji ležaj pogosto prvi, ki odpove. Preverjanje porazdelitve obremenitve obeh ležajev lahko prepreči takšne težave.
Nezadostna togost nosilne strukture lahko povzroči težave z vibracijami. Ko je motor povezan z nosilno strukturo, postopoma postanejo očitne njegove inherentne omejitve togosti. Če želite ugotoviti, ali je težava - v motorju ali nosilni strukturi, je mogoče izvesti ločene preskuse na preskusni napravi: enega samo z motorjem, drugega pa skupaj z motorjem in nosilno strukturo. Hkrati je mogoče vpliv zmanjšati s krepitvijo podpore in uporabo prilagoditvenih tehnik.
Strukturna resonanca v nekaterih motorjih lahko znatno vpliva na ravni vibracij. Terenski testi kažejo, da lahko resonančne frekvence vplivajo na delovanje v območju ±160 vrt./min, kar včasih neposredno vpliva na nazivno hitrost. V takšnih primerih je za zmanjšanje vibracij potrebno eksperimentalno preverjanje in izboljšanje natančnosti motorja. Strukturna resonanca lahko pomembno vpliva na vibracije motorja; Za zmanjšanje tega učinka je potrebna eksperimentalna potrditev in izboljšanje natančnosti motorja.
Pri reševanju vibracijskih problemov je potrebno celovito upoštevati različne dejavnike in ciljno ukrepati. To lahko vključuje izboljšanje natančnosti uravnoteženja, zagotavljanje splošne navpične poravnave, prilagoditev razmikov med ležaji, dodajanje začasnih podpor in preoblikovanje podporne strukture bobna. Pri izvajanju začasnih podpornih ukrepov je treba zagotoviti, da so podporne točke nameščene na vrhu motorja in da je podporna sila ustrezno prilagojena, da se doseže znatno zmanjšanje vibracij.
