سیستم یاتاقان، سیستم عامل موتور آهنربای دائم است. هنگامی که در سیستم یاتاقان خرابی رخ می‌دهد، یاتاقان دچار خرابی‌های رایجی مانند آسیب زودرس و از هم پاشیدگی به دلیل افزایش دما می‌شود. یاتاقان‌ها قطعات مهمی در موتورهای آهنربای دائم هستند. آن‌ها با سایر قطعات مرتبط هستند تا الزامات موقعیت نسبی روتور موتور آهنربای دائم را در جهت‌های محوری و شعاعی تضمین کنند.
وقتی سیستم یاتاقان دچار نقص می‌شود، پدیده پیش‌ساز معمولاً نویز یا افزایش دما است. خرابی‌های مکانیکی رایج معمولاً ابتدا به صورت نویز ظاهر می‌شوند و سپس به تدریج دما افزایش می‌یابد و در نهایت به آسیب یاتاقان موتور آهنربای دائم منجر می‌شود. پدیده خاص، افزایش نویز و حتی مشکلات جدی‌تری مانند از هم پاشیدن یاتاقان موتور آهنربای دائم، گیر کردن شفت، فرسودگی سیم‌پیچ و غیره است. دلایل اصلی افزایش دما و آسیب یاتاقان‌های موتور آهنربای دائم به شرح زیر است.
۱. عوامل مونتاژ و استفاده.
برای مثال، در طول فرآیند مونتاژ، خود یاتاقان ممکن است توسط محیط نامناسب آلوده شود، ناخالصی‌ها ممکن است در روغن روان‌کننده (یا گریس) مخلوط شوند، یاتاقان ممکن است در طول نصب ضربه ببیند و نیروهای غیرطبیعی ممکن است در طول نصب یاتاقان اعمال شوند. همه اینها ممکن است در کوتاه‌مدت باعث ایجاد مشکل در یاتاقان شوند.
در طول انبارداری یا استفاده، اگر موتور آهنربای دائم در محیط مرطوب یا خشن‌تری قرار گیرد، احتمال زنگ‌زدگی یاتاقان موتور آهنربای دائم وجود دارد که باعث آسیب جدی به سیستم یاتاقان می‌شود. در این محیط، بهتر است از یاتاقان‌های آب‌بندی‌شده‌ی خوب استفاده شود تا از تلفات غیرضروری جلوگیری شود.
۲. قطر شفت یاتاقان موتور آهنربای دائم به درستی تنظیم نشده است.
یاتاقان دارای لقی اولیه و لقی دورانی است. پس از نصب یاتاقان، هنگامی که موتور آهنربای دائم در حال کار است، لقی یاتاقان موتور، لقی دورانی است. یاتاقان تنها زمانی می‌تواند به طور عادی کار کند که لقی دورانی در محدوده طبیعی باشد. در واقع، تطابق بین حلقه داخلی یاتاقان و شفت، و تطابق بین حلقه بیرونی یاتاقان و پوشش انتهایی (یا غلاف یاتاقان) محفظه یاتاقان، مستقیماً بر لقی دورانی یاتاقان موتور آهنربای دائم تأثیر می‌گذارد.
۳. استاتور و روتور متحدالمرکز نیستند و باعث می‌شوند یاتاقان تحت تنش قرار گیرد.
وقتی استاتور و روتور یک موتور آهنربای دائم هم محور باشند، فاصله قطر محوری یاتاقان معمولاً در حالت نسبتاً یکنواختی هنگام کار موتور است. اگر استاتور و روتور متحدالمرکز نباشند، خطوط مرکزی بین این دو در حالت منطبق نیستند، بلکه فقط در حالت متقاطع قرار دارند. به عنوان مثال، یک موتور آهنربای دائم افقی را در نظر بگیرید، روتور با سطح پایه موازی نخواهد بود و باعث می‌شود یاتاقان‌ها در دو انتها تحت نیروهای خارجی قطر محوری قرار گیرند که باعث می‌شود یاتاقان‌ها هنگام کار موتور آهنربای دائم به طور غیرطبیعی کار کنند.
۴. روانکاری خوب شرط اصلی برای عملکرد طبیعی یاتاقان‌های موتور آهنربای دائم است.
1)رابطه تطبیقی بین اثر گریس روان‌کننده و شرایط عملیاتی موتور آهنربای دائمی.
هنگام انتخاب گریس روان کننده برای موتورهای آهنربای دائمی، لازم است مطابق با شرایط فنی موتور و محیط کار استاندارد موتور آهنربای دائمی انتخاب شود. برای موتورهای آهنربای دائمی که در محیط های خاص کار می کنند، محیط کار نسبتاً خشن است، مانند محیط با دمای بالا، محیط با دمای پایین و غیره.
برای هوای بسیار سرد، روان‌کننده‌ها باید بتوانند در برابر دماهای پایین مقاومت کنند. به عنوان مثال، پس از اینکه موتور آهنربای دائمی در زمستان از انبار خارج شد، موتور آهنربای دائمی که با دست کار می‌کرد، نمی‌توانست بچرخد و هنگام روشن شدن، سر و صدای واضحی وجود داشت. پس از بررسی، مشخص شد که روان‌کننده انتخاب شده برای موتور آهنربای دائمی، الزامات را برآورده نمی‌کند.
برای موتورهای آهنربای دائمی که در محیط‌های با دمای بالا کار می‌کنند، مانند موتورهای آهنربای دائمی کمپرسور هوا، به ویژه در منطقه جنوبی با دمای بالاتر، دمای عملیاتی اکثر موتورهای آهنربای دائمی کمپرسور هوا بالای ۴۰ درجه است. با توجه به افزایش دمای موتور آهنربای دائمی، دمای یاتاقان موتور آهنربای دائمی بسیار بالا خواهد بود. گریس روان‌کننده معمولی به دلیل دمای بیش از حد، تخریب و از کار می‌افتد و باعث از بین رفتن روغن روان‌کننده یاتاقان می‌شود. یاتاقان موتور آهنربای دائمی در حالت روانکاری نشده قرار دارد که باعث می‌شود یاتاقان موتور آهنربای دائمی در مدت زمان بسیار کوتاهی گرم شود و آسیب ببیند. در موارد جدی‌تر، سیم‌پیچ به دلیل جریان زیاد و دمای بالا می‌سوزد.
۲) افزایش دمای یاتاقان موتور آهنربای دائم ناشی از گریس روانکاری بیش از حد.
از منظر هدایت حرارتی، یاتاقان‌های موتور آهنربای دائم نیز در حین کار گرما تولید می‌کنند و گرما از طریق قطعات مرتبط آزاد می‌شود. هنگامی که گریس روان‌کننده بیش از حد وجود داشته باشد، در حفره داخلی سیستم یاتاقان غلتشی جمع می‌شود که بر آزادسازی انرژی گرمایی تأثیر می‌گذارد. به خصوص برای یاتاقان‌های موتور آهنربای دائم با حفره‌های داخلی نسبتاً بزرگ، گرما جدی‌تر خواهد بود.
۳) طراحی منطقی قطعات سیستم یاتاقان.
بسیاری از تولیدکنندگان موتور آهنربای دائم، طرح‌های بهبودیافته‌ای برای قطعات سیستم یاتاقان موتور ارائه داده‌اند، از جمله بهبودهایی در پوشش داخلی یاتاقان موتور، پوشش خارجی یاتاقان غلتشی و صفحه بافل روغن برای اطمینان از گردش مناسب گریس در حین کار یاتاقان غلتشی، که نه تنها روانکاری لازم یاتاقان غلتشی را تضمین می‌کند، بلکه از مشکل مقاومت حرارتی ناشی از پر شدن بیش از حد گریس نیز جلوگیری می‌کند.
۴) تعویض منظم گریس روان‌کننده.
هنگامی که موتور آهنربای دائمی در حال کار است، گریس روان کننده باید با توجه به دفعات استفاده به روز شود و گریس اصلی باید تمیز شده و با گریس از همان نوع جایگزین شود.
۵. فاصله هوایی بین استاتور و روتور موتور آهنربای دائم ناهموار است.
تأثیر فاصله هوایی بین استاتور و روتور موتور آهنربای دائم بر راندمان، نویز ارتعاشی و افزایش دما. هنگامی که فاصله هوایی بین استاتور و روتور موتور آهنربای دائم ناهموار باشد، مستقیم‌ترین ویژگی پس از روشن شدن موتور، صدای الکترومغناطیسی با فرکانس پایین موتور است. آسیب به یاتاقان موتور از کشش مغناطیسی شعاعی ناشی می‌شود که باعث می‌شود یاتاقان هنگام کار موتور آهنربای دائم در حالت خارج از مرکز قرار گیرد و باعث گرم شدن و آسیب دیدن یاتاقان موتور آهنربای دائم شود.
۶. جهت محوری هسته‌های استاتور و روتور هم‌تراز نیست.
در طول فرآیند تولید، به دلیل خطاهایی در اندازه قرارگیری هسته استاتور یا روتور و انحراف هسته روتور ناشی از پردازش حرارتی در طول فرآیند تولید روتور، نیروی محوری در حین کار موتور آهنربای دائم ایجاد می‌شود. یاتاقان غلتشی موتور آهنربای دائم به دلیل نیروی محوری به طور غیرعادی کار می‌کند.
۷. جریان شفت.
این جریان برای موتورهای آهنربای دائم با فرکانس متغیر، موتورهای آهنربای دائم با ولتاژ پایین و موتورهای آهنربای دائم با ولتاژ بالا بسیار مضر است. دلیل تشکیل جریان شفت، تأثیر ولتاژ شفت است. برای از بین بردن آسیب جریان شفت، لازم است ولتاژ شفت از فرآیند طراحی و ساخت به طور موثر کاهش یابد یا حلقه جریان قطع شود. اگر اقدامی صورت نگیرد، جریان شفت باعث آسیب ویرانگر به یاتاقان غلتشی خواهد شد.
وقتی جریان شفت جدی نباشد، سیستم یاتاقان غلتشی با نویز مشخص می‌شود و سپس نویز افزایش می‌یابد؛ وقتی جریان شفت جدی باشد، نویز سیستم یاتاقان غلتشی نسبتاً سریع تغییر می‌کند و در طول بازرسی جداسازی قطعات، علائم واضحی مانند تخته‌ی شستشو روی حلقه‌های یاتاقان وجود خواهد داشت؛ یک مشکل بزرگ همراه با جریان شفت، تخریب و خرابی گریس است که باعث می‌شود سیستم یاتاقان غلتشی در مدت زمان نسبتاً کوتاهی گرم شود و بسوزد.
۸. شیب شیار روتور.
بیشتر روتورهای موتورهای آهنربای دائم دارای شیارهای مستقیم هستند، اما برای برآورده کردن شاخص عملکرد یک موتور آهنربای دائم، ممکن است لازم باشد روتور را به صورت شیار مورب بسازیم. هنگامی که شیب شیار روتور زیاد باشد، مؤلفه کشش مغناطیسی محوری استاتور و روتور موتور آهنربای دائم افزایش می‌یابد و باعث می‌شود یاتاقان غلتشی در معرض نیروی محوری غیرعادی قرار گیرد و گرم شود.
۹. شرایط ضعیف دفع حرارت.
برای اکثر موتورهای آهنربای دائم کوچک، پوشش انتهایی ممکن است دنده‌های اتلاف گرما نداشته باشد، اما برای موتورهای آهنربای دائم بزرگ، دنده‌های اتلاف گرما روی پوشش انتهایی برای کنترل دمای یاتاقان غلتشی از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. برای برخی از موتورهای آهنربای دائم کوچک با ظرفیت افزایش یافته، اتلاف گرمای پوشش انتهایی بهبود یافته است تا دمای سیستم یاتاقان غلتشی بیشتر بهبود یابد.
۱۰. کنترل سیستم یاتاقان غلتشی موتور آهنربای دائم عمودی.
اگر انحراف اندازه یا جهت خود مجموعه نادرست باشد، یاتاقان موتور آهنربای دائم قادر به کار در شرایط کاری عادی نخواهد بود، که به ناچار باعث ایجاد سر و صدای یاتاقان غلتشی و افزایش دما می‌شود.
۱۱. یاتاقان‌های غلتشی در شرایط بارگذاری با سرعت بالا گرم می‌شوند.
برای موتورهای آهنربای دائمی با سرعت بالا و بارهای سنگین، باید یاتاقان‌های غلتشی با دقت نسبتاً بالا انتخاب شوند تا از خرابی‌های ناشی از دقت ناکافی یاتاقان‌های غلتشی جلوگیری شود.
اگر اندازه اجزای غلتشی یاتاقان غلتشی یکنواخت نباشد، یاتاقان غلتشی به دلیل نیروی ناهماهنگ وارد بر هر جزء غلتشی، هنگامی که موتور آهنربای دائم تحت بار کار می‌کند، دچار لرزش و سایش می‌شود و باعث ریزش براده‌های فلزی شده و بر عملکرد یاتاقان غلتشی تأثیر می‌گذارد و آسیب به یاتاقان غلتشی را تشدید می‌کند.
برای موتورهای آهنربای دائم با سرعت بالا، ساختار خود موتور آهنربای دائم قطر شفت نسبتاً کمی دارد و احتمال انحراف شفت در حین کار نسبتاً زیاد است. بنابراین، برای موتورهای آهنربای دائم با سرعت بالا، معمولاً تنظیمات لازم روی ماده شفت انجام می‌شود.
۱۲. فرآیند بارگذاری گرم یاتاقان‌های موتور آهنربای دائمی بزرگ مناسب نیست.
برای موتورهای آهنربای دائم کوچک، یاتاقان‌های غلتشی عمدتاً به صورت پرس سرد ساخته می‌شوند، در حالی که برای موتورهای آهنربای دائم متوسط و بزرگ و موتورهای آهنربای دائم ولتاژ بالا، عمدتاً از گرمایش یاتاقان استفاده می‌شود. دو روش گرمایش وجود دارد، یکی گرمایش روغنی و دیگری گرمایش القایی. اگر کنترل دما ضعیف باشد، دمای بیش از حد بالا باعث خرابی عملکرد یاتاقان غلتشی می‌شود. پس از اینکه موتور آهنربای دائم برای مدت زمان مشخصی کار کرد، مشکلات نویز و افزایش دما رخ خواهد داد.
۱۳. محفظه یاتاقان غلتشی و غلاف یاتاقان پوشش انتهایی تغییر شکل داده و ترک خورده‌اند.
این مشکلات بیشتر در قطعات آهنگری شده موتورهای آهنربای دائم متوسط و بزرگ رخ می‌دهد. از آنجایی که پوشش انتهایی یک قطعه معمولی به شکل صفحه است، ممکن است در طول فرآیندهای آهنگری و تولید دچار تغییر شکل زیادی شود. برخی از موتورهای آهنربای دائم در طول انبارداری دچار ترک‌هایی در محفظه یاتاقان غلتشی می‌شوند که باعث ایجاد سر و صدا در حین کار موتور آهنربای دائم و حتی مشکلات جدی در کیفیت تمیز کردن سوراخ‌ها می‌شود.
هنوز برخی عوامل نامشخص در سیستم یاتاقان غلتشی وجود دارد. موثرترین روش بهبود، تطبیق منطقی پارامترهای یاتاقان غلتشی با پارامترهای موتور آهنربای دائم است. قوانین طراحی تطبیق بر اساس بار موتور آهنربای دائم و ویژگی‌های عملیاتی نیز نسبتاً کامل شده‌اند. این پیشرفت‌های نسبتاً خوب می‌توانند به طور مؤثر و قابل توجهی مشکلات سیستم یاتاقان موتور آهنربای دائم را کاهش دهند.
۱۴. مزایای فنی آنهویی مینگتنگ
مینگتنگ(https://www.mingtengmotor.com/)با استفاده از تئوری طراحی مدرن موتور آهنربای دائم، نرم‌افزار طراحی حرفه‌ای و برنامه طراحی ویژه موتور آهنربای دائم خود-توسعه‌یافته، میدان الکترومغناطیسی، میدان سیال، میدان دما، میدان تنش و غیره موتور آهنربای دائم را شبیه‌سازی و محاسبه می‌کند، ساختار مدار مغناطیسی را بهینه می‌کند، راندمان انرژی موتور آهنربای دائم را بهبود می‌بخشد و مشکلات تعویض یاتاقان موتورهای آهنربای دائم بزرگ در محل و مشکل مغناطیس‌زدایی آهنربای دائم را حل می‌کند و اساساً استفاده قابل اعتماد از موتورهای آهنربای دائم را تضمین می‌کند.
قطعات فورج شده شفت معمولاً از قطعات فورج شده شفت فولادی آلیاژی 35CrMo، 42CrMo، 45CrMo ساخته می‌شوند. هر دسته از شفت‌ها طبق الزامات «شرایط فنی شفت‌های فورج شده» تحت آزمایش‌های کشش، ضربه، سختی و غیره قرار می‌گیرند. یاتاقان‌ها را می‌توان در صورت نیاز از SKF یا NSK وارد کرد.
به منظور جلوگیری از خوردگی یاتاقان توسط جریان شفت، مینگتنگ یک طرح عایق‌بندی برای مجموعه یاتاقان انتهایی اتخاذ کرده است که می‌تواند اثر یاتاقان‌های عایق را ایجاد کند و هزینه آن بسیار کمتر از یاتاقان‌های عایق‌بندی است. این امر عمر مفید یاتاقان‌های موتور آهنربای دائم را تضمین می‌کند.
تمام روتورهای موتور آهنربای دائم سنکرون با درایو مستقیم مینگتنگ دارای ساختار پشتیبانی ویژه هستند و تعویض یاتاقان‌ها در محل مشابه موتورهای آهنربای دائم آسنکرون است. تعویض و نگهداری بعدی یاتاقان می‌تواند در هزینه‌های لجستیک، زمان نگهداری صرفه‌جویی کند و قابلیت اطمینان تولید کاربر را بهتر تضمین کند.
حق نشر: این مقاله بازنشری از شماره عمومی WeChat با عنوان «تحلیلی بر فناوری عملی موتورهای الکتریکی» است، لینک اصلی:
https://mp.weixin.qq.com/s/77Yk7lfjRWmiiMZwBBTNAQ
این مقاله بیانگر دیدگاه‌های شرکت ما نیست. اگر نظرات یا دیدگاه‌های متفاوتی دارید، لطفاً ما را اصلاح کنید!
زمان ارسال: ۲۱ فوریه ۲۰۲۵