U usporedbi s horizontalnim motorima, vertikalni motori, posebno oni veliki, imaju poseban sustav ležaja koji na jednom kraju koristi kuglične ležajeve s kutnim kontaktom. Zbog-jedinstvenog dizajna kugličnih ležajeva s kutnim kontaktom, neophodno je da se ležajevi nikad ne ugrađuju u obrnutom smjeru jer će to uzrokovati trenutačni kvar. Ako ležajevi nisu ispravno postavljeni ili ako se aksijalno ne poravnaju dok motor radi, to može uzrokovati abnormalne vibracije i neuobičajenu buku.
Problemi s bukom u vertikalnim motorima
Vertikalni motori, posebno veliki, imaju poseban dizajn ležaja koji je često opremljen kugličnim ležajevima s kutnim kontaktom na jednom kraju. Ovaj precizni dizajn ležaja može se oštetiti ako se nepravilno usmjeri tijekom sastavljanja. Osim toga, nepravilna ugradnja ležaja ili aksijalni pomak tijekom rada motora mogu uzrokovati abnormalne vibracije i buku.
Jednoredni kuglični ležajevi s kutnim kontaktom posebno su dizajnirani da izdrže kombinirana opterećenja, što im omogućuje da izdrže značajne aksijalne sile u jednom smjeru. Kod vertikalnih motora, ovi se ležajevi obično koriste na produžetku bez vratila za podnošenje aksijalnih sila koje premašuju kapacitet opterećenja kugličnih ležajeva s dubokim utorima. Njihove dimenzije su kompatibilne s odgovarajućim jednorednim radijalnim ležajevima koji se koriste u motoru, čime se izbjegavaju potencijalni problemi koji se javljaju pri redizajniranju dizajna.
Korištenje kugličnih ležajeva s kutnim kontaktom u vertikalnim motorima omogućuje im da izdrže značajne aksijalne sile i održavaju uravnotežen položaj između rotora i statora. U takvim primjenama ti se ležajevi obično ugrađuju u parovima kako bi zadovoljili različite radne zahtjeve. Strateškim postavljanjem ležajeva, može se primijeniti aksijalna sila da uravnoteži težinu rotora motora, što rezultira stabilnim aksijalnim relativnim položajem između rotora i statora.
I potporne i viseće konfiguracije kugličnih ležajeva s kutnim kontaktom predstavljaju svoje izazove tijekom rada motora. Konkretno, svako aksijalno pomicanje ili vibracija može uzrokovati nestabilan rad i buku. Osim aksijalnog dimenzionalnog usklađivanja, nakon primjene snage, magnetska središta statora i rotora spontano se poravnaju pod utjecajem elektromagnetske sile.
Kada se radi o odabiru konfiguracije ležaja motora, može se poduzeti nekoliko mjera. To uključuje upotrebu uparenih kugličnih ležajeva s kutnim kontaktom za učinkovitu kontrolu aksijalnog pomaka, upotrebu dizajna s tri ležaja za poboljšanje stabilnosti i implementaciju odgovarajućeg predpomaka između statora i rotora. Međutim, važno je napomenuti da se količina predpomaka mora kontrolirati unutar prihvatljivih granica kako bi se izbjegli štetni učinci. Osim toga, tijekom skladištenja, transporta i testiranja vertikalnih motora, jedinica se mora održavati u ispravnom okomitom položaju kako bi se spriječilo oštećenje ležajeva zbog nepravilnog izlaganja vanjskim silama.
Problemi s vibracijama u velikim vertikalnim motorima
Sada ćemo se usredotočiti na probleme s vibracijama u velikim vertikalnim motorima pumpi. Takvi motori obično imaju značajne ležajeve cilindara i ukupnu visinu, radeći na oko 1500 o/min. Gornji ležajevi obično koriste klizne ili antifrikcijske ležajeve; međutim, problemi vibracija kliznog ležaja obično su povezani s podešavanjem čahure vodilice i stoga su izvan opsega ove rasprave. Usredotočit ćemo se na probleme s vibracijama u motorima s ležajevima u gornjem položaju, čiji dizajn uključuje motor, oslonac cilindra, kućište pumpe i usisne/ispušne cijevi.
Amplituda vibracija najveća je na vrhu motora i postupno se smanjuje prema dolje s jasnim uzorkom usmjerenja. Tijekom suhog ispitivanja motora, kada je motor spojen na kućište nosača, ali ne i na rotor pumpe, dominantna frekvencija vibracija je ista kao i brzina vrtnje. Međutim, nakon spajanja motora na rotor pumpe, dominantna frekvencija može se pomaknuti do 2X.
Vibracije motora postupno se smanjuju s visinom, pokazujući usmjerene karakteristike. Frekvencija vibracija može se značajno promijeniti nakon spajanja motora na pumpu. Na primjer, problemi s vibracijama motora mogu biti uzrokovani nekoliko čimbenika: prekomjerne vibracije tijekom prvog puštanja u rad, nakon zamjene ili popravka motora ili stalne vibracije unatoč tome što je rotor pumpe isključen tijekom rada.
Vibracije motora mogu dolaziti iz nekoliko izvora, uključujući sam motor, potporni cilindar, kućište pumpe i usisne/ispušne vodove.
Vibracije motora mogu biti uzrokovane različitim unutarnjim čimbenicima. Nedovoljna točnost balansiranja je kritičan problem, posebno u sustavima potpornih cilindara povezanih s motorom gdje je ukupna krutost niska. Čak i mala neuravnoteženost može uzrokovati značajne vibracije motora. Međutim, smanjenje neravnoteže često je učinkovito u ublažavanju vibracija. Osim toga, nepravilna ugradnja ležaja često pridonosi vibracijama motora. Na primjer, kada gornji ležaj nosi opterećenje, a donji ležaj pruža potporu i smjer, rotor ostaje ovješen. Ovo objašnjava zašto gornji ležaj često prvi pokvari. Provjera raspodjele opterećenja na oba ležaja može spriječiti takve probleme.
Nedovoljna krutost potporne strukture može uzrokovati probleme s vibracijama. Kada je motor spojen na potpornu strukturu, njegova inherentna ograničenja krutosti postupno postaju očita. Kako bi se utvrdilo je li problem - u motoru ili potpornoj strukturi, odvojena ispitivanja mogu se provesti na ispitnom stolu: jedno samo s motorom, a drugo zajedno s motorom i potpornom strukturom. U isto vrijeme, utjecaj se može smanjiti jačanjem potpore i primjenom tehnika prilagodbe.
Strukturna rezonancija u nekim motorima može značajno utjecati na razine vibracija. Terenski testovi pokazuju da rezonantne frekvencije mogu utjecati na rad u rasponu od ±160 o/min, ponekad izravno utječući na nazivnu brzinu. U takvim slučajevima potrebna je eksperimentalna provjera i poboljšanje točnosti motora kako bi se smanjile vibracije. Strukturna rezonancija može imati značajan učinak na vibracije motora; Potrebna je eksperimentalna potvrda i poboljšanje preciznosti motora kako bi se smanjio ovaj učinak.
Pri rješavanju problema vibracija potrebno je cjelovito uzeti u obzir različite čimbenike i poduzimati ciljane mjere. To može uključivati poboljšanje točnosti balansiranja, osiguravanje ukupnog okomitog poravnanja, podešavanje zazora ležaja, dodavanje privremenih oslonaca i redizajniranje potporne strukture bubnja. Prilikom provedbe mjera privremene potpore, potrebno je osigurati da se točke potpore nalaze na vrhu motora i da se sila potpore prilagodi prema tome kako bi se postiglo značajno smanjenje vibracija.
