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Ci sono diverse somiglianze strutturali tra verticale e motori orizzontali; entrambi i tipi utilizzano cuscinetti per il supporto del rotore. I cuscinetti svolgono un ruolo importante nel garantire un funzionamento regolare del motore assorbendo le forze causate dal peso del rotore. Nonostante le somiglianze strutturali, l'orientamento del motore svolge un ruolo significativo nella distribuzione e nel supporto di queste forze.
L'orientamento del motore determina la natura delle forze sui cuscinetti. In un motore orizzontale, il peso del rotore agisce come un carico radiale sui cuscinetti a entrambe le estremità ed è equamente ripartito tra loro. Nel caso di un motore verticale, il peso del rotore diventa un carico assiale. Questo spostamento richiede che i cuscinetti gestiscano un diverso tipo di forza, il che influisce sulla loro progettazione e selezione.
Nei motori orizzontali, i cuscinetti hanno un carico radiale maggiore sui cuscinetti a causa della gravità del rotore. Questo carico radiale, che agisce perpendicolarmente all'asse dell'albero, è equamente condiviso tra i due cuscinetti. In questo modo, il rotore rimane bilanciato e funziona con efficienza mentre i cuscinetti lo supportano con stabilità.
Nei motori verticali, la gravità tira il rotore lungo l'albero motore. Mentre nei motori orizzontali, i cuscinetti sopportano i carichi radiali, nei motori verticali, i cuscinetti sono impostati per sopportare questa forza assiale del rotore. A sua volta, ciò significa che i cuscinetti devono essere in grado di gestire carichi assiali sostanziali per mantenere il rotore in posizione e far funzionare correttamente il motore.
In parole povere, si presume che il motore non sia soggetto a forze assiali e radiali esterne, diverse dal peso del rotore. Inoltre, per lievi disallineamenti delle linee centrali dello statore e del rotore, che possono verificarsi facilmente in normali condizioni operative, qualsiasi traferro asimmetrico si tradurrebbe in un carico radiale. Queste sono ipotesi necessarie solo per semplificare la spiegazione di base delle principali forze che influenzano i cuscinetti e per chiarire meglio il loro ruolo in diversi orientamenti del motore.
I cuscinetti nei motori sono generalmente disposti in modo che un'estremità sia posizionata e l'altra estremità sia libera. Il cuscinetto dell'estremità di posizionamento è progettato per accettare carichi assiali, mantenendo il corretto allineamento del rotore. Il cuscinetto dell'estremità libera può accettare carichi radiali e consente una certa espansione termica e un leggero disallineamento senza sottoporre i cuscinetti a sollecitazioni aggiuntive.
Il cuscinetto terminale fisso o di posizionamento supporta carichi assiali e radiali, garantendo stabilità e allineamento preciso al rotore. D'altro canto, il cuscinetto terminale flottante gestisce la maggior parte dei carichi radiali, consentendo il movimento assiale causato dall'espansione termica o da altre cause. Nei motori verticali, il peso del rotore applica una forza assiale al cuscinetto terminale di posizionamento, e questo cuscinetto deve essere progettato per accettare questo carico senza usura o guasti significativi.
Per dirla in modo chiaro, vengono definiti i termini "estremità di estensione dell'albero" e "estremità di estensione non dell'albero". L'estremità di estensione dell'albero è quella con cui l'albero motore sporge dall'alloggiamento del motore, che di solito viene utilizzata per la connessione ad altre parti meccaniche. L'estremità di estensione non dell'albero si trova sul lato opposto del motore.
Che l'estremità estesa dell'albero sia in alto o in basso, ci sono principi simili nella configurazione del cuscinetto e nella distribuzione del carico per un motore verticale. La preoccupazione di base è che il cuscinetto all'estremità di posizionamento sia opportunamente progettato per sopportare il carico assiale per sostenere il peso del rotore e forze extra durante il funzionamento.
Tre aspetti da notare:
1. Selezione dei cuscinetti su entrambe le estremità
Poiché l'estremità di posizionamento sopporta la forza assiale, un cuscinetto che può sopportare la forza assiale deve essere selezionato all'estremità di posizionamento. Non importa per l'estremità non posizionata. La selezione più comune è che i cuscinetti a sfere a gola profonda e i cuscinetti a sfere a contatto obliquo, ecc., che possono sopportare carichi assiali, possono essere utilizzati come estremità di posizionamento; i cuscinetti a rulli cilindrici della serie NU/N non possono sopportare carichi assiali e non possono essere utilizzati come estremità di posizionamento. I cuscinetti a rulli sferici possono sopportare carichi assiali, ma quando sopportano carichi assiali, una delle due file di rulli verrà sovraccaricata così facilmente, e quindi i problemi effettivi specifici devono essere analizzati in particolare.
2. Sull'estremità dell'estensione dell'albero è presente un carico radiale.
In altre parole, se c'è un carico radiale esterno all'estremità dell'estensione dell'albero, il cuscinetto sopporta la gravità del rotore e quindi la forza assiale sarà relativamente grande. Allo stesso tempo, se visto da un'altra estremità, l'estremità non estesa all'albero sembra non avere alcun carico. Quando questo è il caso, allora la dimensione del cuscinetto sull'estremità estesa sarà maggiore e quella dell'estremità non estesa più piccola. Questo tipo di abbinamento delle dimensioni del cuscinetto renderà le sue prestazioni e il suo costo sproporzionati. Non è economico e potrebbe anche causare alcuni problemi al cuscinetto. 3. Comodità nella manutenzione Nella manutenzione del cuscinetto, la condizione di carico del cuscinetto su un'estremità e sull'altra estremità.
3. Comodità di manutenzione
Poiché il cuscinetto di posizionamento dovrà sopportare carichi combinati in senso assiale e radiale, tenderà a necessitare di manutenzione più frequente e sarà smontato più frequentemente.
Quindi, quando si individua il cuscinetto che richiede una maggiore manutenzione all'estremità non estesa dell'albero, durante la manutenzione, si deve considerare se ci sono ulteriori passaggi nello smontaggio della ventola, del parabrezza e di altri componenti. Non possiamo rispondere in una parola se è meglio mettere il cuscinetto di posizionamento di un motore verticale in alto o in basso. Ogni scelta deve adattarsi alle corrispondenti condizioni di lavoro. Solo dopo aver compreso i principi di base possiamo adattarci ai cambiamenti e fare scelte appropriate.
Conclusione
È importante comprendere le somiglianze e le differenze strutturali tra motori verticali e orizzontali, con particolare attenzione alle forze e alle configurazioni dei cuscinetti. Un'analisi completa delle forze sui cuscinetti, insieme alla considerazione delle implicazioni di varie configurazioni dei cuscinetti, sarà utile per prendere decisioni informate per l'ottimizzazione e la manutenzione della progettazione del motore. Questo approccio garantirà che il funzionamento efficiente e affidabile del motore avvenga in molte applicazioni.
