Vòng bi định vị của động cơ đứng nên được đặt ở đầu trên hay đầu dưới?

Giới thiệu

Sự tương đồng về cấu trúc giữa động cơ dọc và động cơ ngang

Có một số điểm tương đồng về cấu trúc giữa thẳng đứng và động cơ ngang; cả hai loại đều sử dụng ổ trục để hỗ trợ rotor. Ổ trục đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp hoạt động trơn tru của động cơ bằng cách hấp thụ các lực do trọng lượng của rotor gây ra. Mặc dù có những điểm tương đồng về cấu trúc, hướng của động cơ đóng vai trò quan trọng trong việc phân phối và chịu lực của các lực này.

Lực tác dụng lên ổ bi trong động cơ đứng và động cơ nằm

Hướng của động cơ xác định bản chất của lực tác dụng lên ổ trục. Trong động cơ nằm ngang, trọng lượng của rô-to đóng vai trò là tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ trục ở cả hai đầu và được chia đều giữa chúng. Trong trường hợp động cơ thẳng đứng, trọng lượng của rô-to trở thành tải trọng trục. Sự dịch chuyển này đòi hỏi ổ trục phải xử lý một loại lực khác, tác động đến thiết kế và lựa chọn của chúng.

Lực chịu lực trong động cơ dọc và ngang

Lực trong động cơ nằm ngang

Trong động cơ nằm ngang, ổ trục có tải trọng hướng tâm lớn đến ổ trục do lực hấp dẫn của rô-to. Tải trọng hướng tâm này, tác dụng vuông góc với trục của trục, được chia đều giữa hai ổ trục. Theo cách này, rô-to vẫn cân bằng và chạy hiệu quả trong khi ổ trục hỗ trợ nó một cách ổn định.

Lực trong động cơ đứng

Trong động cơ thẳng đứng, trọng lực kéo rôto dọc theo trục động cơ. Trong khi ở động cơ nằm ngang, ổ trục chịu tải trọng hướng tâm, thì ở động cơ thẳng đứng, ổ trục được thiết lập để chịu lực dọc trục của rôto. Đổi lại, điều này có nghĩa là ổ trục phải có khả năng xử lý tải trọng dọc trục đáng kể để giữ rôto tại chỗ và giữ cho động cơ chạy bình thường.

Điều kiện giả định

Nói một cách đơn giản, người ta cho rằng động cơ không chịu tác động của lực hướng trục và hướng kính bên ngoài, ngoài trọng lượng của rô-to. Ngoài ra, đối với sự sai lệch nhỏ giữa các đường tâm của stato và rô-to, điều này dễ xảy ra trong điều kiện vận hành bình thường, bất kỳ khe hở không khí không đối xứng nào cũng sẽ dẫn đến tải hướng kính. Đây chỉ là những giả định cần thiết để đơn giản hóa lời giải thích cơ bản về các lực chính tác động đến ổ trục và làm rõ hơn vai trò của chúng ở các hướng động cơ khác nhau.

Cấu hình vòng bi động cơ

Cấu hình vòng bi động cơ điển hình

Vòng bi trong động cơ thường được sắp xếp sao cho một đầu được định vị và đầu kia được tự do. Vòng bi định vị được thiết kế để chịu tải trọng trục, duy trì sự căn chỉnh thích hợp của rô-to. Vòng bi đầu tự do có thể chịu tải trọng hướng kính và cho phép một số giãn nở nhiệt và lệch nhẹ mà không tạo thêm ứng suất lên vòng bi.

Trách nhiệm chịu tải

Vòng bi cố định hoặc định vị hỗ trợ tải trọng hướng trục và hướng kính trong khi vẫn đảm bảo độ ổn định và căn chỉnh chính xác cho rô-to. Mặt khác, vòng bi nổi quản lý phần lớn tải trọng hướng kính, cho phép chuyển động hướng trục do giãn nở nhiệt hoặc các nguyên nhân khác. Trong động cơ thẳng đứng, trọng lượng của rô-to tác dụng lực hướng trục lên vòng bi định vị và vòng bi này phải được thiết kế để chịu được tải trọng này mà không bị mài mòn hoặc hỏng hóc đáng kể.

Sử dụng Đầu nối dài trục và Đầu nối không trục

Định nghĩa và giải thích các thuật ngữ

Nói một cách rõ ràng, các thuật ngữ “đầu kéo dài trục” và “đầu không kéo dài trục” được định nghĩa. Đầu kéo dài trục là đầu mà trục động cơ nhô ra khỏi vỏ động cơ, thường được sử dụng để kết nối với các bộ phận cơ khí khác. Đầu kéo dài không phải trục nằm ở phía đối diện của động cơ.

Định vị các đầu nối trục

Cho dù đầu trục mở rộng ở trên hay dưới, thì vẫn có những nguyên tắc tương tự trong cấu hình ổ trục và phân phối tải cho động cơ thẳng đứng. Mối quan tâm cơ bản là ổ trục ở đầu định vị được thiết kế phù hợp để chịu tải trọng trục để giữ trọng lượng của rôto và các lực bổ sung khi vận hành.

Ba khía cạnh cần lưu ý:

1. Lựa chọn ổ trục ở cả hai đầu

Vì đầu định vị chịu lực dọc, nên phải chọn ổ trục có thể chịu lực dọc ở đầu định vị. Đối với đầu không định vị thì không quan trọng. Lựa chọn phổ biến nhất là ổ bi rãnh sâu và ổ bi tiếp xúc góc, v.v., có thể chịu tải trọng dọc, có thể dùng làm đầu định vị; ổ bi con lăn trụ loại NU/N không chịu tải trọng dọc và không dùng làm đầu định vị. Ổ bi con lăn cầu có thể chịu tải trọng dọc, nhưng khi chịu tải trọng dọc, một trong hai hàng con lăn sẽ dễ bị quá tải, do đó phải phân tích cụ thể các vấn đề thực tế.

2. Có tải trọng hướng tâm ở đầu trục kéo dài.

Nói cách khác, nếu có tải trọng hướng tâm bên ngoài ở cuối phần kéo dài trục, ổ trục chịu lực hấp dẫn của rôto và do đó lực dọc trục sẽ tương đối lớn. Đồng thời, nếu nhìn từ đầu khác, đầu không kéo dài trục dường như không có bất kỳ tải trọng nào. Khi đó, kích thước ổ trục ở đầu kéo dài sẽ lớn hơn và kích thước của đầu không kéo dài sẽ nhỏ hơn. Kiểu khớp kích thước ổ trục này sẽ khiến hiệu suất và chi phí của nó không cân xứng. Không kinh tế và nó cũng có thể gây ra một số vấn đề cho ổ trục. 3. Thuận tiện trong bảo trì Trong bảo trì ổ trục, tình trạng tải của ổ trục ở một đầu và đầu kia.

3. Thuận tiện bảo trì

Vì ổ trục định vị sẽ chịu tải trọng kết hợp theo hướng trục và hướng kính nên ổ trục này cần được bảo trì thường xuyên hơn và tháo rời thường xuyên hơn.

Sau đó, khi định vị ổ trục cần bảo dưỡng nhiều hơn ở đầu không kéo dài của trục, trong quá trình bảo dưỡng, người ta phải xem xét xem có các bước bổ sung nào trong việc tháo rời quạt, kính chắn gió và các thành phần khác không. Chúng ta không thể trả lời trong một từ liệu có nên đặt ổ trục định vị của động cơ thẳng đứng ở trên hay dưới. Mỗi lựa chọn cần phải thích ứng với các điều kiện làm việc tương ứng. Chỉ sau khi hiểu các nguyên tắc cơ bản, chúng ta mới có thể thích ứng với các thay đổi và đưa ra các lựa chọn phù hợp.

Kết luận
Việc hiểu được những điểm tương đồng và khác biệt về cấu trúc giữa động cơ thẳng đứng và nằm ngang, đặc biệt chú ý đến lực và cấu hình ổ trục, là rất quan trọng. Phân tích toàn diện các lực tác động lên ổ trục, cùng với việc xem xét các tác động của nhiều cấu hình ổ trục khác nhau, sẽ có lợi trong việc đưa ra quyết định sáng suốt để tối ưu hóa thiết kế và bảo trì động cơ. Cách tiếp cận này sẽ đảm bảo rằng hoạt động của động cơ diễn ra hiệu quả và đáng tin cậy trong nhiều ứng dụng.