Порівняно з горизонтальними двигунами, вертикальні двигуни, особливо великогабаритні, мають особливу систему підшипників, в якій на одному кінці використовуються радіально -упорні шарикопідшипники. З - за унікальної конструкції радіально - завзятих шарикопідшипників вкрай важливо, щоб підшипники ніколи не встановлювалися у зворотному напрямку, так як це призведе до їх негайного виходу з ладу. Якщо підшипники не встановлені правильно або під час роботи двигуна відбувається їхнє осьове зміщення, це може спричинити ненормальні вібрації та незвичайні шуми.
Проблеми шуму у вертикальних двигунах
Вертикальні двигуни, особливо великогабаритні, відрізняються особливою конструкцією підшипників, які часто оснащені радіально упорними шарикопідшипниками на одному кінці. Ця прецизійна конструкція підшипника може бути пошкоджена за неправильної орієнтації при складанні. Крім того, неправильне встановлення підшипника або осьове зміщення під час роботи двигуна можуть викликати ненормальну вібрацію та шум.
Однорядні радіально-упорні шарикопідшипники спеціально розроблені для витримування комбінованих навантажень, що дозволяє їм витримувати значні осьові сили в одному напрямку. У вертикальних двигунах ці підшипники зазвичай використовуються на кінці, що не має подовження валу, для управління осьовими силами, що перевищують вантажність радіальних шарикопідшипників. Їхні розміри сумісні з відповідними однорядними радіальними підшипниками, що використовуються в двигуні, що дозволяє уникнути потенційних проблем, що виникають при перепроектуванні конструкції.
Застосування радіально - наполегливих шарикопідшипників у вертикальних двигунах дозволяє витримувати значні осьові сили і підтримувати збалансоване положення між ротором і статором. У цих застосуваннях ці підшипники зазвичай встановлюються парами, щоб задовольнити різні експлуатаційні вимоги. Завдяки стратегічному розташуванню підшипників можна додати осьову силу, що врівноважує вагу ротора двигуна, що забезпечує стабільне осьове відносне положення між ротором та статором.
Під час роботи двигуна як опорні, так і підвісні конфігурації радіально - завзятих шарикопідшипників створюють певні проблеми. Зокрема, будь-яке осьове зміщення або вібрація можуть спричинити нестабільну роботу та шум. Крім осьового узгодження розмірів, після подачі живлення магнітні центри статора та ротора мимоволі вирівнюються під дією електромагнітної сили.
Що стосується вибору конфігурації підшипників двигуна, можна вжити кількох заходів. До них відносяться використання парних радіально-упорних шарикопідшипників для ефективного контролю осьового зміщення, застосування трипідшипникової конструкції для підвищення стабільності та реалізація відповідного попереднього зміщення між статором і ротором. Однак важливо відзначити, що розміри попереднього усунення повинні контролюватись у межах прийнятних значень, щоб уникнути несприятливих наслідків. Крім того, під час зберігання, транспортування та випробувань вертикальних двигунів агрегат повинен підтримуватися у правильному вертикальному положенні, щоб запобігти пошкодженню підшипників унаслідок неналежної дії зовнішніх сил.
Проблеми вібрації у великих вертикальних двигунах
Тепер ми зосередимося на проблемах вібрації двигунів для великих вертикальних насосів. Такі двигуни зазвичай мають значні опори циліндрів та загальну висоту, працюють із частотою обертання близько 1500 об/хв. У верхніх підшипниках зазвичай використовуються ковзні або підшипники кочення; проте проблеми вібрації підшипників, що ковзають, як правило, пов'язані з регулюванням направляючих втулок і, отже, виходять за рамки даного обговорення. Ми зосередимося на проблемах вібрації в двигунах із підшипниками кочення у верхньому положенні, конструкція яких включає двигун, опору циліндра, корпус насоса та впускні/випускні трубопроводи.
Амплітуда вібрації максимальна у верхній частині двигуна та поступово зменшується вниз з чіткою спрямованою структурою. Під час випробувань двигуна всуху, коли двигун підключений до опорного корпусу, але не до ротора насоса, домінуюча частота вібрації збігається зі швидкістю обертання. Однак після підключення двигуна до ротора насоса домінуюча частота може зміститися до 2X.
Вібрація двигуна поступово зменшується з висотою, демонструючи спрямовані характеристики. Частота вібрації може значно змінитись після з'єднання двигуна з насосом. Наприклад, проблеми з вібрацією двигуна можуть бути викликані кількома факторами: надмірна вібрація під час початкового введення в експлуатацію, після заміни або ремонту двигуна або постійна вібрація, незважаючи на відключення ротора насоса під час роботи.
Вібрація двигуна може мати кілька джерел, включаючи сам двигун, опорний циліндр, корпус насоса та впускні/випускні трубопроводи.
Вібрація двигуна може бути спричинена різними внутрішніми факторами. Недостатня точність балансування є критичною проблемою, особливо в системах із опорним циліндром у поєднанні з двигуном, де загальна жорсткість низька. Навіть незначний дисбаланс може спричинити значну вібрацію двигуна. Однак зменшення дисбалансу часто виявляється ефективним засобом пом'якшення вібрації. Крім того, неправильне встановлення підшипників часто сприяє вібрації двигуна. Наприклад, коли верхній підшипник несе навантаження, а нижній підшипник забезпечує опору та напрямок, ротор залишається підвішеним. Це пояснює, чому верхній підшипник часто виходить з ладу першим. Перевірка розподілу навантаження на обидва підшипники може запобігти таким проблемам.
Недостатня жорсткість опорної конструкції може спричинити проблеми з вібрацією. Коли двигун підключений до опорної конструкції, поступово виявляються властиві їй вади жорсткості. Щоб визначити, в чому полягає проблема - у двигуні або опорної конструкції, можна провести окремі випробування на випробувальному стенді: одне з одним тільки двигуном, а інше з двигуном і опорною конструкцією разом. Одночасно з цим можна зменшити вплив шляхом посилення опори та застосування методів регулювання.
Структурний резонанс у деяких двигунах може впливати на рівень вібрації. Практичні випробування показують, що резонансні частоти можуть проводити роботу в діапазоні ±160 об/хв, іноді безпосередньо впливаючи на номінальну швидкість. У таких випадках для зменшення вібрації необхідні експериментальна перевірка та підвищення точності двигуна. Структурний резонанс може суттєво впливати на вібрацію двигуна; для зменшення цього ефекту необхідні експериментальне підтвердження та підвищення точності двигуна.
При вирішенні проблем вібрації необхідно комплексно враховувати різні фактори та вживати цілеспрямованих заходів. До них можуть належати підвищення точності балансування, забезпечення загального вертикального вирівнювання, регулювання зазорів підшипників, додавання тимчасових опор та перепроектування конструкції опори барабана. При реалізації тимчасових заходів підтримки необхідно забезпечити розташування опорних точок у верхній частині двигуна та відповідним чином відрегулювати зусилля опори для досягнення значного зниження вібрації.
