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Es gibt mehrere strukturelle Ähnlichkeiten zwischen vertikal und Horizontalmotoren; beide Typen verwenden Lager zur Unterstützung des Rotors. Die Lager spielen eine wichtige Rolle für einen reibungslosen Betrieb des Motors, indem sie die durch das Gewicht des Rotors verursachten Kräfte absorbieren. Trotz der strukturellen Ähnlichkeiten spielt die Ausrichtung des Motors eine bedeutende Rolle bei der Verteilung und Aufnahme dieser Kräfte.
Die Ausrichtung des Motors bestimmt die Art der Kräfte, die auf die Lager wirken. Bei einem horizontalen Motor wirkt das Gewicht des Rotors als radiale Last auf die Lager an beiden Enden und wird gleichmäßig auf sie verteilt. Bei einem vertikalen Motor wird das Gewicht des Rotors zu einer axialen Last. Diese Verschiebung erfordert, dass die Lager eine andere Art von Kraft bewältigen, was sich auf ihre Konstruktion und Auswahl auswirkt.
Bei horizontalen Motoren sind die Lager aufgrund der Schwerkraft des Rotors einer großen radialen Belastung ausgesetzt. Diese radiale Belastung, die senkrecht zur Wellenachse wirkt, wird gleichmäßig auf die beiden Lager verteilt. Auf diese Weise bleibt der Rotor im Gleichgewicht und läuft effizient, während die Lager ihn stabil stützen.
Bei vertikalen Motoren zieht die Schwerkraft den Rotor entlang der Motorwelle. Während bei horizontalen Motoren die Lager die radialen Lasten tragen, sind die Lager bei vertikalen Motoren so eingestellt, dass sie diese axiale Kraft des Rotors tragen. Dies wiederum bedeutet, dass die Lager in der Lage sein müssen, erhebliche axiale Lasten zu bewältigen, um den Rotor an Ort und Stelle zu halten und den Motor ordnungsgemäß laufen zu lassen.
Vereinfacht wird angenommen, dass der Motor außer dem Gewicht des Rotors keinen externen axialen und radialen Kräften ausgesetzt ist. Auch bei leichten Fehlausrichtungen der Stator- und Rotormittellinien, die unter normalen Betriebsbedingungen leicht auftreten können, würde jeder asymmetrische Luftspalt zu einer radialen Belastung führen. Diese Annahmen sind nur notwendig, um die grundlegende Erklärung der Hauptkräfte, die auf die Lager wirken, zu vereinfachen und ihre Rolle bei unterschiedlichen Motorausrichtungen klarer zu machen.
Lager in Motoren sind im Allgemeinen so angeordnet, dass ein Ende fixiert und das andere Ende frei ist. Das Fixierlager ist so ausgelegt, dass es axiale Lasten aufnehmen kann und so die richtige Ausrichtung des Rotors aufrechterhält. Das Lager am freien Ende kann radiale Lasten aufnehmen und lässt eine gewisse Wärmeausdehnung und leichte Fehlausrichtung zu, ohne die Lager zusätzlich zu belasten.
Das Festlager oder Positionierlager trägt axiale und radiale Lasten und sorgt gleichzeitig für Stabilität und präzise Ausrichtung des Rotors. Das Loslager hingegen bewältigt den Großteil der radialen Lasten und ermöglicht axiale Bewegungen, die durch Wärmeausdehnung oder andere Ursachen verursacht werden. Bei vertikalen Motoren übt das Gewicht des Rotors eine axiale Kraft auf das Positionierlager aus. Dieses Lager muss so konstruiert sein, dass es diese Last ohne nennenswerten Verschleiß oder Ausfall aufnehmen kann.
Um es klar zu sagen, werden die Begriffe „Wellenende“ und „kein Wellenende“ definiert. Das Wellenende ist das, womit die Motorwelle aus dem Motorgehäuse herausragt und das normalerweise zur Verbindung mit anderen mechanischen Teilen verwendet wird. Das nicht-Wellenende befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Motors.
Unabhängig davon, ob sich das verlängerte Ende der Welle oben oder unten befindet, gelten für die Lagerkonfiguration und Lastverteilung bei einem vertikalen Motor ähnliche Prinzipien. Das grundlegende Anliegen besteht darin, dass das Lager am Positionierungsende so konstruiert ist, dass es die axiale Last aufnehmen kann, um das Gewicht des Rotors und zusätzliche Kräfte im Betrieb zu halten.
Drei Aspekte sind zu beachten:
1. Auswahl der Lager an beiden Enden
Da das Positionierungsende axiale Kräfte trägt, muss am Positionierungsende ein Lager ausgewählt werden, das axiale Kräfte tragen kann. Für das nicht positionierte Ende spielt das keine Rolle. Die häufigste Auswahl ist, dass Rillenkugellager und Schrägkugellager usw., die axiale Lasten tragen können, als Positionierungsenden verwendet werden können; Zylinderrollenlager der NU/N-Serie können keine axialen Lasten tragen und können nicht als Positionierungsenden verwendet werden. Die Pendelrollenlager können axiale Lasten tragen, aber wenn axiale Lasten getragen werden, wird eine der beiden Rollenreihen so leicht überlastet, und daher müssen die spezifischen tatsächlichen Probleme besonders analysiert werden.
2. Am Wellenende liegt eine radiale Belastung an.
Mit anderen Worten: Wenn am Ende der Wellenverlängerung eine externe radiale Last wirkt, trägt das Lager die Schwerkraft des Rotors und somit ist die Axialkraft relativ groß. Gleichzeitig scheint das Ende ohne Wellenverlängerung von der anderen Seite aus betrachtet unbelastet zu sein. In diesem Fall ist die Lagergröße am verlängerten Ende größer und die am nicht verlängerten Ende kleiner. Bei dieser Art der Lagergrößenanpassung stehen Leistung und Kosten in keinem Verhältnis. Sie ist nicht wirtschaftlich und könnte außerdem zu Lagerproblemen führen. 3. Einfache Wartung Bei der Lagerwartung wird der Belastungszustand des Lagers an einem und am anderen Ende berücksichtigt.
3. Bequemlichkeit der Wartung
Da das Positionierungsendlager kombinierte Belastungen in axialer und radialer Hinsicht tragen muss, muss es tendenziell häufiger gewartet und auseinandergebaut werden.
Wenn man dann das Lager, das einen höheren Wartungsaufwand erfordert, am nicht verlängerten Ende der Welle lokalisiert, muss man während der Wartung berücksichtigen, ob zusätzliche Schritte zum Zerlegen des Lüfters, der Windschutzscheibe und anderer Komponenten erforderlich sind. Wir können nicht mit einem Wort beantworten, ob es besser ist, das Positionierungslager eines vertikalen Motors oben oder unten anzubringen. Jede Wahl muss an die entsprechenden Arbeitsbedingungen angepasst werden. Erst wenn wir die Grundprinzipien verstanden haben, können wir uns an Änderungen anpassen und entsprechende Entscheidungen treffen.
Fazit
Ein Verständnis der strukturellen Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen vertikalen und horizontalen Motoren, insbesondere der Lagerkräfte und -konfigurationen, ist wichtig. Eine umfassende Analyse der auf die Lager wirkenden Kräfte und die Berücksichtigung der Auswirkungen verschiedener Lagerkonfigurationen sind hilfreich, um fundierte Entscheidungen zur Optimierung und Wartung des Motordesigns zu treffen. Dieser Ansatz stellt sicher, dass der Motor in vielen Anwendungen effizient und zuverlässig läuft.
