Все это напоминает работу простейшего униполярного двигателя. Рамка с электрическим током вращается в магнитном поле постоянного магнита, который находится внизу. Возникает вопрос: почему же работает подшипниковый двигатель, ведь никаких магнитных полей, воздействующих на вращающейся оси, рядом не наблюдается? Не считая магнитного поля земли, которая настолько ничтожно, что просто не может оказать никакого воздействия на двигатель.Этому мотору все равно, постоянный ток или переменный. Главное чтобы он был, и как можно больше. Ему все равно, в какую сторону вращаться. Это зависит лишь от того, в какую сторону вы его толкнули.Как же он работает? Очень просто. Вы удивитесь, насколько прост принцип его работы. Тем, кому задача кажется очень сложной, небольшая подсказка. Во время работы 5 двигатель нагревается. В этом направлении нужно копать. У кого нет времени на размышления, расскажем как он работает.Давайте рассмотрим тему того, как идет ток по нашей конструкции. Вот подшипник. Вот провод. Сначала ток попадает на внешнюю обойму, откуда передается каждому шарику, внутренней обойме, оси и следующему подшипнику. Это понятно.Теперь. В определенных местах ток проходит через маленькую площадь касания, потому что шарики катятся по объемам, касаясь минимальной площади. Соответственно, при большом токе эта маленькая поверхность начинает сильно греться. Каждый шарик в местах касания терпит нагрев.
Принцип работы двигателя из подшипниковПри нагреве любое тело начинает расширяться и, соответственно, шарики превращаются в маленькие эллипсы. Тем самым они как бы распирают обойму и клинят подшипник. Произошел нагрев, шарик расширился и заклинил. Но после того, как мы прокрутилм ось, дали толчок, это меняет ситуацию. Это все равно, что была натянута тетива, и мы ее отпустили.Провернулся шарик, из зоны нагрева ушел, а начали нагреваться другие зоны, которые были ранее холодными. Теперь, за счет инерции вращения тепловое расширение играет роль распирателя и подталкивателя, заставляя вращаться дальше. Это похоже на то, как будто на пригорке стояло тела вращения, а мы бы подошли и подтолкнули его вниз. Дальше оно покатилось само. Таким простым способом за счет расширения шариков в местах касания с обоймами вся эта конструкция и работает.Напоследок конструкция побольше. Ток 120 ампер.
Начинает плавится провод. Напряжение 5 Вольт. Дети, ни в коем случае не повторяйте такие эксперименты, Особенно с аккумулятором от папиного автомобиля. Это реально опасно для вашего здоровья!
В продолжение еще одно видео Игоря Белецкого на эту тему, в котором он еще раз рассматривает механизм вращения в двигателе из подшипника
izobreteniya.net
Доброго времени суток, уважаемые читатели блога nasos-pump.ru
Подшипники
В рубрике «Общее» рассмотрим подшипники для асинхронных электрических двигателей. Асинхронные электродвигатели переменного тока преобразуют электрическую энергию (энергию магнитного поля) в механическую (вращательную) энергию на валу насоса. Асинхронные двигатели нашли широкое применение в промышленности, в приводах насосов, вентиляторов, компрессоров, транспортеров. Подшипники используются, как опоры вала в электродвигателе Подшипники для электродвигателей должны удовлетворять определенным требованиям, производить минимум шума и вибраций и, как правило, не требовали технического обслуживания. Они должны быть рассчитаны на требуемую частоту вращения двигателя и определенные рабочие температуры, обеспечивать небольшие потери на трение, а также быть надежными и долговечными. Шариковые подшипники используются практически во всех типоразмерах электродвигателей для промышленного применения, включая электродвигатели насосов, так как они удовлетворяют всем этим требованиям. В электродвигателях насосов применяются подшипники различных производителей: SKF, NSK, NTN, FAG (INA).
Устройство и конструкция подшипников
Самые распространённые подшипники для электродвигателей это шариковые подшипники с глубокими дорожками качения, а также радиально-упорные подшипники. Устройство этих подшипников показано на (Рис. 1).
Устройство шариковых подшипников
Эти типы шариковых подшипников состоят из трех компонентов: колец с дорожками качения (внутреннее кольцо и наружное кольцо), элементов качения шариков и сепаратора для шариков качения. Они разделяются на два типа: подшипники качения и подшипники скольжения. В зависимости от формы тел качения, подшипники качения бывают шариковыми, роликовыми и игольчатыми. Подшипники скольжения и игольчатые подшипники используются в электродвигателях бытовых электроприборов. Они, как правило, применяются для систем с обдувом (например, в вентиляторах), когда нужно обеспечить низкий уровень шума.
Выделяют несколько типов подшипников: открытые шариковые подшипники, шариковые подшипники с одной защитной шайбой и закрытые шариковые подшипники.
Устройство роликовых подшипников показано на (Рис. 2).
Устройство роликовых подшипников
Большинство роликовых подшипников, так же как и шариковых состоит из трех компонентов: колец с дорожками качения (внутреннее кольцо и наружное кольцо), элементов качения роликов и сепаратора для роликов. Сепаратор подшипника имеет несколько функций, например, он разделяет элементы качения, удерживает их между внутренним и наружным кольцами так, чтобы элементы качения не выпадали и при этом свободно вращались. Выделяют два типа элементов качения: шарики и ролики. Контакт шарика и дорожки осуществляется в точке, а ролика – по линии. Ролики бывают четырех типов: игольчатые, конические, цилиндрические и сферические. На элементы качения и кольца подшипников приходится вся нагрузка, приложенная к подшипнику.
Подшипники для электродвигателей – маркировка и кодовое обозначение
Маркировка подшипников представляет комбинацию из основного и дополнительного кодов, которая отражает такие показатели, как размер, модель, конструкцию, точность и т.п. Маркировка включает в себя также несколько букв, которые формируют три базовые группы кодов: основной цифровой код и два дополнительных кода. Порядок и описание этих кодов приводятся в таблице на (Рис. 3).
Основной цифровой код содержит общую информацию о модели подшипника, его габаритных размерах и др., а также содержит информацию о коде угла контакта. Два дополнительных кода выводятся из серии префиксных кодов и серии конечных кодов. Эти коды предоставляют информацию о внутреннем зазоре, погрешности подшипника и целый ряд других показателей, которые относятся к внутренней конструкции и спецификации подшипников.
Уплотнения в электродвигателях изготавливается в соответствии с IP-классом. В электродвигателях, где используются не обслуживаемые подшипники, заполненные консистентной смазкой, применяется несколько уплотнений: одно уплотнение в самом подшипнике и одно или несколько уплотнений как часть конструкции электродвигателя. Уплотнение подшипника может быть изготовлено как из антифрикционного металла, так и из обычного эластомера. Как правило, промежуток между фланцами и валом заполняется уплотнением из эластомера определённого вида.
Зазоры в подшипниках
Принцип работы подшипников качения заключается в следующем, одно из колец (это может быть наружное или внутреннее) всегда является подвижным, даже если второе жестко зафиксировано. Зазор это допустимое перемещение для кольца. Различают два вида зазоров: радиальный внутренний зазор и осевой внутренний зазор (Рис. 4).
Зазоры в подшипниках
Радиальное допустимое перемещение кольца является радиальным внутренним зазором, а осевое допустимое перемещение – осевым внутренним зазором. Обычно осевой внутренний зазор в 6–10 раз больше чем радиальный внутренний зазор. Американская ассоциация производителей подшипников (ABMA) и ISO представили классификацию радиальных внутренних зазоров для подшипников. Выделяют пять классов зазоров:
C2 является самым малым допустимым зазором, а C5 – самым большим, по отношению к внутреннему диаметру подшипника. Радиальный внутренний зазор – это промежуток между верхним шариком и наружным кольцом.
Выбор внутреннего зазора подшипника. Первоначальный внутренний зазор в подшипнике – это зазор, с которым подшипник изготавливается на заводе. Рабочий внутренний зазор – это зазор, характерный для подшипника при его монтаже и эксплуатации. Для того чтобы увеличить срок службы (ресурс) подшипника, теоретически он должен иметь по возможности как можно меньшую величину внутреннего зазора при нормальной рабочей температуре. Однако поддерживать оптимальные значения зазора в нормальных рабочих условиях трудно. В процессе эксплуатации происходит изменение рабочей температуры, это может привести к тому, что внутренний зазор в подшипнике уменьшится настолько, что вызовет перегрев подшипника, в результате чего подшипник может заклинить и выйти из строя. Когда шариковые подшипники с глубокими дорожками качения нагружены в осевом направлении, целесообразно увеличивать рабочий зазор. Очень важно выбрать внутренний рабочий зазор подшипника – минимальным. В нормальных условиях эксплуатации (при допустимой нагрузке, посадке, частоте вращения и температуре) значение рабочего зазора, CN (стандартный зазор), является удовлетворительной с точки зрения долговечности подшипника.
Выбор первоначального зазора в подшипниках для электродвигателей. Первоначальный зазор – это фактическая величина зазора подшипника перед его монтажом, например: C3 или C4. Рабочий зазор – это фактическая величина зазора после монтажа подшипника и в процессе его эксплуатации, когда на него влияет перепад температур. Рабочий зазор в подшипнике во время эксплуатации, определяет уровень производимого им шума, а также определяет усталостную нагрузку подшипника и его нагрев. Ресурс подшипника может быть большим, если зазор будет минимальным. Но если величина рабочего зазора будет ниже определённого уровня, ресурс подшипника будет очень маленьким. Исходя из этого, величина первоначального зазора должна быть такой, чтобы значение рабочего зазора было положительным. Кроме зазора необходимо учитывать монтажные размеры, от которых зависит возникновение посадки с натягом между подшипником и валом. Кроме того, очень важно учитывать разность температур между внутренним и наружным кольцом. Обычно, разность температур составляет 10-15 K, так как возникающие в роторе электродвигателя потери преобразуются в тепло, которое выводится через вал и подшипник. В электродвигателях переменного тока используются подшипники с зазором C3, благодаря его плотной посадке и разности температур. Подшипники с зазором C4 часто используются в электродвигателях насосов как подшипники со стороны привода. Это объясняется тем, что подшипник с зазором C4 может воспринимать большие осевые нагрузки, чем подшипник с зазором C3. Поэтому ресурс подшипников с зазором C4 больше в тех областях применения, где прилагаются, осевые нагрузки, – например, в небольших многоступенчатых насосах. Очень важно при замене подшипника устанавливать новый подшипник с зазором такого же класса, что и старый. Если в электродвигателе установлен подшипник с зазором C3, а новый подшипник имеет зазор C4, велика вероятность появления повышенного шума. Если на электродвигателе установлен подшипник C4, а новый подшипник имеет зазор C3, то ресурс подшипника уменьшиться. Такая замена подшипников не рекомендуется.
Эксплуатация обслуживание и ремонт подшипников
Всегда нужно устанавливать подшипники в соответствии с рекомендациями поставщика относительно допусков на размеры, шероховатости установленные ГОСТом. Эксплуатация подшипников.Подшипники – наиболее изнашиваемые части электродвигателя. Чаще всего ремонт электродвигателя происходит именно из-за проблем с подшипниками. По статистике большинство выходов из строя подшипников связано с его смазкой. Второй, по распространённости причиной повреждения, является попадание в подшипник грязи и воды. Под воздействием внешних факторов менее 1% всех подшипников полностью отрабатывают свой ресурс, который мог бы быть вполне достижимым в идеальных условиях. Очень часто определить точную причину выхода из строя подшипника бывает сложно. Наиболее частыми причинами отказа подшипников в электродвигателях для насосов являются:
Подшипники, специально изготовленные для эксплуатации в электродвигателях с частотным преобразователем. Частотные преобразователи позволяют регулировать частоту вращения электродвигателя насоса в зависимости от изменения расхода. В процессе эксплуатации асинхронных двигателей с частотными преобразователями в подшипниках могут создаваться блуждающие токи, которые вызывают образование электрических дуг, что в конечном итоге приводит к разрушению подшипников. Чтобы этого не происходило, кольца, и шарики подшипников покрываются специальными защитными материалами. Но нанесение такого защитного покрытия является очень дорогим и длительным процессом. В современных подшипниках, или подшипниках нового поколения, имеющихся сейчас на рынке, используется технологии, применяющиеся в авиационной промышленности. Там используются три типа подшипников:
Как уже отмечалось, выход из строя большинства электродвигателей связан с проблемами со смазкой в подшипниках. Керамические тела качения лучше сопротивляются загрязнениям.
Гибридные подшипники. Гибридные подшипники находят все более широкое применение в электрических двигателях. Дорожки качения гибридных подшипников изготавливаются из стали, а сами шарикоподшипники изготавливаются из керамики, обычно это нитрид кремния. В отличие от полностью стальных подшипников, гибридные имеют преимущества, достигается большая частота вращения и лучшая точность, а также увеличенный эксплуатационный ресурс. К недостаткам гибридных подшипников следует отнести то, что они дороже стандартных. Несмотря на это гибридные подшипники становятся всё более доступными, хотя их применение в двигателях не всегда является экономически оправданным.
Полностью керамические подшипники. Как следует из названия полностью керамические подшипники, изготовлены из керамики. Полностью керамические подшипники характеризуются следующими преимуществами:
Подшипники с керамическим покрытием. На подшипники этого типа наносится керамическое покрытие на наружном и внутреннем кольцах. Сами шарики, а также внутреннее и наружное кольца изготавливаются из стали. Подшипники с керамическим покрытием отличаются и от гибридных, и от керамических подшипников по своему эксплуатационному ресурсу, термостойкости и прочности. Данные подшипники используются при эксплуатации электродвигателя совместно с частотными преобразователями, чтобы не происходило разрушения подшипников от воздействия магнитного поля. Защитное покрытие на наружном кольце подшипника – это оксид алюминия, который наносится способом плазменного напыления. Такой вид покрытия выдерживает напряжение пробоя изоляции 1000 вольт. Подобно гибридным и керамическим подшипникам, подшипники с керамическим покрытием стоят дороже, чем стандартные подшипников, хотя постепенно они становятся всё более доступными. Данные подшипники всё чаще используются наряду со стандартными подшипниками.
В современных двигателях устанавливаются в основном не обслуживаемые подшипники. Если используются обслуживаемые подшипники, то их обслуживание заключается в том, чтобы вовремя заменить смазку. Замена смазки производится после наработки подшипником определенного количества моточасов. Количество моточасов и тип смазки, применяемый для подшипников, обычно указывается в инструкции на насосное оборудование. Ремонту подшипники не подлежат. Ремонт подшипников заключается в их замене. Производить замену подшипников следует в специализированном сервисном центре.
Спасибо за оказанное внимание.
P.S. Понравился пост порекомендуйте его в социальных сетях своим друзьям и знакомым.
nasos-pump.ru
Создание вращения – вот главная задача электродвигателя. В двигателях есть подшипники, которые служат для уменьшения трения в механизмах. Чтобы увеличить их срок службы до нескольких раз – за ними нужно постоянно следить и своевременно смазывать. При износе требуется замена одного или сразу двух подшипников.
Также необходимо проводить техническое обслуживание электромотора, при этом электродвигатель разбирают и из него извлекаются якорь или ротор с двумя подшипниками на валу. Мотор необходимо разбирать строго по представленной ниже инструкции.
Содержание статьи
Необходимо всегда проверять состояние подшипников электродвигателя. Если их износ значительно превышает допустимые пределы, они начинают перегреваться, а работа мотора становится шумной. При игнорировании такой работы мотора и несвоевременной замене подшипников, при вращении неподвижная часть мотора статор и его подвижная – ротор, начинают касаться друг друга и это может привести к серьезной поломке мотора и, как следствие, замене якоря или ротора.
Проверять подшипники можно самостоятельно. При этом,электродвигатель нужно поместить на твердую поверхность, далее положить сверху на него руку и несколько раз провернуть вал. Ротор при вращении не должен заедать, также необходимо обратить внимание присутствуют ли царапающие звуки или вращение ротора с рывками, это свидетельствует о том, что подшипники потребуют замены в самое ближайшее время.
В подшипниках качения (шариковых или роликовых) должен присутствовать радиальный и продольный или осевой люфты. Это является нормой, потому что даже в новых подшипниках имеются некоторые люфты, но они не должны превышать допустимые пределы.
Если, разобрав электродвигатель, вы обнаружили следы трения ротора о статор, то это означает значительный износ подшипников. При сильной потертости ротора его необходимо заменить.
Для снятия подшипника с вала требуются специальные съемники, которые различаются по размеру и конструкции. Массивные, с тремя-четырьмя лапами захвата, используются для больших валов крупных двигателей, для маленьких валов можно применять съемники со сменными пластинами или планками захвата.
Упор нужно делать на внутренне кольцо подшипника. При вращении также можно применять кусок трубы для удлинения рычага для упрощения проворачивания, также можно смазать вал машинным маслом для облегчения вращения.
Ширина, внешний и внутренний диаметры нового подшипника должны полностью соответствовать размерам заменяемого. Грязь не должна попадать внутрь при установке подшипника, так как ее попадание может стать причиной быстрого выхода из строя электродвигателя. Также необходимо проверить отсутствие внутри коррозии, сколов и прочих повреждений. Подшипники насаживаются с помощью металлической трубы, диаметр которой точно соответствует внутреннему диаметру кольца подшипника.
Перед началом установки, все задействованные поверхности должны быть смазаны. Подшипник должен быть насажен без перекосов. На трубе нужно сделать набалдашник, благодаря которому появляется возможность ударять строго по центру, а не по сторонам трубы.
Для упрощения процесса лучше всего прогреть подшипник в кипящем масле, делать это следует примерно пять-десять минут. При этом наиболее оптимальный вариантом является использование электроплитки, а не открытого огня, с целью соблюдения правил безопасности. Затем нужно достать подшипник металлическим крючком и надеть его на ротор при помощи клещей или тряпки.
Работа подшипника зависит от смазки, сделанной изначально при его установке, потому что для большого количества электродвигателей, добавление смазки в подшипники после их сборки конструктивно не предусмотрено.
Для моторов с оборотами до 3000 оборотов в минуту, при смазке подшипников лучше всего использовать густую смазку, такую как Литол 24 (влагостойкая) или Циатим 201 (не влагостойкая), а для двигателей с более высокими скоростями, лучше применять смазку ЦИАТИМ-202.
Камеру подшипника электромотора с оборотами до 3000 оборотов минуту заполняют примерно на половину смазкой, а для скоростных моторов подшипниковую камеру заполняют не более чем на одну треть ее объема.
Предельно-допустимая температура подшипников электродвигателя должна соответствовать следующим значениям:
На производстве, при необходимости работы электродвигателя в жарких условиях нужно применять специальные модели подшипников, которые могут выдерживать достаточно высокие температуры.
elektro-enot.ru
Замена подшипников – неминуемая операция для электродвигателя любого типа. Если условия его эксплуатации соответствуют техническому паспорту и не происходило никаких аварий маловероятно, что какой-либо иной узел движка сломается. Только контактные устройства синхронных и коллекторных электродвигателей могут потребовать вмешательства раньше подшипников. Хотя всё зависит от их качества.
Массовое производство товаров азиатскими производителями заметно сократило срок любых деталей соответствующего производства. И чтобы не пришлось менять весь двигатель надо периодически контролировать состояние подшипников, в первую очередь, по усилению шума и присутствию в нём дребезга и тарахтения. Если после промывки и смазки шум не исчез подшипники лучше заменить.
Если этого не сделать и попытаться сэкономить на том, чтобы движок проработал ещё какое-то время его можно потерять из-за аварии. Её вероятность будет постоянно возрастать, особенно когда при проверке, чистке и смазке выявлены люфты. Их радиальные направления особенно опасны, в первую очередь со шкивами ременной передачи.
В этом случае натяжение ремня обеспечивает немалую постоянную однонаправленную нагрузку на подшипник. И если его сепаратор сломается, массивный ротор на больших оборотах сцепится со статором. После такой аварии цена ремонта будет сопоставима со стоимостью нового движка. И в сотни раз превышать расходы по замене подшипников.
Поэтому при первых подозрительных шумах, появившихся в работающем электродвигателе, проверяем подшипники. И при обнаружении заметных люфтов приступаем к замене. Их конструкция определяется размерами и назначением движков. В небольших электродвигателях и для получения минимальных шумов применяются подшипники скольжения. Это втулки, которые плотно входят в посадочные места на корпусе движка и служат опорой для его ротора.
При появлении радиального люфта движок надо разобрать. Посадочные места ротора под втулки надо проверить на «округлость». Со временем поперечное сечение вала в этих местах может утратить форму окружности. Если это выявляется при проверке микрометром, ротор потребуется обработать на токарном станке. Это приведёт к уменьшению диаметра вала на сотые – десятые доли миллиметра и возможно потребуется доработка шкива. Но всё равно понесенные затраты будут в ряде случаев намного меньше стоимости нового электродвигателя.
После того как ротор корректируется и становится понятно, какими должны быть диаметры отверстий для новых втулок старые втулки извлекаются из корпуса. Для этого подходит любой способ, который не повлияет на целостность посадочного места для этой втулки.
Получив на руки изношенные подшипники, измеряем их наружный диаметр и толщину, а внутренний диаметр определяем по обработанному ротору. Заказываем новые втулки, изготовленные из бронзы, капролона или медно – графитовые, и после получения устанавливаем в движок.
Большие электродвигатели в основном снабжены подшипниками качения, которые извлекаются из корпуса вместе с валом. Затем для их съёма применяются съёмники соответствующего типоразмера – ведь для большого двигателя может потребоваться усилие в несколько тонн!
Поэтому и съёмник потребуется с гидравлическим усилителем.
Но если надо своими руками снять подшипники с движка небольших размеров, а съёмника нет – не беда. Используя болгарку, зубило и молоток можно успешно сделать это. Если подшипник не нужен, и его можно сломать болгаркой делаются пропилы во внешнем кольце и сепараторе, которые затем разбиваются зубилом и молотком. Внутреннее кольцо тоже «портится» болгаркой. Затем стуча по зубилу, приставленному к срезанной части кольца надо сделать трещину в нём. После этого кольцо смазывается и стягивается с вала с использованием тисков.
 |  |
Если изношенные подшипники необходимо снять целыми, а по целому подшипнику проще найти новый для замены, потребуется самодельная оснастка, сделанная из отрезка швеллера.
Готовая оснастка устанавливается поперёк вала между подшипником и ротором. Ей требуется опора, например, из трубы подходящего диаметра, зажатой в тисках. Но при большом диаметре ротора можно использовать две опоры из прочных кирпичей. Ротор помещается внутрь трубы, а оснастка опирается на её края. Подшипник снимается ударами молотка по валу.
Чтобы облегчить снятие внутреннего кольца делается местный нагрев феном. Для более лёгкой установки заменяющий экземпляр тоже нагревается. Для этого хорошо подойдёт жидкое масло. Его надо нагреть вплоть до кипения и подержать в нём заменяющий подшипник. Тогда он легко наденется на вал.
С новыми подшипниками любой двигатель работает, как новый. Никогда не нужно экономить на их замене.
podvi.ru
Подшипники двигателей
Какие подшипники установлены в вашем двигателе? Далеко не все автомобилисты отвечают на такой вопрос вразумительно. Один далёкий от техники человек сказал прямо: «Вот уж десять лет езжу, а не знаю, что там есть внутри».
Тем не менее, подшипники там есть. И не какие-то, а вполне определённые. Они долговечны, но не вечны, а когда выходят из строя, то без понимания сути дела не обойтись. Ну, а для профессионалов- ремонтников это попросту обыденная материя.
Как работает подшипник?
В современных автомобильных двигателях опорами для коленчатых и распределительных валов почти исключительно служат подшипники скольжения. Подшипники качения (шариковые, роликовые, игольчатые) применяют для подобных целей лишь в небольших мотоциклетных моторах.
Необходимая работоспособность подшипников скольжения достигается использованием так называемого эффекта масляного клина. При вращении гладкого вала в зазор между валом и отверстием подаётся масло. Поскольку нагрузка, действующая на вал, вызывает его эксцентричное смещение, масло как бы затягивается в суживающуюся часть зазора и образует масляный клин, препятствующий соприкосновению вала со стенками отверстия. Чем больше давление и вязкость масла в зазоре, тем большую нагрузку (до соприкосновения поверхностей) выдерживает подшипник скольжения.
Бывает так, что нужная автозапчасть отсутствует в магазинах родного города. Что же делать? Всё очень просто. Запчасти honda, toyota, renault и других автомобилей сейчас можно купить через интернет. Это ещё удобно и потому, что зачастую бывает дешевле, чем купить ту же деталь в магазине. К тому же доставку интернет-продавцы осуществляют в любой город.
Фактическое давление масла в зоне клина достигает 50-80 МПа (500-800 кг/см2), а в некоторых конструкциях и больше. Это в сотни раз выше, чем в подающей системе. Однако не следует думать, что давление подачи мало влияет на работу подшипника. Чем оно больше, тем интенсивнее идёт прокачка масла через подшипник и тем лучше его охлаждение. При определённых условиях режим работы с минимальным трением (его также называют жидкостным) может быть нарушен. Это случается при понижениее вязкости масла (например, из-за его перегрева вследствие недостаточной подачи) и снижении частоты вращения при возрастании нагрузки.
Нередко, особенно после ремонта двигателя, сказывается и неоптимальная геометрия узла. При незначительном отклонении формы поверхностей от цилиндрической, при перекосе осей и других дефектах деталей возможно местное возрастание удельной нагрузки (то есть нагрузки, отнесённой к площади поверхности) выше допустимого предела. Тогда плёнка масла в этих местах становится тонкой, а поверхности вала и подшипника начинают соприкасаться по микронеровностям. Возникает режим полужидкостной смазки, характеризующийся возрастанием трения и постепенным разогревом подшипника. Дальше это может привести к так называемому граничному трению с полным соприкасанием поверхностей, следствием которого будет перегрев, схватывание (задиры), заедание, расплавление и разрушение подшипника.
Понятно, что в эксплуатации режим граничного трения неприемлем. Тем не менее он появляется при нарушении подачи масла, а это чаще всего происходит из-за его нехватки в картере, то есть либо вследствие недосмотра водителя, либо при повреждении поддона картера в результате наезда на препятствие.
Режим полужидкостной смазки допустим лишь на короткое время, когда он не успевает сказаться на износе подшипника. Пример — пуск холодного двигателя. Правда, тут есть другая опасность: при очень низкой температуре масло может быть слишком вязким и его нормальная подача восстанавливается долго (20-30 секунд и более). Тут уже полужидкостная смазка способна заметно повлиять на износ деталей. Совершенствование автомобильных двигателей связано с постоянным ростом частоты вращения и увеличением мощности. Одновременно наблюдается повышение компактности конструкций, в том числе уменьшение ширины и диаметра подшипников. Это значит, что удельные напряжения в узле растут. А поскольку нагрузка на подшипник при работе двигателя циклически изменяется по величине и направлению, становится реальным так называемое усталостное разрушение деталей. Чтобы обеспечить работоспособность подшипников в таких условиях, требуются специальные конструкции, материалы и технологии.
Как он устроен?
Обычно подшипники коленчатых валов в современных двигателях выполняют в виде тонкостенных вкладышей или втулок толщиной 1,0-2,5 мм (редко больше). Вкладыши коренных подшипников коленчатого вала делают толще из-за необходимости разместить круговую канавку для подачи масла к шатунным подшипникам. Общая тенденция — уменьшение толщины вкладышей, которая сейчас составляет в среднем 1,8-2,0 мм у коренных и 1,4-1,5 мм у шатунных подшипников. Чем тоньше вкладыши, тем лучше они прилегают к поверхности корпуса (постели), тем лучше теплоотвод от подшипника, точнее геометрия, меньше допустимый зазор и шум при работе, больше ресурс узла.
Чтобы при установке в постель вкладыш точно принял её форму, в свободном состоянии он должен иметь натяг по диаметру постели (так называемое распрямление) и нецилиндрическую форму переменного радиуса. Кроме того, для хорошего прилегания к поверхности и удержания от проворачивания необходим натяг и по длине вкладыша — его называют выступанием. Все эти параметры зависят от толщины, ширины и диаметра вкладышей, при этом распрямление составляет в среднем 0, 5-1,0 мм, а выступание — 0,04-0,08 мм. Однако для надёжной работы подшипника и этого ещё недостаточно. Около разъёма толщину вкладышей уменьшают на 0,010-0,015 мм, чтобы избежать задиров в этих местах. Они могут появляться из-за деформации отверстия в корпусе под действием рабочей нагрузки, когда рабочий зазор в подшипнике мал. Материалы для вкладышей могут быть разными. Их выбор увязывается с материалом коленчатого вала и его термообработкой, степенью форсировки двигателя и заданным ресурсом. В известной мере сказываются тут и традиции автомобильной фирмы.
Вкладыши всегда делают многослойными. Основа вкладыша — стальная лента, которая обеспечивает прочность и надёжность посадки в корпусе. На основу различными способами наносят слой (или слои) специального антифрикционного материала толщиной 0,3-0,5 мм. Основные требования к антифрикционному материалу — низкое трение по валу, высокая прочность и теплопроводность (то есть способность хорошо проводить тепло от поверхности в корпус подшипника). Первое требование лучше всего обеспечивают мягкие металлы, например, сплавы с большим содержанием олова и свинца (в частности, широко известные баббиты). В прошлом баббиты широко применялись на малофорсированных низкооборотных двигателях. С ростом нагрузок прочность таких вкладышей с толстым слоем баббита оказалась недостаточной. Проблема была решена заменой всего этого слоя на своеобразный бутерброд — свинцовооловянистую бронзу, покрытую тонким (0,03-0,05 мм) слоем того же баббита. Вкладыш стал многослойным. В современных двигателях «сталебронзобаббитовые» вкладыши обычно выполняют 4-слойными (под баббитом ещё лежит очень тонкий подслой никеля) и даже 5-слойными, когда для улучшения приработки сверху на рабочую поверхность наносится тончайший слой олова. Именно так выглядят подшипники на многих иностранных двигателях.
Наряду с этим широкое распространение получили и сталеалюминиевые вкладыши. Антифрикционным материалом здесь служат сплавы алюминия с оловом, свинцом, кремнием, цинком или кадмием, как с покрытиями, так и без них. Наиболее часто в мировой практике используется сплав алюминия с 20% олова без покрытия. Он хорошо противостоит высоким нагрузкам и скоростям вращения современных двигателей, включая дизели, и одновременно обладает удовлетворительной «мягкостью». Тем не менее сталеалюминиевые вкладыши жёстче, чем баббитовые (или с баббитовым покрытием), поэтому более склонны к задирам в условиях недостаточной смазки. Вспомогательные и распределительные валы двигателей вращаются, как правило, с меньшей частотой, чем коленчатые и испытывают гораздо меньшие нагрузки, поэтому условия их работы легче. Вкладыши и втулки этих валов обычно делают из материалов, аналогичных вышеописанным. Кроме того, здесь иногда применяют баббит или бронзу без покрытия. Зачастую эти подшипники вообще не имеют втулок или вкладышей и образуются непосредственно растачиванием отверстий в головке блока цилиндров. В таких конструкциях головка выполнена из сплава алюминия с кремнием, который обладает неплохими антифрикционными свойствами.
Общим для подшипников современных двигателей, особенно если речь идёт об опорах коленчатых валов, является соответствие материала и конструкции вкладышей материалу и условиям работы вала (частота вращения, нагрузки, условия смазки и т. д.). Поэтому произвольная замена деталей, когда, например, при ремонте ставят вкладыши от другого двигателя, не может быть рекомендована. В противном случае долговечность отремонтированного агрегата может оказаться очень небольшой. Чтобы решаться на такой шаг, нужно иметь соответствующую информацию.
Вкладыши — это очень точные (прецезионные) детали. Чтобы гарантировать малые (но вполне конкретные — в среднем 0,03-0,06 мм) рабочие зазоры в подшипниках, при изготовлении толщину вкладыша выдерживают с точностью порядка 5-8 мкм, а длину — 10-20 мкм. Нарушение этих требований может привести к изменению рабочего зазора в подшипнике или плотности посадки вкладыша в корпусе, что недопустимо из-за снижения надёжности и ресурса всего двигателя в целом.
Кто их производит?
Сложность всего круга проблем, связанных с созданием высококачественных автомобильных подшипников скольжения, привела к тому, что их производство постепенно перешло к специализированным фирмам. За рубежом многие их таких фирм одновременно выпускают и другие детали двигателей, причём поставки идут как на конвейеры автозаводов, так и в запчасти. Некоторые фирмы такого рода входят в состав известных транснациональных производственных и торгово- промышленных корпораций. Из мировых изготовителей подшипников для двигателей следует в первую очередь отметить фирмы Kolbenschmidt (KS) , Glyco, TRW, Sealed Power, Glacier, Clevite, Bimet. В последние годы подшипники начали делать и такие фирмы — «корифеи», как Mahle и Goetze. Среди «молодых» стоит упомянуть специализированную фирму King (Израиль), начавшую выпуск подшипников в начале 80-х годов. Большинство перечисленных производителей выпускает огромную номенклатуру подшипников и поставляет свою продукцию в запчасти повсюду, в том числе и на наш рынок (через дилеров или оптовые торговые компании). В основном, конечно, это подшипники для зарубежных двигателей — европейских, японских и американских. В продаже можно найти вкладыши как стандартные, так и различных ремонтных размеров (как правило, не более 0,75 мм) на большинство распространённых моделей «Ауди-Фольксваген», БМВ, «Мерседес», «Форд», «Опель», «Фиат», «Тойота», «Ниссан», «Мицубиси», «Мазда» и т. д. На менее распространённые модели, а также при необходимости покупки вкладышей большего ремонтного размера обычно приходится оформлять заказ и ждать в среднем 5-10 дней (у разных торговых фирм эти сроки различны).
Качество такой продукции обычно не вызывает сомнений ни по геометрии, ни по материалам. Хотя, если есть выбор и сомнения в том, какой фирме-изготовителю отдать предпочтение, надо иметь в виду следующее. Такие фирмы, как, например, Kolbenschmidt, Glyco, Glacier — это одни из основных поставщиков массового производства. При покупке их изделий можно даже получить те же самые вкладыши, что стояли на двигателе «с рождения». Разница будет только в отсутствии на новых деталях эмблемы фирмы-изготовителя автомобиля. Кстати, поиск «родных» (или так называемых оригинальных) вкладышей ремонтных размеров может оказаться проблематичным. Не все автомобильные фирмы поставляют ремонтные вкладыши в запчасти, да и цена вкладышей в «оригинальной» упаковке, как правило, заметно выше, чем непосредственно от их производителя. Вкладыши других, менее именитых фирм обычно дешевле, хотя по качеству обнаружить отличия трудно. Более того, если есть выбор, то здесь можно попытаться учесть и условия эксплуатации автомобиля. Так, сравнительно дешёвые вкладыши, как ни странно, несколько лучше противостоят низкокачественным маслам и маслофильтрам, «гуляющим» по нашим магазинам и рынкам, чем более дорогие сталебронзобаббитовые. Это, в частности, показала практика использования в ремонте сталеалюминиевых вкладышей фирмы «Кинг» вместо штатных бронзобаббитовых — такая замена не наносит ущерба надёжности двигателей, зато позволяет заметно сэкономить. Некоторые из перечисленных фирм выпускают вкладыши и для наших машин. На нашем рынке уже можно найти эти изделия для двигателей ВАЗ производства фирм Clevite, Bimet и Glacier. Безусловно, они ощутимо дороже отечественных. Однако экономить на вкладышах при ремонте отечественных моторов не стоит. Сравнение с импортной продукцией отечественная обычно не выдерживает. Отклонения по толщине у некоторых наших товарных экземпляров достигают 25-30 мкм вместо 8 мкм, регламентированных допуском. В результате после зажатия крышкой внутрення поверхность подшипника приобретает неправильную форму, при которой, например, зазор в 0,07-0,09 мм в одном сечении подшипника может даже перейти в натяг в другом.
www.sovets.ru
Главной задачей электродвигателя является создание вращения. А для снижения трения во вращающихся механизмах служат подшипники. Если за ними следить и во время смазывать, то срок службы подшипников увеличится в несколько раз. При необходимости заменить один или оба подшипника или проведения технического обслуживания мотора необходимо разобрать электродвигатель и достать ротор или якорь с 2 подшипниками на валу. Разбирайте мотор по этой инструкции.
Всегда уделяйте внимание состоянию подшипников ваших электродвигателей. При их износе выше допустимого предела подшипники перегреваются и мотор начинает шумно работать. Если не заменить во время подшипники, тогда в особо запущенном состоянии могут начать при вращении касаться между собой неподвижная часть- статор и движущаяся: ротор или якорь. А это грозит серьезными поломками в электродвигателе, которые восстановить в большинстве случаев без замены на новый ротор или якорь не возможно.
Проверить подшипники своими руками несложно. Для проверки необходимо расположить электродвигатель на твердой поверхности. Затем положите одну руку сверху на электродвигатель и повращайте вал. Ротор должен вращаться равномерно и свободно без заеданий. Постарайтесь услышать царапающие звуки или почувствовать неравномерность вращения ротора. Это первые признаки необходимости замены подшипников.
Проверка люфтов. В любом подшипнике качения (шариковый или роликовый) должен быть радиальный и продольный или осевой люфт. Это нормально, потому что да же новый подшипник имеет люфты. Главное, что бы он не выходил за допустимые пределы.
Величина смещения зависит от размера электродвигателя. Для бытовых моделей моторов отклонения должны быть чуть заметными.
Если при разборке электродвигателя, Вы заметили следы трения ротора об статор, то это однозначно свидетельствует об износе подшипников. Если сильно стерт ротор, то его необходимо заменить.
Что бы снять подшипники с вала, понадобятся специальные съемники. Учитывайте, что эти приспособления различаются по размеру и конструкции. 
Более массивные с тремя и четырьмя лапами захвата подойдут для больших валов, а для маленьких подойдут с сменными пластинами или планками для захвата.
Учтите, что необходимо только делать упор за внутренне кольцо подшипника.
Если при вращение руками затруднено, тогда используйте кусок трубы для удлинения рычага. Что бы легче шло, смажьте вал машинным маслом.
Новый подшипник по своей ширине, внутреннему и внешнему диаметру должен точно соответствовать заменяемому.
Следите, что бы при монтаже грязь не попала во внутрь подшипника. Из-за этого он быстро выйдет из строя. Внутри также не должно быть коррозии, сколов и других повреждений.
Насаживается подшипник при помощи металлической трубы, подобранной по внутреннему диаметру кольца подшипника. Поверхности рекомендую смазать перед началом процесса.
Внимание, насаживать необходимо подшипник без перекосов, для этого необходимо бить не по сторонам трубы, а сделать набалдашник, благодаря которому появится возможность ударять по центру.
Процесс можно заметно упростить, если нагреть подшипник в кипящем масле. Будьте при этом осторожны и не используйте открытый огонь при нагреве, рекомендую- электроплитку. Дайте подшипнику полежать 5-10 минут в кипящем масле, затем доставайте его металлическим крючком и надевайте на ротор при помощи клещей или тряпки.
При сборке дальнейшая работоспособность подшипников зависит от первоначально сделанной их смазки, потому что для большинства электродвигателей конструктивно предусматривается отсутствие необходимости в последующей замене или добавлении смазки в подшипники.
Подшипники в электродвигателях смазываются консистентной (густой) смазкой. Для моделей с оборотами до 3000 в минуту подойдет Литол 24 (влагостойкая) или Циатим 201 (не влагостойкая). Для смазки моторов с высокими скоростями используется ЦИАТИМ-202.
Смазкой заполняется не более 1\2 объема подшипниковой камеры в двигателях до 3000 оборотов в минуту, а для более скоростных- на 1\3 полости. Больше не кладите, лишнее все равно выдавится при вращении из подшипника.
Предельная допустимая температура подшипников электрических моторов не должна превышать следующих значений:
На производстве при необходимости работы электродвигателя в жарких условиях применяются специальные модели подшипников, которые выдерживают и большие температуры.
jelektro.ru
Вал электродвигателя вращается в подшипниках с большой скоростью. От их исправности зависит не только работа самого мотора, но и исправность приводимого им во вращение механизма. В статье рассмотрим подшипник качения, его диагностику и ремонт при неполадках в двигателе.
Подшипник каченияПодшипник качения состоит из двух обойм – наружной и внутренней, между которыми находятся тела вращения в виде шариков или роликов. Для равномерного распределения в пространстве между обоймами тела качения удерживаются сепаратором. Подшипники качения по конструкции и разделяются на:
| Вид подшипника | Устойчивость к | Примечание |
| Радиальный | Радиальным нагрузкам | Вектор силы направлен перпендикулярно оси вала |
| Упорный | Осевым нагрузкам | Вектор силы направлен параллельно оси вала. Применяются на вертикальных валах |
| Радиально-упорный | Одновременно к радиальным и осевым | Радиальная нагрузка больше осевой |
| Упорно-радиальные | Осевая нагрузка больше радиальной |
Для мощных электродвигателей применяются подшипники скольжения, в которых вал вращается внутри металлического или полимерного кольца. Вращение происходит за счет масляной пленки между трущимися поверхностями. Давление масла подшипника постоянно поддерживается насосом. Для небольших двигателей бытового применения масло в подшипник скольжения вносится однократно и удерживается в нем за счет сил поверхностного натяжения. В процессе эксплуатации масло меняют или добавляют.
Подшипник должен работать в среде смазки. В процессе эксплуатации смазка высыхает (густеет) или уходит из подшипника под действием температуры. Она загрязняется продуктами износа тел качения, имеющих меньшую прочность, чем обоймы. Смазку нужно регулярно менять или добавлять. Большинство электродвигателей для этого требуют разборки, поэтому в быту смазку меняют не часто.
В итоге тела качения, недостаточно смазанные, начинают разрушаться более интенсивно, уменьшаясь в размерах. В подшипнике увеличиваются осевой и радиальный зазоры, вал двигателя получает дополнительную свободу в перемещениях. В первую очередь от этого страдает приводимый во вращение механизм. У болгарки, дрели или перфоратора из-за неисправностей подшипников электродвигателя быстро изнашиваются редукторы: механизмы для передачи вращения от двигателя к рабочему органу – диску или сверлу. Хотя чаще бывает наоборот: неисправный подшипник вала на выходе инструмента, создавая повышенную вибрацию, не только препятствует нормальной работе, но и заставляет электродвигатель создавать повышенное усилие на валу и перегреваться.
Зазоры между статорами и роторами электродвигателей небольшие. Поэтому при достижении радиальными зазорами в подшипниках вала критической величины, магнитопровод ротора цепляет магнитопровод статора. Нарушается изоляция пластин магнитопроводов друг от друга, в них появляются вихревые токи, нагревающие поврежденный участок.
Для своевременного выявления проблем, связанных с неисправностью подшипников, их нужно регулярно проверять. Для этого нужно вручную провернуть вал двигателя на несколько оборотов. Вал должен перемещаться свободно, без затираний, а вращение – не сопровождаться посторонними шумами. Ровный металлический «шелест» в подшипниках свидетельствует об отсутствии смазки, скрежещущие звуки – об износе тел качения.
Затем проверяется осевой и радиальные зазоры. Для мощных и ответственных агрегатов они измеряются с помощью щупов, но для аппаратов бытового применения достаточно собственных ощущений. Осевой зазор не равен нулю, иначе тела качения не будут смазываться и вращаться. Но если при покачивании вала в осевом направлении в подшипниках слышен легкий стук, а перемещения заметны глазом – подшипники нужно срочно менять. Так же производится проверки и радиального зазора. Определение работоспособности подшипника «на глазок» требует опыта. Поэтому подержите в руках новый подшипник и пошевелите его обоймы относительно друг друга, так вы почувствуете на ощупь нормальные зазоры.
Для демонтажа подшипников применяются съемники. Классическая конструкция съемника включает в себя два или три зацепа, которые зацепляют за внутреннюю обойму подшипника. Вал съемника упирают в вал двигателя и закручивают гайку. Съемник давит на вал и вытягивает подшипник с посадочного места.
Съемник с двумя зацепами
Съемник с тремя зацепамиЭти съемники удобны, но не универсальны. Для различных габаритных размеров валов и подшипников нужен свой съемник. При необходимости частой смены подшипников в различных агрегатах продаются универсальные комплекты с широким диапазоном диаметров захватываемых внутренних обойм и длин валов.
Набор съемников универсальный АТА-0366Подшипник можно сбить с вала. Для этого под него нужно подвести жесткую поверхность, удерживающую внутреннюю обойму хотя бы в двух точках. Есть промышленные варианты таких съемных приспособлений, но если ни один съемник не доступен, можно приспособить для этого подручный материал. Самый распространенный метод – положить рядом два уголка, зажав между ними вал с подшипником. Толщина уголков должна быть такой, чтобы свободно прошла между подшипником и обмоткой ротора.
Съемник для выколачивания подшипниковЗафиксировав надежно ротор, через проставку из мягкого металла (латуни или меди) наносят удары по оси вала, постепенно увеличивая их силу. Так только подшипник тронется с места, силу ударов снова уменьшают, и легким постукиванием снимают его с вала окончательно. Перед снятием, если на конце вала есть резьба, накручивают на него гайку так, чтобы ее верхняя грань совпала с концом вала. Это предотвратит повреждение резьбы. При откручивании гайка ее выровняет.
Читайте в дополнение статью про ремонт подшипников: «Ремонт асинхронного электродвигателя», а также про ремонт автомобильного генератора «Ремонт автомобильного генератора: признаки неисправности».
Для покупки нового подшипника потребуется его тип. Его можно найти на наружной обойме или в паспорте на двигатель. У полностью или полузакрытых подшипников номер может находиться на поверхности уплотнения между обоймами.
Пример маркировки подшипникаПри установке подшипника на место усилие также прикладывается только к внутренней обойме. Для этого используется труба соответствующего внутреннего диаметра. Ударами молотка по трубе подшипник перемещается по валу до плотного касания внутренней обоймой ограничителя. Чтобы усилие равномерно распределялось по поверхности обоймы, бить нужно по всей плоскости трубы, а не только по ее краю.
Хотя и из этого правила бывают исключения. Можно устанавливать подшипник ударами по краю внутренней обоймы, наносимыми через проставку из мягкого металла. Каждый следующий удар наносят по противоположной стороне обоймы. Чередуя точки приложения силы, подшипник запрессовывают на место.
После установки подшипники смазывают, заполняя внутреннюю поверхность смазкой на 1/2- 1/3 часть. Излишки смазки не нужны – они все равно не будут участвовать в работе и вытекут наружу.
| Смазки отечественного производства для подшипников электродвигателей | ||
| Тип | Скорость вращения двигателя, об/мин | Примечание |
| Литол 24 | <3000 | Влагостойкая |
| Циатим 201 | <3000 | Не влагостойкая |
| Циатим 202 | >3000 | Влагостойкая |
Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:
electric-tolk.ru
