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Existem várias semelhanças estruturais entre vertical e motores horizontais; ambos os tipos usam rolamentos para o suporte do rotor. Os rolamentos desempenham um papel importante em fornecer uma operação suave do motor ao absorver as forças causadas pelo peso do rotor. Apesar das similaridades estruturais, a orientação do motor desempenha um papel significativo na distribuição e no suporte dessas forças.
A orientação do motor determina a natureza das forças nos mancais. Em um motor horizontal, o peso do rotor atua como uma carga radial nos mancais em ambas as extremidades e é compartilhado igualmente entre eles. No caso de um motor vertical, o peso do rotor se torna uma carga axial. Essa mudança exige que os mancais lidem com um tipo diferente de força, impactando seu design e seleção.
Em motores horizontais, os mancais têm uma carga radial maior aos mancais devido à gravidade do rotor. Essa carga radial, agindo perpendicularmente ao eixo do eixo, é igualmente compartilhada entre os dois mancais. Dessa forma, o rotor permanece equilibrado e funciona com eficiência enquanto os mancais o suportam com estabilidade.
Em motores verticais, a gravidade puxa o rotor ao longo do eixo do motor. Enquanto em motores horizontais, os rolamentos suportam as cargas radiais, em motores verticais, os rolamentos são ajustados para suportar essa força axial do rotor. Por sua vez, isso significa que os rolamentos devem ser capazes de lidar com cargas axiais substanciais para manter o rotor no lugar e manter o motor funcionando corretamente.
Simplificando, assume-se que o motor não está sujeito a forças axiais e radiais externas, além do peso do rotor. Além disso, para pequenos desalinhamentos das linhas centrais do estator e do rotor, que podem facilmente ocorrer em condições operacionais normais, qualquer entreferro assimétrico resultaria em uma carga radial. Essas são suposições necessárias apenas para simplificar a explicação básica das principais forças que afetam os mancais e dar mais clareza ao seu papel em diferentes orientações do motor.
Rolamentos em motores são geralmente dispostos de modo que uma extremidade esteja localizada e a outra extremidade esteja livre. O rolamento da extremidade de localização é projetado para aceitar cargas axiais, mantendo o alinhamento adequado do rotor. O rolamento da extremidade livre pode aceitar cargas radiais e permite alguma expansão térmica e leve desalinhamento sem colocar tensões adicionais nos rolamentos.
O mancal de extremidade fixa ou de posicionamento suporta cargas axiais e radiais, ao mesmo tempo em que fornece estabilidade e alinhamento preciso ao rotor. Por outro lado, o mancal de extremidade flutuante gerencia a maior parte das cargas radiais, permitindo o movimento axial causado pela expansão térmica ou outras causas. Em motores verticais, o peso do rotor aplica uma força axial ao mancal de extremidade de posicionamento, e esse mancal deve ser projetado para aceitar essa carga sem desgaste ou falha significativa.
Para colocar de forma clara, os termos “extremidade de extensão do eixo” e “extremidade de extensão sem eixo” são definidos. A extremidade de extensão do eixo é aquela com a qual o eixo do motor sai do alojamento do motor, que é normalmente usada na conexão com outras peças mecânicas. A extremidade de extensão sem eixo fica no lado oposto do motor.
Não importa se a extremidade estendida do eixo está na parte superior ou inferior, há princípios semelhantes na configuração do mancal e na distribuição de carga para um motor vertical. A preocupação básica é ter o mancal na extremidade de posicionamento adequadamente projetado para suportar a carga axial para sustentar o peso do rotor e forças extras quando operacional.
Três aspectos a serem observados:
1. Seleção de rolamentos em ambas as extremidades
Como a extremidade de posicionamento suporta força axial, um rolamento que pode suportar força axial deve ser selecionado na extremidade de posicionamento. Não importa para a extremidade não posicionada. A seleção mais comum é que rolamentos de esferas de sulco profundo e rolamentos de esferas de contato angular, etc., que podem suportar cargas axiais, podem ser usados como extremidades de posicionamento; rolamentos de rolos cilíndricos da série NU/N não podem suportar cargas axiais e não podem ser usados como extremidades de posicionamento. Os rolamentos de rolos esféricos podem suportar cargas axiais, mas ao suportar cargas axiais, uma das duas fileiras de rolos será sobrecarregada tão facilmente e, portanto, os problemas reais específicos devem ser analisados em particular.
2. Há uma carga radial na extremidade da extensão do eixo.
Em outras palavras, se houver uma carga radial externa na extremidade da extensão do eixo, o rolamento suporta a gravidade do rotor e, portanto, a força axial será relativamente grande. Ao mesmo tempo, se visto de outra extremidade, a extremidade sem extensão do eixo parece não ter nenhuma carga. Quando esse for o caso, o tamanho do rolamento na extremidade de extensão será maior e o da extremidade sem extensão será menor. Esse tipo de correspondência de tamanho de rolamento tornará seu desempenho e custo desproporcionais. Não é econômico e pode causar alguns problemas ao rolamento. 3. Conveniência na manutenção Na manutenção de rolamentos, a condição de carga do rolamento em uma extremidade e na outra extremidade.
3. Conveniência de manutenção
Como o mancal de posicionamento suportará as cargas combinadas nos aspectos axial e radial, ele tende a precisar de manutenção mais frequente e será desmontado com mais frequência.
Então, ao localizar o rolamento que requer maior manutenção na extremidade não extensível do eixo, durante a manutenção, deve-se considerar se há etapas adicionais na desmontagem do ventilador, para-brisa e outros componentes. Não podemos responder em uma palavra se é melhor colocar o rolamento da extremidade de posicionamento de um motor vertical na parte superior ou inferior. Cada escolha precisa se adaptar às condições de trabalho correspondentes. Somente depois de entender os princípios básicos podemos nos adaptar às mudanças e fazer escolhas apropriadas.
Conclusão
Uma compreensão das similaridades e diferenças estruturais entre motores verticais e horizontais, com atenção particular às forças e configurações de rolamentos, é importante. Uma análise abrangente das forças sobre rolamentos, juntamente com a consideração das implicações de várias configurações de rolamentos, será benéfica na tomada de decisões informadas para otimização e manutenção do projeto do motor. Esta abordagem garantirá que operações de motor eficientes e confiáveis ocorram em muitas aplicações.
