Ležaji za elektromotorje: namen, uporaba in vrste
Elektromotorji postajajo v 21. stoletju vse bolj učinkoviti, temu primerno strožje so tudi zahteve zanje. Kdor sledi kodeksu, ve, da je pomembno upoštevati kakovost in zanesljivost vseh komponent motorja, še posebej ležajev. Zasnova ležaja močno vpliva na to, kako zanesljivo motor deluje, kako hitro se obrabi in ali je njegova zmogljivost visoka.
Ležaj je ena glavnih enot katerega koli elektromotorja, saj skozi njega gred rotorja pritiska na ohišje in nanj prenaša obremenitve. In le zahvaljujoč ležajem obstaja enakomerna in pravilna stalna zračna reža med statorjem in rotorjem, ko motor deluje pod obremenitvijo.
Zaradi tega je zelo pomembno izbrati prave ležaje: morajo biti prave velikosti, vrste in oblike, da zagotovijo najvišjo možno učinkovitost z zmanjšanjem tornih izgub.
Neizkušenemu delavcu se lahko zdi, da če ležaj odpove, ni resne težave in popravilo ali vzdrževanje ni potrebno, saj okvara ni tako kritična. Zakaj bi torej porabili denar za popravila?
Pri motorjih z majhno močjo je to lahko tako. Za vsak motor pa bo veljalo, da je bolje takoj vgraditi dobre ležaje najprimernejšega tipa in po možnosti dovolj kakovostne, da prenesejo vse delovne obremenitve v normalnih pogojih delovanja zadevnega motorja.
Ni treba posebej poudarjati velikih močnih motorjev, kjer lahko že manjša okvara ležaja potegne kot snežna kepa, številne težave in okvare v delovanju priključene opreme. To lahko povzroči prekinitve proizvodnje in drage izpade kompleksnih in dragih strojev in opreme.
Zato je za močne elektromotorje ključnega pomena in nujno, da uporabljajo zanesljive, visokokakovostne ležaje, ki jih je enostavno namestiti in odstraniti ter zelo zaželeno — s spremljanjem stanja in enostavnim vzdrževanjem.
Predpostavimo, da električni motor deluje v namestitvi neposredno sklopljenega pogona. Konfiguracija prenosa je vzdolžna, zato radialna obremenitev na ležaj in skozi ležaj na ohišje motorja ni tako velika, ker ima motorni pogonski sistem svojo oporo.
Kaj pa, če je sprejeta odločitev za naknadno vgradnjo danega motorja v opremo z jermenskim pogonom, kjer je jermenica nameščena na gred motorja? V tem primeru se bodo radialne obremenitve ležajev znatno povečale in v takih pogojih lahko ležaji, ki niso zasnovani za takšno obremenitev, zlahka odpovejo.Sistem ne bo mogel normalno in stabilno delovati.
V zadnjih letih področju razvoja in proizvodnje ležajev ni prizanesel napredek. Napredek je opazen predvsem pri precizni obdelavi ležajnih materialov in tehnologiji izdelave ležajev ter v smeri mazanja: tekalne poti obročev, valjev in kroglic imajo danes boljše površine, kar vodi do zmanjšanja trenja in s tem hrupa ter za zmanjšanje izgub energije.
Najboljša maziva naredijo ležaje resnično trpežne, motorje pa bolj zanesljive in odporne na prezgodnjo obrabo. Osupljiv primer so vlečni motorji najnovejših električnih vlakov za visoke hitrosti.
Električni vlaki zadnje generacije postavljajo visoke zahteve glede kakovosti in zanesljivosti vlečnih motorjev na izmenični tok. In tu blestijo najnovejši kampi.
Težki pogoji delovanja, znatni udarci in radialne obremenitve pri najvišji hitrosti gredi. Vlaki vozijo z veliko hitrostjo in promet je redek. Dejstvo visoke kakovosti sodobnih ležajev je očitno.
Ležaji, zlasti pri visokohitrostnih motorjih, najbolj trpijo zaradi električne erozije. Razlog za ta uničujoč pojav je, da skozi ležaj prehajajo blodeči tokovi. Večji kot je tok in daljša kot je njegova izpostavljenost, večja je poškodba ležaja.
Včasih električni obloki povzročijo erozijo, kar ima za posledico majhne kraterje na tirnicah in kotalnih elementih, kar povzroči prezgodnjo odpoved ležaja.
Keramični kotalni elementi v ležajih in dielektrična prevleka, nanesena s plazemskim razprševanjem, pomagajo rešiti problem erozije. Na keramični sloj se nanese tesnilna akrilna smola. To je pomembno za vlečne motorje na vlakih za visoke hitrosti. Smola ščiti ležaj pred škodljivimi učinki pare in alkalnih detergentov, ki se uporabljajo za pranje sestavkov.
Ustrezno ponovno mazanje je pomemben dejavnik pri podaljšanju življenjske dobe katerega koli ležaja. Mazivo mora dovolj prodreti do kotalnih elementov.
Računalniška dinamika tekočin (CFD) in analiza končnih elementov pomagata optimizirati porazdelitev maziva in ohranjati trdnost ležaja. Seveda bo to pripomoglo k podaljšanju življenjske dobe sklopa le, če je ležaj pravilno izbran glede na delovno obremenitev motorja, v katerega je vgrajen.
Običajno je za optimizacijo ekonomskih stroškov vzdrževanja ležajev načrtovano vzdrževanje vse opreme usklajeno z urnikom vzdrževanja drugih delov. V ta namen po možnosti podaljšajo intervale mazanja neposredno na ležaje elektromotorjev z uporabo učinkovitih tesnil in najboljših načinov njihovega mazanja.
Glej tudi na spletni strani: Delovanje, vzdrževanje in odpravljanje težav z ležaji elektromotorjev