Niekorzystny wpływ napięcia na wale na wydajność silnika

W przypadku produktów silnikowych problemy z układami łożyskowymi zawsze były popularnym tematem. Dość często, szczególnie w przypadku producentów silników, awarie układów łożyskowych są po prostu przypisywane problemom z jakością łożysk. Niektóre silniki poddawane są częstej wymianie łożysk, jednak problem pozostaje nierozwiązany, ponieważ pierwotna przyczyna może nie leżeć w samym łożysku, aleprąd wału.

Z punktu widzenia mechanizmu powstawania prądu warunkami wstępnymi generowania prądu są napięcie na wale i zamknięta pętlaprąd wału. W artykule omówiono głównie jego wpływ na wydajność silnika.

Zanim zagłębimy się w ten temat, porozmawiajmy o magnesowaniu wału. Kiedyś spotkałem się z awarią silnika. Podczas demontażu stwierdzono, że wał silnika przenosił wyraźny magnetyzm i wyraźnie przyciągał śrubokręt używany do demontażu. Napięcie na wale odnosi się do napięcia indukowanego na wale w wyniku asymetrycznego pola magnetycznego silnika, namagnesowania wału, ładowania elektrostatycznego i innych czynników. Napięcie na wale występuje podczas pracy silnika i obejmuje napięcie na obu końcach wału, lokalne napięcie na wale i napięcie między wałem a uziemieniem.

Napięcie na wale bezpośrednio atakuje układ łożyskowy. Kiedy napięcie na wale osiągnie określoną wartość, film oleju smarowego (film smaru) wewnątrz łożyska zostanie przerwany, tworząc zamkniętą pętlę i generując prąd wyładowczy po stronie wału. Charakteryzuje się niskim napięciem i wysokim prądem. Wpływ tego prądu rozładowania spowoduje gromadzenie się ciepła, degradację i awarię oleju (lub smaru) smarującego łożyska z powodu nadmiernej temperatury. Łożysko będzie pracować w warunkach sporadycznego tarcia suchego, co spowoduje wypalenie łożyska, a nawet spiekanie się łożyska i wału.

Elektrokorozja łożysk spowodowana tym wyładowaniem jest procesem przyspieszającym. Objawy na początkowym etapie są nieistotne, następnie przekształcają się w nienormalny hałas. Ostatecznie uszkodzenie elementów współpracujących z łożyskiem prowadzi do rozpadu i wypalenia łożyska. Proces ten jest związany z charakterystyką pracy silnika i intensywnością zjawiska wyładowania; może to zająć dużo czasu lub tylko kilka godzin.

Teoretycznie w większości silników występuje napięcie na wale, różniące się jedynie wielkością. Silniki dużej mocy, silniki wysokiego napięcia i silniki o zmiennej częstotliwości cierpią bardziej dotkliwieprąd wałukwestie. Dlatego projektowania i produkcji takich silników nie można po prostu uważać za zwiększanie rozmiaru i mocy małych silników. Należy wdrożyć niezbędne środki tłumiące.

Na podstawie powyższej analizy możemy wyciągnąć wniosek: analizując uszkodzenia układów łożyskowych produktów silnikowych, nie powinniśmy ograniczać się do analizy mechanicznej. Szczególnie w przypadku dużych silników elektrycznych, generatorów i podobnego sprzętu należy przeprowadzić analizę korozji elektrokorozyjnej spowodowanej wyładowaniami po stronie wału.