Im Vergleich zu Horizontalmotoren weisen Vertikalmotoren, insbesondere große Vertikalmotoren, Besonderheiten in der Lagerung auf. An einem Ende des Motors befinden sich Schrägkugellager. Aufgrund der besonderen Konstruktion von Schrägkugellagern darf die Lagermontagerichtung nicht umgekehrt werden, da das Lager sonst direkt verschrottet wird. Ein nicht eingesetztes Lager oder eine Fehlausrichtung des Lagers bei laufendem Motor können zu anormalen Vibrationen und ungewöhnlichen Geräuschen führen.

01.Lärmproblem bei vertikalen Motoren

Vertikalmotoren, insbesondere große Vertikalmotoren, verfügen über spezielle Lagersysteme und sind oft an einem Ende mit Schrägkugellagern ausgestattet. Dieser Lagertyp weist eine präzise Konstruktion auf. Eine falsche Montagerichtung kann zu direkten Lagerschäden führen. Darüber hinaus kann ein nicht korrekt eingesetztes Lager oder eine falsche axiale Passung bei laufendem Motor zu ungewöhnlichen Vibrationen und Geräuschen führen.

► Funktion von Schrägkugellagern

Einreihige Schrägkugellager sind für kombinierte Belastungen ausgelegt und halten großen Schubkräften in eine Richtung stand. Bei vertikalen Motoren wird dieser Lagertyp häufig am Ende ohne Wellenverlängerung eingesetzt, um Situationen zu bewältigen, in denen die Axialkraft den Tragbereich des Rillenkugellagers überschreitet. Seine Größe ist auf das einreihige Rillenkugellager des entsprechenden Motors abgestimmt, wodurch eine Reihe potenzieller Probleme durch die Neukonstruktion der Bauteile vermieden werden.

Der Einsatz von Schrägkugellagern in Vertikalmotoren soll das Problem der Aufnahme großer Axialkräfte und des Positionsausgleichs zwischen Rotor und Stator lösen. In diesen Anwendungen werden Schrägkugellager üblicherweise paarweise eingebaut, um unterschiedlichen Betriebsanforderungen gerecht zu werden. Durch die richtige Anordnung der Lager kann eine Axialkraft aufgebracht werden, die mit dem Gewicht des Motorrotors ausgeglichen ist, um eine stabile axiale Relativposition zwischen Rotor und Stator zu gewährleisten.

► Herausforderungen bei Installation und Betrieb

Während des Motorbetriebs, unabhängig davon, ob Schrägkugellager angehoben oder aufgehängt werden, treten eine Reihe von Herausforderungen auf. Insbesondere axiale Fehlausrichtungen oder Vibrationen können zu instabilem Betrieb und Geräuschen führen. Zusätzlich zur Übereinstimmung der axialen Abmessungen richten sich die magnetischen Mittellinien von Stator und Rotor nach dem Einschalten des Motors unter Einwirkung elektromagnetischer Kräfte spontan aus.

Bei der Auswahl der Motorlagerstruktur können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden, z. B. die Verwendung von Schrägkugellagern zur Paarung, die effektive Kontrolle der axialen Lagerverschiebung, die Verwendung einer Dreilagerstruktur zur Verbesserung der Stabilität und die sinnvolle Voreinstellung der Fehlausrichtung von Stator und Rotor. Es ist jedoch zu beachten, dass die Vorfehlausrichtung von Stator und Rotor in einem angemessenen Bereich gehalten werden muss, um negative Auswirkungen zu vermeiden. Darüber hinaus ist bei Lagerung, Transport und Prüfung von Vertikalmotoren darauf zu achten, dass sich der Motor stets in der korrekten vertikalen Position befindet, um Lagerschäden durch ungeeignete äußere Kräfte zu vermeiden.

02 Vibrationsprobleme großer vertikaler Motoren

Als Nächstes befassen wir uns mit den Vibrationsproblemen von Motoren in großen Vertikalpumpen. Der Zylinderfuß und die Gesamthöhe solcher Motoren sind üblicherweise groß, und die Drehzahl beträgt etwa 1500 U/min. Die oberen Lager sind in der Regel Gleit- oder Wälzlager. Da die Vibrationsprobleme von Gleitlagern jedoch meist durch die Einstellung der Führungsbuchse verursacht werden, werden sie in diesem Artikel nicht behandelt. Wir konzentrieren uns auf die Vibrationsprobleme von Motoren mit Wälzlagern als obere Lager. Der Aufbau umfasst Motor, Zylinderfuß, Pumpengehäuse sowie Ein- und Auslassrohre.

► Eigenschaften und Einfluss von Vibrationen

Die Schwingungsamplitude ist oben am Motor am größten. Mit abnehmender Position nimmt die Schwingung allmählich ab und zeigt eine deutliche Richtungsabhängigkeit. Wird der Motor im Leerlauf getestet, d. h. wenn er mit dem Stützzylinder, aber nicht mit dem Pumpenrotor verbunden ist, basiert seine Schwingungsfrequenz hauptsächlich auf der Rotationsfrequenz. Ist der Motor jedoch mit dem Pumpenrotor verbunden, kann die Schwingungsfrequenz hauptsächlich das Zweifache betragen.

Die Motorvibration lässt mit abnehmender Position allmählich nach und weist eine Richtungscharakteristik auf. Nach dem Anschluss des Motors an die Pumpe kann sich die Schwingfrequenz deutlich ändern. Das Motorvibrationsproblem kann beispielsweise auch durch viele Faktoren beeinflusst werden, wie z. B. übermäßige Vibrationen bei Inbetriebnahme einer neuen Anlage, übermäßige Vibrationen nach Austausch oder Reparatur des Motors und erhöhte Vibrationen während des Betriebs, die jedoch auch nach dem Abkoppeln des Pumpenrotors noch deutlich spürbar sind.

► Analyse der Schwingungsursachen

Motorvibrationen können durch eine Reihe von Faktoren verursacht werden, darunter der Motor selbst, der Stützzylinder, das Pumpengehäuse und die Einlass- und Auslassrohre.

► Ursachen des Motors selbst

Motorvibrationen können verschiedene interne Ursachen haben. Unzureichende Auswuchtgenauigkeit ist ein Hauptproblem, insbesondere bei Zylinderlagerung und Motorsystem mit geringer Gesamtsteifigkeit, wo bereits geringe Unwucht zu erheblichen Motorvibrationen führen kann. Durch die Reduzierung der Unwucht lassen sich Vibrationen jedoch oft wirksam reduzieren. Auch eine unsachgemäße Lagermontage, die zu Motorvibrationen führt, ist eine häufige Ursache. Beispielsweise ist das obere Lager belastet, während das untere Lager eine tragende und führende Rolle übernimmt. Der Rotor hängt in der Schwebe, weshalb das obere Lager oft zuerst beschädigt wird. Solche Probleme lassen sich durch die Überprüfung der Belastungsverhältnisse der beiden Lager vermeiden.

► Support-Systemprobleme

Eine unzureichende Steifigkeit des Stützzylinders kann zu Vibrationen führen. Sobald der Motor mit dem Stützzylinder verbunden ist, tritt das Problem der unzureichenden Gesamtsteifigkeit allmählich auf. Um zu unterscheiden, ob es sich um ein Problem mit dem Motor oder dem Stützzylinder handelt, können wir den einzelnen Motor und den Motor mit dem Stützzylinder auf der Testplattform testen. Gleichzeitig können zusätzliche Unterstützungs- und Anpassungsmethoden die Wirkung verbessern.

► Installation und Resonanzeffekte

Manche Motoren weisen Strukturresonanzen auf, die die Motorvibration erheblich beeinflussen. Nach praktischen Tests stellten wir fest, dass die Resonanzfrequenz einen Bereich von bis zu ±160 U/min beeinflussen und manchmal sogar die Nenndrehzahl direkt beeinflussen kann. Um solche Probleme zu beheben, ist es notwendig, die Motorgenauigkeit experimentell zu überprüfen und zu verbessern, um die Vibration zu reduzieren. Strukturresonanzen können die Motorvibration erheblich beeinflussen, und es ist notwendig, die Motorgenauigkeit experimentell zu überprüfen und zu verbessern, um die Vibration zu reduzieren.

Bei Vibrationsproblemen müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt und gezielte Maßnahmen ergriffen werden. Diese Maßnahmen können die Verbesserung der Auswuchtgenauigkeit, die Sicherstellung der Vertikalität, die Anpassung des Lagerspiels, die Bereitstellung einer temporären Stütze und die Neugestaltung der Zylinderlauffläche umfassen. Bei temporären Stützmaßnahmen sollte darauf geachtet werden, dass sich der Stützpunkt am oberen Ende des Motors befindet, und die Stützstärke entsprechend angepasst werden, um eine deutliche Vibrationsreduzierung zu erzielen.