Cuscinetti per motori elettrici: scopo, applicazione e tipologie

Nel 21° secolo, i motori elettrici stanno diventando sempre più efficienti, ma i loro requisiti sono di conseguenza più severi. Chiunque segua il codice sa che è importante considerare la qualità e l'affidabilità di tutti i componenti del motore, in particolare i cuscinetti. Il design del cuscinetto influisce notevolmente sull'affidabilità del funzionamento del motore, sulla velocità con cui si consuma e se le sue prestazioni sono elevate.

Il cuscinetto è una delle unità principali di qualsiasi motore elettrico, perché è attraverso di esso che l'albero del rotore preme l'alloggiamento e vi trasferisce i carichi. E solo grazie ai cuscinetti c'è un traferro permanente uniforme e corretto tra lo statore e il rotore quando il motore funziona sotto carico.

Per questo motivo è molto importante scegliere i cuscinetti giusti: devono essere della giusta dimensione, tipo e design per garantire la massima efficienza possibile riducendo al minimo le perdite per attrito.

A un lavoratore inesperto può sembrare che se un cuscinetto si guasta, non ci sono problemi seri e non è necessaria alcuna riparazione o manutenzione, poiché il guasto non è così grave. Allora perché spendere soldi per le riparazioni?

Sui motori a bassa potenza questo potrebbe essere il caso. Ma sarà vero per qualsiasi motore che è meglio installare immediatamente buoni cuscinetti del tipo più adatto e se possibile di qualità sufficiente per sopportare tutti i carichi di lavoro in condizioni normali di funzionamento per il motore in questione.

Inutile dire dei grandi motori potenti, dove anche un piccolo malfunzionamento del cuscinetto può tirare come una palla di neve, una serie di problemi e malfunzionamenti nel funzionamento delle apparecchiature collegate. Ciò può portare a interruzioni della produzione e costosi tempi di inattività di macchinari e attrezzature complessi e costosi.

Pertanto, è fondamentale e necessario che i motori elettrici ad alta potenza utilizzino cuscinetti affidabili e di alta qualità, facili da installare e rimuovere e altamente desiderabili, con monitoraggio delle condizioni e facilità di manutenzione.

Si supponga che sia presente un motore elettrico in funzione in un'installazione con trasmissione ad accoppiamento diretto. La configurazione della trasmissione è longitudinale, quindi il carico radiale sul cuscinetto e attraverso il cuscinetto sull'alloggiamento del motore non è così elevato perché il sistema di azionamento del motore ha il proprio supporto.

Ma cosa succede se si decide di aggiornare un determinato motore su un'apparecchiatura con trasmissione a cinghia in cui una puleggia è montata sull'albero del motore? In questo caso, i carichi radiali sui cuscinetti aumenteranno in modo significativo e, in tali condizioni, i cuscinetti, che non sono progettati per tale carico, possono facilmente rompersi.Il sistema non sarà in grado di funzionare normalmente e stabilmente.

Negli ultimi anni, il campo dello sviluppo e della produzione dei cuscinetti non è stato risparmiato dal progresso. Il progresso è particolarmente evidente nella lavorazione di precisione dei materiali dei cuscinetti e nella tecnologia di produzione dei cuscinetti, nonché nella direzione della lubrificazione: le piste di rotolamento di anelli, rulli e sfere hanno oggi superfici migliori, il che porta a una riduzione dell'attrito e quindi del rumore e alla riduzione delle perdite di energia.

I migliori lubrificanti rendono i cuscinetti davvero durevoli e i motori più affidabili e resistenti all'usura prematura. Un esempio lampante sono i motori di trazione degli ultimi treni elettrici ad alta velocità.

I treni elettrici di ultima generazione pongono intrinsecamente requisiti elevati in termini di qualità e affidabilità dei motori di trazione AC. E i campi più recenti eccellono qui.

Condizioni operative gravose, impatti significativi e carichi radiali alla massima velocità dell'albero. I treni viaggiano ad alta velocità e il servizio è poco frequente. Il fatto dell'alta qualità dei cuscinetti moderni è ovvio.

I cuscinetti, specialmente nei motori ad alta velocità, soffrono maggiormente dell'erosione elettrica. La ragione di questo fenomeno distruttivo è che le correnti vaganti passano attraverso il cuscinetto. Maggiore è la corrente e più lunga è la sua esposizione, maggiore è il danno al cuscinetto.

A volte gli archi elettrici causano erosione, con conseguente formazione di piccoli crateri sulle piste e sugli elementi volventi, che portano al cedimento prematuro dei cuscinetti.

Gli elementi volventi in ceramica nei cuscinetti, nonché un rivestimento dielettrico applicato mediante spruzzatura al plasma, aiutano a risolvere il problema dell'erosione. Sullo strato ceramico viene applicata una resina acrilica sigillante. Questo è importante per i motori di trazione sui treni ad alta velocità. La resina protegge il cuscinetto dagli effetti dannosi del vapore e dei detergenti alcalini utilizzati per lavare le composizioni.

Un'adeguata rilubrificazione è un fattore importante per prolungare la durata di qualsiasi cuscinetto. Il lubrificante deve penetrare sufficientemente negli elementi volventi.

La fluidodinamica computazionale (CFD) e l'analisi degli elementi finiti aiutano a ottimizzare la distribuzione del lubrificante e a mantenere la resistenza del cuscinetto. Naturalmente, ciò contribuirà solo a prolungare la durata del gruppo se il cuscinetto è selezionato correttamente per le condizioni di carico operativo del motore in cui è installato.

Solitamente, al fine di ottimizzare il costo economico della manutenzione dei cuscinetti, la manutenzione pianificata di tutte le apparecchiature è allineata con il programma di manutenzione delle altre parti. Per fare ciò, se possibile, estendono gli intervalli di lubrificazione direttamente ai cuscinetti dei motori elettrici, utilizzando tenute efficaci e le migliori modalità della loro lubrificazione.

Vedi anche sul sito: Funzionamento, manutenzione e risoluzione dei problemi dei cuscinetti del motore elettrico