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Il existe plusieurs similitudes structurelles entre vertical ainsi que moteurs horizontaux; les deux types utilisent des roulements pour le support du rotor. Les roulements jouent un rôle important dans le bon fonctionnement du moteur en absorbant les forces causées par le poids du rotor. Malgré les similitudes structurelles, l'orientation du moteur joue un rôle important dans la répartition et la répartition de ces forces.
L'orientation du moteur détermine la nature des forces exercées sur les roulements. Dans un moteur horizontal, le poids du rotor agit comme une charge radiale sur les roulements aux deux extrémités et est réparti de manière égale entre eux. Dans le cas d'un moteur vertical, le poids du rotor devient une charge axiale. Ce déplacement oblige les roulements à gérer un type de force différent, ce qui a un impact sur leur conception et leur sélection.
Dans les moteurs horizontaux, les roulements sont soumis à une charge radiale importante en raison de la gravité du rotor. Cette charge radiale, agissant perpendiculairement à l'axe de l'arbre, est répartie de manière égale entre les deux roulements. De cette façon, le rotor reste équilibré et fonctionne efficacement tandis que les roulements le soutiennent avec stabilité.
Dans les moteurs verticaux, la gravité tire le rotor le long de l'arbre du moteur. Alors que dans les moteurs horizontaux, les roulements supportent les charges radiales, dans les moteurs verticaux, les roulements sont réglés pour supporter cette force axiale du rotor. Cela signifie que les roulements doivent être capables de supporter des charges axiales importantes pour maintenir le rotor en place et assurer le bon fonctionnement du moteur.
En termes simples, on suppose que le moteur n'est pas soumis à des forces axiales et radiales externes autres que le poids du rotor. De plus, en cas de légers désalignements des axes du stator et du rotor, qui peuvent facilement se produire dans des conditions de fonctionnement normales, tout entrefer asymétrique entraînerait une charge radiale. Ces hypothèses ne sont nécessaires que pour simplifier l'explication de base des principales forces agissant sur les roulements et pour clarifier leur rôle dans différentes orientations du moteur.
Les roulements des moteurs sont généralement disposés de manière à ce qu'une extrémité soit fixe et l'autre libre. Le roulement de l'extrémité fixe est conçu pour accepter des charges axiales, tout en maintenant un alignement correct du rotor. Le roulement de l'extrémité libre peut accepter des charges radiales et permet une certaine dilatation thermique et un léger désalignement sans exercer de contraintes supplémentaires sur les roulements.
Le palier fixe ou de positionnement supporte les charges axiales et radiales tout en assurant la stabilité et l'alignement précis du rotor. En revanche, le palier flottant gère la majeure partie des charges radiales, permettant un mouvement axial provoqué par la dilatation thermique ou d'autres causes. Dans les moteurs verticaux, le poids du rotor applique une force axiale au palier de positionnement, et ce palier doit être conçu pour accepter cette charge sans usure ni défaillance significative.
Pour être clair, les termes « extrémité d'extension d'arbre » et « extrémité sans extension d'arbre » sont définis. L'extrémité d'extension d'arbre est celle par laquelle l'arbre du moteur dépasse du carter du moteur, qui est généralement utilisée pour la connexion à d'autres pièces mécaniques. L'extrémité sans extension d'arbre se trouve du côté opposé du moteur.
Que l'extrémité allongée de l'arbre soit en haut ou en bas, les principes de configuration des roulements et de répartition de la charge d'un moteur vertical sont similaires. La principale préoccupation est de concevoir le roulement à l'extrémité de positionnement de manière à supporter la charge axiale nécessaire pour supporter le poids du rotor et les forces supplémentaires lors du fonctionnement.
Trois aspects à noter :
1. Sélection des roulements aux deux extrémités
Étant donné que l'extrémité de positionnement supporte une force axiale, un roulement capable de supporter une force axiale doit être sélectionné à l'extrémité de positionnement. Cela n'a pas d'importance pour l'extrémité non positionnée. Le choix le plus courant est que les roulements à billes à gorge profonde et les roulements à billes à contact oblique, etc., qui peuvent supporter des charges axiales, peuvent être utilisés comme extrémités de positionnement ; les roulements à rouleaux cylindriques de la série NU/N ne peuvent pas supporter de charges axiales et ne peuvent pas être utilisés comme extrémités de positionnement. Les roulements à rouleaux sphériques peuvent supporter des charges axiales, mais lors du support de charges axiales, l'une des deux rangées de rouleaux sera très facilement surchargée, et donc les problèmes réels spécifiques doivent être analysés en particulier.
2. Il y a une charge radiale sur l'extrémité de l'extension de l'arbre.
En d'autres termes, s'il y a une charge radiale externe à l'extrémité de l'extension de l'arbre, le roulement supporte la gravité du rotor, et donc la force axiale sera relativement importante. Dans le même temps, si on la regarde depuis une autre extrémité, l'extrémité sans extension de l'arbre semble n'avoir aucune charge. Lorsque c'est le cas, la taille du roulement à l'extrémité en extension sera plus grande et celle de l'extrémité sans extension plus petite. Ce type de correspondance de taille de roulement rendra ses performances et son coût disproportionnés. Ce n'est pas économique et cela peut également poser des problèmes au roulement. 3. Commodité de maintenance Lors de la maintenance des roulements, l'état de charge du roulement à une extrémité et à l'autre extrémité.
3. Commodité d'entretien
Étant donné que le roulement d'extrémité de positionnement supportera les charges combinées dans les aspects axiaux et radiaux, il a tendance à nécessiter un entretien plus fréquent et sera plus fréquemment démonté.
Ensuite, lors de la localisation du roulement nécessitant une maintenance plus importante à l'extrémité non extensible de l'arbre, lors de la maintenance, il faut considérer s'il existe des étapes supplémentaires lors du démontage du ventilateur, du pare-brise et d'autres composants. Nous ne pouvons pas répondre en un mot à la question de savoir s'il est préférable de placer le roulement d'extrémité de positionnement d'un moteur vertical en haut ou en bas. Chaque choix doit s'adapter aux conditions de travail correspondantes. Ce n'est qu'après avoir compris les principes de base que nous pouvons nous adapter aux changements et faire des choix appropriés.
Pour aller plus loin
Il est important de comprendre les similitudes et les différences structurelles entre les moteurs verticaux et horizontaux, en accordant une attention particulière aux forces et aux configurations des roulements. Une analyse complète des forces exercées sur les roulements, ainsi que la prise en compte des implications des différentes configurations de roulements, seront utiles pour prendre des décisions éclairées en matière d'optimisation de la conception et de maintenance des moteurs. Cette approche garantira un fonctionnement efficace et fiable des moteurs dans de nombreuses applications.
