Rodzaje łożysk bezstykowych w sprężarkach turbo

Rodzaje łożysk bezstykowych w sprężarkach turbo

Łożyska odgrywają kluczową rolę w każdym elemencie maszyn wirujących.

Nie tylko podtrzymują one obciążenie zespołu wirującego wału, ale także zmniejszają tarcie wytwarzane pomiędzy częściami ruchomymi i nieruchomymi.

Typowe typy łożysk obejmują tradycyjne łożyska kulkowe, wałeczkowe i stożkowe.

Łożyska te są akceptowalne dla urządzeń pracujących z normalnymi prędkościami, ale są ograniczone z powodu ilości wytwarzanego ciepła.

Do obsługi maszyn wirujących z prędkością ponad 10 000 obrotów na minutę (RPM) potrzebne jest inne rozwiązanie, aby zapobiec przedwczesnej awarii.

Wprowadzić łożyska bezstykowe.

Jak sama nazwa wskazuje, łożyska te umożliwiają podparcie zespołu obrotowego bez kontaktu z jakąkolwiek inną powierzchnią.

Łożyska bezstykowe oferują największą wydajność, eliminując typowe straty łożysk wynikające z tarcia pomiędzy elementami tocznymi.

Istnieją dwa główne rodzaje łożysk bezstykowych: łożyska płynne i łożyska magnetyczne.

Łożyska płynne są dalej rozkładane na łożyska hyrronamiczne lub hydrostatyczne.

W obu typach jako medium nośnego stosowany jest płyn, taki jak olej, woda lub powietrze.

Łożyska typu statycznego wykorzystują zewnętrznie sprężoną ciecz z pompy do podtrzymywania wału.

Łożyska dynamiczne bazują na szybkoobrotowym zespole obrotowym, który tworzy pod ciśnieniem klin pomiędzy wałem a powierzchnią łożyska.

W tym artykule skupimy się na łożyskach płynnych i magnetycznych typu folia powietrzna jako opcji dla turbo sprężarek o dużej prędkości.

Przyjrzyjmy się bliżej temu, jak działają te łożyska i jakie są ich zalety.

Łożyska z folii powietrznej
Łożyska z folii powietrznej pracują częściowo z powodu braku poślizgu płynów.

Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wału, cząsteczki powietrza przyklejają się do wału i są ostatecznie wciągane pod niego, tworząc poduszkę powietrzną podtrzymującą.

Poduszka ta oddziela wał i otaczające go elementy i umożliwia swobodny obrót wału.

Drugim wymaganym elementem łożyska pneumatycznego jest folia powietrzna i struktura sprężyny nośnej, która nadaje łożysku nośność.

Łożyska z folii powietrznej mają tę zaletę, że nie wymagają zewnętrznej pompy lub kompresora, aby sprężać powietrze.

Folie składają się z cienkich kawałków stali wysokotemperaturowej, które są formowane w odpowiednią strukturę folii.

Oznacza to, że łożyska oferują zalety braku kontaktu podczas pracy i przyzwoitej nośności przy bardzo niskich kosztach produkcji.

Jedną z wad łożysk foliowych jest mniejsza nośność w porównaniu z tradycyjnymi łożyskami rolkowymi.

Oznacza to, że podparte zespoły wałów muszą być mniejsze niż te podparte łożyskami tocznymi.

Z tego powodu, maszyny wykorzystujące ten typ łożyska są ograniczone do kilkuset koni mechanicznych.

Chociaż łożyska powietrzne nie mają kontaktu podczas normalnej pracy, to jednak mają kontakt podczas uruchamiania i zatrzymywania pracy maszyn.

Ten okres tarcia ślizgowego jest często łagodzony przez zastosowanie powłoki antyadhezyjnej, takiej jak teflon, na górną powierzchnię folii.

Jednakże, powłoka będzie ostatecznie zużywać się aż do momentu, gdy tarcie podczas rozruchu i zatrzymywania się będzie zbyt duże, a łożyska ulegną awarii.

Łożyska magnetyczne
Łożyska magnetyczne pracują z wykorzystaniem elektromagnesów do lewitowania wirnika podczas pracy.

Prąd jest wtryskiwany do zespołu cewek wokół wirnika, które przyciągają wał do każdej cewki, gdy jest ona aktywna.

Oprócz ogólnej lewitacji, wtryskiwany prąd jest wykorzystywany do utrzymywania wirnika obracającego się wokół środka jego osi, aby zapobiec kontaktowi z częściami stacjonarnymi.

Wysoka prędkość obrotowa oznacza, że pozycja wału musi być analizowana z bardzo dużą prędkością, aby wstrzyknąć prąd do odpowiednich cewek i utrzymać wał obracający się w miejscu.

Wymaga to zaawansowanego kontrolera łożysk.

Łożyska magnetyczne mają wiele zalet.

Po pierwsze, nie dochodzi do mechanicznego zużycia nawet podczas uruchamiania i zatrzymywania operacji.

W związku z tym nie ma praktycznej trwałości zmęczeniowej dla tego typu łożysk.

Dodatkowo turbomachinery, które doświadczają przepięć, mogą być chronione przed uszkodzeniami podczas przepięć.

Łożyska magnetyczne mogą aktywnie wykrywać siły udaru i wstrzyknąć prąd, aby utrzymać wał obracający się w swojej osi.

Wadą jest dodatkowy koszt zespołów cewek magnetycznych i aktywnego kontrolera łożysk.

Podsumowując, zwiększona trwałość i niezawodność łożysk magnetycznych wiąże się z wyższymi kosztami montażu łożysk.

Dmuchawy wykorzystujące łożyska bezstykowe mogą być droższe, ale zapewniają największą wydajność i zwrot z inwestycji w postaci oszczędności energii poprzez wyeliminowanie tradycyjnych strat wynikających z tarcia łożysk.

Skontaktuj się z jednym z naszych ekspertów, aby dowiedzieć się, ile możesz zaoszczędzić instalując energooszczędną maszynę.