Анализ неисправностей корпуса двигателя: основные причины, обнаружение и предотвращение

Во время обкаточных испытаний на заводе-производителе насоса двигатель мощностью 22 кВт отключил привод из-за перегрузки по току всего через 90 минут. Обмотка и подшипники были в порядке; Причиной стала микротрещина в корпусе двигателя, которая привела к деформации отверстия статора, трению ротора и повышению температуры обмотки на 40 градусов выше номинальной. Именно эта последовательность анализ неисправности корпуса двигателя заслуживает такой же строгости, как и диагностика подшипников.

Анализ отказов корпуса двигателя систематически определяет, почему корпус перестал отвечать своим функциональным требованиям: концентрическое выравнивание подшипников, опора статора, удержание охлаждающей жидкости и защита от коррозии. Цель состоит в том, чтобы решить, требует ли следующая партия изменения материала, изменения допуска или изменения в установке и эксплуатации.

Анализ отказов корпуса двигателя: анализ первопричин

Практический анализ отказов корпуса двигателя разделяет доказательства на три области: механическая нагрузка, деградация материала и качество изготовления. Усталостная трещина возле монтажной опоры имеет механическое происхождение, но может быть ускорена остаточным напряжением сварного шва, поэтому большинство отказов происходит одновременно в двух областях.

Жилищные сбои также доминируют в экономике ремонта. Треснувший корпус означает полную разборку, ремонт статора и повторную балансировку, часто от 60 до 70 процентов от цены нового двигателя. Анализ первопричин перед заказом деталей заключается в разнице между заменой корпуса за 90 долларов и сдачей в металлолом статора за 4000 долларов.

Виды отказа корпуса двигателя: что показывают факты

Почти каждый корпус, возвращаемый производителю, имеет пять видов отказа: растрескивание, деформация, коррозия, попадание охлаждающей жидкости или воды и ослабление соединений. На приведенной ниже диаграмме показана относительная частота коренных причин, наблюдаемых в парке насосов, вентиляторов, компрессоров и тяговых двигателей.

Механические причины неисправности корпуса двигателя

Механический отказ начинается, когда корпус больше не может удерживать центры подшипников концентрично с отверстием статора. В двигателях с фиксированной скоростью резонанс является наиболее разрушительной движущей силой: когда гармоники рабочей скорости совпадают с собственной частотой корпуса, в течение нескольких дней возникают трещины на основаниях кронштейнов или опорах.

Механический отказ корпуса следует предсказуемым закономерностям:

• Перекос муфты и усталостные нагрузки ремня на опорные и кронштейновые секции; смещение муфты на 0,1 мм примерно удваивает силы реакции на опорах.
• Заблокированный ротор и повторяющийся пусковой крутящий момент сотрясают основание; рамы на ножках трескаются по внутреннему радиусу опоры, рамы с фланцами - по окружности болта.
• Повторяющиеся термические циклы дифференциально расширяют раму и монтажную пластину, нагружая сварные швы в зоне термического влияния.
• Мягкая опора, зазор под прокладкой 0,05 мм под одной опорой заметно прогибает отверстие при затягивании болтов.

Средством от резонанса или удара является более жесткая секция и увеличенная ширина сварного шва у основания, а не лучшая марка подшипника.

Толстостенный корпус двигателя с диаметром отверстия 343 мм и монтажным основанием Этот очень большой корпус сочетает в себе стальной корпус толщиной 6 мм и сварное основание, что обеспечивает высокую жесткость и стабильную поддержку. Он подходит для приложений с экстремальными крутящими моментами и вибрациями, решая проблемы жесткости и монтажа, поднятые в соответствующем обсуждении. Посмотреть продукт →

Материальные и экологические причины отказа корпуса двигателя

Коррозионное разрушение связано с геометрией, а не со случайной потерей металла. Первыми местами атак являются нижняя часть стопы, где поцарапана краска, уплотнительные канавки, где скапливается вода, болтовые соединения с щелевой коррозией и корни охлаждающих плавников, где откладываются соли.

Выбор материала устанавливает сроки:

• Оцинкованная или окрашенная углеродистая сталь сохраняется в помещении; при эксплуатации в прибрежных водах или при промывке покрытие выходит из строя в течение 12–18 месяцев.
• Прикрепление болтами алюминиевого корпуса к стальному кронштейну во влажном воздухе создает гальваническую пару; алюминий корродирует на границе раздела.
• Хлориды в сочетании с термоциклированием вызывают коррозионное растрескивание под напряжением в зонах термического влияния сварных швов; трещины пропускают охлаждающую жидкость через прочные на вид стены.
• Ворс, пыль или магнетит блокируют охлаждающие ребра, повышая температуру корпуса и ускоряя выход из строя уплотнений.

Наш направляющая корпуса двигателя из нержавеющей стали для обеспечения коррозионностойкой конструкции двигателя охватывает полное сравнение материалов. При эксплуатации в условиях коррозии обрабатываемое отверстие, седло уплотнения и монтажный интерфейс должны указываться вместе.

Корпус двигателя из нержавеющей стали 304 с внутренним диаметром 139 мм Коррозия resistance is the key advantage of this stainless steel housing. When machining, sealing, and mounting must be specified together for corrosive service, this component provides a suitable material choice for long-term durability. Посмотреть продукт →

Несоответствие конструкции или производственный дефект: кто виноват в проблеме?

Корпус, который трескается при каждой установке, является проблемой проектирования; корпус, который трескается в одной партии из десяти, — это технологическая проблема. Смешение этих двух значений приводит к увеличению толщины стенки компонента, которая никогда не выходит за пределы допуска.

Нарушения сопряжения возникают, когда монтажная рама деформирует корпус, разболтовка не может распределять динамическую нагрузку или геометрия опоры не соответствует приводимому оборудованию. Корпуса двигателей, монтируемые на лапах, имеют наиболее распространенную геометрию в этих случаях и имеют наиболее хорошо документированные карты отказов.

В ходе модернизации корпус из стальной трубы с тем же отверстием и координатами основания повышает жесткость без изменения внешней оболочки.

Толстостенный корпус двигателя диаметром 123,8 мм из бесшовной трубы В этом прецизионно обработанном корпусе используется бесшовная стальная труба диаметром 9,6 мм, обеспечивающая высокую прочность на скручивание и превосходную округлость. Он создан для тяжелонагруженных двигателей с высокой вибрацией и соответствует требованиям к жесткости без изменения внешней оболочки. Посмотреть продукт →

Как предотвратить выход из строя корпуса двигателя на этапе спецификации

Большинство неисправностей корпуса выявляются до того, как первая деталь будет обработана. В отпечатке, в котором отсутствует рабочая точка, система покрытия или приемочное испытание, риск переносится на производителя и конечного пользователя.

• Подтвердите толщину и уклон стенки с учетом крутящего момента при заблокированном роторе и ударной нагрузки.
• Требуйте данные о биении и круглости отверстия для каждой партии.
• Подберите систему покрытия к рабочей среде
• Обязать провести испытание на затухание давления в корпусах с жидкостным охлаждением.
• Определите собственный запас частотного разделения от скорости движения
• Укажите наполнитель, предварительный нагрев и снятие напряжений для стен толщиной более 6 мм.

Часто задаваемые вопросы

Какова наиболее распространенная причина выхода из строя корпуса двигателя?

Усталостное растрескивание в результате резонанса, циклических нагрузок на вал или ударов является наиболее распространенной причиной, за которой следует истончение стенок из-за коррозии. В полевых условиях растрескивание и коррозия вместе составляют примерно половину всех перемещений, связанных с жильем.

Можно ли отремонтировать треснувший корпус двигателя и вернуть его в эксплуатацию?

Небольшую трещину вдали от шеек подшипников в корпусе из углеродистой стали можно заварить, но зона термического влияния становится новым местом трещины. Если анализ отказов корпуса двигателя показывает, что трещина связана с напряжением, замена корпуса на более жесткий обычно обходится дешевле, чем повторный отказ после ремонта.

Как обнаружить деформацию корпуса до того, как она повредит двигатель?

Измерьте круглость отверстия и биение седла подшипника при разжатом корпусе, затем повторите то же самое с монтажными болтами, затянув их на полную мощность. Изменение более 0,05 мм указывает на перекос при установке, который необходимо исправить перед сборкой.

Когда следует выбирать корпус двигателя из нержавеющей стали?

Выбирайте нержавеющую сталь 304 для промывочных, прибрежных, пищевых производств и наружных насосов, где окрашенная углеродистая сталь выходит из строя в течение 18 месяцев. Нержавеющая сталь не устраняет все виды отказов, но устраняет коррозию как основную причину.