I. Najważniejsze punkty w skrócie
• Pojedyncze-łożysko: Wirnik jest podtrzymywany przez łożysko tylko na jednym końcu generatora, a drugi koniec jest podtrzymywany przez sprzęgło/łożysko lub konstrukcję silnika. Jest mniejszy, tańszy i łatwiejszy w montażu. Nadaje się do zastosowań o małej-mocy lub do zastosowań z dobrą stałą podstawą i niskimi wibracjami.
• Podwójne-łożysko: wirnik jest podtrzymywany przez łożyska na obu końcach. Położenie wirnika jest bardziej ograniczone, z lepszą sztywnością promieniową i promieniowo-osiową podczas obrotu. Może utrzymać stabilną szczelinę powietrzną i ma dużą odporność na ugięcie boczne. Nadaje się do zastosowań o większej mocy, w warunkach morskich/ruchu/wibracji lub do zastosowań o wysokich wymaganiach dotyczących stabilności szczeliny powietrznej.
• Zasady doboru (wersja uproszczona): Określ pojedyncze-łożysko lub podwójne-łożysko na podstawie mocy do długości wirnika (przełożenie wspornika), środowiska morskiego/ruchomego, jakości podłoża, dopuszczalnej zmienności szczeliny powietrznej, metody sprzęgania (sprzęgło bezpośrednie/sprzęgło elastyczne), wyników analizy wibracji i drgań skrętnych, dostępności konserwacji i kosztów.
II. Różnice strukturalne
2.1 Metoda wsparcia mechanicznego
Łożysko pojedyncze: Tylko jeden koniec w pobliżu obudowy generatora ma łożysko toczne/ślizgowe, podczas gdy drugi koniec jest przymocowany sprzęgłem do strony silnika lub podstawy. Zaletami są zwartość, niska waga i zmniejszone zużycie materiału; wadą jest to, że wirnik jest „wspornikiem”, a szczelina powietrzna jest podatna na nierówności pod wpływem obciążeń promieniowych lub ugięcia, co wpływa na parametry elektryczne i wibracje.
2.2 Sztywność i stabilność szczeliny powietrznej
Podwójne łożyska: podwójne-podparcie końcowe znacznie zwiększa sztywność wirnika, utrzymuje bardziej jednolitą szczelinę powietrzną między stojanem a wirnikiem, zmniejsza asymetrię elektromagnetyczną, lokalne obciążenie termiczne i hałas powodowany przez ugięcie. Konstrukcje wrażliwe na niewspółosiowość i ugięcie zazwyczaj wykorzystują podwójne łożyska.
2.3 Tolerancja na wibracje/wstrząsy
Na podstawach o wysokich-wibracjach lub o małej-masie (takich jak statki lub platformy mobilne) podwójne łożyska mogą lepiej absorbować/rozkładać obciążenia boczne i zmniejszać zmęczenie skupione na pojedynczym łożysku.
2.4 Konserwacja i koszty
Pojedyncze łożyska mają mniej części, są łatwiejsze w montażu i demontażu oraz charakteryzują się niższymi kosztami konserwacji; jednakże w przypadku wystąpienia problemów z łożyskiem lub sprzęgłem wpływ usterki może być bardziej złożony (na przykład może to dotyczyć także końcówki silnika). Łożyska podwójne wiążą się z wyższymi kosztami początkowymi i większą liczbą punktów konserwacji, ale zapewniają większą stabilność operacyjną i nadają się do długotrwałej-obciążeń-pracy.
III. Wybór
3.1 Określ podstawowe parametry: moc znamionową, prędkość obrotową, całkowitą długość wirnika (w szczególności długość wystającą ze stojana lub wspornika) i rozkład masy wirnika.
3.2 Oceń środowisko operacyjne: na morzu/na lądzie, sztywność podstawy, oczekiwane spektrum wibracji oraz to, czy występują uderzenia lub częste cykle uruchamiania-zatrzymywania. W przypadku sprzętu morskiego lub mobilnego preferowane są łożyska podwójne.
3.3 Metoda łączenia/montażu: Złącze stałe (sprzęgło sztywne) lub sprzęgło elastyczne; jeżeli wirnik jest podparty przez łożysko od strony silnika, rozwiązanie z pojedynczym łożyskiem musi zapewniać, że łożysko od strony silnika i podstawa wytrzymają dodatkowe obciążenie.
3.4 Analiza sprzęgła elektrycznego/mechanicznego: Przeprowadzić ocenę wrażliwości szczeliny powietrznej i analizę drgań skrętnych, aby sprawdzić, czy pojedyncze łożysko będzie powodować mimośrodowość szczeliny powietrznej lub wzbudzać nierównowagę elektromagnetyczną w wyniku ugięcia. Jeżeli analiza wykaże, że łatwo jest naruszyć szczelinę powietrzną lub równowagę dynamiczną, należy zastosować łożyska podwójne.
3.5 Strategia niezawodności i konserwacji: w przypadku-terminowo niedostępnych lub wysoce niezawodnych wymagań (takich jak statki oceaniczne-, krytyczne źródła zasilania awaryjnego) zalecane są podwójne łożyska; i odwrotnie, jeśli priorytetem jest objętość/koszt i możliwa jest regularna konserwacja, można wybrać pojedyncze łożyska.
3.6 Wymagania producenta i specyfikacji: Niektórzy producenci generatorów mogą bezpośrednio zalecać lub nakazywać stosowanie podwójnych łożysk do określonych zastosowań (powyżej określonej mocy, określonych typów statków), należy przy tym odwołać się do instrukcji producenta i przepisów morskich.
Ⅳ. Typowe tryby awarii
4.1 Zmęczenie kontaktu tocznego
Przyczyna: Naprężenia cykliczne, koncentracja obciążenia, wyczerpanie trwałości zmęczeniowej materiału. Często występuje w obszarach o dużym obciążeniu cyklicznym lub lokalnym przeciążeniu.
Diagnoza: Zwiększone wibracje, odpryski/zasypka na bieżni łożyska, zwiększona ilość cząstek metalu w oleju.
4.2 Zużycie
Przyczyny: Niewystarczające smarowanie, cząstki zanieczyszczeń, kontakt z metalem wskutek smarowania granicznego/mieszanego.
Diagnoza: Analiza cząstek oleju, podwyższona temperatura łożyska, widoczne zarysowania powierzchni.
4.3 Awaria smarowania (niewystarczająca ilość oleju, gorsza jakość oleju)
Przyczyny: Niewystarczająca ilość oleju, zablokowany przepływ oleju, nieprawidłowy smar/olej, degradacja termiczna lub emulgacja (przedostawanie się wody morskiej).
Diagnoza: Nagły wzrost temperatury, analiza oleju (zmiany lepkości/zanieczyszczenia/zawartości wody), alarm układu smarowania.
4.4 Obróbka elektroerozyjna, EDM
Przyczyny: Uziemienie/wyciek wirnika lub zespołu lub wolny prąd generowany przez urządzenie wzbudzające/prostownicze przepływające przez łożysko do ziemi, powodując wżery/żłobienia na bieżni łożyska.
Diagnoza: wżery-igiełkowe lub rowkowe-na bieżni łożyska, wczesne uszkodzenia, które trudno wytłumaczyć przyczynami mechanicznymi. Powszechne w generatorach.
4.5 Korozja (w tym korozja spowodowana wodą morską)
Przyczyna: Awaria uszczelnienia umożliwiająca przedostanie się wody morskiej/wilgoci lub zanieczyszczenie chemiczne powodujące uszkodzenie białego metalu/łożysk.
Diagnoza: Rdza powierzchniowa, białe produkty utleniania, wczesne pęknięcia zmęczeniowe z towarzyszącymi plamami korozji.
4.6 Niewspółosiowość/błędy montażowe
Przyczyny: Nieprawidłowe centrowanie, nieprawidłowe dokręcenie i nieprawidłowe ustawienie osiowe. Konstrukcje z pojedynczym-łożyskiem są szczególnie wrażliwe (ugięcie wspornika).
Diagnoza: Specyficzne widma drgań o częstotliwości (2X, 3X), miejscowe nagrzewanie i wczesne nierównomierne zużycie.
4.7 Brinelling / Fałszywe Brinelling / Fretting
Przyczyna: Wibracje podczas transportu lub przechowywania, osiowe obciążenia cierne lub przerywane powodują wgniecenia lub zużycie cierne na powierzchni stykowej.
Diagnoza: Wgniecenia/smugi zużycia na bieżni, wibracje/hałas po uruchomieniu.
4.8 Pęknięcie/zużycie klatki
Przyczyny: Słabe smarowanie, przedostanie się ciał obcych, wady produkcyjne lub nadmierne uderzenia przejściowe.
Diagnoza: Nienormalny hałas, niewspółosiowość rolek łożyska, zanieczyszczenia w oleju.