Le mystère des arbres de moteur dévoilé

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1. Que sont les arbres de moteur ?
2. Quels sont les types d'arbres moteurs ?
3. Défis avec les arbres de moteur
4. Conseils d'entretien pour les arbres de moteur

Que sont les arbres de moteur ?

L'arbre moteur est une partie intégrante du moteur et la liaison de conversion d'énergie électromécanique entre le moteur et l'appareil. Ils sont constitués de composants cylindriques qui transmettent la puissance du stator du moteur à sa sortie rotative, supportent la partie rotative, transmettent le couple et déterminent la position relative de la partie rotative par rapport au stator. Alors, qu'est-ce qu'un arbre moteur exactement?

L'arbre du moteur agit comme l'arbre du rotor, facilitant la rotation lorsque l'alimentation est fournie aux enroulements du stator. Il fournit un support structurel pour les composants du rotor tels que les roulements ou les poulies et transmet le couple de la sortie. Selon leur utilisation et leur conception, les arbres de moteur peuvent avoir des filetages droits ou coniques à une extrémité à des fins de connexion. De plus, les ingénieurs peuvent opter pour des conceptions ajourées pour réduire le poids sans sacrifier la résistance ou la rigidité.

Quels sont les types d'arbres moteurs ?

Les arbres de moteur jouent un rôle clé dans le fonctionnement de nombreux types de machines. Ces composants font partie intégrante de presque tous les systèmes mécaniques, des arbres de moteur industriels utilisés en usine aux arbres de moteur miniatures dans l'électronique grand public. Démystifier le mystère derrière les arbres de moteur peut vous aider à mieux comprendre ce qu'ils font et à choisir le bon type pour votre application.

—Classé selon qu'il y a ou non une marche sur l'arbre

• Arbre optique et arbre étagé

  • L'arbre optique est généralement en acier rond étiré à froid, ce qui peut réduire les heures de travail d'usinage du cercle extérieur de l'arbre, et est parfois utilisé pour les micro-moteurs. Un arbre étagé permet un montage facile et sûr de nombreuses pièces différentes. et c'est pourquoi la plupart des moteurs utilisent ce type d'arbre. L'arbre étagé peut être divisé en arbre étagé unidirectionnel (le diamètre de l'étape diminue progressivement d'une extrémité à l'autre extrémité) et arbre étagé bidirectionnel (le diamètre de l'étape diminue progressivement du milieu aux deux extrémités) selon à la direction du pas.

—Classé selon la méthode de fabrication de l'ébauche d'arbre

• Arbres en acier (arbres traités à partir d'acier rond laminé à chaud), arbres forgés (arbres fabriqués à partir de pièces forgées) et arbres soudés (arbres soudés avec des nervures radiales)
  • Les arbres en acier rond laminé à chaud sont les arbres les plus courants dans les moteurs de petite et moyenne taille. Le matériau de l'arbre est généralement 45 acier de construction au carbone de haute qualité. Pour les moteurs de petite puissance, certains utilisent de l'acier au carbone ordinaire Q235. Le diamètre de l'ébauche doit être choisi en fonction du diamètre maximal de l'arbre plus la surépaisseur d'usinage. Le volume de coupe est donc relativement important. Les arbres d'un diamètre supérieur à 100 mm doivent utiliser des arbres forgés. L'acier forgé a une résistance mécanique élevée et l'arbre étagé a une forme rugueuse, ce qui permet d'économiser des matières premières et de réduire le temps. Pour les grands arbres nécessitant une résistance mécanique élevée, comme ceux des turbogénérateurs, les aciers alliés sont généralement forgés.

Défis avec les arbres de moteur

Plusieurs problèmes courants et causent l'analyse de l'arbre du moteur pendant l'utilisation

1# arbre cassé

L'arbre cassé du moteur se produit principalement à la racine de l'extension d'arbre et à la racine de la position du roulement à l'extrémité de l'extension d'arbre.

S'il y a un phénomène de fracture de l'arbre dans le moteur, une observation macroscopique et une analyse microscopique de la surface de fracture de l'arbre doivent être effectuées pour déterminer l'emplacement et la cause de la source de la fissure de fracture et supprimer fondamentalement le problème.

La surface de rupture de l'arbre se trouve dans la zone du congé de transition où le roulement est monté sur l'arbre (pied du roulement). Si la surface de rupture est nette et perpendiculaire à la direction axiale, il n'y aura pas de marques de striction et de déformation plastique. La bande de fatigue à la rupture est évidente, s'étendant du cercle extérieur au centre, et la zone de rupture instantanée finale est inférieure à 15 % de la section transversale axiale.

Calcul mécanique et analyse de la arbre moteur Étant donné que l'arbre du moteur est un arbre étagé, les moments et les contraintes sur les différentes sections étagées sont différents. Lorsque le moteur tourne, l'arbre est soumis à l'action conjuguée d'un couple de flexion. Si une certaine section étagée supporte trop de contraintes, des fissures et des fractures peuvent d'abord apparaître au niveau de l'arc de transition de la section étagée. Par conséquent, il est important de connaître la section dangereuse de l'arbre du moteur. Elle joue un rôle important dans le jugement de la cause de la rupture de l'arbre.

• La rupture de l'arbre moteur est le résultat de la superposition de multiples facteurs

1. Créer des problèmes de qualité potentiels. La forme de fracture de l'arbre du moteur appartient à la fracture de fatigue par flexion rotative à faible contrainte. La cause principale est qu'il existe des défauts dans la production et le traitement de l'arbre du moteur, tels que l'absence d'exigences de contrôle de processus pour le congé de transition de l'épaulement de l'arbre, l'absence de traitement thermique après le soudage et des inclusions excessives dans la couche de surface, ce qui entraîne la contrainte. la concentration du congé d'épaulement de l'arbre provoque une fissuration par fatigue sous l'action du moment de flexion rotatif, ce qui conduit à terme à la rupture de l'arbre moteur.
2. Problème d'installation. Si la poulie à courroie est utilisée pour la transmission, la tension de la courroie est trop importante (supérieure à la valeur recommandée par le fabricant de la courroie), ce qui augmente la charge sur l'arbre moteur, ce qui est le facteur contribuant à la rupture de l'arbre moteur . Si le moteur installé avec un accouplement ne peut pas assurer la coaxialité du moteur et de l'axe de l'équipement, cela provoquera également une rupture de fatigue de l'arbre.
3. L'arbre Web est cassé. En excluant les facteurs d'installation, des fissures irrégulières apparaissent souvent sur l'arbre de la plaque d'âme à la position de soudage de la plaque d'âme. La plupart des fabricants de moteurs résolvent le problème de ces arbres en recuit et en traitant des rainures de contrainte aux deux extrémités de la plaque d'âme et de l'arbre principal. Problème d'arbre.

2# Déplacement d'axe

Quel que soit le type de moteur à tout moment, l'arbre ne doit pas être déplacé. Il y a une petite quantité d'activité, qui a peu d'effet sur le moteur lui-même. Problèmes spécifiques tels que l'affectation d'autres appareils.

• Analyse des causes du déplacement de l'arbre moteur

1. Le centre mécanique est incompatible avec le centre du champ magnétique. Lorsque le moteur tourne, son rotor sera positionné au centre du champ magnétique, et il y a un centre mécanique entre l'arbre principal du rotor et les deux roulements (c'est-à-dire la position où la distance entre les épaulements de l'arbre aux deux extrémités du rotor du moteur et des roulements est égal). Il peut y avoir des incohérences entre ces deux centres. Si la distance d'épaulement de l'arbre est ajustée en fonction du centre mécanique lors de l'installation, le rotor sera automatiquement positionné au centre du champ magnétique après le démarrage du moteur et le mouvement axial de l'arbre du moteur détruira le réglage d'origine lors de l'installation. espacement axial. Lorsque l'écart n'est pas important, pour l'accouplement à engrenages, il peut être compensé par le jeu axial réservé des manchons d'engrenage intérieur et extérieur ; s'il dépasse le jeu axial réservé de l'accouplement, l'accouplement et l'arbre mené seront affectés. Une force externe axiale provoque des frottements sur les faces d'extrémité des composants, entraînant des effets néfastes tels que la génération de chaleur.
2. Pour le moteur à palier lisse, il y a une erreur lorsque le système d'arbre rotatif trouve le centre en fonction de l'accouplement. La déviation du désalignement de l'arbre dans le roulement ajoutera un couple supplémentaire important au roulement. Étant donné que le rotor du moteur peut nager d'avant en arrière axialement dans une certaine plage, lorsque le centre du système d'arbre n'est pas correct, l'accouplement produira une scission axiale dans une direction fixe. Sous l'action de la force composante axiale, le rotor surmonte la force du champ magnétique et pousse d'un côté, ce qui entraîne un frottement dynamique et statique entre l'épaulement de retenue d'huile du rotor du moteur et l'alliage Babbitt externe du roulement.
3. La portance aux deux extrémités du rotor du moteur ne répond pas aux exigences. La portance déraisonnable des tourillons aux deux extrémités du rotor du moteur fera glisser le rotor du moteur jusqu'à l'extrémité avec la plus petite portance contre la force du champ magnétique sous l'action de la force de composante axiale de sa propre gravité. Par conséquent, une portance raisonnable aux deux extrémités de l'arbre du moteur est la clé pour éliminer la composante axiale.

3# L'arbre du moteur vibre fortement

Il existe trois facteurs principaux qui provoquent de fortes vibrations de l'arbre moteur, de l'équipement mécanique, de l'ingénierie électromécanique et de l'induction électromagnétique.

1. Équipement mécanique. Le rotor de la machine elle-même est dans un état déséquilibré et il n'a pas été installé correctement pendant le processus d'installation, ce qui entraîne une faible résistance aux chocs. Lorsque l'arbre du moteur est proche de la ligne limite d'utilisation, les vibrations continueront d'augmenter et du bruit sera généré pendant le fonctionnement.
2. Problèmes mixtes de génie mécanique et électrique. En raison de l'asymétrie de sa propre force ou du contrôle du noyau magnétique, le rotor de l'arbre du moteur fera vibrer le système d'arbre du moteur en raison de sa propre force ou de la force de traction inverse de l'induction électromagnétique. Parfois, la situation est plus grave et peut endommager l'axe de piston.
3. Induction électromagnétique. La vibration de l'arbre des moteurs de précision est causée par un déséquilibre de l'alimentation ou de la tension triphasée, des dommages au dispositif de mise à la terre, une déconnexion de la bobine, une interpénétration entre les spires, etc.

Conseils d'entretien pour les arbres de moteur

L'arbre du moteur fait partie intégrante de chaque moteur, mais beaucoup de gens ne savent pas comment en prendre soin correctement. Un bon entretien aidera à maintenir le bon fonctionnement de vos moteurs tout en prolongeant leur durée de vie.

Pour commencer, il est important de comprendre qu'un nettoyage régulier est essentiel lorsqu'il s'agit d'entretenir un arbre de moteur. La poussière et la saleté peuvent s'accumuler avec le temps et entraîner un dysfonctionnement ou une inefficacité de vos moteurs. Pour nettoyer l'arbre, utilisez une brosse douce et un nettoyant non abrasif - n'utilisez jamais de produits chimiques agressifs car ils peuvent endommager la surface de l'arbre. De plus, vous devez lubrifier toutes les pièces exposées avec de l'huile ou de la graisse une fois par mois afin d'éviter la formation de rouille et de corrosion.

Pour aider à maintenir le bon fonctionnement de votre moteur, il est également important de garder le boîtier propre. Cela inclut toutes les courroies, poulies et engrenages qui sont connectés à l'arbre du moteur.