I. Punti chiave in breve
• Cuscinetto-singolo: il rotore è supportato da un cuscinetto solo a un'estremità del generatore, mentre l'altra estremità è supportata dal cuscinetto o dalla struttura del giunto/motore. È di dimensioni più piccole, ha un costo inferiore ed è più facile da montare. È adatto per applicazioni a bassa-potenza o con una buona base fissa e vibrazioni ridotte.
• Doppio-cuscinetto: il rotore è supportato da cuscinetti su entrambe le estremità. La posizione del rotore è più vincolata, con migliore rigidità radiale e radiale/assiale durante la rotazione. Può mantenere un traferro stabile e ha una forte resistenza alla deflessione laterale. È adatto per condizioni di potenza elevata, marine/in movimento/vibranti o applicazioni con requisiti elevati di stabilità del traferro.
• Principi di selezione (versione semplificata): determinare il cuscinetto singolo-o il doppio-cuscinetto in base alla potenza/lunghezza del rotore (rapporto cantilever), ambiente marino/in movimento, qualità della base, variazione del traferro consentita, metodo di accoppiamento (accoppiamento diretto/accoppiamento flessibile), risultati dell'analisi delle vibrazioni e delle vibrazioni torsionali, accessibilità alla manutenzione e costi.
II. Differenze strutturali
2.1 Metodo di supporto meccanico
Cuscinetto singolo: solo un'estremità vicino all'alloggiamento del generatore è dotata di un cuscinetto volvente/scorrevole, mentre l'altra estremità è vincolata da un accoppiamento all'estremità del motore o alla base. I vantaggi sono compattezza, peso ridotto e ridotto utilizzo di materiale; gli svantaggi sono che il rotore è un "cantilever" e il traferro è soggetto a irregolarità sotto carichi radiali o deflessione, influenzando le prestazioni elettriche e le vibrazioni.
2.2 Rigidità e stabilità del traferro
Doppi cuscinetti: il supporto a doppia-estremità aumenta significativamente la rigidità del rotore, mantiene un traferro più uniforme tra lo statore e il rotore, riduce l'asimmetria elettromagnetica, il carico termico locale e il rumore causato dalla deflessione. I progetti sensibili al disallineamento e alla deflessione utilizzano generalmente doppi cuscinetti.
2.3 Tolleranza a vibrazioni/urti
Su basi con-vibrazioni elevate o-massa ridotta (come navi o piattaforme mobili), i doppi cuscinetti possono assorbire/distribuire meglio i carichi laterali e ridurre la fatica concentrata su un singolo cuscinetto.
2.4 Manutenzione e costi
I cuscinetti singoli hanno meno parti, sono più facili da montare e smontare e hanno costi di manutenzione inferiori; tuttavia, quando si verificano problemi ai cuscinetti o al giunto, l'impatto del guasto può essere più complesso (ad esempio, potrebbe essere interessata anche la parte finale del motore). I doppi cuscinetti hanno costi iniziali più elevati e più punti di manutenzione, ma offrono una maggiore stabilità operativa e sono adatti per il funzionamento a lungo termine con carichi pesanti e a lungo termine.
III. Selezione
3.1 Determinare i parametri di base: potenza nominale, velocità, lunghezza totale del rotore (in particolare la lunghezza che sporge dallo statore o dal cantilever) e distribuzione della massa del rotore.
3.2 Valutare l'ambiente operativo: offshore/onshore, rigidità della base, spettro di vibrazioni previsto e se sono presenti impatti o cicli di avvio-frequenti. I doppi cuscinetti sono preferiti per le apparecchiature offshore o mobili.
3.3 Metodo di accoppiamento/installazione: accoppiamento direttamente fisso (accoppiamento rigido) o accoppiamento elastico; se il rotore è supportato dal cuscinetto dell'estremità del motore, la soluzione a cuscinetto singolo deve garantire che il cuscinetto e la base dell'estremità del motore possano sopportare il carico aggiuntivo.
3.4 Analisi dell'accoppiamento elettrico/meccanico: condurre una valutazione della sensibilità del traferro e un'analisi delle vibrazioni torsionali per vedere se il singolo cuscinetto causerà eccentricità del traferro o ecciterà squilibrio elettromagnetico a causa della deflessione. Se l'analisi mostra che il traferro o l'equilibrio dinamico vengono facilmente influenzati, è necessario utilizzare doppi cuscinetti.
3.5 Strategia di affidabilità e manutenzione: per requisiti inaccessibili o altamente affidabili a lungo-termine (come navi oceaniche-, fonti di alimentazione di riserva critiche), si consigliano doppi cuscinetti; al contrario, se è richiesta la priorità volume/costo ed è possibile una manutenzione regolare, è possibile selezionare cuscinetti singoli.
3.6 Requisiti del produttore e delle specifiche: alcuni produttori di generatori possono raccomandare o imporre direttamente l'uso di doppi cuscinetti per applicazioni specifiche (al di sopra di una certa potenza, tipi di navi specifici) e si deve fare riferimento al manuale del produttore e alle normative marittime.
Ⅳ. Modalità di guasto comuni
4.1 Fatica da contatto volvente
Causa: sollecitazione ciclica, concentrazione del carico, esaurimento della durata a fatica del materiale. Si verifica comunemente in aree con carichi ciclici elevati o sovraccarico locale.
Diagnosi: aumento delle vibrazioni, scheggiature/polvere sulla pista del cuscinetto, aumento delle particelle metalliche nell'olio.
4.2 Usura
Cause: lubrificazione insufficiente, particelle contaminanti, contatto metallico dovuto a lubrificazione mista/limitata.
Diagnosi: analisi delle particelle d'olio, aumento della temperatura dei cuscinetti, graffi superficiali visibili.
4.3 Errore di lubrificazione (olio insufficiente, qualità dell'olio deteriorata)
Cause: quantità di olio insufficiente, passaggio dell'olio bloccato, grasso/olio non corretto, degrado termico o emulsione (intrusione di acqua di mare).
Diagnosi: aumento improvviso della temperatura, analisi dell'olio (cambiamenti di viscosità/inquinamento/contenuto di acqua), allarme del sistema di lubrificazione.
4.4 Elettroerosione, elettroerosione
Cause: messa a terra/dispersione del rotore o dell'unità, oppure corrente libera generata dal dispositivo di eccitazione/raddrizzatore che scorre attraverso il cuscinetto verso terra, causando vaiolature/scanalature sulla pista del cuscinetto.
Diagnosi: vaiolature a forma di ago-o scanalatura-sulla pista del cuscinetto, danno precoce difficile da spiegare con ragioni meccaniche. Comune nei generatori.
4.5 Corrosione (compresa la corrosione dell'acqua di mare)
Causa: guasto della tenuta che consente l'ingresso di acqua di mare/umidità o contaminazione chimica che causa danni al metallo bianco/ai cuscinetti.
Diagnosi: Ruggine superficiale, prodotti bianchi di ossidazione, fratture precoci per fatica accompagnate da macchie di corrosione.
4.6 Disallineamento/Errori di montaggio
Cause: centratura errata, serraggio improprio e posizionamento assiale errato. Le strutture a supporto singolo-sono particolarmente sensibili (deflessione del cantilever).
Diagnosi: spettri di vibrazione a frequenza specifica (2X, 3X), riscaldamento locale e usura precoce e irregolare.
4.7 Brinellatura / Falsa brinellatura / Fretting
Causa: Le vibrazioni durante il trasporto o lo stoccaggio, lo sfregamento assiale o i carichi intermittenti causano ammaccature o usura da sfregamento sulla superficie di contatto.
Diagnosi: Ammaccature/striamenti di usura sulla pista, vibrazioni/rumore dopo l'avvio.
4.8 Rottura/usura della gabbia
Cause: scarsa lubrificazione, intrusione di corpi estranei, difetti di fabbricazione o impatto transitorio eccessivo.
Diagnosi: rumore anomalo, disallineamento dei rulli dei cuscinetti, detriti nell'olio.