NSK rulman geliştirmeleri, endüstriyel motorların performansını ve enerji verimliliğini en üst düzeye çıkarmaya yardımcı olur

Makinelerde kullanılan motorların güç kullanımı, dünya elektrik tüketiminin %40-50'sini oluÅŸtururken bu durum endüstri için oldukça önem arz eden bu cihazları önemli bir enerji kullanımı tasarruf hedefi haline getiriyor. Buna dayanarak, piyasada, geliÅŸmiÅŸ enerji verimliliÄŸi sunduÄŸunu iddia eden endüstriyel motorlar çoÄŸalıyor. En yeni invertör motorlar, dönüÅŸ hızlarını çalışma koÅŸullarına göre ayarladıklarından daha düÅŸük güç tüketimine de katkıda bulunuyor. Ayrıca, ileri ve geri dönebildikleri için hassas konumlandırma saÄŸladıklarından dolayı yaygın olarak endüstriyel robotlarda kullanılan yeni nesil servo motorlara olan talep artıyor. Bu üç motor tipinin (yüksek verimli, invertör ve servo) tümü, performansı en üst düzeye çıkarmaya ve enerji tüketimini en aza indirmeye yardımcı olmak için tek bir ortak bileÅŸene dayanır rulmanlar.

NSK'nın yüksek verimli motorlar için düÅŸük torklu bilyalı rulmanlarında kullanılan farklı kafes malzemelerinin mekanik kayıp oranları

Güç tüketimini azaltmak için dünya çapında gösterilen çabalar, motor verimliliÄŸi iyileÅŸtirmeleri gerektiren düzenlemelere yol açmıştır. Bir motorun enerji kaybı üç faktörden oluÅŸur: demir kaybı (demir çekirdekten ısı üretimi); bakır kaybı (sargıdan ısı üretimi); ve mekanik kayıp (örneÄŸin, rulman dönüÅŸü nedeniyle). Mekanik kayıp, motor güç tüketiminin %1'i kadar olabilse de, küresel elektrik kullanımının %0.4-0.5'ini oluÅŸturur, bu da herhangi bir azalmanın dünya çapındaki etkisinin önemli miktarda olacağı anlamına gelir.

Yüksek verimli motorlar için düÅŸük torklu rulmanlar
NSK, gerçek yüksek verimli motorları ve gerçek yaÅŸam çalışma koÅŸullarını kullanarak rulmanlardan kaynaklanan mekanik kayıpları deÄŸerlendirdi. Åžirket, rulmanlardaki mekanik kayıpların doÄŸrudan deÄŸerlendirilmesine olanak tanıyan bir test yöntemi geliÅŸtirerek güç tüketimindeki olası düÅŸüÅŸleri belirlemeye çalıştı. Bu testlerin sonuçları, NSK'nın yüksek verimli motorlar için baÅŸlattığı rulman geliÅŸtirme programına destek verdi. ÖrneÄŸin, 3000 d/d’da çalışan iki kutuplu yüksek verimli bir motorun deÄŸerlendirilmesi, mekanik kaybın yaklaşık %80'inin nedeninin yaÄŸlama direnci, yani gresin rulman parçaları arasındaki kesme ve karıştırma direnci olduÄŸunu ortaya çıkardı. Bu nedenle NSK, gresin türü ve miktarının yanı sıra rulmanın kafes ÅŸeklini optimize etmek için bir proje baÅŸlattı.

Daha sonraki testler, gres miktarının optimize edilmesinin, geleneksel rulmanlara kıyasla mekanik kaybı %60 oranında azalttığını gösterdi. Bir baÅŸka not olarak, geleneksel rulmanlardaki gres içeriÄŸinin azaltılması, yaÄŸ filmini kırma ve gres tutma ömrünü kısaltma eÄŸilimindedir. Buna karşılık, NSK tarafından geliÅŸtirilen düÅŸük torklu rulman, testlerde gres tutma ömründe 2,7 kattan fazla artış gösteren özel gres kullanır. DiÄŸer testler, NSK'nın özel olarak geliÅŸtirdiÄŸi plastik kafesin, büyük ölçüde plastik kafesin kafes ve bilyalar arasındaki gres karıştırma direncini bastırması nedeniyle mekanik kaybı çelik kafeslerinkinin yarısı kadar azalttığını gösterdi.

Yüksek verimli motorlarda mekanik kaybı azaltan ve daha uzun gres tutma ömrü saÄŸlayan NSK'nın düÅŸük torklu rulmanları, 16 ila 170 mm dış çap boyutlarında mevcuttur.

NSK'nın invertör motorlar için geliÅŸtirdiÄŸi seramik kaplı, elektrolitik korozyona dayanıklı rulmanları

Ä°nvertör motorlar için seramik kaplı rulmanlar
Optimum dönüÅŸ frekansıyla kontrol edilebilen invertör motorlar, pompal ve blowerlarda enerji tasarrufu saÄŸlamak için kullanışlıdır. Genel eÄŸilimi, frekans kontrolünün (taşıyıcı frekansı olarak bilinir), motorun daha yüksek bir hassasiyet derecesinde çalışabilmesine olanak saÄŸladığından dolayı artmasıdır. Ancak taşıyıcı frekansı arttıkça rulmandaki yüksek frekanslı akım nedeniyle elektrolitik korozyon meydana gelebilir.

Elektrolitik korozyon, yuvarlanma yolu yüzeyi ile döner elemanlar arasındaki yaÄŸlama yağı filmi aracılığıyla kıvılcımların oluÅŸtuÄŸu ve yerel erimeye ve dengesizliÄŸe neden olduÄŸu bir olgudur. Bu etki aynı zamanda erken anormal çalışma gürültüsüne ve tutukluÄŸa yol açar.

Küçük motorlar için yapılan bazı rulmanlar, elektrolitik korozyona karşı koruma saÄŸlamak için akımı geçmeyen seramik bilyelere sahiptir, ancak orta ve büyük invertör motorları için daha büyük çaplı seramik bilyaler gerektiÄŸinde üretkenlik sorunları ortaya çıkar. Bu sorunu gidermek için NSK, özellikle invertör motorlarda kullanıma yönelik, anti-elektrolitik korozyon özellikli, dış bileziÄŸe seramik sprey kaplama uygulanan seramik kaplı bir rulman geliÅŸtirdi.

Yeni geliÅŸtirilen rulman, testler sonucunda genel seramik kaplı rulmanlardan yaklaşık on kat daha fazla (bir DC güç kaynağı kullanarak) elektrik yalıtım sonuçları sergiler. Önemli bir nokta, NSK rulmanı ayrıca 1 MHz frekansında 100 Ω veya daha fazla empedansı karşılayan bir AC güç kaynağı ile eÅŸdeÄŸer veya biraz daha iyi yalıtım gösterir.

Mekanik performans açısından, kaplamanın darbe direnci, genel bir seramik kaplı rulmanın yaklaşık üç katıdır. Seramik kaplamaların bir dezavantajı olan ısı dağılımı, geleneksel rulmanlarda kullanılana kıyasla nispeten yoÄŸun bir kaplama kullanılarak bastırılabilir ve hem yaÄŸlayıcı ömrünü hem de motor ömrünü uzatır. Testlerde, rulman dönüÅŸü sırasındaki sıcaklık artışı, genel seramik kaplı bir rulmanın gösterdiÄŸinden yaklaşık 10°C daha düÅŸüktü. YoÄŸun kaplama ayrıca daha az boÅŸluk ve daha iyi dayanıklılık anlamına gelir.

NSK'nın elektrolitik korozyon önleyici, seramik kaplı rulmanları, orta ve büyük invertör motorlar için 130 ila 230 mm dış çap arasında deÄŸiÅŸen boyutlarda mevcuttur.

Servo motorlar için düÅŸük partikül emisyonlu rulmanlar
Bir servo motorun hassas konumlandırma kabiliyeti, LED'in ışık emisyon sinyalini, kodlayıcı plakasına kazınmış desende iletmek veya yansıtmaktan ve alınan sinyali motor kontrol ünitesine geri iletmekten kaynaklanır. Ancak, enkoder plakasının yüzeyinin yaÄŸ veya diÄŸer maddelerle kirlenmesi, sinyal alımını ve konum bilgisinin motor kontrol cihazına geri bildirimini devre dışı bırakarak, düzgün çalışmayı engeller.

Bir robotun servo motorunda, kolu ve iÅŸ parçasını elektromanyetik bir frenle durdurmak gerekir. Fren plakasının yaÄŸ veya baÅŸka bir malzemeyle kirlenmesi, frenin kaçırmasına neden olur. Endüstriyel robotlarda ve koloboratif robotlarda (cobotlar) kullanılan servo motorlar son derece güvenilir olmalıdır, bu nedenle kodlayıcıları veya frenleri kontamine olmasını önlemek için rulmanlar düÅŸük partikül emisyonu sergilemelidir.

NSK servo motorlar için optimize edilmiÅŸ bileÅŸime sahip düÅŸük partikül emisyonlu gres kullanan bir rulman geliÅŸtirdi. Rulman ayrıca, tork seviyeleri dikkate alındığında mükemmel kontaminasyon koruması saÄŸlayan hafif temaslı DW keçesine de sahiptir.

Bir dizi simülasyon testi, gres kirliliÄŸinin saçılmasıyla ilgili olarak rulmanlar ve kodlayıcı fren plakaları arasındaki iliÅŸkiyi araÅŸtırdı. Testler, NSK'nın temassız keçeli ve düÅŸük emisyonlu LGU gresli (temassız keçeli ve geleneksel gresli rulmanlara kıyasla) rulmanları kullanıldığında saçılma miktarının azaldığını doÄŸruladı. Ayrıca, LGU gresli ve hafif temaslı DW keçeli rulmanlarda hemen hemen hiç gres saçılması görülmedi, bu aynı zamanda enkoder korozyonuna karşı etkin bir önlemi temsil eden bir sonuçtu.

NSK'nın LGU gres ve DW hafif temaslı keçelere sahip düÅŸük partikül emisyonlu rulmanları, tüm yaygın servo motorlara uyacak ÅŸekilde 26 ila 120 mm dış çap boyutlarında mevcuttur.

Daha sürdürülebilir bir gezegen
Sonuç olarak, NSK'nın yüksek verimli, invertör ve servo motorlar için geliÅŸtirdiÄŸi rulman geliÅŸtirmeleri, daha iyi performansa ve enerji tasarrufuna katkıda bulunuyor ve bu da, dünyanın net sıfır hedeflerinin bir parçası olarak makinelerin yaÅŸam döngüsü maliyetini düÅŸürmeye ve karbon emisyonlarını azaltmaya yardımcı oluyor. NSK'nın 100 yılı aÅŸkın geçmiÅŸi, yeni teknolojilerin takibi ve sürekli kalite iyileÅŸtirmeleri ile doludur. NSK, gelecekte de gelecekte de temel odakları olan triboloji, malzeme, sayısal simülasyon ve mekatronik alanlarını göz önünde bulundurarak ÅŸirket içi üretim mükemmelliÄŸi ile desteklenen yoÄŸun araÅŸtırma ve geliÅŸtirme faaliyetlerine devam edecektir.