Utvärdering av en ny typ av lagerinbyggnad för traktionsmotorer
2008 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Evaluation of a new traction motor bearing arrangement (English)
Abstract [en]
The thesis evaluates a new kind of bearing arrangement in a traction motor that ABB has
developed. Since the arrangement is designed in a new and innovative way it needs to be
evaluated to see if it is safe to use. In today’s traction motors, bearings with a big internal
clearance (C4-clearance) are used. The basic idea of the new arrangement is to reduce the fits
between the bearing and shaft/house. By doing so, it will be possible to use bearings with less
internal clearance (C3-clearance). The new arrangement makes the assembling in production
a lot easier.
When reducing the fits it is important to assure that the bearing still not moves around the
shaft during operation. To do that, axial force will be used to press the bearing against a high
friction shim fitted between the bearing and the shaft. The friction shim is made of a thin steel
foil with diamond particles fixed in a nickel matrix on both sides.
The thesis evaluates several questions concerning the new arrangement. Some of the
questions concerns different bearing selections, internal radial clearance calculations, force
distribution caused by the friction shim, bearing lubrication and bearing currents. To answer
this questions theoretical models, FEM-analysis’s and practical investigations are used. The
practical investigation mainly involves an investigation of the surface quality of the coating
on the friction shim.
The calculations of the bearings internal radial clearance show that this area will not be a
problem in the new arrangement. One important problem that might result in damage bearing
rings is fretting between the bearing and the shaft. This problem can be solved by using glue
in the contact area between the bearing and the shaft. The investigation of the friction shim
showed some surface defects with chipped off coating as the most crucial. This issue is of
great importance because it might result in coating particles inside the bearing with a potential
bearing failure as a result.
Abstract [sv]
Examensarbetet utvärderar en ny typ av lagerinbyggnad i en traktionsmotor som ABB tagit
fram. Eftersom lagerinbyggnaden är utformad på ett nytt och innovativt vis, som aldrig
tidigare använts, måste denna verifieras. I dagens traktionsmotorer används lager med ett stort
internt glapp (C4-glapp). Idén med den nya inbyggnaden är att man genom den nya
konstruktionen ska kunna byta från dessa lager till ett lager med ett mindre glapp (C3-glapp).
Fördelen med att kunna göra detta är att dessa lager är billigare samtidigt som den nya
konstruktionen gör att montaget av lagren blir enklare.
Användningen av lager med ett mindre internt glapp gör det nödvändigt att minska greppet
mellan lager och axel/hus, som idag är relativt kraftigt, för att behålla ett lagom glapp. För att
hålla lagret på plats ska man i stället spänna in lagret axiellt mot en friktionsbricka. Viktigt
vid denna förändring är att man säkerställer att lagret med den nya konstruktionen ändå sitter
fixt mot framförallt axeln.
I examensarbetet utvärderas flera frågeställningar som rör den nya inbyggnaden så som
internt glapp vid olika lager och passningar, kraftöverföring via friktionsbrickan,
lagersmörjning samt lagerströmmar. Metoden som används för att utvärdera de olika
problemområdena är teoretiska modeller, FEM-beräkningar samt praktiska undersökningar.
De praktiska undersökningarna innefattar framförallt undersökning av friktionsbrickan som är
en av de mest kritiska komponenterna i den nya inbyggnaden.
Utifrån glappberäkningarnas resultat kan det konstateras att denna faktor inte ska utgöra något
problem för den nya inbyggnaden. Ett problem som dock kan tänkas ställa till problem är
fretting på grund av att passningen mellan lager och axel/hus reduceras. Detta problem kan
dock lösas genom att applicera ett lim i kontakten mellan lager och axel. Undersökningen av
friktionsbrickan visade att det fanns ytdefekter som tyder på avverkat material på brickans
yta. Dessa ytdefekter är ett allvarligt fel som kan innebära problem för den nya inbyggnaden i
och med att skadorna kan ge upphov till att partiklar från brickan hamnar i lagret.
Den nya lagerinbyggnaden är tillämpbar förutsatt att man kan försäkra sig om att det aldrig
lossar partiklar från friktionsbrickorna. Vid monteringen på axeln bör man dock överväga att
använda sig av ett lim för att minska risken för att det uppstår fretting (passnigsrost) mellan
lagret och axeln.
Place, publisher, year, edition, pages
2008.
Series
2008:62 MKN 006
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-100683OAI: oai:DiVA.org:kth-100683DiVA, id: diva2:544172
External cooperation
ABB Machines,Peter J Isberg
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
2012-08-132012-08-132022-06-24Bibliographically approved