La Wafangdian Bearing Group Corporation (di seguito denominata “ZWZ”) ha recentemente annunciato che il proprio progetto relativo ai “cuscinetti isolati ad alte prestazioni per motori elettrici” ha raggiunto risultati intermedi significativi, superando con successo i principali ostacoli tecnici nella progettazione, produzione e collaudo di tali cuscinetti. Questa tecnologia è già stata applicata in settori quali i motori di trazione per il trasporto ferroviario, i generatori eolici e i motori industriali a frequenza variabile su larga scala, garantendo un approvvigionamento autonomo e controllabile di componenti critici per apparecchiature motoristiche di fascia alta.
Nei motori ad alta potenza azionati da convertitori di frequenza (VFD), le correnti sull’albero agiscono come un “killer invisibile” che compromette costantemente l’affidabilità delle apparecchiature. Quando un motore è alimentato da un VFD, l’asimmetria elettromagnetica tra lo statore e il rotore genera una tensione sull’albero. Tale tensione può rompere il film lubrificante all’interno dei cuscinetti, dando origine a correnti sull’albero che innescano scariche elettriche — scintille tra gli elementi volventi e le superfici delle piste — con conseguente erosione elettrica. Tali danni riducono drasticamente la durata dei cuscinetti e, nei casi più gravi, possono portare a un rapido guasto del motore e a fermi macchina non programmati. Per apparecchiature quali i motori di trazione nel trasporto ferroviario e i generatori delle turbine eoliche — caratterizzati da elevata potenza, elevate velocità di rotazione e lunghi periodi di funzionamento continuo — i requisiti relativi alla resistenza dei cuscinetti all’erosione elettrica sono eccezionalmente rigorosi.
Da molto tempo il mercato dei cuscinetti isolati ad alta affidabilità è dominato da aziende straniere. Quando i produttori nazionali di apparecchiature si riforniscono di tali cuscinetti, non solo devono far fronte a costi elevati, ma sono anche vincolati da tempi di consegna lunghi e dall’instabilità della catena di approvvigionamento. Attraverso questa ultima iniziativa tecnica, il Gruppo Wafangdian Bearing (ZWZ) punta a padroneggiare l’intera catena di processo, dalla formulazione dei materiali ai test sul prodotto finale.
Secondo il responsabile del progetto Tang Hujiao, la principale sfida tecnica per i cuscinetti isolati risiede nelle prestazioni complessive del rivestimento: esso deve garantire una resistenza isolante sufficiente, offrendo al contempo un’eccellente resistenza all’usura e una forte adesione. Sviluppando una formula proprietaria per il rivestimento ceramico e ottimizzando sia la traiettoria della pistola a spruzzo al plasma sia il design delle attrezzature di fissaggio, il team di ricerca e sviluppo ha ottenuto un rivestimento continuo, uniforme e altamente denso sulla superficie dell’anello esterno del cuscinetto. Inoltre, il team ha sviluppato un processo di rettifica ad alta precisione e a basso impatto per il rivestimento isolante, superando efficacemente la sfida diffusa nel settore rappresentata dalla formazione di microfessurazioni durante la successiva lavorazione meccanica. Queste innovazioni tecnologiche hanno consentito il passaggio dei cuscinetti isolati dal laboratorio alla produzione in serie.
Nel campo dei test e della valutazione della durata di servizio, il Wafangdian Bearing Group (ZWZ) ha aperto la strada allo sviluppo di un modello di vita accelerata per i cuscinetti isolati basato sulla combinazione di sollecitazioni elettriche e meccaniche: una novità assoluta in Cina. Mentre i tradizionali test di durata dei cuscinetti tengono conto solo dei carichi meccanici, i cuscinetti isolati durante il funzionamento effettivo sono sottoposti agli effetti combinati di sollecitazioni sia elettriche che meccaniche, il che comporta meccanismi di guasto più complessi. L’apparecchiatura di collaudo accelerato sviluppata in modo indipendente da ZWZ è in grado di simulare gli ambienti operativi reali ed estremi a cui questi cuscinetti sono esposti; applicando carichi elettrici e meccanici controllati con precisione, consente una previsione accurata della fine della vita utile di un cuscinetto. La creazione di questo modello fornisce una base quantitativa per la valutazione dell’affidabilità dei cuscinetti isolati e costituisce una base di dati per le future iterazioni del prodotto.
Attualmente, questa conquista tecnologica trova applicazione in diversi settori. Nel trasporto ferroviario, i cuscinetti isolati vengono utilizzati nei motori di trazione, contribuendo a ridurre il rischio di guasti prematuri dei cuscinetti causati dalle correnti nell’albero. Nel settore dell’energia eolica, i sistemi di azionamento a frequenza variabile delle turbine eoliche ad alta capacità impongono requisiti altrettanto rigorosi per l’isolamento dei cuscinetti. Nel campo dei motori industriali a frequenza variabile su larga scala, questa tecnologia offre una soluzione di produzione nazionale per i motori ad alta tensione utilizzati in settori quali la metallurgia, l’estrazione mineraria e l’industria petrolchimica.
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