Системы вентиляции сплит-систем: опорные узлы электродвигателя тангенциального вентилятора

Во внутренних блоках настенных сплит-систем за циркуляцию воздуха через теплообменник отвечает тангенциальный вентилятор. Эта длинная цилиндрическая крыльчатка приводится во вращение компактным электродвигателем (асинхронным многоскоростным или инверторным BLDC).

В качестве опорных элементов ротора в таких двигателях традиционно применяются радиальные однорядные шарикоподшипники.

Эксплуатационные параметры и условия работы

Двигатель внутреннего блока надежно зафиксирован в пластиковом шасси кондиционера, а вал соединен с крыльчаткой через резиновую демпфирующую муфту. Конструктивные особенности опорного узла определяются следующими факторами:

• Тип опор. Применяются миниатюрные радиальные однорядные шарикоподшипники закрытого типа (наиболее распространены типоразмеры серии 608). Для удержания смазки и защиты от пыли они оснащаются металлическими защитными шайбами (тип ZZ) или контактными резинометаллическими уплотнениями (тип 2RS).
• Нагрузки. Опоры воспринимают радиальную нагрузку от собственной массы ротора и длинной крыльчатки, а также аэродинамическое сопротивление воздушного потока. Рабочие скорости вращения варьируются в диапазоне от 400 до 1500 об/мин. Присутствует постоянная вибрационная нагрузка.
• Условия среды. Подшипники находятся внутри закрытого корпуса статора, однако работают в зоне температурных колебаний (от комнатных значений до +8…+12 °C в режиме максимального охлаждения). Основным негативным фактором выступает мелкодисперсная домашняя пыль и высокая влажность от расположенного рядом поддона сбора конденсата.

Выбор подшипников качения для этого узла обусловлен необходимостью длительной работы на средних и высоких оборотах с минимальным коэффициентом трения. Это обеспечивает энергоэффективность привода и тихую работу кондиционера.

Виды износа и появление шума

Ресурс подшипников двигателя вентилятора во многом зависит от состояния самой крыльчатки и регулярности обслуживания фильтров. Износ опорных узлов развивается по следующим сценариям:

• Дисбаланс крыльчатки и усталостное выкрашивание. На лопастях вентилятора со временем неравномерно скапливается влажная пыль, образуя плотный налет. Это смещает центр масс крыльчатки, вызывая радиальное биение. Вибрация передается на вал двигателя, приводя к локальным перегрузкам шариков и усталостному выкрашиванию (питтингу) беговых дорожек.
• Деградация пластичной смазки. При длительной эксплуатации консистентная смазка внутри закрытого подшипника постепенно теряет изначальные свойства: масло вырабатывается, а загуститель полимеризуется. Узел переходит в режим полусухого трения, что может вызывать перегрев сепаратора и появление металлического шелеста или свиста при вращении.
• Коррозионное повреждение при сервисном обслуживании. При проведении влажной чистки внутреннего блока с использованием моек высокого давления химические растворы и вода могут попасть на корпус двигателя, если он не был изолирован. Жидкость проникает сквозь защитные уплотнения подшипника, вымывает смазку и провоцирует развитие очаговой коррозии стальных элементов.
• Электроэрозионное повреждение (в инверторных моделях). Высокочастотные паразитные токи, возникающие при ШИМ-управлении BLDC-двигателями, способны протекать через опорный узел. Это вызывает микродуговые разряды между шариками и беговыми дорожками, приводя к локальному оплавлению металла. Дефект проявляется в виде характерного «рифления» поверхности качения и сопровождается ускоренным ростом шума. В качестве превентивной меры в современных приводах могут применяться гибридные подшипники с керамическими элементами или специальные токоизолирующие покрытия.

Значительный износ опор проявляется в виде отчетливого гула, который меняет тональность в зависимости от выбранной скорости вращения вентилятора. При заклинивании подшипника двигатель останавливается, что способно привести к обмерзанию теплообменника внутреннего блока из-за отсутствия съема холода.

Вопрос-ответ

Можно ли устранить гул вентилятора, нанеся проникающую смазку или машинное масло на ось двигателя?

Подобная мера дает лишь кратковременный акустический эффект. Радиальные подшипники электродвигателей являются необслуживаемыми узлами с заложенной на заводе смазкой. Внешнее нанесение масла не восстановит изношенные беговые дорожки, а лишь притянет дополнительную пыль, которая ускорит износ узла. При появлении стойкого шума подшипники требуют замены.

Почему производители используют шарикоподшипники, а не втулки скольжения, как в приводах жалюзи?

Скорость вращения вала тангенциального вентилятора (до 1500 об/мин) и постоянная радиальная консольная нагрузка от крыльчатки превышают предельные эксплуатационные характеристики простых полимерных втулок скольжения. В таких условиях втулки подвергались бы быстрому перегреву и истиранию, в то время как шарикоподшипники обеспечивают необходимый ресурс и жесткость фиксации ротора.

Целесообразно ли менять подшипники по одному, если шумит только передний со стороны крыльчатки?

В сервисной практике рекомендуется парная замена опор. Несмотря на то что передний подшипник принимает на себя основную вибрационную нагрузку от дисбаланса вентилятора, задний подшипник имеет тот же срок наработки и подвергался аналогичным температурным циклам. Замена только одного элемента часто приводит к повторному обращению в сервис из-за скорого выхода из строя второй опоры. Кроме того, в некоторых современных моделях мотор заливается компаундом и подлежит замене только в сборе.

Технико-коммерческий инженер ГК Индатэк Смирнов А. В.