Vibrasyon motoru, dönme hareketini doğrudan titreşime çeviren bir asenkron motordur. Mil uçlarındaki dengesiz ağırlıklar, dönerken merkezkaç kuvveti üretir ve gövdeyi bağlı olduğu makineyle birlikte salınıma zorlar.
Dengesiz ağırlık ve merkezkaç kuvveti
Vibrasyon motorunun rotoru, iki ucundan dışarı taşan bir mil üzerinde döner. Bu uçlara, ağırlık merkezi mil ekseninden kaçık olan yarım ay biçiminde ağırlıklar takılır. Mil dönerken ağırlığın kütlesi sürekli olarak eksenden dışarı doğru çekilir. Bu çekme, motorun gövdesine aktarılan bir merkezkaç kuvveti doğurur. Kuvvetin yönü mille birlikte döndüğünden gövde her turda bir kez her yöne itilir.
Kuvvetin büyüklüğünü belirleyen üç değer
Üretilen merkezkaç kuvveti, dengesiz kütlenin ağırlığına, bu kütlenin dönme eksenine olan uzaklığına ve açısal hızın karesine bağlıdır. Kütle ile uzaklığın çarpımı, katalogda çalışma momenti olarak verilir ve kilogram-santimetre biriminde ifade edilir. Açısal hız ise motorun devrinden gelir. Üçüncü çarpanın kareli olması, kuvvet üzerinde devrin baskın etkisini yaratır.
Aynı çalışma momentiyle devir iki katına çıkarıldığında merkezkaç kuvveti dört katına çıkar. Bu bağıntı, vibrasyon motoru seçiminde devrin ağırlıktan önce belirlenmesini gerektirir.
Kutup sayısı ve devir kademeleri
Vibrasyon motorları, şebeke frekansında dört farklı devir kademesinde üretilir. İki kutuplu motor 3.000 devir, dört kutuplu 1.500 devir, altı kutuplu 1.000 devir, sekiz kutuplu 750 devir dolayında döner. Yüksek devirli motorlar küçük çalışma momentiyle büyük kuvvet üretir ve kompakt kalır. Düşük devirli motorlar ise aynı kuvveti daha büyük bir çalışma momentiyle sağlar ve daha büyük genlikte titreşim verir. Malzemenin taşınma hızı ve tanecik boyutu, bu kademeler arasındaki seçimi belirler.
Genlik ve kuvvet ayrımı
Merkezkaç kuvveti ile titreşim genliği birbirinden farklı iki büyüklüktür. Kuvvet, motorun ürettiği itmenin şiddetidir. Genlik ise bu itmenin makinede yarattığı yer değiştirmenin ölçüsüdür. Aynı kuvvet, hafif bir elekte büyük genlik, ağır bir bunkerde küçük genlik yaratır. Genlik hesabı bu yüzden titreşen kütlenin tümünü, yani makineyi ve üzerindeki malzemeyi kapsar.
Tek motorla dairesel titreşim
Bir makineye tek bir vibrasyon motoru bağlandığında, dönen kuvvet vektörü makineyi dairesel bir yörüngeye oturtur. Malzeme yüzey üzerinde döner bir hareketle ilerler. Bu titreşim biçimi, huni boşaltma, bunker tıkanıklığı açma ve küçük besleyici uygulamalarında yeterli kalır. Dairesel hareket, malzemenin yüzeyden ayrılıp yeniden düşmesini sağlayarak akışı sürdürür.
Yataklamanın taşıdığı yük
Standart bir asenkron motorda rulmanlar yalnızca rotor ağırlığını ve kaplin yükünü taşır. Vibrasyon motorunda ise rulmanlar, çalışma boyunca kesintisiz olarak merkezkaç kuvvetinin tamamını taşır. Bu yük, motorun anma torkundan bağımsızdır ve devir arttıkça hızla büyür. Bilyalı rulman bu sürekli radyal yükü karşılayamadığından, silindirik makaralı rulman kullanılır. Rulman yuvalarının gövdeye geçme toleransı da daha sıkı tutulur.
Gövde ve klemens kutusu
Vibrasyon motorunun gövdesi, titreşimi kendisi soğurmadan makineye aktarmalıdır. Bu yüzden gövde tek parça dökümden üretilir ve ayak yüzeyi işlenir. Klemens kutusu, sürekli titreşim altında gevşemeyecek biçimde gövdeye cıvatalanır. Kablo rakoru ve conta, sızdırmazlığın en zayıf noktasıdır. Motorun besleme kablosu, titreşimden korunması için gövdeye yakın bir noktadan sabitlenir ve serbest bir kıvrımla bırakılır.
Isınma ve çalışma rejimi
Vibrasyon motoru, standart bir motora göre daha zorlu bir ısıl rejimde çalışır. Soğutma fanı çoğu tipte bulunmaz, çünkü mil uçları ağırlıklara ayrılmıştır. Isı, gövde yüzeyinden ve makineye bağlı ayak yüzeyinden atılır. Sık kalkıp duran bir besleyicide sargı, her kalkışta yüksek akım çeker ve ısınır. Sargıya gömülen termistör, bu ısınmayı doğrudan ölçerek motoru koruma altına alır.
Koruma sınıfı
Elek ve besleyicilerin çalıştığı ortam tozlu ve nemlidir. Koruma sınıfı IP kodu ile tanımlanır ve IEC 60034-5 standardında açıklanır. Vibrasyon motorlarında IP65 ve üzeri sınıflar yaygındır; ilk rakam toza karşı tam korumayı, ikinci rakam tazyikli suya dayanımı gösterir. Titreşim, conta yüzeylerini sürekli çalıştırdığından koruma sınıfı bakımda yeniden doğrulanır.
Gövde bağlantısı ve cıvatalar
Vibrasyon motoru, ürettiği kuvvetin tamamını ayak yüzeyinden makineye aktarır. Bağlantı cıvataları bu yüzden yüksek dayanım sınıfından seçilir ve tork anahtarıyla sıkılır. Gevşeyen tek bir cıvata, kalan cıvatalara yük aktarıp yorulma çatlağı başlatır. Cıvata torkları ilk çalışma saatlerinden sonra yeniden denetlenir. Motorun oturduğu yüzey işlenmiş ve düzlemsel olmalıdır. Eğri bir yüzeye sıkılan gövde, ayaklarında sürekli bir eğilme gerilmesi taşır ve döküm köşelerinde çatlak başlatır.
Ağırlık kapağı ve sızdırmazlık
Mil uçlarındaki ağırlıklar, gövdeye cıvatalanan iki kapakla örtülür. Kapak contası, toz ve nemin rulman bölgesine ulaşmasını engeller. Titreşim bu contayı sürekli çalıştırdığından her bakımda yenilenir. Kapağın gevşemesi, dönen ağırlıklara temas riski doğurur. Kapak cıvataları da gövde cıvatalarıyla aynı denetim programına alınır. Kapağın iç yüzeyinde biriken toz, ağırlıkların dengesini bozacak kadar kalınlaşabilir ve bakımda temizlenir.
Etiket değerlerinin okunması
Vibrasyon motorunun etiketi, standart bir motordan farklı iki değer taşır. Bunlardan biri en büyük merkezkaç kuvveti, diğeri çalışma momentidir. Etiketteki güç değeri, bu kuvveti üretmek için harcanan mekanik gücü karşılar. Kutup sayısı ve anma akımı da etikette verilir ve termik röle bu akıma göre ayarlanır. Ağırlıklar tam değerde kuruluyken çekilen akım, etiketteki anma akımına yaklaşır.
Kullanım alanları
Vibrasyon motoru, malzemenin akışa zorlanması gereken her yerde kullanılır. Titreşimli elekler, bunker boşaltıcılar, besleyici olukları, beton kalıp masaları ve dökümhane kum eleme sistemleri bu gruba girer. Ortak yan, motorun bir yükü döndürmemesi, bir kütleyi titretmesidir. Kuvvetin ve genliğin doğru seçilmesi, hem verimi hem makine gövdesinin yorulma ömrünü belirler.
Seçime giden yol
Seçim, uygulamanın istediği titreşim biçimiyle başlar. Doğrusal titreşim gerekiyorsa iki motor ters yönde çalıştırılır ve senkron çalışma koşulları sağlanır. Ardından devir kademesi belirlenir, gereken merkezkaç kuvveti hesaplanır ve ağırlıklar buna göre kurulur. Kuvvetin sahada ölçeklenmesi ağırlık ayarıyla yapılır. Motorun bu grup içindeki yeri ise özel amaçlı sanayi motorları yaklaşımıyla değerlendirilir.
Vibrasyon motoru, dönme hareketini denetimli bir merkezkaç kuvvetine çevirir. Devrin kuvvet üzerindeki kareli etkisi ve rulmanların taşıdığı sürekli yük, bu motoru standart bir asenkron motordan ayıran iki temel noktadır.
