如何根据负载、速度和运行时间选择减速电机
本指南介绍了如何根据负载、扭矩、速度、传动比和运行时间来选择减速电机，帮助您避免过载及功率选型错误。
如何根据负载、速度和运行时间选择减速电机
选择减速电机不能仅凭电机铭牌上的功率。合适的传动装置必须同时满足实际负载、启动转矩、输出转速、传动比、运行时间和安装方式的要求。
如果功率或转矩选择不足，电机容易发热、过载并缩短减速机的寿命。反之，选择过大则会增加成本、体积和能耗。以下流程旨在帮助工程师和机械制造商在选择减速电机前确定关键参数。
1. 确定机器的负载类型
负载是首要检查因素，因为它决定了减速机的转矩、功率和负载系数。
稳定负载
稳定负载在运行过程中变化较小，无剧烈冲击，且通常启动相对平稳。
常见应用：
轻型输送机。
辊道输送机。
包装机。
低粘度液体搅拌机。
连续运行的旋转机构。
变动负载或重负载
当物料重量、阻力或工作条件不稳定时，通常会出现变动负载。
例如：
螺旋输送机。
混合机。
高粘度液体搅拌机。
倾斜式输送机。
斗式提升机。
起重机。
对于这些应用，必须检查工作转矩和启动转矩，不应仅以现有电机的功率作为依据。
冲击负载
破碎机、压机、换向机构或频繁启动的机构可能会对轴、轴承和齿轮产生冲击负载。
在这种情况下，需要选择具备相应承载能力的减速机，并参考原厂样本中的服务系数。
满载启动
输送机、螺旋输送机或斗式提升机可能需要在满载状态下启动。此时的启动转矩通常远高于机器稳定运行时的转矩。
这是选择减速电机功率和启动方式时的重要信息。
2. 确定输出转速和传动比
输出转速是指减速机输出轴每分钟的转数，通常以 rpm 为单位。
传动比初步计算公式为：
i = n₁ / n₂
其中：
i：传动比。
n₁：电机输入转速。
n₂：要求的输出转速。
例如，电机转速约为 1.450 rpm，机器需要 48 rpm 的输出转速：
i = 1.450 / 48 ≈ 30
可以考虑传动比接近 1/30 的减速机。但是，实际转速必须在样本中重新核对，因为这还取决于电机的额定转速和各级传动设计。
不应仅提供“1/30 传动比减速机”的要求。在选择时，需要同时明确电机转速和期望的输出转速。
3. 输出转矩计算
输出转矩代表减速电机拖动、提升或旋转负载的能力。
可按以下公式进行初步计算：
T = 9.550 × P × η / n
其中：
T：输出转矩，单位 Nm。
P：电机功率，单位 kW。
η：传动装置的总效率。
n：输出转速，单位 rpm。
例如，功率 1.5 kW、输出转速 50 rpm 且假设效率为 0.9 的电机：
T = 9.550 × 1.5 × 0.9 / 50 ≈ 258 Nm
上述结果仅用于初步选型。确定型号时，需对照制造商样本中的额定转矩、负载系数、径向载荷和轴向载荷。
若未确定减速机类型及传动级数，切勿自行假设效率。
4. 启动转矩校核
机器启动时所需的转矩通常大于稳态运行时的转矩。
这一点对于以下设备尤为重要：
带载输送机。
内部存有物料的螺旋输送机。
重载搅拌机。
提升机和斗式提升机。
带制动器的机构。
频繁启动的机器。
选型前，需确定：
机器是带载启动还是空载启动。
要求的加速时间。
每小时启动次数。
是否频繁换向。
是否使用变频器。
变频器可辅助软启动和转矩控制，但不能替代正确选择功率和传动比。
5. 根据运行时间选择减速电机
运行时间直接影响电机温度、润滑油、轴承及齿轮箱的使用寿命。
每天运行少于 8 小时
在负载稳定且启动次数较少的情况下，运行要求通常较低。但仍需检查负载转矩和环境条件。
每天运行 8 至 16 小时
需关注散热能力、实际负载水平及润滑方式。在高温或通风不良的环境中，电机不应长期处于极限状态下工作。
24/7 连续运行
连续运行的减速电机需根据制造商的负载系数进行选型。同时必须检查环境温度、换油周期、电机能效等级及维护能力。
间歇运行但频繁启动
运行时间可能很短，但启动电流和重复的冲击负载仍会导致电机发热。在这种情况下，每小时启动次数与总运行时间同样重要。
6. 负载系数与功率储备
负载系数（Service Factor）反映了运行条件相对于额定负载的严苛程度。
该值通常取决于：
负载类型。
每天运行小时数。
启动次数。
冲击程度。
换向频率。
环境温度。
传动方式。
不应盲目遵循始终选择比实际需求大20%或30%电机的通用规则。预留裕量应基于实际负载及各制造商提供的选型表。
过度选择功率裕量可能会增加成本、底座尺寸及系统电流。
7. 径向负载与轴向负载检查
除扭矩外，输出轴还可能承受径向力和轴向力。
径向负载
径向负载通常出现在输出轴安装以下部件时：
链轮。
皮带轮。
齿轮。
输送机滚筒。
作用力距离轴肩越远，轴和轴承承受的负载就越大。因此，除了检查轴径外，还需检查链轮或皮带轮的安装位置。
轴向负载
轴向负载是指沿轴线方向的拉力或推力。此类负载可能出现在螺旋输送机、搅拌机或直驱机构中。
允许负载值必须根据特定型号的样本进行核对。
8. 选择合适的减速机类型
减速机类型 | 主要特点 | 适用应用 |
|---|---|---|
同轴斜齿轮 | 高效率，结构通用 | 输送机、包装机、搅拌机 |
平行轴 | 横向紧凑设计，扭矩性能好 | 输送机、斗式提升机、螺旋输送机 |
锥齿轮 | 直角传动，高效率 | 重载输送机、混合机 |
蜗轮蜗杆 | 结构紧凑，传动比大 | 小型机械、调节机构 |
摆线针轮 | 抗冲击能力强，适合重载 | 搅拌机、混合机、工业设备 |
行星齿轮 | 体积小，扭矩大 | 重型负载机械、精密设备 |
没有一种减速机适用于所有应用。选型必须基于负载、安装空间、效率、轴向方向及维护要求。
9. 安装方式选择
减速电机可采用多种配置：
底座式。
法兰式。
卧式安装。
立式安装。
实心轴。
空心轴。
底座式适用于有安装平台的设备，通常便于对中或维护。法兰式适用于需要直接安装在机器壁上或要求结构紧凑的场合。
实心轴通常通过联轴器、齿轮或皮带轮进行传动。空心轴可直接安装在机器轴上，但需检查直径、键、防转方法及作用力。
更换不同品牌时，订购前必须核对底座、法兰的图纸、轴中心高度及输出尺寸。
查看更多： 底座式与法兰式减速电机有何区别？
10. 使用变频器的减速电机
变频器有助于调节速度、软启动并减少机械冲击。但需注意：
电机长时间低速运行时，由于风扇转速慢，冷却效果可能较差。
增加频率会提高电机和减速机的机械转速。
低速时的转矩取决于变频器的控制模式。
不应使用变频器来弥补传动比选型错误。
如果电机持续低速运行，可能需要独立的冷却风扇。
允许的频率范围必须根据电机和减速机的技术资料进行确认。
11. 减速电机选型所需信息表
信息 | 需确定的内容 |
|---|---|
应用 | 输送机、螺旋输送机、搅拌机、提升机等 |
负载 | 质量、拉力或转矩 |
输出转速 | 要求的转速 (rpm) |
卷筒或力臂 | 卷筒直径、作用力半径 |
运行时间 | 每天运行小时数 |
启动 | 每小时启动次数、带载或空载 |
传动方式 | 直连、联轴器、链轮、皮带轮 |
安装姿态 | 卧式、立式、底座式或法兰式 |
电源 | 电压、频率、相数 |
变频器 | 是否使用、速度范围 |
电磁制动器 | 是否需要保持负载 |
环境 | 室内、室外、粉尘、潮湿、化学品 |
如果需要更换旧电机，建议提供铭牌照片、图纸、轴尺寸以及设备安装位置的照片。
查看更多：DSK - MFG 系列减速电机
12. 输送机减速电机选型示例
假设某输送机要求输出转速为 40 rpm，每天运行 16 小时，带载启动，采用链轮链条传动，并使用变频器。
选型流程应如下进行：
根据货物重量、摩擦力和倾斜角度计算输送机牵引力。
根据牵引力和滚筒半径确定滚筒扭矩。
根据扭矩和转速计算所需功率。
根据电机转速和输出转速选择减速比。
校核带载启动时的启动扭矩。
根据运行时间应用负载系数。
校核链轮链条产生的径向载荷。
选择与输送机框架匹配的安装方式。
校核使用变频器时的速度范围和冷却能力。
在缺乏牵引力、滚筒直径和负载条件等数据时，不应仅凭输出转速来确定具体型号。
减速电机选型常见错误
仅根据旧电机功率进行选择。
未计算启动扭矩。
未校核径向载荷。
选择了减速比但未校核实际转速。
未考虑每天的运行小时数。
忽略了启动和换向频率。
底脚、法兰或安装方向选择错误。
长时间在过低或过高频率下运行变频器。
在加工机座前未核对图纸。
结论
准确的减速电机选型应从三个要素开始：负载、转速和运行时间。负载决定扭矩和功率；转速决定减速比；运行时间影响负载系数、发热能力和设备寿命。
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常见问题
选择比负载更大的减速电机，多大才足够？
没有适用于所有应用的统一预留比例。预留水平取决于负载类型、运行小时数、启动频率、冲击程度和环境条件。建议计算实际扭矩，然后对照原厂样本中的负载系数。
可以仅根据功率选择减速电机吗？
不可以。两台功率相同的减速电机可能在传动比、输出扭矩、允许负载、轴径和安装方式上存在差异。功率只是需要检查的参数之一。
电机24小时连续运行需要注意什么？
需要检查负载系数、散热能力、电机能效等级、润滑油和环境温度。如果冷却条件或负载不稳定，电机不应频繁在极限状态下运行。
使用变频器可以选更小的电机吗？
不建议这样做。变频器支持启动和调速，但电机仍需为负载提供足够的扭矩。如果选择的电机过小，系统仍可能过载或无法启动。
设备旧了铭牌丢失，如何选择电机？
需要测量输出转速、轴径、底座或法兰尺寸，同时确定负载和运行电流。建议发送设备全貌及安装位置的照片，以便技术人员在选择替换型号前进行核实。
