什么是减速机的径向载荷与轴向载荷？

减速机径向载荷与轴向载荷是什么？

减速机径向载荷和轴向载荷是直接作用于输出轴的两种外部力。在选择减速机时，除了电机功率、传动比和扭矩外，这些也是必须检查的参数。

如果链轮、皮带轮、卷筒或负载机构产生的力超过了轴和轴承的承载能力，即使减速机能够满足扭矩要求，也可能很快损坏。常见的后果包括轴承发热、振动、间隙增大、漏油或输出轴变形。

什么是减速机径向载荷？

减速机径向载荷是作用于输出轴中心线垂直方向上的力。常用符号为 FR。

等效术语包括：

• Radial load

• Overhung load

• OHL

• Radial force

径向载荷通常产生于减速机轴安装以下部件时：

• 链轮

• 皮带轮

• 齿轮

• 卷筒

• 车轮

• 偏离轴承位置的传动机构

例如，当减速机通过链轮驱动输送带时，链条的张力作用于链轮上，会对轴产生横向力。如果该力过大，轴可能会弯曲，导致输出轴轴承超负荷工作。

什么是减速机轴向载荷？

轴向载荷是作用于轴中心线平行方向上的力。常用符号为 FA。

等效术语包括：

• Axial load

• Thrust load

• Axial force

轴向载荷可能出现于：

• 螺旋输送机

• 产生推力的搅拌机

• 压制或推力机构

• 斜齿轮

• 锥齿轮

• 受拉或受压的轴

• 轴向安装偏差的联轴器

轴向力直接作用于减速机内部的止推轴承、轴和定位机构。

径向载荷与轴向载荷的比较

为什么链轮和皮带轮的安装位置至关重要？

径向载荷不仅取决于力的大小，还取决于作用点到输出轴承的距离。

基本关系：

弯矩 = 径向载荷 × 作用力距离

链轮或皮带轮距离轴肩越远，弯矩就越大。因此，即使载荷相同，不同的安装方式也会导致轴和轴承的使用寿命发生显著变化。

安装时应遵循以下建议：

• 将链轮或皮带轮尽可能靠近轴肩安装。

• 轮毂不得过度伸出轴端。

• 将皮带和链条张紧至适当程度。

• 运行前进行同心度校准。

• 严禁使用锤子敲击链轮或皮带轮安装到轴上。

• 当轴较长或载荷较大时，需增加外部支撑轴承。

链轮或皮带轮载荷的初步计算方法

传递扭矩所需的切向力可按以下公式估算：

Ft = 2T / d

其中：

• Ft：切向力，单位为 N

• T：轴上扭矩，单位为 Nm

• d：工作直径，单位为 m

如果直径以毫米为单位输入：

Ft = 2,000 × T / d

链轮载荷计算示例

减速机参数如下：

• 输出扭矩：200 Nm

• 链轮工作直径：200 mm

切向力：

Ft = 2,000 × 200 / 200 = 2,000 N

2,000 N 是传递扭矩所需的切向力。这不一定是作用在轴承上的实际径向载荷。

实际载荷还取决于：

• 链条的紧边和松边张力

• 皮带的初始张力

• 链轮、皮带轮或卷筒的重量

• 包角

• 链轮齿数

• 冲击载荷

• 作用点到轴肩的距离

确定实际载荷后，需对照相应型号减速机的允许载荷极限进行核对。

径向载荷和轴向载荷可以同时存在吗？

可以。在许多机构中，输出轴同时承受：

• 扭矩

• 径向载荷

• 轴向载荷

• 弯矩

• 冲击载荷

• 反向载荷

当 FR 和 FA 同时存在时，轴承的承载能力可能低于仅存在一种力的情况。

不应将径向载荷与轴向载荷的固定比例应用于所有减速机。承载能力取决于：

• 减速机尺寸

• 轴径

• 轴承类型和尺寸

• 轴承间距

• 作用力位置

• 拉伸或压缩方向

• 安装姿态

• 输出转速

• 运行时间

• 冲击和反向程度

外部载荷超过极限的迹象

当径向载荷或轴向载荷过大时，减速机可能会出现以下现象：

• 轴承异常发热

• 轴端振动

• 嗡嗡声或敲击声

• 输出轴挠曲

• 轴端间隙增大

• 油封偏心运行

• 漏油

• 齿轮磨损不均

• 轴承寿命缩短

• 轴变形或断裂

这些现象容易被误认为是缺油或齿轮损坏。然而，实际原因可能是外部载荷过大或传动件安装位置距离轴肩过远。

何时需要使用外部支撑座？

在以下情况下，应考虑增加外部支撑座：

• 卷筒或皮带轮重量较大

• 链轮安装位置远离轴肩

• 负载轴较长

• 皮带需要较高的张紧力

• 链条承受冲击载荷

• 设备频繁换向

• 减速机直接承受全部载荷

• 径向载荷超过了输出轴承的承载能力

外部支撑座有助于将力传递到机器结构上，从而减轻直接作用于减速机轴和轴承上的载荷。

支撑座必须与轴保持同心。如果安装偏心，支撑座反而会增加载荷，而非减轻载荷。

如何降低减速机的径向载荷

可采取以下措施：

1. 在机器条件允许的情况下，增大链轮或皮带轮的直径。

2. 将传动件安装在靠近轴肩的位置。

3. 将皮带和链条的张紧力调整至合适水平。

4. 在适用情况下使用直接联轴器。

5. 为卷筒、皮带轮或长轴安装独立的支撑座。

6. 减小启动时的冲击载荷。

7. 选择轴径和轴承规格更大的减速机。

8. 检查减速机与机器轴之间的同心度。

9. 避免让减速机承受负载机构的全部重量。

10. 在更改链轮或皮带轮直径时重新进行计算。

选择减速机时需要提供的信息

为了校核径向载荷和轴向载荷，需要确定：

• 电机功率和转速

• 传动比

• 输出转速

• 负载扭矩

• 负载类型：均匀、冲击或换向

• 安装在轴上的零件

• 链轮、皮带轮或齿轮的直径

• 受力点到轴肩的距离

• 皮带或链条的张紧力

• 皮带轮或卷筒的重量

• 拉伸或压缩方向的轴向载荷

• 底座安装或法兰安装方式

• 每日运行时间

• 启动或换向频率

对于DSK、Nara Samyang或NK品牌的减速电机和减速机，需根据实际型号、轴尺寸和安装条件进行选择。

常见问题

链轮会产生径向载荷吗？

会。链条的张紧力作用于链轮上，并产生垂直于减速机输出轴的力。

皮带轮是否会影响减速机的轴承？

会。皮带过紧或皮带轮安装位置距离轴肩过远，会增加径向载荷和弯矩，导致轴承过热或磨损。

联轴器会产生径向载荷吗？

对准良好的联轴器通常产生的外部载荷很小。然而，偏心、角度偏差或轴向挤压可能会增加轴和轴承的载荷。

增加链轮直径有助于降低载荷吗？

在扭矩保持不变的情况下，增加链轮的工作直径会降低所需的切向力。但是，仍需检查链条速度、安装尺寸以及整个机构的载荷。

减速机能承受多少轴向载荷？

减速机没有统一的通用数值。承载能力取决于型号、轴型、轴承设计、安装姿态、受力方向和运行条件。

仅根据扭矩选择减速机足够吗？

不够。除了扭矩外，还需要检查径向载荷、轴向载荷、载荷系数、速度、受力位置和运行时间。

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为了进行准确核算，客户应提供设备照片、电机铭牌、输出速度、负载扭矩、链轮或皮带轮尺寸以及安装位置图纸。

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结论

径向载荷垂直于轴作用，而轴向载荷平行于轴中心线作用。两者都会直接影响减速机的轴承、轴、油封及使用寿命。

选择减速机时，不应仅检查功率、传动比和扭矩。必须确定外部载荷、链轮或皮带轮的安装位置、到轴肩的距离以及实际运行条件，以选择正确的型号。