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電機軸承負荷計算中如何考慮電機功率或者轉矩對負荷的影響

本文介紹電機軸承負荷計算中如何考慮電機功率或者轉矩對負荷的影響。

1、聯軸節負荷
我們分幾種情況來看。首先聯軸節連接的電機(用臥式電機為例):

圖中可以看到,聯軸節將機械轉矩傳遞給電機,而電機內部轉子上的電磁轉矩與外部負載轉矩相平衡。正因為這兩個轉矩相平衡,因此在其間沒有加載其他轉矩。


從負荷角度,在聯軸節上任意徑向截面的周向力都有另一側的一個大小相等、方向相反的周向力與之平衡。我們把正視圖方向的截面畫成俯視圖,就可以看到,周向力在該直徑截面上就是軸承的徑向力。如下圖所示:

從圖上可以看到,兩個徑向負荷大小相等,方向相反。因此,總體而言,聯軸節的負荷對軸承系統不帶來徑向負荷。


2、皮帶輪負荷
如果電機軸端連接的是皮帶輪負荷,那么從轉矩角度來看依然是皮帶輪傳遞的轉矩與電機內部電磁轉矩相平衡。但是皮帶輪一側的張緊力在運轉的時候比較大,另一端相對較松。所以皮帶輪的張緊力構成徑向負荷。此時這個最小張緊力與轉矩相關。皮帶輪傳遞的扭矩應該等于張緊力乘以軸承半徑。這個張緊力的大小與皮帶輪半徑相關,同時也與轉矩相關。

假設兩根皮帶張緊力為F1、F2。轉矩為T,則:T=F1×r-F2×r,而軸承的徑向負荷就是F1與F2的差值。

3、軸端直接帶齒輪
如果電機軸端直接安裝齒輪,那么齒輪嚙合的時候在周向受到負荷,同時另一端沒有與之平衡的負荷。此時這個嚙合力就成為軸系的負荷。這個嚙合力與傳遞的扭矩相關。其中的計算又分直齒齒輪與斜齒齒輪兩種情況?傮w計算思路與皮帶輪負荷一樣,齒輪傳遞的轉矩等于周向負荷乘以節圓半徑,這個轉矩與電機內部的電磁轉矩相平衡,但是這些周向力就構成了電機軸承系統的徑向力。對于斜齒齒輪,同時會產生相應的軸向力。

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