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电机轴承负荷计算中如何考虑电机功率或者转矩对负荷的影响

本文介绍电机轴承负荷计算中如何考虑电机功率或者转矩对负荷的影响。

1、联轴节负荷
我们分几种情况来看。首先联轴节连接的电机(用卧式电机为例):

图中可以看到,联轴节将机械转矩传递给电机,而电机内部转子上的电磁转矩与外部负载转矩相平衡。正因为这两个转矩相平衡,因此在其间没有加载其他转矩。


从负荷角度,在联轴节上任意径向截面的周向力都有另一侧的一个大小相等、方向相反的周向力与之平衡。我们把正视图方向的截面画成俯视图,就可以看到,周向力在该直径截面上就是轴承的径向力。如下图所示:

从图上可以看到,两个径向负荷大小相等,方向相反。因此,总体而言,联轴节的负荷对轴承系统不带来径向负荷。


2、皮带轮负荷
如果电机轴端连接的是皮带轮负荷,那么从转矩角度来看依然是皮带轮传递的转矩与电机内部电磁转矩相平衡。但是皮带轮一侧的张紧力在运转的时候比较大,另一端相对较松。所以皮带轮的张紧力构成径向负荷。此时这个最小张紧力与转矩相关。皮带轮传递的扭矩应该等于张紧力乘以轴承半径。这个张紧力的大小与皮带轮半径相关,同时也与转矩相关。

假设两根皮带张紧力为F1、F2。转矩为T,则:T=F1×r-F2×r,而轴承的径向负荷就是F1与F2的差值。

3、轴端直接带齿轮
如果电机轴端直接安装齿轮,那么齿轮啮合的时候在周向受到负荷,同时另一端没有与之平衡的负荷。此时这个啮合力就成为轴系的负荷。这个啮合力与传递的扭矩相关。其中的计算又分直齿齿轮与斜齿齿轮两种情况。总体计算思路与皮带轮负荷一样,齿轮传递的转矩等于周向负荷乘以节圆半径,这个转矩与电机内部的电磁转矩相平衡,但是这些周向力就构成了电机轴承系统的径向力。对于斜齿齿轮,同时会产生相应的轴向力。

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