Допустимые радиальные и осевые нагрузки электродвигателей серий АИС, АИР, АИС-Е, АИС-Е2, MS, T1A

Радиальная и осевая нагрузка на вал электродвигателя напрямую определяет срок службы подшипников. Перетянутый ремень, тяжёлый шкив на конце вала или осевое усилие от косозубой шестерни могут вывести двигатель из строя за несколько месяцев, даже если по мощности он подобран верно. Ниже — таблицы допустимых радиальных и осевых нагрузок электродвигателей АИС, АИР, АИС-Е, АИС-Е2, MS и T1A из приложения А инструкции по эксплуатации и порядок проверки нагрузки на вал.

Что такое радиальная и осевая нагрузка на вал

• Радиальная нагрузка Fr действует перпендикулярно оси вала. Её создают натяжение ремней, вес шкива или звёздочки, усилие в зубчатом зацеплении, несоосность муфты.
• Осевая нагрузка Fa действует вдоль оси вала. Источники — косозубые и червячные передачи, вентиляторы и насосы с осевым усилием, вес ротора и механизма при вертикальном монтаже.

Обе нагрузки воспринимают подшипники. Превышение допустимых значений сокращает срок службы подшипников, приводит к выходу двигателя из строя и считается нарушением правил эксплуатации — на такие случаи не распространяется гарантия.

Точки приложения радиальной нагрузки

Допустимая радиальная нагрузка зависит от того, где на валу приложена сила. Чем дальше от подшипника, тем больше изгибающий момент и тем меньше допустимое усилие.

Поэтому шкив или полумуфту сажают как можно ближе к корпусу — это прямо рекомендует каталог.

Таблица допустимых радиальных нагрузок

Максимально допустимая радиальная нагрузка Fr, Н. Габариты 71–132 — для исполнений IM1081, IM2081, IM3081; габариты 160–355 — для исполнений IM1001, IM2001, IM3001.

Значения приведены так, как они указаны в инструкции производителя. Для иных монтажных исполнений и габаритов, не вошедших в таблицу, допустимые нагрузки предоставляются по запросу.

Направление осевой нагрузки

Допустимая осевая нагрузка зависит от направления силы и положения двигателя. Инструкция различает три случая.

Таблица допустимых осевых нагрузок: габариты 80–132

Максимально допустимая осевая нагрузка Fa, Н, для исполнений IM1081, IM2081, IM3081. «При Fr max» — одновременно с максимальной радиальной нагрузкой по таблице выше для точки X = 0,5.

Таблица допустимых осевых нагрузок: габариты 160–315

Для исполнений IM1001, IM2001, IM3001, горизонтальный вал. Fa, Н.

Обратите внимание: при одновременном действии максимальной радиальной нагрузки допустимая осевая снижается — примерно от 1,2 до 4 раз в зависимости от габарита и направления силы. Совмещённую нагрузку всегда проверяют по колонке «Fr max».

Как проверить нагрузку на вал электродвигателя

Шаг 1. Определите источник и точку приложения силы

Измерьте, где на выступающем конце вала будет центр шкива или полумуфты: у заплечика (X = 0), посередине (X = 0,5) или на конце (X = 1).

Шаг 2. Оцените радиальную силу от ременной передачи

Ориентировочно радиальную силу от ременной передачи считают через момент на валу и диаметр шкива:

• момент на валу, Нм: M = 9550 × P / n, где P — мощность, кВт; n — частота вращения, об/мин;
• радиальная сила, Н: Fr ≈ 2000 × M / D × K, где D — диаметр шкива, мм; K — коэффициент натяжения ремней (для клиновых ремней обычно принимают 2–2,5, для зубчатых — около 1,5).

Пример: двигатель 5,5 кВт, 1440 об/мин, шкив 125 мм, клиновые ремни. M = 9550 × 5,5 / 1440 ≈ 36,5 Нм. Fr ≈ 2000 × 36,5 / 125 × 2,5 ≈ 1460 Н. Для 4-полюсного двигателя 112-го габарита допустимо 1270 Н у заплечика — нагрузка превышена. Решение — увеличить диаметр шкива или взять двигатель большего габарита.

Коэффициент K и точное усилие предварительного натяжения указывает производитель ремней — формула выше подходит для предварительной проверки.

Шаг 3. Сравните с таблицей

Полученное значение сравните с таблицей для своего габарита, частоты вращения и точки приложения. Если есть и осевая сила, проверьте её по колонке «При Fr max».

Особые случаи

Два рабочих конца вала

На двигателях с двумя рабочими концами вала нагрузка со стороны крыльчатки вентилятора не должна превышать половину номинальной мощности, а суммарная нагрузка на оба конца — номинальную мощность.

Вертикальный монтаж

При вертикальном монтаже на подшипник постоянно действует вес ротора и насаженных деталей. По требованию заказчика со стороны вала ставят радиально-упорный подшипник, который лучше воспринимает осевую нагрузку.

Муфтовое соединение

При правильной центровке упругая муфта почти не нагружает вал радиально. Но несоосность превращает муфту в источник переменной радиальной силы — поэтому центровку проверяют после затяжки всех болтов.

Как снизить нагрузку на подшипники

• сажать шкив и муфту ближе к корпусу двигателя;
• увеличивать диаметр шкива — сила натяжения при той же мощности падает;
• не перетягивать ремни, проверять натяжение после приработки;
• центровать валы при монтаже и после ремонта механизма;
• при больших консольных нагрузках выбирать двигатель большего габарита или выносную опору.

Подобрать электродвигатель нужного габарита можно в каталоге или в подборе по параметрам на главной странице.