減速機怎麼選:減速比與扭矩、慣量與背隙、安裝與連接、潤滑與壽命的 4 個階段
先用負載轉速定減速比,再用負載扭矩(含起動、急停峰值)乘使用係數去選額定扭矩。使用係數常以 AGMA 服務等級 I、II、III 表示,分別約等於 1.0、1.4、2.0[3];慣量方面,伺服與步進原廠的通則是負載慣量不超過馬達轉子慣量的 10 倍[4][5]。
減速機先用「負載」而不是馬達去算:由負載轉速決定減速比,由負載扭矩(含起動與緊急停止的峰值)乘上使用係數決定額定扭矩;接著看負載慣量折算到馬達端後的比例與背隙,撐不撐得住定位精度,再確認安裝方式、與馬達及負載的連接,接著依轉速與溫度選潤滑,並定期檢查漏油與溫升。 本文談的是裝在馬達與負載之間的齒輪減速機,各種型式(同軸、直角、蝸輪等)共通的選型順序;各型式的細節,請洽詢。分成 4 個階段:
- 階段①|減速比與扭矩: 負載轉速、減速比、額定扭矩與使用係數。
- 階段②|慣量與背隙: 慣量折算、慣量比、背隙與定位。
- 階段③|安裝與連接: 外殼與安裝方向、與馬達的連接、軸端負載。
- 階段④|潤滑與壽命: 油脂與油、黏度與溫度、壽命與檢查。
皮帶傳動的零件怎麼量、怎麼叫料,請看〈三角皮帶怎麼量?皮帶上的字磨掉了,照這四步就能叫到對的料〉;本文從「已經決定在馬達與負載之間加減速機」開始講。下面每個階段寫:怎麼做、公開資料怎麼說、嘉鴻能幫的;來源、例外與整理放在文末的「備註」。此為一般情況,仍需視個案而定。
階段①:減速比與扭矩,先算負載,再留餘裕
怎麼做:
- 先用負載決定規格,不要先看馬達:由馬達去配,可能買到比需要大的減速機;由負載去算,才貼近需求。
- 減速比等於輸入轉速除以輸出轉速。先寫下負載要多快、馬達額定轉速多少。
- 輸出扭矩要用輸入扭矩乘減速比、再乘效率去估;減速機只能拿轉速換扭矩,不能增加功率,所以轉速與扭矩的乘積也要一起比(算式與算例,見下面嘉鴻的商品頁)。每多一級齒輪,輸出通常低 1% 到 5%。
- 扭矩要看三種:連續運轉、起動與加速的峰值、緊急停止時的值上限。緊急停止的扭矩可能比一般減速大很多,要問供應商能承受幾次。
- 使用係數:把需要的扭矩乘上係數,再去選額定扭矩夠大的減速機。係數要看負載的衝擊、是連續運轉還是循環動作與正反轉、每天運轉幾小時。
- 連續運轉每天超過 10 小時,或環境溫度高,要另外看熱容量;用變頻驅動時,低速的熱容量會下降。
公開資料怎麼說: 一份 2015 年的傳動廠選型文章(廠商發布)寫到:用馬達選型也許比較簡單,但可能買到比需要大的減速機,用負載選才貼近應用;使用係數是減速機的額定值對應用需要值的比;1.0 代表剛好夠用,沒有餘裕;1.4 在多數工業應用是夠用的,例子是應用需要 1,000 英寸磅(約 113 N·m),就選能承受 1,400 英寸磅(約 158 N·m)的減速機;高衝擊的負載會增加齒與軸承的磨損,要提高係數;不均勻的負載即使很小,也要比均勻負載取更高的係數;循環動作可能要比連續運轉取更高的係數,循環加正反轉又更高(備註表 1)。2001 年的產業媒體期刊文章(作者是一家減速機廠的人員)寫到:製造商通常公布額定扭矩、加速扭矩,可能還有緊急停止扭矩;緊急停止可能比正常減速快,造成大扭矩,要問供應商在齒斷之前能加幾次;循環應用要把峰值與額定扭矩的需求,和型錄值比較;用傳統的 AGMA 算法於現在的伺服應用,會得到 3 到 5 的總安全係數,系統比必要的更大、更重、更貴。一家減速機製造商的選型文章(製造商發布,帶產品促銷,頁面標示 2026 年 9 月 1 日修改)寫到:多數被驅動的機器,起動時需要運轉扭矩的 150% 到 200%;每多一級齒輪,輸出通常低 1% 到 5%;蝸輪單級的效率,從 5 比 1 的 90% 降到 100 比 1 的約 50%;拿實際型錄對照:一款鋁殼蝸輪減速機的原廠額定表上,10 比 1 約 83%~87%、30 比 1 約 66%~78%、100 比 1 約 48%~57%,同一減速比、機框越大效率越高[7]。一家蝸輪減速機廠的工程經理也寫到,蝸輪效率與減速比成反比,20 比 1 以下在磨合後可達 90% 以上[8];另一份整理則寫 5 比 1 約 95%、300 比 1 約 50%[9]。使用係數表以電動機驅動、斜齒減速機為前提,依每天少於 3 小時、3 到 10 小時、多於 10 小時分三欄,皮帶輸送機(均勻負載)是 1.00、1.25、1.50,往復式泵是 1.50、1.75、2.00,並要對照製造商的目錄與齒輪業界的標準;另外可以對照的公開表格:有些廠商不寫係數、改寫「服務等級」I、II、III,一般換算成 1.0、1.4、2.0[3],所以前面說的 1.4,相當於第 II 級。一家德國減速機廠型錄的 AGMA 使用係數表(註明依 AGMA 6010,以馬達〔電動或液壓〕或渦輪驅動的封閉式減速機為前提)同樣分每天 3 小時以下、3~10 小時、10 小時以上三欄:一般用途輸送機(均勻負載或均勻進料)是 1.00、1.00、1.25,皮帶式給料機是 1.00、1.25、1.50,三缸以上單動或兩缸以上雙動的往復式泵是 1.00、1.25、1.50[1];另一家(一份傘齒輪減速機使用手冊)同類往復式泵列 1.25、1.25、1.50[2]。各家表格數字不完全一樣,選型時以您要買的那家型錄為準。每天超過 10 小時或環境在 100 °F(約 38 °C)以上,熱容量要另外和連續負載比;變頻低速時熱容量下降,因為馬達與減速機上的風扇送風變少,降多少要向供應商確認(備註表 1)。
嘉鴻能幫的:
- 直線減速機:商品頁寫它是輸入軸與輸出軸同軸排列的減速機。規格表列的是這類減速機的「常規規格區間」,不是單一款的規格:單級減速比 3 比 1 到 10 比 1、二級 9 比 1 到 100 比 1;輸出扭矩 5 到 500 N·m;輸入轉速 500 到 6,000 rpm;傳動效率因型式而異,行星單級 95% 到 97%、二級 90% 到 94%,平行軸 92% 到 95%,諧波 70% 到 90%。商品頁另寫本頁現貨是一個型號(本文不列),其他類型與減速比可詢價;這個現貨型號自己的類型、減速比、額定扭矩與效率,商品頁沒有寫,請洽詢。
- 同一頁的算例(上面「輸出扭矩」那一點的出處):馬達 3,000 rpm、1 N·m,要輸出 100 rpm、50 N·m。30 比 1 的輸出,以效率 0.95 算只有 28.5 N·m,不夠;用功率比,負載要約 524 W,這顆馬達只有約 314 W。商品頁的結論是減速比維持 30 比 1,把馬達換成額定扭矩約 1.75 N·m、功率約 550 W 以上的。
- 交流伺服馬達:商品頁寫額定轉速 3,000 rpm、額定扭矩 4.77 N·m、峰值扭矩 14.3 N·m(寫為額定的 3 倍),可用來對照減速機的輸入;要接哪一款減速機,請洽詢。
- 步進馬達:商品頁說明步進馬達在高速時扭矩下降明顯,規格表寫靜止扭矩上限 1.5 N·m。所以對減速機的輸入扭矩,要看實際轉速下的扭矩,請洽詢。
階段②:慣量與背隙,定位要準,兩件事要一起看
怎麼做:
- 慣量折算:負載慣量經減速機折算到馬達端,要除以減速比的平方。
- 慣量比:負載折算後的慣量與馬達自身慣量的比值。馬達與負載的慣量要相近,來源常提到的上限是 10 比 1:超過,伺服系統可能難以控制加減速;做微調控制時,小於 10 比 1 較理想。馬達原廠也用同一個數字:一家日本馬達原廠寫,伺服與步進馬達一般建議負載慣量在轉子慣量的 10 倍以內,並註明只是參考值[4];一家美國運動控制廠的建議是伺服、步進都在 10 以下,直驅馬達 50~100,理想值是 1 比 1[5]。實際容許值依驅動器型號而定,請看所用驅動器的手冊。
- 想降低慣量比,就選減速比較高的減速機,但要受額定輸入轉速限制。單級的直列式行星減速上限 約 10 比 1,更高要再加一級,成本也增加。以一款行星減速機的原廠產品頁為例,列出減速比 3~100、最大背隙 8 arcmin 以下(以參考機型計)、共 5 種機型[6];單級、二級各自的減速比範圍、效率與壽命,請以原廠最新型錄為準。
- 背隙:齒與齒之間為熱膨脹與製造誤差留的間隙,影響停止位置的準確。精密定位要用低背隙的減速機,並用雙迴路回授。
- 背隙要問清楚:給的是值上限還是平均值;廠商可能先施加一個小負載讓齒面完全接觸再量,要問這個負載是額定或加速扭矩的多少。
- 背隙太大,循環動作時衝擊力大,齒可能提早損壞。
公開資料怎麼說: 前面 2001 年的期刊文章寫到:減速機使慣量比變成減速比平方分之一,例子是負載 100、減速比 5 比 1、馬達 1,得到慣量比 4 比 1;為了系統反應好,馬達與負載的慣量要相近,慣量比超過 10 比 1,伺服系統可能難以控制負載的加減速;要大幅降低慣量,選減速比較高的減速機,但額定輸入轉速會限制能用的減速比;單級直列行星減速的減速比上限是 10 比 1,更高的比值要再加一級減速,會增加成本;直角型因為較難組裝,比較貴;背隙是為了補償熱膨脹與製造誤差而留的齒間間隙,要確認廠商給的是值上限還是平均值,以及量測時用多大的負載;背隙影響停止位置的準確,這類應用會用雙迴路回授與低背隙的減速機;背隙過大,在循環動作中會對齒面造成高衝擊力、使齒提早損壞;該文沒有給背隙的數值上限(備註表 2)。2015 年的傳動廠文章寫到:微調控制時,慣量不匹配小於 10 比 1 較理想,控制工程師可能要求更小。2002 年的期刊文章(沒有標示作者)寫到:伺服用的行星減速機以緊的公差製造、背隙低,高扭轉剛性使空程縮到極小;即使馬達的扭矩密度愈來愈高,通常仍需要伺服減速機來配慣量、增加馬達扭矩並降低馬達轉速;該文沒有給背隙或剛性的數值。
嘉鴻能幫的:
- 直線減速機:規格表列背隙的常規區間:標準級小於 30 arcmin、精密級小於 5 arcmin、超精密小於 1 arcmin(諧波)。量測方式(值上限或平均值、用多大的負載)、這個現貨型號的背隙、扭轉剛性與減速機自身的慣量,商品頁沒有寫,請洽詢。
- 步進馬達:規格表寫轉子慣量 175×10⁻⁷ kg·m²。表上沒有說明這個數字含不含減速部分,請洽詢。
- 伺服驅動器、另一頁伺服驅動器:兩頁都沒有寫慣量比的容許範圍,請洽詢。兩頁都寫要搭同系列的馬達(一頁寫全系列需搭配,一頁寫建議搭配以確保編碼器通訊);階段①的交流伺服馬達那頁,則寫對應它自己系列的驅動器。所以馬達與驅動器的配法,請洽詢。自動調諧,其中一頁寫有三款型號內建,另一頁沒有寫。
- 光學編碼器:這頁寫的是光學線性編碼器讀頭(搭光學尺,用在直線軸的位置回饋):解析度範圍 5 µm 到 50 nm,速度上限 10 m/s。旋轉型的編碼器這頁沒有;負載端的回授能不能這樣用,請洽詢。
階段③:安裝與連接,接得上、受得了
怎麼做:
- 外殼與安裝:看是腳座、輸出法蘭還是攻牙螺孔,哪一種能直接裝在現有的機架上;有攻牙螺孔,可免做特製支架。
- 安裝方向:水平、垂直軸向下、垂直軸向上,注油孔、排氣孔與排油孔的位置是依方向設計的;非標準的方向,廠商常要移動通氣孔、改油量或加油路。
- 與馬達連接:馬達軸要夠長,才能和聯軸器完整嵌入,否則輸入端會打滑。行星伺服減速機常以無背隙的夾具直接接伺服馬達,要照廠商的安裝程序與建議的夾緊扭矩,打滑會損傷軸與齒輪。
- 聯軸器的軸心偏差要小:一般用途約 1,800 rpm 的目標是 0.002 到 0.005 英寸(約 0.05 到 0.13 毫米),更高轉速要更緊。
- 軸端負載:輸出軸上裝鏈輪、皮帶輪或小齒輪,多半造成較高的徑向力;斜齒輪還會有軸向力。徑向與軸向的限值要分開查,兩者同時作用時再查一次。超過額定的軸端負載,減速機會損壞。
公開資料怎麼說: 2015 年的傳動廠文章寫到:外殼可能是腳座、輸出法蘭,或一面以上的攻牙螺孔,選得對可免做特製的機架或支架,例如不必再做繞過輸出軸的 L 形支架;馬達軸要裝得進減速機,軸的長度要夠與聯軸器完整嵌入,沒有完整嵌入,輸入端可能打滑;輸出端的機構,例如鏈輪、皮帶輪或小齒輪,多半造成高徑向負載,斜齒輪也可能造成軸向負載;軸端負載額定是輸出軸能承受的力,應用的負載超過額定,減速機會損壞(備註表 3)。2002 年的期刊文章寫到:行星伺服減速機通常以無背隙的夾具直接接伺服馬達;要仔細照製造商的安裝程序與建議的夾緊扭矩,打滑會損傷軸與齒輪。前面那家減速機製造商的文章寫到:軸端負載的係數,鏈輪是 1.0、直齒或斜齒輪 1.25、V 型皮帶 1.5、平皮帶 2.5;不同廠的係數不一樣,例如一家德國驅動廠的計算說明列:齒輪 1.15(少於 17 齒)、鏈輪 1.25(少於 20 齒)或 1.40(少於 13 齒)、窄 V 型皮帶輪 1.75、平皮帶輪 2.50、齒形皮帶輪 1.50,皮帶類都要把預張力算進去;低於 −30 °C 再乘 1.2[10]。一律用您要買的那家型錄的係數與公式。多數型錄把徑向與軸向限值分開列,兩者都要查,兩者同時作用要再查一次;安裝方向用 IEC 60034-7 的代碼表示,例如 B3 是腳座水平軸、B5 是法蘭水平軸、V5 是垂直軸向下、V6 是垂直軸向上;要注意 V5、V6 屬於「腳座」類(IM 1011、IM 1031),法蘭安裝的垂直方向另有 V1、V3 代碼(FF 法蘭,IM 3011、IM 3031;FT 法蘭則是 V18、V19,IM 3611、IM 3631)[11],叫料時代碼要和實際的固定方式對上;為 B3 做的減速機,注油孔、排氣孔與排油孔就是照 B3 的位置,翻成 V5 或 B8,孔位會跑到不對的地方,製造商常要移動通氣孔、改油量或加油路;聯軸器的軸心偏差,一般約 1,800 rpm 的應用目標是 0.002 到 0.005 英寸,更高轉速要更緊(備註表 3)。
嘉鴻能幫的:
- 直線減速機:規格表寫馬達端的法蘭有 IEC、NEMA 與客製。這個現貨型號的外殼形式、可用的安裝方向、輸入端與馬達的連接方式、軸端負載的額定,商品頁沒有寫,請洽詢。
- 交流伺服馬達:商品頁寫法蘭尺寸 100 mm、軸徑 19 mm(含鍵槽與螺孔);另有含油封的軸端版本,商品頁寫用在垂直安裝或多粉塵的環境。
- 步進馬達:商品頁寫框架尺寸 56.4 mm(寫為 NEMA 23 相當尺寸),出線方式為導線型。
階段④:潤滑與壽命,用得久,要看油與溫升
怎麼做:
- 油脂或油:低速、間歇運轉用油脂;轉速較高用油浴飛濺;更高的轉速要強制循環。來源列的範圍有重疊,實際界線以廠商資料為準。
- 油脂的好處:合成油脂會持續分布,不必再補脂,也能任意方向安裝。
- 黏度與溫度:負載重,黏度高才保護得好;轉速高,黏度高會增加阻力。礦物油與合成油各有可用的溫度範圍,溫度長期很高或環境很冷時,可以考慮合成油。
- 不要混用:不同稠化劑的油脂混用,可能液化或硬化。要換用新的潤滑劑,先在一個元件上試,觀察溫度、振動與漏油。
- 油量:太多與太少都有問題。
- 壽命:看額定的軸承壽命(常用 L10 小時數)。額定壽命是在什麼條件下算的,要問供應商(這句是本文的整理)。
- 換油與檢查:換油週期用油品分析追蹤,不要只靠固定時間;溫度偏高,常見原因是黏度不對、油量不足或散熱不夠,排查清單的第一項是看油位;漏油與溫升,也要定期看。
公開資料怎麼說: 前面 2002 年的期刊文章寫到:標準減速機的軸承壽命是 5,000 小時(L10),有的行星伺服減速機提供 20,000 小時;合成油脂持續分布,不必再補脂;用油脂也讓減速機能以任何方向安裝。前面那家減速機製造商的潤滑文章(製造商發布,帶產品促銷,頁面標示 2026 年 9 月 1 日修改)寫到:油脂在周速低於每秒 6 公尺、間歇運轉時效果為佳,填充量常是空腔的 30% 到 50%,補脂週期 500 到 5,000 小時;油浴飛濺是工業減速機常見的方式,周速每秒 4 到 15 公尺;超過每秒 12 公尺的高速減速機要用強制循環(這三個範圍有重疊,該文沒有說明如何取捨);負載重,高黏度保護較好,但轉速高時阻力增加,該文列了黏度等級的對照,從高速低負載的 VG 32 到 46,到重載的 VG 220 到 320;VG 後面的數字,是 ISO 3448 規定的「40 °C 時的運動黏度中心值」(單位 mm²/s),每級容許 ±10%:例如 VG 220 是 198~242、VG 320 是 288~352[12];礦物油可用在 −10 到 90 °C,合成油可到 −46 到 125 °C,溫度持續超過 90 °C、環境低於 −20 °C 等情況,可考慮合成油;各家給的溫度界線不同:一家德國驅動廠的潤滑油核可表(只適用該廠自家減速機;以下數字出自其中一個系列那一章),對其他核可的礦物齒輪油(CLP)註明油浴溫度上限 80 °C,合成的 PAO 齒輪油(CLP HC)上限 100 °C(短時間 110 °C);以 VG 220 為例,建議的環境溫度礦物油約 −15~+40 °C、PAO 約 −25~+60 °C,並寫明礦物油與合成油不可混用[13];換油週期要用油品分析的趨勢,不要用固定時間;減速機過熱,指向黏度選錯、油量不足或散熱不夠,檢查清單的第一項是檢查油位(備註表 4)。2013 年自動化協會網站的潤滑文章(作者標示為特約編輯)寫到:不同稠化劑的油脂混在一起,可能液化而加速磨損,或固化而可能燒毀元件,聚脲與鋰基油脂就不能混用;換用新潤滑劑,先在一個元件上試,頭一段時間要看溫度、振動與漏油;油脂太多會出問題,太少會讓部分表面沒有保護,高速應用的軸承可能只填開放體積的 20%(備註表 4)。
嘉鴻能幫的:
- 直線減速機:規格表寫使用溫度 −10 到 90 °C(標準);潤滑,小型是終身油封,中大型是要加油保養的型式,用 ISO VG 220 到 320 的齒輪油。商品頁另寫:小型行星與諧波多為終身油封,整顆故障就更換;中大型平行軸與蝸輪,每 2,000 到 5,000 小時換油(頁面標示為一般經驗值,以廠商規格為準);外殼超過 85 °C、運轉異音、油色變黑或起泡、軸端漏油,任一出現就停機檢查。這個現貨型號用哪一種潤滑、額定壽命,商品頁沒有寫,請洽詢。
常見問題
Q1:減速機背隙寫的 arcmin 是什麼?換算成位置誤差大概多少?
arcmin 是角分,1 arcmin 等於 1/60 度,背隙「小於 5 arcmin」是指輸入端固定時,輸出軸能來回晃動的角度在 5 角分以內。要換成末端位置,可用「半徑 × 角度(弧度)」估算:5 arcmin 約 0.00145 弧度,在半徑 100 mm 的皮帶輪或手臂外緣約 0.15 mm;30 arcmin 則約 0.87 mm。本頁列的標準級小於 30、精密級小於 5、超精密小於 1 arcmin,是嘉鴻商品頁寫的常規區間,比較時仍要問清楚是值上限還是平均值、量測時加了多大的負載(見本頁第②節)。
Q2:減速比選越大越好嗎?
不是。減速比加大,輸出扭矩變大,折算到馬達端的負載慣量也以減速比平方下降,但輸出轉速變慢,而且受減速機額定輸入轉速限制。本頁引用的資料寫到,單級直列式行星減速比上限約 10 比 1,更高要再加一級、成本增加,每多一級效率通常再低 1% 到 5%;蝸輪單級的效率則從 5 比 1 的約 90% 降到 100 比 1 的約 50%。實務上先由負載需要的轉速定出比值,再回頭確認扭矩與慣量比是否都在範圍內(見本頁第①、②節)。
Q3:行星減速機和蝸輪減速機差在哪?
常被拿來比的是效率、背隙與軸的配置。依本頁引用的資料,行星減速機單級效率約 95% 到 97%,以緊公差製造、背隙低、扭轉剛性高,常用在伺服定位;蝸輪減速機的輸入軸與輸出軸成直角,單級就能做到較高的減速比,但效率隨減速比升高明顯下降。需要定位精度與效率的場合多看行星,需要直角配置、高減速比且能接受效率較低的場合可評估蝸輪,實際仍以製造商規格為準。
Q4:減速機外殼溫度多少要停機檢查?
沒有通用的單一數字,要以製造商規格和所用潤滑油的溫度範圍為準。嘉鴻直線減速機商品頁寫標準使用溫度 −10 到 90 °C,外殼超過 85 °C、運轉異音、油色變黑或起泡、軸端漏油,任一出現就停機檢查;本頁引用的製造商潤滑文章也寫礦物油可用在 −10 到 90 °C。溫度偏高時,先看油位,再查黏度是否選錯、散熱是否不足(見本頁第④節)。
Q5:伺服馬達一定要加減速機嗎?
不一定。馬達直接帶負載時,若轉速與扭矩都在馬達額定內、負載與馬達的慣量比也在驅動器能調的範圍內,可以直接驅動。負載慣量大或需要低速大扭矩時,加減速機能把折算慣量降為減速比平方分之一,例如負載慣量是馬達的 100 倍,配 5 比 1 後慣量比是 4 比 1;本頁引用的 2002 年期刊文章也寫到,即使馬達扭矩密度提高,通常仍需要伺服減速機來配慣量。兩者的分工可再看〈伺服馬達和減速機差在哪〉。
延伸閱讀:〈伺服馬達和減速機差在哪〉、〈變頻器和減速機差在哪〉
輸送與升降:上下板機、軌道與周邊設備
SMT 線上需要「慢而有力」的地方,常見會用馬達加減速機:上下板機(loader/unloader)的彈匣升降、軌道寬度調整、輸送帶的驅動,以及水洗機、烤箱這類周邊設備的網帶。選減速機時,SMT 現場要多想兩件事:
- 停得準不準。 彈匣升降、軌道調寬都要停在固定位置,背隙太大,停的位置就會飄,板子進不了軌道或卡在彈匣口(背隙見本文階段②)。
- 長時間低速、連續運轉。 輸送帶與網帶常是整天以低速連續轉,潤滑與溫升要照廠商建議定期檢查(見階段④);周邊設備的帶速本身也是製程參數,例如工程資料中一份在線水洗機型錄就列出可調的帶速範圍,驅動系統要能在整個範圍內穩定運轉。
設備保養時,備品清單先列好每台機的減速機型號、減速比與潤滑週期。
參考資料
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- AutomationDirect, IronHorse Helical Bevel Gearbox User Manual, Appendix B: Gearbox Selection(2022)— cdn.automationdirect.com
- Motion Control Tips, Gearbox service factor and service class explained — motioncontroltips.com
- Sanyo Denki, What is the allowable load inertia relative to the rotor inertia? — knowledge.sanyodenki.com
- Parker, Inertia Ratio(技術知識庫)— parkermotion.atlassian.net
- WITTENSTEIN, NP 行星減速機原廠產品頁(alpha Value Line;減速比 3~100、背隙 ≤8 arcmin〔以參考機型計〕、5 種機型)— wittenstein-group.com
- AutomationDirect, IronHorse IEC Aluminum Worm Gearbox(WGA)規格表 — cdn.automationdirect.com
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- SDS Drives, Universal Motors – Mounting Options(依 IEC 60034-7 列 IM 代碼;經銷商型錄)— download.sdsdrives.com
- Anton Paar Wiki, ISO Viscosity Classification(ISO 3448)— wiki.anton-paar.com
- SEW-EURODRIVE, Lubricant approvals(63085461,2025-11-14)— media.sew-eurodrive.com
- AGMA 6010、ISO 3448、IEC 60034-7(規範本身需付費,本文未直接引用原文,不附連結)
備註:來源與例外
以下給需要核對的人看,不看也不影響上面的做法。您的機台規範、減速機的書面規格與安全標準,和本文不同時,以它們為準。
各階段的出處
| 來源 | 用在哪些階段、哪些內容 | 出處 |
|---|---|---|
| 來源 1 | 階段①至③:用負載選型、使用係數與負載型態、微調控制的慣量比、外殼、馬達軸嵌入、軸端負載 | 一家傳動廠的選型文章(2015 年 3 月 25 日;廠商發布,轉載於自動化協會網站) |
| 來源 2 | 階段①至②:三種扭矩、緊急停止、傳統算法、慣量折算、減速比、背隙與定位 | 一家產業媒體的期刊文章(2001 年 7 月 12 日;作者是一家減速機廠的人員,較舊) |
| 來源 3 | 階段①、③:起動扭矩、效率、使用係數表、熱容量、軸端係數、安裝方向、軸心偏差 | 一家減速機製造商的選型文章(頁面標示 2026 年 9 月 1 日修改;製造商發布,帶產品促銷) |
| 來源 4 | 階段②至④:行星減速機的背隙與剛性、無背隙夾具、合成油脂、軸承壽命 | 一家產業媒體的期刊文章(2002 年 3 月 1 日;沒有標示作者,較舊) |
| 來源 5 | 階段④:油脂混用、更換潤滑劑、油量 | 自動化協會網站的潤滑文章(2013 年 11 月 13 日;作者標示為特約編輯) |
| 來源 6 | 階段④:油脂與油的範圍、填充與補脂、溫度、黏度、換油、過熱 | 同一家製造商的潤滑文章(頁面標示 2026 年 9 月 1 日修改;製造商發布,帶產品促銷) |
| 嘉鴻資料 | 「嘉鴻能幫的」,與階段①的算式與算例 | 嘉鴻商品頁 |
表 1|減速比、扭矩與使用係數
| 項目 | 內容 | 來源 |
|---|---|---|
| 選型基準 | 用負載選比用馬達選貼近應用;用馬達選可能買到比需要大的減速機 | 來源 1 |
| 使用係數 | 減速機額定能力對應用需要能力的比;1.0 剛好夠用、沒有餘裕;1.4 在多數工業應用夠用;例:需要 1,000 英寸磅,選能承受 1,400 英寸磅的 | 來源 1、3 |
| 負載型態 | 衝擊增加齒與軸承磨損,係數要提高;不均勻負載即使小,也比均勻負載取更高;循環動作可能比連續高;循環加正反轉更高 | 來源 1 |
| 起動與效率 | 起動時需要運轉扭矩的 150% 到 200%;每多一級通常低 1% 到 5%;蝸輪單級從 5 比 1 的 90% 降到 100 比 1 的約 50% | 來源 3 |
| 係數例子 | 電動機驅動、斜齒減速機,每天少於 3 小時、3 到 10 小時、多於 10 小時:皮帶輸送機(均勻負載)1.00、1.25、1.50;往復式泵 1.50、1.75、2.00;要對照製造商目錄與齒輪業界的標準 | 來源 3 |
| 熱容量 | 每天超過 10 小時或環境在 100 °F(約 38 °C)以上,另和連續負載比;變頻低速時下降(風扇送風減少),降多少向供應商確認 | 來源 3 |
| 三種扭矩 | 製造商通常公布額定扭矩、加速扭矩,可能還有緊急停止扭矩;緊急停止可能產生大扭矩,要問齒斷之前能加幾次;循環應用要比較峰值與額定扭矩和型錄值 | 來源 2 |
| 傳統算法 | AGMA 算法用在現在的伺服應用,總安全係數 3 到 5,系統較大、較重、較貴 | 來源 2 |
表 2|慣量與背隙
| 項目 | 內容 | 來源 |
|---|---|---|
| 慣量折算 | 慣量比變成減速比平方分之一;例:負載 100、5 比 1、馬達 1,得 4 比 1 | 來源 2 |
| 慣量比 | 馬達與負載慣量要相近;超過 10 比 1 可能難以控制加減速。另一份寫微調控制時小於 10 比 1 較理想,可能要求更小 | 來源 1、2 |
| 減速比 | 降低慣量選較高減速比,受額定輸入轉速限制;單級直列行星上限 10 比 1,更高要再加一級、增加成本;直角型較難組裝而較貴 | 來源 2 |
| 背隙 | 為熱膨脹與製造誤差而留;要問值上限或平均值;廠商可能先施加小負載再量,要問負載是額定或加速扭矩的多少;影響停止位置的準確;沒有給數值上限 | 來源 2 |
| 定位與損壞 | 這類應用用雙迴路回授與低背隙減速機;背隙過大,循環動作中衝擊力高,齒提早損壞 | 來源 2 |
| 行星減速機 | 緊公差、低背隙;高扭轉剛性使空程縮到極小;仍常需要伺服減速機來配慣量、增加扭矩、降低轉速;沒有數值 | 來源 4 |
表 3|安裝與連接
| 項目 | 內容 | 來源 |
|---|---|---|
| 外殼 | 腳座、輸出法蘭、一面以上的攻牙螺孔;選得對可免做特製機架或支架 | 來源 1 |
| 馬達連接 | 馬達軸長度要夠、與聯軸器完整嵌入,否則輸入端打滑;行星伺服減速機常以無背隙夾具直接接伺服馬達,照廠商的程序與夾緊扭矩,打滑會損傷軸與齒輪 | 來源 1、4 |
| 軸端負載 | 鏈輪、皮帶輪、小齒輪多半造成高徑向負載;斜齒輪可能造成軸向負載;超過額定,減速機會損壞 | 來源 1 |
| 軸端係數 | 鏈輪 1.0、直齒或斜齒輪 1.25、V 型皮帶 1.5、平皮帶 2.5;徑向與軸向限值分開列、都要查;同時作用再查一次 | 來源 3 |
| 安裝方向 | IEC 60034-7 代碼:B3 腳座水平軸、B5 法蘭水平軸、B6 與 B7 壁掛、B8 倒吊、V5 垂直軸向下、V6 垂直軸向上;孔位依代碼設計;非標準方向可能要移通氣孔、改油量或加油路 | 來源 3 |
| 軸心偏差 | 約 1,800 rpm 的一般用途,聯軸器處目標 0.002 到 0.005 英寸;更高轉速要更緊 | 來源 3 |
表 4|潤滑與壽命
| 項目 | 內容 | 來源 |
|---|---|---|
| 壽命 | 標準減速機軸承壽命 5,000 小時(L10);有的行星伺服減速機 20,000 小時 | 來源 4 |
| 合成油脂 | 持續分布、不必再補脂;也讓減速機能任意方向安裝 | 來源 4 |
| 油脂與油的範圍 | 油脂:周速低於每秒 6 公尺、間歇運轉效果為佳;油浴飛濺:每秒 4 到 15 公尺;強制循環:超過每秒 12 公尺(互有重疊,該文沒有說明取捨) | 來源 6 |
| 填充與補脂 | 油脂填充常為空腔的 30% 到 50%;補脂週期 500 到 5,000 小時 | 來源 6 |
| 溫度 | 礦物油 −10 到 90 °C;合成油 −46 到 125 °C;持續超過 90 °C、環境低於 −20 °C 等情況,建議考慮合成油 | 來源 6 |
| 黏度 | 負載重,高黏度保護較好;轉速高,阻力增加;高速低負載 VG 32 到 46、一般工業 VG 68 到 150、重載 VG 220 到 320、極端或衝擊負載 VG 460 以上 | 來源 6 |
| 換油與過熱 | 用油品分析趨勢取代固定時間,起始用製造商建議再調整;過熱指向黏度選錯、油量不足、散熱不夠;檢查清單第一項是檢查油位 | 來源 6 |
| 混用與更換 | 不同稠化劑混用可能液化(加速磨損)或固化(可能燒毀元件);聚脲與鋰基不能混用;換用新潤滑劑先在一個元件上試,看溫度、振動與漏油 | 來源 5 |
| 油量 | 太多會出問題,太少讓部分表面沒保護;高速應用的軸承可能只填開放體積的 20% | 來源 5 |
標準出處
本文引用之規範,請以各發布機構之現行版本為準。
- AGMA 6010(來源 3 提到編號,本文沒有讀到全文)
發布機構:AGMA(美國齒輪製造商協會) - 另:一家減速機廠型錄的使用係數表也註明依 AGMA 6010[1];ISO VG 分級為 ISO 3448(發布機構:ISO 國際標準化組織),本文引用的是一家儀器廠的整理[12],沒有讀到標準全文。
- IEC 60034-7 安裝方式代碼(來源 3 列了代碼,本文沒有讀到標準全文)
發布機構:IEC(國際電工委員會)
此為一般情況,仍需視個案而定。
例外與限制
- 看到什麼、沒看到什麼:本文看到的是 1 篇傳動廠的選型文章(2015 年)、2 篇產業媒體的期刊文章(2001 年、2002 年)、1 篇減速機製造商的選型文章與 1 篇同一家的潤滑文章(頁面標示 2026 年 9 月 1 日修改)、1 篇自動化協會網站的潤滑文章(2013 年)。沒有讀到 AGMA 6010、IEC 60034-7 的全文,也沒有讀到嘉鴻直線減速機那個現貨型號的規格書。
- 有立場的資料:來源 1 是廠商發布;來源 3、6 是製造商發布,帶產品促銷;來源 2 的作者是減速機廠的人員。本文只取一般性的說法與它們自己寫的數字。
- 數字是例子:使用係數、效率、慣量比 10 比 1、油脂填充量、補脂週期、溫度範圍、黏度等級、軸端係數、軸心偏差,都是各來源的例子或經驗值,不是選型門檻;不同廠、不同型式會不同。來源 2、4 是 2001 年與 2002 年的文章,只當原理說明。
- 換算:英寸磅與英寸、華氏的換算是本文做的(1 英寸磅約 0.113 N·m,1 英寸約 25.4 毫米,100 °F 約 38 °C),取整數或兩位有效數字;原文是英制。
- 本文的整理:階段④「額定壽命是在什麼條件下算的,要問供應商」,是本文的做法建議,來源沒有直接這樣寫;圖 3 的「由低速到高速:油脂、油浴飛濺、強制循環」,是依來源 6 的三個速度範圍畫的示意,沒有採用具體數字,也沒有畫出重疊;階段①的輸出扭矩算式與算例,出自嘉鴻商品頁自己的說明,不是外部來源。其餘句子都能在來源找到對應的敘述。
- 規範名稱:AGMA 6010、IEC 60034-7 是來源 3 提到的編號,本文只照寫編號,沒有讀到全文;B3、V5 等代碼的意思,照來源 3 的說明寫。
- 範圍:本文只談裝在馬達與負載之間的齒輪減速機共通的選型順序,不談各型式(行星、諧波、蝸輪、直角等)各自的細節與選法,也不談價格與交期。
- 設備與商品:「嘉鴻能幫的」的數字與說法,是 2026 年 10 月 13 日讀自商品頁的文字,沒有看商品圖片,也沒有讀到規格書,不是本文查證的;規格以商品頁為準,商品頁沒有寫的,請洽詢。商品頁的型號、系列代號與廠牌,本文沒有寫;商品頁的「同場加映」「應用情境」與行銷說明,是商品頁自己的說明,本文沒有引用。直線減速機那頁的規格表,頁面自己寫是這類減速機的「常規規格區間」,現貨是頁面上寫的一個型號;站上的減速機商品頁,只有這一頁。用站上商品搜尋「減速機」找到 1 個商品頁,搜尋「減速」另找到 1 個回焊爐熱風馬達的維修備品頁(名稱含減速電機),本文沒有連;商品搜尋不等於庫存查詢,需要請洽詢。步進馬達那頁的商品簡述欄有「減速步進馬達」「行星減速機」「減速比 1 比 36」等字樣,內文規格表沒有說明減速部分;本文照內文表格寫。光學編碼器那頁是線性讀頭,不是旋轉型。
本文為一般情況的歸納,不是標準條文的轉述,也不是對某一家廠商、設備廠或服務商的背書,更不是對您設備與製程的擔保。請以您的機台規範、減速機的書面規格與安全標準,以及您自己的驗證為準;此為一般情況,仍需視個案而定。