 |
Тепловой расчет червячной передачи
|
|
|
|
В червячной передаче имеют место сравнительно большие потери передаваемой мощности на трение, передача работает с большим тепловыделением.
Если отвод тепла будет недостаточен, передача перегреется. Так как смазочные свойства масла при нагреве резко ухудшаются, то возникает опасность заедания передачи и выхода ее из строя. При установившемся режиме работы червячного редуктора количество тепла, выделяемого в нем, равно количеству отводимого от него тепла. Этот тепловой баланс устанавливается при определенном перепаде температур между находящимся в редукторе маслом и окружающим корпус воздухом. Тепловой режим работы редуктора нормальный, если перепад температур находится в допустимых пределах. Для обеспечения нормальной работоспособности для червячных редукторов (закрытой передачи) производят тепловой расчет. Тепловой расчет червячной передачи при установившемся режиме работы производят на основе теплового баланса, т. е. приравнивания тепловыделения теплоотводу.
Условие нормального теплового режима:
(13)
где 
— температура масла в корпусе редуктора; 
— допускаемая температура масла в корпусе редуктора. Допускаемое значение зависит от сорта масла, его способности сохранять смазывающие свойства при повышении температуры. Для обычных редукторных масел допускают t1= 60...70°С, в исключительных случаях = 90 °С; - определяют из условия теплового баланса, а именно: выделяемое червячной парой тепло должно полностью отводиться в окружающую среду
— количество теплоты, выделяемое передачей при непрерывной работе; 
— количество теплоты, отводимое свободной поверхностью корпуса передачи за то же время.
|
|
|
Количество теплоты, выделяющейся в передаче в секунду, или тепловая мощность
где P 1 – мощность на входном валу передаваемая червяком, Вт; 
– КПД передачи
Количество тепла, отводимое через поверхность охлаждения корпуса редуктора,
где А – площадь поверхности корпуса передачи, соприкасающаяся с воздухом, м2. В площадь поверхности охлаждения А входит площадь наружной поверхности корпуса редуктора без днища. Если корпус снабжен охлаждающими ребрами, то учитывают только 50% площади их поверхности.; – внутренняя температура редуктора или температура масла, °С; 
– температура окружающей среды (воздуха), °С (при проектировании обычно принимают = 20°С); 
– коэффициент теплопередачи — количество теплоты, передаваемое в окружающую среду с единицы поверхности в 1 с при разности. температур в 1°С, Вт/(м2 °С). При нормальной циркуляции воздуха вокруг корпуса = (14-17,5) Вт/(м2 0С), при плохой – = (8-10,5) Вт/(м2 °С).
Итак, на основании теплового баланса можно определить температуру масла
(14)
Тепловой расчет червячной передачи выполняют как проверочный.
При 
необходимо предпринять меры от перегрева.
Способы предотвращения перегрева
1. изменение корпуса (ребра жесткости, которые выбирают из условия лучшего обтекания воздухом). При естественном охлаждении в соответствии с тем, что нагретый воздух идет вверх, ребра располагают вертикально;
2. установка вентилятора на валу червяка (ребра располагают вдоль направления потока);
3. установка масляного радиатора;
4. установка в масляную ванну змеевика, по которому пропускают проточную воду.
Глубина погружения колес в масло не должна превышать высоты зуба или витка червяка для быстроходных колес и 1/3радиуса тихоходных колес. Рекомендуемое количество масла, заливаемого в корпус, 0,5...0,7 л на 1 кВт передаваемой мощности. Сорт масла выбирают по справочникам в зависимости от окружной скорости и нагруженности передачи.
|
|
|
Рис. 8. Червячный редуктор с нижним расположением червяка:
1 — вентилятор; 2 — ведущий вал редуктора
КПД червячной передачи
КПД закрытой червячной передачи должен учитывать потери в зацеплении и подшипниках, а также потери на разбрызгивание, перемешивание масла и др. Роль смазывания в червячной передаче еще важнее, чем в зубчатой, так как в зацеплении происходит скольжение витков червяка вдоль контактных линий зубьев червячного колеса. В случае несовершенства смазывания резко возрастают потери, возможно повреждение зубьев.
Червячная передача является зубчато-винтовой и имеет потери, свойственные как зубчатой передаче, так и передаче винт — гайка.
Среднее значение КПД при однозаходном червяке можно принимать равным 0,7 - 0,75; при двухзаходном 0,75 - 0,82; трех- и четырехзаходном 0,83 -0,92. Общий КПД для закрытой червячной передачи можно определить по формуле (уточненный расчет)
где степень п — число пар подшипников; 
— КПД, учитывающий потери в одной паре; 
— КПД, учитывающий потери в подшипниках, на разбрызгивание и перемешивание масла; 
— КПД, учитывающий дополнительные потери в зацеплении аналогичны потерям в зубчатых передачах; 
- КПД, учитывающий основные потери в зацеплении как в винтовой паре.
Значения угла 
трения в зависимости от скорости скольжения 
приведены в табл. 9. Они получены экспериментально для червячных передач на опорах с подшипниками качения, т.е. в этих значениях учтены потери мощности в подшипниках качения, в зубчатом зацеплении и на размешивание и разбрызгивание масла. Величина значительно снижается при увеличении , так как при больших скоростях в зоне контакта создаются благоприятные условия для образования масляного слоя, разделяющего витки червяка и зубья колеса и уменьшающего потери в зацеплении.
Таблица 9. Значения угла трения в червячной передаче при различных скоростях скольжения
| , м/с
|
| , м/с
|
| , м/с
|
|
| 1,0 1,5 2,0 | 2030'...З010' 2°20'...2050' 20 00'...2°30' | 2,5 3,0 4,0 | 1°40'...2°20' 1030’...2°00 1°20'...1°40' | 7.0 | 1000'...1030' 0°55'...1020' 0050'...1°10' |
Примечание. Меньшие значения для передач с венцом колеса из оловянной бронзы, большие — из безоловянной бронзы и чугуна.
|
|
|
