5.5. Тепловой расчет

Червячные передачи из-за высокого скольжения и низкого КПД работают с большим тепловыделением.

Нагрев масла выше допустимой температуры [t]_М приводит к снижению его вязкости, потере защитных свойств, разрушению масляной пленки и возможности заедания в передаче.

Тепловой расчет червячной передачи производят на основе теплового баланса, т.е. равенства тепловыделения Q_выд и теплоотдачи Q_отд. Из условия

Q_выд = Q_отд определяют допустимую температуру t_М масла в корпусе при непрерывной работе и естественном охлаждении

t_М = t₀ + 10³(1 – )Р₁ / [K_TA(1 + )]  [t]_M,

где t₀ – температура воздуха вне корпуса (обычно t₀ = 20C);  - КПД передачи; Р₁ – мощность на червяке, кВт; А – площадь поверхности редуктора, м². Поверхность днища не учитывают, так как она не обтекается свободно воздухом;  – коэффициент, учитывающий отвод тепла от днища редуктора в основание; К_Т – коэффициент теплоотдачи (тепловой поток в секунду с 1 м² при перепаде температуры в 1С) зависит от материала корпуса и скорости циркуляции воздуха. Для чугунного корпуса при естественном охлаждении К_Т = 12…

…18 Вт/(м²С). В зависимости от марки масла [t]_M = 90…110С.

Если при расчете получится t_М > [t]_M, то необходимо:

1. на корпусе предусмотреть охлаждающие ребра. В расчете дополнительно к площади А учитывают 50% поверхности ребер;

2) применять искусственное охлаждение вентилятором, устанавливаемым на валу червяка. Коэффициент К_Т = 20…40 Вт/(м²С) при n₁ = 1000…3000 мин^-1;

3) использовать охлаждение водой, проходящей через змеевик, установленный в масляной ванне;

4) применять специальную систему смазывания с охлаждающим радиатором.

6. Валы и оси

6.1. Общие сведения

Валы и оси служат для поддержания вращающихся на них деталей.

Вал отличается от оси тем, что передает вращающий момент Т. Ось момента Т не передает. Оси могут быть вращающимися и не вращающимися. Вал всегда вращается.

Большинство валов имеют неизменяемую геометрическую форму оси – жесткие оси. Гибкие валы – с изменяемой в пространстве осью (например, в приводах спидометра и других приборов, в бормашинах и т.д.).

По форме геометрической оси различают валы прямые (рис. 6.1, а, б) и непрямые – коленчатые (рис. 6.1, в), служащие для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное (или наоборот), и эксцентриковые.

Рис. 6.1

Прямые валы и оси могут быть гладкими (рис. 6.1, а; d – const), ступенчатыми (рис. 6.1, б; d_i – var) и фасонными (вал-шестерня, червяк, шлицевый вал и др.).

Опорные части валов и осей называются цапфами; промежуточные цапфы (например, в коленчатых валах) – шейки, концевые – шипы. Отсюда опоры валов и осей называются подшипниками. Для вертикального вала - соответственно пята и подпятник.

Что должно находится на валу? Это:

1. элементы передачи момента Т (шпонки, шлицы, посадки с натягом и др.);

2. опоры – подшипники (качения или скольжения);

3. уплотнения входных и выходных концов;

4. элементы регулирования передач и опор;

5. элементы осевой фиксации деталей.

6. галтели плавного перехода между ступенями и фаски.

Выходные концы валов выполняют стандартными (цилиндрическими или коническими) для соединения их стандартными муфтами, шкивами, звездочками. Предпочтитель-

н

44

ыми являются конические (К = 1:10) концы с обязательной затяжкой в осевом направлении.

Зубья шестерен z₁ и витки червяков, как правило, нарезают на поверхности вала. Колеса z₂, звездочки, шкивы, полумуфты, а в открытых зубчатых передачах и зубчатые колеса – съемные.

Роль осевых фиксаторов, насаженных на вал деталей, играют выступы ступеней – бурты, съемные распорные втулки, кольца, пружинные упорные кольца.

Переходные участки между двумя ступенями разных диаметров выполняют галтелями (галтель – поверхность плавного перехода от меньшего диаметра к большему), канавками для выхода шлифовального круга или резьбонарезного инструмента (канавки – по ГОСТ). Переходные участки являются концентраторами напряжений. Отсюда, кроме способов упрочнения их, наблюдается тенденция к выполнению гладких, с минимумом уступов валов. Кроме того, на гладких валах сокращается расход металла и время обработки.