Вопрос 24

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:

           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 P₁ – 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/(м^2 0С), при плохой –  = (8-10,5) Вт/(м² °С).

Итак, на основании теплового баланса можно определить температуру масла       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 1/3 радиуса 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.