§ 6. Тепловой расчет червячной передачи

5.18. 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. 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:

(5.13)

где t_M — температура масла в корпусе редуктора; [t]_м — допускаемая темпе­ратура масла в корпусе редуктора (t_M = 60 -ь 70 °С, в исключительных случа­ях t_u = 90 °С); t_u — определяют из условия теплового баланса

Q_выд — количество теплоты, выделяемое передачей при непрерывной рабо­те; Q_0TD — количество теплоты, отводимое свободной поверхностью корпу­са передачи за то же время.

Итак, на основании теплового баланса можно определить температуру масла

(5.14)

где Р, — мощность, передаваемая червяком, Вт;

ц — КПД передачи;

А — площадь поверхности корпуса передачи, соприкасающаяся с воз­духом, м²;

t_B — температура окружающего воздуха, °С;

К, — 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 K_t = (14 ÷ 17,5) Вт/(м² · ⁰С), при плохой – К_t = (8 ÷ 10,5) Вт/(м² · °С).

Тепловой расчет червячной передачи выполняют как проверочный.

При t_M > [t]_M необходимо либо увеличить поверхность охлаждения (при­меняя охлаждающие ребра и т. п.), либо применить искусственное охлаж­дение (обдувание корпуса воздухом с помощью вентилятора, посредством змеевика с циркулирующей водой, помещаемого в масло, и т. п.).

Поясните, за счет чего осуществляется искусственное охлаждение ре­дуктора (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Червячный редуктор с нижним расположением червяка: 1 — вентилятор; 2 — ведущий вал редуктора

Таблица 5.7. Зависимость угла трения ер' от скорости скольжения v_CK (червяк стальной, колесо бронзовое)

vск, м/с	φ'	vск, м/с	φ'
0,01	5°40-6°50	2,5	Г40-2°20
0,1	4°30-5°10	3,0	Г30-2°00
0,5	3°10-3°40	4,0	Г20-Г40
1,0	2°30-3°10	7,0	ГОО-ГЗО
1,5	2°20-2°50	10,0	0°55-Г20
2,0	2°00-2°30

5.19. КПД закрытой червячной передачи должен учитывать потери в за­цеплении и подшипниках, а также потери на разбрызгивание, перемешивание масла и др.

Среднее значение КПД при однозаходном червяке можно принимать равным 0,7 + 0,75; при двухзаходном 0,75 н- 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; г|_п — КПД, учитывающий потери в одной паре; г|_р — КПД, учитывающий потери в подшипниках, на раз­брызгивание и перемешивание масла; г|₃ — КПД, учитывающий дополни­тельные потери в зацеплении аналогичны потерям в зубчатых передачах;

КПД, учитывающий основные потери в зацеплении как в винтовой паре (здесь приведенный угол трения <р' выбирают в зависимости от скорости скольжения по табл. 5.7).

В каких расчетах [кроме формулы (5.14)] используется КПД червячной передачи?