7.13. Тепловой расчет червячной передачи

Повышенное трение и, как следствие, пониженный КПД червячной передачи, приводят к значительному тепловыделению. Нагрев масла выше температуры 100°С уменьшает вязкость масла, его защитных свойств от износа и приводит к опасности заедания передачи. Поэтому необходим проверочный расчет по уравнению баланса количества выделяемого тепла при непрерывной работе передачи в единицу времени (W₁ [Дж/с]) и тепла, отводимого в окружающую среду (W₂ [Дж/с]), то есть, W₁=W₂.

Здесь где – КПД червячной передачи без учета потерь на привод вентилятора, – мощность на червяке, кВт.

где - коэффициент теплопередачи от поверхности корпуса редуктора. При естественном охлаждении он равен 12...18 Вт/м²град; и - соответственно температура масла и окружающего воздуха; А, м² – площадь поверхности корпуса редуктора, омываемая снаружи воздухом (без учета площади основания);  - коэффициент, учитывающий теплоотвод через основание =0,3, если корпус редуктора установлен на стальном основании и =0, если корпус установлен на бетонном основании.

Площадь поверхности теплоотдачи А с некоторой точностью можно определить по формуле:

(7.37)

где ; – межосевое расстояние; – диаметры червяка и червячного колеса.

Рабочая температура масла оценивается по формуле

. (7.38)

Если , то возможны следующие методы отвода избыточной теплоты:

а) Увеличение поверхности охлаждения (оребрение корпуса). В расчете учитывается 50% поверхности ребер. Необходимая поверхность охлаждения вычисляется по формуле:

, м². (7.39)

б) Искусственный обдув корпуса редуктора крыльчаткой вентилятора, закрепленной на свободной части вала червяка и направление потока воздуха вдоль ребер охлаждения. Коэффициент теплоотдачи K_T, обдуваемых стенок достигает в этом случае до 40 Вт/м²град (табл. 25)

в) Охлаждение масла в картере редуктора змеевиком с проточной водой (К_Т  200 Вт/м²град).

Приближенные значения коэффициента теплоотдачи K_T при использовании вентилятора. Таблица 25

Частота вращения вентилятора, n, об/мин	750	1000	1500	3000
КТ, Вт/м2град	17	21	29	40

Для червячных передач с цель обеспечения жидкостного режима смазки применяют смазочные масла с большей вязкостью, чем для цилиндрических и конических передач. Их обозначения и области применения приведены в [1].

8. Ременные передачи

Ременная передача является одним из старейших типов механических передач, сохранивших свое значение до последнего времени. Ременные передачи применяются в тех случаях, когда по условиям конструкции передачи валы располагаются на значительных расстояниях друг от друга. Они различаются по принципу передачи нагрузки: передачи трением (для плоскоременных, клиноременных, круглоременных передач) и передачи зацеплением (для зубчато-ременных передач, применяемы в последнее время в машиностроении).

Передача состоит из двух шкивов, закрепленных на валах, и замкнутого ремня, охватывающего шкивы. Схема ременной передачи показана на рисунке 51. В зависимости от формы поперечного сечения ремня ременную передачу называют: плоскоременной, клиноременной и круглоременной. Особняком стоит зубчато-ременная передача особенности которой рассматриваются ниже.

Условием работы ременных передач является наличие натяжения ремня, которое осуществляется: предварительным упругим растяжением ремня, перемещением одного из шкивов относительно другого, натяжным роликом, автоматическим устройством.

Клиновые, поликлиновые, зубчатые и быстроходные плоские ремни изготавливают замкнутыми «бесконечными». Плоские ремни выпускают в виде лент конечной длины.

Преимущества ременной передачи: 1) передает движения на значительные расстояния; 2) плавность и бесшумность работы; 3) защита от перегрузок в результате проскальзывания ремня; 4) простота конструкции, отсутствие смазки; 5) малая стоимость.

Недостатки: 1) большие габариты; 2) значительные силы, действующие на валы и опоры; 3) непостоянство передаточного числа вследствие упругого скольжения; 4) малый срок службы.

Материалы ремней. Ремни должны обладать высокой прочностью, износостойкостью, высоким коэффициентом трения на рабочих поверхностях, эластичностью.

Несущий слой синтетических ремней состоит из капроновых тканей, полиэфирных нитей. Материал фрикционного слоя – полиамид или каучук при скорости > 30 м/с.

Клиновые и поликлиновые ремни – прорезиненные с несущим слоем из синтетических шнуров корда. Для передач с особо высокой нагрузкой применяют кевлар. Такие ремни имеют высокую прочность, не вытягиваются, а модуль упругости у них Е = 2500 МПа в отличие от Е = 300…600 МПа для корда из других волокон.