9 Тепловой расчет редуктора

9.1 Теория

Тепловой расчет редуктора делают только для редукторов содержащих червячную передачу, так как основной вид трения этой передачи – трение–скольжения (и низкий КПД).

Условие работы без перегрева:

(9.1)

где t_м – температура масла, ºС;

t_в – температура окружающего воздуха, ºС;

N_ч – мощность подводимая к червячной передаче, кВт;

η – КПД червячной передачи;

k_t –коэффициент теплопередачи (k_t≈11…17 Вт/м²·ºС), Вт/м²·ºС;

А – площадь теплоотдающей поверхности редуктора (включая все стенки, верх и дно редуктора), м².

- допускаемый перепад температур между маслом и окружающим воздухом ( ).

Если при расчете получается , то возможны следующие способы охлаждения:

• применение ребер жесткости. К площади редуктора прибавляется 50% площади ребер жесткости;

• применение обдува. На ведущий вал устанавливается вентилятор, при этом, в расчете, коэффициент теплопередачи увеличивается на 50…100% (т.е. k_t≈16,5…34 Вт/м²·ºС);

• применение змеевика. В масляной ванне (в самом редукторе) ставится змеевик, по которому проходит вода, тем охлаждая масло.

9.2 Пример

Дано:

Редуктор червячный. КПД редуктора η=0,82. Мощность на ведущем валу Р_ч=5 кВт. Площадь теплоотдающей поверхности А=0,73 м².

Решение:

Условие работы:

Температура больше допустимой , следовательно применяем ребра жесткости, при этом увеличивается площадь поверхности, на 0,2 м².

Условие выполнено. Дополнительное охлаждение – не нужно.

10 Расчет валов

10.11 Проектировочный расчет валов

Предварительный расчет валов выполняется по формуле:

, мм (10.11)

где Т – крутящий момент, Н·м;

- допускаемое напряжение на кручение (принимают пониженное значение МПа), МПа.

При наличии муфты на входном конце вала, диаметр, также, рассчитывается по формуле:

, мм (10.12)

где d_дв – диаметр вала двигателя, мм.

Из двух расчетов выбирается – больший.

Схема входного (выходного) вала:

d_{вх (вых)} – входной выходной конец вала (рассчитывается по формуле 10.11 и 10.12); d_упл= d_{вх (вых)}+(1…3) мм. – диаметр под уплотнение (округляется до стандартного ряда диаметров); d_подш= d_упл+(1…4) мм. – диаметр вала под подшипники (принимается кратным 5); d_ступ= d_подш+(3…8) мм – диаметр под ступицу колеса (округляется до стандартного ряда диаметров)

Рисунок 10.11 – Схема входного (выходного) вала

Схема промежуточного вала

d_подш – диаметр под подшипник (рассчитывается по формуле 10.11 и 10.12 – кратно 5); d_ступ= d_подш+(3…8) мм – диаметр под ступицу колеса (округляется до стандартного ряда диаметров)

Рисунок 10.12 – Схема промежуточного вала

Стандартный ряд диаметров:

10; 10,5; 11; 11,5; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 33; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 52; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125; 130 и далее через 10 мм.

Пример 1:

Дано:

Входной вал. Крутящий момент Т = 760 Н·м.

Решение:

мм.

Принимаем:

• Диаметр входного конца d_вх=60 мм;

• Диаметр под уплотнении d_упл=63 мм;

• Диаметр под подшипник d_подш=65 мм;

• Диаметр под ступицу d_ступ=70 мм.

Пример 2:

Дано:

Промежуточный вал. Крутящий момент Т = 120 Н·м.

Решение:

мм.

Принимаем:

• Диаметр под подшипник d_подш=35 мм;

• Диаметр под ступицу d_ступ=40 мм.

Пример 3:

Дано:

Входной вал. Крутящий момент Т = 125 Н·м. На входном конце муфта от двигателя АИР160М6

Решение:

мм.

По таблицам двигателей (приложение А) – диаметр вала двигателя d_дв=48 мм.

мм.

Принимаем:

• Диаметр входного конца d_вх=40 мм;

• Диаметр под уплотнении d_упл=42 мм;

• Диаметр под подшипник d_подш=45 мм;

• Диаметр под ступицу d_ступ=50 мм.