4.5.4 Кпд передачи

КПД передачи рассчитывается с целью определения доли потерь энергии, затраченной на нагрев составных деталей редуктора.

КПД передачи определяется по формуле

η = 0,95 · ,

где р' – приведенный угол трения между червяком и колесом, принимают в соответствии со следующим рядом:

VS, м/с	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3	4	7	10	15
р'	3°10' 3°40'	2°30' 3°10'	2°20' 2°50'	2°00' 2°30'	1°40' 2°20'	1°30' 2°00'	1°20' 1°40'	1°00' 1°30'	0°55' 1°20'	0°50' 1°10'

Меньшее значение угла р' - для оловянной бронзы, большее значение – для безоловянной бронзы, латуни и чугуна. Для определения значения угла р' необходимо предварительно определить уточненную скорость скольжения в зацеплении:

V_Sф = V₁/cosγ,

где V₁ – окружная скорость на червяке (V₁ = πd₁n₁/60000 м/с), а угол γ определен ранее в п. 4.5.3. Окружная скорость на колесе определяется по формуле: V₂ = πd₂n₂/60000 м/с.

Для рассматриваемого примера:

V₁ = 3,14·80·750/60000 = 3,14 м/с;

V₂ = 3,14·300·25/60000=0,39м/с;

V_Sф = 3,14/cos7⁰ 07' = 3,14/0,992 = 3,17 м/с.

V_Sф = 3,17 м/с отличается от предварительно принятой (смотри п.4.2) V_S = 3,32 м/с, поэтому [σ]_н = [σ]_но – 25V_s = 300 - 25·3,17 = 220,75 Н/мм².

По найденному значению скорости V_Sф из представленного ряда углов р' определяем необходимое значение р' = 1°54'. Подставляя найденное значение р'= 7° 07' в формулу для определения КПД, находим:

η = 0,95 .

Рассчитанное значение укладывается в интервал предварительно выбранных значений КПД.

4.5.5 Тепловой расчет передачи

Червячный редуктор в связи с невысоким значением КПД и большим выделением теплоты проверяют на нагрев. Условие работы редуктора без перегрева определяется:

t_раб ≤ [t_раб],

где t_раб – температура нагрева масла в °С, которая не должна превышать для широко применяемых масел 95°С.

Температура нагрева масла без искусственного охлаждения:

t_раб = [(1 – η)Р₁/К_тА]+20°С,

где Р₁ = πn₂Т₂/30η или Р₁ = Т₁ω₁ – мощность на валу-червяке Вт;

К_т = 12…18 Вт/м² °С – коэффициент теплоотдачи;

А – площадь поверхности охлаждения корпуса редуктора приближенно определяемая из прилагаемого ряда, как функция от межосевого расстояния а_ω по приведенной таблице или по таблице 32 [Р. 10]:

аω, мм	80	100	125	140	160	180	200	225	250	280
А, м2	0,19	0,24	0,36	0,43	0,54	0,67	0,8	1,0	1,2	1,4

После подстановки в указанные формулы, рассчитанных ранее значений, находим:

при а_ω = 190 мм А ≈ 0,735 м²

мощность на входном валу

Р₁ = = 3329,1 Вт;

температура нагрева масла при коэффициенте теплоотдачи

К_т = 12 Вт/м² °С

t_раб = [(1 – 0,75) · 3329,1/12·0,735]+ 20° ≈ 114°С.

Таким образом, условие работы редуктора без перегрева не выполняется, поэтому необходимо улучшить условия охлаждения. Этого можно достичь двумя конструкторскими решениями:

во-первых, увеличить поверхность охлаждения за счет дополнительных ребер на корпусе редуктора;

во-вторых, предусмотреть установку вентилятора и обеспечить принудительную вентиляцию редуктора, в этом случае расчет температуры нагрева производится по формуле:

t_раб = [(1-η)Р₁/(0,7К_т +0,3К_тв)·А]+ 20°С,

где К_тв – коэффициент теплоотдачи при обдуве вентилятором, выбирается в зависимости от числа оборотов вентилятора, который может быть установлен на входном валу редуктора, из следующего ряда:

n1	750	1000	1500	3000
Ктв	17	21	29	40

Выбор способа улучшения охлаждения редуктора зависит от условий поставленной задачи. В рассматриваемом варианте решения задания приемлем любой способ, в частности при применении вентилятора температура нагрева масла определяется:

t_раб = С = 104…84°С.

Вывод. Обеспечение условий охлаждения редуктора достигается за счет установки вентилятора на входном валу редуктора и обеспечения хороших условий обдува (т.е. выбором большего значения коэффициента К_т).