4. 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. 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. приравнивая тепловыделение – теплоотводу.

Условие нормального теплового режима:

(5.13)

где - температура масла в корпусе редуктора;- допускаемая температура масла в корпусе редуктора (, в исключительных случаях);- определяют из условия теплового баланса

;

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

Итак, на основании теплового баланса можно определить температуру масла:

(5.14)

где - мощность, передаваемая червяком, Вт;

- КПД передачи;

- площадь поверхности корпуса передачи, соприкасающаяся с воздухом, м²;

- температура окружающего воздуха, ⁰С;

- коэффициент теплопередачи – количество теплоты, передаваемое в окружающую среду с единицы поверхности в 1 с при разности температур в 1⁰ С, Вт/(м^{2 0}С).

При нормальной циркуляции воздуха вокруг корпуса Вт/(м^{2 0}С), при плохой - Вт/(м^{2 0}С).

Тепловой расчет червячной передачи выполняют как проверочный.

При 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.).

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 ; при двухзаходном; трех- и четырехзаходном. Общий КПД для закрытой червячной передачи можно определить по формуле (уточненный расчет)

,

где степень - число пар подшипников;- КПД, учитывающий потери в одной паре;- КПД, учитывающий потери в подшипниках, на разбрызгивание и перемешивание масла;- КПД, учитывающий дополнительные потери в зацеплении аналогичны потерям в зубчатых передачах;- КПД, учитывающий основные потери в зацеплении как в винтовой паре (здесь приведенный угол трениявыбирают в зависимости от скорости скольжения(по табл.)

5. Последовательность проектировочного расчета червячных передач.

Для закрытых и открытых червячных передач проектным является расчет на контактную прочность.

Расчет зубьев червячного колеса на изгиб является проверочным.

Исходные данные те же, что и в зубчатой передаче: передаваемая мощность , вращающий момент, передаточное число , угловые скорости валов червяка(частота вращения) и червячного колеса() – режим работы передачи.

Последовательность проектировочного расчета.

1. В зависимости от условий работы передачи и дополнительных требований задать скорость скольжения и выбрать материал червяка и червячного колеса (зубчатого венца), рассчитать допускаемые напряжения и.

2. Определить передаточное число (или угловые скорости валов), а в зависимости от передаточного числа выбрать число витков червяка и число зубьев колеса. При этом принимают.

3. Из условия задать коэффициент диаметра червяка (- оптимальные пределы), коэффициенты,, КПД и определить межосевое расстояние из условия контактной прочности.

4. Определить модуль зацепления и округлить его до ближайшего стандартного значения.

5. В зависимости от полученного модуля уточнить межосевое расстояние по формуле, округлив его до целого числа.

6. Произвести геометрический расчет передачи, найти ,,и другие размеры, определить ее конструктивные элементы,,.

Тело червяка проверяют на прочность и жесткость (см. расчет валов).

7. Из условия (м/с) вычислить скорость скольженияи по табл. 5.7 (с. 144 Мархель) определить угол трения.

8. Вычислить КПД передачи и сравнить его значение с предварительно принятым. При значительных расхождениях произвести повторный расчет передачи.

9. По окончательно установленным параметрам передачи уточнить величину расчетной нагрузки, определить фактические контактные напряжения и сравнить их с соответствующими допускаемыми значениями (допускается недогрузка не более 10% и перегрузка до 5%).

10. Определить число зубьев эквивалентного колеса , по табл. 5.5 Мархель выбрать коэффициент формы зуба, по формуле (5.11) рассчитать фактические напряжения изгиба в зубьях колеса и сравнить их с допускаемыми.

11. По формуле (5.13) произвести тепловой расчет передачи.