3.9. Тепловой расчёт червячного редуктора. Привод лебёдки передвижения пакетов пути моторной платформы мпд

Вследствие нагрева, вызванного трением, червячные передачи нуждаются также и в тепловом расчёте. Практика показывает, что отказ механизма неизбежен при температуре, выше предельной 95 °С. Допускаемая температура, как и допускаемые напряжения, принимается ниже предельной: [t] = 65 °С.

Уравнение теплового расчёта, составляемое из баланса тепловой энергии, позволяет оценить температуру редуктора, передающего заданную мощность N, кВт (мощность на червяке)

t = {[1000 N (1–η)] / [K_T F (1+Ψ)]} + t_o ≤ [t],

где η – КПД редуктора; K_T – коэффициент теплоотдачи = 8…11 [Вт/(м²·град)] при слабой циркуляции и 14…17 [Вт/(м²·град)] при хорошей циркуляции окружающего воздуха; F – площадь поверхности охлаждения корпуса, м², оценивается из компоновки редуктора по габаритным размерам корпуса без учёта площади дна;  = 0,3 – коэффициент теплоотвода в металлический пол  = 0 на бетонном полу; t_o – температура окружающей среды, обычно 20 °С. Для двухступенчатого червячного редуктора в качестве N следует принять сумму мощностей на обоих червяках.

Рис. 3.27. Рабочий чертёж червяка

Рис. 3.28. Рабочий чертёж венца червячного колеса

Так, например, можно рассчитать температурный режим работы червячного редуктора привода лебёдки (рис. 3.29) для передвижения пакетов пути моторной платформы МПД [33].

Рис. 3.29. Редуктор лебёдки передвижения пакетов пути МПД

Редуктор приводится во вращение электродвигателем ДП31 мощностью 10 кВт с рабочей частотой вращения 1000 об/мин.

К выходному валу червячного редуктора подсоединён барабан для намотки троса диаметром 17,5 мм. Тяговое усилие лебёдки 3000 кГ.

Примем КПД червячного редуктора η = 0,95. Учитывая, что платформа работает исключительно на открытом воздухе, примем коэффициент теплоотдачи K_T = 15 [Вт/(м²·град)]. Площадь поверхности охлаждения корпуса подсчитана приблизительно по габаритам редуктора F ≈ 0,78 м², включая и площадь дна, поскольку лебёдка не прикреплена к полу, а подвешена на раму платформы в средней части. Соответственно, коэффициент теплоотвода в пол  = 0.

Тогда температура нагрева червячного редуктора лебёдки:

t = {[1000 N (1–η)] / [K_T F(1+Ψ)]} + t_o =

{[1000·10· (1–0,95)]/[15·0,78·(1– 0) ]}+20 °С = 63 °С.

Такую расчётную температуру можно считать вполне допустимой, поскольку лебёдка работает в кратковременном режиме со значительными перерывами для закрепления рельсовых пакетов.

В случае, когда расчётная температура превышает допускаемую и, тем более предельную (95 °С), следует предусмотреть отвод избыточной теплоты.

Это достигается (рис. 3.30) оребрением редуктора, искусственной вентиляцией, змеевиками с охлаждающей жидкостью в масляной ванне и т.д. [1, 8, 20]. Оребрение корпуса увеличивает теплоотводящую поверхность F примерно вдвое. Искусственный обдув вентилятором, устанавливаемым на валу червяка, обеспечивает коэффициент теплоотдачи K_T = 0,024…0,05 кВт/(м²·град) при частоте вращения вала вентилятора 750…3000 об/мин. Жидкостное охлаждение посредством змеевика, по которому пропускают воду, повышает коэффициент теплоотдачи K_T до 0,2 кВт/(м²·град), такое охлаждение применяют при необходимости отвода большого количества тепла. Аналогичный результат достигается организацией циркуляционного охлаждения смазки.

Рис. 3.30. Меры по охлаждению редуктора

Контрольные вопросы

Каковы основные виды разрушения зубчатых колёс?

От чего зависят допускаемые напряжения материалов колёс?

Какой характер нагрузок всегда характерен для зубчатых передач?

С какой целью используются нормальные ряды параметров зубчатых передач?

Какие параметры необходимо указывать на рабочих чертежах зубчатых колёс?

Как назначается степень точности зубчатой передачи?

Для чего и когда следует увеличивать ширину зубчатого венца?

В чём состоит особенность расчёта открытых цилиндрических колёс в сравнении с закрытыми?

Каковы основные виды разрушений открытых зубчатых колёс?

Как в расчёте учитывается реверсивный характер работы передачи?

Каковы особенности применения планетарных передач в приводах?

Какие существуют способы установки вала планетарной передачи на опорах?

От чего зависит выбор типа конструкции ведомого вала и водила планетарной передачи?

Какие опоры в планетарной передаче самые нагруженные?

Как мощность в планетарной передаче разделяется на несколько потоков?

При каких условиях целесообразно применять волновые зубчатые передачи?

Каковы особенности условий работы и поломок конических зубчатых колёс?

По каким критериям выбирают материалы и назначают термообработку конических колёс?

Каковы особенности конструкции и эксплуатации червячных передач?

По какому условию выполняется тепловой расчёт червячной передачи?

Какие конструктивные меры необходимо принимать, если расчётная температура червячной передачи превышает допускаемую?