8.4 Тепловой расчет и охлаждение червячных передач

Механическая энергия, потерянная в передаче, превращается в тепловую и нагревает передачу. Если отвод тепла недостаточный, то при температурах свыше 90 °С масло теряет защитную способность, при этом возможно заедание и передача выходит из строя.

Для зубчатых передач, как правило, достаточно естественного охла­ждения. Червячные же передачи (за исключением маломощных и с высоким КПД – многозаходные червяки) работают с большим тепловыделением, по­этому для них необходимо производить тепловой расчет, который при установившемся тепловом состоянии производят на основе теплового баланса, т.е. приравнивая тепловыделение теплоотдаче [30].

Количество теплоты, выделяющейся в передаче в секунду, или тепловая мощность

,

где Р₁ – мощность на входном валу, Вт;  – КПД передачи.

Количество теплоты, отданной через стенки корпуса редуктора окружающему воздуху в секунду, или мощность теплоотдачи

,

где А – площадь поверхности охлаждения, м²; К – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²°С) ; t₁ – внутренняя температура редуктора или масла, С (допускается t_1(наиб) = 85...90 °С для обычных редукторных масел); t₀ – температура окружающей среды (воздуха), °C (t₀  20 °С);

K  8…10 Вт/(м² °С) – в закрытых помещениях при отсутствии вентиляции;

K  14…17 Вт/(м² °С) – в помещениях с интенсивной вентиляцией.

Если W  W_1, то естественного охлаждения достаточно; при W > W₁ необходимо применять искусственное охлаждение или снизить мощность передачи.

Искусственное охлаждение достигается следующими способами:

1. Искусственной вентиляцией или воздушным охлаждением – обдувом корпуса воздухом (рисунок 8.13, а) с помощью вентилятора, устанавливаемого на валу червяка, при этом К повышается до 20–28 Вт/(м²°С). Обдуваемая поверхность обычно снабжается ребрами.

2. Водяным охлаждением – в корпусе устанавливают змеевики с проточной водой (рисунок 8.13, б), при этом К повышается до 90–200 Вт/(м²°С).

3. Применяют циркуляционную систему смазки при окружных скоростях υ > 12…15 м/с (рисунок 8.13, в). Масло подают насосом в места зацепления и к подшипникам. При этом оно прогоняется через фильтр и холодильник.

Масло Масло Вода

Рисунок 8.13 – Способы искусственного охлаждения червячных передач: а – воздушное; б – водяное; в – циркуляционное со специальным холодильником

Воздушное охлаждение значительно проще и дешевле водяного, поэтому оно получило наибольшее распространение.

180