Тепловой расчет

При работе червячных передач вследствие их невысокого КПД выделя­ется большое количество теплоты. Мощность (1-ц)Р_и потерянная на трение в зацеплении и подшипниках, а также на размешивание и раз­брызгивание масла, переходит в теплоту, нагревая масло, детали пере­дачи и стенки корпуса, через которые она отводится в окружающую среду. Если отвод теплоты недостаточен, то передача может перегреть­ся. При перегреве резко уменьшается вязкость масла и возникает опас­ность заедания, что может привести к выходу передачи из строя.

Тепловой расчет червячной передачи при установившемся режиме работы производят на основе теплового баланса, т. е. равенства тепло­выделения Q„ и теплоотдачи Q_a.

Тепловой поток, Вт (тепловая мощность), передачи в одну секунду

 

Здесь Т_г — в Нм; п₂ — в мин"'.

Тепловой поток, Вт (мощность теплоотдачи), наружной поверхности корпуса редуктора в одну секунду

где А — площадь только той части поверхности корпуса, которая омы­вается внутри маслом или его брызгами, а снаружи воздухом, м\ Поверхность днища корпуса не учитывают, так как она не омывается свободно циркулирующим воздухом. Приближенно поверхность А охлаж­дения корпуса можно принимать в зависимости от межосевого рассто­яния:

λ — коэффициент, учитывающий отвод тепла от днища редуктора в основание. При установке редуктора на металлической плите или раме λ = 0,1...0,3 (в зависимости от прилегания корпуса к плите); на бетонном или кирпичном основании λ-0;

t_B — температура воздуха снаружи корпуса (в условиях цеха обычно t_B = 20° С);

t_м — температура масла в корпусе передачи, °С;

К_т — коэффициент теплопередачи, характеризующий тепловой по­ток, передаваемый в секунду одним квадратным метром поверхности корпуса при перепаде температур в один градус (зависит от материала корпуса редуктора и скорости циркуляции воздуха — интенсивности вентиляции помещения).

Для чугунных корпусов при естественном охлаждении К_Т = 13...18 Вт/(м² ■ °С). Большие значения принимают при незначительной шероховатости и чи­стых поверхностях наружных стенок, хорошей циркуляции воздуха вокруг корпуса и интенсивном перемешивании масла (при нижнем расположении червяка).

По условию теплового баланса Q_n = Q₀, т. е.

откуда температура масла в корпусе червячной передачи при непре­рывной работе без искусственного охлаждения

(18.36)

Значение [t]_M зависит от марки масла: [f]_M = 95...110° С. Если при расчете получают t_M>[t]_M, то необходимо увеличить поверхность охлаждения А, предусмотрев охлаждающие ребра. Ребра

 

располагают вертикально по направле­нию движения свободно циркулирующе­го воздуха. В расчете учитывают только 50 % поверхности ребер в связи с тепло­обменом между соседними ребрами. Можно применять искусственное охлаж­дение, например, обдувом корпуса воз­духом с помощью вентилятора, наса­женного на вал червяка (рис. 18.12). В этом случае ребра располагают гори­зонтально — вдоль направления потока воздуха от вентилятора. В этом случае

Рис. 18.12. Охлаждение ребристого корпуса редуктора обдувом воздуха

от вентилятора: / — охлаждающие ребра; 2— вентилятор

 

Коэффициент К_Тв теплоотдачи при обдуве вентилятором

 

В червячных передачах с большим тепловыделением применяют охлаждение масла водой, проходящей по змеевику (рис. 18.13, а), или применяют циркуляционную систему смазывания со специальным холодильником (рис. 18.13,6).

Рис. 18.13. Схемы искусственного охлаждения червячных передач: /—насос; 2-—фильтр; J —холодильник