Тепловой расчет и смазывание червячных передач

Механиче­ская энергия, потерянная в передачах, переходит в тепловую, вызываю­щую нагрев деталей и масла. Ввиду невысокого КПД червячные передачи работают с большим тепловыделением. Однако нагрев масла до темпера­туры свыше 95° приводит к резкому снижению его вязкости и защитных свойств и, следовательно, к появлению опасности заедания передачи. По­этому температура масла в картере передачи не должна превышать до­пускаемую [t_м] = 70...90 °С в зависимости от сорта масла.

Для нормальной работы передачи необходимо обеспечение теп­лового баланса, т. е. чтобы количество теплоты, выделяющееся в результате превращения механической энергии в тепловую, не превыша­ло количество теплоты, отводимой от передачи естественным или искус­ственным путем.

Количество теплоты Q₁, выделяющейся в передаче,

(3.83)

где Р — мощность на ведущем валу; η — КПД передачи.

Количество теплоты Q₂, отводимой через стенки редуктора в окру­жающую среду естественным путем,

(3.84)

где А — площадь поверхности охлаждения корпуса редуктора (без учета днища); К_T = 8... 17 Вт/(м²·град) — коэффициент теплоотдачи стенок (большие значения при хорошей циркуляции воздуха в помещении); t_M — температура масла; t ₀ ⁼ 20 °С — расчетная температура окружающей среды.

Площадь А поверхности охлаждений корпуса редуктора определяет­ся по формуле (см. рис. 3.27; в и рис 3.28):

(3.85)

где — высота корпуса; — длина корпуса;

— ширина корпуса.

Если , то естественного охлаждения достаточно, в противном случае надо увеличить поверхность охлаждения, сделав стенки корпуса ребристыми (в этом случае при расчете учитывают 50% площади поверх­ности ребер).

При достаточном естественном охлаждении соблюдается следующее условие:

(3.86)

Если естественного охлаждения недостаточно, т. е. , то при­меняется искусственное охлаждение, при котором коэффициент теплоот­дачи значительно повышается.

Для зубчатых и маломощных червячных передач обычно достаточно
естественного охлаждения; для червячных передач большой мощности с невысоким КПД и для всех глобоидных передач применяют искусствен­ное охлаждение.

Основные способы искусственного охлаждения показаны на рис. 3.31.

а — воздушное охлаждение с помощью вентилятора, встроенного в кор-

Рис. 3.31

пус редуктора (коэффициент теплоотдачи при этом способе К_Т = 20...28 Вт/(м²·град); б — водяное охлаждение с помощью змеевика с проточной водой, встроенного в корпус редуктора (коэффициент теплоотдачи при этом способе К_Т = 70... 100 Вт/(м²-град); в — циркуляционное охлаждение масла с применением специальных холодильников. Следует заметить, что при последних двух способах интенсивность охлаждения зависит не только от площади поверхности охлаждения корпуса редуктора, поэтому применять вышеприведенные формулы для теплового расчета нельзя.

В червячных передачах возможно интенсивное изнашивание актив­ных поверхностей зубьев червячного колеса, а также возникновение за­едания и его опасной формы — задира. Поэтому в этих передачах реко­мендуется применять нефтяные масла повышенной вязкости с добавлени­ем (для улучшения противозадирных свойств) растительного масла, либо применять синтетические масла, например эфирные и т.д.