2.5.5 Тепловой расчет передачи

Червячный редуктор в связи с невысоким значением КПД и большим выделением теплоты проверяют на нагрев. Условие работы редуктора без перегрева определяется:

t_раб ≤ [t_раб],

где t_раб – температура нагрева масла в ⁰С, которая не должна превышать для широко применяемых масел 95⁰С.

Температура нагрева масла без искусственного охлаждения:

t_раб = [(1 – η)Р₁/К_тА]+20⁰С,

где Р₁ = πn₂Т₂/30η или Р₁ = Т₁ω₁ – мощность на валу-червяке Вт;

К_т = 12…18 Вт/м² С⁰ – коэффициент теплоотдачи;

А – площадь поверхности охлаждения корпуса редуктора приближенно определяемая из прилагаемого ряда, как функция от а_w:

аw, мм	80	100	125	140	160	180	200	225	250	280
А, м2	0,19	0,24	0,36	0,43	0,54	0,67	0,8	1,0	1,2	1,4

После подстановки в указанные формулы, рассчитанных ранее значений, находим:

при а_w = 190 мм и А ≈ 0,735 м²

мощность на входном валу

Р₁ = = 3329,1 Вт;

температура нагрева масла

t_раб = [(1 – 0,75)· 339,1/(12…18)0,735]+ 20⁰ ≈ 114…83⁰С.

Таким образом, условие работы редуктора без перегрева не соблюдается, поэтому необходимо улучшить условия охлаждения. Этого можно достичь двумя конструкторскими решениями:

во-первых, увеличить поверхность охлаждения за счет создания ребер охлаждения на корпусе редуктора;

во-вторых, предусмотреть установку вентилятора и обеспечить принудительную вентиляцию редуктора, в этом случае расчет температуры нагрева производится по формуле:

t_раб = [(1-η)Р₁/(0,7К_т +0,3К_тв)·А]+ 20⁰С,

где К_тв – коэффициент теплоотдачи при обдуве вентилятором, выбирается в зависимости от числа оборотов вентилятора, который может быть установлен на входном валу редуктора, из следующего ряда:

n1	750	1000	1500	3000
Ктв	17	21	29	40

Выбор способа улучшения охлаждения редуктора зависит от условий поставленной задачи. В рассматриваемом варианте решения задания приемлем любой способ, в частности при применении вентилятора температура нагрева масла определяется:

t_раб = С = 104…84⁰С.

Вывод. Обеспечение условий охлаждения редуктора достигается за счет установки вентилятора на входном валу редуктора и обеспечения хороших условий обдува (т.е. выбором большего значения коэффициента К_т).

2.5.6 Силы в зацеплении

В червячном зацеплении действуют окружная, радиальная и осевая силы, которые рассчитываются по формулам (см. рис.3):

окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке

F_t2 = F_a1 = 2T₂/d₂ ;

окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе

F_t1 = F_a2 = 2T₂/(u · d₁ · η);

радиальная сила

F_r1 = F_r2 =F_t2 · tgα,

где α = 20⁰ – стандартный угол зацепления; tg20⁰ = 0,3640.

Рис.3 Силы, действующие в червячном зацеплении

В рассматриваемом примере

F_t2 = F_a1= Н;

F_t1 = F_a2= Н;

F_r1 = F_r2 = 6361,3·0,3640 = 2315,5 Н.