ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ, ОХЛАЖДЕНИЕ И СМАЗКА ПЕРЕДАЧ
МАТЕРИАЛЫ И ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
РАСЧЕТНАЯ НАГРУЗКА
Для червячных передач приближенно принимают
где Ku — коэффициент динамической нагрузки; Kb — коэффициент неравномерности нагрузки.
Одним из достоинств червячной передачи является плавность и бесшумность работы. Поэтому динамические нагрузки в этих передачах невелики. При достаточно высокой точности изготовления и скорости скольжения us £ 3 м/с, Ku » 1.
Хорошая прирабатываемость материалов червячной пары уменьшает неравномерность нагрузки по контактным линиям. При постоянной внешней нагрузке Kb = 1.
В общем случае, при выполнении рекомендаций по точности (см.табл.9.2) и
жесткости червяка ( ), можно принимать
Большие значения – для высокоскоростных передач и переменной нагрузки.
В связи с высокими скоростями скольжения и неблагоприятными условиями смазки материалы червячной пары должны обладать антифрикционными свойствами, износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию.
Червяки современных передач изготовляют из углеродистых или легированных сталей. Наиболее нагрузочной способностью обладают пары, у которых витки червяка подвергают термообработке до высокой твердости (закалка, цементация и пр.) с последующим шлифованием или полированием.
Червячные колеса изготавливают преимущественно из бронзы, реже из латуни или чугуна. Оловянные бронзы типа ОФ10-1, ОНФ и другие считаются лучшим материалом для червячных колес, однако они дороги и дефицитны. Их применение ограничивают наиболее ответственными передачами с большими скоростями скольжения (us до 25 м/с).
Применяют заменители оловянных бронз, например сурьмяно-никелевые и свинцовистые бронзы.
Безоловянистые бронзы, например, алюминиево-железистые типа АЖ9-4 и другие, обладают повышенными механическими характеристиками (НВ, sв), но имеют пониженные противозадирные свойства. Их применяют в паре с твердыми червяками для передач, у которых us £ 10 м/с.
Чугун серый или модифицированный допускают для применения при us £ 2 м/с.
Допускаемые контактные напряжения для оловянистых бронз определяют из условий стойкости против износа и усталостного выкрашивания, для других материалов – из условий отсутствия заедания.
Для проверки червячных передач на статическую прочность по изгибу при кратковременных перегрузках, которые не учитывают в основном расчете, предельные допускаемые напряжения можно принимать:
Механическая энергия, потерянная в передаче, превращается в тепловую и нагревает передачу. Если отвод тепла недостаточный, передача перегревается и выходит из строя.
Количество тепла, выделяющегося в передаче, ккал/ч
где N1 – мощность на входном валу, кВт; h – к.п.д. передачи.
Через стенки корпуса редуктора тепло отдается окружающему воздуху – происходит естественное охлаждение. Количество тепла, отданного при этом,
где S – поверхность охлаждения, м 2 ; t1 – внутренняя температура редуктора или температура масла, 0 С; t 0 – температура окружающей среды (воздуха), 0 С; KT – коэффициент теплоотдачи, ккал/м 2 ×ч×град.
Под поверхностью охлаждения S понимают только ту часть наружной поверхности корпуса редуктора, которая изнутри омывается маслом или его брызгами, а снаружи – свободно циркулирующим воздухом. По последнему признаку обычно не учитывают поверхность днища корпуса. Если корпус снабжен охлаждающими ребрами, учитывают только 50% их поверхности.
Допускаемая величина t1 зависит от сорта масла, его способности сохранять смазывающие свойства при повышении температуры. Для обычных редукторных масел допускают t1 до 60 – 70 0 С (наибольшая температура 85 ¸ 90 0 С). Авиационные масла допускают t1 до 100 – 120 0 С.
Значение t0 указывают в задании на проектирование (обычно t0 » 20 0 С).
Если в уравнениях (9.23) и (9.24)
это означает, что естественного охлаждения достаточно.
В противном случае необходимо применять искусственное охлаждение или снижать мощность передачи.
Искусственное охлаждение осуществляют следующими способами:
1. Обдувают корпус воздухом с помощью вентилятора (рис.9.10,а).
При этом Кт повышается до 18 ¸ 24 ккал/м 2 ×ч×град.
Обдуваемая поверхность обычно снабжается ребрами.
2. Устраивают в корпусе водяные полости или змеевики с проточной водой
(рис.9.10,б). При этом Кт повышается до 80 ¸ 180 ккал/м 2 ×ч×град при скорости воды в трубе до 1 м/с.
3. Применяют циркуляционные системы смазки со специальными холодильниками (рис.9.10,в).
В первых двух случаях, а также при естественном охлаждении смазка осуществляется путем частичного погружения одного из колес пары (см.рис. ) или червяка (рис.9.10,а и б) в масляную ванну. Во избежание больших потерь на разбрызгивание и перемешивание масла, а также для того, чтобы масло не вспенивалось (при этом снижаются смазывающие свойства), глубина погружения колес в масло не должна превышать высоты зуба или витка червяка для быстроходных колес и 1/3 радиуса тихоходных колес. Рекомендуемое количество масла в ванне
0,35 – 0,7 л на 1 кВт передаваемой мощности.
При циркуляционной смазке (рис.9.10,в) масло подают насосом в места зацепления и к подшипникам. При этом оно прогоняется через фильтр и холодильник. Непрерывная очистка масла является большим преимуществом циркуляционной смазки, она применяется при окружных скоростях u ³ 12 – 15 м/с.
 |
Искусственное охлаждение применяют в некоторых случаях для червячных и всех глобоидных передач.
Для зубчатых, а также для червячных передач при сравнительно малой мощности и высоком к.п.д. (многозаходные червяки), как правило, достаточно естественного охлаждения.
Сорт масла выбирают в зависимости от окружной скорости и нагруженности передачи.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Охлаждение и смазка червячных редукторов
Искусственное охлаждение осуществляют следующими способами:
1. Обдувают корпус воздухом с помощью вентилятора. Обдуваемая поверхность обычно снабжается ребрами.
2. Устраивают в корпусе водяные полости или змеевики с проточной водой.
3. Применяют циркуляционные системы смазки со специальными холодильниками.
В первых двух случаях, а также при естественном охлаждении смазка осуществляется путем погружения червяка в масляную ванну.
Всего способов смазки вращающихся частей червячного редуктора четыре (три – для жидкой смазки и один для густой):
· разбрызгивание (масляный туман);
Рассмотрим каждый из них подробнее.
1) Окунание – самый простой и наиболее универсальный вид смазки. Вращающийся элемент (червяк или колесо) погружается в масло на допустимую глубину. Подшипники находящегося в масле звена частично также погружены в масло. Такой способ обеспечивает отличную смазку зацепления и одной пары подшипниковых опор. Вторая пара опор смазывается обычно с помощью масляного тумана (для редукторов небольших габаритов) либо с помощью специальных скребков, направляющих масло с колеса на подшипники.
Смазка окунанием отлично подходят для редукторов общего назначения, так как не требует дополнительных конструктивных улучшений (если речь не идет о редукторе с вертикальным расположением осей).
Потери на размешивание и разбрызгивание масла при данном виде смазки в редукторах общего назначения больше чем в специальных, поскольку уровень масла несколько выше.
2) Разбрызгивание (масляный туман) как вид смазки действует так – одетые на червяк или колесо брызговики при погружении в масляную ванну набрызгивают масло на вращающийся элемент. Также брызги создают масляный туман, что обеспечивает и смазку подшипников. При таком способе смазки потери на размешивание и разбрызгивание масла значительно меньше, чем при смазке окунанием, но при этом данный способ эффективен только для редукторов с нижним или боковым расположением червяка (при достаточной частоте его вращения).
3) Поливание.Применяется обычно для крупногабаритных редукторов специального назначения, а также в случае небольших объемов масляных ванн. Поливание выглядит следующим образом – лопастный или шестеренчатый насос делает забор масла из картера или специальной емкости и подает его в зону зацепления и в опоры всего механизма. Такой способ смазки охлаждает масло с помощью дополнительных емкостей, поэтому хорошо для мотор-редукторов без лимита термической мощи.
4) Консистентная смазка не требует никакого контроля своего уровня, и заменяется либо по истечении указанного срока, либо по результатам технических проб.
Общие сведения о фрикционных передачах и вариаторах.
Общие сведения
Фрикционная передача — механическая передача, служащая для передачи вращательного движения (или для преобразования вращательного движения в поступательное) между валами с помощью сил трения, возникающихмежду катками, цилиндрами или конусами, насаженными на валы и прижимаемыми один к другому.
Фрикционные передачи состоят из двух катков: ведущеги ведомого которые прижимаются один к другому силой Fr, так что сила трения Ff в месте контакта катков достаточна для передаваемой окружной силы Ft.
Один каток к другому может быть прижат:
— предварительно затянутыми пружинами (в передачах, предназначенных для работы при небольших нагрузках);
— гидроцилиндрами (при передаче больших нагрузок);
— собственной массой машины или узла;
— через систему рычагов с помощью перечисленных выше средств;
— центробежной силой (в случае сложного движения катков в планетарных системах).
Условие работоспособности передачи:
Нарушение условия (1) приводит к буксованию и быстрому износу катков. Для того чтобы передать заданное окружное усилие Ft., фрикционные катки надо прижать друг к другу усилием Fr так, чтобы возникающая при этом сила трения Ff была бы больше силы Ft. на величину коэффициента запаса сцепления β, который принимают равным β= 1,25. 2,0.
Классификация
Фрикционные передачи классифицируют по следующим признакам:
1. По назначению:
— с нерегулируемым передаточным числом;
— с бесступенчатым (плавным) регулированием передаточного числа (вариаторы).
2. По взаимному расположению осей валов:
— цилиндрические или конусные с параллельными осями;
— конические с пересекающимися осями.
3. В зависимости от условий работы:
— открытые (работают всухую);
— закрытые (работают в масляной ванне).
В открытых фрикционных передачах коэффициент трения f выше, прижимное усилие катков Fn меньше. В закрытых фрикционных передачах масляная ванна обеспечивает хороший отвод тепла, делает скольжение менее опасным, увеличивает долговечность передачи.
4. По принципу действия:
5. Различают также передачи с постоянным или автоматическим регулируемым прижатием катков, с промежуточным (паразитным) фрикционным элементом или без него.
Источник
Тепловой расчет и охлаждение червячных передач
Червячные передачи работают с большим выделением теплоты. В результате температура масла в ванне агрегата (редуктора) может достигнуть предельного значения (75-95 °С), и передача потеряет работоспособность из-за заедания.
Для предотвращения чрезмерного нагрева масла проводят расчет червячного редуктора на нагрев.
Уравнение теплового баланса для червячной передачи, работающей в закрытом корпусе в непрерывном режиме без охлаждения, можно записать в виде
(22.12)
где 
– КПД передачи; 
– передаваемая мощность, кВт; 
= 8–17.5 Вт/(м 2 ∙°С) – коэффициент теплопередачи корпуса (большие значения принимают при хорошей циркуляции воздуха); t и to – соответственно температура масла и окружающего воздуха, °С; А – площадь свободной поверхности охлаждения корпуса, включая 70%площади поверхности ребер и бобышек, м 2 ; 
– коэффициент, учитывающий теплоотвод в раму или плиту (равен 0.3 при прилегании основания корпуса по большой поверхности) .
Площадь свободной поверхности можно найти из приближенного соотношения 
, где 
–межосевое расстояние передачи, мм.
Произведение в левой части равенства (22.12) равно количеству теплоты, выделяемой передачей. Правая часть этого равенства показывает количество теплоты, отводимой через поверхность корпуса.
Если охлаждение вентилятором недостаточно эффективно, то следует применить водяное охлаждение или увеличить размеры редуктора.
Источник
Охлаждение червячных редукторов
В червячных передачах сравнительно велики потери на трение, поэтому они работают с большим тепловыделением. Существуют три основных способа охлаждения червячных редукторов:
1) естественное воздушное, применяемое для малогабаритных редукторов. Для улучшения отвода тепла применяют алюминиевые корпуса и оребряют их, располагая ребра вертикально;
2) искусственное воздушное охлаждение, используемое для редукторов больших и средних размеров. При этом на червяк монтируется крыльчатка центробежного вентилятора (см. рис.3), Крыльчатка закрывается кожухом, который крепится к корпусу, а ребра на корпусе выполняют вдоль его оси;
3) искусственное водяное охлаждение, применяемое в специальных редукторах. Осуществляется двумя способами: в картере редуктора в области, заполненной смазкой, монтируется змеевик, через который пропускается вода, либо в корпусе выполняются специальные каналы, к которым подводится вода.
Порядок выполнения работы:
1. Определить характерные особенности редуктора: способы смазки червячного зацепления и подшипников, методы регулирования червячного зацепления и подшипников, способ охлаждения редуктора. Составить кинематическую схему.
2. Произвести наружные обмеры редуктора. Оценить каждый размер редуктора с точки зрения конструктивного предназначения, т.е. указать, в какую группу размеров он входит (габаритные, установочные или присоединительные).
3. Разобрать редуктор. Замерить основные параметры червячного зацепления, червяка, червячного колеса.
4. Используя результаты замеров, произвести расчет основных геометрических параметров редуктора.
5. По предложенным данным выполнить тепловой расчет редуктора.
6. Начертить эскиз червяка или червячного колеса (по заданию преподавателя).
| Эскиз | n1 | № варианта |
| Ч | ||
| К | ||
| Ч | ||
| К | ||
| Ч | ||
| К | ||
| Ч | ||
| К | ||
| Ч | ||
| К | ||
| Ч | ||
| К | ||
| Ч | ||
| К | ||
| Ч | ||
| К |
1. Каково назначение червячных редукторов?
2. Каковы достоинства и недостатки червячных редукторов в сравнении с зубчатыми?
3. Каковы преимущества и недостатки данного редуктора перед другими типами редукторов того же назначения?
4. Какие факторы влияют на КПД червячного редуктора?
5. Как расшифровывается обозначение степени точности червячного зацепления?
6. Какие детали участвуют в передаче вращающего момента?
7. Какие материалы и виды термообработки используются при изготовлении червяка?
8. Какие материалы используются для изготовления венца червячного колеса?
9. Как фиксируются от осевого смещения валы редуктора?
10. Каковы способы охлаждения червячного редуктора?
11. Каковы типы уплотнений, используемых в червячных редукторах?
12. Как регулируется червячная передача по пятну контакта в зацеплении?
13. Как осуществляется смазка подшипников качения в редукторе?
14. Как выбрать уровень смазки редуктора?
15. Каково назначение штифтов между частями разъемного корпуса редуктора?
16. Как осуществляется обслуживание редуктора при эксплуатации?
1. Заблонский К.И. Детали машин. Киев: Вища школа, 1985. 518 с.
2. Иванов М.Н. Детали машин. 4-е изд. М.: Высшая школа, 1984. 336с.
Источник
