Способы увеличения теплоотдачи при работе редуктора

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ЧЕРВЯЧНЫХ РЕДУКТОРОВ

Потери мощности при работе редуктора, вызванные трением в зацеплении и в подшипниках, разбрызгиванием и перемешиванием масла, вызывают нагрев деталей редуктора и масла. При этом вязкость масла резко падает, что приводит к нарушению режима смазки, а в отдельных случаях даже к заеданию рабочих поверхностей зубьев и преждевременному износу червячной передачи и подшипников. Нормальная работа редуктора будет обеспечена, если температура масла не превысит допускаемой. Таким образом, задача теплового расчета заключается в определении температуры масла в редукторе при установившемся режиме работы.

Как отмечалось выше, червячные передачи работают с большим тепловыделением. Поэтому для червячных и комбинированных зубчато-червячных редукторов этот расчет обязателен. Расчет на нагрев производится по уточненному значению к.п.д. (см. п. 18.1.10).

23.1. Для червячных передач, работающих в непрерывном режиме без искусственного охлаждения, рабочую температуру масла t_р определяют по формуле:

, (23.1)

где t₀ – температура окружающего воздуха (при работе в закрытом помещении принимают обычно t₀ = 20°С);

h–к.п.д. червячного редуктора (см. п.18.1.10);

P₁ – мощность на червяке, кВт;

К_т = 9…17 – коэффициент теплопередачи (большие значения для хороших условий охлаждения), Вт/(м 2 ×°С);

А– площадь теплоотдающей поверхности корпуса редуктора, м 2 ;

y = 0,25. 0,3 — коэффициент, учитывающий отвод теплоты от корпуса редуктора в металлическую плиту или раму. При установке редуктора на бетонном или кирпичном фундаменте y = 0;

[t] – максимально допустимая температура масла в масляной ванне редуктора, °С.

Формула (23.1) может быть также использована для теплового расчета передач, работающих в повторно-кратковременном режиме. Расчетное значение t_р в этом случае получается несколько выше фактического. Более точное значение t_р дает формула, приведенная в [29, с. 83].

23.1.1Площадь теплоотдающей поверхности корпуса А определяется после расчета всех передач редуктора и выполнения его компоновки. Значения А находят, учитывая геометрическую форму редуктора. Так, например, для редуктора, изображенного на рис.23.1, она принимаемся равной сумме площадей шести граней прямоугольного параллелепипеда, очерчивающего габариты корпуса редуктора. Если днище редуктора не омывается воздухом, то его площадь из общей площади А при расчетах исключают.

b

Рис 23.1. Габаритные размеры червячного редуктора

Приближенно площадь теплоотдающей поверхности корпуса одноступенчатого червячного редуктора А (м 2 ) можно определить по формуле А » 20×а_w 1,7 , где а_w – межосевое расстояние, м.

23.1.2. Максимально допустимая температура масла в масляной ванне [t] не должна превышать 60. 90°С (меньшие значения принимают для редукторов с верхним расположением червяка, большие – с нижним расположением червяка). Различные значения [t] для редукторов с верхним расположением червяка вытекают из различных условий работы червячных передач и конструкций редукторов. Нижнее расположение червяка (рис. 23.2,а) принимают при окружных скоростях червяка [3] до 4 – 5 м/с, при больших окружных скоростях принимают верхнее расположение червяка (рис. 23.2, б).

23.1.3. Если рабочая температура масла t_р > [t], то должен быть предусмотрен дополнительный отвод избыточного тепла от стенок редуктора. Это достигается путем оребрения корпуса редуктора или применения искусственного воздушного охлаждения вентилятором.

23.1.4. При оребрении редуктора теплоотдающая поверхность корпуса А рассчитывается с учетом 50% поверхности ребер охлаждения Размеры ребер (рис. 23.3) зависят от толщины стенки корпуса d [23, с. 305; 47, с. 477]. Следует иметь в виду, что направление ребер при естественном охлаждении принимается вертикальным (рис. 23.2,б).

Расчетная поверхность ребер А_р приближенно может быть вычислена в зависимости от теплоотдающей поверхности редуктора А (без ребер) по формуле А_Р = (0,1…0,2) А. При этом меньшее значение принимается для редукторов, имеющих межосевое расстояние а_w > 200 м.

23.2. Рабочую температуру масла в редукторе, обдуваемом вентилятором, определяют по формуле

[4] . (23.2)

В выражении (23.2) обозначения те же, что и в (23.1), за исключением К_ТВ – коэффициента теплоотдачи части поверхности корпуса редуктора, обдуваемой вентилятором, Вт/м 2 ×°С. Его определяют в зависимости от частоты вращения вентилятора n_B.:

n_B, об/мин 750 1000 1500 3000

К_ТВ, Вт/м 2 ×°С 17 21 29 40

Рис. 23.3. Профиль ребер охлаждения.

Расположение ребер в зоне, обдуваемой вентилятором, должно соответствовать направлению потока воздуха от вентилятора. Применение вентилятора более эффективно при нижнем расположении червяка, т.к. воздушный поток в этом случае обдувает масляную ванну (рис.23.2, а). Если охлаждение вентилятором недостаточно эффективно, то увеличивают дополнительно площадь теплоотводящей поверхности корпуса, если это целесообразно, или применяют водяное охлаждение, устанавливая змеевик в масляную ванну. При таком охлаждении коэффициент теплопередачи К_Т достигает значений 100-200 Вт/(м 2 ×°С). Диаметр крыльчатки вентилятора d_кр принимают обычно в интервале (0,6-0,8)×d₂ [23, с.344].

Дата добавления: 2015-07-22 ; просмотров: 6648 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Тепловой расчет червячного редуктора

При работе червячных передач выделяется большое количество тепла. Потерянная мощность на трение в зацеплении (1-η)Р₁ и подшипниках, а также затраченная на размешивание и разбрызгивание масла, переходит в тепло и нагревает масло, ухудшая его качество.

Тепловой расчет передач производится на основе уравнения теплового баланса.

Количество выделившего тепла непрерывно работающей передачи в 1 секунду равно:

Q_в = (1 — η ) P, (8.19)

где η – КПД передачи;

— мощность на червяке.

Количество тепла, отводимого поверхностью корпуса за 1 с Q_о = K_T (t_м – t_в) ∙ A , (8.20)

где K_T − коэффициент теплопередачи (для чугуна );

t_в – температура воздуха;

t_м – температура масла;

А – площадь поверхности корпуса, омываемая внутри маслом или брызгами, а снаружи воздухом, м 2 . Поверхность днища не учитывается.

По условию теплового баланса

(1 — η ) P = K_T (t_м – t_в) ∙ A , (8.22)

откуда , (8.23)

Значение − зависит от марки масла и составляет = 80…95°.

Если при расчете окажется, что t_м >, то необходимо увеличить поверхность охлаждения, либо применить искусственное охлаждение обдувом, охлаждением масла водой, применением циркуляционных систем масла с холодильником и т.д. Тепловой расчет передач производится как проверочный после определения размеров корпуса редуктора при эскизном проектировании.

Источник

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РЕДУКТОРОВ

При работе редуктора потери мощности, вызванные трением в зацеплении и в подшипниках, перемешиванием и разбрызги­ванием масла, приводят к нагреву деталей редуктора и масла. При нагреве вязкость масла резко падает, что приводит к нарушению режима смазывания. Нормальная работа редуктора будет обеспечена, если температура масла не превысит допускаемой.

Рассматриваемый ниже метод расчета обязателен для чер­вячных и зубчато-червячных редукторов. Для зубчатых ре­дукторов малой и средней мощности в нем нет необходи­мости, так как КПД их высок и тепловыделение невелико.

При установившемся режиме работы редуктора все выделяю­щееся тепло отдается через его стенки окружающему воздуху; этому соответствует определенный перепад температур между маслом и окружающим воздухом. Условие работы редуктора без перегрева

(10.1)

где t_м — температура масла, °С; t_в — температура окружающего воздуха, °С (принимают обычно t_в = 20°С); Р_ч — подводимая мощность (или мощность на валу червяка), Вт; h — КПД редуктора (см. гл. I); k_t — коэффициент теплопередачи [k_t » 11¸17 Вт/(м 2 • о С]; А — площадь теплоотдающей поверх­ности корпуса редуктора, м 2 (при подсчете А площадь днища не учитывают, если оно не обдувается воздухом); [D_t] = 40¸60 о С — допускаемый перепад температур между маслом и окружающим воздухом (меньшие значения —для редукторов с верхним расположением червяка).

Если D_t > [D_t] , то следует увеличить теплоотдающую по­верхность ребрами (рис.10.38 и 10.39), вводя в расчет 50% их поверхности; можно уменьшить D_t,

Рис. 10.40. Червячный редуктор со змеевиком для охлаждения масла

увеличив k_t. Для этого применяют обдув корпуса (см. рис. 10.31), повышающий k_t на 50—100%. Если оба указанных способа оказываются недостаточно эффективными, следует установить в масляной ванне змеевик, по которому пропускают охлаждающую воду (рис. 10.40).

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