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)

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.

Видео:Червячный редуктор - Анимация сборки и работыСкачать

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:

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;

Читайте также: Количество масла в редукторе мотоцикла урал

[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.

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

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

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].

Читайте также: Толщина прокладки редуктора мотоблока ока

Дата добавления: 2015-07-22 ; просмотров: 6409 ;

Видео:ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА ➤ Классификация ➤ Достоинства и недостаткиСкачать

Тепловой расчёт червячного редуктора

Цель теплового расчёта — проверка температуры масла t_M в редукторе,

которая не должна превышать допускаемой [ t ]_М = 80-95°С. Температура масла t_M в корпусе червячной передачи при непрерывной работе без искусственного охлаждения определяется по формуле:

где, t_B=20°С — температура воздуха вне корпуса редуктора;

P₁ — мощность на быстроходном валу червячной передачи, Вт;

Ş — коэффициент полезного действия редуктора;

K_t= 9+17 Вт/(м 2 град) — коэффициент теплопередачи;

А – площадь теплоотдающей поверхности корпуса редуктора, м. Для определения А червячный редуктор вписывают в параллелепипед и определяют площадь его плоскостей без площади днища. Ориентировочно, А можно принять в зависимости от межосевого расстояния (см. табл. 3.11)[1].

Т аблицаЗ.11. Площадь поверхности охлаждения червячного редуктора

Видео:7.1 Червячные передачиСкачать

Расчет сил в зацеплении:

Окружная сила на колесе равна осевой силе на червяке:

Окружная сила на червяке равна осевой силе на колесе:

Радиальная сила на червяке равна радиальной силе на колесе:

Видео:Редуктор. Устройство. Конструкция. Виды и типы редукторовСкачать

Разработка эскизного проекта

Видео:Определение передаточного числа червячной пары Подольск_ПриводСкачать

4.1 Размеры быстроходного вала

Проектирование вала начинают с определения диаметра выходного конца, как самого тонкого по сечению, из расчёта на чистое кручение без учета влияния изгиба:

d_п= 20 мм.

Ввиду приближенности данного метода расчета допускаемые напряжения на кручение применяют заниженными:

[ô]_к =10 Н/мм — для быстроходных валов;

[ô]_к=20 Н/мм — для тихоходных валов.

Полученный результат округляют в большую сторону до стандартного значения из ряда Ra 40.

Диаметр вала под подшипник определяется как:

Диаметра вала под манжету, ближайший стандартный d_М = 25 мм., т.к. подшипник можно продеть через посадочный диаметр под манжет(у диаметров разные квалитеты).

Следующая ступенька вала, например, для размещения на нём зубчатого колеса или как упорный буртик подшипника, формируется как:

где, r — радиус скругления кромки внутреннего кольца подшипника, установленного на второй ступени.

Полученный результат округлим в большую сторону до стандартного значения из ряда Ra 40. d_к= 32 мм.

Длины участков валов определяются после составления компоновочной схемы.

Видео:Детали машин. Лекция 2.5. Червячные передачиСкачать

4.2 Размеры промежуточного вала

Диаметр вала под цилиндрическое зубчатое колесо:

d = 25 мм.

Полученный результат округлим в большую сторону до стандартного значения из ряда Ra 40, d = 25 мм.

Читайте также: Как правильно собрать редуктор дрели интерскол

Следующая ступенька вала, например, для размещения на нём подшипника, формируется как:

где, r — радиус скругления кромки внутреннего кольца подшипника, установленного на второй ступени.

Полученный результат округлим до ближайшего стандартного значения диаметра внутреннего кольца подшипника d_n= 30 мм.

Следующая ступенька вала — упорный буртик подшипника, формируется как:

где, r — радиус скругления кромки внутреннего кольца подшипника, установленного на второй ступени.

Полученный результат округлим в большую сторону до стандартного значения из ряда Ra 40. d_к= 38 мм.

Видео:Червячные редукторы. Применения червячных редукторов и как правильно их подобратьСкачать

Тепловой расчет червячной передачи

Поскольку в червячных передачах движение и нагрузки передаются за счет трения скольжения, то имеют место значительные поте­ри передаваемой мощности на трение, что сопровождается выделением значительного количества теплоты.

Нагрев смазочного масла приводит к сниже­нию его вязкости, выдавливанию его из зоны контакта червяка и ко­леса, ухудшению смазывания зацепления (появляется возможность заеда­ния на контактных поверхностях), увеличению износа.

При установившемся режиме работы редуктора количество тепло­ты, выделяемой в нем, равно количеству теплоты, отводимой от редуктора. Этот тепловой баланс устанавливается при некоторой определенной разности температур между маслом в редукторе и воздухом, окру­жающим корпус редуктора.

Количество теплоты, выделяемой работающим червячным редукто­ром за 1 секунду, определяют по зависимости:

Р₁ – передаваемая червяком мощность, Вт.

Количество теплоты, отводимой от поверхности корпуса редуктора, вычисляют по формуле:

(8.34)

где k_t – коэффициент теплопередачи; k_t = 8,0…17,5 Вт/(м 2 ∙°С [2, с. 217];

t 0 _M; t 0 _B – соответственно: температура масла и окружающего редуктор воздуха (t 0 _B = 20 0 );

А – площадь свободной поверхности охлаждения корпуса редуктора, включая 70% площади поверхности ребер и бобышек, м 2 ;

(при a_w – в мм) [2, с. 217].

Теплота, выделяемая в зацеплении, должна отводиться в окружающий воздух через стенки корпуса редуктора. Приравнивая Q₁ и Q₂ , из формул (8.33) и (8.34) получим зависимость теплового расчета передачи:

где [t 0 _B ] = 75 0 …95 0 C [2, с. 217].

При конструировании редуктора из ф. (8.35) определяют площадь поверхности его корпуса. Если тепловой расчет редуктора покажет невыполнение условия (8.35), т.е. редуктор перегревается, то следует предпринять меры:

Ø увеличить площадь теплоотдающей поверхности корпуса редуктора, т.е. выполнить корпус редуктора ребристым;

Ø при недостаточности этих мер, предусматривают воздушное принудительное охлаждение корпуса редуктора, например: вентилятором, устанавливаемым на хвостовик червяка [3, с.231]. В этом случае коэффициент теплопередачи в расчетах увеличивают до 40;

Ø в случае недостаточности этих мер, применяют водяное охлаж­дение масла в редукторе (укладывают на дно корпуса медный змеевик, через который пропускают водопроводную воду) или увеличивают размеры редуктора в целом.

Дата добавления: 2015-02-19 ; просмотров: 2881 ;

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/teplovoy-raschet-chervyachnogo-reduktora

  💥 Видео

  Расчет червячной передачи.Расчет червячного колеса.Чертеж червячного колесаСкачать

  

  Червячное колесо методом свободной обкаткиСкачать

  

  РАБОТА ЧЕРВЯЧНОГО РЕДУКТОРА. Анимация. Детали машин.Скачать

  

  Расчет теплообменного аппаратаСкачать

  

  Лекция 5. Червячные передачиСкачать

  

  16. Основы теплотехники. Теплообменные аппараты. Конструкция и расчёт теплообменников.Скачать

  

  9.1 Расчет валов приводаСкачать

  

  Проектирование тепловых сетей. Виды тепловых сетей. Гидравлический расчет тепловых сетей.Скачать

  

  Урок 5. Динамический тепловой расчет в Ansys Transient ThermalСкачать

  

  Редуктор червячный тип Ч-160-40-51,52, Мотор-Редуктор-Пром-КРСкачать

  

  4.5. Расчёт червячной передачиСкачать

  

  Конструирование червячного колесаСкачать