Тепловой расчет, охлаждение и смазка передач

МАТЕРИАЛЫ И ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

РАСЧЕТНАЯ НАГРУЗКА

Для червячных передач приближенно принимают

К_Н = К_F = K_uK_b

где K_u - коэффициент динамической нагрузки; K_b - 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 u_s £ 3 м/с, K_u» 1.

Хорошая прирабатываемость материалов червячной пары уменьшает неравномерность нагрузки по контактным линиям. При постоянной внешней нагрузке K_b = 1.

В общем случае, при выполнении рекомендаций по точности (см.табл.9.2) и

жесткости червяка (), можно принимать

К_Н = К_F» 1,1 ¸ 1,4 (9.22)

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 (u_s 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, s_в), но имеют пониженные противозадирные свойства. Их применяют в паре с твердыми червяками для передач, у которых u_s £ 10 м/с.

Чугун серый или модифицированный допускают для применения при u_s £ 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:

[s_F]_max» 0,8s_T – для бронзы, [s_F]_max» 0,6s_ви – для чугуна.

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

Q = 860 (1 – h) N₁, (9.23)

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,

Q₁ = K_T (t₁ – t₀) S, (9.24)

где S – поверхность охлаждения, м²; t₁ – внутренняя температура редуктора или температура масла, ⁰С; t⁰ – температура окружающей среды (воздуха),⁰С; K_T – коэффициент теплоотдачи, ккал/м²×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 – 70⁰С (наибольшая температура 85 ¸ 90⁰С). Авиационные масла допускают t₁ до 100 – 120⁰С.

Значение t₀ указывают в задании на проектирование (обычно t₀» 20⁰С).

Если в уравнениях (9.23) и (9.24)

Q £ Q₁, (9.25)

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 К_т повышается до 18 ¸ 24 ккал/м²×ч×град.

Обдуваемая поверхность обычно снабжается ребрами.

2. Устраивают в корпусе водяные полости или змеевики с проточной водой

(рис.9.10,б). При этом К_т повышается до 80 ¸ 180 ккал/м²×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.

Рис.9.10

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.

Дата добавления: 2014-01-07