Тепловой расчет редукторов.

Потери мощности на трение в зацеплении и в подшипниках, а также на размешивание и разбрызгивание масла приводят к нагреву передачи и масла.

При недостаточном отводе выделяющегося тепла передача перегревается, падает вязкость масла, а следовательно, и несущая способность масляного слоя, что приводит к опасности заедания зубьев и преждевременному износу подшипников.

Задачей теплового расчета, в основе которого лежит уравнение теплового баланса Q=Q₁ (т.е. тепловыделение равно теплоотдаче), является расчет температуры масла в редукторе при установившемся режиме работы.

≤ [t_max]

t = t₀ +

10³ × (1-η) × N₁

K_Т × S × (1 + ψ)

где t и t₀ – соответственно температура масла и окружающего воздуха, ⁰С; для закрытых помещений принимают t₀ = 20 ⁰С;

η – к.п.д. редуктора;

N₁ - мощность на ведущем валу, кВт;

K_Т - удельная теплопередача, Вт/(м² × ⁰С); при естественном охлаждении K_Т принимается равным 10…16 Вт/(м² × ⁰С); меньшие значения назначаются при отсутствии циркуляции воздуха, большие – в помещениях с интенсивной вентиляцией. При большой запыленности приведенные значения рекомендуется снизить на 25 – 30 %;

S – площадь теплоотдающей поверхности, соприкасающейся с воздухом, в которую включается 70 % поверхности ребер и бобышек, м².

ψ – коэффициент, учитывающий теплоотвод в фундаментную плиту или раму машины, принимается равным 0,2…0,3. Большие значения интервала задаются при касании корпусом передачи большей поверхности рамы;

[t_max] – наибольшая допустимая температура масла, ⁰С; в передачах, смазываемых окунанием, она принимается равной 60…80 ⁰С; меньшее значение принимается для зубчатых редукторов и червячных с верхним расположением червяка, большее – для червячных редукторов с нижним расположением червяка.

Во избежание повреждения передачи температура масла tне должна превышать допускаемой температуры [t_max]. Если t > [t_max], то должен быть предусмотрен отвод избыточного тепла за счет увеличения поверхности охлаждения или обдува корпуса редуктора. Определяют требуемую поверхность охлаждения, исходя из наибольшей допустимой температуры масла и сравнивают с фактической поверхностью охлаждения редуктора.

При небольшой разнице площадей недостающую поверхность получают за счет оребрения наружной поверхности корпуса (если ребра ранее не предусматривались). Рекомендуемый профиль ребер показан на рис. 16.

	Н = (4 … 5) δ а = δ r = 0.5 δ r1 = 0.25 δ b = 2 δ

Рис. 16. Профиль рёбер

Расположение ребер должно отвечать условию лучшего их обтекания воздухом. При естественном охлаждении, когда нагретый воздух поднимается вверх, ребра следует располагать вертикально.

Если требуемая площадь охлаждения представляет значительную величину по сравнению с фактической и оребрения корпуса недостаточно, для охлаждения применяют обдув корпуса редуктора (обычно для червячных редукторов).

Для этого устанавливают снаружи корпуса на валу червяка вентилятор (крыльчатку). Конструкция вентилятора приведена на рис. 17.

Рис. 17. Вентилятор: 1 – кожух; 2 – крыльчатка; 3 – решётка

С помощью вентилятора обдувается часть поверхности корпуса, в остальной части теплообмен будет происходить естественным путём. Ребра на корпусе в обдуваемой зоне располагаются вдоль направления потока воздуха, обычно горизонтально. На не обдуваемой части корпуса, если требуется увеличить поверхность охлаждения, делают ребра и располагают их для обеспечения естественной циркуляции вертикально. Проверка на нагрев при обдуве производится по формуле:

где S₀ — площадь теплоотдающей обдуваемой поверхности, м²;

К_то — удельная теплопередача при обдуве, рекомендуется принимать К_то =24 Вт/(м²´°С).

Конструкция вентилятора и основные размеры приведены на рисунке.

Если оребрение корпуса и установка вентилятора недостаточно эффективны, то внутри корпуса устанавливают змеевик из труб, через который циркулирует охлаждающая жидкость.

Пример:

Произвести тепловой расчёт редуктора (рис. 18),предназначенного для привода конвейера, работающего в помещении при отсутствии циркуляции воздуха. Привод установлен на сварной раме. Мощность на валу червяка N₁=2,35 кВт, к. п. д. редуктора η =0,69.

Рис. 18. Схема червячного редуктора

Определяем поверхность редуктора

.

Принимаем коэффициент теплопередачи К_т = 10 Вт/(м² ´ °С);

коэффициент, учитывающий теплоотдачу в фундаментную плиту ψ =0,3.

Определяем температуру нагрева масла

Эта температура допустима для редуктора с нижним расположением червяка; дополнительных устройств, повышающих теплоотдачу, вводить не требуется.

Список литературы

1. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. М., 1978.

2. Иванов М.Н. Детали машин. М., 1975.

3. Решетов Д.Н. Детали машин. М., 1975.

4. Чернавский С.А. Проектирование механических передач. М., 1976.

Дата добавления: 2015-07-25