Тепловой расчет червячного редуктора

Поскольку червячная передача, в отличие от цилиндрических и конических передач, работает с бóльшим тепловыделением, то для предотвращения чрезмерного нагрева масла необходимо проводить тепловой расчет червячного редуктора. Такой расчет носит проверочный характер и заключается в определении температуры масла внутри корпуса редуктора в режиме установившегося теплообмена на основе уравнения теплового баланса.

Окружная скорость

.

Скорость скольжения

Приведенный коэффициент трения между червяком и колесом определяется по табл. 4.16.

Таблица 4.16 Приведенные коэффициенты трения f' и углы трения ρ'

между витками червяка и зубьями колеса

Коэффициент полезного действия червячной передачи

Мощность редуктора на выходе

Требуемая мощность на входе в редуктор

Примерную площадь поверхности теплоизлучения А можно получить суммированием площадей элементов корпуса редуктора, используя рекомендованную для этого зависимость [13]:

А = 12а^1,7  .

Температура масла в редукторе в отсутствие вентилятора при значении коэффициента теплоотдачи К_t = 12 равна:

Если t > ta = 95˚C , то в редуктор необходимо ставить вентилятор или увеличивать площадь поверхности корпуса. Пользуясь данными табл. 4.17 для указанной в условии частоты вращения на входе принимают значение коэффициента теплоотдачи К_t, и рассчитывают температуру масла.

Таблица 4.17 Приближенные значения коэффициента теплоотдачи К₁при использовании вентилятора

Определение геометрических размеров передачи

Диаметр вершин витков червяка

d_a1=d₁+2h_am.

Диаметр вершин зубьев червячного колеса

d_a2 = d₂ + 2 (h_a + x)m .

Наибольший диаметр червячного колеса

d_aM2 = d_a2 + 6m / (z₁ + 2) .

Длина нарезанной части червяка сначала предварительно определяется по формуле с помощью табл. 4.18, а затем округляется до ближайшего целого значения.

Таблица 4.18 Длина нарезанной части червяка b₁

Х	z1 = 1 и 2	z1 = 3 и 4
-1,0	b1 (10,5+0,06z2)m	b1 (10,5+0,09z2)m
-0,5	b1 (8+0,06z2)m	b1 (9,5+0,09z2)m
0,0	b1 (11+0,06z2)m	b1 (12,5+0,09z2)m
0,5	b1 (11+0,1z2)m	b1 (12,5+0,1z2)m
1,0	b1 (12+0,1z2)m	b1 (13+0,1z2)m

Для расчета ширины венца червячного колеса используется формула

b₂ = 2δd_a1/2,

где δ – угол охвата, равный для силовых передач δ 0,75 рад. 

Полученное значение округляется до ближайшего целого.

Силы в зацеплении

Окружная сила на колесе F_t2 и осевая на червяке F_a1

Окружная сила на червяке F_t1 и осевая на колесе F_а2

Радиальная сила в зацеплении

Предварительный расчет валов. Конструирование валов

Выбор материала вала

Валы изготавливают из углеродистых и легированных сталей. При отсутствии термообработки применяют Ст5, для термообработанных валов – стали 40, 45, 40Х. Для тяжелонагруженных валов ответственных машин используют качественные хромистые стали 40ХН, 40ХНМА, 30ХГТ. Быстроходные валы, установленные на подшипниках скольжения, изготавливают из цементованных сталей 20, 20Х, а особо быстроходные валы – из 12ХН3А, 18ХГТ.