蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算


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1、一、蜗杆传动的效率 蜗杆传动的功率损耗一般包括三部分:啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗和溅油损耗。因此,蜗杆传动的总效率为: η=η1η2η3 其中,η1为啮合效率,η2为轴承效率,η3为溅油损耗效率。在一般情况下,η2η3= 0.95 ~0.97。 对于动力传动,通常只考虑啮合效率η1,其计算公式为: η1=tanγ/tan(γ+ρv) 式中,γ为蜗杆的导程角,ρv为当量摩擦角。 当量摩擦角ρv与蜗杆和蜗轮的材料、表面粗糙度以及滑动速度vs有关。滑动速度vs可由下式计算: vs=v1/cosγ 其中,v1为蜗杆的圆周速度,v1=πd1n1/(60×1000),d1为蜗杆分度圆直径
2、,n1为蜗杆转速。 二、蜗杆传动的润滑 1. 润滑的重要性 良好的润滑对于蜗杆传动至关重要。它可以降低摩擦损耗,提高传动效率,减少磨损和发热,延长蜗杆传动的使用寿命。 2. 润滑剂的选择 一般情况下,蜗杆传动推荐使用黏度较高的润滑油。对于闭式蜗杆传动,常用的润滑油有极压工业齿轮油等。具体的黏度选择需要根据滑动速度、载荷性质等因素确定。在选择润滑油时,还需考虑蜗杆和蜗轮的材料,例如对于青铜蜗轮,应避免使用含活性硫的润滑油,以免腐蚀蜗轮。 3. 润滑方式 油池润滑:当蜗杆圆周速度v1≤10m/s时,通常采用油池润滑。此时,蜗轮浸油深度以能保证其最下面的轮齿全部浸入油中为宜。对
3、于下置蜗杆,浸油深度约为一个齿高;对于上置蜗杆,浸油深度约为蜗轮外径的1/3。 喷油润滑:当蜗杆圆周速度v1 > 10m/s时,由于油池润滑会因搅油损耗过大而导致油温过高,此时应采用喷油润滑。喷油嘴应位于蜗杆啮入端,喷油压力根据蜗杆圆周速度大小而定,一般为0.1~0.3MPa。 三、蜗杆传动的热平衡计算 1. 热平衡计算的目的 蜗杆传动由于效率较低,工作时会产生大量的热量。如果这些热量不能及时散发出去,会导致油温升高,使润滑油黏度下降,润滑性能恶化,从而加剧磨损,甚至导致胶合失效。热平衡计算的目的就是要保证在连续工作条件下,油温不超过允许值。 2. 热平衡方程 在单位时间内,蜗
4、杆传动产生的热量H1与散发的热量H2相等时,达到热平衡状态。 产生的热量H1=1000P1(1-η) 式中,P1为蜗杆输入功率(kW),η为蜗杆传动的总效率。 散发的热量H2=KsA(t1-t0) 式中,Ks为散热系数,A为散热面积,t1为油温,t0为周围空气温度。 由热平衡方程H1=H2可得: t1=t0+1000P1(1-η)/KsA 3. 散热措施 如果热平衡计算所得的油温t1超过允许值(一般为60~70℃),可采取以下散热措施: 增加散热面积:合理设计箱体结构,如在箱体上铸出或焊上散热片。 提高散热系数:在蜗杆轴上安装风扇,加强空气流动,可使散热系数提高。 采用冷却装置:如在油池中设置冷却水管,或采用循环油冷却等方式。
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