1.滑动速度
蜗杆传动时,蜗杆、蜗轮齿面间有较大的相对滑动。由图可知,滑动速度
式中,为蜗杆的功率(kW)。 为滑动速度(m/s);为蜗杆转速(r/min)。
闭式蜗杆传动一般有三方面的功率损失:啮合摩擦损失、轴承摩擦损失和油浴润滑时的搅油损失。因此,蜗杆传动的效率:
式中,γ为蜗杆导程角;为当量摩擦角,查表。η值与蜗杆导程角γ密切相关,η值随γ的增加而增大。要求效率高时,最好i≤25, ≥2,15≤r≤30°,且用法向进刀的非阿基米德蜗杆。此外,随 的增大而减少。所以,提高蜗杆转速也可提高效率,故在多级传动中,常将蜗杆传动布置在高速级。
设计时,蜗杆传动的效率可估取为:
蜗杆头数 1(自锁) 1(非自锁) 2 4 6
传动效率 η 0.4 0.75 0.83 0.89 0.92
η也可按经验公式η=(100-3.5)%估算。
10.5.2 蜗杆传动的润滑
1.润滑方式
蜗杆传动一般用油润滑。润滑方式有油浴润滑和喷油润滑两种。一般 <10m/s的中、低速蜗杆传动,大多采用油浴润滑; <10m/s的高速蜗杆传动,采用喷油润滑,这时仍应使蜗杆或蜗轮少量浸油。
2.润滑油的选用
蜗杆传动要求润滑油具有较高的粘度和粘度指数、良好的油性,且含有抗压和减摩、耐磨性好的添加剂,对于一般蜗杆传动,可采用极压齿轮油;对于大功率重要蜗杆传动,应采用专用蜗轮蜗杆油。目前我国已生产出蜗杆传动专用润滑油,如合成极压蜗轮蜗杆油、复合蜗轮蜗杆油等。对于闭式蜗杆传动,常用润滑油粘度牌号及润滑方式如表所示。
3.润滑油的更换
蜗杆减速器每运转2000-4000h应换新油,更换润滑油应注意:不同厂家、不同牌号的油不要混用。换新油时,应将箱体内原来牌号的油清洗干净。
10.5.3 蜗杆传动的热平衡计算
由于蜗杆传动效率较低,工作时发热量大,若散热不良,将使减速器内部温升过高,润滑油稀释、变质老化,润滑失效,导致齿面胶合。所以,对闭式连续运转的蜗杆传动要进行热平衡计算。设蜗杆传动的输入功率为(kW),传动效率η,单位时间内产生的热量为 自然冷却时箱体外壁的热量 热平衡时应 = 。于是得满足热平衡条件时润滑油的温度:
式中,为环境温度,通常取=20℃,为箱体表面传热系数, =10-18W/(㎡·C),在自然通风良好时,取较大值;A为箱体散热面积(㎡),指内表面浸油和被油溅到而外表面又可被空气冷却的箱体表面面积。凸缘和散热片的面积按其表面积的50%计算。设计时可按下式粗估所需的散热面积:
式中a为中心距(㎜)。油温t应小于75-80℃,最高不超过90℃。若油温过高,可采取如下散热措施:
1) 箱体上设散热片,以增加散热面积;
2) 蜗杆轴端加装风扇;
3) 在箱内设置冷却水管,利用循环水将热量带走;
4) 采用压力喷油循环润滑,既润滑又冷却。