7.5 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡
(三)蜗杆传动的热平衡计算
蜗杆传动由于效率低,所以工作时发热量大。在闭式传动中,如果产生的热量不能及时散逸,将因油温不断升高而使润滑油稀释,从而增大摩擦损失,甚至发生胶合。所以,必须根据单位时间内的发热量
等于同时间内的散热量 的条件进行热平衡计算,以保证油温稳定地处于规定的范围内。
由于摩擦损耗的功率 ,则产生的热流量(单位为lW=l J/s)为
H1=1000P(1-η) W
式中P为蜗杆传递的功率,kW。
以自然冷却方式,从箱体外壁散发到周围空气中去的热流量为
H2=S(t0-ta) W
式中:--箱体的表面传热系数,,空气流通良好时,取大值;
S --内表面能被润滑油所飞溅到,而外表面又可为周围空气所冷却的箱体表面面积,;
t0--油的工作温度,一般限制在60~70℃,最高不应超过80℃;
ta--周围空气的温度,常温情况可取为20℃;
按热平衡条件H1=H2,可求得在既定工作条件下的油温为
℃
或在既定条件下,保持正常工作温度所需要的散热面积为
在t0>80℃或有效的散热面积不足时,则必须采取措施,以提高散热能力。通常采取:
1)加散热片以增大散热面积,见图<加散热片和风扇的蜗杆传动>。
2)在蜗杆轴端加装风扇(图<加散热片和风扇的蜗杆传动>)以加速空气的流通。
由于在蜗杆轴端加装风扇这就增加了功率损耗为。总的损率损耗为
kW
式中为风扇消耗的功率,可按下式计算:
kW
此处:vF——风扇叶轮的圆周速度,m/s,其中DF为风扇叶轮外径,mm;
nF——风扇叶轮转速,r/min。
由摩擦消耗的功率所产生的热流量为 W
散发到空气中的热流量为 W
式中:S1,S2--分别为风冷面积及自然冷却面积,;
'
--风冷时的表面传热系数,按下表<风冷时的表面传热系数'>选取。
风冷时的表面传热系数'
蜗杆转速(r/min) |
750 |
1000 |
1250 |
1550 |
'[W/(·℃)] |
27 |
31 |
35 |
38 |
3)在传动箱内装循环冷却管路。