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减速机发热功率分析及冷却方式选择

发表时间: 2021-09-02 09:21:13

作者: 浙江塞纳德动力科技有限公司

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减速机正常运行时,由于效率损失,一部分输入功率会转化为热能,使减速机内部温度升高。如果温度过高,内部部件将会损坏。因此,在初步选择和检查减速机时,必须满足热功率要求。

计算油温为+90°C时,热功率PT不得超过实际功率,PTH为额定热功率,PTH = f 1×f2×f3,f 1=海拔系数;F2 = 1.07对于带力矩臂的减速器,F2 = 1.0-对于带锚的减速器;F3=1.10—压力润滑;F4 = 1.0-飞溅和油浸润滑。

影响减速机热功率的因素

主要是减速器的散热面积、导热系数和效率。将从设计、润滑、制造和散热装置等方面分析提高热功率的措施。

1设计分析

齿轮的结构参数,如模数、分度圆直径、齿宽、变位系数等。、传动比、轴承的结构形式和齿轮的润滑状态都对减速器的效率有一定的影响。因此,为了提高效率,应综合考虑影响传动效率的各种因素,并针对不同类型的减速器采取相应的技术措施。

高速轻载减速器的设计

减速器在高速轻载下的功率损耗主要是空载损耗。可采取以下措施减少损失,改善轴承支撑条件:

选用小直径系列轻质轴承,轴承用稀油润滑;

尽量减小齿轮齿宽和节径,以降低节速;

采用低粘度润滑油,减少油搅拌损失;

在润滑充分的情况下,减少齿轮箱的供油,以减少润滑油加速的动力损失。

重载减速器的设计

低速重载减速器的动力损失主要是滑动摩擦损失,高速重载减速器各部分的损失占有一定的比例,可以采取以下措施降低损失:

尽量采用齿宽较小、直径较大的齿轮,改善润滑条件,减少搅油损失;

在允许的抗弯强度条件下,选择模数较小的齿轮,减小齿轮的接触线长,从而减小滑动摩擦损失;

适当的变位和变位系数的合理分配可以降低齿面间的相对滑动速度,降低滑动摩擦损失;

使用高粘度的润滑油有利于动压油膜的形成和润滑状态的改善。

如果条件允许,高速重载减速机可以用油雾润滑,以减少油搅拌损失。

2制造业分析

齿轮的加工精度对摩擦损失有很大影响。许多学者根据不同的加工方法进行了实验对比,发现高精度齿轮的摩擦损失较小,但对于主要影响因素是齿形误差、节距误差还是表面粗糙度却没有研究。

齿轮齿面粗糙度越高,摩擦系数越大,摩擦功率损失越大。如果载荷不变,当齿面粗糙度大时,齿面直接接触,使齿轮在边界润滑,那么摩擦系数就很大。随着润滑条件的改善,当齿面油膜厚度接近表面粗糙度时,摩擦系数在此范围内变化较大,但小于边界润滑。当表面粗糙度很小时,润滑油膜将两个运动表面完全分开时,摩擦系数取决于流体的内摩擦阻力,内摩擦阻力随着滑动速度的增加而增加。

可见,齿面的粗糙度会影响齿轮的润滑状态,也决定了摩擦系数。

各种加工方法,如热处理和特殊表面处理,都会对齿轮的齿面形貌和金相组织产生决定性的影响。反过来,这种形态特征决定了齿轮工作时润滑油膜的形成,对齿面间的摩擦系数有明显的影响,从而决定了摩擦损失的大小。因此,这两个方面也是影响齿轮效率的有效因素。

各种冷却方式的分析比较

当PT> PTH时,需要增加外部冷却方式来冷却减速机。常见的冷却方式有风扇、水冷盘管和外部润滑。

1.风扇冷却使用风扇进行冷却既简单又方便。但是风扇冷却方式的缺点是在某些情况下不适合。比如煤矿在冷却变速箱时,使用风机会严重污染周围的工作环境和机械设备,而且是利用辐射进行热交换,因此能够散发的热量有限。

2.水冷盘管是安装在变速箱底部的管道,供应冷却水,可以有效增加导热系数下降。在不同的冷却水流量和流量下,对盘管的散热效果进行了多次测试。结果表明,盘管的散热效果与冷却水流量和流量直接相关。但由于减速箱内安装空间的限制,盘管的盘绕长度不可能很长,因此其散热效果有限。优点是结构简单,安装方便,散热效果好,易于系列化。

3.外部润滑是指在减速机外部设置水冷或风冷装置,冷却减速机中的润滑油,冷却后的润滑油在减速机中润滑。这种冷却主要用于大功率下或环境温度较高时的冷却。优点是冷却效果好,润滑油使用寿命长。缺点在于控制点增加,增加了事故概率。

综上所述,安装散热装置是提高散热系数的有效方法。在散热器的选择上,要综合考虑经济性和散热效果。

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