功率损耗与效率,在齿轮传动中是评价经济性的重要指标,在各类齿轮传动中,交错轴传动(蜗杆传动、准双曲面齿轮传动、交错轴斜齿轮传动)由于沿齿长方向有滑动,因此效率较低。根据这一观点,在传递较大功率时,最合适的情况是相交轴或平行轴的齿轮传动,即沿齿长方向没有滑动的齿轮传动:锥齿轮传动、直齿或斜齿圆柱齿轮传动。
功率损耗以热的形式出现,从而决定了齿轮会出现温度变化,也就对润滑剂的粘度与寿命提出了要求,因此它成为选择冷却方式的种类与规模的基础参数。
(1)总效率
齿轮传动中的功率损失主要包括:
1)啮合中的摩擦损失。
2)润滑油飞溅和搅动的损失。
3)轴承中的摩擦损失。
闭式齿轮传动的总效率可按下式计算:
η=η1η2η3 (14-19)
式中 η1——齿轮啮合的效率;
η2——仅考虑油阻损失时的效率;
η3——轴承的效率。
1)啮合损失 啮合损失是由于轮齿间的摩擦力所引起的。所以,凡能使摩擦因数增大和影响油膜形成的各因素均将使啮合损失增加。例如:齿面粗糙低速、重载和润滑油粘度过小等。啮合中的摩擦损失与载荷成正比。
η1=1-φ1 (14-20)
φ1=0.01fΔn (14-21)
式中 f——轮齿间的滑动摩擦因数,一般取f=0.05~0.10(齿面跑合较好时取小值);
Δn——根据齿数由图14-62确定。对角变位直齿轮按图求出的数值乘上0.643/sin2α;对斜齿轮应乘上0.8cosβ;对锥齿轮应按当量齿数(za=z/cosδ)选取Δn(其中α、β分别为分度圆压力角及螺旋角)。
2)润滑油的搅动和飞溅损失 这种损失随着润滑油粘度ν1、圆周速度v、齿轮宽度b及浸油深度的增加而增大。
η2=1-φ2 (14-22)
浸入油池中的深度不大于两倍齿高时,一个齿轮的φ2值为(www.daowen.com)
式中 P1——传动功率(kW);
v——齿轮节圆圆周速度(m/s);
b——浸入油中的齿轮宽度,对锥齿轮应根据结构和浸油深度按图样确定(mm);
νt——润滑油在其工作温度下的运动粘度(mm2/s);
zΣ——齿数和。
在喷油润滑的情况下,式(14-23)中的系数0.75应以0.5代替。
在高速传动中,齿轮与箱体之间的间隙越小时,润滑油飞溅或搅动的功率损耗急剧增加。
3)轴承摩擦损耗的效率η3
η3=1-φ3 (14-24)
对于滚动轴承和液体摩擦滑动轴承,φ3≈0.05;对于半液体摩擦滑动轴承,φ3=0.01。
(2)提高效率的措施
1)啮合效率 可采用较小的齿顶啮合长
度,较大的齿廓曲率半径也即较小的模数,较多的齿数。在高速时采用较低的油粘度,采用合适的合成润滑剂及较小的齿廓表面粗糙度。
图14-62 确定系数Δn的图表
2)限制浸油深度 只允许浸泡大轮且尽可能减少喷油量。
3)轴承效率 滚动轴承要比滑动轴承有利。
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