Neli võimsuskadu allikat spiraalkäigukastis
Kogutõhusus η_total a spiraalne käik ajam on kõigi üksikute kadude allikate efektiivsuse korrutis. Üheastmelise suletud süsteemi puhul spiraalne käigukast, tarbivad neli sõltumatut mehhanismi energiat spiraalne käik sõita:
Hammaste külgede vaheline libisev hõõrdumine võrgu haakumist lähenemis- ja süvendusfaasides. See on domineeriv efektiivsuskadu. spiraalne käik ajam, mis moodustab 50–70% käigukasti koguvõimsuse kadudest. Võrgusilma kadu skaleerub otseselt edastatava koormusega (see kaob nullkoormuse korral). Tüüpiline panus: 0,5–1,5% edastatavast võimsusest võrguastme kohta.
Veerelaagri hõõrdumine võlli tugilaagrites. Sügava soonega kuullaagrite puhul: η_laager ≈ 99,5% laagri kohta mõõduka kiiruse ja koormuse korral. Silindriliste rull-laagrite puhul suure kiiruse ja koormuse korral: η_laager ≈ 98,5–99%. Kaks laagripaari võlli kohta lisavad tüüpilise üheastmelise laagri puhul laagri kogukao 0,5–1,5%. spiraalne käik üksus.
Õli viskoosne keemine kui spiraalne käik pöörleb läbi õlivanni ja aerodünaamiline tuulekoormus suurel kiirusel. Pöörlemiskadu ∝ n² × ρ_oil × d_gear³ — see muutub domineerivaks suurel hammasratta kaldenurga kiirustel (>15 m/s) ja ületäidetud õlivannide korral. Pöörlemine moodustab pritsmäärimisega käigukastides suurel kiirusel 0,5–3% võimsuskadu.
Huultihendi takistus sisend- ja väljundvõllidel. Iga huultihend hajutab tüüpiliste võlli läbimõõtude ja kiiruste juures umbes 10–30 W – see on suure võimsusega ajamite (>50 kW) puhul ebaoluline, kuid väikeste ajamite puhul oluline. spiraalne käik alla 5 kW võimsusega seadmed, mille puhul tihendi kadu võib moodustada 1–3% nimivõimsusest.
Spiraalse hammasratta võrgu efektiivsus — libisemiskaotuse valem
Hammasratta ülekande efektiivsus spiraalne käik paari määrab peamiselt libiseva hõõrdeteguri f hamba kokkupuutetsoonis ja hammasratta geomeetria. Benedict-Kelley ja Niemanni libiseva kao meetodid annavad võrgusilma võimsuskao P_VZP järgmiselt:
η_võrk = 1 − P_VZP / P_edastatud
P_VZP = f × F_t × v_s_keskmine × ε_α
kus: f = keskmine libisemishõõrdetegur (vt allolevat tabelit)
F_t = tangentsiaaljõud soonringjoonel [N]
v_s_mean = keskmine libisemiskiirus hamba kokkupuutel ≈ π × (1/z₁ + 1/z₂) × F_t/(b × mn) × [mm/s]
ε_α = põikkontakti suhe
Praktiliseks otstarbeks spiraalne käik konstruktsiooni puhul annab lihtsustatud Niemanni valem võrgu efektiivsuse ülekandearvu u ja hõõrdeteguri f funktsioonina:
η_võrk ≈ 1 − f × π × (1/z₁ + 1/z₂) / cos (α_t) × (1 + 0,25 × ε_β²)⁰·⁵
Lihtsustatult: η_mesh ≈ 1 − f × π × (u + 1) / (u × z₁ × cos α_t)
| Töötingimus | Hõõrdetegur f | Tüüpiline η_mesh etapi kohta | Märkused |
|---|---|---|---|
| Maandumisülekanne, PAO sünteetiline õli, täielikult EHL-kile (λ ≥ 2) | 0,025–0,040 | 99,0–99,5% | Parim saavutatav: täpsus spiraalne käik, DIN klass 4–5, ISO VG 100–220 PAO töötemperatuuril |
| Maasülekanne, mineraalõli, EHL-kile (λ = 1,5–2,5) | 0,040–0,060 | 98,5–99,2% | Standardne tööstuslik täpsus spiraalne käik ISO VG 220 mineraalõliga |
| Treitud hammasratas, mineraalõli, osaline EHL (λ = 1,0–1,5) | 0,060–0,090 | 97,5–98,5% | DIN-klassi 7–8 freesitud hammasratas; karedama hambapinnaga hammas suurendab piirhõõrdumist |
| QT pehme küljega hammasratas, kõrge viskoossusega õli, äärekile | 0,090–0,120 | 96,5–97,5% | Pehmeservaline hammasratas, HB 280, ISO VG 320 käigukastiõli — suurem hõõrdumine ebatasase kontakti tõttu |
Käigukasti kogutõhusus — kõigi kaduallikate kombineerimine
Spiraalkäigukast – neli võimsuskao allikat asuvad hammasvõrgus (domineerivad suure koormuse korral), võlli laagrites (proportsionaalsed laagri koormusega), õlivannis (pöörlemiskaod suurenevad kiirusega) ja võlli tihenditel (väikesed, välja arvatud väga väikeste võimsustasemete korral). Summa määrab koguefektiivsuse ja hajutatava soojuskoormuse.
Tüüpilise üheastmelise suletud süsteemi jaoks spiraalne käik käigukast kahe sügava soonega kuullaagriga võlli kohta ja kahe huultihendiga:
η_kokku = η_võrk × η_laagrid × η_pööramine × η_tihendid
Näide: 75 kW, sisendvõimsus 1500 p/min, M5, maandusreduktor, mineraalõli, normaalkiirus
η_võrk = 98,8% (f = 0,055, u = 3,0, z₁ = 24)
η_laagrid = 99,0% (4 sügava soonega kuullaagrit, mõõdukas koormus)
η_churning = 99,5% (v = 5 m/s kaldtee kiirus; mõõdukas keerlemine)
η_tihendid = 99,8% (2 × 30 W tihenduskadu 75 kW juures)
η_kokku = 0,988 × 0,990 × 0,995 × 0,998 = 97,2%
P_loss = 75 kW × (1 − 0,972) = 2,1 kW käigukasti korpuses tekkiv soojus
Soojuse teke ja õli temperatuuri tõusu arvutamine
2,1 kW soojuskoormus ülaltoodud näites spiraalne käik näide peab pidevalt hajuma läbi käigukasti korpuse pinna ümbritsevasse õhku. Tasakaaluõli temperatuuri tõus ΔT ümbritsevast temperatuurist on:
ΔT_õli = P_kaotus / (k_h × A_korpus)
kus: k_h = korpuse pinna loomuliku konvektsiooni soojusülekandetegur
= 15–25 W/(m²·K) standardse malmist või alumiiniumist korpuse puhul ilma ventilaatorita
= 25–40 W/(m²·K) väliste jahutusribidega korpuse puhul
= 40–80 W/(m²·K) integreeritud ventilaatoriga korpuse puhul
A_korpus = käigukasti korpuse välispindala [m²]
75 kW näidiskäigukasti puhul, mille korpuse välispindala on A = 0,8 m² ja k_h = 20 W/(m²·K):
ΔT_õli = 2100 W / (20 × 0,8) = 131 °C üle ümbritseva õhu temperatuuri
Millal on vaja õlijahutit? — Soojusreitingu otsus
| Jahutusmeetod | k_h (W/m²·K) | Maksimaalne soojuskoormus P_kaotus m² korpuse kohta | Kui piisav |
|---|---|---|---|
| Loomulik konvektsioon, värvimata korpus | 12–18 | 600–900 W/m² (ΔT = 50 °C piirväärtuse korral) | Väike spiraalsed käigukastid alla ~30 kW standardsetel tööstuslikel kiirustel |
| Jahutusribid korpuse välisküljel | 18–30 | 900–1500 W/m² | Keskmise suurusega käigukastid 30–100 kW, mille puhul saab korpuse pinda suurendada |
| Välise võlliga käitatava jahutusventilaatoriga | 35–60 | 1750–3000 W/m² | Kompaktsed käigukastid 50–200 kW, mille puhul korpuse suurendamine on ebapraktiline |
| Väline õli-õhk või õli-vesi jahuti | Pole kohaldatav (jahuti nimivõimsus kW) | Piiramatu (suurusega P_loss) | Mistahes spiraalne käigukast üle 200 kW või mis tahes käigukast, mille ümbritseva õhu temperatuur on > 40 °C |
Efektiivsuse võrdlus — spiraalülekanne vs muud tüüpi ajamite
Korea Ever-Power efektiivsuse katsestend – sisend- ja väljundmomenti ning -kiirust mõõdetakse samaaegselt; võimsuskadu = P_sisend − P_väljas; tulemused kinnitavad hõõrdeteguri mudeli abil saadud võrgusilma efektiivsuse prognoosi määratud väärtuse jaoks. spiraalne käik materjal, õli klass ja pigijoone kiirus
| Draivi tüüp | Efektiivsus etapi kohta | Suhtevahemik (üheastmeline) | Märkused |
|---|---|---|---|
| Spiraalne käik (jahvatatud, sünteetiline õli) | 98,5–99,5% | 1:1 kuni 8:1 | Parim efektiivsus; nõuab paralleelseid võlle |
| Spiraalhammasratas (treitud, mineraalõli) | 97,5–98,5% | 1:1 kuni 8:1 | Standardne tööstuskvaliteet |
| Kaldus hammasratas (sirge või spiraalne) | 97–99% | 1:1 kuni 6:1 | 90° võlli nurk; spiraalne kaldenurk läheneb spiraalsele efektiivsusele |
| Planetaarne spiraal (3 planeeti) | 97–99% (täielik etapp) | 3:1 kuni 10:1 | Mitu võrgusilma paralleelselt; kompaktne, aga 3 võrgusilma suurendavad kadu |
| Ussülekanne (teljenurk 20–25°) | 82–90% | 5:1 kuni 80:1 | Kõrge suhe üheastmelises, kuid 3–5 korda rohkem soojust kui spiraalmootoris sama võimsuse juures |
| Ussülekanne (nihkenurk 5–10°) | 60–75% | 20:1 kuni 100:1 | Iselukustuv oht; suur soojuseraldus; termiline nimiväärtus määrab |
Korea Ever-Power — termilise nimiväärtuse dokumentatsioon koos käigukasti tellimustega
Iga lisatud kohandatud toote kohta spiraalne käik Ajamikomplekti tellimuse korral esitab Korea Ever-Power termilise nimiväärtuse arvutuse, mis kinnitab õli tasakaalutemperatuuri kindlaksmääratud töötingimustes (võimsus, kiirus, ümbritseva õhu temperatuur, töötsükkel). Arvutuses kasutatakse tegelikku võrgusilma hõõrdetegurit, mis on hinnatud kindlaksmääratud õliklassi ja käigu täpsusklassi põhjal, korpuse pindala mõõtmete paigutuse põhjal ja vajalikku jahutusmeetodit õli temperatuuri hoidmiseks kindlaksmääratud vahemikus. Otsese spiraalhammasrataste tootjaKorea Ever-Poweri termiline reiting on tellimisdokumentatsioonis – mitte järelmõttena, vaid standardse kontrolletapina enne käigukasti kokkupanekut. Sirvige spiraalkäigukasti tootevalik kõikide standardsete ja kohandatud ajamirakenduste jaoks.
Korduma kippuvad küsimused
PAO (polüalfaolefiin) sünteetilise õli viskoossusindeks on 140–160, võrreldes mineraalõli 90–110-ga. See tähendab, et PAO säilitab piisava viskoossuse kõrgel töötemperatuuril, samal ajal kui toatemperatuuril on viskoossus madalam – mõlemad mõjud on kasulikud. Peamine mehhanism on madalam veojõutegur (tangentsiaaljõu ja kontaktjõu suhe EHL-i kontakttsoonis): PAO kontaktidel on sama viskoossuse juures ligikaudu 20–30% madalam veojõutegur kui samaväärsetel mineraalõli kontaktidel. spiraalne käik Mineraalõlil töötava ajami puhul η_mesh = 98,8% juures paraneb PAO-le lülitamine ligikaudu 99,1–99,2%-ni – soojuskoormuse vähenemine 20–25% sama edastusvõimsuse juures.
Teoreetiliselt vähendab β suurendamine standardse üheheeliksi korral veidi η_mesh väärtust spiraalne käik kuna aksiaalne libisemiskiiruse komponent suureneb koos tan β-ga. Praktikas on see efekt väike (väiksem kui 0,1% erinevus β = 15° ja β = 25° vahel) ja kaudsed eelised kaaluvad selle üles: suurem β annab suurema kontaktsuhte ε_β, mis vähendab dünaamilist koormustegurit K_V, mis võimaldab sama edastatud pöördemomendi juures kasutada väiksemat (kergemat, väiksema pöörlemiskaoga) käiku. Standardse tööstusliku β = 15–25° vahemiku puhul on efektiivsuse erinevused enamiku käigukastide puhul mõõtemääramatusest väiksemad. Spiraalinurga valik tehakse õigesti müra, aksiaallaagrite kandevõime ja kontaktsuhte alusel, mitte efektiivsuse põhjal.
Mehaaniline võimsusreiting a spiraalne käigukast on maksimaalne võimsus, mille juures hammasratta hambad ei purune kontaktväsimuse ega paindeväsimuse tõttu kavandatud kasutusea jooksul. Soojuslik hobujõud (soojusvõimsuse nimiväärtus) on maksimaalne võimsus, mille juures käigukasti korpus suudab hajutada piisavalt soojust, et hoida õlitemperatuuri alla maksimaalse lubatud temperatuuri (tavaliselt 80–90 °C mineraalõli puhul, 100–110 °C sünteetilise õli puhul). Suurte, aeglaselt töötavate hammasrataste puhul spiraalne käik Väikese korpuse pindalaga käigukastidel on termiline nimiväärtus sageli madalam kui mehaaniline nimiväärtus – mehaanilised hambad on küll piisavalt tugevad võimsuse edastamiseks, kuid korpus ei suuda tekkivat soojust piisavalt kiiresti hajutada. Sellisel juhul on kasutatav võimsusväärtus termiline nimiväärtus, mitte mehaaniline nimiväärtus.
Spiraalne käik Võrgusilma efektiivsus paraneb osalise koormuse korral veidi, kuna libiseva hõõrdekadu P_VZP on proportsionaalne ülekantud tangentsiaaljõuga F_t – koormusel 50% on võrgukaod 50% täiskoormuse väärtusest. Pöörlemis- ja tihendikaod on aga koormusest sõltumatud. Seetõttu on kogu spiraalne käigukast 50% koormusel on efektiivsus veidi madalam kui täiskoormusel – fikseeritud loksumis- ja tihenduskaod moodustavad suurema osa (väiksemast) edastatud võimsusest. spiraalne käik Ajamite puhul, mis töötavad peamiselt osakoormusel (nimikoormusest alla 60%), õigustab see efekt väiksema ja kõrgema ohutusteguriga käigukasti kaalumist, mitte suure käigukasti valimist, mis töötab peamiselt koormusel 20–30% ebaproportsionaalselt suurte püsikadudega.
Teie spiraalkäigukasti termilise reitingu arvutamine
Esitage oma võimsus, kiirus, ülekandearv, ümbritseva õhu temperatuur ja töötsükkel. Korea Ever-Power arvutab välja η_total, P_loss ja õli tasakaalutemperatuuri, kinnitades, kas enne käigukasti ehitamist on vaja loomulikku konvektsiooni, sundõhuga jahutust või õlijahutit.
η_võrgu valem · P_kao arvutamine · Õli temperatuuri tõus · Jahutusmeetodi valik · Lisatud iga käigukasti tellimusega
Toimetaja: Cxm
