20.7.2  减速器的热功率计算

20.7.2 减速器的热功率计算

油温过高会使润滑剂粘度降低和氧化，从而对齿轮传动产生不良影响。高温降低了齿轮和轴承的接触和胶合强度，因加快老化也降低了油封和润滑剂的寿命。特别是硬齿面减速器由于强度大幅度提高，其许用功率往往受最高油温的限制。因此，必须确定减速器的热功率承载能力。

热功率是指限制润滑油平衡温度不超过最高许用温度时，减速器可以连续传递的输入功率。

润滑油允许的最高平衡温度t_1m随油品及标准不同而异：采用重负荷（高极压，σ_H≥1100N/mm²）齿轮油，t_1m=100℃；采用中负荷（中极压，σ_H≥500～1100N/mm²）齿轮油，t_1m=80℃；美国AGMA6010—E88标准规定t_1m=95℃。

热功率计算基于某一t₀环境温度，我国及欧洲规定t₀=20℃，但AGMA6010—E88规定t₀=40℃。

热功率计算仅依赖于所传递的功率，不考虑工况系数K_SF。当采用飞溅润滑时，热功率的大小仅取决于箱体热量的散发。

减速器的形式、轴承设计、润滑剂粘度、浸油深度和箱体外形等许多因素对实际运转温度均有影响。热功率的计算对大多数减速器来说只是一种近似方法。更精确的热功率值应通过试验或对影响因素进行综合分析来确定。

我国硬齿面减速器的热功率值大多是参考欧洲国家的产品标准确定的，实际分析计算和试验数据不多，多数人对计算方法不熟悉。现介绍一般计算法和AGMA的方法，供参考。

1.热功率的一般计算方法

设减速器输入功率为P₁（kW），传动效率为η，则损耗功率P_v为

P_v=P₁（1-η） （20-17）

P_v转化成热量，使减速器温度升高，高于环境温度，沿减速器外表面向周围散热。当P₁一定时，发热与散热在某一温度t₁下达到平衡的方程为

P₁（1-η）=E_Kα_K（t₁-t₀）

式中 F_K——减速器表面散热面积（m²）；

α_K——表面传热系数[kW/（m²·℃）]；

t₁——减速器润滑油温度（℃）；

t₀——环境温度（℃）。

减速器在环境温度t₀、飞溅润滑、无冷却措施、连续运转的条件下，润滑油平衡温度达到而不超过设定的最高温度t_1m时的公称热功率，以P_G1表示：

表面传热系数α_K既与t₀有关，又与环境的气流速度（风速）、减速器的机体材料和表面涂层的材料、厚度等因素有关。

我国通用减速器采用飞溅润滑时的公称热功率是按环境温度t₀=20℃，传递额定功率（工况系数K_SF=1）时的效率和连续运转的条件下确定的。当不符合这些条件时，应对公称热功率修正，修正系数见表20-25～表20-27）。

2.AGMA的热功率计算方法

AGMA6010—E88规定了除同轴的齿轮传动类以外的闭式直齿轮、斜齿轮、人字齿轮和圆锥齿轮传动装置采用飞溅润滑时的热功率计算方法。计算条件为：环境温度t₀=40℃，最高油温不超过95℃，连续运转，不考虑工况系数。基本计算公式为

P_thp=0.746T₁T₂T₃T₄T₅ （20-19）

式中 T₁——基本热参数，对单级圆柱齿轮传动、多级圆柱齿轮或圆锥—圆柱齿轮传动、单级圆锥齿轮传动分别按图20-44、图20-45和图20-46查取；

T₂——热速度参数，对单级圆柱齿轮或单级锥齿轮传动按图20-47，对多级传动按图20-48查取；

T₃——热速比参数，对单级圆柱齿轮传动及单级锥齿轮传动按图20-49查取，对多级减速传动取T₃=1.0；(https://www.daowen.com)

T₄——环境温度系数，见表20-28；

T₅——风扇冷却系数，见表20-29，若不用风扇T₅=1.0。使用表20-29系数的条件为：风扇的设计和尺寸必须使空气流受迫流经热辐射面；散热面必须暴露于空气中，如果气流受阻、T₅必须减小；该系数考虑的是最佳效果的情况，应通过试验验证。

当间断工作时，可大于式（20-19）计算的热功率，但标准没给出具体公式。

图20-44 单级直齿、斜齿和人字齿轮传动的基本热参数T₁

图20-45 多级齿轮传动的基本热参数T₁

图20-46 单级锥齿轮传动的基本热参数T₁

表20-25 环境温度系数K_T

表20-26 小时负载持续率系数K_W

表20-27 公称功率利用系数K_P

表20-28 环境温度系数T₄

表20-29 风扇冷却系数T₅

图20-47 单级直齿、斜齿、人字齿轮或单级锥齿轮传动的热速度参数T₂

图20-48 多级齿轮传动的热速度参数T₂

图20-49 单级直齿、斜齿、人字齿轮或单级锥齿轮传动的热速比参数T₃