减速机发热功率分析及冷却方式选择

减速机发热功率分析及冷却方式选择
摘要：减速机热功率是影响减速机正常运行的关键因素，热功率值小于轴功率时，会造成润滑油温度升高，影响油膜的形成，从而加速减速机轴承、齿轮、油封等关键部件的损坏。

关键词：减速机；热功率；冷却
减速机在正常运行时，由于效率的损失，会造成一部分输入功率转化成热能，使得减速机内部温度升高，如果问过过高会造成内部件的损坏。

因此在减速机前期选型和校核中必须要满足热功率要求。

热功率PT连续传动时不超过计算油温+90°C时的实际功率，PTH 是额定热功率，PTH = f 1×f2×f3，f 1=海拔系数，见表1，f2=1.07—对安装力矩臂的减速器；f2=1.0—对地脚安装减速器。

f3=1.10—压力润滑，f4=1.0—飞溅和浸油润滑。

1.影响减速器热功率因素
主要是减速器的散热面积，导热系数及效率。

下面将从设计，润滑，制造及散热装置等几方面来分析提高热功率的措施。

1.1设计方面的分析
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，轴承的结构形式以及齿轮的润滑状态均对减速器的效率有一定影响。

因此，在设计减速器时，为提高其效率，应综合考虑影响传动效率的各因素，针对不同类型的减速器，采取相应的技术措施。

1.1.1高速轻载减速器的设计
减速器在高速轻载情况下的功率损失主要是空载损失，可采取下列措施以减少损失改善轴承支承条件，选用小直径系列的轻型轴承，而且轴承采用稀油润滑。

尽量减少齿轮齿宽和节圆直径，以降低节线速度。

采用粘度较小的润滑油，以减少搅油损失。

在保证润滑充分的条件下，减少齿轮箱的供油量，以减少润滑油加速的功率损失。

1.1.2重载减速器的设计
低速重载减速器的功率损失主要是滑动摩擦损失高速重载减速器各部分损失都占有一定的比例，可采取下列措施以减少损失尽可能采用齿宽较小，直径较大的齿轮，以改善润滑条件并减少搅油损失。

在弯曲强度允许的条件下，选用较小模数的齿轮以减少齿轮接触线长度，从而减少滑动摩擦损失。

适当变位和合理分配变位系数，以降低齿面间的相对滑动速度，减少滑动摩擦损失。

采用粘度大
的润滑油，有利于形成动压油膜，改善润滑状态。

高速重载减速器，有条件的话可采用油雾润滑，减少搅油损失。

1.2 制造方面的分析
齿轮的加工精度对摩擦损失有很大的影响，许多学者根据不同的加工方法进行实验对比，发现精度高的齿轮摩擦损失小，但对其中主要的影响因素究竟是齿形误差，齿距误差，还是表面粗糙度尚缺少研究。

齿轮的齿面粗糙度越高，摩擦系数就越大，结果摩擦功率的损失也越大。

若载荷不变，当齿面粗糙度较大时，齿面直接接触，使齿轮处于边界润滑，这时摩擦系数很大。

随着润滑条件的改善，当齿面的油膜厚度接近表面粗糙度时，摩擦系数在这一范围变化较大，但相对边界润滑时要小一些。

当表面粗糙度很小，润滑油膜使两运动表面完全脱开时，摩擦系数取决于流体的内摩擦阻力，随着滑动速度的增加，流体的内摩擦阻力也随之增大。

可见，齿面粗糙度可影响齿轮的润滑状态，同时它也决定了摩擦系数的大小。

各种加工方法，齿轮的热处理和表面特殊处理，都将对齿轮的齿面形貌和金相组织产生决定性的影响。

而这种形貌特征又决定了齿轮工作时润滑油膜厚度的形成，对齿面之间的摩擦系数有着较明显的影响，从而也决定了摩擦损失的大小。

因此，这两方面也是影响齿轮效率的有效因素。

2.各冷却方式进行的分析比较
当PT> PTH需要增加外部冷却方式来对减速机进行降温，常见的冷却方式包括：风扇、水冷盘管、外部润滑。

2.1 风扇散热利用风扇散热简单易行而且操作方便。

但风扇散热方法的缺陷是在某些情况不太适合，例如在煤矿井下对齿轮箱散热时，使用风扇会严重污染周围的工作环境和机械设备，并且它是利用辐射换热，因此，所能散失的热量也有限。

2.2 水冷盘管是安装于齿轮箱底部并通冷却水的管路，可有效地增大导热系数降在冷却水的不同流速和流量下，对盘状管的散热效应进行了多次试验，结果表明采用盘状管散热，其散热效果与冷却水的流速，流量有直接关系。

但盘状管散热结构由于受减速器箱体内安装空间的限制，盘状管的盘绕长度不能很长，故而其散热效果受到限制。

优点是结构简单，安装较方便，散热效果较好而且易于系列化。

2.3 外部润滑是指在减速机外部设置一个水冷或者风冷装置，将减速机内的润滑油进行冷却，冷却后的润滑油在回到减速机内进行润滑，此种冷却主要用于大功率下冷却或者环境温度较高时采用。

优点在于冷却效果好，润滑油的寿命高。

缺点在于控制点增多，增加事故几率。

3.总结
综上所述，安装散热装置是增大散热系数的有效方法。

在散热装置的选择中，应综合考虑经济性和散热效果。