| 7熱功率
7.1熱功率的應(yīng)用
熱功率是閉式齒輪傳動(dòng)在不起過規(guī)定的油箱溫度時(shí)所能連續(xù)傳遞的最大功率。熱功率應(yīng)等于或起過實(shí)際運(yùn)行傳遞的功率。當(dāng)確定熱溫的技術(shù)要求時(shí)不使用選用系數(shù)。熱功率的大小取決于閉式傳動(dòng)的特性、運(yùn)行條件、最大許用油箱溫度以及采用冷卻的類型。熱功率的主要判斷標(biāo)準(zhǔn)是最大允許的油箱溫度。難以接受的高溫箱溫度，由于增加了油的氧化率、降低了油的黏度，因而影響齒輪傳動(dòng)裝置的運(yùn)行。黏度的降低導(dǎo)致輪齒與軸承接觸表面上油膜厚度的降低，因而降低了這些零件的抗點(diǎn)蝕的壽命。為達(dá)到齒輪傳動(dòng)裝置的要求壽命與性能，支行時(shí)油箱溫度必須估算與限制。
用本指導(dǎo)性技術(shù)文件計(jì)算的閉式齒輪傳動(dòng)裝置的熱功率限制最大允許的油箱溫度為95℃，但根據(jù)齒輪制造商的經(jīng)驗(yàn)或應(yīng)用要求，油箱溫度可選擇在95℃上下，見7.5。
具有給定冷卻類型的特定齒輪傳動(dòng)裝置，在確定其熱功率時(shí)會(huì)用到的附加標(biāo)準(zhǔn)這與傳動(dòng)裝置的運(yùn)行條件有關(guān)。基本熱功率PT是在下列條件下通過試驗(yàn)（A法）或計(jì)算（B法）確定的。
a)油箱溫度為95℃；
b)周圍空氣溫度為25℃；
c)在大的室內(nèi)空間條件下周圍空氣流動(dòng)速度≤1.4m/s；
d)海平面上的空氣密度；
e)連續(xù)運(yùn)行（100%的熱功率，PT）。
對(duì)于與此標(biāo)準(zhǔn)有偏差時(shí)的修正系數(shù)在7.5中給出。
7.1.1熱運(yùn)行的條件
7.1.1.1間斷運(yùn)行
對(duì)于間斷運(yùn)行，輸入功率可以起過制造商的熱功率而油箱溫度不超過95℃。
7.1.1.2不利條件
當(dāng)存在不利條件時(shí)，運(yùn)行在其熱功率以內(nèi)的齒輪傳動(dòng)裝置的能力應(yīng)該降低。一些不利環(huán)境條件的例子為：
a)封閉空間；
b)堆積物蓋住了齒輪傳動(dòng)裝置，降低了熱擴(kuò)散；
c)高環(huán)境溫度，諸如鍋爐或渦輪機(jī)房或熱加設(shè)備；
d)海拔很高的地方；
e) 存在太陽能或輻射熱。
7.1.1.3有利條件
當(dāng)在增加空氣流動(dòng)或環(huán)境溫度低的條件下運(yùn)行時(shí)，熱功率可以提高。
7.1.2輔助冷卻
當(dāng)熱功率對(duì)某些運(yùn)行條件不滿足時(shí)，應(yīng)使用輔助冷卻�？捎靡恍┓椒ㄊ褂屠鋮s，比如：
a)通風(fēng)風(fēng)扇冷卻：該風(fēng)扇須維持風(fēng)扇冷卻的熱功率；
b)熱交換器：所用熱交換器必須能夠吸收因不能被齒輪傳動(dòng)裝置以對(duì)流與輻射方式擴(kuò)散而產(chǎn)生的熱量。
7.2確定熱功率的方法
熱功率可用兩種方法中的一種來確定：A法，試驗(yàn)；或B法，計(jì)算。
1）A法，試驗(yàn)法：各種規(guī)格的齒輪傳動(dòng)裝置在運(yùn)行條件下的試驗(yàn)是確定齒輪傳動(dòng)裝置熱功率的最佳方法，見7.3條。
2）B法，熱平衡計(jì)算法：齒輪傳動(dòng)裝置的熱功率，可以用熱平衡方程計(jì)算，該方程等于產(chǎn)生的熱PV和耗散的熱PQ。7.4給出了熱功率的計(jì)算法。7.4.2討論了計(jì)算生成熱的方法。7.4.3討論了熱耗散的方法。
熱功率計(jì)算應(yīng)包含兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向，齒輪傳動(dòng)裝置的熱功率是兩個(gè)方向計(jì)算得到的最小值�；蛘呷绻�，就用工作方向的數(shù)值。
7.3A法——試驗(yàn)法
特定齒輪傳動(dòng)裝置在其設(shè)計(jì)運(yùn)行條件下的試驗(yàn)是確定熱功率最可靠的方法。溫度的試驗(yàn)涉脫離到要測(cè)量空載與至少一、二個(gè)載荷增量時(shí)額定速度下運(yùn)行的齒輪傳動(dòng)裝置的穩(wěn)態(tài)油箱溫度。最好一次試驗(yàn)的油箱溫度為95℃。
溫度試驗(yàn)的某些可接受的指導(dǎo)性意見如下：
a)在試驗(yàn)期間，必須穩(wěn)定與測(cè)量周圍空氣溫度與速度；
b)齒輪傳動(dòng)裝置要求達(dá)到穩(wěn)態(tài)油箱溫度的時(shí)間決定于傳動(dòng)裝置的尺寸與冷卻類型；
c)當(dāng)油箱溫度的變化處在每小時(shí)1℃或以下時(shí)，可以大致認(rèn)為屬穩(wěn)態(tài)條件。
油箱里的油溫在不同位置可有15℃的變化，外表面的溫度與油箱溫度顯然是不同的。抽向運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)引起不同的油箱溫度。
當(dāng)溫度試驗(yàn)期間，假如詳細(xì)分析熱傳遞系數(shù)與有效箱體表面積，應(yīng)測(cè)定箱體外表面溫度如帶通風(fēng)風(fēng)扇冷卻，則箱體表面空氣速度分布也應(yīng)測(cè)量。
空載試驗(yàn)不能確定出熱功率，如果空載時(shí)使傳動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的功率測(cè)量出來，可以用它來確定熱傳導(dǎo)系數(shù)。
7.4B法——確定熱功率PT-B的計(jì)算方法
7.4.1熱平衡計(jì)算
由于載荷與輪齒嚙合軸承功率損失有關(guān)的摩擦因數(shù)的相關(guān)性，熱功率計(jì)算法是一個(gè)反復(fù)迭代過程。熱功率計(jì)算基礎(chǔ)是在齒輪傳動(dòng)裝置輸入功率PA時(shí)的功率損失PV等一起齒輪傳動(dòng)裝置的熱耗散PQ。
PQ=PV………………………………（32）
齒式滿足7.1的條件時(shí)，PT-B=PA.
齒輪傳動(dòng)裝置熱的產(chǎn)生來源于與載荷有關(guān)的PL與載荷無關(guān)的功率損失PN。
PV=PL+PN…………………………（33）
PL是輸入功率PA的函數(shù)。
PL=f(PA)……………………（34）
根據(jù)公式（32）～公式（34），可以得出如下基本熱平衡方程：
PQ-PN- f(PA)=0…………………………（35）
為確定基本熱功率PT-B，改變PA直至使方程（35）得到滿足為止。通過重新計(jì)算不同的輸入功率PA時(shí)的與載荷有關(guān)的功率損失PL是可以做到的。假如PQ≤PN則齒輪傳動(dòng)裝置沒有熱載荷能力。
該設(shè)計(jì)必須改變，增加PQ或用輔助冷卻方法。
當(dāng)滿足方程（35）時(shí)，傳動(dòng)裝置的總效率η可由式（36）計(jì)算：
傳動(dòng)裝置的熱功率：
7.4.2熱量生成
熱量產(chǎn)生有兩個(gè)來源，即與載荷有關(guān)的和與載荷無關(guān)的。與載荷有關(guān)的功率損失由軸承功率損失和輪齒嚙合功率損失組成。
與載荷無關(guān)的功率損失同油封功率損失、內(nèi)部齒輪風(fēng)阻與攪油的功率損失、內(nèi)部軸承風(fēng)阻與攪油功率損失和油泵消耗功率所組成。
這些功率損失應(yīng)是齒輪傳動(dòng)裝置中每個(gè)零件功率損失的總和
軸承功率損失PB、嚙合功率損失PM、油封功率損失PS、齒輪風(fēng)阻與攪油功率損失PWG、軸承風(fēng)阻與攪油功率損失PWB和油功率損失PP等數(shù)值應(yīng)用如附錄C與附錄D中給出的可接受方法來計(jì)算。
7.4.3熱耗散PQ
在齒輪傳動(dòng)裝置擴(kuò)散的熱量受到齒輪傳動(dòng)裝置表面積、經(jīng)過該表面的空氣速度、油箱與周圍空氣的溫差ΔT、從油到箱體的熱交換率以及齒輪箱體與周周空氣間的熱交換率等的影響。公式（40）給出熱耗散的計(jì)算。
PQ=ACKΔT…………………………（40）
熱耗散PQ應(yīng)該用如附錄C與附錄D中給出的可接觸方法來計(jì)算。
7.5非標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行條件的修正
當(dāng)對(duì)于具體的實(shí)際運(yùn)行條件不同于7.1規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)的條件，而熱功率按照7.1的條件計(jì)算時(shí)，應(yīng)作如下修正：
PThm=PTBrefBVBABTBD……………………（41）
Bref與BA可用于自然的或通風(fēng)風(fēng)扇冷卻。BV僅能用于自然冷卻。
當(dāng)環(huán)境條件超過附錄C中表C.5～表C.9中給出的范圍時(shí)，或當(dāng)采用不同時(shí)自然或通風(fēng)風(fēng)扇的其他類型冷卻需要修正系數(shù)時(shí)，應(yīng)與齒輪傳動(dòng)裝置制造商協(xié)商。
當(dāng)周圍空氣溫度低于25℃時(shí)，Bref允許提高熱功率。相反地，如周圍空氣溫度超過25℃時(shí)，熱功率要降低，見附錄C的表C.5。
與周圍空氣由于自的或施加的風(fēng)場(chǎng)面形成的空氣流動(dòng)速度穩(wěn)定地超過1.4m/s時(shí)，增加了的對(duì)流熱轉(zhuǎn)換允許用BV來增加熱功率，相反，周圍空氣速度≤0.50m/s，熱功率要降低，見附錄C的表C.6。在較高的高處，空氣密度的降低引起下降系數(shù)BA，見附錄C的表C.7。
標(biāo)準(zhǔn)的最大允許油箱溫度為95℃，較低的油箱溫度需要用BT來降低熱功率，見附錄C的表C.8。最大許用油箱溫度起過95℃時(shí)將增加熱功率，在某些應(yīng)用場(chǎng)合能保證的齒輪傳動(dòng)的性能，然而必須承認(rèn)95℃以上的溫度下運(yùn)行會(huì)減少潤滑劑和接觸密封的壽命，以及加速齒輪與軸承表面損坯，同時(shí)增加保養(yǎng)的頻率。在考慮最大許用油箱溫度起過95℃時(shí)，應(yīng)與齒輪制造商協(xié)商。
當(dāng)齒輪傳動(dòng)裝置碰到傳動(dòng)速度為零期間的不連續(xù)運(yùn)行時(shí)，由此時(shí)引起的間歇時(shí)間允許由BD來增加熱功率，見附件C的表C.9。 |
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