11.14. КПД зубчатых передач

КПД передачи определяют как отношение полезной работы к полной затраченной работе

η=0Ρ-;%)/Ρ = 1-/ν/> = 1-ψ,

где Ρ, Ρ — полная мощность и мощность, затраченная на тре­ние, ψ = Ρ /Г — коэффициент относительных потерь.

Потери мощности в зубчатых передачах, в основном, скла­дываются из потерь: а) на трение в зацеплении; б)гидравличе­ских — на разбрызгивание масла; в) в подшипниках. В особо быстроходных передачах могут быть значительными вентиля­ционные потери. Общий КПД передачи равен

где ψ₃, ψ_Γ, ψ_π — коэффициенты относительных потерь мощ­ности в зацеплении, гидравлических и в подшипниках.

Потери в зацеплении вызываются силами трения между зубьями. Силы трения в режиме полужидкостной смазки зависят от многих факторов. Коэффициент трения качения со скольжением определяется по формуле [17]

где σ_и — напряжения по Герцу, МПа; ν — вязкость масла в кон­такте поверхностей, м² /с; НВ — твердость по Бринеллю; Ra — шероховатость поверхности более твердого тела, м; Ε — приве­денный модуль упругости, МПа; ρ — приведенный радиус кри­визны, м; ν^ — скорость скольжения, м/с, ν_κ — суммарная ско­рость качения, м/с (см. ниже).

Для приближенных расчетов коэффициент трения скольже­ния между зубьями/в зависимости от суммарной скорости каче­ния v_K = 2ν_οκρ sin α, ~ 0,7ν_οκρ можно определять по формуле

Относительные потери в зацеплении вычисляют как отно­шение работы сил трения скольжения между зубьями при пово­роте колес на один шаг к передаваемой колесами полезной рабо­те за тот же период:

где — коэффициент, равный для некорригированного зацепле­ния 1; для зацепления со смещением jq =0,5, х₂ =— Х\ к =1,15; при я = 0,8 & = 1,4, знак «+» для внешнего, «-» для внутреннего зацепления. Потери растут с уменьшением чисел зубьев.

Потери гидравлические на размешивание и разбрызгивание масла растут с увеличением вязкости масла, окружной скорости, ширины колес, глубины погружения. Для колеса, погруженного в масло на глубину, равную двойной высоте зуба, ψ_Γ приближен­но определяют по формулам

где F, = 2000 7]/с/, — окружная сила в передаче, Н; F_p —окружная сила, затрачиваемая на размешивание и разбрызги­вание масла, Η; ν — окружная скорость, м/с; b — ширина ко­лес, мм; μ — динамическая вязкость масла при рабочей тем­пературе, Пас; с — коэффициент, равный 30 (при струйной смазке с = 20 ).