(一)蜗杆传动的效率
闭式蜗杆传动的功率损耗一般包括三部分，即啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及浸入油池中的零件搅油时的溅油损耗。因此总效率为
η=η1·η2·η3
式中η1,η2,η3分别为单独考虑啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及溅油损耗时的效率。而蜗杆传动的总效率，主要取决于计入啮合摩擦损耗时的效率η1。当蜗杆主动时，则
式中：γ—普通圆柱蜗杆分度圆柱上的导程角；
—当量摩擦角，
，其值可根据滑动速度vs由表<普通圆柱蜗杆传动的vs，fv，值>或表<圆弧圆柱蜗杆传动的vs，fv，值>中选取。
滑动速度vs由图<蜗杆传动的滑动速度>得
式中:v1—蜗杆分度圆的圆周速度，m/s；
d1—蜗杆分度圆直径，mm；
n1—蜗杆的转速，r/min。
由于轴承摩擦及溅油这两项功率损耗不大，一般取η2·η3=0.95～0.96，则总效率η为
在设计之初，为了近似地求出蜗轮轴上的扭矩T2,η值可如下估取:
蜗杆头数 z1 1 2 4 6
总效率
η 0.7 0.8 0.8 0.95
图<蜗杆传动的滑动速度>
普通圆柱蜗杆传动的vs，fv， 值
|
蜗轮齿圈材料
|
锡青铜
|
无锡青铜
|
灰铸铁
|
|
蜗杆齿面硬度
|
≥45HRC
|
其它
|
≥45HRC
|
≥45HRC
|
其它
|
滑动速度  m/s) |
|
|
fv
|
|
|
|
|
|
fv
|
|
|
0.01
|
0.110
|
6°17'
|
0.120
|
6°51'
|
0.180
|
10°12'
|
0.180
|
10°12'
|
0.190
|
10°45'
|
|
0.05
|
0.090
|
5°09'
|
0.100
|
5°43'
|
0.140
|
7°58'
|
0.140
|
7°58'
|
0.160
|
9°05'
|
|
0.10
|
0.080
|
4°34'
|
0.090
|
5°09'
|
0.130
|
7°24'
|
0.130
|
7°24'
|
0.140
|
7°58'
|
|
0.25
|
0.065
|
3°43'
|
0.075
|
4°17'
|
0.100
|
5°43'
|
0.100
|
5°43'
|
0.120
|
6°51'
|
|
0.50
|
0.055
|
3°09'
|
0.065
|
3°43'
|
0.090
|
5°09'
|
0.090
|
5°09'
|
0.100
|
5°43'
|
|
1.0
|
0.045
|
2°35'
|
0.055
|
3°09'
|
0.070
|
4°00'
|
0.070
|
4°00'
|
0.090
|
5°09'
|
|
1.5
|
0.040
|
2°17'
|
0.050
|
2°52'
|
0.065
|
3°43'
|
0.065
|
3°43'
|
0.080
|
4°34'
|
|
2.0
|
0.035
|
2°00'
|
0.045
|
2°35'
|
0.055
|
3°09'
|
0.055
|
3°09'
|
0.070
|
4°00'
|
|
2.5
|
0.030
|
1°43'
|
0.040
|
2°17'
|
0.050
|
2°52'
|
|
|
|
|
|
3.0
|
0.028
|
1°36'
|
0.035
|
2°00'
|
0.045
|
2°35'
|
|
|
|
|
|
4
|
0.024
|
1°22'
|
0.031
|
1°47'
|
0.040
|
2°17'
|
|
|
|
|
|
5
|
0.022
|
1°16'
|
0.029
|
1°40'
|
0.035
|
2°00'
|
|
|
|
|
|
8
|
0.018
|
1°02'
|
0.026
|
1°29'
|
0.030
|
1°43'
|
|
|
|
|
|
10
|
0.016
|
0°55'
|
0.024
|
1°22'
|
|
|
|
|
|
|
|
15
|
0.014
|
0°48'
|
0.020
|
1°09'
|
|
|
|
|
|
|
|
24
|
0.013
|
0°45'
|
|
|
|
|
|
|
|
|
注：（1）如滑动速度与表中数值不一致时，可用插入法求得fv和值。
（2）蜗杆齿面经磨削或抛光并仔细磨合，正确安装，以及采用粘度合适的润滑油进行充分润滑时。
圆弧圆柱蜗杆传动的vs，fv，值
|
蜗轮齿圈材料
|
锡青铜
|
无锡青铜
|
灰铸铁
|
|
蜗杆齿面硬度
|
≥45HRC
|
其它
|
≥45HRC
|
≥45HRC
|
其它
|
(m/s) |
|
|
fv
|
|
|
|
|
|
fv
|
|
|
0.01
|
0.093
|
5°19'
|
0.10
|
5°47'
|
0.156
|
8°53'
|
0.156
|
8°53'
|
0.165
|
9°22'
|
|
0.05
|
0.075
|
4°17'
|
0.083
|
4°45'
|
0.12
|
6°51'
|
0.12
|
6°51'
|
0.138
|
7°12'
|
|
0.10
|
0.065
|
3°43'
|
0.075
|
4°17'
|
0.111
|
6°20'
|
0.111
|
6°20'
|
0.119
|
6°47'
|
|
0.25
|
0.052
|
2°59'
|
0.060
|
3°26'
|
0.083
|
4°45'
|
0.083
|
4°45'
|
0.107
|
5°50'
|
|
0.50
|
0.042
|
2°25'
|
0.052
|
2°59'
|
0.075
|
4°17'
|
0.075
|
4°17'
|
0.083
|
4°45'
|
|
1.00
|
0.033
|
1°54'
|
0.042
|
2°25'
|
0.056
|
3°12'
|
0.056
|
3°12'
|
0.075
|
4°17'
|
|
1.50
|
0.029
|
1°40'
|
0.038
|
2°11'
|
0.052
|
2°59'
|
0.052
|
2°59'
|
0.065
|
3°43'
|
|
2.00
|
0.023
|
1°21'
|
0.033
|
1°54'
|
0.042
|
2°25'
|
0.042
|
2°25'
|
0.056
|
3°12'
|
|
2.5
|
0.022
|
1°16'
|
0.031
|
1°47'
|
0.041
|
2°21'
|
0.041
|
2°21'
|
|
|
|
3
|
0.019
|
1°05'
|
0.027
|
1°33'
|
0.037
|
2°07'
|
0.037
|
2°07'
|
|
|
|
4
|
0.018
|
1°02'
|
0.024
|
1°23'
|
0.033
|
1°54'
|
0.033
|
1°54'
|
|
|
|
5
|
0.017
|
0°59'
|
0.023
|
1°20'
|
0.029
|
1°40'
|
0.029
|
1°40'
|
|
|
|
8
|
0.014
|
0°48'
|
0.022
|
1°16'
|
0.025
|
1°26'
|
0.025
|
1°26'
|
|
|
|
10
|
0.012
|
0°41'
|
0.020
|
1°09'
|
|
|
|
|
|
|
|
15
|
0.011
|
0°38'
|
0.017
|
0°59'
|
|
|
|
|
|
|
|
20
|
0.010
|
0°35'
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25
|
0.009
|
0°31'
|
|
|
|
|
|
|
|
|
注：（1）如滑动速度与表中数值不一致时，可用插入法求得fv和值。
（2）蜗杆齿面经磨削或抛光并仔细磨合，正确安装，以及采用粘度合适的润滑油进行充分润滑时。
|
(二)蜗杆传动的润滑
润滑对蜗杆传动来说，具有特别重要的意义。因为当润滑不良时，传动效率将显著降低，并且会带来剧烈的磨损和产生胶合破坏的危险，所以往往采用粘度大的矿物油进行良好的润滑，在润滑油中还常加入添加剂，使其提高抗胶合能力。
蜗杆传动所采用的润滑油、润滑方法及润滑装置与齿轮传动的基本相同。
l．润滑油
润滑油的种类很多，需根据蜗杆、蜗轮配对材料和运转条件合理选用。在钢蜗杆配青铜蜗轮时，常用的润滑油见下表<蜗杆传动常用的润滑油>。
蜗杆传动常用的润滑油
|
全损耗系统用有牌号L-AN
|
68
|
100
|
150
|
220
|
320
|
460
|
680
|
|
运动粘度
|
61.2～74.8
|
90 ～110
|
135 ～165
|
198～242
|
288 ～352
|
414～506
|
612～748
|
|
粘度指数 不小于
|
90
|
|
闪点（开口）(℃)不低于
|
180
|
200
|
220
|
|
倾点(℃)不高于
|
-8
|
-5
|
注：其余指标可参看GB5903-1986。
2．润滑油粘度及给油方法
润滑油粘度及给油方法，一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。对于闭式传动，常用的润滑油粘度及给油方法见下表<蜗杆传动的润滑油粘度荐用值及给油方法>；对于开式传动，则采用粘度较高的齿轮油或润滑脂。
如果采用喷油润滑，喷油嘴要对准蜗杆啮入端；蜗杆正反转时两边都要装有喷油嘴,而且要控制一定的油压。
蜗杆传动的润滑油粘度荐用值及给油方法
|
蜗杆传动的相对滑动速度vs/(m/s)
|
0～1
|
0～2.5
|
0～5
|
>5～10
|
>10～15
|
>15～25
|
>25
|
|
载荷类型
|
重
|
重
|
中
|
（不限）
|
（不限）
|
（不限）
|
（不限）
|
运动粘度 |
900
|
500
|
350
|
220
|
150
|
100
|
80
|
|
给油方法
|
油池润滑
|
喷油润滑或油池润滑
|
喷油润滑时的喷油压力 /MPa
|
|
0.7
|
2
|
3
|
3.润滑油量
对闭式蜗杆传动采用油池润滑时，在搅油损耗不至过大的情况下，应有适当的油量。这样不仅有利于动压油膜的形成，而且有助于散热。对于蜗杆下置式或蜗杆侧置式的传动，浸油深度应为蜗杆的一个齿高；当为蜗杆上置式时，浸油深度约为蜗轮外径的1/3。
(三)蜗杆传动的热平衡计算
蜗杆传动由于效率低，所以工作时发热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。所以，必须根据单位时间内的发热量
等于同时间内的散热量 的条件进行热平衡计算，以保证油温稳定地处于规定的范围内。
由于摩擦损耗的功率 ，则产生的热流量(单位为lW=l J/s)为
H1=1000P(1-η) W
式中P为蜗杆传递的功率，kW。
以自然冷却方式，从箱体外壁散发到周围空气中去的热流量为
H2=
S(t0-ta)
W
式中:--箱体的表面传热系数，
，空气流通良好时，取大值；
S --内表面能被润滑油所飞溅到，而外表面又可为周围空气所冷却的箱体表面面积，
；
t0--油的工作温度，一般限制在60～70℃，最高不应超过80℃；
ta--周围空气的温度，常温情况可取为20℃；
按热平衡条件H1=H2，可求得在既定工作条件下的油温为
℃
或在既定条件下，保持正常工作温度所需要的散热面积为
在t0>80℃或有效的散热面积不足时，则必须采取措施，以提高散热能力。通常采取：
1)加散热片以增大散热面积，见图<加散热片和风扇的蜗杆传动>。
2)在蜗杆轴端加装风扇(图<加散热片和风扇的蜗杆传动>)以加速空气的流通。
|
图<加散热片和风扇的蜗杆传动>
图<装有循环冷却管路的蜗杆传动>
|
由于在蜗杆轴端加装风扇这就增加了功率损耗为。总的损率损耗为
kW
式中
为风扇消耗的功率，可按下式计算:
kW
此处：vF——风扇叶轮的圆周速度，
m/s，其中DF为风扇叶轮外径，mm；
nF——风扇叶轮转速，r/min。
由摩擦消耗的功率所产生的热流量为 
W
散发到空气中的热流量为 
W
式中:S1,S2--分别为风冷面积及自然冷却面积，；
' --风冷时的表面传热系数，按下表<风冷时的表面传热系数'>选取。
风冷时的表面传热系数'
|
蜗杆转速(r/min)
|
750
|
1000
|
1250
|
1550
|
'[W/( ·℃)] |
27
|
31
|
35
|
38
|
3)在传动箱内装循环冷却管路。
