Механизм червячный и червячный обычно используется для передачи движения и мощности между двумя пересекающимися валами. В промежуточной плоскости червяк и червячная передача аналогичны шестерне и рейке, причем червяк по форме напоминает винт. Так каков же принцип работы червячного и червячного передач?
В типичном червячном механизме валы пересекаются под углом 90 градусов, причем червяк обычно является ведущим компонентом. Внешне червяк напоминает болт, а червячная передача похожа на винтовую цилиндрическую передачу. Во время работы зубья червячного колеса скользят и катятся по винтовой поверхности червяка. Для улучшения контакта между зубьями червячное колесо выполнено с дугообразной формой вдоль направления ширины зуба, которая охватывает червяк. Таким образом, зацепление червяка и червячного колеса представляет собой линейный, а не точечный контакт.
Червячная передача состоит из червяка и червячной передачи, причем червяк обычно является ведущим компонентом. Как и резьба, червяки могут иметь правую или левую спираль, а червячные передачи называются правыми или левыми червячными приводами. Червяк с одной винтовой резьбой называется однозаходным червяком, что означает, что один полный оборот червяка приводит к повороту червячной передачи на один зуб. Если червяк имеет две винтовые резьбы, он называется двухзаходным червяком, поэтому один полный оборот червяка приводит к повороту червячной передачи на два зуба.
Характеристики червячных передач:
Высокое передаточное отношение:Они позволяют достичь очень большого передаточного отношения и более компактны по сравнению с механизмами с косозубой передачей и пересекающимися валами.
Контактная информация:Поверхности зацепления зубьев имеют линейный контакт, что обеспечивает гораздо большую нагрузочную способность, чем механизмы с пересекающимися валами и косозубыми передачами.
Плавная работа:Червячные передачи эквивалентны косозубым передачам и включают в себя многозубое зацепление, что обеспечивает плавную передачу и низкий уровень шума.
Самоблокирующийся:Когда угол наклона червяка меньше эквивалентного угла трения зубьев зацепляющейся шестерни, механизм обладает свойствами самоторможения. Это допускает обратную самоторможенность, то есть червяк может приводить в движение червячное колесо, но червячное колесо не может приводить в движение червяка. Например, в подъемных машинах самоблокирующиеся червячные механизмы могут обеспечивать безопасность.
Низкая эффективность и высокий износ:Эффективность относительно низкая из-за высокой относительной скорости скольжения между зубьями зацепления, что приводит к значительным потерям на трение и износу. Высокая скорость скольжения также вызывает сильный износ поверхности зубьев и выделение тепла. Для улучшения охлаждения и снижения износа часто используются высококачественные противоизносные материалы и смазка, что увеличивает стоимость.
Большая осевая сила:Червяк создает значительную осевую силу.
В червячных передачах распространенными видами отказов зубьев червячных колес являются точечная коррозия, износ, сварка и изгиб зубьев. Из-за низкой эффективности, высоких скоростей скольжения и тенденции к выделению тепла сварка и износ встречаются чаще. Чтобы избежать сварки и уменьшить износ, материалы должны обладать антифрикционными, износостойкими и противосварочными свойствами. Обычно червяки изготавливаются из углеродистой или легированной стали, а винтовая поверхность подвергается термообработке (например, закалке и цементации) для достижения высокой твердости (HRC 45–63), а затем шлифуется или хонингуется для повышения грузоподъемности. Червячные колеса в основном изготавливаются из бронзы, а иногда из латуни или чугуна для низкоскоростных, некритических передач. Чтобы предотвратить сварку и уменьшить износ, следует использовать хорошие методы смазки с противосварочными присадками. Отработанных методов расчета сварки и износа в червячных передачах нет. Контактное напряжение на поверхности зуба является ключевым фактором, вызывающим сварку поверхности и износ, поэтому расчеты прочности контакта остаются основополагающими. В некоторых случаях может также потребоваться проверка прочности зубьев на изгиб. Червячные передачи обычно не требуют расчетов прочности зубьев, но необходимо проверить прочность и жесткость червячного вала. Для закрытых передач следует выполнить расчеты теплового баланса. Если расчеты теплового баланса неудовлетворительны, к внешнему корпусу можно добавить охлаждающие ребра или устройства принудительного охлаждения. Червячные передачи обычно используются в приложениях с пересекающимися валами, где требуются высокие передаточные числа или для передачи относительно низкой мощности или прерывистой работы. Когда требуется передача высокой мощности, эффективность часто повышается путем выбора Z1=2–4. Кроме того, поскольку самоблокировка происходит при меньшем 1, червячные передачи часто используются в подъемных машинах, таких как лебедки, для обеспечения безопасности. Они также широко используются в станках, автомобилях, инструментах, металлургическом оборудовании и других машинах или оборудовании из-за снижения энергопотребления.
