Червячные передачи — это компоненты силовой передачи, которые в основном используются в качестве редукторов с высоким передаточным отношением для изменения направления вращения вала, а также для уменьшения скорости и увеличения крутящего момента между непараллельными вращающимися валами. Они используются на валах с непересекающимися, перпендикулярными осями. Поскольку зубья зацепляющихся шестерен скользят мимо друг друга, червячные передачи неэффективны по сравнению с другими зубчатыми передачами, но они могут производить значительное снижение скорости в очень компактных пространствах и, следовательно, имеют множество промышленных применений. По сути, червячные передачи можно классифицировать как одно- и двухохватные, что описывает геометрию зацепленных зубьев. Здесь описываются червячные передачи, а также обсуждаются их работа и общие области применения.

Цилиндрические червячные передачи

Базовая форма для червяка — это эвольвентная рейка, с помощью которой создаются прямозубые шестерни. Зубья рейки имеют прямые стенки, но когда они используются для создания зубьев на заготовках шестерен, они создают знакомую изогнутую форму зубьев эвольвентной прямозубой шестерни. Эта форма зубьев рейки по существу обвивает тело червяка. Сопряжение червячное колесо состоит изкосозубая передачаЗубья нарезаны под углом, который соответствует углу зуба червяка. Истинная форма шпоры возникает только в центральной части колеса, так как зубья изгибаются, охватывая червяка. Действие зацепления похоже на действие рейки, приводящей в движение шестерню, за исключением того, что поступательное движение рейки заменяется вращательным движением червяка. Кривизна зубьев колеса иногда описывается как «горловая».

Червяки будут иметь по крайней мере одну и до четырех (или более) нитей или заходов. Каждая нить зацепляет зуб на червячном колесе, которое имеет гораздо больше зубьев и гораздо больший диаметр, чем червяк. Червяки могут вращаться в любом направлении. Червячные колеса обычно имеют по крайней мере 24 зуба, а сумма нитей червяка и зубьев колеса обычно должна быть больше 40. Червяки могут быть сделаны непосредственно на валу или отдельно и надеты на вал позже.
Многие червячные редукторы теоретически являются самоблокирующимися, то есть неспособными к обратному вращению червячным колесом, что является преимуществом во многих случаях, например, при подъеме. Когда обратный ход является желаемой характеристикой, геометрия червяка и колеса может быть адаптирована для его обеспечения (часто требуя многократных запусков).
Соотношение скоростей червяка и колеса определяется отношением числа зубьев колеса к виткам червяка (а не их диаметрам).
Поскольку червяк подвергается сравнительно большему износу, чем колесо, для них часто используются разнородные материалы, например, червяк из закаленной стали, приводящий в движение бронзовое колесо. Также доступны пластиковые червячные колеса.

Червячные передачи с одним и двумя охватами

Охватывание относится к способу, которым зубья червячного колеса частично охватывают червяк или зубья червяка частично охватывают колесо. Это обеспечивает большую площадь контакта. Червячная передача с одним охватом использует цилиндрический червяк для зацепления с зубьями колеса.
Чтобы обеспечить еще большую поверхность контакта зубьев, иногда сам червяк делается горловиной — в форме песочных часов — чтобы соответствовать кривизне червячного колеса. Такая установка требует тщательного осевого позиционирования червяка. Червячные передачи с двойной огибающей сложны в обработке и имеют меньше применений, чем червячные передачи с одинарной огибающей. Достижения в области обработки сделали конструкции с двойной огибающей более практичными, чем они были в прошлом.
Скрещенные винтовые передачи иногда называют необволакивающими червячными передачами. Авиационный зажим, скорее всего, будет необволакивающим.

Приложения

Распространенным применением червячных редукторов являются приводы ленточных конвейеров, поскольку лента движется сравнительно медленно по отношению к двигателю, что делает возможным высокое передаточное отношение. Сопротивление обратному ходу через червячное колесо может использоваться для предотвращения реверсирования ленты при остановке конвейера. Другие распространенные применения — приводы клапанов, домкраты и дисковые пилы. Иногда они используются для индексации или в качестве прецизионных приводов для телескопов и других инструментов.
Тепло является проблемой для червячных передач, поскольку движение по сути скользящее, как гайка на винте. Для привода клапана рабочий цикл, вероятно, будет прерывистым, и тепло, вероятно, легко рассеивается между редкими операциями. Для привода конвейера, с возможной непрерывной работой, тепло играет большую роль в расчетах конструкции. Кроме того, для червячных передач рекомендуются специальные смазочные материалы из-за высокого давления между зубьями, а также возможности истирания между разнородными материалами червяка и колеса. Корпуса для червячных передач часто оснащаются охлаждающими ребрами для рассеивания тепла от масла. Можно достичь практически любого количества охлаждения, поэтому тепловые факторы для червячных передач являются соображением, но не ограничением. Обычно рекомендуется, чтобы масла оставались при температуре ниже 200°F для эффективной работы любого червячного привода.
Обратный ход может произойти или не произойти, поскольку он зависит не только от углов винтовой линии, но и от других менее поддающихся количественной оценке факторов, таких как трение и вибрация. Чтобы гарантировать, что он всегда будет происходить или никогда не будет, конструктор червячного привода должен выбрать углы винтовой линии, которые либо достаточно крутые, либо достаточно пологие, чтобы переопределить эти другие переменные. Благоразумное проектирование часто предполагает включение избыточного торможения с самоблокирующимися приводами, когда на карту поставлена ​​безопасность.
Червячные передачи доступны как в виде корпусных блоков, так и в виде наборов шестерен. Некоторые блоки могут быть закуплены со встроенными серводвигателями или в виде многоскоростных конструкций.
Специальные прецизионные червяки и версии с нулевым люфтом доступны для приложений, включающих высокоточные сокращения. Высокоскоростные версии доступны у некоторых производителей.