Червячные передачи представляют собой компоненты передачи мощности, которые в основном используются в качестве редукторов с высоким передаточным числом для изменения направления вращения вала, а также для уменьшения скорости и увеличения крутящего момента между непараллельно 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 привести к значительному снижению скорости в очень компактных пространствах и, следовательно, имеют множество промышленных применений. По сути, червячные передачи можно разделить на одно- и двухохватные, что описывает геометрию зацепленных зубьев. Здесь описываются червячные передачи, а также обсуждаются их принципы работы и общие применения.

Цилиндрические червячные передачи

Базовой формой червяка является эвольвентная рейка, с помощью которой создаются прямозубые шестерни. Зубья рейки имеют прямые стенки, но когда они используются для формирования зубьев на заготовках шестерен, они образуют знакомую изогнутую форму зубьев эвольвентной прямозубой шестерни. Эта зубчатая рейка по существу обвивает тело червя. Спаривание червячное колесо состоит изкосозубая передачаЗубья срезаны под углом, соответствующим углу зуба червяка. Истинная форма шпоры встречается только в центральной части колеса, поскольку зубья изгибаются, охватывая червяка. Действие зацепления аналогично действию рейки, приводящей в движение шестерню, за исключением того, что поступательное движение рейки заменяется вращательным движением червяка. Кривизну зубьев колеса иногда называют «горловой».

Черви могут иметь от одного до четырех (или более) потоков или запусков. Каждая нить зацепляется за зуб червячного колеса, у которого гораздо больше зубьев и гораздо больший диаметр, чем у червяка. Черви могут поворачиваться в любую сторону. Червячные колеса обычно имеют не менее 24 зубьев, а сумма витков червяка и зубьев колеса обычно должна быть больше 40. Червяки могут быть изготовлены непосредственно на валу или отдельно и насажены на вал позже.
Многие червячные редукторы теоретически являются самоблокирующимися, то есть не могут иметь обратный ход от червячного колеса, что является преимуществом во многих случаях, например, при подъеме. Если желательной характеристикой является обратный ход, геометрия червяка и колеса может быть адаптирована для обеспечения этого (часто требуется несколько запусков).
Соотношение скоростей червяка и колеса определяется соотношением числа зубьев колеса к виткам червяка (а не их диаметров).
Поскольку червяк изнашивается сравнительно больше, чем колесо, для каждого из них часто используются разные материалы, например, червяк из закаленной стали, приводящий в движение бронзовое колесо. Также доступны пластиковые червячные колеса.

Червячные передачи с одинарным и двойным обхватом

Обертывание относится к способу, при котором зубья червячного колеса частично обхватывают червяк или зубья червяка частично обхватывают колесо. Это обеспечивает большую площадь контакта. Червячная передача с одной огибающей использует цилиндрический червяк для зацепления с зубьями колеса.
Чтобы обеспечить еще большую контактную поверхность зубьев, иногда самому червю придают горло в форме песочных часов, чтобы оно соответствовало кривизне червячного колеса. Эта установка требует тщательного осевого позиционирования червяка. Червячные передачи с двойной огибающей сложны в обработке и находят меньше применений, чем червячные передачи с одной огибающей. Достижения в области механической обработки сделали конструкции с двойным охватом более практичными, чем в прошлом.
Косозубые передачи со скрещенными осями иногда называют червячными передачами без обхвата. Авиационный зажим, скорее всего, будет необволакивающей конструкцией.

Приложения

Червячные редукторы обычно применяются в приводах ленточных конвейеров, поскольку лента движется сравнительно медленно по отношению к двигателю, что дает возможность использовать редуктор с высоким передаточным числом. Сопротивление обратному движению червячного колеса можно использовать для предотвращения реверса ленты при остановке конвейера. Другие распространенные области применения — приводы клапанов, домкраты и циркулярные пилы. Иногда их используют для индексации или в качестве прецизионных приводов телескопов и других инструментов.
Нагрев является проблемой для червячных передач, поскольку все их движения, по сути, скользят, как гайка по винту. Для привода клапана рабочий цикл, вероятно, будет прерывистым, и тепло, вероятно, легко рассеивается между нечастыми операциями. Для привода конвейера, возможно, непрерывного режима работы, большую роль в расчетах конструкции играет тепло. 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 червячных приводов часто оснащаются охлаждающими ребрами для отвода тепла от масла. Можно достичь практически любой степени охлаждения, поэтому тепловые факторы для червячных передач следует учитывать, но не ограничивать. Обычно рекомендуется хранить масла при температуре ниже 200°F, чтобы обеспечить эффективную работу любого червячного привода.
Обратное движение может произойти, а может и не произойти, поскольку оно зависит не только от углов спирали, но и от других, менее поддающихся количественному измерению факторов, таких как трение и вибрация. Чтобы гарантировать, что это произойдет всегда или никогда не произойдет, разработчик червячного привода должен выбрать углы спирали, которые либо достаточно крутые, либо достаточно пологие, чтобы перекрыть эти другие переменные. Разумный дизайн часто предполагает использование резервного торможения с самоблокирующимся приводом, когда на карту поставлена ​​безопасность.
Червячные передачи доступны как в корпусном исполнении, так и в виде комплектов передач. Некоторые агрегаты можно приобрести со встроенными серводвигателями или в многоскоростном исполнении.
Для применений, требующих высокоточного уменьшения, доступны специальные прецизионные червяки и версии с нулевым люфтом. Некоторые производители выпускают высокоскоростные версии.