Червячный редуктор относится к наиболее популярным типам механических передаточных систем, что обусловлено целым рядом технических и эксплуатационных преимуществ. Рассмотрим, что представляет собой червячный редуктор, устройство и принцип работы данного устройства.
Конструкция и геометрические размеры
Устройство редуктора червячного типа включает два основных элемента образующих зацепление — винт или «червяк» и червячное колесо. Последнее является разновидностью косозубого колеса. В данной паре винт является ведущим звеном, колесо — ведомым. Одним из основных отличий от цилиндрического и прочих типов редукторов является большая плоскость зацепления и высокое передаточное отношение, что приводит к самоторможению устройства. В зависимости от того, в каких механизмах применяется данное устройство, данная конструктивная особенность может быть как достоинством, так и недостатком.
Теперь о том, как работает червячный редуктор. Передаваемое на входной вал с червяком крутящее усилие приводит к вращению винта. В свою очередь винт толкает зубчатое колесо, обеспечивая передачу крутящего момента. В отличие от цилиндрических и конических передач, данная связка работает со значительным уменьшением угловой скорости (передаточное отношение до 110 на одной ступени) и увеличением крутящего усилия.
При одинаковом принципе работы червячных редукторов они значительно различаются по передаточному числу и геометрии зацепления. Оси винта и колеса расположены под прямым углом относительно друг друга.
По конфигурации поверхности с резьбой червяки подразделяются на цилиндрические и глобоидные. По форме профиля они делятся на:
- Архимедовы червяки. Имеют прямолинейный трапециидальный профиль в осевом сечении. В торцевом очерчены архимедовой спиралью.
- Конволюнтные — прямолинейный профиль в сечении, нормальный к виткам червяка.
- Эвольвентные. Червяк в торцовом сечении имеет эвольвентный профиль.
Винт может иметь один или несколько заходов, их количество выбирается в зависимости от передаточного отношения. Стандартным количеством заходов является 1, 2 и 4.
Сфера применения редукторов
Конструктивные особенности и принцип работы червячного редуктора обусловили его сферу применения. В первую очередь, это необходимость снижения частоты вращения привода и значительного увеличения крутящего момента. Главным же ограничением является отсутствие больших ударных нагрузок и малая периодичность включений.
В целом применение червячного редуктора должно соответствовать следующим рекомендациям:
Если механизму не требуется работать с самоторможением и при передаточном числе менее 25 во многих случаях оптимальным вариантом будет применение цилиндро-червячных редукторов. Они обладают большим КПД, имеют более высокий ресурс работы и позволяют сэкономить электроэнергию.- Учитывайте ударную нагрузку. Сам принцип работы червячного редуктора и его конструкция обуславливают высокую чувствительность к ударам, что приводит к перегреву и значительному снижению ресурса работы устройства.
- Во многом работа червячного редуктора зависит от схемы его расположения в пространстве. Базовым и наиболее рекомендуемым вариантом является размещение оси винта внизу, а оси зубчатого колеса вверху.
Применение редуктора червячного типа — это низкая шумность и высокая плавность работы, большое передаточное число, что позволяет значительно сэкономить пространство. Последнее особенно важно при проектировании мотор редукторов и обеспечивает широкое применение червячных устройств в современных машинах и механизмах.