Что такое червячное колесо?

Что такое червячное колесо?

Червячное колесо — это зубчатое колесо, которое образует червячную передачу.

Червячная передача — это тип винтовой передачи. Это комбинация червяка (червячного вала), который представляет собой резьбовой зубчатый вал, и червячного колеса, которое представляет собой косозубую шестерню с осью вращения, расположенной под углом 90 градусов к оси червяка.

Вращение червяка питает и вращает зубья червячного колеса, которые входят в зацепление с червяком.

Рисунок 1. Структура червячной передачи

Применение червячных колес

Рисунок 2. Пример использования червячной передачи (червячного колеса)

Червячные колеса используются в сочетании с червяками (червячными валами) в качестве червячных передач.

Червячные передачи — это ортогональные валы, которые могут передавать мощность, изменяя направление входных и выходных осей вращения на 90 градусов, и могут обеспечивать большие передаточные числа даже с небольшими передачами. Сюда входят такие устройства, как ленточные конвейеры в заводском оборудовании, винтовые домкраты, системы рулевого управления для автомобильных рулевых колес, приводы стеклоочистителей и поворотные механизмы для электрических вентиляторов. Сюда также входят питатели материалов в оборудовании для производства продуктов питания и лекарств, музыкальные шкатулки и колки для струнных инструментов.

1. Станки

Червячные колеса используются в станках, таких как токарные и фрезерные станки.

2. Конвейер

Высокий крутящий момент для перемещения тяжелых грузов и плавного движения ленты.

3. Лифты

Используется в подъемных устройствах для кареток лифтов. Может обеспечивать мощность, необходимую для подъема и опускания тяжелых грузов и плавной работы.

4. Автомобильные системы рулевого управления

Червячные колеса используются в системах рулевого управления с усилителем в автомобилях, грузовиках и других транспортных средствах. Червячные передачи используются в некоторых редукторах для приводов рулевого управления с усилителем.

5. Лебедки (подъемные устройства)

Червячные передачи используются в некоторых лебедках. Они выдают высокий крутящий момент и могут поднимать тяжелые грузы.

Принцип червячных колес

Рисунок 3. Направление вращения и кручения червячной передачи, направление осевой нагрузки

Червячные колеса представляют собой косозубые шестерни, которые вставляются в спиральную канавку, выточенную в червяке (червячном валу). Это называется косозубой шестерней и является одной из цилиндрических шестерен со спиральным зубчатым следом.

Наклонно вырезанные канавки зацепляются с формой шестерен, что приводит к большому проскальзыванию и трению, когда шестерни зацепляются друг с другом. Кроме того, при вращении на высоких скоростях боковые поверхности зубьев нагреваются из-за тепла трения. Поэтому необходимо уменьшить коэффициент трения, используя различные материалы, такие как твердый металл для червяка и мягкий металл для червячного колеса.

В червячных передачах при вращении червяка вращается спиральная канавка червяка. Затем зубья червяка давят на скошенные зубья червячного колеса, которые передают вращение червячному колесу, заставляя его вращаться.

Червячная передача может вращаться в обоих направлениях (например, по часовой стрелке и против часовой стрелки, если смотреть со стороны входного вала). Этого можно добиться, выбрав направление закрутки червяка как левое или правое закручивание. При вращении червячной передачи осевая нагрузка прикладывается в направлении червячного колеса и центра червячного вала. Поэтому направление осевой нагрузки на червячную передачу меняется в зависимости от направления вращения входного вала и направления закрутки червяка.

Типы червячных колес

1. Классификация червячных передач по форме

Рисунок 4. Форма червячной передачи

Червячные передачи классифицируются на указанные выше типы в зависимости от формы червяка и червячного колеса.

Цилиндрический червяк и червячное колесо
Используются в большинстве случаев, боковые поверхности зубьев находятся в линейном контакте друг с другом, а передаточная способность средняя.

Барабанные червяки и червячные колеса
Они имеют особую форму, которая требует высокой степени точности изготовления, а боковые поверхности их зубьев находятся в контакте друг с другом, что обеспечивает высокую передаточную способность.

2. Количество зубьев червячной передачи

Рисунок 5. Червячная передача с 1 и 2 полосами

Количество зубьев червячной передачи указывает на количество зубьев на червяке (валу червяка), что можно подтвердить, посмотрев на торец червяка и проверив количество зубьев на окружность вала.

Количество зубьев червяка и их характеристики следующие:

Один заход
Червяк имеет один зуб, а червячное колесо имеет такое же количество зубьев. Червячное колесо вращается на один зуб за один оборот червяка. Передаточное отношение относительно низкое, а передача крутящего момента стабильная.

Мультизапуск
Червяк имеет несколько зубьев, а червячное колесо имеет такое же количество зубьев. Червячное колесо вращается на два зуба за один оборот червяка. Передаточное отношение больше, чем у одинарного червяка, что позволяет передавать больший крутящий момент, но снижает вероятность самоблокировки.