Что такое червячный редуктор скорости?
Червячный редуктор скорости — это устройство, которое использует червячную передачу в качестве своего механизма понижения.
Редуктор скорости — это устройство, которое принимает вращательный выход электродвигателя или другого вращающегося устройства, генерирующего энергию, в качестве своего входного сигнала и снижает его скорость вращения, одновременно увеличивая его крутящий момент. Механизм понижения включает в себя различные типы передач. Одним из этих типов передач является червячная передача, которая представляет собой комбинацию червяка (червячного вала) и червячного колеса.
Другие типы редукторов включают в себя редукторы с прямозубыми шестернями, которые обычно используются, редукторы с коническими шестернями и редукторы с косыми зубьями, которые состоят из конических шестерен с ортогональными валами шестерен, а также планетарные редукторы, которые объединяют три типа прямозубых шестерен (солнечные шестерни, планетарные шестерни и внутренние шестерни).
Структура червячного редуктора скорости представлена на рисунке 1 ниже.
Рисунок 1. Структура червячного редуктора
Применение червячных редукторов скорости
Червячные редукторы, как и другие редукторы, способны перемещать крупные объекты с минимальным усилием. В результате они обычно используются в заводском оборудовании и машинах для передачи мощности.
Специфические области применения червячных редукторов включают:
- Приводное оборудование для прессов и прокатных станов
- Приводное оборудование для лифтов и эскалаторов средней и низкой скорости
- Приводное оборудование для конвейеров
Червячные редукторы скорости находят применение в различных отраслях промышленности и областях применения, особенно в следующих ситуациях:
- Когда требуется снижение шума:
Червячные редукторы скорости используются в средах, чувствительных к шуму, из-за их изначально низкого уровня шума. - Когда необходима быстрая остановка:
Лифты и подъемники, требующие точной и немедленной остановки, используют самоблокирующийся механизм червячных редукторов скорости. - При работе с ударными нагрузками:
Червячные передачи, изготовленные из мягких материалов с низкой твердостью, таких как медные сплавы, могут поглощать удары, что делает их пригодными для таких применений, как дробилки камней. - При ограниченном пространстве:
Червячные передачи используются в конвейерах, упаковочном оборудовании и других машинах, требующих высокого крутящего момента, и могут быть установлены с экономией пространства.
Принципы работы червячного редуктора скорости
Рисунок 2. Принцип червячной передачи
В червячном редукторе скорости используется зубчатый механизм, состоящий из червяка (червячного вала или червячной оси) и двух типов червячных колес.
Рисунок 3. Сборка червячной передачи
Червяк, тип винтовой передачи, вращается, чтобы толкать зубья червячного колеса, заставляя его вращаться так, как будто в него вбивают клин. Когда червяк (входная сторона) завершает один оборот, червячное колесо (выходная сторона) продвигается на один зуб.
В этом контексте один набор червячных зубов равен одному зубу. Например, червяк с двумя червячными зубьями означает, что один оборот червяка приводит к двухзубому обороту червячного колеса.
Передаточное отношение червячной передачи можно рассчитать следующим образом:
Рисунок 4. Передаточное отношение червячной передачи
Размеры червяка см. на рисунке 5 ниже.
Рисунок 5. Размеры червяка
Червячная передача может вращаться в обоих направлениях (по часовой стрелке и против часовой стрелки, если смотреть со стороны входного вала). Это направление можно определить, выбрав правое или левое направление закручивания червяка. Одинаковое вращение червяка приведет к противоположному направлению вращения червячного колеса. Направление закручивания червяка и направление вращения червячного колеса см. на рисунке 6 ниже.
Рисунок 6. Направление закручивания червяка и вращения червячного колеса
Особенности червячного редуктора
Червячный редуктор обладает шестью важными характеристиками:
1. Высокое передаточное отношение
Одноступенчатые редукторы (состоящие из одного червяка и одного червячного колеса) могут достигать высоких передаточных отношений, достигающих 1/60 или даже 1/120 для специализированных редукторов.
2. Ортогональные вращающиеся валы
Входной и выходной валы ортогональны друг другу, что означает, что у них отсутствует соосное направление.
3. Произвольное направление вращения
Направление вращения выходного вала, соединенного с червячным колесом, можно изменить, выбрав левое или правое направление закручивания червяка.
4. Свобода расположения вала
Входной и выходной валы могут быть установлены в четырех направлениях с одной или обеих сторон.
5. Эффект самоторможения
Сторона червяка (сторона входного вала) может вращать сторону червячного колеса (сторона выходного вала), но обратное невозможно благодаря эффекту самоторможения.
6. Низкая вибрация и низкий уровень шума
Зацепление червяка и червячного колеса обеспечивает большее проскальзывание из-за линейного контакта, что приводит к снижению шума и вибрации по сравнению с прямозубыми шестернями, коническими шестернями или другими передачами качения.
Одним из недостатков червячных редукторов является их большая контактная поверхность на боковых поверхностях зубьев зацепления, что может привести к заеданию. Чтобы смягчить это, червяк обычно изготавливают из легированной стали или других твердых материалов, которые подвергаются термической обработке, а червячное колесо изготавливают из медного сплава, чугуна или других материалов с низкой твердостью для уменьшения трения.