Редуктора червячные: Червячные редукторы | Купить с доставкой | Москва, Санкт-Петербург

Червячные редукторы: описание, преимущества и недостатки

26/08/2010

Описание конструкции

Редукторы с червячным зацеплением — один из наиболее распространённых типов редукторов.
Червячная передача представляет собой зацепление червяка с червячным колесом. Червяк – это винт с нарезанной на нём резьбой, по профилю близкой к трапецеидальной. Червячное колесо — косозубое зубчатое колесо со специальным профилем зубьев. При вращении червяка витки резьбы перемещаются вдоль его оси и толкают в этом направлении зубья червячного колеса. Ось червяка скрещивается под прямым углом с осью червячного колеса, расстояние между ними — определяющий размер редуктора. В редукторах российского производства этот размер является составной частью обозначения редуктора и определяет его габарит. Например, Ч-80 — червячный одноступенчатый редуктор с межосевым расстоянием 80 мм, а Ч-100 соответственно имеет межосевое расстояние 100 мм.

Преимущества червячных редукторов и построенных на них приводов:

1. Поскольку входной и выходной валы червячного редуктора скрещиваются, привод на его основе обычно лучше компонуется в машине, занимая меньше места по сравнению с цилиндрическим редуктором (речь идет о редукторах с эквивалентными передаточным числом и передаваемой мощностью).

2.Передаточное число червячной пары может достигать 1:110 (в специальных случаях — ещё больше). Таким образом, червячная передача обладает гораздо большим потенциалом снижения частоты вращения и повышения крутящего момента по сравнению с другими видами передач. Достижение передаточных чисел такого порядка с использованием цилиндрических передач возможно только в трёхступенчатом редукторе (или в планетарном). В червячном для этого может быть использована только одна ступень. Это обстоятельство обуславливает относительную простоту и дешевизну червячных редукторов по сравнению с цилиндрическими (опять же речь идёт о сравнимых передаточных числах и передаваемых мощностях). Оборотной стороной этого преимущества, однако, является снижение КПД червячной передачи при увеличении её передаточного числа, об этом подробнее — см. раздел «недостатки».

3. Низкий уровень шума передачи, определяющийся особенностями зацепления, позволяет использовать червячные редукторы в машинах с высокими требованиями к бесшумности привода. Здесь, однако, нельзя забывать о шумах, производимых двигателями и приводимыми в движение механизмами.

4. Плавность хода червячной передачи. Благодаря особенностям работы червячного зацепления червячные редукторы обладают большей плавностью хода по сравнению с цилиндрическими.

5. Уникальное свойство червячной передачи – «самоторможение» (другой термин, обозначающий это явление – «отсутствие обратимости»). Суть его в том, что при отсутствии вращения ведущего вала (червяка) ведомый вал затормаживается, и его невозможно провернуть. Это свойство начинает проявляться при передаточных числах от 35 и выше. Более корректно было бы здесь говорить не о передаточном числе, а об угле подъёма червяка, при уменьшении которого в определённый момент возникает самоторможение. Полное самоторможение достигается в передаче, в которой угол подъёма винтовой линии червяка равен или меньше 3. 5°. Однако производители редукторов далеко не всегда предоставляют информацию об этом параметре в своих каталогах, и разработчикам приходится оперировать именно передаточными числами. Описанное свойство, в зависимости от области применения редуктора, может быть как достоинством, так и недостатком. Например, было бы конструкторской ошибкой применять червячный редуктор в приводе, скажем, закаточного устройства, при заправке которого требуется вручную поворачивать бобину с закатываемым листовым материалом, так как червячный редуктор даже с передаточным отношением меньше 25 довольно тяжело провернуть за ведомый вал. Наоборот, применение червячного редуктора (с большим передаточным числом червячной пары) в приводе подъёмника позволяет во многих случаях отказаться от установки дополнительного тормозного устройства.

6. Существуют исполнения червячных редукторов с полым выходным валом. Эти варианты редукторов (называемые также “насадными”) позволяют устанавливать редукторы непосредственно на валы исполнительных механизмов без применения соединительных муфт или дополнительных механических передач. Такая установка в сочетании с применением так называемых “реактивных штанг”  или фланцевых исполнений редуктора упрощает конструкцию и уменьшает габарит привода:

 

Описанным преимуществом могут обладать не только червячные редукторы, но и другие типы редукторов, за исключением, пожалуй, соосных цилиндрических, где такая установка невозможна из-за их конструктивных особенностей. Здесь следует отметить, что иногда отсутствие предохранительной муфты между выходным валом редуктора и валом приводимого в движение механизма может привести к поломке редуктора из-за приложения нештатной нагрузки к выходному валу, превышающей номинальный выходной момент редуктора. В таких случаях задача конструктора – либо обеспечить отсутствие вероятности приложения таких нагрузок, либо защитить от них привод, например, с помощью муфты.

 

Сказанное в большей степени относится именно к червячным редукторам из-за их самоторможения.

 

 

Недостатки червячных редукторов и построенных на них приводов

1. КПД червячного редуктора ниже, чем КПД цилиндрического. Причём КПД снижается с увеличением передаточного отношения. Это влечёт за собой потери энергии — фактор, который в современном мире ни в коем случае нельзя сбрасывать со счетов. Например, КПД червячного редуктора Ч-80 с передачей 1:80 российского производства составляет 58%. Остальные 42% — потери на необратимое рассеяние энергии. Этот недостаток обусловлен повышенным по сравнению с другими типами передач трением скольжения витков червяка о зубья червячного колеса. В этом смысле червячная передача похожа на передачу «винт-гайка скольжения», тоже не отличающуюся высоким КПД. В период приработки под нагрузкой в течение 200…250 часов КПД может составлять 90% от номинального.

2. Нагрев. Это – следствие предыдущего недостатка. Та кинетическая энергия, которая не была передана червячной передачей, превращается в тепло. Не зря на корпусах именно червячных редукторов выполнены рёбра, делающие их похожими на батареи центрального отопления.

Некоторые крупногабаритные червячные редукторы поставляются с вентиляторными крыльчатками на свободном торце быстроходного вала. В других случаях приходится организовывать принудительную циркуляцию масла в корпусе редуктора. Сказанное относится к редукторам с большой передаваемой мощностью (свыше 4…5 кВт). В случаях с меньшей мощностью дополнительные меры по отводу тепла, как правило, не требуются. Однако, нагрев корпуса червячного редуктора при его работе всегда имеет место.

3. Самоторможение (подробнее – см. п. 5 «преимуществ»). Его появление иногда вредно – в тех случаях, когда выходной вал требуется провернуть без включения привода червячного редуктора.

4. Ограничения по передаваемой мощности. Технической литературой не рекомендуется использовать червячную передачу при передаваемой мощности более 60 кВт (источник – Справочник конструктора-машиностроителя В. И. Анурьева, т. 2, стр. 606, издание 2001 г.). Червячные редукторы на более высокую мощность, однако, существуют. Это, в основном, глобоидные червячные редукторы, применяемые в специальных случаях (например, приводы лифтов и подъёмнкиов).

И всё же при выборе редуктора на такую мощность рекомендуется преимущество отдать цилиндрическим типам редукторов. Насколько мне известно, ведущие зарубежные производители червячных редукторов в основной своей массе выпускают червячные редукторы на передачу мощности до 15 кВт.

5. Люфт выходного вала. Такой люфт существует в любом из типов редукторов, однако, в червячных редукторах его величина, как правило, больше и увеличивается по мере износа.

6.Ресурс червячных редукторов принято считать ниже, чем цилиндрических. Это очень условное утверждение, но из-за наличия повышенного по сравнению с другими типами редукторов трения скольжения в зацеплении износ действительно имеет место. Российские производители редукторов предоставляют следующие данные по параметрам рабочего ресурса редукторов с разными типами передач:

• Червячные — не менее 10 000 часов;
• Цилиндрические редукторы — не менее 25 000 часов (данные завода «Редуктор», Санкт-Петербург).

7. Работа червячного редуктора в условиях неравномерных нагрузок на выходном валу, а так же при частых пусках-остановах не рекомендуется.

Применение червячных редукторов

Спектр применения чрезвычайно широк. Транспортеры, конвейеры, подъёмники, насосы, мешалки, приводы ворот, металлообрабатывающие станки, в том числе для выполнения фрезерных работ. Там, где требуется бюджетное решение по понижению частоты вращения привода и увеличению крутящего момента в условиях отсутствия значительных ударных нагрузок и невысокой периодичности включений, там ставьте червячный редуктор. Однако, всё же это слишком категоричное утверждение. Не претендуя на абсолютную непогрешимость против истины, попробую все же сформулировать основные рекомендации по применению червячных редукторов:

1. В случае, если не требуется самоторможения, и передаточное число редуктора должно быть больше 25 – применяйте цилиндро-червячные редукторы. КПД такого редуктора будет выше за счёт снижения передаточного отношения на червячной ступени. Соответственно – появится экономия затрат на электроэнергию и увеличение ресурса работы.

2. Не ставьте червячные редукторы в привода механизмов, находящихся под ударными нагрузками. При долговременной работе с ударами червячный редуктор может перегреваться, и у него резко снизится ресурс. Автор этих строк был свидетелем вскипания масла в редукторе, передающем мощность 4 кВт после нескольких часов его работы в качестве привода барабана шероховального устройства, на который воздействовала периодическая ударная нагрузка от ножа, срезающего шашки протектора изношенных покрышек.

3. Имеет большое значение схема установки редуктора в пространстве. Базовой и наиболее рекомендуемой по условиям смазывания передачи является схема, когда ось червяка – внизу, а ось колеса – вверху:

 

Возможна другая ориентация в пространстве, при заказе внимательно рассмотрите соответствие обозначения схемы расположения редуктора с действительностью! При наличии несоответствия из редуктора может вытечь масло, червяк может работать «всухую» или, наоборот, быть полностью погруженным в масло. Всё это ведёт к резкому сокращению ресурса. При верхнем расположении червяка техническая литература рекомендует снизить значение номинального крутящего момента на выходе на 20%.

4. Применение реактивной штанги или фланцевого крепления более предпочтительно, чем установка редуктора на лапах. См. п. 6 «Преимуществ».

5. Не рекомендую применять червячные редукторы в системах позиционирования. Имеющийся в передаче люфт может негативно влиять на точность (здесь, конечно, всё зависит от конкретных условий – если выходной вал соединен, например, с ходовым винтом, имеющим небольшой шаг, а требуемая точность позиционирования гайки ±1 мм, червячный редуктор вполне подойдет).

6. При выборе типа редуктора применительно к червячному всегда необходимо осознавать возможность появления самоторможения и всего, что из этого свойства вытекает. Не ставьте червячный редуктор на привод колёсной пары тележки, если её необходимо будет иногда катать вручную. Тяжело будет катать.

7. Перед пуском нового редуктора в работу под нагрузкой рекомендуется его обкатать в холостом режиме (без рабочей нагрузки или с пониженной нагрузкой) в течение 15…20 часов для приработки трущихся поверхностей.

8. Червячному редуктору в общем случае требуется более густая смазка, чем другим видам редукторов.

особенности и виды таких устройств, сферы использования

Червячный редуктор — один из классов механических редукторов. Он предназначен для изменения угловой скорости и вращательного момента, используется в разных сферах промышленности и хозяйства, отличается компактностью и низким уровнем шума.

Все самое важное о том, где и как применяется червячный редуктор, в чем его преимущества и как сделать правильный выбор, рассказывают эксперты компании «Мир Привода».

Виды червячных редукторов: полный обзор

Червячные редукторы отличаются высокими техническими характеристиками, компактностью и увеличенным передаточным числом. Главное при выборе определиться с видом редуктора, а затем — с его техническими параметрами (напряжением, частотой вращения, климатическим исполнением).

Классификация и особенности червячных редукторов:

• По числу ступеней. На выбор — одно-, двух- и многоступенчатые вариации. Чем больше ступеней, тем выше передаточное отношение. В червячных редукторах наибольшее распространение получили одноступенчатые пары;
• По материалу. В каталоге «Мир Привода» вы можете выбрать и заказать червячные редукторы с корпусом из литого чугуна или сварной стали. Чугунные модели весят больше, но при работе меньше вибрируют, стальные — проще в монтаже и обслуживании;
• По способу охлаждения. Для малогабаритных червячных редукторов применяется естественное охлаждение, для среднегабаритных и больших устройств — искусственное воздушное или водяное охлаждение.

Дополнительно червячные редукторы отличаются техническими характеристиками. У одних моделей выше рабочий ресурс, у других — уровень КПД.

Особенности червячных редукторов

Первое, что отличает червячные редукторы — компактность. Она достигается за счет скрещивания входного и выходного вала. С одной стороны это способствует удобной и быстрой сборке привода, а с другой — обеспечивает компактные габариты в сравнении с цилиндрическим, планетарным или другим редуктором.

• Передаточное число достигает 1:1000, а в отдельных случаях — еще больше. У червячных редукторов соотношение количества зубьев шестеренки на ведущем валу к шестеренке на ведомом валу гораздо выше, чем у других видов редукторов. От передаточного числа зависит, сколько полных оборотов совершает входной вал за время полного оборота тихоходного вала;
• Универсальность. Червячные редукторы отличаются надежной конструкцией и низким уровнем шума, поэтому применяются в разных машинах — даже тех, где действуют особые требования к бесшумности привода. Речь идет о металлообрабатывающих станках, бетономешалках и другом оборудовании;
• «Самоторможение». Это одна из главных особенностей червячных редукторов, означающая отсутствие обратимости. Если говорить проще, ведомый вал начинает самостоятельно затормаживаться при отсутствии вращения ведущего вала — того самого «червяка». Самоторможение возникает при передаточном числе от 35 и более;
• Эксплуатация в разных условиях. Обычно червячные редукторы применяются в регионах с умеренным климатом. Они могут использоваться внутри и снаружи помещений при температуре от -20 до +40°C. При низких температурах пуск червячного редуктора допускается при равномерном предварительном прогреве — в противном случае рабочий ресурс снижается.

Где и как применяются?

Чаще всего червячные редукторы применяются в промышленности. Они используются в металлургической, горнодобывающей, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности, а также в судо- и машиностроении.

Червячные редукторы от разных производителей применяются для работы медицинской техники, конвейерных лент, средств автоматизации, шлагбаумов. Часто они используются в оборудовании, предназначенном для разлива и фасовки продукции.

Другая сфера эксплуатации червячных редукторов — насосные и котельные. Они применяются для работы металлообрабатывающих и других станков, строительной и сельскохозяйственной техники. Червячные редукторы активно используют на птицефабриках — например, для работы электрических поилок.

Полезные рекомендации по выбору

Среди червячных редукторов хорошо зарекомендовали себя разные серии от производителей Batti Motors, Bonfiglioli, Chiaravalli. Они отличаются надежностью, долговечностью и увеличенным рабочим ресурсом — минимальное количество часов, в течение которых возможна эксплуатация оборудования.

Чтобы не ошибиться с выбором червячного редуктора, обязательно учитывайте наименование производителя, материал корпуса, комплектацию и технические характеристики:

• количество ступеней передачи,
• расположение осей,
• передаточное число,
• крутящий момент,
• мощность,
• скорость вращения вала,
• межосевое расстояние,
• вес.

Если вы затрудняетесь с выбором, обращайтесь за консультацией к менеджерам компании «Мир Привода» любым удобным способом.

Коротко о главном

Особенности, применение и технические характеристики червячных редукторов — что нужно запомнить:

• Червячные редукторы — механизмы, предназначенные для снижения угловой скорости и повышения вращающего момента;
• Конструкция таких редукторов включает одну или сразу несколько червячных передач, которые монтируются в одном корпусе из стали или чугуна;
• Главные преимущества червячных редукторов: компактность, низкий уровень шума и передаточное число, достигающее 1:1000;
• Червячные редукторы применяются для работы промышленного, строительного, сельскохозяйственного и другого оборудования;
• Количество ступеней передачи, передаточное число, крутящий момент — основные технические характеристики, которые важно учитывать при выборе механизма.

В каталоге «Мир Привода» — большой выбор червячных редукторов от надежных производителей Batti Motors, Bonfiglioli, Chiaravalli. Для удобства к каждой позиции представлено актуальное описание с ценами и техническими характеристиками.

 

Описание червячных передач

Что такое червячная передача?

Червячная передача представляет собой зубчатое колесо, состоящее из вала со спиральной резьбой, который входит в зацепление с зубчатым колесом и приводит его в движение. Червячные передачи — это шестерни старого типа и версия одной из шести простых машин. По сути, червячная передача представляет собой винт, упирающийся в то, что выглядит как стандартная прямозубая шестерня со слегка наклоненными и изогнутыми зубьями.

Он изменяет вращательное движение на 90 градусов, а также изменяется плоскость движения за счет положения червяка на червячном колесе (или просто «колесе»). Обычно они состоят из стального червяка и латунного колеса.

Рисунок 1. Червячная передача. Большинство червей (но не все) находятся внизу.

Как работают червячные передачи

Электродвигатель или двигатель передает мощность вращения через червяк. Червяк вращается против колеса, а поверхность винта давит на зубья колеса. Колесо прижимается к грузу.

Использование червячной передачи

Есть несколько причин, по которым можно выбрать червячную передачу вместо стандартной.

Во-первых, это высокий коэффициент редукции. Червячная передача может иметь огромное передаточное отношение без особых усилий — все, что нужно сделать, это добавить окружность колеса. Таким образом, вы можете использовать его либо для значительного увеличения крутящего момента, либо для значительного снижения скорости. Обычно для достижения того же уровня редукции, что и для одинарной червячной передачи, требуется несколько передаточных чисел обычной передачи, а это означает, что пользователи червячных передач имеют меньше движущихся частей и меньше мест для отказа.

Второй причиной использования червячной передачи является невозможность изменить направление мощности. Из-за трения между червяком и колесом колесо с приложенной к нему силой практически не может привести червяк в движение.

На стандартной передаче вход и выход можно поворачивать независимо, если приложено достаточное усилие. Это требует добавления обратного упора к стандартной коробке передач, что еще больше усложняет набор шестерен.

Почему бы не использовать червячные передачи

Есть одна особенно очевидная причина, по которой червячную передачу не следует выбирать стандартной: смазка. Движение между червяком и зубчатым колесом полностью скользящее. В контакте или взаимодействии зуба нет компонента качения. Это делает их относительно трудно смазываемыми.

Требуемые смазочные материалы обычно имеют очень высокую вязкость (ISO 320 и выше), и поэтому их трудно фильтровать, а требуемые смазочные материалы, как правило, специализируются на том, что они делают, и требуется, чтобы продукт был на месте специально для этого типа оборудования.

Смазка червячной передачи

Основная проблема с червячной передачей заключается в том, как она передает мощность. Это благо и проклятие одновременно. Спиралевидное движение позволяет добиться значительного уменьшения на сравнительно небольшом пространстве для того, что требуется, если бы использовалась стандартная косозубая передача.

Это спиральное движение также приводит к тому, что основным способом передачи энергии является невероятно проблематичное состояние. Это широко известно как трение скольжения или износ скольжения.

В типичном наборе зубчатых колес мощность передается в точке пиковой нагрузки на зуб (известной как вершина или делительная линия), по крайней мере, в условиях износа при качении. Скольжение происходит по обе стороны от вершины, но скорость относительно низкая.

В червячной передаче скользящее движение является единственной передачей мощности. При скольжении червяка по зубу колеса он медленно стирает смазочную пленку, пока смазочной пленки не остается, и в результате червяк трется о металл колеса в режиме граничной смазки. Когда поверхность червяка отрывается от поверхности колеса, она захватывает больше смазки и начинает процесс заново при следующем обороте.

Трение качения на типичном зубчатом колесе требует небольшого количества смазочной пленки для заполнения пространств и разделения двух компонентов. Поскольку скольжение происходит по обе стороны вершины зуба шестерни, для преодоления этой нагрузки требуется немного более высокая вязкость смазки, чем строго необходимая для износа качения. Скольжение происходит с относительно небольшой скоростью.

Червяк на червячной передаче крутится, и при вращении давит от нагрузки, воздействующей на колесо. Единственный способ предотвратить соприкосновение червяка с колесом — это иметь достаточно большую толщину пленки, чтобы не стереть всю поверхность зуба до того, как эта часть червяка выйдет из зоны нагрузки.

Для этого сценария требуется специальный вид смазки. Мало того, что это должна быть смазка с относительно высокой вязкостью (и чем выше нагрузка или температура, тем выше должна быть вязкость), она должна иметь какой-то способ помочь преодолеть существующие условия скольжения.

Прочтите Правильный способ смазывания червячных передач, чтобы узнать больше по этой теме.

Вязкость

Вязкость является основным фактором, препятствующим соприкосновению червяка с колесом в червячной передаче. В то время как нагрузка и размер зубчатой ​​передачи определяют требуемую смазку, ISO 460 или ISO 680 довольно распространены, а ISO 1000 не является чем-то необычным. Если вы когда-либо пытались фильтровать этот диапазон вязкости, вы знаете, что это проблематично, потому что, вероятно, ни один из фильтров или насосов, которые у вас есть на месте, не будет подходящего размера или номинала для правильной работы.

Поэтому вам, вероятно, потребуется специальный насос и фильтр для этого типа устройства. Вязкая смазка требует медленной работы насоса, чтобы смазка не активировала байпас фильтра. Также потребуется фильтр с большой площадью поверхности, чтобы смазка могла проходить через него.

Типы смазочных материалов для поиска

Одним из типов смазочных материалов, обычно используемых с червячными передачами, являются редукторные масла на минеральной основе. Нет никаких присадок, которые можно было бы добавить в смазку, чтобы она могла преодолевать износ скольжения на неопределенный срок, но комбинация натуральных или синтетических жирных добавок в компаундированных трансмиссионных маслах обеспечивает хорошую смазывающую способность, обеспечивая дополнительную меру защиты от контакта металла с металлом. .

Другим типом смазочного материала, обычно используемым с червячными передачами, являются промышленные редукторные масла на минеральной основе с противозадирными свойствами. Есть некоторые проблемы с этим типом смазки, если вы используете червячную передачу с компонентом из желтого металла (латуни). Однако, если у вас относительно низкие рабочие температуры или на поверхности зубьев шестерни нет желтого металла, эта смазка работает хорошо.

Редукторные смазки на основе полиальфаолефинов (ПАО) хорошо работают в червячных передачах, поскольку они естественным образом обладают хорошими смазывающими свойствами. С трансмиссионным маслом PAO необходимо следить за пакетом присадок, потому что они могут иметь противозадирные присадки. Обогащенное трансмиссионное масло для стандартных условий эксплуатации с противоизносными свойствами (AW), как правило, приемлемо, но убедитесь, что его свойства совместимы с большинством металлов.

Автор рекомендует внимательно следить за металлами износа при анализе масла, чтобы убедиться, что пакет AW не настолько реактивен, чтобы вызвать значительное выщелачивание из латуни. Эффект должен быть намного меньше, чем тот, который можно было бы увидеть с EP, даже при наихудшем сценарии реактивности AW, но он может проявиться при испытаниях металлов. Если вам нужна смазка, способная выдерживать более высокие или более низкие температуры, чем обычно, возможно, имеется подходящий продукт на основе полиальфаолефинов.

Полиалкиленгликоли (ПАГ), четвертый тип смазочных материалов, становятся все более распространенными. Эти смазочные материалы обладают превосходными смазывающими свойствами и не содержат восков, которые вызывают проблемы при низких температурах со многими минеральными смазочными материалами, что делает их отличным выбором для работы при низких температурах. Следует соблюдать осторожность при использовании масел PAG, поскольку они несовместимы с минеральными маслами, некоторыми уплотнениями и красками.

Металлургия червячных передач

Наиболее распространенные червячные передачи состоят из латунного колеса и стального червяка. Это связано с тем, что латунное колесо обычно легче заменить, чем сам червяк. Колесо сделано из латуни, потому что оно предназначено для жертвоприношения.

В случае соприкосновения двух поверхностей червяк практически не изнашивается, потому что колесо более мягкое, и, следовательно, большая часть износа приходится на колесо. Отчеты об анализе масла для этого типа агрегата почти всегда показывают некоторый уровень меди и низкий уровень железа — в результате жертвенного колеса.

Это латунное колесо создает еще одну проблему в уравнении смазки червячных передач. Если в маслосборник червячной передачи с латунным колесом залить сернисто-фосфорное трансмиссионное масло EP, и температура будет достаточно высокой, присадка EP активируется. В обычных стальных шестернях эта активация создает тонкий слой окисления на поверхности, который помогает защитить зубья шестерни от ударных нагрузок и других экстремальных механических условий.

Однако на поверхности латуни активация противозадирной присадки приводит к значительной коррозии из-за серы. За короткое время можно потерять значительную часть нагрузочной поверхности колеса и нанести серьезный ущерб.

Прочие материалы
Некоторые из менее распространенных материалов, используемых в червячных передачах, включают:

Стальной червяк и стальное червячное колесо — В этом приложении нет усложнений EP латунной передачи, но в подобном редукторе нет места для ошибок. Ремонт червячных передач с использованием такой комбинации металлов обычно более дорогостоящий и требует больше времени, чем ремонт червячных передач из латуни и стали. Это связано с тем, что перенос материала, связанный с отказом, делает червяк и колесо непригодными для восстановления.

Латунный червяк и латунное червячное колесо . Это применение, скорее всего, используется в ситуациях с умеренными и легкими нагрузками, поскольку латунь может выдерживать только меньшую нагрузку. Выбор смазки для этой комбинации металлов является гибким из-за более легкой нагрузки, но все же необходимо учитывать ограничения по добавкам в отношении противозадирных свойств из-за желтого металла.

Пластмасса на металле, на пластмассе и другие подобные комбинации — обычно используется в приложениях с относительно легкими нагрузками, таких как робототехника и автомобильные компоненты. Выбор смазки зависит от используемого пластика, поскольку многие разновидности пластика реагируют на углеводороды в обычной смазке, и поэтому потребуются смазочные материалы на основе кремния или другие нереакционноспособные смазки.

Хотя червячная передача всегда будет иметь несколько сложностей по сравнению со стандартным комплектом шестерен, она может быть эффективным и надежным элементом оборудования. При небольшом внимании к настройке и выбору смазки червячные передачи могут обеспечить надежную работу, а также любой другой тип зубчатых передач.

Похожие материалы
Рэй Тибо. «Смазка червячных передач». Журнал для смазки машин . Май-июнь 2001 г.

Об авторе

Червячные передачи | KHK Производитель зубчатых колес

• ВЕРШИНА
>
• Червячные передачи

Что такое червячная передача?

Червячная передача представляет собой редуктор со смещенным валом, который передает движение между двумя валами, которые не пересекаются и не параллельны. Несмотря на то, что он компактен, он может обеспечить значительное снижение скорости.
Червячная передача представляет собой резьбу, нарезанную на круглом стержне, а червячное колесо представляет собой шестерню, которая входит в зацепление с червяком под углом 90 градусов. Комплект из червяка и червячного колеса называется червячной передачей.
Его история настолько стара, что его существование описано Архимедом примерно в 250 г. до н.э.

Существует примерно два типа червячных передач.
Один из них представляет собой цилиндрический червяк, который зацепляется с червячным колесом как пара, образуя «цилиндрическую червячную передачу».
Другая — «барабанная червячная передача», представляющая собой пару, состоящую из барабанного червяка и червячного колеса.
Последний тип также называют «червячной зубчатой ​​передачей».

При использовании червячной передачи можно получить компактное и высокоскоростное передаточное число по сравнению с прямозубыми передачами.
Передаточное отношение определяется комбинацией количества витков червяка и количества зубьев на червячном колесе. Например, в случае червячных передач стандартных передач KHK можно получить передаточное отношение максимум до 1/120.

Червячные передачи имеют такие преимущества, как низкий уровень шума и низкая вибрация, но поскольку передача мощности осуществляется посредством скользящего контакта, они также имеют недостаток, заключающийся в сохранении тепла, и их эффективность передачи невелика (в случае цилиндрической червячной передачи общий КПД составляет около 30-60%).

Для уменьшения износа червяки обычно изготавливают из более твердого материала, чем червячные колеса.
Для стандартных зубчатых передач KHK для червяков используются механическая конструкционная углеродистая сталь (S45C), механическая конструкционная легированная сталь (SCM440), нержавеющая сталь и т. д. инженерный пластик) используются для червячного колеса.

Ход левой и правой поверхностей зубьев червяка обычно одинаков, однако существует также другой тип, называемый червячной передачей с двойным ходом, который изготавливается с разным шагом для двух поверхностей.
При использовании червячной передачи последнего типа можно перемещать червяк в осевом направлении с помощью регулировочной шайбы, которая позволяет регулировать люфт. В случаях, например, когда из-за износа зубьев требуется повторная регулировка люфта, ее можно выполнить без изменения межосевого расстояния между червяком и червячной передачей.

При использовании червячной передачи червяк является ведущим, а червячное колесо — ведомым валом. Когда угол подъема червяка особенно мал, вращение червяка за червячное колесо становится невозможным.
Это состояние называется самоблокировкой, и ожидается результат предотвращения обратного движения. Однако, поскольку это не полностью надежная функция, желательно использовать ее в сочетании с другим методом, когда требуется полное предотвращение реверсирования.

Примеры применения червячных передач включают редукторы скорости, лифты, станки, цепные блоки, рыболовные катушки и автомобильные усилители рулевого управления.

Ссылки по теме :
Смазка шестерен

Пожалуйста, укажите здесь номер детали для цены и чертежа шестерни

ВНИМАНИЕ: Использование чертежей САПР
Профиль зуба, показанный на чертеже САПР, отличается от фактического профиля зубчатого колеса.
Также обратите внимание, что детали любой фаски, скругления или прорези на чертеже САПР могут отличаться от реальных значений или формы на реальном изделии.

Как использовать червячные передачи

С помощью этих технических данных вы можете просмотреть исчерпывающую информацию о передачах KHK, включая их характеристики, а также советы и предупреждения при их выборе и использовании.

SW

Стальные червяки

Модуль: 0,5–6
Количество заходов: 1–2
Материал: S45C
Закалка: нет доступный по низкой цене и отличному удобству использования.

Сопряженная червячная передача: BG, CG, PG, DG

Щелкните здесь, чтобы выбрать червячную передачу

SWG

Заземляющие червяки

Модуль: 1–6
Количество пусков: 1–3
Материал: S4085C
Закалка : Индукционная закалка зубьев шестерни
Покрытие зубьев : Шлифованные зубья
Сорт : KHK W001 2

Червяки, которые были закалены и отшлифованы с хорошим балансом точности, износостойкости и стоимости.
Возможны вторичные операции, кроме зубов.

Сопряженная червячная передача: AG

Нажмите здесь, чтобы выбрать червячную передачу

SUW

Червяки из нержавеющей стали

Модуль: 0,5–30081 Покрытие зуба: Зубчатый (нешлифованный)
Сорт: KHK W001 4

Червяки из нержавеющей стали с защитой от ржавчины.

Сопряженная червячная передача: BG, CG, PG, DG

Щелкните здесь, чтобы выбрать червячную передачу

KWG

Шлифованные червячные валы

Модуль: 0,5 – 6
Количество пусков: 0,5 – 1 S080 Материал:

1 : Термическая очистка, индукционная закалка зубьев шестерни
Покрытие зубьев : Шлифованные зубья
Сорт : KHK W001 2

Червяки с валами, подвергнутыми отпуску, закалке и шлифовке, обладают превосходной точностью, прочностью и устойчивостью к истиранию.
Вторичные операции можно делать, кроме зубов.

Сопряженная червячная передача: модуль AG 0,5–1,5, AGF

Нажмите здесь, чтобы выбрать червячную передачу

Модуль: 1,5–4
Число пусков: 1
Материал: SCM440 обработка : Шлифованные зубья
Класс : KHK W001 1

Двойные червяки (с валами), которые были отпущены, закалены и отшлифованы, имеют превосходную точность, прочность и стойкость к истиранию.
Вторичные операции можно делать, кроме зубов.
Перемещение в осевом направлении отрегулирует люфт.

Сопряженная червячная передача: AGDL

Нажмите здесь, чтобы выбрать червячную передачу. Нажмите здесь, чтобы выбрать червячную направляющую. Закалка : Нет
Покрытие зуба : Шлифованное (нешлифованное)
Сорт : KHK W002 4

Червячные колеса из фосфористой бронзы с отличной износостойкостью.
Используется в сочетании с SW и SUW.

Сопряженный червяк: SW, SUW

Нажмите здесь, чтобы выбрать червячные передачи

CG

Червячные колеса из серого чугуна

Модуль: 1–6
Передаточное отношение: 10–120
Отсутствует Закалка : 0FC20081 : Режущий (нешлифованный)
Класс : KHK W002 4

Чугунные червячные колеса, недорогие и подходят для легких нагрузок.
Используется в сочетании с SW и SUW.

Ответный червяк: SW, SUW

Щелкните здесь, чтобы выбрать червячные передачи

PG

Пластиковые червячные колеса

Модуль: 1 – 3
Передаточное число: 10 – 50
Материал: MC901
Закалка: Нет : KHK W002 5 эквивалент

Червячные колеса из нейлона MC. Можно использовать без смазки.
Используется в сочетании с SW и SUW.

Сопряженный червяк: SW, SUW

Нажмите здесь, чтобы выбрать червячные передачи

DG

Пластиковые червячные колеса

Модуль : 0,5 – 0,8
Передаточное отношение : 10 – 60
Материал : Полиацеталь
Закалка : Нет
Покрытие зуба : Зубчатый (нешлифованный)
Сорт : KHK W002 5

Червячные колеса из полиацеталя.
Используется в сочетании с SW и SUW.

Сопряженный червяк: SW, SUW

Щелкните здесь, чтобы выбрать червячные передачи

AG

Червячные колеса

Модуль: 1 – 6
Передаточное отношение: 10 – 60
Материал: 18 Toth 1009 Закалка: 8 CAC2oth) 00BC2oth отделка : Cut (без шлифовки)
Сплав: KHK W002 2

Червячные колеса из алюминиевой бронзы с хорошим балансом между обрабатываемостью и износостойкостью.
Используется в сочетании с SWG.

Сопряженный червяк: SWG

Нажмите здесь, чтобы выбрать червячную передачуНажмите здесь, чтобы выбрать серию E для AG

AG

Червячные колеса

Модуль: 0,5–1,5
Передаточное число: 70–60
Закалка : Нет
Покрытие зуба : Зубчатый (нешлифованный)
Сплав : KHK W002 2

Изготовлен из алюминиевой бронзы, обладает отличной износостойкостью. Широкий выбор доступен для этого пункта.

Сопряженный червяк: KWG

Щелкните здесь, чтобы выбрать червячные передачи

AGF

Червячные колеса

Модуль: 2–6
Передаточное число: 10–60 Зуб (нешлифованный)
Сорт: KHK W002 2

Червячные колеса из алюминиевой бронзы с хорошим балансом между обрабатываемостью и износостойкостью.
Используется в сочетании с KWG.

Сопряженный червяк: KWG

Нажмите здесь, чтобы выбрать червячную передачу. Нажмите здесь, чтобы выбрать серию E для AGF

AGDL

Дуплексные червячные колеса

Модуль: 1,5–4
Передаточное отношение: 20–610 : 900AC2 Материал) (CAl20–612 : 900AC2)
Закалка : Нет
Покрытие зуба : Обточка (нешлифованная)
Сорт : KHK W002 1

Дуплексные червячные колеса из алюминиевой бронзы с превосходной точностью и хорошим балансом между обрабатываемостью и износостойкостью.
Используется в сочетании с KWGDL или KWGDLS.

Сопряженный червяк: KWGDL, KWGDLS

Щелкните здесь, чтобы выбрать червячную передачу. Щелкните здесь, чтобы перейти к руководству по червячной передаче. Щелкните здесь, чтобы перейти к серии E для AGDL. Вы можете проверить комбинации стандартных червяков и червячных передач KHK в увеличенной таблице.

Червячная передача – компактная конструкция

Эта статья воспроизводится с разрешения.
Масао Кубота, Haguruma Nyumon , Tokyo: Ohmsha, Ltd. , 1963.

Червячная передача — это один из типов зубчатых передач, в котором два вала расположены под прямым или почти прямым углом и не пересекаются. Есть один или несколько зубьев, которые имеют форму винта, в результате чего шестерня выглядит как червяк. Сопряженная шестерня называется червячным колесом; вместе они называются червяком и червячным колесом или просто червячной передачей (устройство червячной передачи). Как показано на рис. 6.1, можно добиться снижения скорости с большим передаточным числом на небольшом пространстве по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами. Поэтому, когда требуется большое снижение скорости за один быстрый ход, обычной практикой является использование червяка в качестве первичного двигателя. Однако в редких случаях червячное колесо используется в качестве основного двигателя для увеличения скорости.

Рисунок 6.1 Сравнение размеров червячной и цилиндрической шестерни
1. Передаточное число 1 : 126
2. 1512 зубьев/диаметр 40 футов
3. 12 зубьев/диаметр 4 фута

Происхождение червячной передачи

3 9 В случае, когда две оси не пересекаются, рассмотрим пару винтовых передач, в которых зубья шестерни уменьшены до одного или нескольких зубьев. Тогда шестерня принимает форму обычного винта, и можно добиться значительного снижения скорости, как показано на рис. 6.2 (а). В этот момент зацепление является точечным контактом и может нести только небольшую нагрузку и имеет тенденцию создавать трение. Однако, используя червячную фрезу в форме шестерни и вращая фрезу, эквивалентную движению червяка относительно червячного колеса, можно получить зубчатую передачу с линейным контактом. Это обычная червячная передача, показанная на рис. 6.2(b), где маленькая шестерня — это червяк, а большая — червячное колесо.

Рисунок 6.2 Типы червячных передач
(Слева) Цилиндрическая червячная и косозубая передача
(В центре) Цилиндрическая червячная и червячная передача
(Справа) Червячная и червячная передача в форме песочных часов

Поскольку два вала обычно расположены под прямым углом , остальная часть обсуждения будет сосредоточена на этой конфигурации. Поверхность зуба вышеупомянутой червячной передачи представляет собой огибающую поверхность червяка. Однако, если рассматривать поперечное сечение, перпендикулярное валу червячного колеса, оно становится зацеплением реечной шестерни, в котором поверхность зуба червяка является рейкой, а поверхность зуба червяка — шестерней. Поперечное сечение, нормальное к валу червячного колеса, включая червячный вал, называется центральным поперечным сечением. Эта поверхность является границей между наступающей и удаляющейся стороной червяка. Как показано на рис. 6.3, ситуация контакта между ними существенно отличается.

Общая касательная в произвольной точке на линии контакта на обеих поверхностях червячного колеса всегда проходит через точку контакта (точку шага) двух шаговых цилиндров и пересекает линию, параллельную валу червячного колеса (линия шага, P1P2 , на рис. 6.4).

Существует множество форм зубьев червяков, но для удобства производства часто используется поверхность закручивания линейного переплетения или приближение к поверхности закручивания линейного переплетения. Обычно это трапеция, основанная на центральном поперечном сечении, поперечном сечении, перпендикулярном зубу или перпендикулярном поперечному сечению корня. Однако есть и другие, такие как эвольвентные червяки, использующие эвольвентные геликоиды, и конволютные червяки, использующие прямую линию, которая пересекает образующую эвольвентного червяка в качестве образующей. 9Рис. 6.3 (Наступающая и отступающая сторона червяка) (Поверхность левого зуба червяка является рабочей поверхностью)

Для увеличения грузоподъемности иногда используются червяки с различной формой зубьев, например, когда центральное поперечное сечение представляет собой дугу окружности или различные второстепенные кривые. Считайте каждое поперечное сечение параллельным центральному поперечному сечению, а точку шага — границей, отступающая дуга представляет собой более гладкую сетку, чем наступающая дуга, как в зацеплениях прямозубых зубчатых колес. Следовательно, бывают случаи, когда червяк смещается отрицательно (увеличьте аддендум червяка и уменьшите его дедендум), так что большая часть сетки окажется на отступающей дуге (рис. 6.5). В частности, если червяк должен быть сплошным, желательно, чтобы сумма числа зубьев обеих шестерен была больше 40.

. Поверхность шага
3. Центральное сечение
4. Линия, образующая шаг
5. Линия намотки шага
6. Дуга отступающей стороны
7. Дуга наступающей стороны
8. Вращение червяка
9. Вид сверху контактной линии на червяке
10 .Область создания сетки
11. Старт
12. Концевой

Ход на правой и левой зубчатых поверхностях червяков обычно одинаков. Если его изменять, как показано на рис. 6.6, так, чтобы толщина зуба червяка постепенно менялась в направлении вала, то можно регулировать люфт, перемещая червяк в направлении его вала. Это называется двухзаходной червячной передачей (дуплексной червячной передачей) и используется для точного устранения люфта, например, в главной червячной передаче зубофрезерного станка.

Рисунок 6.6 Червячная передача с двумя заходами


(a) Червячная передача с двумя заходами

(b) Центральное сечение червячной передачи с двумя заходами
1. Максимальная величина регулировки ≈ та
2. Направление регулировки

Количество витков в червяках

Количество витков в червяке — это количество зубьев в червяке.

Передаточное отношение червячной пары и червячной передачи получают путем деления числа зубьев червячной передачи на число витков червяка.

При числе витков червяка, равном единице, червячный вал делает один оборот, и червячная передача перемещается на один зуб, а при числе витков червяка, равном 2, червячная передача перемещается только на два зуба. Это указывает на то, что набор червячной передачи может обеспечить большое снижение скорости за один шаг. Кстати, когда червь содержит более двух потоков, он называется многопоточным червем.

На фотографии ниже слева показан SW2-R1, стандартный червь KHK, а на фотографии справа показан SW2-R2. Количество потоков SW2-R1 равно одному (красная линия), а количество потоков SW2-R2 равно двум (красная и синяя линии). Для этих двух угол опережения зубов также отличается.

SW2-R1


SW2-R2


При изменении числа витков червяка меняется и сопряженная червячная передача. В случае стандартных зубчатых колес KHK, двухзаходный SW2-R2, например, нельзя использовать с CG2-50R1, который должен соответствовать однозаходному червяку. Кроме того, в качестве набора червячных передач есть правая и левая резьбы, так что, например, червяк с правой и левой резьбой нельзя использовать вместе.

Между прочим, приведенная ниже комбинация одинарной резьбы дает коэффициент снижения скорости 50, а комбинация двойной резьбы дает коэффициент снижения скорости 25. ниже кратко описано, как использовать дуплексные червячные передачи.

Чтобы отрегулировать люфт червячной передачи или уменьшить увеличенный люфт из-за износа, очень трудно изменить межосевое расстояние между червячной передачей и червяком без возможной серьезной модификации конструкции. Дуплексная червячная передача была разработана для решения этой проблемы и подходит для применений, где требуется высокая точность с малым люфтом. В этой системе сторона червячной передачи имеет такую ​​же толщину зуба по окружности, как и другие цилиндрические шестерни, но на стороне червяка для противоположной поверхности зуба используются разные ходы, что приводит к постоянному изменению толщины зуба. После того, как межосевое расстояние зафиксировано, фактическая регулировка люфта выполняется путем перемещения червяка в осевом направлении с помощью прокладок или винтов. Стандартные дуплексные червячные передачи KHK рассчитаны на изменение люфта на 0,02 мм при осевом перемещении червяка на 1 мм. Во всех случаях мы не рекомендуем нулевой люфт, так как необходимо поддерживать определенный уровень люфта, чтобы не допустить разрыва масляной пленки.

Принцип самоблокировки червячных передач

Самоблокировка означает невозможность привода червяка с помощью червячного колеса, и эта функция используется в таких вещах, как системы предотвращения реверса и механизмы наматывания.

Склонность червячной передачи к самоблокировке увеличивается по мере уменьшения угла опережения (самоблокировка становится легче).
Чем больше угол опережения, тем меньше самоблокировка.

Количество витков червяка

При одинаковых модулях и шагах червяков угол подъема становится больше по мере увеличения числа витков, т. е. легче самостопориться при меньшем числе витков.

Делительный диаметр червяка

При одинаковых модулях червяков и количестве витков угол подъема становится меньше по мере увеличения делительного диаметра, т. е. при большем делительном диаметре самостопориться легче.

Когда угол опережения мал

Поскольку сила, показанная красной стрелкой, мала, сила поворота

При большом угле опережения

Поскольку сила, показанная красной стрелкой, велика, сила поворота больше коэффициента трения, самоблокировка не происходит.

Другие

ШВП имеют низкий коэффициент трения из-за контакта качения на винте.
Несмотря на то, что сила, показанная красной стрелкой, мала, сила вращения больше коэффициента трения, и самоблокировка отсутствует.

Проблемные области самоблокирующегося

Поскольку самоблокирующийся механизм зависит от коэффициента трения, ему не хватает стабильности.

• Даже при одинаковом угле подъема затруднена самоблокировка материалов с малым коэффициентом трения (μ)
  Пример:
  Комбинация материалов/коэффициент трения
  железо и железо/около 0,3
  Сочетание материалов/коэффициент трения
  железо и алюминий бронза/около 0,2
  Сочетание материалов/коэффициент трения
  железо и бронза / около 0,15
• Коэффициент трения изменяется со скоростью
  В неподвижном состоянии статическое трение высокое, но по мере увеличения скорости оно становится динамическим трением, и коэффициент трения уменьшается. При наличии вибрации возможно обратное вращение.
• Коэффициент трения меньше при низкой шероховатости поверхности.
  Трудно самостопориться шлифованными червяками.

Червячная передача «Песочные часы»

Эта статья воспроизводится с разрешения.
Masao Kubota, Haguruma Nyumon , Tokyo: Ohmsha, Ltd., 1963.

Существуют специальные типы червячных передач, делительная поверхность которых достигается за счет вращающейся дуги, которая соответствует части, ближайшей к червяку делительной окружности вокруг червячного вала в центральной секции (см. рис. 6.2(в)), таким образом, формируя профиль зуба червячной передачи в центральной части, формируя выемку с помощью фрезы, соответствующей профилю зуба, затем формируя зубья червячной передачи с помощью фрезы. чей профиль зуба такой же, как у нижней части, или путем обеспечения нижней части червячной передачи и изготовления червяка с помощью фрезы, подходящей для нижней части. Червяк Хиндли или конический червяк соответствуют первому и имеют прямолинейный профиль зубьев в центральной части, как на рис. 6.9., в то время как плоская червячная передача соответствует последнему и использует плоскую поверхность в качестве основания червячной передачи. В некоторых червячных передачах используется эвольвентная косозубая передача.