Червячная и шестеренная передача

Червячные передачи состоят из червяка и шестерни (иногда называемой червячным колесом) с непараллельными, непересекающимися валами, ориентированными под углом 90 градусов друг к другу. Червяк аналогичен винту с V-образной резьбой, а шестерня — прямозубой шестерне. Червяк обычно является приводным компонентом, при этом резьба червяка перемещает зубья шестерни. Как и шариковый винт, червяк в червячной передаче может иметь один или несколько витков — то есть на червяке имеется несколько витков резьбы. Для червяка с одним витком каждый полный оборот (360 градусов) перемещает шестерню на один зуб. Таким образом, шестерня с 24 зубьями обеспечит передаточное число 24:1. Для червяка с несколькими витками передаточное число равно количеству зубьев на шестерне, деленному на количество витков на червяке. (Это отличается от большинства других типов зубчатых передач, где передаточное число зависит от диаметров двух компонентов.) Зацепление червяка и шестерни представляет собой сочетание скольжения и качения, но при высоких передаточных числах преобладает скользящий контакт. Это скольжение вызывает трение и нагрев, что ограничивает КПД червячных передач до 30–50 процентов. Для минимизации трения (и, следовательно, нагрева) червяк и шестерня изготавливаются из разнородных металлов — например, червяк может быть изготовлен из закаленной стали, а шестерня — из бронзы или алюминия. Хотя скользящий контакт снижает КПД, он обеспечивает очень тихую работу. (Использование разнородных металлов для червяка и шестерни также способствует тихой работе.) Это делает червячные передачи пригодными для использования там, где необходимо минимизировать шум, например, в лифтах. Кроме того, использование более мягкого материала для шестерни позволяет ей поглощать ударные нагрузки, например, те, которые возникают в тяжелом оборудовании или дробильных машинах. Главное преимущество червячных передач заключается в их способности обеспечивать высокие передаточные числа и, соответственно, высокое увеличение крутящего момента. Они также могут использоваться в качестве редукторов скорости в низко- и среднескоростных режимах работы. И, поскольку их передаточное число основано только на количестве зубьев шестерни, они более компактны, чем другие типы шестерен. Как и мелкошаговые ходовые винты, червячные передачи обычно самоблокируются, что делает их идеальными для подъемных и толкающих механизмов.