Червячная передача

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Worm Gear and Pinion.jpg
Разводной ключ имеет червячную передачу
Worm Gear.gif

Червя́чная переда́ча (зубчато-винтовая передача) — механическая передача, осуществляющаяся зацеплением червяка и сопряжённого с ним червячного колеса[1] (для преобразования угловой скорости и усилия вращения) или гайки (для линейных перемещений).

Конструкция[править | править код]

Червяк представляет собой винт со специальной резьбой, в случае эвольвентного профиля колеса форма профиля резьбы близка к трапецеидальной.[2] На практике применяются однозаходные, двухзаходные и четырёхзаходные червяки.[2]

Червячное колесо представляет собой зубчатое колесо. В технологических целях червячное колесо, как правило,[2] изготавливают составленным из двух материалов: венец — из дорогого антифрикционного материала (например, из бронзы), а сердечник — из более дешёвых и прочных сталей или чугунов.

Входной и выходной валы передачи скрещиваются, обычно (но не всегда) под прямым углом.

Функционирование[править | править код]

Передача предназначена для существенного увеличения крутящего момента и, соответственно, уменьшения угловой скорости. Ведущим звеном является червяк. Червячная передача без смазки и вибрации обладает эффектом самоторможения и является необратимой: если приложить момент к ведомому звену (зубчатому колесу), из-за сил трения передача работать не будет. Однако это свойство начинает проявляться при передаточных числах от 35 и выше. Хотя более корректно 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°. При меньшем угле, если начать вращать червячное колеса, то оно начнёт проворачивать и сам червяк.[3]

Передаточные отношения червячной передачи закладываются в пределах от 8 до 100, а в некоторых случаях — до 1000.[1]

Достоинства и недостатки[править | править код]

Червячная передача обладает эффектом самоторможения и является необратимой, что делает её идеальной для тяжёлых рулевых механизмов, как показано здесь, на старом паровом грузовике Foden
Механический счётчик имеет червячную передачу
Гитарные колки также имеют червячную передачу
  • Достоинства:
    • Плавность работы;
    • Малошумность;
    • Большое передаточное отношение одной пары, — червячные редукторы с большим передаточным числом значительно компактнее и легче, чем эквивалентные шестеренчатые, и менее материалоёмки;
    • Самоторможение — при некоторых передаточных отношениях;
    • Повышенная кинематическая точность.
  • Недостатки:
    • Повышенные требования к точности сборки, необходимость точной регулировки.
    • При некоторых передаточных соотношениях передача вращения возможна только в одном направлении — от винта к колесу. (для некоторых механизмов может считаться достоинством).
    • Существенное взаимное проскальзывание рабочих поверхностей, отсюда:
      • Высокие требования к геометрической точности и прочности поверхностей трения;
      • Сравнительно низкий КПД (целесообразно применять при мощностях менее 100 кВт);
      • Большие потери на трение с тепловыделением, необходимость специальных мер по интенсификации теплоотвода;
      • Повышенный износ и склонность к заеданию;
      • Необходимость компенсации осевых усилий, возникающих в опорах червячного вала.

Указанные недостатки обусловлены связанной с геометрией передачи невозможностью получения жидкостного трения.[4]

Классификация[править | править код]

Червяки различают по следующим признакам:

  • по форме образующей поверхности:
  • по направлению линии витка:
    • правые;
    • левые.
  • по числу заходов резьбы:
    • однозаходные;
    • многозаходные.
  • по форме винтовой поверхности резьбы:
    • с архимедовым профилем;
    • с конволютным профилем;
    • с эвольвентным профилем;
    • трапецеидальный.

Зубчатые колёса различают по следующим признакам:

  • по профилю зуба:
    • прямой — (контакт по точке, малонагруженные передачи);
    • вогнутый — «охватывающий» червяк (контакт по линии);
    • роликовый — зубья вырожденного сектора заменены гребневым роликом.
  • по типу зубчатого колеса:
    • полное колесо (с передачей непрерывного вращения);
    • зубчатый сектор (с поворотом сектора на ограниченный угол);
    • вырожденный сектор с роликом (в паре с глобоидальным червяком — рабочая длина сектора меньше рабочей длины червяка, возможна передача большого момента).

Применение[править | править код]

Червячная передача главным образом применяется в червячных редукторах.

Достаточно часто червячные передачи используются в системах регулировки и управления — самоторможение обеспечивает фиксацию положения, а большое передаточное отношение позволяет достичь высокой точности регулирования (управления) и (или) использовать низкомоментные двигатели. Весьма распространенное применение пары типа «глобоидальный червяк с роликовым сектором» — рулевое управление автомобилей.

Благодаря этим же характеристикам червячные передачи и червячные редукторы широко применяются в подъёмно-транспортных машинах и механизмах (например, лебёдках).

Часто в виде червячной пары изготавливаются механизмы натяжения струн (колковая механика) музыкальных инструментов, например, гитары.[5] В данном применении полезным оказывается эффект самоторможения (необратимость).

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 Червячная передача // Чаган — Экс-ле-Бен. — М. : Советская энциклопедия, 1978. — С. 66. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 29).
  2. 1 2 3 Основы конструирования и детали машин. Курс ОКДМ / Лекционный курс / Червячные передачи. Глава 12 (не позже 2007). Архивировано 31 марта 2015 года. Дата обращения 27 октября 2008.
  3. Червячные редукторы: описание, преимущества и недостатки. НПК "Промпривод".
  4. Скойбеда А. Т. и др. Детали машин и основы конструирования: Учебник. / Скойбеда А. Т., Кузьмин А. В., Макейчик Н. Н. Под общ. ред. А. Т. Скойбеды. — Мн.:Вышэйшая школа, 2000. — С. 336. — 584 с. — 3000 экз. — ISBN 985-06-0081-0
  5. ГИТАРИЗМ.RU - Колки (недоступная ссылка). Дата обращения: 12 сентября 2012. Архивировано 21 января 2013 года.

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]