Приложения на червячните предавки

Механични системиСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 2/2022 • 11.04.2022

  • Основните предимства на червячните предавки в сравнение с другите са възможността за получаване на големи предавателни отношения, плавността на зацепването, безшумната работа и възможността за самоспиране

  • Конфигурацията на предавките създава ефективно предаване на движението, способно да изпълнява специализирани задачи

  • Червяното зъбно колело е с наклонени зъби с дъговидна форма, която осигурява увеличаване на тяхната якост на опън

В сравнение с други видове зъбни предавки, червячните предавателни системи са най-компактният тип зъбна система. Благодарение на компактната им конструкция, червячните редуктори могат да се инсталират в сравнително малки пространства и да осигуряват високо предавателно отношение. Известно е, че червячните предавки работят гладко и безшумно, стига да са инсталирани правилно и да са добре смазани. Червячните зъбни предавки са уникални по своята конструкция и това ги прави подходящи за редица отличителни приложения. Благодарение на уникалните им характеристики, типичните случаи, в които се употребяват червячни системи, включват преси, малки мотори, подемни съоръжения, валцови мелници, конвейери, машини за минната промишленост, червячни триони.

 

Функционални характеристики на червячните предавки

Червячните предавки служат за предаване на въртеливо движение между валове, геометричните оси на които са кръстосани в пространството обикновено под ъгъл 90°. Така посоката на предаване на въртеливото движение се изменя на 90°, а равнината на движение също се променя поради позицията на червяка спрямо червячното колело.

Червячната предавка се състои от червячен винт, т.нар. червяк, най-често изработен от стомана, и винтово или червячно колело. Обикновено за направата на колелото се използва месинг. При завъртане на червяка неговите нарези плавно зацепват със зъбите на колелото и го завъртат. Зацепването се осъществява чрез непосредствен контакт между витките на червяка и зъбите на червячното колело. Червякът представлява винт с трапецовидна или близка до нея форма на резбата. Червячното зъбно колело е с наклонени зъби с дъговидна форма, която осигурява увеличаване на тяхната якост на опън. Този тип предавки се използват в металорежещи машини, автомобили, подемно-транспортна техника и други машини.

Основните предимства на червячните предавки в сравнение с другите предавки са възможността за получаване на големи предавателни отношения, плавността на зацепването, безшумната работа и възможността за самоспиране. Ниският коефициент на полезно действие и влагането на скъпи материали обаче са сред някои от основните недостатъци при този тип механизми. Коефициентът на полезно действие на червячната предавка, която представлява всъщност винтова предавка, представлява отношението на полезната работа и вложената работа за един оборот на червяка.

Спираловидното движение, от една страна, е това, което позволява огромното предавателно съотношение в сравнително малко пространство, но от друга, то е и това, което причинява проблематичното триене на плъзгане и износване при плъзгане, характерни за тези предавки.

 

Видове червячни предавки

В зависимост от вида на повърхнината, върху която се нарязват навивките, червяците биват цилиндрични и глобоидни. Глобоидните червяци имат по-голяма носеща способност, но и по-ограничено приложение поради по-сложната изработка и необходимостта от специално охлаждане.
В зависимост от вида на профила на навивките червяците се делят на архимедови и еволвентни. Архимедовият червяк представлява зъбен гребен с трапецовидни зъби с ъгъл на наклона на страничните стени a = 20°, а еволвентният червяк – зъбен гребен с изпъкнали зъби с еволвентен профил. Поради по-лесното изработване архимедовите червяци са намерили по-широко приложение.

В зависимост от броя на ходовете червяците са едноходови, двуходови и т.н., като червяци с повече от 4 хода не се употребяват. Обикновено червякът се изработва от въглеродна или легирана стомана. Тъй като при работата на червячните предавки съществува голямо триене между навивките на червячния винт и зъбите на червячното колело, за намаляване на износването и на загубите от триене зъбите на червячното колело се изработват от износоустойчив материал. Най-често червячното колело се изработва с чугунена главина с венец от износоустойчив материал, съединени чрез пресова сглобка.
С червячни предавки могат да се постигат големи предавателни отношения, но за сметка на това коефициентът им на полезно действие е превъзхождан от този на редица други предавателни механизми.

 

Приложение и предимства на червячните предавки

Червячните предавки се използват широко, защото могат да се произвеждат в различни размери и конфигурации. Асортиментът от размери, форми и конструкции правят червячните зъбни колела адаптивни за огромен брой устройства и машини. Червячни зъбни предавки обикновено се произвеждат чрез нарязване с червячна фреза или заточващ инструмент според резбата на червяка, отговаряща на зъбите на колелото. Обработката на елементите на червячния механизъм може да включва струговане, заточване и шлифоване. Червячни предавки могат да се произвеждат както в стандартни, така и в персонализирани размери, направени според точни спецификации на клиента.

Плъзгащото движение на колелото и червячния винт има ниска изходна скорост и висок въртящ момент. Конфигурацията на предавките създава ефективно предаване на движението, способно да изпълнява специализирани задачи.

Най-същественото предимство на червячната предавка, както бе споменато, е това, че тя позволява огромно предавателно отношение при малко усилие. По този начин тя може да се използва или за значително увеличаване на въртящия момент, или за значително намаляване на скоростта. Обикновено ще са необходими множество предавки с конвенционален редуктор, за да се постигне същото ниво на редукция, което може да се постигне с една червячна предавка, което означава, че потребителите на червячни предавки имат по-малко движещи се части и по-малко потенциални точки, където може да възникне повреда.

Червячните предавки имат две основни функционални характеристики – предаване на движение и еднопосочност на движението. Червячните зъбни колела предават движение под ъгъл 90°, което е необичайно за повечето зъбни предавателни механизми. Еднопосочното движение на червячните зъбни колела предотвратява обръщането на движението. Всеки опит за промяна на посоката на тяхното движение ще доведе до блокиране и спиране на червячната предавка. Това е и втората основна причина за избор на червячен предавателен механизъм пред други. Невъзможността за обръщане на посоката на предаваната мощност се дължи на триенето между червяка и колелото и прави практически невъзможно колело с приложена към него сила да обърне хода на червячния винт.

При конвенционалните зъбни предавки силовата и предавателната част могат да се въртят независимо, ако се приложи достатъчно сила. Това налага добавяне на ограничаващ предпазен механизъм, което допълнително усложнява конструкцията на редуктора.
Изборът на редукторна схема зависи на първо място от нужното предавателно отношение, конструкцията и функционалността на машината, за която той е предназначен.

Моторите с червячни редуктори имат широк спектър от приложения. Те са особено ценени например в приложения, където има нужда от бързо и надеждно спиране. Такива редуктори обикновено се използват в асансьорни подеми, телфери и подемници, поради способността на червячните механизми да спрат и да задържат хода без външна спирачна система. В някои случаи към този тип оборудване има по-малка спирачка, комбинирана с червячното задвижване като вторична спирачка.

Въпреки тази характеристика, в някои случаи не трябва да се разчита изцяло на редуктора като сигурен механизъм за спиране.
Червячни редуктори се използват и в производствената и опаковъчната индустрия, като компоненти в опаковъчно оборудване, малки по размер машини и конвейери. Те са идеални за този тип оборудване, тъй като с по-малко на брой комплекти предавки, постигат високи предавателни числа. Това на свой ред редуцира и редукторите, което ги прави чудесен начин за спестяване на място.

Червячните редуктори се проектират с предавки, изработени от по-меки метали, които им дават способността лесно да абсорбират енергията от ударни натоварвания. Ето защо те се използват и в трошачни комплекси и тежкотоварни машини.
Те се използват обикновено в индустрии, където има изисквания за ограничаване на шумозамърсяването, тъй като моторите с червячни редуктори работят по-тихо в сравнение с други видове зъбни механизми. Плъзгащото зацепване между зъбите на зъбното колело при червячните задвижвания осигурява гладко и много по-тихо предаване на движението.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top