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). Червячный привод или «бесконечный винт» был изобретён Архитом Терентским, Аполлонием Пергским или Архимедом, причём последний из них считается наиболее вероятным автором[2]. Червячный двигатель позже появился на Индийском субконтиненте, где он использовался в хлопкоочистительных машинах во времена Делийского султаната в тринадцатом или четырнадцатом веках[3]. Одним из основных преимуществ червячных приводов является то, что они могут передавать движение под углом 90 градусов, и при этом обеспечивает большие передаточные отношения при малой металлоёмкости.
Червяк представляет собой винт со специальной резьбой, в случае эвольвентного профиля колеса форма профиля резьбы близка к трапецеидальной.[4] На практике применяются однозаходные, двухзаходные и четырёхзаходные червяки.[4] Чаще всего входной вал и червяк представляют собой единую деталь — вал-червяк. Чаще всего материалами для таких деталей служат твёрдые стали, легированные хромом, такие как 40Х или 45Х.
Червячное колесо представляет собой зубчатое колесо. В технологических целях червячное колесо, как правило,[4] изготавливают составленным из двух материалов: венец — из дорогого и не слишком мягкого антифрикционного материала (например, из бронзы), а сердечник — из более дешёвых и прочных сталей или чугунов, но в небольших механизмах часто детали изготавливаются полностью из бронзы. Венец может быть припаян к колесу, либо быть закреплённым на нём с помощью болтовых соединений.
Входной и выходной валы передачи скрещиваются, в подавляющем большинстве случаев (но не всегда) под прямым углом.
Червячная передача с четырёхзаходным червяком и зубчатым колесом
Функционирование
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 большем угле, если начать вращать червячное колесо, то оно начнёт проворачивать и сам червяк.[5]
Передаточные отношения червячной передачи закладываются в пределах от 8 до 100, а в некоторых случаях — до 1000.[1]
Достоинства и недостатки
Червячная передача обладает эффектом самоторможения и является необратимой, что делает её идеальной для тяжёлых рулевых механизмов, как показано здесь, на старом паровом грузовике FodenМеханический счётчик имеет червячную передачуГитарные 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.[6]
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).
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.
Часто в виде червячной пары изготавливаются механизмы натяжения струн (колковая механика) музыкальных инструментов, например, гитары.[7] В данном применении полезным оказывается эффект самоторможения (необратимость).
↑ 12Червячная 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).
↑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
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. 335—363. — 584 с. — 3000 экз. — ISBN 985-06-0081-0
Червя́чная переда́ча // 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).
Червя́чная переда́ча // Большая политехническая энциклопедия / Авт.-сост. В. Д. Рязанцев. — М.: Мир и образование, 2011. — С. 632—633. — 704 с. — 2 000 экз. — ISBN 978-5-94666-621-3.
,_2009_HCVS_London_to_Brighton_run_(1).jpg)
