Mecanismul angrenajului melcat și melcat este folosit în mod obișnuit pentru a transmite mișcarea și puterea între doi arbori care se intersectează. În planul intermediar, melcul și angrenajul melcat sunt analoage cu un angrenaj și cremalieră, viermele semănând cu un șurub. Deci, care este principiul de funcționare al angrenajului melcat și melcat?
Într-un mecanism tipic de angrenaj melcat, arborii se intersectează la un unghi de 90 de grade, melcul fiind de obicei componenta de antrenare. În exterior, melcul seamănă cu un șurub, în timp ce angrenajul melcat este similar cu un angrenaj cilindric elicoidal. În timpul funcționării, dinții angrenajului roții melcate alunecă și se rostogolesc de-a lungul suprafeței elicoidale a melcului. Pentru a îmbunătăți contactul dintre dinții angrenajului, roata melcat este realizată cu o formă de arc de-a lungul direcției lățimii dintelui, care închide melcul. În acest fel, îmbinarea melcului și roții melcate este un contact de linie mai degrabă decât un contact punctual.
Transmisia cu angrenaj melcat constă dintr-un angrenaj melcat și un angrenaj melcat, melcul fiind în general componenta de antrenare. La fel ca firele, viermii pot avea spirale dreptaci sau stângaci, iar transmisiile cu vierme sunt denumite unități cu vierme dreptaci sau stângaci. Un vierme cu un singur filet elicoidal se numește vierme cu pornire unică, ceea ce înseamnă că o rotire completă a viermei duce la rotirea angrenajului melcat cu un dinte. Dacă viermele are două fire elicoidale, se numește vierme cu pornire dublă, astfel încât o rotire completă a viermei duce la rotirea angrenajului melcat cu doi dinți.
Caracteristici ale transmisiilor cu angrenaje melcate:
Raport mare de transmisie:Ele pot atinge un raport de transmisie foarte mare și sunt mai compacte în comparație cu mecanismele de angrenaj elicoidal cu arbore care se intersectează.
Linie de contact:Suprafețele dinților de angrenare au contact de linie, ceea ce oferă o capacitate de încărcare mult mai mare decât mecanismele de angrenaj elicoidal cu arbore care se intersectează.
Funcționare lină:Transmisiile cu angrenaje melcate sunt echivalente cu transmisiile elicoidale și implică o angrenare cu mai mulți dinți, rezultând o transmisie lină și un zgomot redus.
Autoblocare:Atunci când unghiul de plumb al viermei este mai mic decât unghiul de frecare echivalent al dinților angrenajului, mecanismul are proprietăți de autoblocare. Acest lucru permite autoblocarea inversă, ceea ce înseamnă că viermele poate antrena roata melcat, dar roata melcat nu poate antrena viermele. De exemplu, în mașinile de ridicat, mecanismele cu melc cu autoblocare pot oferi protecție de siguranță.
Eficiență scăzută și uzură ridicată:Eficiența este relativ scăzută datorită vitezei relative de alunecare ridicate între dinții de plasare, ceea ce duce la pierderi semnificative prin frecare și uzură. Viteza mare de alunecare cauzează, de asemenea, uzura severă a suprafeței dinților și generarea de căldură. Pentru a îmbunătăți răcirea și a reduce uzura, se folosesc adesea materiale anti-uzură și lubrifiere de înaltă calitate, ceea ce crește costul.
Forță axială mare:Viermele exercită o forță axială semnificativă.
În transmisiile cu angrenaje melcate, modurile obișnuite de defecțiune pentru dinții roții melcate includ pitting, uzură, sudare și fracturi de îndoire a dinților. Datorită eficienței scăzute, vitezele mari de alunecare și tendința de a genera căldură, sudarea și uzura sunt mai frecvente. Pentru a evita sudarea și a reduce uzura, materialele trebuie să aibă proprietăți anti-fricțiune, rezistente la uzură și anti-sudură. De obicei, viermii sunt fabricați din oțel carbon sau oțel aliat, cu suprafața elicoidală tratată termic (de exemplu, călire și cementare) pentru a obține o duritate ridicată (HRC 45–63), și apoi șlefuite sau șlefuite pentru a crește capacitatea de încărcare. Roțile melcate sunt în cea mai mare parte din bronz și uneori din alamă sau fontă pentru transmisii de viteză redusă, necritice. Pentru a preveni sudarea și pentru a reduce uzura, trebuie folosite metode bune de lubrifiere cu aditivi antisudură. Nu există metode de calcul mature pentru sudarea și uzura la antrenările melcate. Tensiunea de contact pe suprafața dintelui este un factor cheie care cauzează sudarea și uzura suprafeței, astfel încât calculele rezistenței la contact rămân fundamentale. În unele cazuri, poate fi necesară verificarea rezistenței la încovoiere a dinților. În general, angrenajele melcate nu necesită calcule de rezistență pentru dinți, dar este necesar să se verifice rezistența și rigiditatea arborelui melcat. Pentru transmisiile închise, trebuie efectuate calcule de echilibru termic. Dacă calculele echilibrului termic nu sunt satisfăcătoare, la carcasa exterioară pot fi adăugate aripioare de răcire sau dispozitive de răcire forțată. Transmisiile cu angrenaje melcate sunt utilizate în mod obișnuit în aplicații cu arbori care se intersectează, unde sunt necesare rapoarte mari de transmisie sau pentru transmiterea unei puteri relativ scăzute sau a lucrărilor intermitente. Când este necesară transmisia de putere mare, eficiența este adesea îmbunătățită prin selectarea Z1=2–4. În plus, deoarece autoblocarea are loc cu un 1 mai mic, angrenajele melcate sunt adesea folosite la mașinile de ridicat, cum ar fi troliurile, pentru protecție de siguranță. De asemenea, sunt utilizate pe scară largă în mașini-unelte, automobile, instrumente, mașini metalurgice și alte mașini sau echipamente datorită reducerii consumului de energie.
