Какие бывают преимущества и недостатки червячных редукторов
Червячные редукторы крепко заняли свое место во всех отраслях промышленности: машиностроении, станкостроении, сельском хозяйстве, коммунальном хозяйстве, в нашем быту и т.д.
Их можно встретить как в приводе открывания ворот, так и в металлообрабатывающих станках, в приводах конвейеров, эскалаторов, лифтов и многих других сферах. Червячные редукторы встречаются на море - на морских судах (подъем трапа) и на суше - в автомобиле (рулевой механизм, механизм дворников, проблесковые маячки спец. транспорта), в воздухе – в авиации и под землей – горно-шахтное оборудование. Проще назвать области, где червячные редукторы не применяются.
Червячный редуктор представляет собой механизм, состоящий из жесткого корпуса и установленного в него червячного вала с шестерней (косозубое червячное колесо). Наиболее распространена схема, когда червячный вал расположен перпендикулярно к шестерне. Данный тип редуктора служит для снижения угловой скорости и увеличения крутящего момента. Расстояние между осями вала и колеса – одна из основных характеристик червячного редуктора и обозначает его типоразмер.
Так как оси вала и шестерни расположены перпендикулярно относительно друг друга, то это делает данный тип редукторов наиболее компактными. Это преимущество позволяет использовать червячные редукторы в условиях недостатка свободного пространства. Следующие преимущества – малошумность и плавность хода, это связано с особенностью зацепления червячного вала с шестерней (соприкосновение идет по линии). Широкий диапазон передаточных отношений также дает преимущество червячным редукторам. Диапазон передаточных чисел у одноступенчатого редуктора обычно составляет от 5 до 100, а у двухступенчатого может достигать 10000. Отдельного внимания заслуживает отсутствие обратимости вращения валов, т.е. самоторможение тихоходного вала без возможности его проворачивания при остановке быстроходного вала. Этот эффект проявляется при передаточном отношении более 35, т.е. при уменьшении угла подъема винтовой линии червяка ≤ 3,5о. Благодаря этому свойству червячных редукторов отсутствует необходимость установки электромагнитного тормоза на электродвигатель. Еще одно преимущество червячных редукторов – наличие полого выходного вала. Это позволяет монтировать редуктор непосредственно на валу приводного механизма, исключая промежуточные соединительные муфты, шкивы и т.д. Ну и основное преимущество червячных редукторов – это его несложная конструкция. Небольшие трудозатраты на изготовление и небольшая материалоемкость делают себестоимость червячных редукторов гораздо ниже своих конкурентов.
Однако у червячных редукторов есть и ряд недостатков. КПД червячного редуктора ниже в сравнении, например, с цилиндрическим. Это обусловлено высоким, по сравнению с другими типами редукторов, трением витков червяка о зубья червячного колеса. При увеличении передаточного числа происходит уменьшение делительного угла подъема винтовой линии червяка и соответственно увеличению силы трения, что приводит к уменьшению КПД червячного редуктора. Кинетическая энергия, которая была потеряна преобразуется в тепло, что приводит к нагреву червячного редуктора – это еще один недостаток, который вытекает из первого. В связи с этим весь корпус редуктора покрыт ребрами для отвода тепла. Все по той же причине и повышенная износостойкость червячного редуктора, т.е. ресурс данного типа редукторов принято считать ниже чем, например, цилиндрических. С увеличением степени износа растет люфт выходного вала. Также к недостатку червячных редукторов можно отнести и небольшую передаваемую мощность.
Популярность червячных редукторов обусловлена самой низкой стоимостью в пересчете на передаточные числа и крутящий момент и отсутствием необходимости их технического обслуживания. При выборе надо обязательно взвесить все недостатки и достоинства червячного редуктора. Надо учесть область применения червячной передачи. Нужно помнить, что редукторы этого типа не рекомендуется использовать при эксплуатации с ударными нагрузками, неравномерностью момента на выходном валу, а также частыми пусками и остановками приводного механизма. Для подбора червячного редуктора в сборе с электродвигателем (мотор-редуктора) с учетом частоты запусков, остановок, продолжительности работы и типа нагрузки применяется эксплуатационный коэффициент – сервис-фактор (Sf). Применение этого коэффициента для подбора мотор-редуктора червячного рассмотрим в следующей статье.
