Прецизност червей и червячно колело проектиран за корейската индустрия.
Korea Ever-Power Worm And Worm Wheel Co., Ltd произвежда пълен каталог от компоненти за червячни задвижвания — от микромодули с диаметър Ø5 мм до промишлени червячни колела с диаметър Ø300 мм — доставяни от Ansan до производители на оригинално оборудване (OEM) в Корея, Япония и Югоизточна Азия от 2015 г. насам.
Какво точно представляват червячните зъбни колела?
Червячната предавка е правоъгълна силова трансмисия, при която резбован цилиндричен вал - червякът - задвижва зъбно колело, чиито зъби се увиват косо около обиколката му. Всяко завъртане на червяка придвижва колелото с един зъб, което означава, че едноходов червяк, зацепващ се с 40-зъбно колело, осигурява редукция 40:1 в един компактен етап. Никоя друга зъбна предавка с паралелен вал не постига тази плътност на съотношението в същия диапазон. Основните компоненти на червячната предавка се свеждат само до две инженерни части: червячният вал от входната страна и червячното колело от задвижваната страна.
Две характеристики отличават това задвижване. Първо, червякът може да задвижва колелото свободно, но колелото - в повечето геометрии с плитък ход - не може да задвижва червяка назад. Това самозаключващо се поведение е причината, поради която тези задвижвания се използват в подемници, асансьори, позиционери на антени и конвейери, където товарът трябва да остане на място, когато захранването е изключено. Второ, контактът на зъбите е плъзгащ контакт, който е тих и амортизиращ вибрациите, но е и причината изборът на смазка да е по-важен тук, отколкото при цилиндрично зъбно колело. Разбирането на червяците и червячните колела започва с това единствено наблюдение: плъзгащият контакт, а не търкалящият контакт, определя всичко относно поведението на задвижването.
Кратка бележка относно терминологията. „Червячно задвижване“ и „червячна предавка“ се използват взаимозаменяемо в инженерната практика, докато „червячна скоростна кутия“ или „червячен редуктор“ се отнася до цялостен запечатан възел, който включва двойката червяк-колело плюс корпус, лагери и удължения на вала. Нашият каталог обхваща и трите категории – свободни компоненти, пълни редуктори и готови за двигател скоростни кутии – така че корейските производители на оригинално оборудване (OEM) могат да купуват на ниво на интеграция, което е подходящо за тяхната производствена линия.
Анатомия с един поглед
Задръжте курсора на мишката върху номерираните горещи точки на снимката, за да видите името на всяка характеристика. Четирите описания обхващат елементите, които най-често се погрешно идентифицират на чертежите от първа година – особено ъгълът на водеща част, който е начертан върху червяка, но е измерен като наклон на спиралата спрямо радиалната равнина на вала.
Самозаключващото се свойство
Малките ъгли на водеща част (под ~5°) създават статично триене, достатъчно високо, че колелото да не може да задвижи червяка назад. Това е функция за безопасност при асансьорите и инженерен компромис при ефикасните задвижвания — обикновено не можете да имате и двете в един и същ комплект.
Червячни зъбни колела без гърло, с едно гърло и с две гърло.
Три геометрии – различните видове червячни зъбни колела, които най-често се специфицират – покриват почти всяко задвижване, което се използва днес: безгърбиново, с единично зъбно колело и с двойно зъбно колело. Изборът между тях се определя главно от това доколко зъбите на колелото обгръщат червяка – по-голямото обгръщане означава повече двойки зъби в контакт във всеки един момент, което увеличава товароносимостта за сметка на сложността на обработката. Грубо правило, което даваме на корейските клиенти за първи път: изберете безгърбиново за евтини леки задвижвания, с единично зъбно колело за 80 % промишлена работа и с двойно зъбно колело само когато плътността на въртящия момент е решаващият фактор.
Червячни зъбни колела без гърло
Цилиндричен червяк, зацепващ се с цилиндрично колело — лицевата страна на колелото е с прави резби, без гърло около червяка. Само един или два зъба се зацепват едновременно, така че товароносимостта е най-ниската от трите вида, но инструменталната екипировка е проста, а сменяемите колела са лесни за рязане.
Типични: лекотоварно индексиране, задвижвания на инструменти, офис електроника
Едногърлови червячни зъбни колела
Червеят остава цилиндричен, но колелото е обработено с вдлъбната шийка, която частично обгръща червяка. Три до четири зъба са в зацепване по всяко време - контактната схема е къса линия, а не точка. Това е типът червячна предавка, който ще видите най-често в промишлени редуктори, задвижвания на подемници и приложения с C-ос в машинни инструменти.
Типични: индустриални редуктори, задвижвания на подемници, CNC C-ос
Двугърлови (двойно обгръщащи) червячни зъбни колела
Както червякът, така и колелото имат отвор – червякът приема форма на пясъчен часовник, който се увива около зъбите на колелото. Шест до осем зъба се зацепват едновременно. Товароносимостта на единица обвивка е два до три пъти по-голяма от тази на комплект с един отвор. Компромисът: машинната обработка изисква специализирана фреза за всяко предавателно число, така че времето за изпълнение и цената на единица се увеличават.
Типични: тежки телфери, военни, серво задвижвания с висок въртящ моментКак работят червячните зъбни колела - стъпка по стъпка.
Червячното задвижване преобразува въртящия се вход на червячния вал в по-бавен въртящ момент с по-висок изходен въртящ момент на червячното колело. Тъй като осите на червяка и колелото са разположени под ъгъл от 90° една спрямо друга, предаването на движение също променя посоката на вала наведнъж. Петстъпковото ръководство по-долу е обяснението в производствения цех, което нашият инженерен отдел използва, когато нов корейски клиент пита как червячните зъбни колела работят на практика, а не на теория.
Вход на червячния вал
Двигателят, ръчното колело или предната предавка завъртат червяка с номиналните му обороти — обикновено 500 – 3000 оборота в минута за индустриални задвижвания.
Резбата се захваща със зъба на колелото
Всяко завъртане на червяка придвижва напред един зъб на червячното колело за едноходов червяк, два зъба за двуходов червяк и така нататък.
Плъзгащият контакт предава сила
Контактът между страничната стенка на червяка и зъба на колелото е предимно плъзгащ се, поради което червячната предавка се нуждае от специален обвивка от смазка - не същото масло като редуктора с цилиндрична предавка.
Умножение на въртящия момент на волана
Изходният въртящ момент се мащабира приблизително пропорционално на съотношението минус загубите от триене. Комплект 40:1 с ефективност 85 % осигурява 34 пъти по-голям въртящ момент от входния на колелото.
Самозаключването задържа товара
Когато входното захранване спре, червякът с плитък проводник не може да бъде задвижван обратно от натоварването на колелото - задвижването задържа позицията си без спирачка.
Предавателно число и изчисление на червячната предавка
Предавателното число на червячното колело се определя от едно уравнение: предавателно число = зъби на червячното колело ÷ брой на зъбите на червячната резба. Опитайте калкулатора по-долу — променете всяко от числата и намалението се актуализира незабавно. Инженерите често използват това, за да проверят дали е разумно да направят оферта, преди да изготвят контура на корпуса.
Двете половини на всеки комплект червячни зъбни колела.
Всяко задвижване от този вид, независимо от производителя или каталожния размер, се свежда до два инженерни компонента: червяка (наричан още червячен вал или задвижващ винт) и червячното колело (наричано още червячна предавка). Правилното определяне на двойката е цялата игра на проектиране - оразмеряването на единия без другия почти винаги води до задвижване, което работи шумно или се износва бързо. Трудно спечелено правило от нашия инженерен екип: първо посочете колелото (материал, брой зъби, клас на точност), след което изведете геометрията на червяка от спецификацията на колелото, а не обратното. Този подход поддържа колелото - частта, която се износва и подменя - в рамките на стандартните каталожни размери, което намалява времето за подмяна наполовина през експлоатационния живот на задвижването.
01Червеят (червейният вал)
Цилиндричен вал, обработен с една, две, три или четири спирални резби — наречени „започвания“. Броят на започванията определя съотношението заедно с броя на зъбите на колелото. Закалена легирана стомана (SCM415, 20CrMnTi) е стандартна за вала, тъй като плъзгащият контакт изисква твърда странична повърхност, за да се избегне износване.
- МатериалSCM415 / 20CrMnTi
- Твърдост58–62 HRC (случай)
- Налични стартирания1, 2, 3, 4
- Повърхностно покритиеRa 0,4 µm (земя)
02Червячното колело
Задвижващото колело с наклонени зъби, които съответстват на спиралата на червяка. Бронзът е традиционният материал за колелата, защото е по-мек от закаления червей — по-мекият материал абсорбира износването от плъзгане, което позволява скъпият закален вал да се използва многократно след няколко смени на колелата. Колелата от легирана стомана и пластмаса също са често срещани в нишовите условия на работа.
- МатериалКалаен бронз / Al-Fe бронз
- Твърдост65–90 HB
- Брой на зъбитеСтандарт Z20 – Z120
- Степен на точностDIN 5 – DIN 7
От какви материали са изработени червячните зъбни колела?
Пет семейства материали покриват почти всяка червячна предавка в експлоатация. Правилото за сдвояване, което опитните инженери следват: твърд червячен вал върху по-меко червячно колело, със съотношение на твърдост приблизително 2:1 между двете. По-мекото колело абсорбира триенето при плъзгане и се износва преференциално, което предпазва по-скъпия закален червячен вал през няколко експлоатационни живота на колелото.
| Материал за червяци и колела | Товароносимост | Устойчивост на корозия | Най-добро прилягане |
|---|---|---|---|
| Колело от калаен бронз + червей от легирана стомана | Общи промишлени задвижвания, машинни инструменти | ||
| Алуминиево-железно бронзово колело + червяк SCM415 | Подемници, тежки конвейери, денонощна работа | ||
| Колело от неръждаема стомана 316 + червей от неръждаема стомана 304 | Хранителна, фармацевтична, морска среда | ||
| Колело от ковък чугун + червяк 40Cr | Тежки бавни шофирания (цимент, минно дело) | ||
| Найлоново колело PA66 + червей от POM | Офис електроника, микроинструменти |
Дължините на прътите са относително оценяване спрямо най-силния вариант в същата колона; не са абсолютни инженерни стойности.
Всеки комплект червячни зъбни колела, който изброяваме в каталога, се предлага в поне три от тези двойки материали като стандартна поръчка — персонализираните двойки извън този списък се оферират индивидуално с инженерен преглед. За програми за производство с голям обем, нашият металургичен отдел може също да достави персонализирани бронзови сплави от корейски и японски леярни, когато спецификацията изисква нещо извън стандартните каталожни марки.
Методи за монтаж на червячна предавка — шпонков канал, фиксиращ винт, разрез.
Червячното колело може да бъде закрепено към вала си чрез един от трите стандартни метода за монтаж - шпонков канал, фиксиращ винт или разцепена главина. Изборът се определя главно от предавания въртящ момент, достъпа до монтажа и колко често колелото трябва да се сваля по време на експлоатация. Инженерите често решават въпроса за монтажа, след като е избрана двойката материали - трите метода по-долу се справят с различна комбинация от натоварване и експлоатационна годност.
Шпонков канал
Правоъгълен прорез, изрязан както във вала, така и в отвора на колелото, получава съответстваща стоманена шпонка. Шпонката предава целия въртящ момент чрез срязване - без никакво триене между отвора и вала. Това е методът за монтаж с най-висок въртящ момент, а също и този, който толерира най-много термични цикли. Недостатъкът: премахването на шпонковано колело след години експлоатация може да бъде трудно, ако отворът е корозирал върху вала.
Винт за фиксиране
Резбован крепежен елемент през главината на колелото се опира върху плоска повърхност, обработена във вала. Въртящият момент се предава чрез триене плюс вдлъбнатината, която винтът прави в плоската повърхност на вала. Методът е евтин и бърз за монтаж, а главината не се нуждае от скъпоструващо разпробиване на шпонкови канали – ето защо тя доминира в каталожните червячни колела за малки задвижвания.
Разделен хъб (скоба)
Главината на колелото е радиално прорязана и затворена около вала с два или четири затягащи болта. Не е необходима машинна обработка на вала — колелото се позиционира единствено чрез фрикционно захващане. Препозиционирането е лесно, което прави монтажа на разделена главина предпочитан избор при прототипи и машини с малък обем, където дизайнът все още може да се променя. Силата на затягане изисква по-голям диаметър на главината, така че разделената главина не винаги е правилното решение в тесни условия.
Защо корейските производители на оригинално оборудване (OEM) насочват поръчките за червячни зъбни колела през Ansan.
Korea Ever-Power Worm And Worm Wheel Co., Ltd управлява специализирана производствена линия за червячни зъбни колела и червячни предавки в индустриалната зона Ансан. Съоръжението е специализирано — от тези линии не се произвеждат цилиндрични или спирални зъбни колела — което осигурява задълбочени инженерни познания и кратко време за настройка между каталожните размери. Четири неща отличават производството на Ansan от по-големите японски доставчици от първо ниво, с които обикновено се сравняват корейските купувачи.
Артикулите от каталога се доставят в рамките на 25 работни дни — 60 % по-кратко от 8-седмичния среден срок за Япония Tier-1 при еквивалентни спецификации.
прототипи от 2 броя, производство от 10 — полезно, когато клиентът все още разработва дизайн
пълна гама, изработена в собствената ни компания; шлифована ротационна маса с качество DIN 5 след термична обработка на профилна шлифовъчна машина Reishauer
изготвяне на рецензии и оферти на корейски в рамките на един работен ден; поддържат се и японски и английски език
Ever-Power е регистрирана като Korea Ever-Power Worm And Woor Wheel Co., Ltd на адрес Sandan-ro, Danwon-gu, Ansan-si, Gyeonggi-do. Производственият цех работи по система за качество ISO 9001:2015 с процедури, съответстващи на IATF 16949, за автомобилни програми Tier-1. Свържете се с инженерния отдел на [email protected] — чертежите се преглеждат под споразумение за неразгласяване, преди да бъде изпратена оферта.
Препоръчани продукти с червячни зъбни колела.
Шестте водещи продукта за червячни зъбни колела по-долу обхващат най-продаваните категории от линията Ansan - неръждаема стомана за CNC, легирана стомана за автомобилна индустрия, дуплекс за прецизност с нулев луфт, цилиндрични за обща промишленост, месинг за микро приложения и пластмаса за инструментални задвижвания. Всяка карта препраща към пълната страница на продукта с таблица с параметри, опции за материали и подробности за запитване.
Червячна предавка от неръждаема стомана
Точност по DIN 5 – DIN 7 за CNC въртящи се маси и задвижвания по C-ос на машинни инструменти. Неръждаема стомана 304/316 за корозивни среди.
Червяк и зъбно колело от легирана стомана
SCM415 / 20CrMnTi, цементирана и шлайфана за EPS, EPB и програми за задвижващи механизми на седалки. Съответства на IATF 16949.
Комплект дуплексни червячни зъбни колела
Червяк с аксиално изместване и променлива дебелина на зъбите елиминира хлабината с 30 – 40 % в сравнение със стандартните каталожни комплекти.
Цилиндрично червячно колело
Цилиндрична двойка с едно гърло, индустриалният работен кон — бронз върху стомана за 80 % с общо приложение в задвижването.
Месингово червячно колело и вал
Микромодулно месингово колело със съответстващ стоманен червячен вал за задвижвания на инструменти, офис електроника и медицински изделия.
Пластмасови червячни зъбни колела
Колела от POM и PA66 инженерен клас за безшумни приложения с ниско натоварване — офис оборудване, играчки, потребителски стоки.
Където червячните зъбни колела печелят прехраната си.
Често срещаните приложения на червячните зъбни колела обхващат всеки ъгъл на индустриалния живот - навсякъде, където даден дизайн се нуждае от голямо намаление в малък диапазон, тиха работа или способност за задържане на товар без спирачка. Четирите индустриални панела по-долу обхващат приблизително 70 % от задвижванията, които доставяме от Ansan всяко тримесечие. Извън тези четири, ние също така доставяме редовни количества за медицинско оборудване за образна диагностика, осветителни тела за театри, задвижвания за въртене и накланяне на вятърни турбини, задвижващи механизми за слънчеви тракери и професионални глави за панорамиране и накланяне на излъчване - всички приложения, където комбинацията от високо предавателно число, безшумна работа и самозаключваща се способност просто не може да бъде съчетана с конкурентно семейство зъбни колела.
Електрическо сервоуправление, двигатели за регулиране на наклона на седалките, задвижвания на чистачките, задвижвания на ръчната спирачка — тук доминира двойката 20CrMnTi върху бронз, обикновено с точност DIN 6 и документация по IATF 16949.
5-осни въртящи се маси, ATC магазини, C-осни задвижвания на CNC стругове — точност от DIN 5 до DIN 7 в зависимост от позицията. Шлайфаните зъби на колелото са стандартни за работа с въртяща се маса.
Самозаключващите се червячни задвижвания задържат товара при прекъсване на захранването — елиминирайки отделната спирачка, от която би се нуждаело задвижването със спираловидна предавка. Едноходовият червяк с ъгъл на извеждане под 5° е определящата характеристика.
Ниските обороти и тихата работа правят червячната предавка стандартен избор за опаковъчни линии и хранителни конвейери. Неръждаемата стомана е предпочитана заради съвместимостта с измиване.
Предимства, ограничения и смазване.
Всяко семейство зъбни колела носи своите недостатъци. Тези задвижвания са отлични за някои задачи и наистина са грешен избор за други. Честният баланс по-долу е това, през което нашият инженерен екип превежда корейските дизайнери по време на първото обаждане за спецификация. Препоръчваме да прегледате и двете колони, преди да се ангажирате с проект – половината от заявленията, които започват запитването като „нуждаем се от червячна предавка“, в крайна сметка се обслужват по-добре от спирална или планетарна степен, а казването на това ни струва продажба в краткосрочен план, но изгражда доверие, което генерира пет повторни поръчки през следващите три години.
Предимства на червячните зъбни колела
- Голямо намаление на един етап. 20:1 до 300:1 без подреждане на планетарни стъпала.
- Възможност за самозаключване. Задържа товара без отделна спирачка, когато ъгълът на изпреварване е под около 5°.
- Разположение на вала 90°. Променя посоката и намалява скоростта в същия компонент.
- Тихо и гладко. Плъзгащият контакт произвежда по-ниски нива на шум от всяка алтернатива с паралелен вал.
- Абсорбция на удари. Плъзгащият интерфейс действа като амортисьор срещу циклични пикове на въртящия момент.
- Компактен плик. Плътността на предавателното число на единица обем е най-високата от всички семейства зъбни колела.
Ограничения на червячните зъбни колела
- По-ниска ефективност. Плъзгащият контакт губи 10 – 50 % в зависимост от предавателното число и смазването — много повече от шпорен или винтов контакт.
- Генериране на топлина. Същото плъзгане, което осигурява тиха работа, произвежда и топлина, която трябва да бъде отведена от маслото.
- Не е обратимо (по дизайн). Самозаключването е функция, но това означава, че колелото не може да задвижва червяка в комплект с плитко водене.
- Чувствителен към смазочни материали. Червячните предавки се нуждаят от специални трансмисионни масла — типично е синтетично ISO VG 220 или 460; стандартното хидравлично масло не е достатъчно.
- Износването на колелата е ограничителят на живота. По-мекото бронзово колело се износва преференциално — очаквайте да смените колелото веднъж или два пъти през живота на червячния вал.
- Единична цена за Nm. За същия изходен въртящ момент, спиралната степен обикновено е с 15 – 30 % по-евтина от червячната предавка.
Смазване на червячни предавки с един поглед
Изборът на смазване за червячна предавка зависи от температурата на картера, оборотите на червяка и натоварването. Таблицата по-долу показва степента ISO VG, която нашият инженерен отдел обикновено препоръчва за всяка комбинация - третирайте я като отправна точка, а не като крайна спецификация. Задвижвания, работещи извън тези условия или задвижвания с необичайни работни цикли, заслужават индивидуален преглед на смазването преди първото пълнене с масло. Правилният избор на степен на вискозитет е най-влиятелното решение за експлоатационния живот на всяка червячна предавка - несъответствие между две степени може да намали наполовина очаквания живот на лагера и страничния панел.
| Температура на картера | Ниско натоварване (≤30 % рейтинг) | Средно натоварване | Тежко натоварване (≥80 %) |
|---|---|---|---|
| Под 40°C | ISO VG 150 | ISO VG 220 | ISO VG 320 |
| 40 – 70°C | ISO VG 220 | ISO VG 320 | ISO VG 460 |
| 70 – 90°C | ISO VG 320 | ISO VG 460 | ISO VG 680 синтезатор |
| Над 90°C | ISO VG 460 синтезатор | ISO VG 680 синтезатор | Принудително охлаждане |
Синтетичните полиалфаолефинови (PAO) или полигликолови (PAG) масла са предпочитани за температури на картера над 70 °C — минералните масла се окисляват твърде бързо в този диапазон. Полигликоловите масла осигуряват малко по-ниско триене при плъзгащ контакт и могат да удължат експлоатационния живот с 30 – 50 градуса при повишена температура, но не са съвместими с всеки уплътнителен материал — консултирайте се с нашия инженерен екип, преди да монтирате PAG в задвижване, първоначално предназначено за минерално масло.
⚠Три често срещани режима на повреда, за които да следите
Познаването на причините за повредата на тези устройства е половината от успеха при проектирането на дълготрайно устройство. Трите режима на повреда по-долу са причина за приблизително 85 % връщания на гаранционни продукти в нашата корейска клиентска база – ранното им разпознаване позволява на екипа по поддръжка да планира планирана подмяна, вместо аварийно спиране на линията.
Малки повърхностни вдлъбнатини от повтарящо се контактно напрежение. Очаква се при дълъг живот; ако се появят рано, задвижването е претоварено или смазочният филм е твърде тънък.
Надлъжни следи от краткотраен контакт метал-метал. Причинени от недостиг на смазка, неправилен вискозитет или замърсяване.
Внезапна катастрофална повреда. Причинена от ударно претоварване или умора след продължителна работа извън оразмерения експлоатационен фактор.
Как да изберем правилната червячна предавка — в седем въпроса.
Седемте въпроса по-долу обхващат всяка информация, от която се нуждае нашият инженерен отдел, за да направи оферта за комплект червячни зъбни колела или червячна скоростна кутия. Разгледайте ги преди първия имейл – това обикновено съкращава цикъла на офертата от четири дни на под един.
