什么是蜗轮蜗杆?

什么是蜗轮蜗杆?

蜗轮是一种古老的齿轮，是六种简单机械之一的变体。蜗轮是一个螺杆，与什么看起来像一个标准的斜齿轮略有角度和弯曲的牙齿接口。它改变了90度的旋转运动，运动平面由蜗杆在蜗轮上的位置改变。它们通常由钢蜗轮和黄铜轮组成。蜗杆传动是一种在空间中交错的两个轴之间传递运动和动力的传动装置。

蜗轮是如何工作的?

电动机或发动机通过蜗杆提供旋转动力。蜗杆顶着轮子旋转，螺旋面顶着轮子的齿。轮子顶着负载被推着。蜗杆传动是指以蜗杆为主要作用的减速传动。当反行程不自锁时，也可采用蜗轮作为主动作加速传动。蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，蜗杆一般为活动部分。蠕虫和线一样，可以分为右旋蠕虫和左旋蠕虫，分别称为右旋蠕虫和左旋蠕虫。

蜗轮结构型式:

• 整体式:适用于小直径铸铁、青铜蜗轮。
• 环齿轮压合:轮毂是铸铁或钢，轮辋是青铜。
• 螺栓连接方式:轮辋与轮毂采用铰孔连接，采用螺栓连接。这种结构易于组装和拆卸。
• 铸型

蜗轮是做什么用的?

• 高减速比:蜗杆齿轮可以实现巨大的减速比毫不费力-所有需要做的是增加车轮的周长。因此，它可以用来大大增加扭矩或大大降低速度。通常需要在传统齿轮组上进行多次减速才能达到与单个蜗轮相同的减速水平，这意味着蜗轮用户的运动部件和故障点更少。
• 动力方向无法逆转:由于蜗杆与车轮之间的摩擦，车轮施加的力几乎不可能带动蜗杆运动。在标准齿轮上，一旦施加足够的力，输入和输出可以独立转动。这就需要在标准变速箱上增加一个后挡，进一步增加了齿轮组的复杂性。

蜗杆传动特点:

• 传动比大，结构紧凑。蜗杆头数用Z1表示(一般Z1=1~4)，蜗轮齿数用Z2表示。由传动比公式I=Z2/Z1可知，当Z1=1时，即蜗杆为单头蜗杆，蜗杆转动Z2才能使蜗轮转动一圈，则可得传动比。一般在动力传动中，取传动比I=10-80。在索引机制中，可以达到1000。这样的大型传动，如齿轮传动，需要采用多级传动，因此蜗杆传动结构紧凑，体积小，重量轻。
• 传动平稳，无噪音。由于蜗轮齿是连续不间断的螺旋齿，所以与蜗轮齿啮合时是连续的。蜗轮齿不进入和退出啮合过程，因此工作稳定，冲击、振动、噪声相对较小。
• 自锁。当蜗杆的螺旋角较小时，蜗杆只能带动蜗轮，而蜗轮不能带动蜗杆旋转。
• 蜗杆传动效率低。一般认为蜗杆传动的效率比齿轮传动的效率低。特别是自锁蜗杆传动，效率在0.5以下，一般效率仅为0.7-0.9。
• 热值大，齿面易磨损，成本高。

蜗轮传动效率:

任何机械运动都伴随着一些损耗，当然齿轮的运转也不例外。这些损失大多是摩擦损失，如轴承摩擦、润滑油粘度和搅拌损失、齿轮本身齿面摩擦损失等。由于轴承的摩擦损失和润滑油脂的搅拌损失，很难获得损失数据。从齿轮的立场，将讨论齿轮本身的齿面摩擦损失。

由于一般正齿轮、斜齿轮、锥齿轮的传动效率在95%以上，如果再磨齿面，传动效率甚至可高达99%，因此没有太大的计算和讨论余地。然而，蜗轮传动的传动效率根据装配、载荷、润滑、速度、齿面光洁度、材料、导角和几个齿的不同，从最低的30%到最高的90%不等。

为什么不用蜗轮?

一个特别明显的原因，人们不选择蜗杆齿轮超过标准齿轮是因为润滑。蜗杆和齿轮面之间的运动纯粹是滑动的。没有滚动部件与齿接触或相互作用。这使得它们相对难以润滑。所需的润滑剂通常具有高粘度(ISO 320或更高)，因此难以过滤，并且通常是专门用于其目的的，需要现场专门针对该类型设备的产品。

蜗轮润滑:

蜗轮传动的主要问题是它如何传递动力。如果使用标准斜齿轮，则螺旋运动允许在相对较小的空间中所需的空间大幅减少。这种螺旋运动也导致了一个令人难以置信的问题条件作为主导模式的电力传输。这通常被称为滑动摩擦或滑动磨损。对于典型的齿轮组，至少在滚动磨损条件下，功率在齿上的峰值负载点传递。滑动发生在顶点的两侧，但速度相对较低。

对于蜗杆齿轮，滑动运动是唯一的动力传动。当蜗杆在齿轮齿上滑动时，它缓慢地擦去润滑油膜，直到没有润滑油膜留下，因此蜗杆与车轮的金属摩擦，进行边界润滑。当蜗杆表面离开车轮表面时，它会吸收更多的润滑剂，并在下一次革命中重新开始这个过程。典型齿轮齿上的滚动摩擦需要一点润滑膜来填充空间并将两个部分分开。由于滑动发生在齿轮齿尖的两侧，因此需要稍高的粘度润滑剂来克服这种负载，而不是严格要求滚动磨损。滑动发生在相对较低的速度下。

蜗杆上的蜗杆设置齿轮转动，当它转动时，它压缩了施加到车轮上的负荷。防止蜗杆接触车轮的唯一方法是，如果薄膜厚度足够大，使其在蜗杆离开负荷区之前不会擦去整个齿面。这种情况需要一种特殊的润滑剂。它不仅必须是一种相对高粘度的润滑剂，而且载荷或温度越高，粘度就越高，它必须有一些方法来帮助克服目前的滑移情况。

粘度:

在蜗轮传动中，粘度是阻碍蜗杆与车轮接触的主要因素。而负载和齿轮的大小决定所需的润滑剂，ISO 460或ISO 680是相当常见的，ISO 1000并不是闻所未闻。如果你曾经尝试过在这个范围内过滤粘度，你知道这是有问题的，因为你现场的过滤器或泵可能没有正确的尺寸或等级来正常运行。因此，对于这类设备，您可能需要特定的泵和过滤器。粘性润滑剂需要缓慢运转的泵，以防止润滑剂激活过滤器旁路。它还需要一个高表面积的过滤器，以允许润滑剂流过。

什么是蜗轮冶金?

最常见的蜗轮是由黄铜轮和钢蜗轮制成的。这是因为铜轮通常比蜗杆本身更容易更换。这个轮子是黄铜做的，因为它是为祭祀而设计的。当两个表面接触时，由于车轮较软，蜗杆磨损稍安全，因此大部分磨损发生在车轮上。这种装置的石油分析报告几乎总是显示出一定程度的铜和少量的铁。

这种铜轮给蜗轮润滑方程带来了另一个问题。如果将EP齿轮油放在带黄铜轮的蜗轮的油底壳中，温度足够高，EP添加剂就会被激活。在普通钢齿轮中，这种激活会在表面形成一层薄薄的氧化层，有助于保护齿免受冲击载荷和其他极端机械条件的影响。然而，在黄铜表面，极压添加剂的激活会导致严重的硫腐蚀。在短时间内，可以失去大部分车轮的负载面，并造成重大损害。

其他材料:

• 钢蜗杆和钢蜗杆齿轮:这种应用程序没有黄铜齿轮的EP复杂性，但在这样的变速箱中没有错误的余地。使用这种金属组合修复蜗轮蜗杆通常比使用黄铜/钢蜗轮蜗杆更为昂贵和耗时。这是因为与故障相关的材料转移使蜗杆和车轮在重建中都无法使用。
• 黄铜蜗杆和黄铜蜗杆齿轮:这种应用最可能在中等到轻负荷下发现，因为黄铜只能承受较低的负荷。由于负载较轻，对于这种金属组合，润滑剂的选择是灵活的，但由于黄色金属，人们仍然必须考虑有关EP的添加剂限制。
• 金属上的塑料，塑料上的塑料，以及其他类似的组合:这通常在相对轻负载的应用中发现，例如机器人和汽车部件。润滑剂的选择取决于所使用的塑料，因为许多塑料品种会与传统润滑剂中的碳氢化合物发生反应，因此需要硅基或其他非反应性润滑剂。

虽然蜗轮与标准齿轮组相比总是有一些复杂性，但它们很容易成为一种高效可靠的装置。在设置和润滑剂选择上稍加注意，蜗轮可以提供与任何其他类型的齿轮组一样可靠的服务。