САМОТОРМОЖЕНИЕ ЧЕРВЯЧНОГО РЕДУКТОРА

Помните, для чего нужен червячный редуктор в системах передачи движения и управления? Механизм передает вращения от одного вала к другому, меняя скорость и крутящий момент. Еще некоторые типы червячных редукторов, в отличие от большинства аналогов, имеют способность к самоторможению.

Что это значит? Если говорить простым языком, торможение позволяет механизму удерживать нагрузку на месте, даже если двигатель отключен. Это важно, например, в лифтах или подъемных устройствах, чтобы предотвратить падение груза.

Как это работает? В основе самоторможения червячной передачи лежит взаимодействие между червяком (винтом) и червячным колесом (зубчатым колесом). Особое устройство редуктора и законы физики позволяют удерживать нагрузку без обратного движения.

В этой статье мы подробнее разберем, как именно работает этот механизм и какие факторы влияют на его эффективность.

Редукторы с самоторможением в интернет-магазине ПРК

Однако прежде мы хотели бы порекомендовать каталог червячных редукторов от “Первой редукторной компании”. В нем собраны одноступенчатые агрегаты серий RV, CMRV и NMRV, которые отличаются компактностью, плавностью хода и низким уровнем шума. Они подходят для соединения с электродвигателями, обеспечивая мощность от 0,09 до 15 кВт и широкие возможности по регулированию скорости.

Благодаря алюминиевым и чугунным корпусам, закалённым червякам и бронзовым колёсам, редукторы гарантируют долговечность и устойчивость к износу. Эти устройства также оснащены высококачественными уплотнениями и системой отвода тепла, что обеспечивает стабильную работу даже при высоких нагрузках.

Рассмотрим, что такое червячная передача и как она работает

Она состоит из двух основных частей: червяка и червячного колеса. Червяк по сути — это винт с наклонными витками, который приводит в движение зубья колеса. В отличие от классической зубчатой передачи, где два зубчатых колеса передают вращение друг другу, винт передает вращение через скольжение витков вдоль зубьев колеса. Это взаимодействие создает условия для значительного изменения скорости вращения и увеличения крутящего момента на выходе. Вспомните, что означают цифры на редукторе — они указывают на передаточное число, которое определяет соотношение между скоростью вращения червяка и колеса.

Допустим, вы управляете подъемником, который поднимает тяжелый груз. Редуктор в этой системе позволяет вам поднимать груз с минимальной затратой усилий, передавая движение от двигателя на механизм, который плавно и с высокой точностью поднимает или опускает груз.

Но что произойдет, если двигатель перестанет работать? В случае с обычной зубчатой передачей, под действием силы тяжести груз начнет опускаться. Однако редукторный агрегат может удерживать груз на месте даже при отключении питания. Именно это свойство и называется самоторможением.

Как работает самоторможение?

Итак, принцип работы червячного редуктора основан на трении.

Представьте себе, что червяк вращается и передает движение червячному колесу. Важно то, что витки винта скользят вдоль зубьев колеса под определенным углом. Если этот угол мал, то трение между витками червяка и зубьями колеса становится настолько высоким, что оно предотвращает обратный ход. Это значит, что даже если на выходной вал (тот, который крутится через колесо) воздействует внешняя нагрузка, он не сможет провернуться в обратную сторону и передать движение обратно на винт.

Именно этот механизм лежит в основе самоторможения: обратный ход блокируется за счет трения между червяком и колесом. Это свойство уникально для червячных редукторов (агрегаты с косозубыми и цилиндрическими шестернями тоже могут удерживать нагрузку без обратного хода, но с ограничениями). Кроме того, блокировка обратного вращения характерна только для механизмов с одноступенчатой передачей (купить редуктор червячный одноступенчатый можно на сайте “ПРК”).

Есть определенные условия самоторможения червячной передачи, в частности:

• Специальная конструкция: валы должны быть связаны друг с другом, чтобы работать вместе.
• Остановка ведущего вала: когда червяк останавливается, движение передается на колесо, и оно тоже начинает замедляться.
• Полная остановка: если оба вала останавливаются, механизм не будет двигаться, что позволяет удерживать нагрузку на месте.

Эта способность в двухступенчатых червячных редукторах встречается редко из-за сложной конструкции и больших углов наклона витков.

Самоторможение — это достоинство червячных механизмов?

Эту способность можно одновременно отнести к плюсам и минусам червячной передачи — необходимость в ней зависит от того, как именно будет использоваться агрегат.

Например, в закаточному оборудовании торможение может мешать, поскольку затрудняет проверку механизма при низком передаточном числе. Это делает систему неэффективной. С другой стороны, в подъемниках это свойство становится преимуществом, позволяя удерживать груз без дополнительных тормозов, что упрощает конструкцию и повышает надежность.

К слову, в блоге “ПРК” есть отдельная статья, посвященная плюсам и минусам червячного редуктора — рекомендуем к прочтению.

Что влияет на самоторможение?

Механизм червячного агрегата может блокировать обратный ход с разной эффективностью. Она зависит от нескольких факторов и характеристик:

• Если угол небольшой, то трение больше, и самоторможение лучше.
• Металлические детали создают больше трения, чем пластиковые. Это увеличивает торможение.
• Если механизм поддается сильной вибрации, это может уменьшить трение и ослабить блокировку.
• Хорошая смазка уменьшает износ, но не должна полностью убирать трение.
• Большие редукторы могут лучше удерживать нагрузку, что помогает удерживать нагрузку.
• При высокой скорости вращения трение может ослабевать, что увеличивает риск обратного движения.

Самоторможение наиболее эффективно когда передаточное отношение червячного редуктора составляет 35 и выше — это практически исключает эффект обратного хода. Полное торможение наблюдается в системах, где угол подъема витков червяка равен или меньше 3.5°.

Какое бывает самоторможение?

Есть два типа — статическое и динамическое. Они различаются по условиям, при которых происходит блокировка обратного вращения:

• Статическое возникает, когда червяк и червячное колесо находятся в состоянии покоя. В этом состоянии трение между элементами передачи блокирует движение, и система удерживает нагрузку без обратного хода. Однако стоит отметить, что при сильных ударных нагрузках эффект может ослабляться. Это означает, что статическое самоторможение не всегда заменяет механические тормоза или дополнительные фиксаторы, такие как храповики.
• Динамическое проявляется, когда червячная передача находится в движении, но постепенно замедляется и останавливается. Данный тип торможения особенно заметен при высоких передаточных числах и низкой частоте вращения. После отключения привода, если на выходной вал действует внешняя нагрузка, ход замедляется и передача останавливается. Этот процесс во многом зависит от веса элементов системы и качества смазки. В обоих типах блокировки обратного хода важную роль играют передаточное число, состояние деталей и частота вращения.

Таким образом, статическое торможение эффективно в состоянии покоя, а динамическое — при движении и его остановке.

Применение самоторможения: примеры в реальных условиях

Лифт — один из классических примеров применения червячного редуктора с блокировкой обратного хода. Представьте себе кабину лифта, которая движется вверх по шахте. Если лифт оборудован таким агрегатом, даже при внезапном отключении электроэнергии, кабина не опустится вниз под весом пассажиров и самой конструкции. Редукторное оборудование надежно удержит кабину на месте, предотвращая любые опасные ситуации.

В строительных подъемниках, где требуется удерживать тяжелые грузы на значительной высоте, редукторы обеспечивают безопасность и стабильность. Благодаря их способности к самоторможению, груз не опустится самопроизвольно даже при внезапной остановке работы подъемника.

Ну и еще один пример. В автосервисах, где используют лебедки для подъема автомобилей, торможение гарантирует, что автомобиль не начнет неконтролируемый ход вниз при отключении питания или сбое в работе.