Mechanizm ślimakowy i przekładnia ślimakowa są powszechnie stosowane do przenoszenia ruchu i mocy między dwoma przecinającymi się wałami. W płaszczyźnie pośredniej ślimak i przekładnia ślimakowa są analogiczne do koła zębatego i zębatki, przy czym ślimak przypomina kształtem śrubę. Jaka jest więc zasada działania ślimaka i przekładni ślimakowej?
W typowym mechanizmie przekładni ślimakowej wały przecinają się pod kątem 90 stopni, przy czym ślimak jest zazwyczaj elementem napędowym. Zewnętrznie ślimak przypomina śrubę, podczas gdy przekładnia ślimakowa jest podobna do koła zębatego walcowo-ślimakowego. Podczas pracy zęby koła zębatego ślimacznicy ślizgają się i toczą po powierzchni śrubowej ślimaka. Aby poprawić kontakt między zębami koła zębatego, koło ślimakowe jest wykonane w kształcie łuku wzdłuż kierunku szerokości zęba, który otacza ślimaka. W ten sposób zazębienie ślimaka i koła ślimakowego jest stykiem liniowym, a nie stykiem punktowym.
Przekładnia ślimakowa składa się ze ślimaka i koła ślimakowego, przy czym ślimak jest zazwyczaj elementem napędowym. Podobnie jak gwinty, ślimaki mogą mieć spirale prawoskrętne lub lewoskrętne, a przekładnie ślimakowe są określane jako napędy ślimakowe prawoskrętne lub lewoskrętne. Ślimak z pojedynczym gwintem śrubowym nazywany jest ślimakiem jednozwojowym, co oznacza, że jeden pełny obrót ślimaka powoduje obrót koła ślimakowego o jeden ząb. Jeśli ślimak ma dwa gwinty śrubowe, nazywany jest ślimakiem dwuzwojowym, więc jeden pełny obrót ślimaka powoduje obrót koła ślimakowego o dwa zęby.
Charakterystyka przekładni ślimakowych:
Wysokie przełożenie:Mogą osiągać bardzo duże przełożenie i są bardziej kompaktowe w porównaniu do mechanizmów przekładni śrubowych z wałami przecinającymi się.
Kontakt liniowy:Zazębiające się powierzchnie zębów mają styk liniowy, co zapewnia znacznie większą nośność niż w przypadku mechanizmów przekładni śrubowych z przecinającymi się wałami.
Płynna praca:Przekładnie ślimakowe są odpowiednikami przekładni śrubowych i wykorzystują zazębienie wielozębne, co zapewnia płynną transmisję i niski poziom hałasu.
Samoblokujący:Gdy kąt natarcia ślimaka jest mniejszy niż równoważny kąt tarcia zazębiających się zębów koła zębatego, mechanizm ma właściwości samoblokujące. Umożliwia to odwrotne samoblokowanie, co oznacza, że ślimak może napędzać koło ślimakowe, ale koło ślimakowe nie może napędzać ślimaka. Na przykład w maszynach podnoszących samoblokujące mechanizmy ślimakowe mogą zapewnić ochronę bezpieczeństwa.
Niska wydajność i duże zużycie:Wydajność jest stosunkowo niska ze względu na wysoką względną prędkość ślizgową między zazębiającymi się zębami, co powoduje znaczną utratę tarcia i zużycie. Wysoka prędkość ślizgowa powoduje również poważne zużycie powierzchni zębów i generowanie ciepła. Aby poprawić chłodzenie i zmniejszyć zużycie, często stosuje się wysokiej jakości materiały przeciwzużyciowe i smary, co zwiększa koszty.
Duża siła osiowa:Ślimak wywiera znaczną siłę osiową.
W przekładniach ślimakowych, typowe tryby awarii zębów koła ślimakowego obejmują wżery, zużycie, spawanie i pęknięcia zginające zęby. Ze względu na niską wydajność, wysokie prędkości ślizgowe i tendencję do generowania ciepła, spawanie i zużycie są bardziej powszechne. Aby uniknąć spawania i zmniejszyć zużycie, materiały muszą mieć właściwości przeciwcierne, odporne na zużycie i przeciwspawalnicze. Zazwyczaj ślimaki są wykonane ze stali węglowej lub stali stopowej, a powierzchnia śrubowa jest poddawana obróbce cieplnej (np. hartowanie i nawęglanie) w celu uzyskania wysokiej twardości (HRC 45–63), a następnie szlifowana lub honowana w celu zwiększenia nośności. Koła ślimakowe są wykonane głównie z brązu, a czasami z mosiądzu lub żeliwa w przypadku przekładni niskoobrotowych, niekrytycznych. Aby zapobiec spawaniu i zmniejszyć zużycie, należy stosować dobre metody smarowania z dodatkami przeciwspawalniczymi. Nie ma dojrzałych metod obliczeniowych dla spawania i zużycia w przekładniach ślimakowych. Naprężenie kontaktowe na powierzchni zęba jest kluczowym czynnikiem powodującym spawanie powierzchni i zużycie, dlatego obliczenia wytrzymałości kontaktowej pozostają fundamentalne. W niektórych przypadkach może być również konieczne sprawdzenie wytrzymałości zębów na zginanie. Przekładnie ślimakowe zazwyczaj nie wymagają obliczeń wytrzymałościowych zębów, ale konieczne jest sprawdzenie wytrzymałości i sztywności wału ślimakowego. W przypadku przekładni zamkniętych należy wykonać obliczenia bilansu cieplnego. Jeśli obliczenia bilansu cieplnego nie są zadowalające, do obudowy zewnętrznej można dodać żebra chłodzące lub wymuszone urządzenia chłodzące. Przekładnie ślimakowe są powszechnie stosowane w zastosowaniach z wałami przecinającymi się, gdzie wymagane są wysokie przełożenia lub do przenoszenia stosunkowo niskiej mocy lub pracy przerywanej. Gdy wymagane jest przenoszenie dużej mocy, wydajność często poprawia się, wybierając Z1=2–4. Ponadto, ponieważ samoblokowanie występuje przy mniejszym 1, przekładnie ślimakowe są często stosowane w maszynach podnoszących, takich jak wciągarki, w celu zapewnienia bezpieczeństwa. Są one również szeroko stosowane w obrabiarkach, samochodach, instrumentach, maszynach metalurgicznych i innych maszynach lub urządzeniach ze względu na zmniejszenie zużycia energii.
