مکانیزم چرخ دنده کرم و حلزونی معمولاً برای انتقال حرکت و قدرت بین دو محور متقاطع استفاده می شود. در صفحه میانی، چرخ دنده حلزونی و حلزونی مشابه چرخ دنده و قفسه هستند و کرم از نظر شکل شبیه یک پیچ است. بنابراین، اصل کار کرم و چرخ دنده حلزونی چیست؟
در یک مکانیزم چرخ دنده حلزونی معمولی، شفت ها با زاویه 90 درجه تقاطع می کنند، که معمولاً کرم جزء محرک است. از نظر بیرونی، کرم شبیه یک پیچ و مهره است، در حالی که چرخ دنده حلزونی شبیه یک چرخ دنده استوانه ای مارپیچ است. در حین کار، دندانه های چرخ دنده کرم در امتداد سطح مارپیچ کرم می لغزند و می چرخند. برای بهبود تماس بین دندانه های چرخ دنده، چرخ کرم به شکل قوس در امتداد جهت عرض دندان ساخته می شود که کرم را محصور می کند. به این ترتیب، مش بندی کرم و چرخ کرم به جای تماس نقطه ای، یک تماس خطی است.
چرخ دنده حلزونی شامل یک کرم و یک چرخ دنده حلزونی است که به طور کلی کرم جزء محرک است. درست مانند نخها، کرمها میتوانند دارای مارپیچهای راستدست یا چپ باشند و انتقال کرمها به عنوان درایوهای کرم راستدست یا چپدست شناخته میشوند. به کرمی که یک نخ مارپیچ دارد، کرم تک استارت می گویند، به این معنی که یک دور کامل کرم باعث می شود چرخ دنده حلزونی با یک دندان بچرخد. اگر کرم دارای دو رشته مارپیچ باشد، به آن کرم دوتایی می گویند، بنابراین یک چرخش کامل کرم باعث می شود چرخ دنده کرم دو دندانه بچرخد.
ویژگی های جعبه دنده حلزونی:
نسبت دنده بالا:آنها می توانند به نسبت دنده بسیار بزرگی دست یابند و در مقایسه با مکانیزم های چرخ دنده مارپیچ محور متقاطع فشرده تر هستند.
خط تماس:سطوح دندانه مشبک دارای تماس خطی هستند که ظرفیت بار بسیار بالاتری را نسبت به مکانیزم های چرخ دنده مارپیچ محور متقاطع فراهم می کند.
عملکرد صاف:گیربکس های چرخ دنده حلزونی معادل گیربکس های مارپیچی هستند و شامل شبکه سازی چند دندانه می شوند که در نتیجه انتقال نرم و صدای کم ایجاد می شود.
خود قفل شدن:هنگامی که زاویه سرب کرم کوچکتر از زاویه اصطکاک معادل دندانه های چرخ دنده مشبک باشد، مکانیسم دارای ویژگی های خود قفل شدن است. این امکان قفل شدن معکوس را فراهم می کند، به این معنی که کرم می تواند چرخ کرم را به حرکت درآورد، اما چرخ کرم نمی تواند کرم را به حرکت درآورد. به عنوان مثال، در ماشینآلات بالابر، مکانیسمهای کرم خود قفلشونده میتوانند حفاظت ایمنی را فراهم کنند.
راندمان پایین و سایش بالا:راندمان به دلیل سرعت لغزش نسبی بالا بین دندانه های مشبک نسبتا کم است و در نتیجه اصطکاک و سایش قابل توجهی از بین می رود. سرعت لغزش بالا همچنین باعث سایش شدید سطح دندان و تولید گرما می شود. برای بهبود خنک سازی و کاهش سایش، اغلب از مواد ضد سایش و روان کننده با کیفیت بالا استفاده می شود که باعث افزایش هزینه می شود.
نیروی محوری بزرگ:کرم نیروی محوری قابل توجهی اعمال می کند.
در گیربکسهای چرخ دنده کرمی، حالتهای خرابی رایج برای دندانهای چرخ کرمی شامل شکستگیهای حفرهای، سایش، جوشکاری و خمش دندان است. به دلیل راندمان پایین، سرعت لغزش بالا و تمایل به تولید گرما، جوشکاری و سایش بیشتر رایج است. برای جلوگیری از جوشکاری و کاهش سایش، مواد باید دارای خواص ضد اصطکاک، مقاوم در برابر سایش و ضد جوش باشند. به طور معمول، کرمها از فولاد کربنی یا فولاد آلیاژی ساخته میشوند و سطح مارپیچی آن برای دستیابی به سختی بالا (HRC 45-63) تحت عملیات حرارتی قرار میگیرد (مثلاً کوئنچ و کربوریزاسیون)، و سپس برای افزایش ظرفیت بار، آسیاب یا سنگزنی میشود. چرخهای کرم عمدتاً از برنز و گاهی از برنج یا چدن برای انتقالهای کم سرعت و غیر بحرانی ساخته میشوند. برای جلوگیری از جوشکاری و کاهش سایش باید از روشهای خوب روانکاری با مواد افزودنی ضد جوش استفاده کرد. هیچ روش محاسبه بالغی برای جوشکاری و سایش در درایوهای کرم وجود ندارد. تنش تماسی روی سطح دندان یک عامل کلیدی است که باعث جوش و سایش سطح می شود، بنابراین محاسبات قدرت تماس اساسی باقی می مانند. در برخی موارد، قدرت خمشی دندان ها نیز ممکن است نیاز به بررسی داشته باشد. چرخ دنده های حلزونی به طور کلی نیازی به محاسبات استحکام برای دندان ها ندارند، اما لازم است که استحکام و استحکام شفت کرم را بررسی کرد. برای انتقال بسته، محاسبات تعادل حرارتی باید انجام شود. اگر محاسبات تعادل حرارتی رضایت بخش نباشد، ممکن است پره های خنک کننده یا دستگاه های خنک کننده اجباری به پوشش بیرونی اضافه شوند. گیربکس های چرخ دنده حلزونی معمولاً در کاربردهایی با محورهای متقاطع، که در آن نسبت های انتقال بالا مورد نیاز است، یا برای انتقال توان نسبتاً کم یا کار متناوب استفاده می شود. هنگامی که انتقال توان بالا مورد نیاز است، کارایی اغلب با انتخاب Z1=2–4 بهبود مییابد. علاوه بر این، از آنجایی که خود قفل شدن با عدد 1 کوچکتر اتفاق می افتد، چرخ دنده های حلزونی اغلب در ماشین آلات بالابر مانند وینچ برای محافظت ایمنی استفاده می شود. همچنین به دلیل کاهش مصرف برق، آنها به طور گسترده در ماشین ابزار، اتومبیل، ابزار، ماشین آلات متالورژی و سایر ماشین ها یا تجهیزات استفاده می شوند.