Angrenajele melcate sunt componente de transmisie a puterii utilizate în principal ca reductoare cu raport mare de rotație pentru a schimba direcția de rotație a arborelui și pentru a reduce viteza și a crește cuplul între arbori rotativi neparaleli. Acestea sunt utilizate pe arbori cu axe perpendiculare, care nu se intersectează. Deoarece dinții angrenajelor alunecă unul peste altul, angrenajele melcate sunt ineficiente în comparație cu alte transmisii cu angrenaje, dar pot produce reduceri masive ale vitezei în spații foarte compacte și, prin urmare, au multe aplicații industriale. În esență, angrenajele melcate pot fi clasificate ca fiind cu înfășurare simplă și dublă, ceea ce descrie geometria dinților angrenați. Angrenajele melcate sunt descrise aici, împreună cu o discuție despre funcționarea și aplicațiile lor comune.

Angrenaje cilindrice cu melc

Forma de bază a melcului este cremaliera evolventă prin care se generează roțile dințate cilindrice. Dinții cremalierei au pereți drepți, dar atunci când sunt utilizați pentru a genera dinți pe roți dințate brute, produc forma curbată familiară a dintelui dințat cilindric evolvent. Această formă de dinte de cremalieră se înfășoară practic în jurul corpului melcului. Împreunarea roată melcată este compus dinangrenaj elicoidalDinți tăiați la un unghi care se potrivește cu unghiul dintelui melcului. Adevărata formă de pinten apare doar în secțiunea centrală a roții, deoarece dinții se curbează pentru a învălui melcul. Acțiunea de angrenare este similară cu cea a unei cremaliere care acționează un pinion, cu excepția faptului că mișcarea de translație a cremalierei este înlocuită de mișcarea de rotație a melcului. Curbura dinților roții este uneori descrisă ca fiind „cu gât”.

Viermii vor avea cel puțin unul și până la patru (sau mai multe) filete, sau începuturi. Fiecare filet se angajează într-un dinte de pe roata melcată, care are mult mai mulți dinți și un diametru mult mai mare decât melcul. Viermii se pot roti în ambele direcții. Roțile melcate au de obicei cel puțin 24 de dinți, iar suma filetelor melcului și a dinților roții ar trebui să fie în mod normal mai mare de 40. Viermii pot fi realizați direct pe ax sau separat și glisați ulterior pe un ax.
Multe reductoare cu angrenaj melcat sunt teoretic autoblocante, adică nu pot fi acționate înapoi de roata melcată, un avantaj în multe cazuri, cum ar fi ridicarea. Acolo unde acționarea înapoi este o caracteristică dorită, geometria melcului și a roții poate fi adaptată pentru a o permite (adesea necesitând porniri multiple).
Raportul de viteză dintre melc și roată este determinat de raportul dintre numărul de dinți ai roții și filetul melcului (nu de diametrele acestora).
Deoarece melcul este supus unei uzuri comparativ mai mari decât roata, adesea se folosesc materiale diferite pentru fiecare, cum ar fi un melc din oțel călit care acționează o roată din bronz. Sunt disponibile și roți melcate din plastic.

Angrenaje melcate cu înveliș simplu și dublu

Înfășurarea se referă la modul în care dinții roții melcate se înfășoară parțial în jurul melcului sau dinții melcilor se înfășoară parțial în jurul roții. Aceasta oferă o suprafață de contact mai mare. O roată dințată melcată cu o singură înfășurare folosește un melc cilindric pentru a se angrena cu dinții roții cu gât.
Pentru a oferi o suprafață de contact și mai mare cu dinții, uneori melcul în sine este prevăzut cu un gât - în formă de clepsidră - pentru a se potrivi cu curbura roții melcate. Această configurație necesită o poziționare axială atentă a melcului. Angrenajele melcate cu dublă înfășurare sunt complexe de prelucrat și au mai puține aplicații decât angrenajele melcate cu o singură înfășurare. Progresele în prelucrare au făcut ca modelele cu dublă înfășurare să fie mai practice decât erau în trecut.
Angrenajele elicoidale cu axe încrucișate sunt uneori denumite angrenaje melcate neînfășuratoare. O clemă pentru aeronave este probabil un design neînfășurator.

Aplicații

O aplicație obișnuită pentru reductoarele cu angrenaj melcat sunt acționările transportoarelor cu bandă, deoarece banda se mișcă relativ lent în raport cu motorul, justificând o reducere cu raport mare. Rezistența la deplasarea înapoi prin roata melcată poate fi utilizată pentru a preveni inversarea benzii atunci când transportorul se oprește. Alte aplicații comune sunt în actuatoarele de supape, cricuri și ferăstraie circulare. Uneori sunt utilizate pentru indexare sau ca acționări de precizie pentru telescoape și alte instrumente.
Căldura este o problemă în cazul angrenajelor melcate, deoarece mișcarea se face practic în întregime prin alunecare, la fel ca o piuliță pe un șurub. Pentru un actuator de supapă, ciclul de funcționare este probabil intermitent, iar căldura se disipă probabil ușor între operațiuni rare. Pentru o acționare pe transportor, cu posibilă funcționare continuă, căldura joacă un rol important în calculele de proiectare. De asemenea, se recomandă lubrifianți speciali pentru acționările melcate din cauza presiunilor mari dintre dinți, precum și a posibilității de uzură prin frecare între materialele diferite ale melcului și roții. Carcasele acționărilor melcate sunt adesea prevăzute cu aripioare de răcire pentru a disipa căldura din ulei. Aproape orice cantitate de răcire poate fi obținută, astfel încât factorii termici pentru angrenajele melcate sunt o luare în considerare, dar nu o limitare. În general, se recomandă ca uleiurile să rămână sub 200°F pentru o funcționare eficientă a oricărei acționări melcate.
Reducerea forței de mișcare poate apărea sau nu, deoarece depinde nu numai de unghiurile elicei, ci și de alți factori mai puțin cuantificabili, cum ar fi frecarea și vibrațiile. Pentru a se asigura că aceasta va apărea întotdeauna sau niciodată, proiectantul sistemului de acționare melcat trebuie să selecteze unghiuri elice care sunt fie suficient de abrupte, fie suficient de superficiale pentru a suprascrie aceste alte variabile. Proiectarea prudentă sugerează adesea încorporarea frânării redundante cu acționări autoblocante acolo unde siguranța este în joc.
Angrenajele melcate sunt disponibile atât ca unități carcase, cât și ca seturi de angrenaje. Unele unități pot fi achiziționate cu servomotoare integrate sau ca modele cu mai multe viteze.
Pentru aplicații care implică reduceri de înaltă precizie sunt disponibile melci de precizie speciali și versiuni fără joc. Versiuni de mare viteză sunt disponibile de la unii producători.