Angrenajele melcate sunt componente de transmisie a puterii utilizate în principal ca reduceri cu raport ridicat pentru a schimba direcția de rotație a arborelui și pentru a scădea viteza și a crește cuplul între arborii rotativi neparaleli. Se folosesc pe arbori cu axe perpendiculare neintersectate. Deoarece dinții angrenajelor angrenate alunecă unul pe lângă celălalt, angrenajele melcate sunt ineficiente în comparație cu alte angrenaje, dar pot produce reduceri masive de viteză în spații foarte compacte și, prin urmare, au multe aplicații industriale. În esență, angrenajele melcate pot fi clasificate ca învelitoare simple și duble, ceea ce descrie geometria dinților cu ochiuri. Angrenajele melcate sunt descrise aici împreună cu o discuție despre funcționarea lor și aplicațiile comune.

Angrenaje melcate cilindrice

Forma de bază a melcului este cremaliera evolventă prin care sunt generate roți dințate drepte. Dinții de cremalieră au pereți drepti, dar atunci când sunt utilizați pentru a genera dinți pe semifabricate de angrenaje, ei produc forma familiară a dintelui curbat al angrenajului cilindric evolvent. Această formă de dinte de cremalieră se înfășoară în esență în jurul corpului viermelui. Imperecherea roată melcat este compus dinangrenaj elicoidaldinții tăiați la un unghi care se potrivește cu unghiul dintelui de vierme. Adevărata formă de pinten apare doar în secțiunea centrală a roții, deoarece dinții se curbează pentru a învălui viermele. Acțiunea de angrenare este similară cu cea a unei cremaliere care antrenează un pinion, cu excepția faptului că mișcarea de translație a cremalierei este înlocuită cu mișcarea de rotație a melcului. Curbura dinților roții este uneori descrisă drept „gât”.

Viermii vor avea cel puțin unul și până la patru (sau mai multe) fire sau începe. Fiecare fir cuplează un dinte pe roata melcat, care are mult mai mulți dinți și un diametru mult mai mare decât viermele. Viermii se pot întoarce în orice direcție. Roțile melcate au de obicei cel puțin 24 de dinți, iar suma firelor melcate și a dinților roții ar trebui să fie de obicei mai mare de 40. Viermele pot fi făcute direct pe arbore sau separat și alunecați pe un arbore mai târziu.
Multe reductoare cu angrenaje melcate sunt teoretic autoblocante, adică incapabile să fie antrenate înapoi de roata melcată, un avantaj în multe cazuri, cum ar fi ridicarea. Acolo unde mersul înapoi este o caracteristică dorită, geometria melcului și a roții poate fi adaptată pentru a permite acest lucru (care necesită adesea porniri multiple).
Raportul de viteză al melcului și al roții este determinat de raportul dintre numărul dinților roții și firele melcate (nu diametrele acestora).
Deoarece viermele vede comparativ mai multă uzură decât roata, sunt folosite adesea materiale diferite pentru fiecare, cum ar fi un melc de oțel călit care antrenează o roată de bronz. Sunt disponibile și roți melcate din plastic.

Angrenaje melcate cu un singur și dublu anvelopă

Învelirea se referă la modul în care dinții roții melcate se înfășoară parțial în jurul viermei sau dinții vierme se înfășoară parțial în jurul roții. Aceasta oferă o zonă de contact mai mare. Un angrenaj melcat cu o singură anvelopă folosește un vierme cilindric pentru a se conecta cu dinții cu gât ai roții.
Pentru a oferi o suprafață de contact și mai mare a dinților, uneori viermele însuși are gâtul - în formă de clepsidră - pentru a se potrivi cu curbura roții vierme. Această configurație necesită o poziționare axială atentă a viermelui. Angrenajele melcate cu anvelopă dublă sunt complexe de prelucrat și văd mai puține aplicații decât angrenajele melcate cu anvelopă simplă. Progresele în prelucrare au făcut ca modelele cu înveliș dublu să fie mai practice decât erau în trecut.
Roțile dințate elicoidale cu axe încrucișate sunt uneori denumite angrenaje melcate neînvelitoare. O clemă de avion este probabil să fie un design neînvelitor.

Aplicații

O aplicație obișnuită pentru reductoarele cu angrenaje melcate este acționarea benzii transportoare, deoarece cureaua se mișcă relativ lent în raport cu motorul, ceea ce justifică o reducere cu raport ridicat. Rezistența la deplasarea înapoi prin roata melcat poate fi utilizată pentru a preveni inversarea benzii atunci când transportorul se oprește. Alte aplicații comune sunt în actuatoarele de supape, cricuri și ferăstrăi circulare. Acestea sunt uneori folosite pentru indexare sau ca dispozitive de precizie pentru telescoape și alte instrumente.
Căldura este o preocupare pentru angrenajele melcate, deoarece mișcarea alunecă în esență la fel ca o piuliță pe un șurub. Pentru un actuator de supapă, ciclul de funcționare este probabil să fie intermitent și probabil că căldura se disipează ușor între operațiuni rare. Pentru o acționare a transportorului, cu posibil funcționare continuă, căldura joacă un rol important în calculele de proiectare. De asemenea, lubrifianții speciali sunt recomandați pentru antrenările melcate din cauza presiunilor ridicate dintre dinți, precum și a posibilității de uzurire între melcatele diferite și materialele roții. Carcasele pentru antrenările melcate sunt adesea prevăzute cu aripioare de răcire pentru a disipa căldura din ulei. Aproape orice cantitate de răcire poate fi atinsă, astfel încât factorii termici pentru angrenajele melcate sunt o considerație, dar nu o limitare. În general, uleiurile sunt recomandate să rămână sub 200 ° F pentru a exista o funcționare eficientă a oricărei unități de viteză.
Conducerea înapoi poate să apară sau nu, deoarece depinde nu numai de unghiurile helixului, ci și de alți factori mai puțin cuantificabili, cum ar fi frecarea și vibrația. Pentru a se asigura că va apărea întotdeauna sau nu va apărea niciodată, proiectantul unității vierme trebuie să selecteze unghiuri de helix care sunt fie suficient de abrupte, fie suficient de adânci pentru a trece peste aceste alte variabile. Designul prudent sugerează adesea încorporarea frânării redundante cu sisteme de transmisie cu autoblocare, acolo unde siguranța este în joc.
Angrenajele melcate sunt disponibile atât ca unități găzduite, cât și ca angrenaje. Unele unități pot fi achiziționate cu servomotoare integrate sau ca modele cu mai multe viteze.
Viermele de precizie speciale și versiunile fără joc sunt disponibile pentru aplicații care implică reduceri de mare precizie. Versiunile de mare viteză sunt disponibile de la unii producători.