Черв'ячні передачі – це компоненти передачі потужності, які в основному використовуються як редуктори з високим передаточним числом для зміни напрямку обертання вала, а також для зменшення швидкості та збільшення крутного моменту між валами, що обертаються непаралельно. Вони використовуються на валах з непересічними, перпендикулярними осями. Оскільки зубці зачеплених шестерень ковзають один повз одного, черв'ячні передачі є неефективними порівняно з іншими зубчастими передачами, але вони можуть призвести до значного зниження швидкості в дуже компактних просторах і тому мають багато промислових застосувань. По суті, черв'ячні передачі можна класифікувати як одно- та двоохоплюючі, що описує геометрію зачеплених зубців. Тут описані черв'ячні передачі разом з обговоренням їхньої роботи та поширених застосувань.

Циліндричні черв'ячні передачі

Основною формою черв'яка є евольвентна рейка, за допомогою якої створюються прямозубі шестерні. Зуби рейки мають прямі стінки, але коли вони використовуються для створення зубів на заготовках шестерень, вони утворюють знайому вигнуту форму зубів евольвентної прямозубої шестерні. Ця форма зуба рейки по суті обвиває корпус черв'яка. Зчіпні елементи черв'ячне колесо складається зкосозуба шестерняЗуби, нарізані під кутом, що відповідає куту зуба черв'яка. Справжня форма шпори зустрічається лише в центральній частині колеса, оскільки зуби вигинаються, охоплюючи черв'як. Зачеплення подібне до дії рейки, що приводить в рух шестерню, за винятком того, що поступальний рух рейки замінюється обертальним рухом черв'яка. Кривизну зубів колеса іноді описують як «горлову».

Черв'яки матимуть щонайменше одну та до чотирьох (або більше) різьб, або витків. Кожна різьба входить у зачеплення із зубом черв'ячного колеса, яке має набагато більше зубів і набагато більший діаметр, ніж черв'як. Черв'яки можуть обертатися в будь-якому напрямку. Черв'ячні колеса зазвичай мають щонайменше 24 зуби, а сума різьб черв'яка та зубів колеса зазвичай повинна бути більше 40. Черв'яки можуть бути виготовлені безпосередньо на валу або окремо та насаджені на вал пізніше.
Багато черв'ячних редукторів теоретично є самоблокуючими, тобто не можуть бути приведені у зворотний рух черв'ячним колесом, що є перевагою в багатьох випадках, таких як підйомні роботи. Якщо зворотний рух є бажаною характеристикою, геометрію черв'яка та колеса можна адаптувати, щоб це дозволити (часто це вимагає кількох пусків).
Співвідношення швидкостей черв'яка та колеса визначається співвідношенням кількості зубців колеса до різьби черв'яка (а не їх діаметрами).
Оскільки черв'як зношується порівняно більше, ніж колесо, для кожного з них часто використовуються різні матеріали, наприклад, загартований сталевий черв'як, що приводить в рух бронзове колесо. Також доступні пластикові черв'ячні колеса.

Одно- та двообхватні черв'ячні передачі

Охоплення стосується способу, яким зубці черв'ячного колеса частково охоплюють черв'яка або зубці черв'яка частково охоплюють колесо. Це забезпечує більшу площу контакту. Одноохоплююча черв'ячна передача використовує циліндричний черв'як для зачеплення з горловиною зубців колеса.
Щоб забезпечити ще більшу поверхню контакту зубів, іноді сам черв'як має горловину – форму пісочного годинника – щоб відповідати кривизні черв'ячного колеса. Така конфігурація вимагає ретельного осьового позиціонування черв'яка. Подвійні черв'ячні передачі складні в обробці та мають менше застосувань, ніж односторонні черв'ячні передачі. Досягнення в обробці зробили конструкції з подвійною обгорткою більш практичними, ніж вони були в минулому.
Схрещені осі гвинтові передачі іноді називають неохоплюючими черв'ячними передачами. Авіаційний затискач, ймовірно, має неохоплюючу конструкцію.

Застосування

Поширеним застосуванням черв'ячних редукторів є приводи стрічкових конвеєрів, оскільки ремінь рухається порівняно повільно відносно двигуна, що робить обґрунтуванням редуктора з високим передаточним числом. Опір зворотному руху через черв'ячне колесо може бути використаний для запобігання розвороту ременя, коли конвеєр зупиняється. Інші поширені застосування - це приводи клапанів, домкрати та дискові пилки. Іноді вони використовуються для індексування або як прецизійні приводи для телескопів та інших інструментів.
Нагрівання є проблемою для черв'ячних передач, оскільки рух по суті повністю ковзає, подібно до гайки по гвинту. Для приводу клапана робочий цикл, ймовірно, буде переривчастим, і тепло, ймовірно, легко розсіюється між нечастими операціями. Для конвеєрного приводу, з можливою безперервною роботою, тепло відіграє велику роль у конструктивних розрахунках. Також для черв'ячних передач рекомендуються спеціальні мастила через високий тиск між зубцями, а також можливість стертості між різними матеріалами черв'яка та колеса. Корпуси черв'ячних передач часто оснащені ребрами охолодження для відведення тепла від оливи. Можна досягти майже будь-якої кількості охолодження, тому теплові коефіцієнти для черв'ячних передач є важливим фактором, але не обмеженням. Зазвичай рекомендується, щоб температура оливи залишалася нижче 200°F (93°C) для ефективної роботи будь-якого черв'ячного приводу.
Зворотний рух може відбуватися або ні, оскільки він залежить не лише від кутів нахилу спіралі, але й від інших, менш кількісно вимірюваних факторів, таких як тертя та вібрація. Щоб гарантувати, що він завжди відбуватиметься або ніколи не відбуватиметься, конструктор черв'ячних приводів повинен вибирати кути нахилу спіралі, які є або достатньо крутими, або достатньо пологими, щоб ігнорувати ці інші змінні. Розсудливе проектування часто передбачає включення резервного гальмування з самоблокуючими приводами, коли на кону стоїть безпека.
Черв'ячні передачі доступні як у корпусі, так і у вигляді зубчастих пар. Деякі пристрої можна придбати з вбудованими серводвигунами або у багатошвидкісному виконанні.
Для застосувань, що потребують високоточних редукцій, доступні спеціальні прецизійні черв'яки та версії з нульовим люфтом. Деякі виробники пропонують високошвидкісні версії.