Самоторможение — свойство червячной передачи удерживать нагрузку на выходном валу без внешнего тормоза. Именно за это червячные редукторы выбирают для подъёмников, конвейеров и ворот. Но у свойства есть границы: разберём условие возникновения и почему на него нельзя полагаться в системах безопасности.
Самоторможение — это режим, в котором передача работает только в одном направлении: вращение с червяка на колесо проходит, а с колеса на червяк — нет. Груз на выходном валу не может провернуть червяк, поэтому удерживается на месте без тормоза. Свойство напрямую связано с геометрией винтовой линии и числом заходов червяка.
Самоторможение возникает, когда угол подъёма винтовой линии γ меньше приведённого угла трения ρ: γ < ρ. Иначе говоря, виток червяка настолько пологий, что сила трения не даёт колесу соскользнуть обратно. Угол подъёма зависит от числа заходов: чем больше заходов z₁, тем круче виток и тем слабее самоторможение.
На практике свойство оценивают по коэффициенту самоторможения — отношению окружного усилия на червяке к осевому усилию на колесе в режиме обратного хода. Чем больше коэффициент, тем надёжнее передача удерживает нагрузку. У однозаходных червяков он высокий, у многозаходных приближается к единице — и передача становится обратимой.
| Исполнение | Поведение |
|---|---|
| z₁ = 1 (однозаходный) | обычно самотормозящий, высокий коэффициент |
| z₁ = 2 (двухзаходный) | на границе, зависит от угла подъёма и смазки |
| z₁ = 3–4 (многозаходный) | чаще обратимый, самоторможения нет |
Чем больше передаточное число нужно, тем проще получить самоторможение — но тем ниже КПД. Это связывает тему самоторможения с эффективностью передачи, которая разобрана в статье о КПД червячного редуктора.
Поэтому на подъёмниках и тельферах самоторможение используют как вспомогательное свойство, а удержание груза обеспечивают тормозом мотора.
Свойство применяют на наклонных конвейерах, воротах и шлагбаумах, мешалках с односторонним вращением и регулировочных механизмах. Одноступенчатые исполнения под такие задачи собраны в каталоге одноступенчатых червячных редукторов, двухступенчатые — в разделе двухступенчатых червячных редукторов.
Первый признак — число заходов и угол подъёма винтовой линии. Чем меньше угол, тем выше вероятность самоторможения; точное значение приводят в технической документации редуктора. На практике проверяют опытным путём: нагружают выходной вал и смотрят, проворачивается ли входной. Для примера сравним типовые карточки: у однозаходного SEW R 97 с передаточным числом 216 самоторможение выражено, а у NMRV 063 с i=25 оно зависит от числа заходов конкретного исполнения.
При реверсе самотормозящая передача ведёт себя жёстко: удар при смене направления нагружает зубья и подшипники. Вибрация снижает коэффициент трения и может временно «разбудить» обратимый ход. Если механизм испытывает вибрации и динамические нагрузки, запас по самоторможению закладывают больше или ставят тормоз. Вопрос выбора типа для таких условий — в материале о том, червячный или цилиндрический редуктор выбрать.
Самоторможение — полезное, но не гарантированное свойство червячной передачи: оно зависит от числа заходов, угла подъёма и коэффициента трения. Используйте его как дополнительный фактор надёжности, а удержание нагрузки в системах безопасности доверяйте тормозу. Подобрать самотормозящий червячный редуктор с нужным передаточным числом можно в каталоге червячных редукторов или через калькулятор подбора.
Это свойство, при котором выходное колесо не может провернуть червяк: нагрузка на выходе удерживается без внешнего тормоза. Возникает, когда угол подъёма винтовой линии меньше угла трения.
Нет. Самоторможение зависит от числа заходов, угла подъёма и коэффициента трения. Однозаходные передачи обычно самотормозящие, многозаходные с большим углом подъёма — нет.
Нет. При вибрации, износе и изменении коэффициента трения передача может потерять свойство. Для удержания груза в системах безопасности применяют штатный тормоз.
По углу подъёма винтовой линии и числу заходов: чем меньше угол, тем выше вероятность самоторможения. Точное значение указывают в технической документации редуктора.
Самоторможение червячной передачи — свойство удерживать нагрузку на выходном валу без внешнего тормоза: возникает при угле подъёма винтовой линии меньше угла трения, чаще у однозаходных червяков с большим передаточным числом.
Чем больше заходов у червяка, тем круче виток и слабее самоторможение. Однозаходные передачи самотормозящие, четырёхзаходные чаще обратимые. Из-за изменения коэффициента трения от температуры и износа на самоторможение нельзя полагаться как на тормоз.
Готовые исполнения — в каталоге червячных редукторов, подбор типоразмера по моменту и режиму — через калькулятор. Сравнение с цилиндрическими передачами — в статье о выборе типа редуктора.
Укажите передаточное число и режим работы — подберём исполнение с нужным коэффициентом самоторможения.
Подобрать редуктор