蠕虫齿轮通常用于它们提供大量减速和高扭矩乘法的能力。但它们的自锁属性也可以在许多应用中有益。

齿轮电机的剖面有蠕虫传动装置。
图片信用:Bodine Electric Company
在一个蜗轮组装,蠕虫通常是驱动部件。自锁意味着齿轮不能驱动蠕虫。换句话说,不可能回到驱动。
当总成处于静态或动态状态时,可能会发生自锁,但当蜗轮处于静态(即不移动)时,自锁更为常见。理论上,只要齿轮和蜗杆之间的摩擦系数大于蜗杆导程角的正切值,蜗轮就被认为是自锁的,不会反向驱动。静态摩擦系数通常取决于两个部件的材料和它们之间的任何润滑。但在实际应用中,其他因素,如表面状况(地面比粗糙表面引入的摩擦力小)或外部振动的存在,都会降低静态摩擦系数。

图片来源:HBD/Winsmith,Inc。
动摩擦比静摩擦小,相应地,对于相同导程角和工作条件的蜗轮,动自锁比静自锁发生的可能性小。除了上述对静摩擦系数的考虑外,动摩擦系数还受蜗轮转速和动态条件下润滑性能的影响。
说明自锁的条件的另一种方法是摩擦角蜗杆和齿轮之间的夹角必须大于蜗杆的导程角。静态摩擦角是刚刚在诸如静态条件下开始发生的两个部件(例如块和楔形)之间的相对运动的角度。动态摩擦角是导致两个物体之间的运动以停止的角度。

静摩擦角是滑块和楔块之间刚开始运动的角度。
图片来源:HBD/Winsmith,Inc。
钢蜗杆和青铜齿轮之间的静态摩擦系数约为0.15,其摩擦角约为8至9度:芳坦(0.15)= 8.5度。
动摩擦系数取决于蜗轮的速度。它的范围从低速时的0.08(摩擦角为4.6度)到高速时的小于0.02(摩擦角约为1度)。
在需要提升和/或保持负载的应用中,自锁或防止后驱非常有用。但是美国齿轮制造商协会(AGMA)建议使用制动器来确保蜗轮不会返回驱动,而不是依靠蠕虫齿轮的自动锁定能力。
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