웜과 웜 기어 메커니즘은 일반적으로 두 개의 교차하는 샤프트 사이에서 운동과 동력을 전달하는 데 사용됩니다. 중간 평면에서 웜과 웜 기어는 기어와 랙과 유사하며 웜은 나사 모양과 비슷합니다. 그렇다면 웜과 웜 기어의 작동 원리는 무엇일까요?
일반적인 웜 기어 메커니즘에서 샤프트는 90도 각도로 교차하며, 웜은 일반적으로 구동 구성 요소입니다. 외부적으로 웜은 볼트와 비슷하고 웜 기어는 나선형 원통형 기어와 비슷합니다. 작동 중 웜 휠의 기어 이빨은 웜의 나선형 표면을 따라 미끄러지고 굴러갑니다. 기어 이빨 사이의 접촉을 개선하기 위해 웜 휠은 웜을 둘러싼 이빨 너비 방향을 따라 호 모양으로 만들어집니다. 이런 식으로 웜과 웜 휠의 맞물림은 점 접촉이 아닌 선 접촉입니다.
웜 기어 변속기는 웜과 웜 기어로 구성되며, 웜은 일반적으로 구동 구성 요소입니다. 나사산과 마찬가지로 웜은 우핸드 또는 좌핸드 나선을 가질 수 있으며, 웜 변속기는 우핸드 또는 좌핸드 웜 드라이브라고 합니다. 단일 나선형 나사산이 있는 웜은 싱글 스타트 웜이라고 하며, 웜을 한 바퀴 돌리면 웜 기어가 이빨 한 개씩 회전합니다. 웜에 나선형 나사산이 두 개 있는 경우 더블 스타트 웜이라고 하며, 웜을 한 바퀴 돌리면 웜 기어가 이빨 두 개씩 회전합니다.
웜기어 변속기의 특성:
높은 기어비:이러한 기어는 매우 큰 기어비를 달성할 수 있으며 교차 샤프트 나선형 기어 메커니즘과 비교할 때 더욱 컴팩트합니다.
연락처:맞물리는 이빨 표면은 선 접촉을 하며, 이는 교차하는 샤프트 나선형 기어 메커니즘보다 훨씬 더 높은 하중 용량을 제공합니다.
원활한 작동:웜기어 변속기는 나선형 변속기와 동등하며 여러 개의 이빨이 맞물려 있어 변속이 부드럽고 소음이 적습니다.
자체 잠금:웜의 리드 각도가 맞물리는 기어 이빨의 등가 마찰 각도보다 작을 때, 메커니즘은 자체 잠금 특성을 갖습니다. 이를 통해 역방향 자체 잠금이 가능하여 웜이 웜 휠을 구동할 수 있지만 웜 휠은 웜을 구동할 수 없습니다. 예를 들어, 리프팅 기계에서 자체 잠금 웜 메커니즘은 안전 보호를 제공할 수 있습니다.
낮은 효율성과 높은 마모:맞물리는 이빨 사이의 상대적인 슬라이딩 속도가 높아 효율성이 상대적으로 낮아 상당한 마찰 손실과 마모가 발생합니다. 슬라이딩 속도가 높으면 이빨 표면이 심하게 마모되고 열이 발생합니다. 냉각을 개선하고 마모를 줄이기 위해 고품질 내마모성 재료와 윤활제를 자주 사용하는데, 이로 인해 비용이 증가합니다.
큰 축력:벌레는 상당한 축방향 힘을 가한다.
웜 기어 변속기에서 웜 휠 이빨의 일반적인 고장 모드에는 피팅, 마모, 용접 및 이빨 굽힘 파손이 포함됩니다. 낮은 효율성, 높은 슬라이딩 속도 및 열 발생 경향으로 인해 용접 및 마모가 더 흔합니다. 용접을 피하고 마모를 줄이려면 재료에 마찰 방지, 내마모성 및 용접 방지 특성이 있어야 합니다. 일반적으로 웜은 탄소강 또는 합금강으로 만들어지며 나선형 표면은 열처리(예: 담금질 및 탄화)되어 높은 경도(HRC 45–63)를 달성한 다음 연삭 또는 연마하여 하중 용량을 향상시킵니다. 웜 휠은 대부분 청동으로 만들어지며 저속, 비중요 변속기의 경우 황동 또는 주철로 만들어지기도 합니다. 용접을 방지하고 마모를 줄이려면 용접 방지 첨가제가 있는 우수한 윤활 방법을 사용해야 합니다. 웜 드라이브의 용접 및 마모에 대한 성숙한 계산 방법은 없습니다. 이빨 표면의 접촉 응력은 표면 용접 및 마모를 일으키는 주요 요인이므로 접촉 강도 계산은 여전히 기본입니다. 어떤 경우에는 이빨의 굽힘 강도도 검증해야 할 수 있습니다. 웜 기어는 일반적으로 이빨에 대한 강도 계산이 필요하지 않지만 웜 샤프트의 강도와 강성을 검증해야 합니다. 폐쇄형 변속기의 경우 열 평형 계산을 수행해야 합니다. 열 평형 계산이 만족스럽지 않으면 냉각 핀이나 강제 냉각 장치를 외부 케이싱에 추가할 수 있습니다. 웜 기어 변속기는 일반적으로 높은 변속비가 필요한 교차 샤프트가 있는 응용 분야나 비교적 낮은 전력이나 간헐적인 작업을 전달하는 데 사용됩니다. 높은 전력 전달이 필요한 경우 Z1=2–4를 선택하면 효율성이 향상되는 경우가 많습니다. 또한 더 작은 1로 셀프 록킹이 발생하기 때문에 웜 기어는 종종 윈치와 같은 리프팅 기계에서 안전 보호를 위해 사용됩니다. 또한 전력 소비가 감소하기 때문에 공작 기계, 자동차, 계측기, 야금 기계 및 기타 기계 또는 장비에도 널리 사용됩니다.
