Het worm- en wormwielmechanisme wordt vaak gebruikt om beweging en kracht over te brengen tussen twee kruisende assen. In het tussenvlak zijn de worm en het wormwiel analoog aan een tandwiel en tandheugel, waarbij de worm qua vorm lijkt op een schroef. Dus, wat is het werkingsprincipe van de worm en het wormwiel?
In een typisch wormwielmechanisme kruisen de assen elkaar onder een hoek van 90 graden, waarbij de worm meestal het aandrijfonderdeel is. Extern lijkt de worm op een bout, terwijl het wormwiel lijkt op een spiraalvormig cilindrisch tandwiel. Tijdens de werking glijden en rollen de tandwielen van het wormwiel langs het spiraalvormige oppervlak van de worm. Om het contact tussen de tandwielen te verbeteren, is het wormwiel gemaakt met een boogvorm langs de tandbreedterichting, die de worm omsluit. Op deze manier is de ingrijping van de worm en het wormwiel een lijncontact in plaats van een puntcontact.
De wormwieloverbrenging bestaat uit een worm en een wormwiel, waarbij de worm over het algemeen het aandrijfonderdeel is. Net als draden kunnen wormen rechts- of linkshandige spiralen hebben, en wormoverbrengingen worden rechts- of linkshandige wormaandrijvingen genoemd. Een worm met een enkele spiraalvormige draad wordt een enkelvoudige startworm genoemd, wat betekent dat één volledige omwenteling van de worm resulteert in het wormwiel dat één tand draait. Als de worm twee spiraalvormige draden heeft, wordt het een dubbelvoudige startworm genoemd, dus één volledige omwenteling van de worm resulteert in het wormwiel dat twee tanden draait.
Kenmerken van wormwieloverbrengingen:
Hoge overbrengingsverhouding:Ze kunnen een zeer grote overbrengingsverhouding bereiken en zijn compacter vergeleken met kruisende as-schroeftandwielmechanismen.
Lijncontact:De in elkaar grijpende tandoppervlakken staan in lijncontact, wat een veel hogere belastbaarheid oplevert dan bij kruisende as-schroeftandwielmechanismen.
Soepele werking:Wormwieloverbrengingen zijn gelijkwaardig aan schroefwieloverbrengingen en maken gebruik van in elkaar grijpende tanden, wat resulteert in een soepele overbrenging en weinig geluid.
Zelfblokkerend:Wanneer de voorloophoek van de worm kleiner is dan de equivalente wrijvingshoek van de in elkaar grijpende tandwieltanden, heeft het mechanisme zelfblokkerende eigenschappen. Dit maakt omgekeerde zelfblokkering mogelijk, wat betekent dat de worm het wormwiel kan aandrijven, maar het wormwiel de worm niet. Bijvoorbeeld, in hefwerktuigen kunnen zelfblokkerende wormmechanismen veiligheid bieden.
Lage efficiëntie en hoge slijtage:De efficiëntie is relatief laag vanwege de hoge relatieve glijsnelheid tussen de in elkaar grijpende tanden, wat resulteert in aanzienlijk wrijvingsverlies en slijtage. Hoge glijsnelheid veroorzaakt ook ernstige slijtage van het tandoppervlak en warmteontwikkeling. Om de koeling te verbeteren en slijtage te verminderen, worden vaak hoogwaardige anti-slijtagematerialen en smering gebruikt, wat de kosten verhoogt.
Grote axiale kracht:De worm oefent een aanzienlijke axiale kracht uit.
Bij wormwieloverbrengingen zijn de meest voorkomende faalwijzen voor wormwieltanden putcorrosie, slijtage, lassen en tandbuigingsbreuken. Vanwege de lage efficiëntie, hoge glijsnelheden en neiging tot warmteontwikkeling, komen lassen en slijtage vaker voor. Om lassen te voorkomen en slijtage te verminderen, moeten materialen anti-wrijvings-, slijtvaste en anti-laseigenschappen hebben. Meestal worden wormen gemaakt van koolstofstaal of gelegeerd staal, waarbij het spiraalvormige oppervlak warmtebehandeld is (bijv. afschrikken en carbureren) om een hoge hardheid (HRC 45-63) te bereiken, en vervolgens geslepen of gehoned om de draagkracht te vergroten. Wormwielen worden meestal gemaakt van brons en soms messing of gietijzer voor lage snelheid, niet-kritische transmissies. Om lassen te voorkomen en slijtage te verminderen, moeten goede smeermethoden met anti-lasadditieven worden gebruikt. Er zijn geen volwassen berekeningsmethoden voor lassen en slijtage in wormwieloverbrengingen. De contactspanning op het tandoppervlak is een belangrijke factor die oppervlaktelassen en slijtage veroorzaakt, dus contactsterkteberekeningen blijven fundamenteel. In sommige gevallen moet de buigsterkte van de tanden ook worden geverifieerd. Wormwielen vereisen over het algemeen geen sterkteberekeningen voor de tanden, maar het is noodzakelijk om de sterkte en stijfheid van de wormas te verifiëren. Voor gesloten transmissies moeten thermische balansberekeningen worden uitgevoerd. Als thermische balansberekeningen niet bevredigend zijn, kunnen koelribben of geforceerde koelapparaten aan de buitenbehuizing worden toegevoegd. Wormwieltransmissies worden vaak gebruikt in toepassingen met kruisende assen, waar hoge transmissieverhoudingen nodig zijn, of voor het overbrengen van relatief laag vermogen of intermitterend werk. Wanneer een hoge vermogensoverdracht vereist is, wordt de efficiëntie vaak verbeterd door Z1=2–4 te selecteren. Bovendien worden wormwielen, omdat zelfblokkering optreedt bij een kleinere 1, vaak gebruikt in hefwerktuigen zoals lieren voor veiligheidsbescherming. Ze worden ook veel gebruikt in gereedschapsmachines, auto's, instrumenten, metaalbewerkingsmachines en andere machines of apparatuur vanwege de vermindering van het stroomverbruik.
