ウォームとウォーム ギア機構は、交差する 2 つのシャフト間で動きと動力を伝達するためによく使用されます。中間面では、ウォームとウォーム ギアはギアとラックに似ており、ウォームはねじのような形をしています。では、ウォームとウォーム ギアの動作原理は何でしょうか。
典型的なウォームギア機構では、シャフトは 90 度の角度で交差し、ウォームが通常駆動部品となります。外見上、ウォームはボルトに似ており、ウォームギアは螺旋状の円筒歯車に似ています。動作中、ウォームホイールのギア歯はウォームの螺旋面に沿ってスライドして転がります。ギア歯間の接触を改善するために、ウォームホイールは歯幅方向に沿ってウォームを囲む円弧状に作られています。このようにして、ウォームとウォームホイールの噛み合いは点接触ではなく線接触になります。
ウォームギア伝動装置はウォームとウォームギアで構成され、ウォームが一般に駆動部品となります。ねじと同様、ウォームには右巻きまたは左巻きの螺旋があり、ウォーム伝動装置は右巻きまたは左巻きのウォームドライブと呼ばれます。1 本の螺旋ねじを持つウォームは単条ウォームと呼ばれ、ウォームを 1 回転するとウォームギアが 1 歯回転します。2 本の螺旋ねじを持つウォームは複条ウォームと呼ばれ、ウォームを 1 回転するとウォームギアが 2 歯回転します。
ウォームギア伝動装置の特徴:
高ギア比:非常に大きなギア比を実現でき、交差シャフトヘリカルギア機構に比べてコンパクトです。
連絡先:噛み合う歯面は線接触であるため、交差軸ヘリカルギア機構よりもはるかに高い負荷容量が得られます。
スムーズな操作:ウォームギア伝動装置はヘリカル伝動装置と同等であり、複数の歯が噛み合うため、スムーズな伝動と低騒音を実現します。
セルフロック:ウォームのリード角が噛み合うギアの歯の同等の摩擦角よりも小さい場合、機構はセルフロック特性を持ちます。これにより逆セルフロックが可能になり、ウォームはウォームホイールを駆動できますが、ウォームホイールはウォームを駆動できません。たとえば、持ち上げ機械では、セルフロックウォーム機構が安全保護を提供できます。
効率が低く、摩耗が激しい:噛み合う歯間の相対的な滑り速度が高いため、効率が比較的低く、摩擦損失と摩耗が大きくなります。また、滑り速度が高いと、歯の表面の摩耗が激しくなり、発熱も発生します。冷却を改善し、摩耗を減らすために、高品質の耐摩耗材料と潤滑剤が使用されることが多く、コストが増加します。
大きな軸力:ウォームは大きな軸方向の力を発揮します。
ウォームギアトランスミッションでは、ウォームホイールの歯の一般的な故障モードには、ピッチング、摩耗、溶着、および歯の曲げ破損が含まれます。効率が低く、滑り速度が高く、発熱しやすいため、溶着と摩耗がより一般的です。溶着を防ぎ、摩耗を減らすには、材料に耐摩擦性、耐摩耗性、耐溶着性が必要です。通常、ウォームは炭素鋼または合金鋼で作られ、らせん表面は熱処理（焼き入れや浸炭など）されて高硬度（HRC 45～63）が得られ、その後、研磨またはホーニングされて負荷容量が向上します。ウォームホイールは主に青銅で作られ、低速で重要でないトランスミッションでは真鍮や鋳鉄が使用されることもあります。溶着を防ぎ、摩耗を減らすには、溶着防止添加剤を使用した適切な潤滑方法を使用する必要があります。ウォームドライブの溶着と摩耗の計算方法は確立されていません。歯の表面の接触応力は表面の溶着と摩耗を引き起こす主な要因であるため、接触強度の計算が依然として基本です。場合によっては、歯の曲げ強度も検証する必要があります。ウォームギアは一般に歯の強度計算は必要ありませんが、ウォームシャフトの強度と剛性を検証する必要があります。密閉式トランスミッションの場合は、熱バランス計算を行う必要があります。熱バランス計算が不十分な場合は、外側のケースに冷却フィンまたは強制冷却装置を追加することができます。ウォームギアトランスミッションは、交差シャフトを備えたアプリケーションで高い伝達比が必要な場合、または比較的低い電力または断続的な作業を伝達する場合によく使用されます。高電力伝達が必要な場合は、Z1=2–4を選択することで効率が向上することがよくあります。さらに、1が小さいとセルフロックが発生するため、安全保護のためにウインチなどの持ち上げ機械でウォームギアがよく使用されます。また、消費電力の削減により、工作機械、自動車、計器、冶金機械、その他の機械や装置にも広く使用されています。
