Przekładnie ślimakowe to elementy układu przeniesienia napędu, stosowane głównie jako redukcje o wysokim przełożeniu, służące do zmiany kierunku obrotów wału oraz zmniejszenia prędkości i zwiększenia momentu obrotowego między wałami obracającymi się nierównolegle. Stosuje się je na wałach o nieskrzyżowanych, prostopadłych osiach. Ponieważ zęby zazębiających się kół zębatych ślizgają się względem siebie, przekładnie ślimakowe są mniej wydajne w porównaniu z innymi napędami zębatymi, ale mogą powodować znaczne zmniejszenie prędkości w bardzo małych przestrzeniach, dlatego znajdują wiele zastosowań przemysłowych. Zasadniczo przekładnie ślimakowe można podzielić na jedno- i dwuobwodowe, co opisuje geometrię zazębionych zębów. W niniejszym artykule opisano przekładnie ślimakowe wraz z omówieniem ich działania i typowych zastosowań.

Przekładnie ślimakowe walcowe

Podstawową formą ślimaka jest zębatka ewolwentowa, za pomocą której powstają koła zębate walcowe. Zęby zębate mają proste ścianki, ale gdy są używane do tworzenia zębów na półfabrykatach kół zębatych, tworzą one znany, zakrzywiony kształt zęba, charakterystyczny dla zęba walcowego ewolwentowego. Ten kształt zęba zębatego zasadniczo owija się wokół korpusu ślimaka. koło ślimakowe składa się zkoło zębate śruboweZęby ścięte pod kątem odpowiadającym kątowi zęba ślimaka. Prawdziwy kształt ostrogi występuje tylko w środkowej części koła, ponieważ zęby zakrzywiają się, obejmując ślimak. Działanie zazębienia jest podobne do działania zębatki napędzającej zębnik, z tą różnicą, że ruch postępowy zębatki jest zastępowany ruchem obrotowym ślimaka. Krzywiznę zębów koła określa się czasami jako „gardłową”.

Ślimaki mają co najmniej jeden, a nawet cztery (lub więcej) zwojów, czyli startów. Każdy zwój zazębia się z zębem na ślimacznicy, która ma znacznie więcej zębów i znacznie większą średnicę niż ślimak. Ślimaki mogą obracać się w obu kierunkach. Ślimaki zazwyczaj mają co najmniej 24 zęby, a suma zwojów ślimaka i zębów koła powinna zazwyczaj przekraczać 40. Ślimaki mogą być wykonane bezpośrednio na wale lub oddzielnie i nasunięte na wał później.
Wiele przekładni ślimakowych jest teoretycznie samoblokujących, czyli niezdolnych do ruchu wstecznego za pomocą koła ślimakowego, co jest zaletą w wielu zastosowaniach, takich jak podnoszenie. Tam, gdzie ruch wsteczny jest pożądany, geometrię ślimaka i koła można dostosować tak, aby to umożliwić (często wymagając wielokrotnych rozruchów).
Stosunek prędkości ślimaka i koła jest określany na podstawie stosunku liczby zębów koła do gwintów ślimaka (a nie ich średnic).
Ponieważ ślimak zużywa się stosunkowo bardziej niż koło, często stosuje się do tego celu różne materiały, na przykład hartowany stalowy ślimak napędzający brązowe koło. Dostępne są również plastikowe koła ślimakowe.

Przekładnie ślimakowe jedno- i dwuobwodowe

Otaczanie odnosi się do sposobu, w jaki zęby koła ślimakowego częściowo owijają się wokół ślimaka lub zęby ślimaka częściowo owijają się wokół koła. Zapewnia to większą powierzchnię styku. Przekładnia ślimakowa z pojedynczym otaczaniem wykorzystuje cylindryczny ślimak do zazębienia się z zębami koła.
Aby zapewnić jeszcze większą powierzchnię styku zębów, czasami sam ślimak ma wycięcie – kształt klepsydry – dopasowane do krzywizny koła ślimakowego. Taka konfiguracja wymaga starannego ustawienia osiowego ślimaka. Przekładnie ślimakowe z podwójnym obiegiem są skomplikowane w obróbce i znajdują mniej zastosowań niż przekładnie ślimakowe z pojedynczym obiegiem. Postęp w obróbce skrawaniem sprawił, że konstrukcje z podwójnym obiegiem stały się bardziej praktyczne niż w przeszłości.
Przekładnie śrubowe o skrzyżowanych osiach są czasami nazywane przekładniami ślimakowymi bezobejmowymi. Zacisk lotniczy prawdopodobnie będzie miał konstrukcję bezobejmową.

Aplikacje

Przekładnie ślimakowe są często stosowane w napędach przenośników taśmowych, ponieważ pas porusza się stosunkowo wolno względem silnika, co uzasadnia zastosowanie redukcji o wysokim przełożeniu. Opór koła ślimakowego przed cofaniem się pasa można wykorzystać do zapobiegania cofaniu się pasa po zatrzymaniu przenośnika. Inne typowe zastosowania to siłowniki zaworów, podnośniki i piły tarczowe. Są one czasami wykorzystywane do indeksowania lub jako precyzyjne napędy teleskopów i innych instrumentów.
Ciepło jest problemem w przypadku przekładni ślimakowych, ponieważ ruch odbywa się zasadniczo ślizgowo, niczym nakrętka na śrubie. W przypadku siłownika zaworu cykl pracy jest prawdopodobnie przerywany, a ciepło prawdopodobnie łatwo rozprasza się między rzadkimi operacjami. W przypadku napędu przenośnika, z możliwością pracy ciągłej, ciepło odgrywa dużą rolę w obliczeniach projektowych. Ponadto, do przekładni ślimakowych zaleca się stosowanie specjalnych środków smarnych ze względu na wysokie ciśnienia między zębami, a także możliwość zatarcia między różnymi materiałami ślimaka i koła. Obudowy przekładni ślimakowych są często wyposażone w żeberka chłodzące, aby odprowadzać ciepło z oleju. Można uzyskać niemal dowolny poziom chłodzenia, więc czynniki termiczne dla przekładni ślimakowych są brane pod uwagę, ale nie stanowią ograniczenia. Ogólnie zaleca się, aby oleje utrzymywały się w temperaturze poniżej 200°F (93°C), aby zapewnić skuteczną pracę dowolnego napędu ślimakowego.
Cofanie się może, ale nie musi, wystąpić, ponieważ zależy ono nie tylko od kątów pochylenia linii śrubowej, ale także od innych, mniej policzalnych czynników, takich jak tarcie i wibracje. Aby mieć pewność, że zjawisko to zawsze wystąpi lub nigdy nie wystąpi, konstruktor przekładni ślimakowej musi dobrać kąty pochylenia linii śrubowej odpowiednio strome lub płytkie, aby zniwelować wpływ tych czynników. Rozsądne projektowanie często sugeruje zastosowanie redundantnego hamowania z napędami samoblokującymi w sytuacjach, gdy bezpieczeństwo jest zagrożone.
Przekładnie ślimakowe są dostępne zarówno w obudowach, jak i jako zestawy przekładni. Niektóre przekładnie można zamówić z wbudowanymi serwomotorami lub w wersjach wielobiegowych.
Dostępne są specjalne, precyzyjne ślimaki i wersje bezluzowe do zastosowań wymagających redukcji o wysokiej dokładności. Niektórzy producenci oferują wersje szybkoobrotowe.