Τα γρανάζια ατέρμονα είναι εξαρτήματα μετάδοσης ισχύος που χρησιμοποιούνται κυρίως ως μειώσεις υψηλής αναλογίας για την αλλαγή της κατεύθυνσης περιστροφής του άξονα και για τη μείωση της ταχύτητας και την αύξηση της ροπής μεταξύ των μη παράλληλων περιστρεφόμενων αξόνων. Χρησιμοποιούνται σε άξονες με μη τεμνόμενους, κάθετους άξονες. Επειδή τα δόντια των γραναζιών πλέξης γλιστρούν το ένα δίπλα στο άλλο, τα ατέρμονα γρανάζια είναι αναποτελεσματικά σε σύγκριση με άλλους μηχανισμούς μετάδοσης κίνησης, αλλά μπορούν να προκαλέσουν τεράστιες μειώσεις στην ταχύτητα σε πολύ συμπαγείς χώρους και επομένως έχουν πολλές βιομηχανικές εφαρμογές. Ουσιαστικά, τα ατέρμονα γρανάζια μπορούν να ταξινομηθούν ως μονής και διπλής περιβάλλουσας, γεγονός που περιγράφει τη γεωμετρία των δικτυωμένων δοντιών. Τα ατέρμονα γρανάζια περιγράφονται εδώ μαζί με μια συζήτηση για τη λειτουργία τους και τις κοινές εφαρμογές τους.

Κυλινδρικά ατέρμονα γρανάζια

Η βασική μορφή για το σκουλήκι είναι η σχάρα με την οποία δημιουργούνται οδοντωτοί τροχοί. Τα δόντια οδοντωτών τροχών έχουν ίσια τοιχώματα, αλλά όταν χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία δοντιών σε κενά γραναζιών, παράγουν τη γνωστή καμπυλωτή μορφή δοντιού του οδοντωτού τροχού έλικας. Αυτή η μορφή οδοντωτού δοντιού περιστρέφεται ουσιαστικά γύρω από το σώμα του σκουληκιού. Το ζευγάρωμα τροχός σκουληκιών αποτελείται απόελικοειδές γρανάζιδόντια κομμένα σε γωνία που ταιριάζει με τη γωνία του δοντιού σκουληκιού. Το πραγματικό σχήμα του κεντρίσματος εμφανίζεται μόνο στο κεντρικό τμήμα του τροχού, καθώς τα δόντια καμπυλώνουν για να τυλίξουν το σκουλήκι. Η δράση πλέγματος είναι παρόμοια με αυτή ενός rack που οδηγεί ένα πινιόν, εκτός από το ότι η μεταφορική κίνηση του rack αντικαθίσταται από την περιστροφική κίνηση του σκουληκιού. Η καμπυλότητα των δοντιών του τροχού μερικές φορές περιγράφεται ως "λαιμός".

Τα σκουλήκια θα έχουν τουλάχιστον ένα και έως τέσσερα (ή περισσότερα) νήματα ή εκκινήσεις. Κάθε νήμα εμπλέκει ένα δόντι στον τροχό του σκουληκιού, το οποίο έχει πολλά περισσότερα δόντια και πολύ μεγαλύτερη διάμετρο από το σκουλήκι. Τα σκουλήκια μπορούν να στραφούν προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Οι τροχοί σκουληκιών συνήθως έχουν τουλάχιστον 24 δόντια και το άθροισμα των νημάτων σκουληκιών και των δοντιών των τροχών πρέπει συνήθως να είναι μεγαλύτερο από 40. Τα σκουλήκια μπορούν να κατασκευαστούν απευθείας στον άξονα ή χωριστά και να γλιστρήσουν σε έναν άξονα αργότερα.
Πολλοί μειωτήρες ατέρμονα ατέρμονα είναι θεωρητικά αυτοασφαλιζόμενοι, δηλαδή δεν μπορούν να οδηγηθούν πίσω από τον ατέρμονα τροχό, ένα πλεονέκτημα σε πολλές περιπτώσεις όπως η ανύψωση. Όπου η οπισθοδήγηση είναι ένα επιθυμητό χαρακτηριστικό, η γεωμετρία του σκουληκιού και του τροχού μπορεί να προσαρμοστεί ώστε να το επιτρέπει (συχνά απαιτεί πολλές εκκινήσεις).
Η αναλογία ταχύτητας του σκουληκιού και του τροχού καθορίζεται από την αναλογία του αριθμού των δοντιών του τροχού προς τα νήματα ατέρμονα (όχι τις διαμέτρους τους).
Επειδή το σκουλήκι βλέπει συγκριτικά μεγαλύτερη φθορά από τον τροχό, συχνά χρησιμοποιούνται ανόμοια υλικά για το καθένα, όπως ένα σκουλήκι από σκληρυμένο χάλυβα που οδηγεί έναν μπρούτζινο τροχό. Διατίθενται επίσης πλαστικοί ατέρμονες ρόδες.

Γρανάζια ατέρμονα και διπλού περιβλήματος

Το περίβλημα αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο τα δόντια του τροχού σκουληκιού τυλίγονται εν μέρει γύρω από το σκουλήκι ή τα δόντια του σκουληκιού τυλίγονται εν μέρει γύρω από τον τροχό. Αυτό παρέχει μεγαλύτερη περιοχή επαφής. Ένα ατέρμονο γρανάζι με ένα μόνο περίβλημα χρησιμοποιεί ένα κυλινδρικό σκουλήκι για να πλέξει με τα δόντια του τροχού.
Για να δοθεί ακόμη μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής με τα δόντια, μερικές φορές το ίδιο το σκουλήκι έχει λαιμό - σε σχήμα κλεψύδρας - για να ταιριάζει με την καμπυλότητα του τροχού του σκουληκιού. Αυτή η ρύθμιση απαιτεί προσεκτική αξονική τοποθέτηση του σκουληκιού. Τα ατέρμονα γρανάζια διπλού περιβλήματος είναι πολύπλοκα στη μηχανική επεξεργασία και έχουν λιγότερες εφαρμογές από τα ατέρμονα γρανάζια ενός περιβλήματος. Η πρόοδος στη μηχανική κατεργασία έχει κάνει τα σχέδια με διπλό περίβλημα πιο πρακτικά από ό,τι στο παρελθόν.
Τα ελικοειδή γρανάζια διασταυρούμενου άξονα αναφέρονται μερικές φορές ως μη περιτυλιγμένα ατέρμονα γρανάζια. Ένας σφιγκτήρας αεροσκάφους είναι πιθανό να είναι ένα σχέδιο που δεν περιβάλλει.

Εφαρμογές

Μια κοινή εφαρμογή για μειωτήρες ατέρμονα οδοντωτών τροχών είναι οι κινήσεις με ιμάντα μεταφοράς καθώς ο ιμάντας κινείται σχετικά αργά σε σχέση με τον κινητήρα, γεγονός που καθιστά δυνατή τη μείωση της υψηλής αναλογίας. Η αντίσταση στην οπισθοδήγηση μέσω του ατέρμονα τροχού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αποτραπεί η αναστροφή του ιμάντα όταν ο μεταφορέας σταματά. Άλλες κοινές εφαρμογές είναι σε ενεργοποιητές βαλβίδων, γρύλους και κυκλικά πριόνια. Μερικές φορές χρησιμοποιούνται για ευρετηρίαση ή ως κινητήρες ακριβείας για τηλεσκόπια και άλλα όργανα.
Η θερμότητα είναι μια ανησυχία με τα ατέρμονα γρανάζια, καθώς η κίνηση ουσιαστικά ολισθαίνει σαν παξιμάδι σε μια βίδα. Για έναν ενεργοποιητή βαλβίδας, ο κύκλος λειτουργίας είναι πιθανό να είναι διακοπτόμενος και η θερμότητα πιθανώς διαχέεται εύκολα μεταξύ σπάνιων λειτουργιών. Για μια κίνηση μεταφοράς, με πιθανώς συνεχή λειτουργία, η θερμότητα παίζει μεγάλο ρόλο στους υπολογισμούς σχεδιασμού. Επίσης, συνιστώνται ειδικά λιπαντικά για την κίνηση των σκουληκιών λόγω των υψηλών πιέσεων μεταξύ των δοντιών καθώς και της πιθανότητας να φουσκώσουν μεταξύ του ανόμοιου σκουληκιού και των υλικών τροχών. Τα περιβλήματα για τους μηχανισμούς κίνησης σκουληκιών είναι συχνά εξοπλισμένα με πτερύγια ψύξης για να διαχέουν τη θερμότητα από το λάδι. Σχεδόν κάθε ποσότητα ψύξης μπορεί να επιτευχθεί, επομένως οι θερμικοί παράγοντες για τα ατέρμονα γρανάζια αποτελούν θεώρηση αλλά όχι περιορισμό. Τα λάδια γενικά συνιστώνται να παραμένουν κάτω από τους 200°F για να υπάρχει αποτελεσματική λειτουργία οποιασδήποτε κίνησης σκουληκιών.
Η οπισθοδήγηση μπορεί να συμβεί ή να μην συμβεί, καθώς εξαρτάται όχι μόνο από τις γωνίες της έλικας αλλά και από άλλους λιγότερο μετρήσιμους παράγοντες όπως η τριβή και οι κραδασμοί. Για να διασφαλιστεί ότι θα συμβαίνει πάντα ή δεν θα συμβεί ποτέ, ο σχεδιαστής του worm-drive πρέπει να επιλέξει γωνίες έλικας που είναι είτε αρκετά απότομες είτε αρκετά ρηχές ώστε να παρακάμπτουν αυτές τις άλλες μεταβλητές. Ο συνετός σχεδιασμός συχνά προτείνει την ενσωμάτωση περιττών φρένων με αυτοασφαλιζόμενα συστήματα μετάδοσης κίνησης όπου διακυβεύεται η ασφάλεια.
Τα ατέρμονα γρανάζια διατίθενται τόσο ως στεγασμένες μονάδες όσο και ως γρανάζια. Ορισμένες μονάδες μπορούν να αγοραστούν με ενσωματωμένους σερβοκινητήρες ή ως σχέδια πολλαπλών ταχυτήτων.
Διατίθενται ειδικά σκουλήκια ακριβείας και εκδόσεις μηδενικής οπισθοδρόμησης για εφαρμογές που περιλαμβάνουν μειώσεις υψηλής ακρίβειας. Εκδόσεις υψηλής ταχύτητας είναι διαθέσιμες από ορισμένους κατασκευαστές.