Самоторможение (самотормозящая передача)

Самоторможение — свойство червячного редуктора удерживать нагрузку в неподвижном состоянии без внешнего тормоза. Объясняем, при каких передаточных числах NMRV возникает самоторможение (полная реверсивность 5–30, зона неопределённости 40–60, статическая нереверсивность 80–100) и почему нельзя полагаться на него как на аварийный тормоз.

Самоторможение — это свойство червячной передачи препятствовать передаче вращения от выходного вала (червячного колеса) обратно к входному (червяку), благодаря чему редуктор удерживает нагрузку в неподвижном положении без дополнительного тормоза.

Если коротко: способность червячного редуктора NMRV к самоторможению зависит от передаточного числа. При передаточных числах от 5 до 30 передача полностью реверсивна (самоторможения нет), от 40 до 60 — зона неопределённости, от 80 до 100 — статическая нереверсивность при динамической реверсивности. Даже в зоне нереверсивности полагаться на самоторможение как на единственный аварийный тормоз нельзя — при вибрации и толчках оно нарушается.

Самоторможение NMRV по передаточному числу

Способность к самоторможению определяется соотношением угла подъёма винтовой линии червяка и угла трения в зацеплении, а на практике напрямую связана с передаточным числом редуктора:

От чего ещё зависит самоторможение

Помимо передаточного числа, на самоторможение влияют:

• Число заходов червяка. Одноходовые (однозаходные) червяки склонны к самоторможению; многозаходные — хуже тормозят или не тормозят вовсе.
• Коэффициент трения. Зависит от материалов пары (стальной червяк — бронзовое колесо), качества смазки и температуры. При нагреве и приработке трение снижается, и самоторможение может ослабевать.
• Вибрация и динамические нагрузки. Толчки и вибрация снижают эффективное трение покоя — статически самотормозящая передача под вибрацией может начать «сползать». Именно поэтому статическая нереверсивность (передатки 80–100) не равна динамической.

Чем самоторможение отличается от торможения обычным тормозом

Самоторможение — это пассивное свойство самой передачи, а не отдельный узел. В отличие от электромагнитного или механического тормоза, оно не требует питания и срабатывает всегда, но его нельзя гарантировать на 100% и оно не удерживает нагрузку при вибрации. В отличие от цилиндрических и планетарных редукторов, которые практически не обладают самоторможением и свободно проворачиваются обратно, червячные редукторы NMRV способны удерживать нагрузку за счёт геометрии зацепления — но только в диапазоне высоких передаточных чисел.

Часто задаваемые вопросы

При каком передаточном числе NMRV появляется самоторможение?
При передаточных числах от 5 до 30 самоторможения нет — передача полностью реверсивна. От 40 до 60 — зона неопределённости, где самоторможение возможно, но не гарантируется. От 80 до 100 достигается статическая нереверсивность (в статике нагрузка удерживается), при этом динамическая реверсивность сохраняется.

Что такое статическая нереверсивность и динамическая реверсивность?
Статическая нереверсивность — передача удерживает нагрузку в неподвижном состоянии. Динамическая реверсивность — при вибрации, ударах или уже начавшемся движении выходной вал всё же способен провернуть входной. Поэтому даже редуктор с передаточным числом 80–100 нельзя считать абсолютным тормозом.

Можно ли использовать самоторможение NMRV как аварийный тормоз в подъёмнике?
Нет. Даже в зоне статической нереверсивности (передатки 80–100) при вибрации и толчках самоторможение нарушается. Для подъёмных механизмов ставьте отдельный тормоз, например мотор с электромагнитным тормозом.

Почему червячный редуктор тормозит, а цилиндрический нет?
В червячной передаче усилие передаётся под малым углом подъёма винтовой линии, и трение в зацеплении не даёт колесу провернуть червяк обратно. В цилиндрических и планетарных передачах угол зацепления большой, трения недостаточно — они свободно вращаются в обратную сторону.

Что такое обратимость (реверсивность) передачи?
Обратимость (реверсивность) — это способность передавать вращение в обратном направлении, от выходного вала к входному. Самотормозящая передача является необратимой или ограниченно обратимой. Подробнее о принципе работы см. Червячная передача.

Самоторможение — важное, но не абсолютное свойство червячных мотор-редукторов NMRV. В диапазоне передаточных чисел 80–100 его удобно использовать для фиксации механизма в статике (конвейеры, поворотные столы, задвижки), но для ответственного удержания груза всегда предусматривайте штатный тормоз.