גלגלי שיניים תולעת הם רכיבי העברת כוח המשמשים בעיקר כגלגלי הילוכים בעלי יחס הילוכים גבוה לשינוי כיוון סיבוב הציר ולהפחתת המהירות והגברת המומנט בין צירים מסתובבים שאינם מקבילים. הם משמשים על צירים בעלי צירים ניצבים שאינם מצטלבים. מכיוון ששיניהם של גלגלי השיניים המשתלבים מחליקים זו על פני זו, גלגלי שיניים תולעת אינם יעילים בהשוואה להנעות גלגלי שיניים אחרות, אך הם יכולים לייצר הפחתות מהירות מסיביות בחללים קומפקטיים מאוד ולכן יש להם יישומים תעשייתיים רבים. בעיקרון, גלגלי שיניים תולעת ניתנים לסווג כגלגלי שיניים חד-עוטפים וכפולים, המתארים את הגיאומטריה של השיניים המשתלבות. גלגלי שיניים תולעת מתוארים כאן יחד עם דיון בפעולתם וביישומים הנפוצים שלהם.

גלגלי שיניים גליליים

הצורה הבסיסית של התולעת היא גלגל שיניים אינבולטורי שבאמצעותו נוצרים גלגלי שיניים דרביים. לשיניים של גלגל שיניים יש דפנות ישרות, אך כאשר הן משמשות ליצירת שיניים על גבי גלגלי שיניים, הן מייצרות את צורת השן המעוקלת המוכרת של גלגל שיניים דרבי אינבולטורי. צורת שן גלגל שיניים זו מתפתלת למעשה סביב גוף התולעת. גלגל תולעת מורכב מגלגל שיניים סלילישיניים חתוכות בזווית התואמת את זווית שן התולעת. צורת הדורבן האמיתית מתרחשת רק בחלק המרכזי של הגלגל, כאשר השיניים מתעקלות כדי לעטוף את התולעת. פעולת הרשת דומה לזו של מתלה המניע גלגל שיניים, אלא שתנועת הטרנסלציה של המתלה מוחלפת בתנועה הסיבובית של התולעת. העקמומיות של שיני הגלגל מתוארת לעיתים כ"גרונית".

לתולעים יהיה לפחות הברגה אחת ועד ארבעה (או יותר), או התחלות. כל הברגה נוגעת בשן על גלגל התולעת, שיש לו הרבה יותר שיניים וקוטר גדול בהרבה מהתולעת. תולעים יכולות להסתובב לשני הכיוונים. לגלגלי תולעת יש בדרך כלל לפחות 24 שיניים וסכום הברגות התולעת ושיני הגלגל צריך להיות בדרך כלל גדול מ-40. ניתן לייצר תולעים ישירות על הציר או בנפרד ולהכניס אותן לציר מאוחר יותר.
מפחיתים רבים של גלגלי תולעת הם תיאורטית בעלי נעילה עצמית, כלומר, אינם מסוגלים להיות מונעים לאחור על ידי גלגל התולעת, יתרון במקרים רבים כמו הרמה. במקרים בהם הנעה לאחור היא מאפיין רצוי, ניתן להתאים את הגיאומטריה של התולעת והגלגל כדי לאפשר זאת (לעתים קרובות דורשים מספר התחלות).
יחס המהירות של התולעת והגלגל נקבע על ידי היחס בין מספר שיני הגלגל להברגות התולעת (לא על ידי הקטרים ​​שלהם).
מכיוון שהתולעת חווה בלאי רב יותר בהשוואה לגלגל, לעתים קרובות משתמשים בחומרים שונים עבור כל אחד מהם, כגון תולעת פלדה מוקשה המניעה גלגל ברונזה. גלגלי תולעת מפלסטיק זמינים גם כן.

גלגלי שיניים תולעת חד-פעמיים וכפולים

עוטף מתייחס לאופן שבו שיני גלגל התולעת עוטפות חלקית את התולעת או ששיני התולעת עוטפות חלקית את הגלגל. זה מספק שטח מגע גדול יותר. גלגל שיניים בעל עוטף יחיד משתמש בתולעת גלילית כדי להשתלב עם השיניים המחודדות של הגלגל.
כדי לספק משטח מגע גדול עוד יותר עם השיניים, לפעמים התולעת עצמה מעוצבת בצורת שעון חול - כך שתתאים לעקמומיות גלגל התולעת. הגדרה זו דורשת מיקום צירי זהיר של התולעת. גלגלי שיניים בעלי עוטף כפול מורכבים לעיבוד ויש להם פחות יישומים מאשר גלגלי שיניים בעלי עוטף יחיד. ההתקדמות בעיבוד שבבי הפכה עיצובים בעלי עוטף כפול למעשיים יותר מבעבר.
גלגלי שיניים סליליים בעלי ציר מצטלב מכונים לעיתים גלגלי שיניים תולעתיים שאינם עוטפים. סביר להניח שגלגלת תולעת למטוס היא בעלת עיצוב שאינה עוטפת.

יישומים

יישום נפוץ למפחיתים בעלי גלגלי תולעת הוא הנעות מסוע, שכן הרצועה נעה לאט יחסית ביחס למנוע, מה שמקדם את הצורך בהפחתה בעלת יחס הילוך גבוה. ניתן להשתמש בהתנגדות להנעה לאחור דרך גלגל התולעת כדי למנוע היפוך הרצועה כאשר המסוע עוצר. יישומים נפוצים אחרים הם במפעילי שסתומים, מגבים ומסורים עגולים. הם משמשים לעיתים לאינדוקס או כהנעות מדויקות לטלסקופים ולמכשירים אחרים.
חום הוא דאגה בגלגלי שיניים תולעת מכיוון שהתנועה היא למעשה החלקה בדומה לאום על בורג. עבור מפעיל שסתום, מחזור העבודה צפוי להיות לסירוגין והחום כנראה מתפזר בקלות בין פעולות לא תכופות. עבור הנעת מסוע, עם פעולה רציפה ככל הנראה, חום משחק תפקיד גדול בחישובי התכנון. כמו כן, מומלץ חומרי סיכה מיוחדים עבור הנעת תולעת בגלל הלחצים הגבוהים בין השיניים וכן האפשרות של גירוד בין חומרי התולעת והגלגל השונים. בתי הנעת תולעת מצוידים לעתים קרובות בסנפירים קירור כדי לפזר חום מהשמן. ניתן להשיג כמעט כל כמות של קירור, כך שהגורמים התרמיים עבור גלגלי שיניים תולעת הם שיקול אך לא מגבלה. בדרך כלל מומלץ לשמור על שמנים מתחת ל-91°C כדי שתהיה פעולה יעילה של כל הנעת תולעת.
הנעה לאחור עשויה להתרחש או לא להתרחש, מכיוון שהיא תלויה לא רק בזוויות הסליל אלא גם בגורמים אחרים פחות ניתנים לכימות כמו חיכוך ורעידות. כדי להבטיח שהיא תמיד תתרחש או לעולם לא תתרחש, מתכנן הנעת התולעת חייב לבחור זוויות סליל שהן תלולות מספיק או רדודות מספיק כדי לעקוף את המשתנים האחרים הללו. תכנון זהיר מציע לעתים קרובות לשלב בלימה מיותרת עם הנעות נעילות עצמיות כאשר הבטיחות מונחת על כף המאזניים.
גלגלי שיניים תולעתיים זמינים הן כיחידות בעלות בית והן כמערכות גלגלי שיניים. ניתן לרכוש חלק מהיחידות עם מנועי סרבו משולבים או כעיצובים מרובי מהירויות.
תולעים מדויקות מיוחדות וגרסאות ללא שינוי תנועה זמינות עבור יישומים הכרוכים בהפחתות בדיוק גבוה. גרסאות במהירות גבוהה זמינות אצל חלק מהיצרנים.