چرخ‌دنده‌های حلزونی اجزای انتقال قدرت هستند که در درجه اول به عنوان کاهش‌های با نسبت بالا برای تغییر جهت چرخش شفت و کاهش سرعت و افزایش گشتاور بین شفت‌های چرخان غیر موازی استفاده می‌شوند. آن‌ها در شفت‌هایی با محورهای عمود بر هم و غیر متقاطع استفاده می‌شوند. از آنجا که دندانه‌های چرخ‌دنده‌های درگیر روی یکدیگر می‌لغزند، چرخ‌دنده‌های حلزونی در مقایسه با سایر چرخ‌دنده‌ها ناکارآمد هستند، اما می‌توانند کاهش‌های چشمگیری در سرعت در فضاهای بسیار فشرده ایجاد کنند و بنابراین کاربردهای صنعتی زیادی دارند. اساساً، چرخ‌دنده‌های حلزونی را می‌توان به صورت تک‌پوششی و دوپوششی طبقه‌بندی کرد که هندسه دندانه‌های درگیر را توصیف می‌کند. چرخ‌دنده‌های حلزونی در اینجا به همراه بحثی در مورد عملکرد و کاربردهای رایج آن‌ها شرح داده شده است.

چرخ دنده های حلزونی استوانه ای

شکل پایه حلزون، دندانه دندانه غلتان است که چرخ‌دنده‌های ساده توسط آن تولید می‌شوند. دندانه‌های غلتان دیواره‌های مستقیمی دارند، اما وقتی از آنها برای تولید دندانه روی چرخ‌دنده‌های خام استفاده می‌شود، شکل دندانه منحنی آشنای چرخ‌دنده ساده غلتان را ایجاد می‌کنند. این شکل دندانه غلتان اساساً به دور بدنه حلزون می‌پیچد. جفت شدن چرخ کرم مرکب ازچرخ دنده مارپیچیدندانه‌ها با زاویه‌ای برش می‌خورند که با زاویه دندانه حلزونی مطابقت دارد. شکل واقعی خار فقط در بخش مرکزی چرخ رخ می‌دهد، زیرا دندانه‌ها برای احاطه کردن حلزون، انحنا پیدا می‌کنند. عمل درگیری شبیه به عمل یک چرخ‌دنده (رَک) است که یک پینیون را به حرکت در می‌آورد، با این تفاوت که حرکت انتقالی چرخ‌دنده با حرکت چرخشی حلزون جایگزین می‌شود. انحنای دندانه‌های چرخ گاهی اوقات به عنوان "گلوگاه" توصیف می‌شود.

کرم‌ها حداقل یک و حداکثر چهار (یا بیشتر) رزوه یا استارت خواهند داشت. هر رزوه با یک دندانه روی چرخ کرم درگیر می‌شود که دندانه‌های بسیار بیشتری و قطر بسیار بزرگتری نسبت به کرم دارد. کرم‌ها می‌توانند در هر دو جهت بچرخند. چرخ‌های کرم معمولاً حداقل ۲۴ دندانه دارند و مجموع رزوه‌های کرم و دندانه‌های چرخ معمولاً باید بیشتر از ۴۰ باشد. کرم‌ها را می‌توان مستقیماً روی شفت یا جداگانه ساخت و بعداً روی شفت قرار داد.
بسیاری از گیربکس‌های حلزونی از لحاظ تئوری خود قفل‌شونده هستند، یعنی نمی‌توانند توسط چرخ حلزون به عقب رانده شوند، که این یک مزیت در بسیاری از موارد مانند بالابری است. در مواردی که رانش به عقب یک ویژگی مطلوب است، هندسه حلزون و چرخ ممکن است برای امکان پذیر کردن آن تطبیق داده شود (که اغلب نیاز به چندین استارت دارد).
نسبت سرعت حلزون و چرخ با نسبت تعداد دندانه‌های چرخ به رزوه‌های حلزون (نه قطر آنها) تعیین می‌شود.
از آنجا که حلزونی نسبتاً بیشتر از چرخ ساییدگی می‌بیند، اغلب از مواد متفاوتی برای هر کدام استفاده می‌شود، مانند یک حلزون فولادی سخت شده که یک چرخ برنزی را به حرکت در می‌آورد. چرخ‌های حلزونی پلاستیکی نیز موجود است.

چرخ‌دنده‌های حلزونی تک‌پوششی و دوپوششی

پوشش به حالتی اشاره دارد که دندانه‌های چرخ حلزونی تا حدی به دور حلزون یا دندانه‌های حلزونی تا حدی به دور چرخ می‌پیچند. این امر سطح تماس بیشتری را فراهم می‌کند. چرخ‌دنده حلزونی تک پوششی از یک حلزون استوانه‌ای برای درگیر شدن با دندانه‌های گلوگاهی چرخ استفاده می‌کند.
برای ایجاد سطح تماس بیشتر دندانه، گاهی اوقات خود حلزون به صورت گلویی - به شکل ساعت شنی - ساخته می‌شود تا با انحنای چرخ حلزون مطابقت داشته باشد. این چیدمان نیاز به قرارگیری دقیق محوری حلزون دارد. چرخ‌دنده‌های حلزونی دوپوششی برای ماشینکاری پیچیده هستند و کاربردهای کمتری نسبت به چرخ‌دنده‌های حلزونی تک‌پوششی دارند. پیشرفت در ماشینکاری، طرح‌های دوپوششی را نسبت به گذشته کاربردی‌تر کرده است.
چرخ‌دنده‌های مارپیچ با محور متقاطع گاهی اوقات به عنوان چرخ‌دنده‌های کرمی غیرپوششی شناخته می‌شوند. گیره هواپیما احتمالاً یک طراحی غیرپوششی است.

کاربردها

یکی از کاربردهای رایج کاهنده‌های دنده حلزونی، درایوهای تسمه-نوار نقاله است، زیرا تسمه نسبت به موتور نسبتاً آهسته حرکت می‌کند و این امر باعث کاهش نسبت بالا می‌شود. مقاومت در برابر حرکت معکوس از طریق چرخ حلزون می‌تواند برای جلوگیری از برگشت تسمه هنگام توقف نقاله استفاده شود. سایر کاربردهای رایج در محرک‌های سوپاپ، جک‌ها و اره‌های گرد است. آنها گاهی اوقات برای نمایه‌سازی یا به عنوان درایوهای دقیق برای تلسکوپ‌ها و سایر ابزارها استفاده می‌شوند.
گرما در چرخ‌دنده‌های حلزونی یک نگرانی است زیرا حرکت اساساً مانند یک مهره روی پیچ، لغزشی است. برای یک محرک شیر، چرخه کار احتمالاً متناوب است و گرما احتمالاً بین عملکردهای نادر به راحتی از بین می‌رود. برای یک درایو نوار نقاله، با عملکرد احتمالاً مداوم، گرما نقش بزرگی در محاسبات طراحی ایفا می‌کند. همچنین، به دلیل فشارهای زیاد بین دندانه‌ها و همچنین احتمال سایش بین مواد غیر مشابه حلزون و چرخ، روان‌کننده‌های مخصوص برای درایوهای حلزونی توصیه می‌شوند. محفظه‌های درایوهای حلزونی اغلب مجهز به پره‌های خنک‌کننده برای دفع گرما از روغن هستند. تقریباً هر میزان خنک‌کنندگی را می‌توان به دست آورد، بنابراین عوامل حرارتی برای چرخ‌دنده‌های حلزونی یک ملاحظه هستند اما محدودیتی ندارند. به طور کلی توصیه می‌شود روغن‌ها زیر ۲۰۰ درجه فارنهایت بمانند تا عملکرد مؤثر هر درایو حلزونی وجود داشته باشد.
ممکن است چرخش معکوس رخ دهد یا ندهد، زیرا این پدیده نه تنها به زوایای مارپیچ، بلکه به عوامل کمتر قابل اندازه‌گیری دیگری مانند اصطکاک و ارتعاش نیز وابسته است. برای اطمینان از اینکه این پدیده همیشه رخ می‌دهد یا هرگز رخ نمی‌دهد، طراح سیستم حلزونی باید زوایای مارپیچی را انتخاب کند که یا به اندازه کافی شیب‌دار یا به اندازه کافی کم عمق باشند تا بر سایر متغیرها غلبه کنند. طراحی محتاطانه اغلب پیشنهاد می‌کند که در مواردی که ایمنی در خطر است، ترمز اضافی را با درایوهای خود قفل شونده ترکیب کنید.
چرخ‌دنده‌های حلزونی هم به صورت واحدهای دارای محفظه و هم به صورت مجموعه چرخ‌دنده موجود هستند. برخی از واحدها را می‌توان با سرووموتورهای یکپارچه یا به صورت طرح‌های چند سرعته تهیه کرد.
کرم‌های دقیق ویژه و نسخه‌های بدون لقی برای کاربردهایی که شامل کاهش دقت بالا هستند، در دسترس هستند. نسخه‌های پرسرعت نیز توسط برخی از تولیدکنندگان در دسترس هستند.