Śruby kulowe i śruby trapezowe to dwa różne typy mechanizmów, przekształcających ruch obrotowy w ruch liniowy. Śruba kulowa wyposażona jest w bieżnię zewnętrzną oraz nakrętkę z bieżnią wewnętrzną, pomiędzy którymi znajdują się kulki umożliwiające ruch toczny i tarcie toczne. To rozwiązanie wykorzystywane jest do przenoszenia sił z wysoką precyzją, dokładnością i powtarzalnością.
Istnieje wiele różnych czynników, które wpływają na wybór śruby pociągowej. Śruby kulowe są bardziej wydajne niż trapezowe. Porównując te dwa rodzaje śrub na tym samym poziomie wydajności, śruby kulowe wymagają mniejszej mocy do przeniesienia tego samego obciążenia niż równoważne systemy trapezowe. Jednak śruby trapezowe cechują się samohamownością, eliminując potrzebę stosowania układu hamulcowego, a także zapewnia szerszy wybór dokładności skoku, co zapewnia korzyści w zakresie precyzyjnego pozycjonowania.
Cechy śrub trapezowych
Nakrętka w śrubach pociągowych, nazywanych również śrubami trapezowymi, porusza się po śrubie w sposób cierny. Nakrętka i śruba poruszają się bezpośrednio względem siebie po dużej powierzchni styku, powodując kilkukrotnie większe straty energii z wskutek tarcia, w porównaniu do śrub kulowych, gdzie występuje tarcie toczne. Śruby trapezowe są często używane, gdy konieczna jest samohamowność mechanizmu śrubowego. Są one idealnym rozwiązaniem dla średnio wymagających aplikacji, a przy odpowiednim smarowaniu zapewniają cichą pracę.
Konstrukcja śruby kulowej umożliwia pracę ciągłą układu dzięki tarciu tocznemu, co pozwala na zastosowanie napędu śruby o mniejszej mocy wejściowej. W przypadku śrub trapezowych, przy przenoszeniu tych samych obciążeń, konieczne jest użycie większej mocy, ze względu na niższe straty energii.
W śrubach trapezowych dochodzi do bezpośredniego tarcia materiału śruby o materiał nakrętki (metal o metal), co prowadzi do potencjalnie szybkiego przegrzewania się, a zatem śruby te nie mogą pracować w cyklu 100%. Czas pracy zależy od smarowania - im lepsze smarowanie, tym dłuższy może być cykl. Średnio około 50% energii pochodzącej z silnika elektrycznego lub innego wybranego napędu zamieniana jest na ciepło, a reszta wykorzystywana jest do przenoszenia obciążenia.
Do zalet śrub trapezowych można zaliczyć:
-
niższy poziom hałasu podczas pracy,
-
samohamowne,
-
samosmarujące.
Jeśli chodzi o wady śrub pociągowych o gwincie trapezowym, można to nich zaliczyć krótszy cykl życia oraz niższą wydajność w stosunku do śrub kulowych.
Cechy śrub kulowych
Śruby kulowe posiadają gwinty okrągłe zarówno na śrubie, jak i na nakrętce, co zapewnia spiralną bieżnię dla łożysk kulkowych, które przesuwają się wzdłuż gwintów. Łożyska kulkowe toczą się po każdej spiralnej bieżni podczas ruchu nakrętki lub śruby, a następnie popychają śrubę lub nakrętkę do przodu, tworząc ruch liniowy. Śruby kulowe mają następujące korzyści:
-
wyższa wydajność,
-
dłuższy cykl życia,
-
wyższy cykl pracy,
-
wyższa prędkość.
W porównaniu do śrub kulowych z oferty mechatronika.tech śruby trapezowe pozwalają na przenoszenie większych obciążeń przy podobnych średnicach. Są również tańsze, ze względu na niższą precyzję wykonania oraz brak występujących elementów pośrednich w konstrukcji. Ich niezaprzeczalną przewagą jest samohamowność, która zapobiega dalszemu ruchowi obciążenia w przypadku odcięcia źródła zasilania napędu. W mechanizmach kulowych utrzymanie obciążenia wymaga zastosowania dodatkowego hamulca.
Podsumowanie
Oba rodzaje śrub wykorzystywane są w mechanizmach generujących ruch liniowy. Przy wyborze odpowiedniego rozwiązania należy uwzględnić specyfikację aplikacji oraz zalety danego mechanizmu. Śruby kulowe cechują się wysoką precyzją, umożliwiają szybki i dynamiczny ruch w cyklu ciągłym, dlatego idealnie sprawdzą się w takich zastosowaniach jak obrabiarki, roboty przemysłowe w układzie XYZ czy linie produkcyjne, gdzie wydajność ma kluczowe znaczenie. Natomiast śruby trapezowe ze stali nierdzewnej stosowane są głównie w aplikacjach transportowych, w których nie jest wymagana wysoka precyzja a praca będzie odbywała się w sposób przerywany.
Sprawdź ofertę firmy mechatronicznej mechatronika.tech w zakresie techniki liniowej dla różnych branż.
