Śruby pociągowe są powszechnie stosowane do generowania ruchu liniowego z silnika obrotowego. Mogą zamieniać ruch obrotowy na ruch liniowy poprzez obracanie śruby przy unieruchomionej nakrętce lub obracanie nakrętki przy nieruchomej śrubie. Dziś przyjrzymy się dwóm z najpopularniejszych typów śrub w branży automatyki, czyli śrubom ACME i śrubom kulowym. Wyjaśnimy też, jak działa śruba kulowa i jak wypada w porównaniu ze śrubą ACME.
Czym jest śruba ACME?
Śruby ACME wykorzystują gwint o trapezowym profilu na śrubie pociągowej. Gdy wał obraca się napędzany silnikiem obrotowym, zwoje gwintu przesuwają nakrętkę do przodu lub do tyłu w zależności od kierunku obrotu. W ten sposób ruch obrotowy silnika zamieniany jest na ruch liniowy wału. Wszystkie siłowniki Progressive Automations wykorzystują napędy na śrubie ACME. Jako przykład siłowników liniowych ze śrubą ACME posłuży jeden z naszych PA-14 mini siłowników liniowych. Oferujemy szeroki wybór elektrycznych siłowników liniowych do różnych zastosowań – kliknij, aby przeglądać!
Śruby ACME oferują wiele korzyści w zastosowaniach. Przy odpowiednio dobranym materiale nakrętki śruby ACME mogą być samosmarowne. Nasze siłowniki liniowe wykorzystują polimerowe nakrętki, które zapewniają bardzo małą siłę tarcia. To może ograniczyć, a nawet wyeliminować potrzebę smarowania.
Z kolei metalowa nakrętka umożliwia przenoszenie większego obciążenia, ale ma też większe tarcie i wymaga smarowania. Siłowniki liniowe ze śrubą ACME to na ogół dobry wybór do zastosowań pionowych.
Dzięki wrodzonemu tarciu między gwintem trapezowym a nakrętką zapobiega samoczynnemu cofaniu. Z wstępnie napiętą nakrętką można całkowicie wyeliminować ryzyko luzu zwrotnego. To znacząco poszerza zakres zastosowań siłowników liniowych ze śrubą ACME.
Dla użytkowników jest też bezpieczniej obsługiwać siłownik, gdy urządzenie ma nośność statyczną pozwalającą utrzymać obciążenie w miejscu. Do innych zalet śrub ACME należą niski hałas podczas pracy i niskie koszty wytwarzania.
Śruby ACME mają wiele zalet, ale wiążą się też z dwoma istotnymi ograniczeniami: niższą sprawnością i krótszą żywotnością. Ze względu na duże tarcie między nakrętką a gwintem śruby ACME większość układów osiąga sprawność jedynie 20%–40% w zależności od materiału nakrętki i śruby pociągowej. Choć zmniejsza to ryzyko samoczynnego cofania, wymaga większego momentu obrotowego silnika, aby uzyskać tę samą siłę w porównaniu z rozwiązaniem na śrubie kulowej. Oznacza to, że przy tym samym silniku siłownik ze śrubą ACME będzie mieć niższą siłę, prędkość i cykl pracy niż siłownik ze śrubą kulową.
Zalety
- Niższy koszt
- Niższy hałas podczas pracy
- Zapobieganie samoczynnemu cofaniu
- Samosmarowanie
Wady
- Krótsza żywotność
- Niższa sprawność
Czym jest śruba kulowa?
Śruby kulowe mają okrągły profil gwintu zarówno na śrubie, jak i na nakrętce, co tworzy śrubową bieżnię, po której przemieszczają się kulki łożyskowe. Gdy porusza się nakrętka lub śruba, kulki łożyskowe toczą się po każdej bieżni śrubowej, a następnie popychają śrubę lub nakrętkę do przodu, wytwarzając ruch liniowy.
Sprawność śruby kulowej jest wyższa niż śruby ACME, ponieważ dzięki kulkom łożyskowym straty tarcia są minimalne. Nakrętka i gwint śruby nie mają bezpośredniego kontaktu, lecz poruszają się, wykorzystując toczące się między nimi kulki. Układ napędowy ze śrubą kulową jest w stanie osiągnąć 70%–95% sprawności. Dzięki temu siłowniki na śrubie kulowej mogą uzyskać większą siłę, prędkość i cykl pracy. Przy mniejszej sile tarcia nakrętka i śruba zużywają się wolniej, a więc mają dłuższą żywotność.
Główną wadą siłowników liniowych ze śrubą kulową jest to, że z powodu niskiego tarcia wewnętrznego łatwo ulegają samoczynnemu cofaniu. Rodzi to kwestie bezpieczeństwa, ponieważ bez zastosowania układu hamulcowego urządzenie nie utrzyma obciążenia w miejscu, gdy nie pracuje. Podczas pracy kulki łożyskowe nieustannie krążą w nakrętce i śrubie, co powoduje wyższy poziom hałasu niż w rozwiązaniach ze śrubą ACME. Koszt wytwarzania śrub kulowych jest również wyższy niż śrub ACME.
Zalety
- Wyższa sprawność
- Dłuższa żywotność
- Wyższy cykl pracy
- Wyższa prędkość
Wady
- Głośniejsza praca
- Samoczynne cofanie
- Wyższy koszt
Nowy, ulepszony mini siłownik PA-01 (ulepszona wersja PA-14) to aktualny model w naszej ofercie z szeregiem dodatkowych korzyści. Dla porównania zobacz tabelę poniżej i wybieraj z pewnością!
|
|
PA-01 |
PA-14 |
|
Warianty obciążenia dynamicznego |
16, 28, 56, 112, 169, 225 lbs |
35, 50, 75, 110, 150 lbs |
|
Największe obciążenie |
225 lbs |
150 lbs |
|
Maksymalna prędkość |
3.54 "/sec |
2.00"/sec |
|
Klasa szczelności IP |
IP65 |
IP54 |
|
Warianty skoku |
1" to 40" |
1" to 40" |
|
Sprzężenie zwrotne efektu Halla |
Opcjonalne |
Nie |
Podsumowanie – śruba ACME vs śruba kulowa
Zarówno śruby ACME, jak i śruby kulowe są powszechnie stosowane w branży automatyki. W Progressive Automations używamy śrub ACME, ponieważ zapewniają bardziej niezawodną konstrukcję do ogólnych zastosowań. Brak samoczynnego cofania i niski koszt sprawiają, że to bardzo elastyczne rozwiązanie dla większości aplikacji z ruchem liniowym. Z kolei śruby kulowe oferują droższe, węższe zakresowo rozwiązanie, ale o wyższych parametrach pracy.