Guľôčkové skrutky a vodiace skrutky sa používajú na rôzne aplikácie a často nie sú zameniteľné. Obe majú svoje výhody aj nevýhody. Ak si sami porovnáte dizajn guľôčkovej skrutky a vodiaciej skrutky, prvé, čo si možno všimnete, je, že sú navrhnuté na prenášanie zaťaženia odlišne. Guľôčkové skrutky presúvajú zaťaženie pomocou recirkulačných guľôčkových ložísk, aby maximalizovali účinnosť a minimalizovali trenie. Vodiaca skrutka sa spolieha na to, že trenie medzi povrchmi bude nízke v porovnaní s aplikovaným tlakom. To znamená, že vodiaca skrutka nedokáže dosiahnuť rovnakú účinnosť ako guľôčková skrutka. Obe tiež dokážu poskytnúť lineárnym aktuátorom lepší výkon alebo vyššie rýchlosti v závislosti od zvoleného konštrukčného modelu. Tento článok sa sústredí na detailné porovnanie oboch typov.
Guľôčkové skrutky
Guľôčkové skrutky sú mechanické lineárne aktuátory, ktoré vytvárajú lineárny pohyb bez trenia. Zvyčajne sa volia, pretože dosahujú vyššie rýchlosti s kontinuálnymi pracovnými cyklami a unesú vyššie zaťaženia než vodiace skrutky. Hoci sú drahšou možnosťou, sú spoľahlivé a jednoducho sa integrujú do projektu.
Hlavné princípy guľôčkových skrutiek
Ich hriadele sa často vyrábajú valcovaním, čo dáva prevádzkovú presnosť niekoľko tisícin palca na stopu.
Aktuátory s guľôčkovou skrutkou sú vyrobené buď z gumy alebo kože a z pomerne robustného valca, aby sa umožnila recirkulácia guličiek, ktorá spôsobuje pohyb. Majú lineárne tesnenia pozdĺž švu,
dlhé vozíky pre pohyb a rôzne mazacie otvory na ľahko prístupných miestach spolu s mechanizmom.
Výhody guľôčkových skrutiek
Guľôčkové skrutky sú účinné, keďže vďaka svojej konštrukcii obetujú veľkú časť krútiaceho momentu. Sú flexibilné a vďaka spôsobu svojej konštrukcie majú nižšie trenie. To znamená, že sa nezahrievajú rovnakým spôsobom, ako by sa za podobnej situácie zahrieval lineárny aktuátor s vodiacou skrutkou. Konštrukcia tiež znamená, že sú menej náchylné na poruchy a vyžadujú menšiu údržbu.
Nevýhody guľôčkových skrutiek
Hlavnou nevýhodou guľôčkovej skrutky je zložité vyhotovenie. To sťažuje výmenu alebo odstraňovanie porúch. Potrebujú kalený presný povrch Ložiska a mechanizmy recirkulácie guličiek. Guľôčkové skrutky tiež nie sú samosvorné. Lineárne skrutkové aktuátory, do ktorých sú integrované, preto potrebujú samostatné brzdy. Tieto brzdné mechanizmy sú potrebné špeciálne na zabránenie spätnému poháňaniu, ktoré by skrutkám škodilo. Vertikálne aplikácie a zariadenia môžu byť pre aktuátory s guľôčkovými skrutkami takisto náročné.
Okrem toho sú tieto typy skrutiek neuveriteľne hlučné, čo obmedzuje ich aplikácie a použitie. Sú však veľmi objemné, čo ich obmedzuje na aplikácie s veľkým dostupným priestorom. Skrutkový lineárny aktuátor, ktorý používa guľôčkové skrutky, bude potrebovať viac a pravidelnejšie mazanie než iné typy skrutiek a, ako už bolo uvedené, sú nákladnejšie než vodiace skrutky.
Vodiace skrutky
Aktuátory s vodiacou skrutkou sa používajú najmä vtedy, keď odvetvie potrebuje nákladovo efektívne riešenie. Sú tiché, flexibilné, odolné voči korózii a majú určitú samosvornosť. Nevýhodou je, že nie sú také rýchle a neunesú rovnaké zaťaženie ako guľôčková skrutka. Vodiace skrutky prepájajú rôzne časti mechanizmu a slúžia na vytvorenie lineárneho pohybu z rotačného pohybu. Samotné závity skrutiek sa delia na dve časti, vonkajšiu a vnútornú. Ich rozpojenie a opätovné spojenie spôsobuje v zariadení vznik značného trenia.
Hlavné princípy vodiacich skrutiek
Aktuátor s vodiacou skrutkou má kompaktnú formu s rotujúcou maticou vo vnútri valca. Motor v skrutkovom lineárnom pohone je uložený vo valci, pohybuje sa matica. Tieto elektrické skrutkové aktuátory sú samosvorné a majú minimum pohyblivých častí. Niekedy majú nainštalované aj polmatice, ktoré v prípade potreby maticu odpoja.
Jedným z obľúbených typov vodiacich skrutiek sú trapézové skrutky (Acme). Tieto skrutky majú dvadsaťdeväť-
stupňový uhol závitu, ktorý sa vyrába jednoduchšie než štvorcový závit. Hoci zvýšené trenie trojuholníkového profilu robí závit neefektívnejším ako štvorcový, tieto závity sú tiež oveľa pevnejšie. Preto môžu lineárne aktuátory s trapézovou skrutkou ponúknuť vyššiu nosnosť.
Výhody vodiacich skrutiek
Tieto skrutky sú lacnejšie a aktuátory s trapézovou skrutkou, ktoré sú samosvorné, nevyžadujú inštaláciu samostatného brzdného systému. Sú tiež účinnejšie pri vertikálnych aplikáciách a zariadeniach.
Nevýhody vodiacich skrutiek
Vodiace skrutky je potrebné vymieňať oveľa častejšie než iné skrutky. Sú tiež neefektívne vzhľadom na svoju konštrukciu. Je to dané potrebou väčšieho motora a existenciou krútiaceho momentu spôsobenou nedostatočnou pružnosťou skrutiek. Okrem toho konštrukcia znamená, že pri práci vytvárajú viac trenia a tým pádom aj viac tepla. Taktiež nedokážu zvládať vysoký priepust, vyššie rýchlosti ani dlhšie časy cyklu.
Záver
Tento článok mal rozobrať rozdiely a podobnosti medzi vodiacimi skrutkami a guľôčkovými skrutkami a či je jedna alebo druhá lepšia. V našich aktuátoroch s trapézovým (Acme) závitom používame vodiace skrutky, no guľôčkové skrutky majú svoje miesto v mnohých aplikáciách a procesoch. Vodiace skrutky sú lacnejšie než guľôčkové skrutky, no otázka, ktorý typ skrutky použiť, je oveľa zložitejšia než len téma nákladov. Každý z nich má výhody pre konkrétne použitia, takže niekedy je na používateľovi, aby sa pozrel nad rámec ceny a zvolil to, čo je najvhodnejšie.