Kroglični vijaki in vodični vijaki se uporabljajo za različne aplikacije in pogosto niso zamenljivi. Oba imata svoje prednosti in slabosti. Če sami primerjate zasnovo krogličnega vijaka in vodičnega vijaka, boste najprej opazili, da sta zasnovana za prenašanje obremenitev na različne načine. Kroglični vijaki obremenitev premikajo prek recirkulirajočih krogličnih ležajev, da maksimirajo učinkovitost in minimizirajo trenje. Vodični vijak se zanaša na to, da je trenje med površinami nizko v primerjavi s pritiskom, ki se prenaša. To pomeni, da vodični vijak ne more biti tako učinkovit kot kroglični. Omogočajo tudi linearne aktuatorje z boljšo zmogljivostjo ali višjimi hitrostmi, odvisno od izbranega modela zasnove. Ta članek se osredotoča na podrobno primerjavo obeh tipov.
Kroglični vijaki
Kroglični vijaki so mehanski linearni aktuatorji, ki ustvarjajo linearno gibanje brez trenja. Običajno jih izberejo, ker omogočajo višje hitrosti z neprekinjenimi delovnimi cikli in lahko prenašajo večje obremenitve kot vodični vijaki. Čeprav so dražja možnost, so zanesljivi in jih je preprosto vključiti v projekt.
Glavna načela krogličnih vijakov
Njihova gred je pogosto izdelana z valjanjem, kar zagotavlja natančnost delovanja nekaj tisočink palca na čevelj.
Aktuatorji s krogličnimi vijaki so izdelani bodisi iz gume ali usnja ter iz precej zajetnega valja, ki omogoča recirkulacijo kroglic, kar povzroča gibanje. Imajo linearna tesnila vzdolž spoja,
dolge vozičke za gibanje in različne mazalne odprtine na lahko dostopnih mestih skupaj z mehanizmom.
Prednosti krogličnih vijakov
Kroglični vijaki so učinkoviti, saj zaradi svoje konstrukcije žrtvujejo precej navora. So prilagodljivi in imajo zaradi načina izdelave manjše trenje. To pomeni, da se ne segrevajo na enak način kot linearni aktuator z vodičnim vijakom v podobni situaciji. Konstrukcija tudi pomeni, da so manj podvrženi okvaram in potrebi po vzdrževanju.
Pomanjkljivosti krogličnih vijakov
Glavna pomanjkljivost krogličnega vijaka je zapletena zasnova. Zaradi tega jih je težje zamenjati ali odpravljati napake. Potrebujejo utrjeno natančno ležajno površino in mehanizme za recirkulacijo kroglic. Kroglični vijaki prav tako niso sposobni samoregulacije. Linearni vijačni aktuatorji, v katere so vključeni, zato zahtevajo namestitev ločenih zavor. Ti zaviralni mehanizmi so posebej potrebni, da preprečijo povratni pogon, ki bi bil za vijake škodljiv. Tudi navpične aplikacije in oprema so lahko zahtevne za aktuatorje s krogličnimi vijaki.
Poleg tega so te vrste vijakov izjemno glasne, kar omejuje njihove aplikacije in uporabo. So pa zelo zajetni, kar jih omejuje na aplikacije z veliko razpoložljivega prostora. Linearni aktuator z vijačnim pogonom, ki uporablja kroglične vijake, bo potreboval več in bolj redno mazanje kot drugi tipi vijakov in, kot je bilo že navedeno, so dražji od vodičnih vijakov.
Vodični vijaki
Aktuatorji z vodičnimi vijaki se uporabljajo predvsem, ko industrija potrebuje stroškovno učinkovito rešitev. Ti so tihi, prilagodljivi, odporni proti koroziji in imajo nekatere samozaklepne zmožnosti. Slabost je, da niso tako hitri in ne morejo prenašati enakih obremenitev kot kroglični vijaki. Vodični vijaki so povezave med različnimi deli mehanizma in se uporabljajo za ustvarjanje linearnega gibanja iz rotacijskega gibanja. Navoji vijakov so sami razdeljeni na dva dela: zunanji in notranji navoj. Ločevanje in povezovanje teh dveh delov povzroča nastanek velikega trenja v opremi.
Glavna načela vodičnih vijakov
Aktuator z vodičnim vijakom ima kompaktno obliko in vrtečo matico znotraj valja. Motor v linearnem vijačnem pogonu je umeščen znotraj valja; premika se matica. Ti električni vijačni aktuatorji so samozaklepni in imajo minimalno število gibljivih delov. Včasih so nameščene tudi polovične matice, ki lahko po potrebi matico izključijo.
Ena izmed priljubljenih vrst vodičnih vijakov so trapezni (Acme) vijaki. Ti vijaki imajo devetindvajset-
stopinjski kot navoja, ki je lažje izdelati kot kvadratni navoj. Čeprav povečano trenje trikotnega navoja pomeni manjšo učinkovitost v primerjavi s kvadratnimi, so ti navoji tudi precej trdnejši. Zato lahko trapezni (Acme) vijačni aktuatorji nudijo več nosilnosti.
Prednosti vodičnih vijakov
Ti vijaki so cenejši, aktuatorji s trapeznim (Acme) vijakom, ki so samozaklepni, pa ne zahtevajo vgradnje ločenega zavornega sistema. Učinkovitejši so tudi pri navpičnih aplikacijah in opremi.
Pomanjkljivosti vodičnih vijakov
Vodične vijake je treba zamenjati precej pogosteje kot druge vijake. Neučinkoviti so tudi zaradi načina izdelave. To je posledica potrebe po večjem motorju in prisotnosti navora zaradi pomanjkanja prožnosti vijakov. Poleg tega konstrukcija pomeni, da pri delovanju ustvarjajo več trenja, zato nastaja več toplote. Prav tako niso sposobni obvladovati visoke prepustnosti, višjih hitrosti ali daljših časov cikla.
Zaključek
Namen članka je bil predstaviti razlike in podobnosti med vodičnimi in krogličnimi vijaki ter ali je eden boljši od drugega. V naših aktuatorjih z navoji Acme uporabljamo vodične vijake, vendar imajo kroglični vijaki svoje mesto v številnih aplikacijah in procesih. Vodični vijaki so cenejši od krogličnih, vendar je vprašanje, kateri tip vijaka uporabiti, veliko bolj zapleteno kot zgolj vprašanje stroškov. Vsak ima prednosti pri določenih uporabah, kar pomeni, da mora uporabnik včasih gledati onkraj stroškov in izbrati tisto, kar je najprimernejše.