Mechanizm działania śruby pociągowej

Zasada działania przekładni tocznej polega na ruchu obiegowym kulek w systemie wał-nakrętka.

Wyróżniamy trzy fazy pracy kulek:

1. Faza robocza – kulki poruszają się między zwojami wału i nakrętki będąc w pełni obciążone i powodując przemieszczenie osiowe układu.
2. Faza przejściowa – kulki wchodzą lub wychodzą z obiegu roboczego, ich obciążenie spada do zera.
3. Faza powrotna – kulki powracają kanałem zwrotnym do położenia początkowego, obciążenie zerowe.

Jak już wiemy zarówno bieżnia wału, jak i bieżnia nakrętki są zazwyczaj po procesie szlifowania w podobnej klasie dokładności. Niestety kanał powrotny kulek jest wykonany procesem wiercenia, a co za tym idzie jest on o rząd dokładności mniejszy. W strefie przejściowej w śrubie pociągowej wskutek wyżej wymienionej różnicy tworzy się tzw. „próg”, który może powodować niedopuszczalnie wysokie odkształcenia sprężyste kulek przy próbie wejścia lub wyjścia ze strefy przejściowej. Mogą one prowadzić nawet do ich zakleszczenia. Stąd producenci w swojej ofercie śrub kulowych mają przeróżne rozwiązania elementów zwrotnych.

Możliwe jest wykonanie nakrętki bez tzw. deflektorów, czyli wkładek obiegowych, jednak taka śruba musi być minimum 3-zwojna i ma niestety około 10 razy mniej kulek, co w efekcie przekłada się na znacznie mniejszą nośność i sztywność całego układu.

Przekładnie dzieli się według podstawowego podziału na przekładnie pociągowe z obiegiem kulkowym wewnętrznym oraz zewnętrznym (jedno- lub wieloobiegowym).

Producenci stosują całą gamę różnych rozwiązań, każda firma w tym zakresie posiada swoje patenty.

System obiegu wewnętrznego dzielimy na „Internal axial return system” posiadający jedno lub kilka wkładek zwrotnych wzdłuż nakrętki oraz tzw. system wkładkowy/nakładkowy – „Internal return system”. Wkładki są osadzone w korpusie nakrętki i rozmieszczone równomiernie na jej obwodzie. Najczęściej są to 3 wkładki co 120 stopni. Kanał zwrotny we wkładce wykonany jest w postaci rowka o odpowiednim profilu umożliwiającym przejście kulek nad grzbietem gwintu, a jego czynna długość jest mniejsza od długości jednego zwoju. Liczba obiegów kulek w nakrętce jest zatem równa liczbie wkładek. Przy naszym rozwiązaniu mamy tylko 1 obieg na całej długości nakrętki, za to każda kulka wykonuje tyle recyrkulacji ile mamy na tej długości podziałek.

Ostatnim systemem w śrubach pociągowych jest system zewnętrzny „Tube return system” posiadający rurki/kanały idące zewnętrznie wzdłuż lub po skosie nakrętki.

Przez naszego producenta standardowo stosowanym obiegiem w śrubach pociągowych jest obieg wewnętrzny przy użyciu „deflektorów” – jest to system wkładek na początku oraz na końcu nakrętki. Połączenie tak zaprojektowanego systemu zwrotnego wraz z obiegiem wewnętrznym daje bardzo dobre rezultaty. W porównaniu z obiegiem zewnętrznym rozwiązanie takie skutkuje możliwym do uzyskania aż do 40% większych prędkości obrotowych. Spowodowane jest to mniejszą ilość kulek, co w efekcie przekłada się na zmniejszoną siłę tarcia.