Co to jest samohamowność w przekładniach śrubowych i kiedy jest ważna?

Fundamentalna zasada, która zapewnia bezpieczeństwo mechaniczne bez energii zewnętrznej.

Samohamowność opisuje zdolność napędu śrubowego, do bezpiecznego utrzymania obciążenia osiowego bez zewnętrznej siły hamowania – nawet przy wyłączonym napędzie. Efekt utrzymania powstaje czysto mechanicznie poprzez tarcie na bokach gwintu. Jest to kluczowa cecha bezpieczeństwa, zwłaszcza w przypadku śrub trapezowych (TR), w celu zapobiegania niekontrolowanemu opadaniu w przypadku awarii zasilania lub zatrzymania systemu. W zastosowaniach z śrubami kulowymi (KGT) ze względu na bardzo małe tarcie samohamowność zasadniczo nie występuje – tutaj wymagany jest hamulec silnika.

Jak działa samohamowność?

Samohamowność występuje, gdy siły utrzymujące w gwincie wynikające z tarcia są większe niż składowa siły napędowej, która działa z obciążenia poprzez płaszczyznę pochyłą boku gwintu. Decydującym parametrem jest kąt nachylenia linii śrubowej:

• Mały kąt pochylenia linii śrubowej (płaski gwint): duży udział tarcia → samohamowność.
• Duży kąt pochylenia linii śrubowej (stromy gwint): komponent napędowy pokonuje tarcie → brak samohamowności, obciążenie cofałoby się.

(Uwaga: Skuteczna samohamowność zależy dodatkowo od współczynnika tarcia, smarowania, temperatury oraz stanu powierzchni.)

Samohamowność statyczna a dynamiczna

• Samohamowność statyczna: System utrzymuje obciążenie w spoczynku. Ruch już trwający nie jest aktywnie hamowany. Typowe dla kątów nachylenia linii śrubowej ~2,4° do ~4,5° (wartość orientacyjna zależna od współczynnika tarcia i smarowania).
• Samohamowność dynamiczna: System może samodzielnie wyhamować ruch i zatrzymać ładunek. Jest to najbezpieczniejszy przypadek i występuje przy bardzo małych kątach nachylenia (< ~2,4°).

Przy kątach nachylenia linii śrubowej > ~4,5° zazwyczaj nie występuje już samohamowność. Śruby z gwintem kulowym zasadniczo nie są samohamowne z powodu tarcia tocznego i zawsze wymagają zewnętrznego hamulca do utrzymania obciążenia.

Kiedy samohamowność jest ważna?

Samohamowność jest kluczowa, gdy niekontrolowane opuszczenie może zagrozić ludziom, maszynie lub produktowi. Typowe zastosowania:

• Podnośniki, platformy robocze
• Bramy śluzowe, urządzenia zamykające
• Urządzenia formatujące i regulacyjne, które muszą długo utrzymywać pozycję
• Krytyczne dla bezpieczeństwa zastosowania podnoszące (wielopunktowe, duże obciążenia)

Należy pamiętać: Wibracje lub wstrząsy mogą negatywnie wpłynąć na statyczną samohamowność. W zastosowaniach wysoce krytycznych lub obciążonych dynamicznie, oprócz (możliwej) samohamowności, zwykle stosuje się dodatkowo hamulec silnika lub elementy bezpieczeństwa (np. nakrętkę zabezpieczającą, wyłącznik krańcowy/enkoder) w systemie redundantnym. Profesjonalne zaprojektowanie koncepcji bezpieczeństwa stanowi część planowania systemu.

ZIMM w praktyce (modułowy system i konstrukcja)

• Przekładnie śrubowe (TR ) w systemie modułowym ZIMM oferują samohamowność statyczną/dynamiczną, w zależności od kąta pochylenia linii śrubowej – idealne, gdy wymagane jest utrzymanie obciążenia bez dopływu energii.
• Rozwiązania oparte na KGT zapewniają dynamikę i wydajność, ale wymagają hamulca/łańcucha bezpieczeństwa do zatrzymania.
• W wielopunktowych systemach podnośnikowych (np. układ H) ZIMM łączy przekładnie śrubowe, przekładnie kątowe, wały łączące i sprzęgła w mechanicznie synchroniczne kompletne systemy – wraz z elementami ochronnymi (np. mieszkami osłonowymi, nakrętkami zabezpieczającymi) i sensoryką (wyłącznikami krańcowymi/enkoderami).

Najlepsza praktyka: Dokładne ustawienie, właściwa kolejność montażu, odpowiednie smarowanie → zwiększa żywotność i margines bezpieczeństwa.

Krótkie podsumowanie

• Postaw na samohamowność (TR), gdy priorytetem jest bezpieczne utrzymanie bez energii, a ruchy są rzadkie/wolne.
• Postaw na KGT + hamulec, gdy wymagana jest wysoka precyzja, dynamika i wysoki ED (czas włączenia).
• Redundancja (np. ulec silnika, nakrętka zabezpieczająca, wyłączniki krańcowe) jest standardem w krytycznych zastosowaniach.