W sprzęcie przemysłowym śruby i kołnierze są małymi komponentami, które bezpośrednio wpływają na niezawodność, dokładność i długowieczność sprzętu.

W ostatnich latach, z postępem nauki o materiałach i technologii produkcyjnej,optymalizacja konstrukcyjna elementów mocujących podstawowych

wprowadza przełomowe możliwości zastosowania w nowych dziedzinach.

Tradycyjne zastosowania i wyzwania

• Ograniczenia materiałowe: chociaż tradycyjne materiały, takie jak stali o wysokiej wytrzymałości i stopów tytanu, mogą spełniać podstawowe potrzeby,ich wydajność może ulec obniżeniu w ekstremalnych warunkach (takich jak wysokie temperatury, korozja).
• Jednostkowa konstrukcja: tradycyjne śruby blokujące opierają się na stałej geometrii i są trudne do dostosowania do różnych potrzeb montażu.
• Nieefektywna instalacja: Niektóre śruby wymagają specjalnych narzędzi do ich instalacji, co zwiększa złożoność obsługi.

Trzy kierunki optymalizacji strukturalnej

1Modernizacja materiałów

• W celu poprawy wytrzymałości na rozciąganie i odporności na korozję stosuje się stali stopowej o wysokiej wytrzymałości, stopów tytanu lub materiałów kompozytowych.
• Na przykład powłoka DLC (diamentowy węgiel) zmniejsza współczynnik tarcia o 50% i nadaje się do wysokoprecyzyjnych połączeń robotów.

2Innowacje w projektowaniu geometrycznym

• Analiza elementów skończonych optymalizuje kształt powierzchni kontaktu w celu zmniejszenia stężenia naprężeń.
• Asymetryczna konstrukcja zęba blokującego poprawia odporność na rozluźnianie pod obciążeniami dynamicznymi.

3Technologia obróbki powierzchni

• Technologia mikrofabrykacji laserowej lub implantacji jonów zwiększa odporność na zużycie.
• W trudnych warunkach, takich jak elektrownia wiatrowa i maszyny górnicze, żywotność może zostać zwiększona o 2-3 razy.

Powstały nowe scenariusze zastosowań

• Robot humanoidalny: konstrukcja zamykania z zerowym odwróceniem zapewnia precyzję w ruchu stawów.
• Pływająca morska energia wiatrowa: konstrukcja rozluźnienia antywibracyjnego dostosowuje się do dynamicznych środowisk morskich.
• Sprzęt półprzewodnikowy: materiały o bardzo wysokiej czystości spełniają wymagania bezzanieczyszczenia.

Optymalizacja konstrukcyjna śrub i zębatek jest nie tylko nieuniknionym wyborem dla poprawy wydajności, ale także katalizatorem innowacji międzybranżowych.Małe śruby i zęby otwierają jeszcze większe możliwości dla urządzeń przemysłowych poprzez ciągłą optymalizację.