W trakcie codziennej eksploatacji urządzenia mechaniczne zużywają się, a powstające luzy prowadzą do niekorzystnych wibracji. Naukowcy z Wydziału Inżynierii Zarządzania Politechniki Białostockiej – dr inż. Krzysztof Łukaszewicz oraz dr hab. inż. Jerzy Jaroszewicz – znaleźli na ten problem genialnie proste rozwiązanie. Opatentowali „Urządzenie prowadzące ruchu liniowego”, które zapewnia płynną i precyzyjną pracę maszyn.
Precyzja działania urządzeń bywa sprawą kluczową – od tego zależy bezpieczeństwo budowlanego dźwigu, jakość cięcia obrabiarki CNC, a nawet precyzja prowadzenia elektrod w piecu hutniczym. Opracowane przez naukowców rozwiązanie eliminuje luzy i drgania na bieżąco, co ma przełożenie na wyższą wydajność, dokładność i żywotność maszyn.
Autorami patentu są dr inż. Krzysztof Łukaszewicz z Wydziału Inżynierii Zarządzania Politechniki Białostockiej oraz obecnie emerytowany pracownik tego wydziału – dr hab. inż. Jerzy Jaroszewicz. Pracami nad dokumentacją i modelami konstrukcyjnymi naukowcy zajmowali się przez około trzy miesiące.
Precyzja pod kontrolą. Wynalazek naukowców Politechniki Białostockiej
Prowadnice liniowe wykorzystywane są niemal wszędzie tam, gdzie jakiś element musi przesuwać się wzdłuż prostej linii. Tradycyjne rozwiązania cierne (ślizgowe) z czasem nieuchronnie się ścierają, powodując wzrost luzów i drgania.
– Prowadnice ruchu liniowego zużywają się podczas codziennej pracy, a to nieuchronnie prowadzi do powstawania luzów. Te luzy po pierwsze wpływają na powstawanie drgań, a po drugie spada precyzja ruchu – wyjaśnia dr inż. Krzysztof Łukaszewicz z Katedry Zarządzania Produkcją na Wydziale Inżynierii Zarządzania Politechniki Białostockiej – Wspólnie z profesorem Jerzym Jaroszewiczem udało nam się uzyskać patent na rozwiązanie, które te luzy kasuje na bieżąco.
Kluczem do sukcesu okazała się zamiana tarcia ślizgowego na tarcie toczne przy użyciu zestawu czterech rolek osadzonych na specjalnym suwaku i ich docisku do prowadnicy przy wykorzystaniu sprężyny płaskiej.
Inżynieryjny spryt: jak to działa w praktyce?
Mechanizm składa się z dwóch symetrycznych suwaków z rolkami prowadzącymi, które poruszają się po listwie. Gdy urządzenie zaczyna się zużywać:
- płaska sprężyna płynnie dociska suwaki w dół,
- suwak przesuwa się po specjalnie wyprofilowanej, pochyłej powierzchni rolki oporowej,
- pochylenie powierzchni dobrano tak, aby suwak automatycznie eliminował luz i dociskał rolki do listwy, jednocześnie blokując się przed ruchem wstecznym (samohamowność).
Co ważne, siłę nacisku sprężyny można w bardzo prosty sposób regulować – za pomocą pojedynczej śruby.
– Zastępujemy tarcie ślizgowe tarciem tocznym. Dzięki temu uzyskujemy mniejsze zużycie oraz ciągłą kasację luzów, które powstają podczas eksploatacji – podkreśla ekspert. – Co więcej, eliminujemy niezwykle niekorzystne drgania.
Co wyróżnia wynalazek naukowców Politechniki Białostockiej?
- Kasowanie luzów „on-the-fly”: urządzenie nie wymaga zatrzymywania pracy maszyny ani okresowych, ręcznych korekt.
- Praca w dowolnym położeniu: docisk sprężyną sprawia, że mechanizm działa identycznie w pionie, poziomie czy pod dowolnym kątem.
- Tolerancja na nierówności: prowadnica nie wymaga wykończenia powierzchni z dużą dokładnością – mechanizm sam niweluje drobne niedoskonałości powierzchni.
- Brak zjawiska stick-slip: wyeliminowano efekt niepożądanego „szarpania” i drgań przy bardzo małych prędkościach.
Od hutnictwa po robotykę – zastosowanie rozwiązania
Dzięki uniwersalności oraz odporności na trudne warunki środowiskowe, patent z Politechniki Białostockiej ma ogromny potencjał komercyjny.
– Mam nadzieję, że opracowane przez nas rozwiązanie znajdzie zastosowanie w urządzeniach przemysłowych o dużych gabarytach i dużej nośności, takich jak wiertnice czy urządzenia dźwigowe, ale również w sprzęcie powszechnego użytku, gdzie zależy nam na wysokiej precyzji ruchu prostoliniowego – podsumowuje dr inż. Krzysztof Łukasiewicz.
Innowacją z Białegostoku mogą być zainteresowane m.in. branże:
- hutnicza – prowadnice elektrod w hutniczych piecach łukowych,
- maszynowa – obrabiarki CNC, roboty przemysłowe i tokarki,
- budowlana i wydobywcza – wiertnice (np. montujące panele dźwiękochłonne lub wykonujące głębokie odwierty) oraz windy towarowe i osobowe,
- motoryzacyjna – ciężkie podnośniki w serwisach samochodowych.
Osiągnięcie naukowców Politechniki Białostockiej zostało objęte pełną ochroną prawną. Wynalazek pod oficjalną nazwą „Urządzenie prowadzące ruchu liniowego” uzyskał patent o numerze Pat.250329, przyznany Politechnice Białostockiej przez Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej.
Innowacja z Białegostoku po raz kolejny udowadnia, że mądre połączenie praw fizyki, myśli inżynieryjnej i prostoty konstrukcyjnej potrafi rozwiązać problem przemysłu.
autor: Magdalena Grzęda-Zajkowska
Zapraszamy do obejrzenia galerii zdjęć:
