بال اسکرو و کاربردهای آن

کاربردهای بال اسکرو

هر مهندسی که رشته تحصیلی او شامل دوره های طراحی مکانیکی است، با بال اسکروها آشناست. یک بال اسکرو شبیه به پیچ سنتی عمل می کند، اما دارای ویژگی مهم انتقال بار از طریق بلبرینگ های در حال اجرا در کانال مارپیچ است. اغلب برای کاربردهای با دقت بالا، تبدیل حرکت چرخشی موتور به حرکت خطی برای بار ضروری است. استفاده از بال اسکرو یکی از روش های انجام این کار است.

بال اسکروها محرک های خطی مکانیکی هستند که از یک شفت و مهره پیچی ساخته شده اند، با یک توپ که بین شیارهای مارپیچ روی هر جزء می چرخد. کار اصلی بال اسکرو تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی است. مهره های توپ برای انتقال دقیق، دقیق و پیوسته نیروها به یک بار، خواه ساکن یا متحرک، استفاده می شوند.

توپ های غلتشی در شیار مارپیچ، که تماس مکانیکی را در مجموعه پیچ از بین می برد و اصطکاک لغزشی را برای اصطکاک غلتشی تغییر می دهد، پیچ های توپی را خاص می کند. کارایی بال اسکروها با این موضوع تعیین می شود که چگونه می توانند انرژی مورد استفاده برای تولید نیروی چرخشی را به مسافت خطی طی شده تبدیل کنند.

مشتریان به بال اسکروها روی می آورند زیرا کنترل همراه با اصطکاک کم را ارائه می دهند. برخی از صنایع زیادی که به مجموعه‌های بال‌اسکرو متکی هستند عبارتند از: نیمه‌رسانا، رباتیک، تولید، خودروسازی، هوافضا، ارتش و دفاع، انرژی هسته‌ای و مکاترونیک.

بال اسکرو برای طیف وسیعی از کاربردها در این صنایع و سایر صنایع استفاده می شود. به عنوان مثال در موتورهای پله ای (برای ساخت نیمه هادی)، در ربات ها، در تجهیزات مونتاژ دقیق، در ماشین ابزار، در موتورهای فرمان برقی خودرو، و در موشک ها و هواپیماها برای حرکت سطوح کنترلی (به ویژه سیستم های پرواز با سیم (FBW) الکتریکی) می باشد. همچنین معمولاً بال اسکروها به سایر قطعات حرکت خطی مانند واگن ها، واحدهای محرک، اسلایدهای خطی و محرک های خطی متصل می شوند تا یک سیستم حرکتی صاف، دقیق و کامل ایجاد کنند.

بال اسکروها کاربرد خود را در موارد زیر پیدا می کنند:

ابزارهای ماشینی

روباتیک عمومی

ماشین های فرز

تجهیزات پردازش مواد غذایی

تجهیزات مونتاژ با دقت بالا

ربات های صنعتی در تولید

تجهیزات تولید نیمه هادی

تاریخچه بال اسکرو

بال اسکروها در اواخر دهه 1800 اختراع شدند. قبل از اختراع، مردم حرکت بار مورد نیاز خود را با استفاده از پیچ های سربی ایجاد می کردند که مجموعه های پیچ و مهره ای هستند که از یک محور پیچ رزوه دار و یک مهره تشکیل شده است. از سوی دیگر، بال‌پیچ‌ها دارای بلبرینگ‌های یکپارچه در مهره هستند. مهره بال اسکرو که مهره توپ نامیده می شود اصطکاک را کاهش می دهد و کارایی را بهبود می بخشد.

مهندسان ابتدا بال اسکروها را برای تسهیل تغذیه بار حرکتی خطی در ماشین های پرس توسعه دادند. آنها خوب کار کردند، اما هیچ طراحی استانداردی وجود نداشت. مخترعان بیشماری در سراسر جهان در اواخر دهه 1800 و اوایل دهه 1900 حق ثبت اختراع توپ اسکرو را ثبت کردند. به عنوان مثال، در سال 1874، یک آمریکایی به نام C.W. Crenshaw حق اختراعی را برای طراحی مکانیزم "پیچ پرس" خود ثبت کرد. سوابق ثبت اختراع برای مکانیسم های بال اسکرو مشابه را می توان در آلمان (1879) و بریتانیای کبیر (1909) یافت تا به چند مورد اشاره کنیم.

مواد توپ اسکرو

انتخاب مواد برای بال اسکروها برای اطمینان از دوام، قابلیت اطمینان و عملکرد آنها بسیار مهم است. به طور معمول، مواد اولیه مورد استفاده برای بال اسکروها شامل شفت پیچ، مهره توپ و خود توپ ها می شود. شفت پیچ است

اغلب از فولاد آلیاژی با کیفیت بالا مانند فولاد کروم-مولیبدن ساخته می شود که استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش عالی را ارائه می دهد. این ماده تضمین می کند که محور پیچ می تواند بارهای زیاد و حرکت های تکراری را بدون تغییر شکل یا شکستگی تحمل کند. در همین حال، مهره توپ که وظیفه انتقال حرکت چرخشی را بر عهده دارد، معمولاً از موادی مانند برنج یا فولاد ساخته می شود. این مواد دارای استحکام و استحکام خوبی هستند و اطمینان حاصل می کنند که مهره توپ می تواند به طور موثر با رزوه های پیچ درگیر شود و دقت را در طول زمان حفظ کند. در نهایت، توپ های موجود در یک بال اسکرو معمولاً از فولاد یا مواد سرامیکی با درجه بالا ساخته می شوند. این مواد دارای سختی، صافی و مقاومت در برابر سایش استثنایی هستند. شکل دقیق و ثابت توپ ها حداقل اصطکاک و واکنش را در حین کار تضمین می کند و در نتیجه کارایی و دقت موقعیت را بهبود می بخشد. به طور کلی، مواد انتخاب شده برای بال اسکروها خواص لازم را برای مقاومت در برابر بارهای بالا، حفظ دقت و اطمینان از عملکرد طولانی مدت در کاربردهای مختلف مکانیکی فراهم می کند.

اجزای اصلی یک بال اسکرو

در زیر سه جزء اصلی بال اسکرو آورده شده است:

شفت پیچ: شفت پیچ بخشی از بال اسکرو است که نیروی چرخشی دریافت می کند تا حول محور خود بچرخد و به حرکت خطی تبدیل شود. یک موتور در انتهای شفت قرار دارد تا قدرت چرخشی را تامین کند.

مهره: بلبرینگ و سیستم چرخش آن در یک استوانه قرار دارند که به عنوان مهره بال اسکرو عمل می کند. قسمت داخلی مهره همچنین شامل شیارهای توپی است که با شیارهای روی شفت پیچ مطابقت دارد.

بلبرینگ: برجسته ترین قسمت بال اسکرو یاتاقان های ساچمه ای هستند که اغلب به عنوان توپ شناخته می شوند. بلبرینگ ها بین فاصله مهره و شفت حرکت می کنند و به عنوان اجزایی طراحی شده برای کاهش اصطکاک کار می کنند. بلبرینگ ها معمولاً از فولاد ساخته می شوند.

ویژگی های بال اسکرو

بال اسکروها دارای دو قطعه هستند: یک شفت پیچ و یک مهره بال اسکرو. مهره بال اسکرو از شیارهای مارپیچ یک پیچ روی بلبرینگ ها بالا و پایین می رود. برای کار، رزوه مهره و رزوه پیچ باید با یکدیگر مطابقت داشته باشند. با هم، مهره و پیچ رزوه ای به عنوان مجموعه بال اسکرو شناخته می شوند. قدرت حرکت آنها گشتاور و رانش است. توجه داشته باشید که مهره یک توپ بدون تماس است. بدون لمس فیزیکی شفت پیچ کار می کند.

در جزئیات بیشتر، این حرکت با غلتش بلبرینگ در شیارهای نخ ها آغاز می شود که به طور همزمان یک حرکت صاف و اصطکاک غلتشی را فراهم می کند. سپس، بلبرینگ‌ها با یک انحراف‌گر مواجه می‌شوند که در داخل سیستم برگشت توپ مهره قرار دارد، که آنها را به سمت مخالف مهره هدایت می‌کند. بنابراین، توپ ها به طور مداوم در حال چرخش هستند.

انواع بال اسکرو

برای برآورده ساختن نیازهای مختلف کاربردهای خود، خدمه توپ در پیکربندی های متعددی مانند مینیاتوری، نورد، زمین و دقت در دسترس هستند.

بال اسکروهای مینیاتوری برای استفاده در لیزرها، دستگاه های اندازه گیری گیج، نیمه هادی ها، ابزار پزشکی و سایر دستگاه های کوچک که نیاز به حرکت خطی صاف و دقیق دارند، محبوب هستند.

بال اسکروهای رول شده یا رول بال اسکروها به این دلیل نامیده می شوند که به عنوان قطعه کار فلزی خالی شروع می شوند و از طریق نورد پیچ سرد شکل می گیرند. این بال اسکروهای نورد سرد مزیت دقت موقعیتی چند هزارم اینچ را در هر پا ارائه می دهند. رزوه های پیچ نورد شده از طریق تغییر شکل کار سرد ایجاد می شوند. شیارها با عبور دادن شفت خالی برش نخورده از قالب های چرخان ابزار تشکیل می شوند. تغییر شکل پلاستیکی قابل توجه در قسمت خالی یک شفت پیچ با استحکام بالا ایجاد می کند. در مقایسه با پیچ های زمین، پیچ های رول شده مقرون به صرفه تر و تولید ساده تر هستند.

گلوله اسکروهای زمینی که دارای دقت بسیار بالایی هستند در سه مرحله ساخته می شوند: ماشین کاری تا شکل ناخالص، سخت شدن بدنه و سنگ زنی. این سنگ زنی در ماشین های ریسندگی سریع که با مواد ساینده پوشانده شده اند انجام می شود. این روش به پیچ‌های زمین تمام‌شده توانایی مقاومت در برابر دماهایی را می‌دهد که به طور معمول شکل آنها را مخدوش می‌کند و کارایی آنها را مختل می‌کند. اسکروهای زمینی برای کاربردهایی که نه تنها به دقت بالا بلکه به سختی بالایی نیاز دارند، بهترین هستند.

بال اسکروهای دقیق به سادگی دسته وسیع تری از بال اسکروها هستند که دارای دقت یا دقت فوق العاده بالایی هستند.

پیچ های سربی، اگرچه از نظر فنی توپ اسکرو نیستند، اما گاهی اوقات به عنوان چنین دسته بندی می شوند. این به این دلیل است که پیچ های سرب حرکت چرخشی/حرکت چرخشی را به حرکت خطی تبدیل می کنند. پیچ‌های سربی از یک محور پیچ رزوه‌دار و مهره‌ای تشکیل شده‌اند که از طریق لغزش اصطکاک ایجاد می‌کنند، نه از طریق نورد که عمل بال‌اسکروها است. از آنجایی که آنها باید فقط به عملکرد لغزشی تکیه کنند، مجموعه های سرب پیچ دارای راندمان نسبتاً پایینی هستند که بین 25٪ تا 75٪ قرار می گیرد. معمولاً پیچ‌های سربی با طرح پیچ‌های آکم یا طرح مارپیچ ذوزنقه‌ای ساخته می‌شوند که هر دو دارای الگوها و شکل‌های رزوه‌ای متمایز هستند.

رزوه های پیچ زمین از طریق سایش ایجاد می شوند. یک برش ساینده خشن، فلز را برای ایجاد شیارها در حالی که محور خالی افقی است، کنده می‌کند. سطح شیار ایجاد شده صاف تر از یک پیچ نورد است. این فناوری پیچ های توپی با دقت بالا تولید می کند اما گران تر است و قطعات را کندتر می کند.

بال اسکروهای نوع لوله برگشتی در جایی ساخته می شوند که توپ ها از طریق یک لوله بیرونی که از دیواره مهره امتداد دارد جریان می یابد. توپ ها توسط لوله برگشت به محل شروع خود هدایت می شوند. برای کمک به ورود و خروج توپ ها از لوله برگشت، انگشتان به انتهای لوله بسته می شوند. یک براکت نگهدارنده لوله طول لوله برگشت را پشتیبانی می کند. مونتاژ و جداسازی مجموعه لوله برگشت ساده است.

مزایای بال اسکرو

بال اسکروها به دلایلی بسیار سودمند هستند. اول، آنها برنامه های خود را با سطوح کارایی تا حدود 90٪ ارائه می دهند که سطوح کارایی بسیار بالاتر از سطوح سرب اسکرو است. در عین حال، سطح پایین مصرف انرژی را حفظ می کنند. آنها همچنین تلرانس های نزدیک را ارائه می دهند، توانایی مقاومت در برابر بارهای رانش بالا و سطوح پایین اصطکاک. علاوه بر این، آنها می توانند در دمای پایین کار کنند، که به دوام بیشتر سیستم کمک می کند. از آنجایی که آنها بسیار کارآمد و بادوام هستند، سرمایه گذاری مقرون به صرفه ای هستند. بدون توجه به پیکربندی آن یا اینکه با استانداردهای توپ آمریکایی یا متریک شناسایی شده باشد، بال اسکروها دارایی بزرگی برای سازندگان و مهندسان هستند.

لوازم جانبی بال اسکرو

چندین لوازم جانبی مخصوص بال اسکرو برای افزایش عملکرد و تطبیق پذیری بال اسکروها موجود است. جک های پیچ یکی از این لوازم جانبی هستند که برای تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی استفاده می شود. آنها معمولاً در کاربردهایی که نیاز به بلند کردن بارهای سنگین یا تعیین موقعیت دقیق دارند استفاده می شوند. در همین حال، یاتاقان‌های تکیه‌گاه پیچ، لوازم جانبی مهمی هستند که پشتیبانی محوری و شعاعی را برای محور بال‌اسکرو فراهم می‌کنند و انحراف را به حداقل می‌رسانند و پایداری را در حین کار حفظ می‌کنند. این یاتاقان ها در پیکربندی های مختلفی از جمله یاتاقان های تماس زاویه ای، یاتاقان های شیار عمیق و یاتاقان های رانش بسته به نیازهای بار و سرعت خاص ارائه می شوند. علاوه بر این، درپوش‌های چرخشی لوازم جانبی هستند که در ارتباط با مجموعه‌های مهره توپ استفاده می‌شوند. آنها توپ های در حال گردش را به مهره توپ هدایت می کنند و حرکت صاف و کارآمد را تضمین می کنند. علاوه بر این، پایه‌هایی مانند فلنج‌ها و براکت‌ها برای محکم کردن مجموعه‌های بال‌اسکرو در محل مورد استفاده قرار می‌گیرند که امکان نصب و ادغام آسان در سیستم‌های مختلف را فراهم می‌کنند. مهره های توپ اضافی در دسترس هستند و می توانند به عنوان اجزای پشتیبان یا جایگزین عمل کنند و امکان تعویض سریع و راحت را فراهم کنند و در صورت تعمیر و نگهداری یا تعمیر زمان خرابی را به حداقل برسانند. همچنین مهم است که به یاد داشته باشید که روغن کاری مناسب برای عملکرد بال اسکرو حیاتی است و لوازم جانبی روان کننده مانند اتصالات و مهر و موم روغن، روانکاری بهینه، کاهش اصطکاک و سایش را تضمین می کنند. در نهایت، دستمال‌هایی مانند پارچه‌های بدون پرز یا سواب، لوازم جانبی مفیدی برای تمیز کردن و نگهداری اجزای بال‌اسکرو، حذف آلودگی‌ها و افزایش طول عمر آن‌ها هستند. این لوازم جانبی مخصوص بال اسکرو با هم به عملکرد صاف، طول عمر و سازگاری بال اسکروها در کاربردهای مختلف کمک می کند.

مراقبت صحیح از بال اسکروها

یک بال اسکرو که به خوبی نگهداری می شود و به درستی روغن کاری شده و عاری از تداخل مانند گرد و غبار است، خود را جزئی جدایی ناپذیر از بسیاری از عملیات ها می داند. بنابراین، شما باید برنامه منظمی برای نظافت ایجاد کنید. معمولاً پاک کردن کار را انجام می دهد. برای اینکه بفهمید چه نوع روان کننده ای برای مجموعه های بال اسکرو شما بهترین است، باید با تامین کننده خود صحبت کنید. برای تقویت مجموعه بال اسکرو خود، آن را از قبل بارگذاری کنید. مجموعه های از پیش بارگذاری شده سفت تر هستند که به برخی از سیستم ها کمک می کند. اگر در مورد پیش بارگذاری مطمئن نیستید، با تامین کننده خود صحبت کنید.

راه دیگر برای حفظ مجموعه بال اسکرو آزمایش کردن اجزای مهره توپ برای اطمینان از تراز بودن آن است. اگر اینطور نباشد، بال اسکرو شما ممکن است آسیب جدی ببیند. در مرحله بعد، ما همچنین توصیه می کنیم که بال اسکروهای خود را تا زمانی که آماده نصب آنها شوید، در بسته بندی آنها بگذارید، زیرا هر گرد و غباری که روی آنها وارد می شود می تواند عملکرد آنها را تحت تأثیر قرار دهد. به همین ترتیب، اگر قصد دارید پیچ های توپی خود را برای مدت طولانی نگهداری کنید، باید هر چند ماه یکبار آنها را بچرخانید تا روغن روی آنها به طور مساوی توزیع شود.

استانداردهای بال اسکرو

استانداردهایی که بال اسکروهای شما به آن توجه می شود به صنعت، کاربرد و ماشین آلات شما، محیطی که در آن کار می کنید و موقعیت مکانی شما بستگی دارد. برخی از استانداردهای بسیار رایج برای دقت، ابعاد توپ اسکرو و تحمل بار عبارتند از استانداردهای ارائه شده توسط ISO (سازمان بین المللی استاندارد) و توسط استانداردهای ملی قابل مقایسه. به عنوان مثال می توان به DIN (موسسه آلمانی برای استانداردسازی)، BSI (موسسه استاندارد بریتانیا)، JIS (استانداردهای صنعتی ژاپن)، ANSI (موسسه استاندارد ملی آمریکا)، SCC (شورای استانداردهای کانادا) و غیره اشاره کرد. به همین ترتیب.

انتخاب سازنده مناسب بال اسکرو

برای اطمینان از اینکه هنگام خرید بال اسکرو از تولید کننده بال اسکرو بهترین نتیجه را خواهید داشت، مهم است که چندین شرکت را با استفاده از فهرست تولید کنندگان بال اسکرو مقایسه کنید. در آنجا، هر سازنده توپ اسکرو یک صفحه نمایه تجاری دارد که حوزه‌های تجربه و قابلیت‌های آن‌ها را برجسته می‌کند، همراه با یک فرم تماس برای برقراری ارتباط مستقیم با سازنده در صورت هرگونه سؤال یا درخواست قیمت. هر وب‌سایت شرکت بال‌اسکرو را با استفاده از پیش‌نمایش وب‌سایت ثبت‌شده ما مرور کنید تا به سرعت یاد بگیرید که هر شرکت در آن تخصص دارد. سپس، از فرم ساده RFQ ما برای تماس با چندین کسب‌وکار بال‌اسکرو با همان فرم استفاده کنید.
منبع:manufacturer