بال اسکرو ( ball screw )

بال اسکرو یک سیستم حرکت خطی است که توان تبدیل نیروی چرخشی به حرکت رفت و برگشت ( حرکت خطی ) را دارد. عملکرد این سیستم بسیار شبیه به پیچ و مهره است.

در این سیستم یک شفت رزوه شده جایگزین پیچ و ساچمه ها جایگزین مهره شده اند. با حرکت ساچمه ها روی شفت می توان بار مکانیکی را به راحتی جابجا کرد.

مهره  اسکرو (ball nut ) باید به گونه ای باشد که ساچمه ها کاملاً درون شیار مهره قرار بگیرند و شیار مهره با شیار های شفت باید همگام باشد. تا حرکت به درستی انجام شود. در ساخت مهره باید حرکت ساچمه ها لحاظ شود به طوری که در مدت حرکت  به پایین و بالا ساچمه ها با اصطکاک کم بتوانند بچرخند.

جنس بال اسکرو باید از فلزات مقاوم باشد تا در برابر سایش ساچمه ها مقاومت لازم را داشته و فرسوده نشود.

بال اسکرو هل نسبت به پیچ و مهره ها و سایر روشهای تیدیل حرکت چرخشی به خطی ، پیچیدگی بیشتری دارند، حجیم تر و گران تر هستند. اما مزایا و قابلیت های آنها بیش از هزینه آنهاست.

 

اجزا بال اسکرو :

اجزای اصلی بال اسکروها شفت پیچ، مهره و بلبرینگ ها (یا ساچمه ها) هستند. در مورد مشخصات مهم آنها و تأثیر آنها بر عملیات بحث خواهیم کرد.

شفت پیچ :

جزئی از ساختار بال اسکرو می باشد که با دریافت انرژی و چرخش حول محور خود ، نیروی وارده از موتور را به مهره بال اسکرو منتقل می نماید. و در نتیجه، مهره و بار متصل به آن را در مسیر خطی و در امتداد محور خود هدایت می نماید.

شفت پیچ، یک محور استوانه ای بلند است که دارای یک شیار پیوسته (شیار ساچمه ای) است که به صورت مارپیچ در اطراف طول محور خود قرار دارد که به آن رزوه پیچ می گویند.

شیار ساچمه ای به عنوان مسیری برای ساچمه های بلبرینگ عمل می کند.

اگر شیار در جهت عقربه های ساعت در اطراف شفت اسکرو و شیب به سمت راست کشیده شود، بال اسکرو به عنوان بال اسکرو راست دست شناخته می شود. اگر شیار در خلاف جهت عقربه‌های ساعت حرکت کند و به سمت چپ متمایل شود، یک بال‌پیچ چپ دست است.

مولفه های شفت پیچ :

• قطر نامی : قطر نامی ، حداکثر قطر شفت پیچ بدون احتساب بلبرینگ است.
• قطر دایره ساچمه (قطر دایره گام) : فاصله مرکز تا مرکز دو توپ مقابل که در شیارهای شفت قرار گرفته اند .
• قطر اصلی : فاصله بین پایین ترین بخش شیار تا پایین ترین بخش شیار مقابل است. حداقل قطر شفت پیچ است.
• گام : فاصله محوری بین دو رزوه مجاور است. (گامهای پنج و ده میلیمتر معمولترین گامهای اسکرو می باشند.)
• لید : فاصله خطی در امتداد محور اسکرو هست که با یکبار چرخش کامل محور طی می گردد. این یک مشخصات مهم یک بال اسکرو است که حرکت خطی و سرعت و ظرفیت بار را تعیین می کند.

** با افزایش لید بال اسکروها، فاصله خطی تحت پوشش و سرعت افزایش می یابد. با این حال، تعداد گوی های قرار گرفته در اطراف محور پیچ کاهش می یابد و در نتیجه ظرفیت بار نیز کاهش می یابد.

 

مهره :

مهره بال اسکرو سیلندری است که بلبرینگ و سیستم گردش مجدد آن را در خود جای میدهد. شیارهای ساچمه نیز در قسمت داخلی مهره وجود دارد که با شیارهای محور پیچ مطابقت دارد.

جهت آشنای بیشتر با مهره بال اسکرو ، می توانید به مقاله مربوطه در سایت ما از طریق این لینک ، مراجعه فرمائید.

مزایا

• بال اسکرو ها در انتقال نیرو به بار ثابت یا دینامیکی با دقت و تکرارپذیری بالا استفاده می شود.
• از جمله مزایای این مکانیزم توپ های غلتشی در شیار مارپیچ است که تماس مکانیکی داخل مجموعه پیچ را کاهش می دهد. و باعث مقاومت بسیار پایین این سیستم میگردد. که خود موجب جایگزینی آن با لید اسکرو میشود.
• بال اسکرو به علت وجود سیستم برگشت ساچمه از لید اسکرو ها بزرگتر است. ball screw به علت حرکت به وسیله ساچمه ها در برابر حرکت مقاومت بسیار کمی دارد و به راحتی بار را جابجا میکند.
• مزیت دیگر این سیستم دقت بالای آن در جابجایی است . به علت ایجاد تلرانس های دقیق در موقعیت هایی که دقت بالایی نیاز است بسیار کاربردی میباشد. دقت این حرکت وابسته به عوامل متعددی است. که مهمترین آنها روش ساخت بال اسکرو است.
• دو روش اصلی برای ساخت آن وجود دارد به نام های rolled و grounded  که روش سنگ زنی دقت بسیار بالاتری دارد و به دلیل مشکل بودن ساخت آن قیمت بسیار بالاتری نیز دارد، البته که دقت حرکت به موتور متصل به بال اسکرو نیز وابسته است.

 

کاربرد ها :

• بال اسکرو برای کاربردهای سنگین که نیاز به سرعت بالا، توان عملیاتی بالا، دقت بالا و زمان سرویس طولانی دارند استفاده می شود.
• آنها در سیستم های موقعیت یابی دقیق، در سیستم های فرمان خودرو، در وسایل نقلیه الکتریکی، در ماشین آلات مولد انرژی مانند توربین های بادی، پنل های خورشیدی و تجهیزات برق آبی، در ماشین آلات هواپیما و به عنوان یک سیستم مشاهده برای فرآیند فوتولیتوگرافی استفاده می شوند.
• بال اسکرو ها بطور گسترده در صنعت ماشین کاری اتوماتیک (ماشین های CNC) کاربرد دارند.

 

منابع :

یک

دو

سه

لیداسکرو چیست؟