बॉल रिटर्न सिस्टम, बॉल स्क्रू चयन और बॉल स्क्रू स्नेहन।

किसी दिए गए एप्लिकेशन के लिए सही बॉल स्क्रू निर्दिष्ट करने से स्वामित्व की कुल लागत को कम करते हुए मशीन की सटीकता, दोहराव और जीवन सुनिश्चित होगा।

एक बॉल स्क्रू ड्राइव घूर्णी गति को रैखिक गति या इसके विपरीत में परिवर्तित करता है और Ø6.000 इंच बॉल स्क्रू असेंबली का उपयोग करके 750,000 पौंड स्थिर क्षमता से ऊपर उच्च थ्रस्ट भार लागू या सहन कर सकता है - जिसकी दक्षता आमतौर पर 90% से अधिक होती है। बॉल स्क्रू स्वचालन अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला में घटकों और उत्पादों को मार्गदर्शन, समर्थन, पता लगाने और सटीक रूप से स्थानांतरित करने में मदद करते हैं।

बॉल स्क्रू ड्राइव में रीसर्क्युलेटिंग बॉल बेयरिंग के साथ एक बॉल स्क्रू और एक बॉल नट होता है। स्क्रू और नट के बीच का इंटरफ़ेस बॉल बेयरिंग द्वारा बनाया जाता है जो बॉल स्क्रू और बॉल नट में मिलान रूपों में रोल करता है। बॉल स्क्रू पर भार बड़ी संख्या में बॉल बेयरिंग पर वितरित किया जाता है ताकि प्रत्येक गेंद अपेक्षाकृत कम भार के अधीन हो। इसके रोलिंग तत्वों के कारण, बॉल स्क्रू ड्राइव में घर्षण का गुणांक बहुत कम होता है, जो उच्च यांत्रिक दक्षता के बराबर होता है।

बॉल स्क्रू और लेड स्क्रू के बीच मुख्य अंतर घर्षण को कम करने और दक्षता को अधिकतम करने के लिए बॉल स्क्रू में रीसर्क्युलेटिंग बॉल बेयरिंग का उपयोग है। बॉल स्क्रू, लेड स्क्रू की तुलना में अधिक महंगे होते हैं, लेकिन उच्च भार उठाने, तेज गति प्राप्त करने और पूर्वानुमानित जीवन प्रदान करने की उनकी क्षमता उन्हें कई अनुप्रयोगों के लिए उनकी अतिरिक्त लागत के लायक बनाती है।

बॉल स्क्रू ड्राइव आम तौर पर 90% से अधिक यांत्रिक दक्षता प्रदान करते हैं, इसलिए उनकी लागत अक्सर कम बिजली आवश्यकताओं से ऑफसेट होती है। बढ़ी हुई भार क्षमता, लंबा जीवन और बॉल स्क्रू की अनुमानित विश्वसनीयता लीड स्क्रू की तुलना में फायदे हैं।

पुनरावृत्ति और सटीकता

सटीकता इस बात का माप है कि एक गति प्रणाली कमांड स्थिति के कितनी करीब पहुंचती है, और इसे अपेक्षित और वास्तविक स्थिति के बीच अधिकतम त्रुटि के रूप में परिभाषित किया जाता है। दोहराव योग्यता को ऑपरेशन के दौरान किसी स्थान पर लौटने की पोजिशनिंग सिस्टम की क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। बॉल स्क्रू ड्राइव उत्कृष्ट पुनरावृत्ति प्रदान करते हैं (बैकलैश बॉल बेयरिंग व्यास पर निर्भर है, लेकिन आम तौर पर 0.005 से 0.015 इंच तक होता है) और सटीकता (प्रिसिजन बॉल स्क्रू के लिए ±0.004 इंच/फीट और सटीक लेबल वाले बॉल स्क्रू के लिए ±0.0005 इंच/फीट) -प्लस)।

लीड सटीकता बॉल स्क्रू सटीकता का सबसे आम उपाय है। लीड से तात्पर्य है कि एक गैर-घूर्णन बॉल नट स्क्रू के एक 360° मोड़ के साथ कितनी दूर तक यात्रा करेगा। लीड सटीकता को अनुमेय यात्रा भिन्नता (वास्तविक स्थिति बनाम सैद्धांतिक स्थिति) प्रति फुट या प्रति 300 मिमी के रूप में मापा जाता है। बॉल स्क्रू प्रिसिजन प्लस और ट्रांसपोर्ट ग्रेड में पेश किए जाते हैं, प्रिसिजन प्लस ग्रेड यात्रा की पूरी लंबाई के दौरान लीड त्रुटि संचय को कसकर नियंत्रित करता है।

बैकलैश नट और स्क्रू के बीच मुक्त गति है, और इसे अक्षीय और रेडियल रूप से मापा जा सकता है। अक्षीय बैकलैश को मापने का सबसे अच्छा तरीका स्क्रू को गति से सुरक्षित करना और डायल इंडिकेटर के साथ इसकी गति को मापते हुए बॉल नट पर अक्षीय रूप से धक्का देना और खींचना है। बैकलैश को सिस्टम में बॉल नट पर एक डायल इंडिकेटर लगाकर और इसे एक इंच आगे और पीछे मूल स्थिति में चलाकर भी मापा जा सकता है। शून्य से भिन्नता प्रतिक्रिया है। दोहराव योग्यता बस बॉल स्क्रू के बैकलैश का मात्रात्मक मूल्य है।

एक गैर-प्रीलोडेड बॉल नट में घटकों के बीच आंतरिक मंजूरी होती है, जिसका अर्थ है कि बैकलैश मौजूद है। प्रीलोडेड बॉल नट में कोई अक्षीय क्लीयरेंस नहीं होता है और इसलिए यह बैकलैश को समाप्त करता है और बाद में कठोरता को बढ़ाता है। प्रीलोड स्क्रू को घुमाने के लिए आवश्यक टॉर्क को भी बढ़ाता है और इसे गतिशील क्षमता के लिए प्रीलोड के प्रतिशत से मापा जाता है (1500 पाउंड की गतिशील क्षमता वाला एक बॉल नट और 10% की प्रीलोड रेटिंग में 150 पाउंड आंतरिक प्रीलोड होता है)। परिशुद्ध थ्रेड बॉल स्क्रू आमतौर पर प्री-लोड के बिना उपयोग किए जाते हैं। बॉल स्क्रू को प्री-लोड करने से बैकलैश को हटाकर दोहराव में सुधार होता है, लेकिन सटीकता प्रभावित नहीं होती है।

प्रीलोडेड बॉल नट प्रिसिजन प्लस स्क्रू और चुनिंदा प्रिसिजन स्क्रू उत्पादों पर उपलब्ध हैं। जटिलता, अतिरिक्त मशीनिंग, असेंबली और सत्यापन/माप के कारण उनकी लागत गैर-प्रीलोडेड नट्स से अधिक है। बॉल स्क्रू असेंबलियों को डबल या सिंगल नट कॉन्फ़िगरेशन के साथ प्रीलोड किया जा सकता है। प्रीलोड के तीन प्रमुख प्रकार हैं - सिंगल नट ओवरसाइज़्ड बॉल (4 पॉइंट कॉन्टैक्ट), सिंगल नट स्किप लीड (2 पॉइंट कॉन्टैक्ट) और डबल नट (2 पॉइंट कॉन्टैक्ट)। सिंगल नट प्रीलोड पूर्ण भार क्षमता को बनाए रखते हुए सबसे छोटे पैकेज आकार को बनाए रखता है। स्किप लेड बॉल नट में समान आकार के एकल नट की क्षमता आधी होती है क्योंकि प्रत्येक दिशा में केवल आधे बॉल बेयरिंग लोड किए जाते हैं। डबल नट प्रीलोड असेंबलियों की भार क्षमता एकल नट के समान होती है क्योंकि प्रत्येक दिशा में केवल एक बॉल नट लोड किया जाता है।

बॉल स्क्रू के निर्माण के लिए कई विधियाँ हैं, हालाँकि उन्हें आम तौर पर दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है - परिशुद्धता और परिशुद्धता प्लस। प्रिसिजन-थ्रेड बॉल स्क्रू की रेस कोल्ड रोलिंग प्रक्रिया द्वारा बनाई जाती है। स्क्रू की प्रदर्शन क्षमता से मेल खाने के लिए नट को मशीनीकृत किया जाता है। यह दृष्टिकोण ट्रांसपोर्ट इंच श्रृंखला स्क्रू पर ±0.004 इंच/फीट लीड सटीकता के क्रम पर मध्यम सटीकता प्रदान करता है। प्रिसिजन-प्लस थ्रेड बॉल स्क्रू के स्क्रू और नट को प्रिसिजन ग्राइंडिंग द्वारा तैयार किया जाता है। प्रिसिजन-प्लस थ्रेड बॉल स्क्रू, प्रिसिजन-प्लस इंच सीरीज स्क्रू पर ±0.0005 इंच/फीट लीड सटीकता की बहुत अधिक सटीकता प्रदान करते हैं। उच्च प्रसंस्करण समय के कारण प्रिसिजन प्लस थ्रेड बॉल स्क्रू की लागत प्रिसिजन स्क्रू की तुलना में अधिक है।

गेंद वापसी प्रणाली

आमतौर पर तीन अलग-अलग प्रकार की बॉल रिटर्न प्रणालियाँ उपयोग की जाती हैं। बाहरी रिटर्न ट्यूब, जो आमतौर पर इंच स्क्रू में उपयोग की जाती हैं, लागत प्रभावी हैं और स्थापित करने, बनाए रखने और मरम्मत करने में आसान हैं। आंतरिक बटन रिटर्न सिस्टम आमतौर पर कम लीड वाले स्क्रू पर उपयोग किए जाते हैं। वे कॉम्पैक्ट हैं, माउंटिंग को जटिल बनाने के लिए कोई बाहरी रेडियल उभार नहीं है और बाहरी रिटर्न की तुलना में कम शोर और कंपन प्रदान करते हैं। आंतरिक बटन रिटर्न सिस्टम का उपयोग अक्सर 4-पॉइंट संपर्क, सिंगल नट और प्रीलोड असेंबली में किया जाता है। आंतरिक अंत कैप रिटर्न का उपयोग आमतौर पर उच्च लीड स्क्रू पर किया जाता है। वे कॉम्पैक्ट हैं और माउंटिंग को जटिल बनाने के लिए कोई बाहरी रेडियल उभार नहीं है। बाहरी रिटर्न की तुलना में उनका शोर और कंपन भी कम है।

गेंद पेंच चयन

बॉल स्क्रू असेंबली जो एक विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए आवश्यक निर्दिष्ट भार क्षमता और जीवन प्रदान करती है, उसे पुनरावृत्तीय प्रक्रिया के माध्यम से सबसे अच्छा चुना जाता है। बॉल स्क्रू असेंबली के व्यास और लीड को निर्धारित करने के लिए डिज़ाइन लोड, सिस्टम ओरिएंटेशन, यात्रा की लंबाई, आवश्यक जीवन और आवश्यक वेग का उपयोग किया जाता है। फिर सटीकता और दोहराव की आवश्यकता, आयामी बाधाओं, माउंटिंग कॉन्फ़िगरेशन, उपलब्ध बिजली आवश्यकताओं और पर्यावरणीय स्थितियों के आधार पर व्यक्तिगत बॉल स्क्रू घटकों का चयन किया जाता है।

एप्लिकेशन के लिए आवश्यक स्थितिगत सटीकता और दोहराव का निर्धारण करके प्रारंभ करें। इंच बॉल स्क्रू दो मुख्य ग्रेडों में निर्मित होते हैं - परिवहन और परिशुद्धता प्लस। ट्रांसपोर्ट ग्रेड बॉल स्क्रू का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जिनमें केवल मोटे मूवमेंट की आवश्यकता होती है या जो स्थितिगत स्थान के लिए रैखिक प्रतिक्रिया का उपयोग करते हैं। प्रिसिजन-प्लस ग्रेड बॉल स्क्रू का उपयोग वहां किया जाता है जहां सटीक और दोहराने योग्य स्थिति महत्वपूर्ण होती है। ट्रांसपोर्ट ग्रेड स्क्रू स्क्रू की उपयोगी लंबाई पर अधिक संचयी भिन्नता की अनुमति देते हैं। प्रिसिजन प्लस ग्रेड स्क्रू में स्क्रू की संपूर्ण उपयोगी लंबाई पर सटीक स्थिति के लिए लीड त्रुटि का संचय होता है।

निर्धारित करें कि बॉल स्क्रू असेंबली को मशीन में कैसे लगाया जाएगा। अंतिम समर्थन का विन्यास और यात्रा दूरी बॉल स्क्रू के भार और गति सीमाओं को निर्धारित करेगी।

तनाव में एक बॉल स्क्रू नट की निर्धारित क्षमता तक भार संभाल सकता है। संपीड़न में बॉल नट के लिए, बॉल स्क्रू व्यास का चयन करने के लिए निर्माता से उपलब्ध संपीड़न-लोडिंग चार्ट का उपयोग करें जो डिज़ाइन लोड से मिलता है या उससे अधिक है। उदाहरण के लिए, प्लॉट किए गए बिंदु के ऊपर या ऊपर और दाईं ओर से गुजरने वाले वक्र वाले सभी पेंच निम्नलिखित उदाहरण अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त हैं। इस ग्राफ़ में दिखाए गए उपयुक्त संपीड़न भार अधिकतम स्थिर भार क्षमता से अधिक नहीं होने चाहिए जैसा कि व्यक्तिगत बॉल नट असेंबली के लिए रेटिंग तालिका में दिया गया है। इस प्रकार, 85 इंच (2159 मिमी) की लंबाई पर, 30,000 पौंड (133,500 एन) का सिस्टम लोड और एक छोर की अंतिम स्थिरता तय और दूसरे छोर का समर्थन - न्यूनतम चयन 1.750 x 0.200 परिशुद्धता प्लस इंच है गेंद पेंच विधानसभा।

बॉल स्क्रू के लीड की गणना करें जो निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके गति की आवश्यकता का उत्पादन करेगा।

लीड (इंच) = ट्रैवेलरेट (इंच मिनट-1)/आरपीएम

अनुप्रयोग जीवन प्रत्याशा का निर्धारण

असेंबली जीवन की गणना प्रत्येक बॉल नट के लिए निर्दिष्ट गतिशील लोड रेटिंग का उपयोग करके की जा सकती है। वक्र वाले सभी बॉल नट जो प्लॉट किए गए बिंदु से गुजरते हैं या उसके ऊपर हैं, उदाहरण के लिए उपयुक्त हैं। इस ग्राफ़ में दिखाई गई उपयुक्त जीवन प्रत्याशाएं व्यक्तिगत बॉल नट असेंबली के लिए रेटिंग तालिका में दी गई अधिकतम स्थिर भार क्षमता से अधिक नहीं होनी चाहिए। इस उदाहरण में, वांछित अनुप्रयोग जीवन प्रत्याशा (कुल यात्रा) 2 मिलियन इंच (50.8 मिलियन मिमी) है। तब अधिकतम सामान्य परिचालन भार 10,000 पौंड (44,500 एन) है।

पेंच क्रांतिक गति का निर्धारण

क्रिटिकल स्क्रू स्पीड वह स्थिति है जहां असेंबली की रोटरी गति हार्मोनिक कंपन स्थापित करती है। महत्वपूर्ण गति स्क्रू के रूट व्यास, असमर्थित लंबाई और अंतिम समर्थन कॉन्फ़िगरेशन पर निर्भर है। अधिकांश निर्माता चार्टों में, प्लॉट किए गए बिंदु के ऊपर या ऊपर और दाईं ओर से गुजरने वाले वक्र वाले सभी स्क्रू निम्नलिखित उदाहरण के लिए उपयुक्त हैं। चार अंत स्थिरता चित्र एक घूर्णन शाफ्ट का समर्थन करने के लिए बीयरिंग कॉन्फ़िगरेशन दिखाते हैं, और चार्ट असमर्थित पेंच लंबाई के लिए महत्वपूर्ण शाफ्ट गति पर इन स्थितियों का प्रभाव दिखाता है। इस ग्राफ़ द्वारा दिखाए गए स्वीकार्य वेग चयनित स्क्रू शाफ्ट पर लागू होते हैं, और सभी संबंधित बॉल नट असेंबली के प्राप्य वेगों के संकेतक नहीं हैं।

यदि लोड, जीवन और गति की गणना यह पुष्टि करती है कि चयनित बॉल स्क्रू असेंबली डिज़ाइन आवश्यकताओं को पूरा करती है या उससे अधिक है, तो अगले चरण पर आगे बढ़ें। यदि नहीं, तो बड़े व्यास वाले स्क्रू भार क्षमता बढ़ाएंगे और गति रेटिंग बढ़ाएंगे। छोटे लीड से रैखिक गति कम हो जाएगी (निरंतर इनपुट मोटर गति मानते हुए), मोटर गति बढ़ जाएगी (निरंतर रैखिक गति मानते हुए), और आवश्यक इनपुट टॉर्क कम हो जाएगा। उच्च लीड से रैखिक गति (निरंतर इनपुट मोटर गति मानकर) बढ़ जाएगी, इनपुट मोटर गति कम हो जाएगी (निरंतर रैखिक गति मानकर), और आवश्यक इनपुट टॉर्क बढ़ जाएगा।

निर्धारित करें कि बॉल नट एप्लिकेशन में कैसे इंटरफ़ेस करेगा। बॉल नट फ्लैंज बॉल नट को लोड से जोड़ने की विशिष्ट विधि है। थ्रेडेड बॉल नट और बेलनाकार बॉल नट इंटरफ़ेस प्रदान करने के वैकल्पिक तरीके हैं।

प्रीलोडेड बॉल नट्स सिस्टम बैकलैश को खत्म कर देंगे और कठोरता बढ़ा देंगे। वाइपर किट असेंबली को दूषित पदार्थों से बचाते हैं और उनमें चिकनाई होती है। अधिकांश बॉल स्क्रू के लिए बियरिंग सपोर्ट और एंड मशीनिंग भी उपलब्ध हैं।

उचित स्थापना से पहले बॉल्स स्क्रू को सावधानीपूर्वक संभालना आवश्यक है। बॉल बेयरिंग को लगने वाले झटके ब्रिनेलिंग या क्रैकिंग के माध्यम से बेयरिंग रेस को नुकसान पहुंचा सकते हैं। अधिक भार या पेंच के लचीलेपन के कारण पेंच झुक सकता है। असेंबली को पैक और चिकनाईयुक्त रखना और साफ, सूखे क्षेत्र में संग्रहित रखना महत्वपूर्ण है क्योंकि मलबा और संदूषण रीसर्क्युलेशन ट्रैक को जाम कर सकता है, और उच्च आर्द्रता या बारिश जंग का कारण बन सकती है।

सिस्टम माउंटिंग एक और महत्वपूर्ण विचार है। बॉल नट को केवल अक्षीय रूप से लोड किया जाना चाहिए, क्योंकि किसी भी रेडियल लोडिंग से असेंबली का प्रदर्शन काफी कम हो जाता है। इष्टतम प्रदर्शन और जीवन प्राप्त करने के लिए असेंबली को ड्राइव सिस्टम, बेयरिंग सपोर्ट और लोड के साथ ठीक से संरेखित किया जाना चाहिए।

बॉल स्क्रू स्नेहन

बॉल स्क्रू असेंबली को कभी भी उचित स्नेहन के बिना नहीं चलाना चाहिए। स्नेहक गेंदों और खांचे के बीच रोलिंग प्रतिरोध और आसन्न गेंदों के बीच फिसलने वाले घर्षण को कम करके बॉल स्क्रू असेंबली के कम घर्षण लाभ को बनाए रखते हैं।

तेल को नियंत्रित प्रवाह दर पर सीधे आवश्यकता के बिंदु पर लगाया जा सकता है, और यह बॉल नट के माध्यम से चलते समय दूषित पदार्थों को साफ कर देगा। यह ठंडक भी प्रदान कर सकता है। दूसरी ओर, तेल को ठीक से लगाने के लिए एक पंप और मीटरिंग प्रणाली की आवश्यकता होती है, क्योंकि तेल में प्रक्रिया तरल पदार्थ को दूषित करने की भी क्षमता होती है।

ग्रीस कम महंगा होता है और तेल की तुलना में इसे कम बार लगाने की आवश्यकता होती है, और यह प्रक्रिया तरल पदार्थों को दूषित नहीं करता है। दूसरी ओर, ग्रीस को बॉल नट के अंदर रखना कठिन होता है और बॉल नट यात्रा के सिरों पर जमा होने की प्रवृत्ति होती है, जहां यह चिप्स और अपघर्षक कणों को जमा करता है। पुन: स्नेहन ग्रीस के साथ पुराने ग्रीस की असंगति एक समस्या पैदा कर सकती है, इसलिए संगतता की जांच करना महत्वपूर्ण है। भार वहन करने वाला ग्रीस किसी असेंबली के जीवन को बढ़ाने में मदद कर सकता है, लेकिन समग्र भार रेटिंग नहीं बदलेगी।