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

किसी दिए गए अनुप्रयोग के लिए सही बॉल स्क्रू निर्दिष्ट करने से मशीन की सटीकता, पुनरावृत्ति और जीवन सुनिश्चित होगा, जबकि स्वामित्व की कुल लागत न्यूनतम होगी।

बॉल स्क्रू ड्राइव घूर्णी गति को रैखिक गति में या इसके विपरीत रूपांतरित करता है और Ø6.000 इंच बॉल स्क्रू असेंबली का उपयोग करके 750,000 पाउंड से अधिक स्थिर क्षमता वाले उच्च थ्रस्ट लोड को लागू या सहन कर सकता है - आमतौर पर 90% से अधिक दक्षता के साथ। 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 एक बॉल स्क्रू और एक बॉल नट होता है जिसमें रीसर्कुलेटिंग बॉल बेयरिंग होती है। स्क्रू और नट के बीच का इंटरफ़ेस बॉल बेयरिंग द्वारा बनाया जाता है जो बॉल स्क्रू और बॉल नट में मैचिंग फॉर्म में रोल करता है। बॉल स्क्रू पर लोड बड़ी संख्या में बॉल बेयरिंग पर वितरित किया जाता है ताकि प्रत्येक बॉल पर अपेक्षाकृत कम लोड पड़े। अपने 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 लीड 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 लीड स्क्रू की तुलना में अधिक महंगे होते हैं लेकिन उच्च भार उठाने, तेज़ गति प्राप्त करने और पूर्वानुमानित जीवन देने 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 की आवश्यकताओं से ऑफसेट होती है। बॉल स्क्रू की बढ़ी हुई लोड क्षमता, लंबा जीवन और अनुमानित विश्वसनीयता लीड स्क्रू की तुलना में फायदे हैं।

दोहराव और सटीकता

सटीकता इस बात का माप है कि मोशन सिस्टम कमांड पोजीशन के कितने करीब पहुंचता है, और इसे अपेक्षित और वास्तविक स्थिति के बीच अधिकतम त्रुटि के रूप में परिभाषित किया जाता है। पुनरावृत्ति को संचालन के दौरान किसी स्थान पर वापस लौटने की पोजिशनिंग सिस्टम की क्षमता के रूप में परिभाषित किया जाता है। बॉल स्क्रू ड्राइव उत्कृष्ट पुनरावृत्ति प्रदान करते हैं (बैकलैश बॉल बेयरिंग व्यास पर निर्भर करता है, लेकिन आम तौर पर 0.005 से 0.015 इंच तक होता है) और सटीकता (प्रिसिशन बॉल स्क्रू के लिए ± 0.004 इंच/फीट और प्रिसिशन-प्लस लेबल वाले बॉल स्क्रू के लिए ± 0.0005 इंच/फीट)।

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

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

एक गैर-प्रीलोडेड बॉल नट में घटकों के बीच आंतरिक क्लीयरेंस होता है, जिसका अर्थ है कि बैकलैश मौजूद है। प्रीलोडेड बॉल नट में कोई अक्षीय क्लीयरेंस नहीं होता है और इसलिए बैकलैश को समाप्त करता है और इसके परिणामस्वरूप कठोरता को बढ़ाता है। प्रीलोड स्क्रू को घुमाने के लिए आवश्यक टॉर्क को भी बढ़ाता है और इसे प्रीलोड से डायनेमिक क्षमता के प्रतिशत के रूप में मापा जाता है (1500 पाउंड की डायनेमिक क्षमता और 10% की प्रीलोड रेटिंग वाले बॉल नट में 150 पाउंड का आंतरिक प्रीलोड होता है)। प्रेसिजन थ्रेड बॉल स्क्रू का इस्तेमाल आमतौर पर प्री-लोड के बिना किया जाता है। बॉल स्क्रू को प्री-लोड करने से बैकलैश को हटाकर दोहराव में सुधार होता है, लेकिन सटीकता प्रभावित नहीं होती है।

प्रीलोडेड बॉल नट प्रेसिजन प्लस स्क्रू और चुनिंदा प्रेसिजन स्क्रू उत्पादों पर उपलब्ध हैं। जटिलता, अतिरिक्त मशीनिंग, असेंबली और सत्यापन/माप के कारण उनकी लागत गैर-प्रीलोडेड नट से अधिक होती 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 पूरी लोड क्षमता बनाए रखते हुए सबसे छोटे पैकेज आकार को बनाए रखता है। स्किप लीड बॉल नट में समान आकार के सिंगल नट की आधी क्षमता होती है क्योंकि प्रत्येक दिशा में केवल आधे बॉल बेयरिंग लोड किए जाते हैं। डबल नट प्रीलोड असेंबलियों में सिंगल नट के समान लोड क्षमता होती है क्योंकि प्रत्येक दिशा में केवल एक बॉल नट लोड किया जाता है।

बॉल स्क्रू बनाने के कई तरीके हैं, हालांकि उन्हें आम तौर पर दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है- प्रेसिजन और प्रेसिजन प्लस। प्रेसिजन-थ्रेड बॉल स्क्रू की रेस कोल्ड रोलिंग प्रक्रिया द्वारा बनाई जाती है। नट को स्क्रू की प्रदर्शन क्षमता से मेल खाने के लिए मशीन से बनाया जाता है। यह दृष्टिकोण मध्यम सटीकता प्रदान करता है, परिवहन इंच श्रृंखला स्क्रू पर ± 0.004 इंच/फीट लीड सटीकता के क्रम में। प्रेसिजन-प्लस थ्रेड बॉल स्क्रू के स्क्रू और नट को प्रेसिजन ग्राइंडिंग द्वारा बनाया जाता है। प्रेसिजन-प्लस थ्रेड बॉल स्क्रू प्रेसिजन-प्लस इंच श्रृंखला स्क्रू पर ± 0.0005 इंच/फीट लीड सटीकता की बहुत अधिक सटीकता प्रदान करते हैं। उच्च प्रसंस्करण समय के कारण प्रेसिजन प्लस थ्रेड बॉल स्क्रू की लागत प्रेसिजन स्क्रू की तुलना में अधिक है।

बॉल रिटर्न सिस्टम

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

बॉल स्क्रू का चयन

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

आवेदन के लिए आवश्यक स्थितिगत सटीकता और दोहराव का निर्धारण करके शुरू करें। इंच बॉल स्क्रू दो मुख्य ग्रेड में उत्पादित किए जाते हैं - ट्रांसपोर्ट और प्रेसिजन प्लस। ट्रांसपोर्ट ग्रेड बॉल स्क्रू का उपयोग केवल मोटे मूवमेंट की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में या स्थितिगत स्थान के लिए रैखिक फीडबैक का उपयोग करने वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है। प्रेसिजन-प्लस ग्रेड बॉल स्क्रू का उपयोग वहां किया जाता है जहां सटीक और दोहराए जाने योग्य स्थिति महत्वपूर्ण होती है। ट्रांसपोर्ट ग्रेड स्क्रू स्क्रू की उपयोगी लंबाई पर अधिक संचयी भिन्नता की अनुमति देते हैं। प्रेसिजन प्लस ग्रेड स्क्रू में स्क्रू की पूरी उपयोगी लंबाई पर सटीक स्थिति के लिए लीड त्रुटि का संचय होता है।

यह निर्धारित करें कि बॉल स्क्रू असेंबली को मशीन में कैसे लगाया जाएगा। अंतिम समर्थनों 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 एक बॉल नट के लिए, निर्माता से उपलब्ध संपीड़न-लोडिंग चार्ट का उपयोग करके एक बॉल स्क्रू व्यास का चयन करें जो डिज़ाइन लोड को पूरा करता है या उससे अधिक है। उदाहरण के लिए, प्लॉट किए गए बिंदु के दाईं ओर या ऊपर से गुजरने वाले वक्र वाले सभी स्क्रू, निम्नलिखित उदाहरण अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त हैं। इस ग्राफ में दिखाए गए उपयुक्त संपीड़न भार व्यक्तिगत बॉल नट असेंबली के लिए रेटिंग तालिका में दी गई अधिकतम स्थिर भार क्षमता से अधिक नहीं होने चाहिए। इस प्रकार, 85 इंच (2159 मिमी) की लंबाई पर, 30,000 पाउंड (133,500 एन) का सिस्टम लोड और एक छोर स्थिर और दूसरे छोर समर्थित की अंत स्थिरता के साथ - न्यूनतम चयन 1.750 x 0.200 परिशुद्धता प्लस इंच बॉल स्क्रू असेंबली है।

निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके बॉल स्क्रू की लीड की गणना करें जो गति की आवश्यकता उत्पन्न करेगी।

लीड (इंच में) = यात्रा दर (इंच में मिनट-1)/आरपीएम

अनुप्रयोग जीवन प्रत्याशा का निर्धारण

असेंबली लाइफ की गणना प्रत्येक बॉल नट के लिए निर्दिष्ट डायनेमिक लोड रेटिंग का उपयोग करके की जा सकती है। सभी बॉल नट जिनके कर्व प्लॉट किए गए बिंदु से होकर गुजरते हैं या उसके ऊपर होते हैं, इस उदाहरण के लिए उपयुक्त हैं। इस ग्राफ में दर्शाई गई उपयुक्त जीवन प्रत्याशा 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। फिर अधिकतम सामान्य ऑपरेटिंग लोड 10,000 पाउंड (44,500 एन) है।

स्क्रू क्रिटिकल गति का निर्धारण

क्रिटिकल स्क्रू स्पीड वह स्थिति है जहाँ असेंबली की रोटरी स्पीड हार्मोनिक कंपन सेट करती है। क्रिटिकल स्पीड स्क्रू के रूट डायमीटर, असमर्थित लंबाई और एंड सपोर्ट कॉन्फ़िगरेशन पर निर्भर करती है। अधिकांश निर्माता चार्ट में, प्लॉट किए गए बिंदु के ऊपर या दाईं ओर से गुजरने वाले वक्र वाले सभी स्क्रू निम्नलिखित उदाहरण के लिए उपयुक्त हैं। चार एंड फ़िक्सिटी ड्रॉइंग एक घूर्णन शाफ्ट को सहारा देने के लिए बीयरिंग कॉन्फ़िगरेशन दिखाते हैं, और चार्ट असमर्थित स्क्रू लंबाई के लिए क्रिटिकल शाफ्ट स्पीड पर इन स्थितियों के प्रभाव को दर्शाता है। इस ग्राफ़ द्वारा दिखाए गए स्वीकार्य वेग चयनित स्क्रू शाफ्ट पर लागू होते हैं, और सभी संबंधित बॉल नट असेंबली के प्राप्त होने वाले वेगों का संकेत नहीं देते हैं।

यदि लोड, लाइफ और स्पीड 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 लोड क्षमता को बढ़ाएंगे और स्पीड रेटिंग बढ़ाएंगे। छोटे लीड रैखिक गति को कम करेंगे (स्थिर इनपुट मोटर गति मानकर), मोटर गति को बढ़ाएंगे (स्थिर रैखिक गति मानकर), और आवश्यक इनपुट टॉर्क को कम करेंगे। उच्च लीड रैखिक गति को बढ़ाएंगे (स्थिर इनपुट मोटर गति मानकर), इनपुट मोटर गति को घटाएंगे (स्थिर रैखिक गति मानकर), और आवश्यक इनपुट टॉर्क को बढ़ाएंगे।

निर्धारित करें कि बॉल नट किस तरह से एप्लीकेशन में इंटरफेस करेगा। बॉल नट फ्लैंज, बॉल नट को लोड से जोड़ने का सामान्य तरीका है। थ्रेडेड बॉल नट और बेलनाकार बॉल नट इंटरफेस प्रदान करने के वैकल्पिक तरीके हैं।

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

बॉल स्क्रू को उचित स्थापना से पहले सावधानी से संभालना चाहिए। बॉल बेयरिंग पर लगने वाले झटके ब्रिनेलिंग या क्रैकिंग के माध्यम से बेयरिंग रेस को नुकसान पहुंचा सकते हैं। स्क्रू के अधिक भार या लचीलेपन से झुकने की संभावना हो सकती है। असेंबली को पैक करके और चिकनाई लगाकर साफ, सूखे क्षेत्र में रखना महत्वपूर्ण है क्योंकि मलबा और संदूषण रीसर्कुलेशन ट्रैक को जाम कर सकते हैं, 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 कोई भी रेडियल लोडिंग असेंबली के प्रदर्शन को काफी कम कर देती है। इष्टतम प्रदर्शन और जीवन प्राप्त करने के लिए असेंबली को ड्राइव सिस्टम, बेयरिंग सपोर्ट और लोड के साथ भी ठीक से संरेखित किया जाना चाहिए।

बॉल स्क्रू स्नेहन

बॉल स्क्रू असेंबली को कभी भी उचित स्नेहन के बिना नहीं चलाना चाहिए। स्नेहक बॉल 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 जरूरत के बिंदु पर लगाया जा सकता है, और यह बॉल नट के माध्यम से बहते समय दूषित पदार्थों को साफ कर देगा। यह शीतलन भी प्रदान कर सकता है। दूसरी ओर, तेल को ठीक से लगाने के लिए एक पंप और मीटरिंग सिस्टम की आवश्यकता होती है, क्योंकि तेल में प्रक्रिया तरल पदार्थ को दूषित करने की क्षमता भी होती है।

ग्रीस कम खर्चीला होता है और तेल की तुलना में इसे कम बार लगाने की आवश्यकता होती है, और यह प्रक्रिया द्रव 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, जहाँ यह चिप्स और घर्षण कणों को जमा करता है। पुराने ग्रीस की री-लुब्रिकेशन ग्रीस के साथ असंगति एक समस्या पैदा कर सकती है, इसलिए संगतता की जाँच करना महत्वपूर्ण है। लोड ले जाने वाला ग्रीस असेंबली के जीवन को बढ़ाने में मदद कर सकता है, लेकिन समग्र लोड रेटिंग नहीं बदलेगी।