Trapezoidal lead screws: Ang workhorse ng linear motion

Trapezoidal lead screws (madalas na tinatawag na ACME screws) ay pangunahing mga sangkap na mekanikal na nagko -convert ng rotary motion sa tumpak na paggalaw ng linear. Habang hindi gaanong mahusay kaysa sa mga turnilyo ng bola, ang kanilang katatagan, pagiging simple, pagiging epektibo, at kakayahan sa pag-lock ng sarili ay ginagawang kailangan sa kanila sa maraming mga aplikasyon sa pang-industriya at katumpakan.

Mga pangunahing tampok at bakit piliin ang mga ito

1. Thread Geometry:

   • Nailalarawan ng a 30 ° anggulo ng thread (karaniwang sukatan) o 29 ° anggulo (ACME - Pamantayang US).

   • Flatter thread crests/Roots kumpara sa V-thread, pagpapagana ng mas mataas na pamamahagi ng pag-load at mas mahusay na paglaban sa pagsusuot.

2. Mga Bentahe ng Core:

   • Mataas na kapasidad ng pag -load: Ang matatag na disenyo ay humahawak ng makabuluhang static at dynamic na naglo -load (axial thrust).

   • Kakayahang nagmamarka sa sarili: Ang likas na alitan ay karaniwang pinipigilan ang back-driving sa ilalim ng mga static na naglo-load (kritikal para sa mga vertical/hang na aplikasyon).

   • Pagiging simple at gastos: Mas kaunting mga sangkap, mas madaling pagmamanupaktura, at makabuluhang mas mura kaysa sa mga bola ng bola.

   • Tibay at malinis na operasyon: Walang mga recirculate na bola = walang panganib ng jamming mula sa mga labi (mainam para sa maruming mga kapaligiran tulad ng mga sawmills, pagproseso ng pagkain).

   • Makinis at tahimik: Mas mababang henerasyon ng ingay kumpara sa mga ball screws sa katamtamang bilis.

   • Damping: Ang alitan ay nagbibigay ng likas na panginginig ng boses.

Mga pagpipilian sa materyal: tornilyo at nut

• Mga Materyales ng Screw:

  • Carbon Steel (C45, AISI 1045): Karamihan sa mga karaniwang, epektibo. Nangangailangan ng hardening o patong para sa paglaban sa pagsusuot.

  • Alloy Steel (AISI 4140, 4340): Mas mataas na lakas, mas mahusay na tugon sa paggamot sa init. Ginamit para sa hinihingi na mga aplikasyon.

  • Hindi kinakalawang na asero (A2/304, A4/316): Mahalaga para sa paglaban sa kaagnasan (pagkain, dagat, kemikal). Mas mababang lakas kaysa sa carbon steel, mas mataas na alitan.

• Mga Materyales ng Nut:

  • Bronze (SAE 841, C93200): Pamantayan sa industriya. Napakahusay na paglaban ng pagsusuot, mababang alitan laban sa bakal, mahusay na pagkakatugma. Kadalasan ang langis-impregnated.

  • Cast Iron: Pangkabuhayan, mahusay na mga katangian ng pagsusuot, na ginagamit sa mabibigat na makinarya. Mas mataas na alitan kaysa sa tanso.

  • Engineering Plastics (POM, Nylon, PTFE Composites): Magaan, corrosion-proof, mababang alitan, tahimik. Mas mababang mga limitasyon ng pag -load at temperatura. Tamang-tama para sa light-duty/malinis na kapaligiran.

  • Tanso na puno ng ptfe: Pinagsasama ang mababang alitan na may mahusay na paglaban sa pagsusuot.

Kritikal na Mga Salik at Mga Kritikal na Pagganap at Trade-Off

1. Kahusayan (η):

   • Karaniwan 20-40% Dahil sa pag -slide ng alitan (kumpara sa 90% para sa mga bola ng bola).

   • Formula: η = tan (λ) / tan (λ φ) (λ = anggulo ng tingga, φ = anggulo ng alitan).

   • Pagpapabuti ng kahusayan: Bawasan ang koepisyent ng friction (pagpapadulas, pagpapares ng materyal), dagdagan ang anggulo ng tingga (multi-start na mga thread).

2. Backlash:

   • Clearance sa pagitan ng mga tornilyo at nut thread. Mahalaga para sa makinis na operasyon ngunit binabawasan ang katumpakan.

   • Kinokontrol ng: Paggawa ng katumpakan, adjustable split nuts, preloaded dual nuts.

3. Magsuot at Buhay:

   • Pangunahing mode ng pagkabigo ay ang pagsusuot ng thread. Ang buhay ay nakasalalay sa:

     • Pag -load at Bilis (Limitasyon ng PV - Pressure X Velocity)

     • Pagpapares ng materyal

     • Lubrication: Kritikal! Binabawasan ang alitan, magsuot, at init. Gumamit ng high-pressure grasa o langis na angkop para sa kapaligiran.

     • Proteksyon ng kontaminasyon (Wipers, Bellows)

4. Pag-lock sa sarili kumpara sa back-driving:

   • Ang pag-lock ng sarili ay nangyayari kung kailan λ <φ . Mahalaga para sa kaligtasan sa mga vertical axes.

   • Babala: Ang mga nakuha ng kahusayan (hal., Sa pamamagitan ng pagpapadulas) ay maaaring mabawasan ang anggulo ng alitan (φ) at potensyal na maalis ang pag-lock sa sarili! Maingat na i -verify.

Karaniwang pamantayan

• Metric Trapezoidal: DIN 103 (Profile), DIN 513 (Tolerance). Karaniwang mga pitches: TR8X1.5, TR10X2, TR12X3, TR16X4, TR20X4, atbp.

• Acme (Imperial): ASME B1.5 . Karaniwang laki: 1/2 "-10, 3/4" -6, 1 "-5, atbp (diameter-TPI).

• Maraming pagsisimula ng mga thread: Dagdagan ang tingga nang walang pagtaas ng pitch (mas mabilis na paglalakbay bawat rebolusyon, mas mataas na kahusayan, ngunit nabawasan ang pagkahilig sa sarili).

Mga pangunahing aplikasyon (kung saan sila excel)

• Vertical na mga sistema ng pag -aangat: Jacks, gunting itinaas, actuators (umaasa sa self-locking).

• Malakas na makinarya ng pang -industriya: Mga tool sa makina (mas matatandang disenyo), pagpindot, mga stamping machine, conveyor.

• Malupit na mga kapaligiran: Mga sawmills, kagamitan sa pagmimina, makinarya ng agrikultura (pagpapaubaya ng labi).

• Posisyon ng katumpakan (sensitibo sa gastos): 3D printer (mas mababang-dulo), kagamitan sa lab, mga yugto ng optical (na may mga preloaded nuts).

• Manu -manong operasyon: Mga aparato ng clamping, mga valve actuators, manu -manong yugto ng pagpoposisyon.

Gabay sa Pagpili: Mga pangunahing katanungan

1. Ano ang axial static/dynamic na naglo -load? (Tinutukoy ang diameter ng tornilyo, lakas ng materyal).

2. Anong bilis (RPM) at linear velocity (M/S) ang kinakailangan? (Mga epekto ng kahusayan, henerasyon ng init, magsuot - suriin ang mga limitasyon ng PV).

3. Ang katumpakan ba o minimal na backlash ay kritikal? (Nagdidikta ng kalidad ng thread, kailangan para sa preloading).

4. Kinakailangan ba ang pag-lock sa sarili? .

5. Ano ang operating environment? .

6. Duty cycle? (Ang patuloy na operasyon ay nangangailangan ng matatag na pagpapadulas/paglamig).

7. Target na gastos? (Ang trapezoidal ay mas mura kaysa sa mga ball screws, ngunit ang mga tanso na nuts ay nagdaragdag ng gastos kumpara sa plastik).

Pag -install at Pagpapanatili Pinakamahusay na Kasanayan

1. Alignment: Ang Misalignment ay isang pumatay. Gumamit ng mga nababaluktot na pagkabit, tiyakin na tumpak na pag -mount ng mga suporta/bearings.

2. Mga Bearings ng Thrust: Dapat gamitin upang hawakan ang mga axial load, laki nang naaangkop. Sinusuportahan ng radial bearings ang timbang ng tornilyo.

3. Lubrication:

   • Piliin ang tamang uri (grasa para sa katamtamang bilis/tungkulin, langis para sa mataas na bilis/tuluy -tuloy na tungkulin).

   • Ipatupad ang mga port/system ng lubrication.

   • Magtatag ng isang mahigpit na iskedyul ng muling pagpapalobo.

4. CONTAMINATION CONTROL: Gumamit ng mga wipers/scraper at proteksiyon na mga bellows kung saan naroroon ang alikabok/chips/swarf.

5. Iwasan ang over-travel: Gumamit ng mga limitasyon ng switch upang maiwasan ang nut mula sa pagtakbo sa mga dulo ng tornilyo.

Trapezoidal kumpara sa mga tornilyo ng bola: Kailan pipiliin kung alin?

• Pumili ng trapezoidal lead screws kung kailan:

  • Ang gastos ay isang pangunahing driver.

  • Mahalaga ang pag-lock sa sarili.

  • Napakataas na static load o shock load ay naroroon.

  • Ang kapaligiran ay marumi o ang pagpapadulas ay madalang.

  • Ang katamtamang katumpakan/bilis ay sapat.

  • Ang ingay ay kailangang mabawasan.

• Pumili ng mga bola ng bola kung kailan:

  • Kinakailangan ang mataas na kahusayan (> 80%) (pagbabawas ng laki/init ng motor).

  • Kailangan ang mataas na bilis o mabilis na pagbibisikleta.

  • Ang mataas na katumpakan at minimal na backlash ay kritikal.

  • Ang back-driving ay katanggap-tanggap o ninanais.

  • Pinapayagan ang badyet para sa mas mataas na gastos.

Konklusyon: Ang mga trapezoidal lead screws ay nananatiling mahahalagang sangkap na nag-aalok ng hindi katumbas na pagiging simple, tibay, at pagiging epektibo para sa galaw na paggalaw sa ilalim ng hinihingi na mga kondisyon. Ang pag-unawa sa kanilang mga lakas (pag-load, pag-lock ng sarili, katatagan), mga limitasyon (kahusayan, pagsusuot), at wastong mga kasanayan sa pagpili/pag-install (pagkakahanay, pagpapadulas, mga limitasyon ng PV) ay susi sa matagumpay na pagpapatupad. Laging kumunsulta sa mga katalogo ng tagagawa at teknikal na data para sa mga tiyak na sizing, mga rating ng pag -load, at pagiging tugma ng materyal para sa iyong aplikasyon.