사다리꼴 납 스크류 : 선형 움직임의 주변

사다리꼴 납 스크류 (종종 ACME 나사라고도 함)는 회전 운동을 정확한 선형 이동으로 변환하는 기본 기계적 구성 요소입니다. 볼 스크류보다 효율적이지 않지만 견고성, 단순성, 비용 효율성 및 자체 잠금 기능으로 인해 많은 산업 및 정밀 응용 분야에서 필수 불가능합니다.

주요 기능과 이유를 선택하십시오

1. 스레드 형상 :

   • a 30 ° 스레드 각도 (표준 메트릭) 또는 29 ° 각도 (ACME- 미국 표준).

   • 더 평평한 실 크레스트/뿌리 V- 스레드 vs. 더 높은 하중 분포와 더 나은 내마모성을 가능하게합니다.

2. 핵심 장점 :

   • 높은 부하 용량 : 강력한 디자인은 상당한 정적 및 동적 하중 (축 추력)을 처리합니다.

   • 자체 잠금 기능 : 고유의 마찰은 일반적으로 정적 부하에서 백배를 방지합니다 (수직/교수형 응용 프로그램에 중요).

   • 단순성 및 비용 : 볼 스크류보다 구성 요소가 적고 제조가 쉬우 며 훨씬 저렴합니다.

   • 내구성 및 청정 작동 : 재순환 공이 없음 = 잔해물로부터 방해 할 위험이 없습니다 (제재소, 식품 가공과 같은 더러운 환경에 이상적).

   • 부드럽고 조용한 : 적당한 속도로 볼 스크류에 비해 소음 발생이 낮습니다.

   • 제동: 마찰은 고유 진동 댐핑을 제공합니다.

재료 선택 : 나사 및 너트

• 나사 재료 :

  • 탄소강 (C45, AISI 1045) : 가장 흔하고 비용 효율적입니다. 내마모성을 위해 표면 경화 또는 코팅이 필요합니다.

  • 합금강 (AISI 4140, 4340) : 더 높은 강도, 열처리에 대한 더 나은 반응. 까다로운 응용 프로그램에 사용됩니다.

  • 스테인레스 스틸 (A2/304, A4/316) : 부식성 (식품, 해양, 화학 물질)에 필수적입니다. 탄소강보다 강도가 낮고 마찰이 높아집니다.

• 너트 재료 :

  • 청동 (SAE 841, C93200) : 산업 표준. 탁월한 내마모성, 강철에 대한 마찰이 적고, 좋은 형태 성. 종종 오일 함침.

  • 주철: 중장비에 사용되는 경제적이고 좋은 마모 특성. 청동보다 마찰이 더 높습니다.

  • 엔지니어링 플라스틱 (POM, 나일론, PTFE 복합재) : 경량, 부식 방지, 마찰이 적고 조용합니다. 하중 용량 및 온도 한계. 가벼운/청정 환경에 이상적입니다.

  • 청동으로 채워진 PTFE : 낮은 마찰과 내마모성이 양호합니다.

중요한 성능 요소 및 트레이드 오프

1. 효율 (η) :

   • 일반적으로 20-40% 슬라이딩 마찰로 인해 (볼 스크류의 경우 90%).

   • 공식: η = tan (λ) / tan (λ φ) (λ = 리드 각도, φ = 마찰 각도).

   • 효율성 향상 : 마찰 계수 (윤활, 재료 페어링)를 줄이고 리드 각도를 증가시킵니다 (멀티 스타트 스레드).

2. 백래시:

   • 나사와 너트 스레드 사이의 클리어런스. 원활한 작동에 필수적이지만 정밀도를 줄입니다.

   • 통제 : 정밀 제조, 조절 가능한 분할 너트, 사전로드 된 듀얼 너트.

3. 마모 및 생명 :

   • 기본 실패 모드는 스레드 마모입니다. 인생은 다음에 따라 다릅니다.

     • 하중 및 속도 (PV 제한 - 압력 X 속도)

     • 재료 페어링

     • 매끄럽게 하기: 비판적인! 마찰, 마모 및 열을 줄입니다. 환경에 적합한 고압 그리스 또는 오일을 사용하십시오.

     • 오염 보호 (와이퍼, 벨로우즈)

4. 자체 잠금 vs. 배후 운전 :

   • 자체 잠금은 언제 발생합니다 λ <φ . 수직 축의 안전성에 필수적입니다.

   • 경고: 효율성 이득 (예 : 윤활을 통한)은 마찰 각도 (φ)를 줄이고 잠재적으로 자체 잠금을 제거 할 수 있습니다! 신중하게 확인하십시오.

일반적인 표준

• 메트릭 사다리꼴 : DIN 103 (윤곽), DIN 513 (공차). 일반적인 피치 : TR8X1.5, TR10X2, TR12X3, TR16X4, TR20X4 등

• acme (제국) : ASME B1.5 . 공통 크기 : 1/2 "-10, 3/4"-6, 1 "-5 등 (직경 TPI).

• 멀티 스타트 스레드 : 피치가 증가하지 않고 리드를 증가시킵니다 (혁명 당 더 빠른 여행, 효율성이 높지만 자체 잠금 경향이 줄어 듭니다).

주요 응용 프로그램 (탁월한 곳)

• 수직 리프팅 시스템 : 잭, 가위 리프트, 액추에이터 (자기 잠금에 의존).

• 중공업 기계 : 공작 기계 (이전 설계), 프레스, 스탬핑 기계, 컨베이어.

• 가혹한 환경 : 제재소, 채굴 장비, 농업 기계 (잔해물).

• 정밀 포지셔닝 (비용에 민감한) : 3D 프린터 (하단), 실험실 장비, 광학 스테이지 (사전로드 너트 포함).

• 수동 작동 : 클램핑 장치, 밸브 액츄에이터, 수동 포지셔닝 단계.

선택 안내서 : 주요 질문

1. 축 정적/동적 하중은 무엇입니까? (나사 직경, 재료 강도를 결정합니다).

2. 어떤 속도 (RPM) 및 선형 속도 (m/s)가 필요합니까? (효율성, 열 생성, 마모 - PV 제한 점검).

3. 정밀 또는 최소 백래시가 중요합니까? (스레드 품질을 지시하고 사전로드가 필요합니다).

4. 자체 잠금이 필요합니까? (수직/교수형 하중의 중요 - 리드 선택 및 윤활에 영향을 미칩니다).

5. 운영 환경은 무엇입니까? (부식성? 더러운? 높은 온도? - 재료/윤활유/밀봉을 결정합니다).

6. 듀티 사이클? (지속적인 작동에는 강력한 윤활/냉각이 필요합니다).

7. 비용 목표? (사다리꼴은 볼 나사보다 저렴하지만 청동 너트는 비용 대 플라스틱을 추가합니다).

설치 및 유지 보수 모범 사례

1. 조정: 오정렬은 살인자입니다. 유연한 커플 링을 사용하고지지/베어링을 정확하게 장착하십시오.

2. 추력 베어링 : 축 방향 하중을 적절하게 처리하는 데 사용해야합니다. 방사형 베어링은 스크류 무게를지지합니다.

3. 매끄럽게 하기:

   • 올바른 유형을 선택하십시오 (중간 속도/듀티의 그리스, 고속/연속 듀티의 오일).

   • 윤활 포트/시스템을 구현하십시오.

   • 엄격한 재 러브레이션 일정을 설정하십시오.

4. 오염 제어 : 먼지/칩/스와프가있는 와이퍼/스크레이퍼 및 보호 벨로우즈를 사용하십시오.

5. 과잉 여행을 피하십시오 : 너트가 나사 끝을 끄는 것을 방지하기 위해 한계 스위치를 사용하십시오.

사다리꼴 대 볼 스크류 : 언제 어느 것을 선택해야합니까?

• 다음과 같은 경우 사다리꼴 납 스크류를 선택하십시오.

  • 비용은 주요 운전자입니다.

  • 자체 잠금은 필수적입니다.

  • 매우 높은 정적 하중 또는 충격 하중이 있습니다.

  • 환경은 더럽거나 윤활이 드물다.

  • 적당한 정밀/속도로 충분합니다.

  • 소음을 최소화해야합니다.

• 다음과 같은 경우 볼 나사를 선택하십시오.

  • 고효율 (> 80%)이 필요합니다 (모터 크기/열 감소).

  • 고속 또는 빠른 사이클링이 필요합니다.

  • 높은 정밀도 및 최소 백래시가 중요합니다.

  • 배경 운전은 허용되거나 바람직합니다.

  • 예산은 더 높은 비용을 허용합니다.

결론: 사다리꼴 납 스크류는 까다로운 조건 하에서 선형 운동에 대한 타의 추종을 불허하는 단순성, 내구성 및 비용 효율성을 제공하는 중요한 구성 요소로 남아 있습니다. 그들의 강점 (부하, 자체 잠금, 견고성), 한계 (효율성, 마모) 및 적절한 선택/설치 관행 (정렬, 윤활, PV 제한)을 이해하는 것은 성공적인 구현의 핵심입니다. 항상 특정 크기,로드 등급 및 응용 프로그램의 재료 호환성에 대한 제조업체 카탈로그 및 기술 데이터를 참조하십시오.