لید اسکرو چیست؟
لید اسکرو – آشنایی تا انتخاب و کاربردهای آن
لید اسکرو (lead screw) یا پیچ انتقال انتقال قدرت یا پیچ دنده ذوزنقه ای( کبریتی، مربعی) از جمله وسایلی است که به دلیل قرار گرفتن مهره روی آن به شفت رشته ای یا پیچ معروف است. این محصول از زاویه مارپیچ شفت رشته ای استفاده می کند. چرا که هدف از انجام این کار تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی می باشد. این محصول بدون بلبرینگ است. اما بدون وجود این قطعه نیز از کاربرد و قابلیت های بسیاری برخوردار است.
از طرف دیگر می توان گفت لید اسکرو به پیچ انتقال قدرت معروف است. چرا که این محصول به عنوان یکی از مهم ترین قطعات و اجزای مکانیکی در دستگاه های مختلف و مکانیزم ها به شمار می رود. انتخاب لید اسکرو مناسب برای انجام فعالیت های مختلف و جهت کاربردهای گوناگون کار سخت و دشواری است. به عبارت دیگر امروزه یکی از چالش های اصلی مهندسین مکانیک وطراح انتخاب لید اسکرو مناسب می باشد.
لید اسکرو به واسطه ظرفیت تحمل بار و میزان دقت بالای حرکتی به مانند بال اسکرو (Ball screw) توانایی این را دارد که در بسیاری از دستگاه های اتوماسیون دقیق به کار رود. علاوه بر این، مهندسین و طراحان علاقه مندی بالاتری برای استفاده از لید اسکرو در طراحی ماشین‌آلات و دستگاه های خود دارند چرا که پیکربندی انعطاف پذیر، قابلیت کارکردن بدون روان کننده و روغن کاری، عملکرد بی صدا و هزینه کم نسبت به سایر ابزارها، ویژگی هایی برجسته لید اسکرو می‌باشد که قابل چشم پوشی نیست.
جنس پیچ لید اسکرو
جنس پیچی که در این قطعه وجود دارد فولاد ضد زنگ یا همان استنلس استیل (stainless steel) و یا از آلومینیوم؛ و جنس مهره از برنج، برنز، پلاستیک و پلیمری می باشد. یکی از مهم ترین کاربردهای لید اسکرو و قابلیت هایی که دارد، استفاده از آن در دستگاه پرینتر سه بعدی برای حرکت خطی صفحه کار و دستگاه های سی ان سی می باشد.
بنابراین افراد می بایستی برای انجام فعالیت های مختلف و متنوع با این دستگاه ها، لید اسکرو مناسب را انتخاب و خریداری کنند. این محصول از ظرفیت بار و دقت بسیار بالایی برخوردار است. لذا در دستگاه های مختلف از آن استفاده می کنند. از طرف دیگر، بیشتر مهندسان امروزه از این قطعه در دستگاه های سی ان سی و پرینتر سه بعدی استفاده می کنند. چرا که دارای انعطاف پذیری بسیار بالا، عملکرد بی صدا و کم هزینه، قابلیت استفاده بدون نیاز به روان کننده و….. می باشد. معمولاً عملکرد این قطعه، به ضریب اصطکاک و نیروی بین پیچ و مهره، وابسته است. مهره ها از جنس پلاستیک و برنز (برنج) ساخته می شوند. استفاده از آلومینیوم، برنج یا پلاستیک در مهره های لید اسکرو برای جلوگیری از خوردگی و سایش شفت اصلی پیچ (میله لید اسکرو) همچنین در دسترس بودن و تولید راحت تر مهره ها می باشد.
بنابراین عملکرد این قطعه به متریال های مختلف آن نیز وابسته است. یعنی متریال های موجود در این قطعه در عملکرد صحیح و مناسب و قابلیت های آن نقش گسترده دارد. لازم به ذکر است که هزینه تولید مهره هایی از جنس برنز با توجه به نوع آلیاژ آن به مراتب بالاتر از نمونه های آلومینیوم و برنج و پلاستیک است. به همین جهت در ساخت کمتر دستگاهی از مهره برنز در لید اسکرو استفاده می‌شود. مهره های پلاستیکی در لید اسکرو ها به دلایل مقاومت در برابر خوردگی توسط رطوبت و اسید و وزن سبک در کاربری های سبک مورد استفاده قرار می‌گیرد. ولی از معایب مهره پلاستیکی لید اسکرو میتوان به تحمل و استحکام پایین آن و تغییر شکل در برابر حرارت اشاره کرد. لذا در ادامه با کاربرد و مزایای قطعه‌ی لید اسکرو بیشتر آشنا می شویم.
کاربرد لید اسکرو چیست؟
با توجه به مطالبی که در قسمت بالا بیان کردیم، یکی از مهم ترین و اصلی ترین کاربردهای لید اسکرو، استفاده از آن در دستگاه ها و مشاین آلات می باشد. به عنوان مثال از این قطعه پر کاربرد و باکیفیت در دستگاه های مختلف از جمله دستگاه سی ان سی و پرینتر استفاده می کنند. پس انتخاب بهترین قطعه و محصول از اهمیت بسیاری برخوردار است.
از آنجایی که لید اسکرو به پیچ انتقال قدرت و نیرو معروف است، می توان گفت این مورد به عنوان یکی دیگر از کاربرد های این محصول و قطعه به شمار می رود. از طرف دیگر قابلیت ها و کاربردهای این قطعه در مکانیزم های تعیین موقعیت، مکانیزم های عملکرد خطی با توان و قدرت پایین و…… دیده می شود. به عنوان مثال کاربرد این محصول در مکانیزم های عملکرد خطی با توان پایین در اجزایی همچون انواع جک ها، گیره ها، انواع دستگاه های برش لیزری، دستگاه های پرینتر و…. می باشد. در نتیجه حرکت رفت و برگشتی این دستگاه و قطعات به طور دائم کنترل و تکرار می شود.
دیگر قابلیت ها و کاربردهای این محصول با کیفیت به شرح زیر می باشند:
- انواع گیره ها
- دستگاه های پرس و جک
- عملکرد های خطی
- گاوصندوق آسانسوری
- ماشین های ریل لغزنده
- دستگاه سی ان سی: لید اسکرو یکی از مهم ترین و اصلی ترین قطعات در دستگاه های سی ان سی به شمار می رود. چرا که این دستگاه بدون وجود این پیچ و مهره هیچ گونه حرکتی نخواهد داشت. همچنین دستگاه سی ان سی قادر به تولید قطعات و محصولات مورد نظر نیست.
-
لید اسکرو در دستگاه های سی ان سی دستگاه پرینتر سه بعدی: کاربرد لید اسکرو در پرینتر های سه بعدی همانند کاربردهای آن در دستگاه سی ان سی می باشد. اما می توان گفت لید اسکرو یا پیچ و مهره قابلیت حرکت دستگاه پرینتر سه بعدی با کوپل شدن با استپ موتورز ، در سه بعد برای آن ایجاد می کند.
- دستگاه تراش: این نوع پیچ و مهره ساده به عنوان مهم ترین اجزای تشکیل دهنده دستگاه های تراش و جک های بالابر خودرو به شمار می رود. چرا که در دستگاه های تراش وظیفه هدایت مرغک و سوپرت را به عهده دارد. پیچ و مهره بکار رفته در دستگاه های تراش از جنس فولاد محکم و ضد زنگ می باشد. چرا که این قطعه می بایستی تحمل وزن و بار بسیار بالایی را داشته باشد. همچنین شکل و ظاهر خود را در طولانی مدت حفظ کند و هیچ گونه تغییری در آن به وجود نیاید.
- کاربرد در جک های بالابر خودرو: کاربرد این نوع پیچ و مهره در جک های بالابر خودرو بسیار دیده می شود. هدف استفاده از این قطعات و پیچ و مهره ها در جک های خودرو، جمع کردن آسان و راحت بازوهای جک خودرو می باشد. همچنین این پیچ و مهره می تواند با حرکت چرخشی و جمع کردن بازو های جک خودرو، سبب بالا رفتن ماشین شود.
انواع لید اسکرو:
همان طور که می دانیم این نوع پیچ و مهره ساده با توجه به کاربرد و قابلیت های مختلف که دارد، در انواع متفاوتی طراحی و تولید شده است. به عبارت دیگر هر یک از افراد برای انجام کاربردهای گوناگون و مختلف، از انواع لید اسکرو ها استفاده می کنند. همچنین از قابلیت و مزایای آن به خوبی بهره مند می شوند.
معمولاً لید اسکرو ها بر اساس جنس، شکل و هندسه رزوه ها در دسته بندی های مختلف قرار می‌گیرند. به عبارت دیگر می توان گفت این قطعات با توجه به شیارهای داخل پیچ و مهره در انواع مختلف و متنوعی طراحی و تولید شده اند. لذا هر یک از آن ها دارای قابلیت و مزایای منحصر به فرد هستند که در ادامه انواع این قطعات و مزایای هر کدام را به طور مختصر و کامل بیان می کنیم.
لید اسکرو ها بر اساس شکل هندسی
بر اساس شکل هندسی، لید اسکرو ها به دسته بندی زیر تقسیم می شوند:
- رزوه وی شکل
- رزوه های ذوزنقه ای شکل
- رزوه های مربعی شکل یا چهار وجهی
- رزوه های دندانه اره ای
از مهم ترین و پرمصرف ترین انواع لید اسکرو می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:
- لید اسکرو ها بر اساس رزوه یا شیار داخلی پیچ و مهره مربعی(Square thread): از میان انواع مختلف این پیچ و مهره ها، پیچ و مهره هایی که دارای شیار های مربعی شکل هستند، از کاربرد بیشتری برخوردار هستند. چرا که این نوع پیچ و مهره از راندمان بسیار بالا و کمترین اصطکاک برخوردار است. همچنین برای پیچ هایی که نیاز به قدرت تحمل بسیار بالا دارند، گزینه و انتخاب مناسبی می باشد. در نتیجه می توان گفت ماشین کاری این نوع پیچ و مهره ها بسیار سخت و دشوار است. بنابراین به عنوان گران ترین محصولات به شمار می روند.
- لید اسکرو ها با رزوه یا شیار های پایه ای (Buttress thread): استفاده از این نوع پیچ و مهره زمانی که نیروی وارد شده به پیچ در یک جهت باشد، مناسب می باشد. بنابراین آن ها در این کاربرد خاص دارای راندمانی همانند راندمان شیار های داخلی پیچ و مهره مربعی هستند. اما با این تفاوت که روش ساخت آن ها کم هزینه تر و راحت تر خواهد بود.
سایر انواع این دستگاه:
- لید اسکرو ها با رزوه یا شیار های قله ای (Acme thread): این نوع پیچ و مهره دارای زاویه ۲۹ درجه می باشد. بنابراین روش ساخت آن راحت تر و ارزان تر از رزوه یا شیار پایه ای است. همچنین می توان گفت این نوع پیچ و مهره به دلیل وجود هندسه زاویه دار از اصطکاک و قدرت بسیار بالایی برخوردار است. اما در برابر لید اسکرو های پایه دار دارای راندمان کمتری می باشد.
- پیچ و مهره های ذوزنقه ای شکل: این نوع لید اسکرو از اصطکاک کمتری نسبت به رزوه یا شیار مربعی شکل برخوردار است. اما می توان گفت دارای زاویه ۲۹ درجه است. در نتیجه استحکام و مقاومت آن بسیار بالا می باشد.
- پیچ و مهره هایی با رزوه یا شیار های دنده اره ای: این نوع پیچ و مهره ها مثلث شکل هستند. بنابراین برای بخش های مختلف نیروی وارد شده به پیچ که در یک جهت است، مناسب و مفید می باشند.
مزایای و معایب لید اسکرو:
لید اسکرو از جمله پیچ و مهره هایی با ترکیب ساده است که بدون حرکت دورانی می باشد. به همین منظور برای حرکت به زاویه قابلیت ها و اصطکاک پیچ و مهره متکی می باشد. این نوع پیچ و مهره از مزایا و فواید بسیاری برخوردار است.
بنابراین مزایای آن عبارت اند از:
- برخورداری از دقت بسیار بالا : این نوع پیچ و مهره ها از دقت بسیاری برخوردار هستند. بنابراین برای کاهش واکنش های شدید از آن ها استفاده می کنند. این کار را ساچمه هایی انجام می دهند که دارای فضا و حجم بیشتری هستند. همچنین در محل عبور پیچ و مهره ها قرار گرفته اند. در نتیجه انتخاب این پیچ و مهره ها با دقت مناسب، آسان و راحت می باشد.
- تحمل بارهای سنگین: این اجزا و قطعات دارای ساچمه های فلزی چرخ دنده هستند که برای تحمل بارهای سنگین از آن ها استفاده می کنند. بنابراین این نوع پیچ و مهره ها ظرفیت حمل بار بالاتری با مهره های پلاستیکی و پلیمری را دارند. اما مهره های برنز تحمل بیشتری برای بارهای سنگین دارند. بنابراین اغلب از مهره های برنز برای ظرفیت بار های بالا و سنگین استفاده می شود.
- بهره وری بیشتر: عوامل چرخنده بر نقطه تماس متکی هستند. زیرا اتکای آن ها برای تحمل وزن و بار بسیار بالا می باشد. این نقطه تماس اصطکاک کمتری را ایجاد می کند. بنابراین میزان بهره وری افزایش پیدا کرده و بالا می رود. میزان بهره وری لید اسکرو به طور نرمال ۵۰ درصد و زیر ۵۰ درصد است. بنابراین راندمان این نوع پیچ و مهره بسیار بالا می باشد.
- طراحی ساده و آسان
- اشغال فضای کم
- قابلیت و مزایای مکانیکی بالا
- عملکرد خطی دقیق و مشخص
- عملکرد بی صدا بدون نیاز به استفاده از روان کننده ها، روان، بی صدا، تعمیر و نگهداری آسان و کم
- تعداد قطعات و تجهیزات کم
- تولید آسان این نوع پیچ و مهره ها و عدم نیاز به ماشین آلات تخصصی جهت تولید و…
- مزیت مکانیکی بالا
- حرکت خطی دقیق و معین
- تعداد قطعات اندک
- خود قفل شوندگی
- ظرفیت بار: اگر تفاوت بین بال اسکرو یا لید اسکرو را می خواهید بدانید باید به ظرفیت بار و تحمل این دو وسیله نگاه کنید. مهره های پلاستیکی لید اسکرو برای بارهای سبک کمتر از 50 پوند (25 کیلوگرم) مناسب است ولی قادر به تحمل 300 پوند (140 کیلوگرم) و فراتر از آن نیز هست. در سوی دیگر، مهره های برنزی برای بارهای بسیار سنگین مفید هستند.
- کارایی: راندمان و بازده لید اسکرو معمولاً بین 20٪ تا 80٪ متغیر است، این مقدار به شدت به زاویه مارپیچ بستگی دارد. به عنوان یک قاعده کلی، زاویه بالاتر مارپیچ به معنای راندمان بالاتر است. زاویه بیشتر کارآمدتر است زیرا انرژی کمتری صرف غلبه بر اصطکاک می شود؛ زیرا در زاویه بیشتر، تعداد دفعاتی که پیچ باید برای جابجایی خطی چرخانده شود کمتر است. یکی از معایب زاویه بیشتر این است که برای چرخاندن پیچ به گشتاور بیشتری احتیاج دارد.
معایب لید اسکرو:
هر یک از محصولات در کنار قابلیت ها و مزایای گسترده ای که دارند، از معایبی نیز برخوردار می باشند. اما می توان گفت ویژگی ها و مزایای آن ها نسبت به معایبی که دارند، دو چندان است. بنابراین افراد بدون در نظر گرفتن معایب این محصولات آن ها را برای انجام فعالیت های گوناگون خریداری می کنند.
از اصلی ترین و بارز ترین معایب و مشکلات این نوع پیچ و مهره ها می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:
- معمولاً این نوع پیچ و مهره ها به موتور و درایور بزرگتری نیاز دارند. چرا که بهره وری آن ها کمتر است. همچنین نیاز به گشتاور بزرگتری دارند.
- از آنجایی که این نوع پیچ و مهره ها دارای اصطکاک بیشتری هستند، هنگام انجام فعالیت ممکن است دمای کار بالا رود. بنابراین این مورد به عنوان یکی از مهم ترین عیب های لید اسکرو به شمار می رود. چرا که افزایش دما سبب کاهش عملکرد می شود.
- اکثر پیچ و مهره هایی که دارای سیکل های طولانی مدت هستند، به خوبی عمل نمی کنند. به عبارت دیگر، عملکرد پیچ و مهره هایی که ترکیبی از گشتاور و سرعت بسیار بالا هستند، نامناسب می باشد.
- اگر چه نوع مورد نیاز به انرژی کمتری برای انجام فعالیت و کاربردهای گوناگون و دارد اما می توان گفت هزینه خرید آن بسیار بالا است. همچنین نحوه نگهداری و تعمیر این وسایل سخت و پیچیده می باشد.
- این نوع پیچ و مهره می بایستی به طور دائم روغن کاری شود. همچنین در برابر گرد و غبار نیاز به مراقبت بسیار دارد. زیرا کوچک ترین گرد و غبار در این قطعات سبب کاهش عملکرد و اصطکاک آن ها می شود.
- در برخی موارد انعطاف عملکردی این نوع پیچ و مهره در برابر آسیب های فیزیکی کاهش پیدا می کند. بنابراین آسیب دیدن قطعات سبب مشکلات بزرگ در عملکرد می شود.
معایب اجمالی لید اسکرو
- راندمان پایین – بهره‌وری پایین
- خوردگی، سایش و فرسودگی رزوه ها به دلیل اصطکاک بالا
- برای رزوه های مربعی باید مهره ها به علت خوردگی تعویض شود.
جنس و کیفیت لید اسکرو:
جنس و کیفیت این محصولات بر اساس کاربرد و قابلیت هایی که دارند، انتخاب می شود. میله ی این نوع پیچ و مهره از جنس فولاد مقاوم، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم و…. ساخته می شود. بنابراین با توجه به جنس و کیفیتی که این میله ها دارند، از آن ها در دستگاه های تراش، دستگاه های پرس، دستگاه های پرینتر سه بعدی و سی ان سی استفاده می کنند. چرا که فشار وارد شده به این دستگاه ها بسیار زیاد است. علاوه بر این یکی دیگر از دلایل استفاده از میله ی ضد زنگ فولادی و با کیفیت در دستگاه ها، جلوگیری از تغییر شکل و شکستگی در برابر آسیب می باشد.
اغلب از میله های فولادی ضد زنگ و مقاوم برای دستگاه سی ان سی و پرینتر سه بعدی بزرگ استفاده می کنند. چرا که فشار وارد شده به این دستگاه ها بسیار زیاد است. اما از میله های آلومینیوم جنس که تحمل وزن کمتری را دارند، در دستگاه های سی ان سی کوچک در استفاده می کنند. به همین منظور می توان گفت میله های آلومینیومی نیز دارای ویژگی ها، جنس و کیفیت بسیار خوب هستند. همچنین سبب بهبود عملکرد دستگاه ها می شوند. میله های پلاستیکی هم در برخی از دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند.
هدف از استفاده این میله ها:
چرا که هدف استفاده از این میله ها با جنس پلاستیک، عملکرد بی سر و صدا و آسان می باشد. همان طور که می دانیم میله های دیگری در تولید این نوع پیچ و مهره استفاده می شود که از اهمیت بسیاری برخوردار هستند. معمولاً این میله ها با جنس و کیفیت آلومینیوم، آهن، برنز و حتی در برخی موارد پلاستیک طراحی و تولید می شوند. بنابراین به دلیل جنس و کیفیت مرغوبی که این میله ها دارند، از آن ها در دستگاه های مختلف برای انجام کاربردهای گوناگون استفاده می شود. زیرا این میله ها از خوردگی لید اسکرو و دیگر قطعات و تجهیزات آن جلوگیری می کنند.
روش ساخت لید اسکرو
در تولید لید اسکرو ها نیز از همان طریقی که دیگر شکل های پیچ های رزوه ای تولید می شوند، برای ساخت استفاده می‌شود. این روش ها ممکن است نورد، برش یا سنگ زنی باشند.
در مهره لید اسکرو گاهی اوقات از یک مهره شکاف دار استفاده می‌شود (مهره دو قسمتی) که به مهره اجازه جدایی از رزوه را در هر زمانی می‌دهد و در هنگام مورد نیاز به صورت محوری(عمودی یا افقی)، جداگانه و مستقل از چرخش پیچ حرکت کند.
نکات مهم در انتخاب لید اسکرو:
این نوع شفت رشته ای یا پیچ و مهره به عنوان قطعات دقیق و پر کاربرد به شمار می رود. به عبارت دیگر این سیستم های حرکت خطی نسبت به دیگر قطعات و پیچ و مهره ها از قیمت بالاتری برخوردار هستند. بنابراین رعایت برخی از نکات در انتخاب و خرید آن ها لازم و ضروری می باشد. همچنین افراد با در نظر گرفتن برخی از نکات مهم در انتخاب لید اسکرو، می توانند بهترین محصولات را انتخاب و خریداری کنند. از طرفی هم، از کاربردهای گوناگون و متنوع آن ها به خوبی بهره مند شوند.
یکی از مهم ترین دلایل رعایت نکات مهم در انتخاب این نوع پیچ و مهره ها، جلوگیری از اختلال در عملکرد دستگاه ها می باشد. چرا که اگر این پیچ و مهره با جنس و کیفیت نامناسب انتخاب شود، علاوه بر ایجاد اختلال در عملکرد دستگاه ها، سبب اتلاف هزینه و وقت افراد نیز می شود. بنابراین مهم ترین نکات که رعایت آن ها هنگام انتخاب این محصولات لازم و ضروری است، عبارت اند از:
- توجه به قطر پیچ و مهره ها
- در نظر گرفتن برند و مارک تولیدی محصولات
- مدل لید اسکرو
- روش تولید و ساخت محصولات
- جنس و کیفیت این نوع پیچ و مهره ها
- در نظر گرفتن جنس مهره هایی که در این دستگاه استفاده شده است
- انتخاب شرکت معتبر و مناسب برای خرید این پیچ و مهره ها و……
پس افراد با رعایت نکاتی که بیان کردیم، می توانند از میان انواع مختلف این محصولات، مناسب ترین پیچ و مهره ها را خریداری کنند. همچنین از مزایا و کاربردهای مختلف و متنوع آن ها به خوبی بهره مند شوند.
مطالب زیر را حتما مطالعه کنید
دوره های آموزشی مرتبط
دیدگاهتان را بنویسید