تسمه در برابر بال اسکرو

یکی از چالش های مهندسان در اتوماسیون، تعیین روش مناسب تبدیل حرکت چرخشی موتور الکتریکی به حرکت خطی است. امروزه از روش های مختلفی به عنوان مکانیزم تبدیل حرکت استفاده می شود و انتخاب عملگر مناسب با توجه به شرایط کاری آن بسیار مهم است. تبدیل حرکت دورانی به خطی معمولا از طریق چند نوع مکانیزم ساده انجام می شود:

پیچ

لید اسکرو، بال اسکرو، رولر اسکرو همگی بر اساس اصول پیچ ها کار می کنند. با یک دور چرخش پیچ، مهره به اندازه یک گام جا به جا می شود و یا بالعکس.

چرخ و محور

قرقره، چرخ و شانه، زنجیر و تسمه بر مبنای اصول چرخ و محور کار می کنند. چرخش چرخ، یک کابل، شانه، زنجیر یا تسمه را برای ایجاد حرکت خطی حرکت می دهد.  

راهنمای انتخاب مکانیزم عملگر خطی

برای انتخاب ماژول مناسب باید جواب سوالات زیر را بدانید. اهمیت این سؤال ها این است که تعیین کنید چه نوع باری روی عملگر شما اعمال میشود و چه الزاماتی در طراحی دارید.

• برای چه کاربردی از ماژول استفاده می کنید یا به عبارتی دقت حرکتی مورد نیاز چقدر است؟
• چه نیرویی باید تامین شود؟
• طول کورس مورد نیاز شما چقدر است؟
• سرعت حرکت مورد نظر چقدر است؟

دو نوع مکانیزم رایج در تبدیل حرکت عملگر ها، محرکه تسمه ای و استفاده ها از بال اسکرو ها است. هر دو برای کارکرد های مشابه استفاده می شوند و در عین حال هر کدام نقاط قوت و ضعفی نسبت به یکدیگر دارند که برای تصمیم گیری درست باید تفاوت این دو را بدانیم.

سیستم محرکه تسمه ای

عملگر های تسمه ای با همان اصول کانوایرها کار می کنند. در این سیستم ها از یک تسمه تایم متصل به دو پولی استفاده می شود. تسمه ها معمولا از جنس الاستومر تقویت شده با الیاف ساخته می شوند. و دارای دندانه هایی هستند که با پولی در گیر می شوند، این کار باعث انتقال بهتر گشتاور و جلوگیری از لغزش تسمه روی پولی می گردد.توصیه می گردد تا جهت آشنایی بیشتر با انواع تسمه های صنعتی خصوصا تسمه های تایمینگ به مقاله “آشنایی با انواع تسمه صنعتی” نگاهی بیاندازید.

سیستم محرکه بوسیله بال اسکرو

در عملگر هایی که از پیچ و مهره بال اسکرو به عنوان مکانیزم تبدیل حرکت استفاده می شود چرخش پیچ باعث می شود ساچمه ها در  مسیر مارپیچ روی شفت رزوه دار حرکت کنند. به علت تماس نقطه ای ساچمه و پیچ، ساچمه ها روی مسیر می غلتند و عملاً لغزش اتفاق نمی افتد. و حرکت ساچمه ها در شیار مارپیچ، باعث حرکت خطی مهره بال اسکرو می شود.

نقاط قوت و ضعف سیستم های تسمه ای و بال اسکرو

طول کورس تسمه ها بیشتر از بال اسکرو است. با افزایش طول کورس بال اسکرو سرعت بحرانی که در آن شفت شروع به لرزش می کند کاهش می یابد و علاوه بر آن قیمت آن نیز بیشتر می شود. تسمه ها در سرعت های بالاتر با سر و صدای کمتری حرکت می کنند. مفهوم دقت حرکتی در سیستم های حرکت خطی به دقت در موقعیت گیری در مختصات مورد نظر و تکرار پذیری در رسیدن به این موقعیت در هر کورس حرکتی اشاره دارد. بال اسکرو به دلیل صلبیت بیشتر و عدم لغزش دقت حرکتی بهتری دارند. بنابراین در شرایطی که درصد قابلیت اطمینان بیشتر و تکرار پذیری در دوره طولانی نیاز باشد استفاده از بال اسکرو انتخاب مناسب تری است. تسمه ها علیرغم راندمان بالا و سادگی اشکالاتی نیز دارند؛ تسمه ها نسبت به بار های ضربه ای حساس اند ولی این مشکل با انتخاب درست جنس تسمه کاهش می یابد. تسمه ها در شتاب و گشتاورهای زیاد به دلیل لغزش تسمه عملکرد ضعیف تری نسبت به بال اسکرو دارند. یکی از دلایل خرابی عملگر ها عدم روانکاری است. در مکانیزمی که در آن از بال اسکرو استفاده می شود، برای افزایش عمر سیستم به روانکاری نیاز است. جهت آگاهی از اصول کلی روانکاری بال اسکرو میتوانید به مقاله “آیا بال اسکرو به روانکاری نیاز دارد؟” مراجعه نمایید. 

نتیجه گیری

گرچه در نگاه اول ممکن است انتخاب بین بال اسکرو و تسمه سخت به نظر برسد اما بررسی نقاط ضعف و قوت هر کدام این امر را ساده می سازد. بطور کلی استفاده از تسمه در طول کورس های زیاد و سرعت های بالا انتخاب مناسب تری است؛ زیرا قیمت پایین تری دارند، طراحی آن ها ساده تر است و راندمان بیشتری نیز دارند. و در مکانیزم هایی که علاوه بر نیرو و گشتاور بالا، دقت حرکتی زیادی نیز نیاز است، بال اسکرو ها انتخاب بهتری هستند.