Introducere În Șuruburile Cu Bile Pentru Ingineri

În calitate de ingineri, știm cu toții că sistemele mecanice trebuie să fie precise și precise pentru a funcționa bine.

Indiferent dacă lucrați la un proiect mic sau proiectați o mașină mare, aveți nevoie de piesele potrivite pentru a obține rezultatele dorite.

Șurubul cu bile este o parte care este adesea folosită în industrie pentru a schimba mișcarea de rotație în mișcare liniară.

Această piesă uimitoare de mașină este o minune a ingineriei.

Este alcătuit dintr-o tijă filetată și piuliță cu rulmenți cu bile care ajută la reducerea frecării și la îmbunătățirea preciziei.

În această postare pe blog, voi privi mai atent ce sunt șuruburile cu bile, cum funcționează și cum le folosesc inginerii.

Deci, dacă sunteți student la inginerie sau inginer profesionist, citiți mai departe pentru a afla ce sunt șuruburile cu bile și cum vă pot ajuta să vă îmbunătățiți designul.

Introducere în șuruburile cu bile

Definiție formală:

Element folosit pentru a transforma rotația în mișcare longitudinală, constând dintr-o tijă filetată legată de o piuliță filetată prin rulmenți cu bile constrânși să se rostogolească în spațiul format de filete pentru a reduce frecarea.

Un șurub cu bile este un actuator liniar mecanic care transformă mișcarea de rotație în mișcare liniară cu frecare mică.

Are un arbore filetat, o piuliță cu bile și un set de rulmenți cu bile care se rostogolesc între piuliță și canelurile elicoidale ale șurubului.

Acest lucru creează o suprafață de rulare care reduce frecarea.

Datorită acestei suprafețe de rulare, șuruburile cu bile sunt mai eficiente decât șuruburile cu plumb.

Ele pot face față sarcinilor cu forță mare și pot suporta mai multă greutate decât șuruburile de plumb.

Șuruburile cu bile sunt perfecte pentru aplicațiile care necesită mișcare lină, precizie, precizie, eficiență și mișcare de mare viteză care durează mult timp sau se mișcă continuu.

Dar pentru cea mai bună performanță, au nevoie de multă lubrifiere.

Componentele unui ansamblu șurub cu bile

Părțile principale ale unui ansamblu șurub cu bile sunt arborele, piulița, rulmenții cu bile (sau bile) și sistemul de retur a bilei.

• Axul.

Partea principală a șurubului cu bile este arborele.

Este o bară lungă de oțel cu șanțuri sub formă de fire care se desfășoară pe lungimea sa.

Când se aplică forță asupra arborelui, șurubul cu bile se poate întoarce.

• Nuca.

O altă parte a ansamblului șurubului cu bile este piulița.

Are o bilă care se rostogolește între canelurile elicoidale de pe arborele șurubului care se potrivesc cu canelurile de pe bilă.

Piulițele cu bile sunt folosite pentru a trimite forțe către un obiect care este fie nemișcat, fie în mișcare.

Rulmenți cu bile

Bilele de oțel, numite rulmenți cu bile, se deplasează între spațiul dintre piuliță și arbore.

Acestea reduc frecarea dintre piulița mobilă și șurub.

Fără ele, ar exista prea multă frecare atunci când piulița și arborele se mișcă.

Cu ajutorul lor, un șurub cu bile se poate întoarce fără prea multă sau nicio rezistență.

• Sistem de întoarcere a mingii.

Cu sistemul de întoarcere a bilei, bilele se pot deplasa între piuliță și arbore pentru a menține totul la locul potrivit.

Metode de fabricație

Șuruburile cu bile pot fi realizate prin rulare sau șlefuire a filetelor în oțel aliat sau oțel inoxidabil care poate fi întărit prin încălzire.

• Rulare.

Laminarea este una dintre principalele moduri prin care sunt realizate șuruburile cu bile.

Șuruburile cu bile laminate sunt mai ieftine decât șuruburile cu bile șlefuite de precizie, dar precizia lor nu este la fel de bună.

• Măcinare.

Slefuirea este un alt mod obișnuit de fabricare a șuruburilor cu bile.

Datorită preciziei lor ridicate de plumb și lipsei jocului axial, șuruburile cu bile de precizie sunt mai scumpe decât alte tipuri.

Revoluționați-vă sistemele mecanice cu șuruburi cu bile

Încă greu de înțeles? Hai sa schimb putin punctul de vedere:

Dacă sunteți în căutarea unei modalități grozave de a reduce frecarea și de a schimba mișcarea de rotație în mișcare liniară, am exact lucrul pentru dvs.

Să vorbim despre singurul șurub cu bile! Da, această faptă uimitoare a ingineriei schimbă jocul atunci când vine vorba de a face sistemele mecanice mai precise și mai precise.

Așadar, de ce să te mulțumești cu mai puțin atunci când poți avea puterea rulmenților cu bile care se rostogolesc în spațiul făcut de fire? Pregătiți-vă să schimbați modul în care convertiți mișcarea, deoarece odată ce utilizați un șurub cu bile, nu vă puteți întoarce.

Bine, a fost doar o glumă făcută să arate ca o reclamă TV.

Acum să revenim la explicație.

Înțelegerea funcției rulmenților cu bile în șuruburile cu bile

Șuruburile cu bile folosesc rulmenți cu bile pentru a scăpa de frecarea dintre piuliță și șurub.

Acest lucru conferă șurubului un nivel ridicat de eficiență, capacitate de încărcare și poziționare precisă.

Funcția rulmenților cu bile în șuruburi cu bile

Rulmenții cu bile sunt foarte importanți deoarece reduc frecarea dintre piuliță și șurub.

Acest lucru face posibilă transformarea mișcării rotative în mișcare liniară cu o precizie ridicată.

Reducerea frecării.

Rulmenții cu bile se mișcă de-a lungul șurubului, creând o suprafață netedă pentru ca acesta să se deplaseze.

Acest lucru face ca piulița și șurubul să alunece mai ușor unul pe lângă celălalt, ceea ce este mai eficient decât alte opțiuni precum șuruburile cu plumb Acme.

• Sistemul este deja încărcat.

Rulmenții cu bile alcătuiesc un sistem care este preîncărcat și care nu „se mișcă” între șurubul cu bile și piulița cu bile.

Acest lucru scapă de jocul care se poate întâmpla cu un șurub și o piuliță.

• Lubrifiere.

Este necesară lubrifierea pentru a menține piesele de rulare în formă bună și pentru a opri curățarea.

Principiul de funcționare al șuruburilor cu bile

Un șurub cu bile este un actuator mecanic liniar care transformă mișcarea de rotație în mișcare liniară cu frecare mică.

Este alcătuit dintr-un arbore șurub și o piuliță care au caneluri elicoidale care permit rularea unei bile între ele.

Arborele șurub primește o forță de rotire, ceea ce îl face să se rotească în jurul axei sale. Aceasta se transformă în mișcare liniară.

Principiul de funcționare al șuruburilor cu bile

Într-un ansamblu șurub cu bile, bilele se rostogolesc între canelurile din șurub și piuliță.

Acesta este singurul mod în care șurubul și piulița se pot atinge.

Șuruburile cu bile au rulmenți cu bile în canelurile cu bile ale șurubului și piuliței.

Șuruburile cu plumb, pe de altă parte, au filete elicoidale mai adânci pe arborele șurubului și o piuliță glisantă care se mișcă atunci când șurubul se rotește.

Avantajele șuruburilor cu bile față de șuruburile cu plumb

• Reducerea sau eliminarea reacțiilor adverse.

Șuruburile cu bile pot reduce sau scăpa de jocul care se poate întâmpla atunci când un șurub și o piuliță sunt utilizate împreună.

Bilele pot fi preîncărcate, astfel încât șurubul cu bile și piulița cu bile să nu se mișoare.

• De preferat pentru variații în încărcare rapidă.

Acest lucru este util în special atunci când sarcina pe șurub se schimbă rapid, așa cum se întâmplă în cazul mașinilor-unelte.

Impactul pasului și plumbului asupra performanței șuruburilor cu bile

Pasul unui șurub cu bile afectează cât de repede se mișcă, cât de multă greutate poate susține și câtă forță este necesară pentru a-l întoarce.

Pasul este distanța dintre două filete unul lângă celălalt pe arborele șurubului.

Plumbul este distanța de-a lungul arborelui șurub care este deplasată într-o rotație completă.

Pe măsură ce lungimea cablului unui șurub cu bile crește, distanța liniară se deplasează și viteza crește.

Dar pe măsură ce capacitatea de încărcare scade, numărul de bile care se pot potrivi în jurul arborelui șurub scade.

Cablurile mai înalte îngreunează rotirea șuruburilor, dar permit o deplasare mai mare pe tură.

Când pasul șurubului cu bile nu este cel mai bun, viteza glisierei încetinește.

Impactul diametrului șurubului asupra performanței șurubului cu bile

Șuruburile cu diametru mai mare pot susține mai multă greutate și se pot întoarce mai repede.

Aplicații ale șuruburilor cu bile în inginerie

Șuruburile cu bile sunt folosite în multe setări industriale deoarece sunt eficiente, pot susține o greutate mare și plasează lucrurile cu precizie.

Ele sunt adesea utilizate în sarcini care necesită un nivel ridicat de precizie sau lucrează sub sarcini grele.

Șuruburile cu bile funcționează bine și în mașinile-unelte de înaltă performanță și dispozitivele medicale, care sunt ambele medii dure.

Exemple de aplicații industriale

Vehicule electrice: șuruburile cu bile pot fi utilizate în locul sistemelor hidraulice.

• Avioane și rachete: șuruburile cu bile sunt utilizate pentru suprafețele de control electrice fly-by-wire în avioane și rachete.
• Sisteme de servodirecție pentru automobile: șuruburile cu bile transformă mișcarea de rotație de la un motor electric în mișcarea axială a cremalierei de direcție.
• Mașini-unelte: șuruburile cu bile sunt utilizate în mașinile-unelte pentru a muta materialele în linie dreaptă cu precizie, astfel încât să poată fi tăiate sau modelate.
• Roboți: șuruburile cu bile sunt folosite la roboți pentru a controla modul în care se mișcă și unde se mișcă de-a lungul unei linii.
• Aplicații pentru asamblare de precizie: șuruburile cu bile sunt utilizate în aplicații pentru asamblarea de precizie pentru a plasa piesele cu precizie.

Avantajele șuruburilor cu bile față de șuruburile cu plumb

Șuruburile cu bile și șuruburile cu plumb sunt două tipuri diferite de actuatoare liniare mecanice care transformă mișcarea de rotație în mișcare liniară.

Șuruburile cu bile au un arbore șurub și o piuliță cu bile cu filete elicoidale potrivite, în timp ce șuruburile cu bile nu folosesc rulmenți cu bile pentru a reduce frecarea dintre piuliță și șurub.

De cele mai multe ori, șuruburile cu bile costă mai mult decât șuruburile cu plumb, dar beneficiile și abilitățile lor compensează acest lucru.

Pot merge mai repede și pot continua tot timpul și pot suporta mai multă greutate decât șuruburile de plumb.

Șuruburile cu plumb au mai multă frecare și nu pot fi folosite din nou și din nou, ca șuruburile cu bile.

Sfaturi de întreținere și depanare pentru șuruburile cu bile

Șuruburile cu bile sunt utilizate în multe aplicații de mișcare liniară.

Pentru a vă asigura că funcționează în mod fiabil și fără probleme, au nevoie de întreținere preventivă regulată.

Iată câteva sfaturi pentru menținerea unui șurub cu bile în formă bună prin probleme de întreținere și reparare:

Sfaturi pentru întreținere:

• Inspecție regulată: Verificați regulat șurubul cu bile pentru semne de uzură și deteriorare, cum ar fi fisuri sau gropi pe suprafața fileturilor sau a rulmenților cu bile.
• Verificați preîncărcarea:" Verificați preîncărcarea rulmenților cu bile pentru a vă asigura că sunt așezați corect și că nu au prea mult joc axial.
• Evitați strângerea excesivă și ungerea excesivă: „Nu strângeți sau ungeți prea mult șurubul cu bile, deoarece acest lucru poate deteriora piesele.
• Lubrifiere: Păstrați șurubul cu bile lubrifiat cu un lubrifiant de înaltă calitate, potrivit pentru aplicarea și condițiile de funcționare.
• Evitați temperaturile extreme și contaminanții: „Performanța și durata de viață a șurubului cu bile pot fi afectate de temperaturile extreme și de contaminanții de mediu.

Cum să remediați lucrurile:

• Zgomot excesiv: prea mult zgomot poate fi cauzat de o serie de lucruri, cum ar fi nealinierea sau rulmenții uzați.

Verificați orice semne evidente de uzură și deteriorare și reparați sau înlocuiți orice are nevoie.

• Vibrații: Vibrația poate fi cauzată de lucruri precum rulmenți uzați sau deteriorați, alinierea greșită sau lubrifierea insuficientă.

Verificați părțile șurubului cu bile pentru semne de uzură și deteriorare și asigurați-vă că șurubul cu bile este bine uns.

• Jocul: Jocul este o problemă comună cu șuruburile cu bile și poate fi cauzată de lucruri precum rulmenți cu bile uzați sau joc axial prea mare.

Verificați preîncărcarea rulmenților cu bile și reglați după cum este necesar.

Întreținerea preventivă și depanarea regulată pot ajuta un șurub cu bile să dureze mai mult și să funcționeze mai bine și mai fiabil.

Când vă dați seama ce este în neregulă, este important să găsiți și să remediați cauza principală a problemei, nu doar să tratați simptomele.

Întreținerea sau demontarea ceva ar trebui să fie făcută numai de oameni care au fost instruiți și cunosc pașii potriviți.

Seria de șuruburi cu bile în miniatură

Sfat: activați butonul de subtitrare dacă aveți nevoie de el. Alegeți „traducere automată” în butonul de setări, dacă nu sunteți familiarizat cu limba vorbită. Poate fi necesar să faceți mai întâi clic pe limba videoclipului înainte ca limba preferată să devină disponibilă pentru traducere.

Concluzie

În concluzie, șuruburile cu bile sunt o parte importantă a multor sisteme mecanice care nu pot fi suficient de solicitate.

Când transformă mișcarea de rotație în mișcare liniară, o fac cu o precizie, acuratețe și fiabilitate de neegalat.

Cu îngrijirea și întreținerea corespunzătoare, pot dura mult timp și pot continua să funcționeze bine tot timpul.

Dar, ca orice altă parte, au limitele lor și este la latitudinea inginerului să-și dea seama dacă vor lucra pentru proiectul lor.

Țineți cont de avantajele și dezavantajele șuruburilor cu bile în timp ce lucrați la proiectele dvs. De inginerie și nu vă fie teamă să încercați alte sisteme de mișcare liniară.

Amintiți-vă că inovația și progresul sunt cheile succesului în inginerie și, uneori, a lua o viziune diferită sau a încerca ceva nou poate duce la rezultate inovatoare.

Așadar, continuă să încerci lucruri, continuă să înveți și continuă să împingi limitele a ceea ce poți face cu șuruburi cu bile și alte lucruri.

Link-uri și referințe

Rulmenți cu bile și cu role: teorie, proiectare și aplicare

Manual de proiectare mecanică: Măsurarea, analiza și controlul sistemelor dinamice