بال اسکرو یک عملگر مکانیکی است که برای تبدیل حرکت دورانی به حرکت خطی در بسیاری از مکانیزم ها و دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد. ویژگی اصلی بال اسکرو که آن را از دیگر عملگرهای خطی متمایز می کند، اصطکاک پایین و اتلاف انرژی بسیار کم در آن است. در این مقاله قصد داریم تا شما را با این ابزار صنعتی و ویژگی های مختلف آن آشنا کنیم.

کاربردهای بال اسکرو

بال اسکرو به دلیل مکانیزم عملکرد خاص آن، توانایی تحمل بارهای سنگین را دارا است. همچنین استفاده از آن در مواردی که نیاز به دقت­ های بالا است در مقایسه با دیگر عملگرهای خطی توصیه می شود. عمده کاربرد بال اسکرو در هواپیماها و پرتابه ها جهت به حرکت درآوردن سطوح و ابزارهای کنترل مورد استفاده در آن ها است. همچنین در سیستم هدایت و فرمان اتوموبیل ها نیز از آن استفاده می شود. بال اسکرو دارای کاربرد بسیار زیاد در ربات ها و ماشین آلات مکانیکی مختلف نیز هست.

بال اسکرو چگونه کار می کند؟

اجزاء اصلی بال اسکرو یک پیچ و یک مهره هستند که بر روی آن ها شیارهایی مارپیچی و منطبق بر یکدیگر ایجاد شده است. جابجایی مهره بر روی پیچ، مبنای شکل گیری حرکت خطی در بال اسکرو است. اما این حرکت بر اثر تماس مستقیم پیچ و مهره با یکدیگر ایجاد نمی شود. درحقیقت ساختار بال اسکرو به گونه ای است که بین مهره و پیچ و در داخل شیارهای مارپیچ موجود بر روی آن ها، تعدادی ساچمه فلزی قرار داده شده است که تماس بین پیچ و مهره از طریق آن ها شکل می گیرد.

در بال اسکرو، مهره دارای ساختار هندسی و مکانیزم خاصی است که امکان حرکت ساچمه های فلزی را در شیارهای مارپیچ ممکن می کند. در بسیاری از متون تخصصی به این مهره، ball nut می گویند. عملکرد بال اسکرو به این صورت است که با چرخش پیچ و یا مهره، ساچمه های فلزی شروع به حرکت می کنند. این حرکت توسط یک مکانیزم بازگرداننده که بر روی ball nut تعبیه شده است صورت می پذیرد. ساچمه ها پس از جابجایی در فضای مارپیچ بین مهره و پیچ در بال اسکرو، از یک انتهای مهره وارد مکانیزم بازگرداننده شده و از سمت دیگر آن خارج می شوند و مجدد وارد فضای مارپیچ می شوند. به این ترتیب امکان جابجایی پیوسته ساچمه ها و به دنبال آن حرکت مهره در بال اسکرو میسر می شود. در صورتیکه از این مکانیزم بازگرداننده در بال اسکرو استفاده نشود، امکان حرکت پیوسته ساچمه ها وجود نخواهد داشت؛ چراکه با رسیدن آن ها به انتهای ball nut، حرکت مهره متوقف می شود. در بال اسکروها از انواع مختلف مکانیزم های بازگرداننده (داخلی و خارجی و . . .) استفاده می شود.

مزایا و معایب استفاده از بال اسکرو

بال اسکروها نیز مانند دیگر وسایل مکانیکی دارا مزایا و معایبی هستند. به دلیل وجود اصطکاک بسیار پایین، بال اسکروها دارای راندمان مکانیکی بسیار بالا (تا 90 درصد) هستند. این ویژگی در مقایسه با دیگر عملگرهای خطی همچون لیداسکرو آکمه که دارای راندمان 25 درصدی هستند بسیار قابل توجه است. وجود اصطکاک بسیار پایین در بال اسکرو علاوه بر آنکه به بهبود عملکرد سیستم می انجامد، باعث افزایش طول عمر آن و کاهش شدید هزینه های تعمیرات و نگهداری و جایگزینی قطعات می شود.

از مهم ترین معایب بال اسکروها می توان به عدم خود قفل بودن آن ها به دلیل کم بودن اندازه اصطکاک بین پیچ و مهره اشاره کرد. به همین دلیل، برخلاف لیداسکروها که دارای مکانیزمی خود قفل هستند، در بال اسکروها می توان با حرکت دادن خطی مهره، باعث چرخش و دوران پیچ شد. هزینه نسبتا بالا در مقایسه با دیگر عملگرهای خطی و نیاز به روغن کاری دائم ساچمه ها از دیگر معایب استفاده از بال اسکرو است.

در مقاله دیگری به روش محاسبه بال اسکروی مورد نیاز کاربرد خود، خواهیم پرداخت.