Ποια είναι η απαραίτητη κλειδιά συστατική στον κόσμο των μεταφορών;

Στον κόσμο της μετάδοσης, η βολική στροφή είναι το απαραίτητο κλειδιαίο μηχανικό συστατικό. Είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο στοιχείο μετάδοσης στην εργαλειώδη μηχανή και στην ακριβή μηχανική, και η κύρια λειτουργία της είναι να μετατρέπει περιστροφική κίνηση σε γραμμική κίνηση. Λόγω της μικρής τριβής της, οι βολικές στροφές χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορα βιομηχανικά συσκευάσματα και ακριβή εργαλεία.

Το μπαλ σκριου (ball screw) αποτελείται από ένα σκριού, ένα κάρβουνο, χάλκινες μπάλες, ένα φύλλο προφορτίωσης, έναν αντιστροφέα και ένα συσκευαστικό μηχανισμό. Η λειτουργία του είναι να μετατρέπει περιστροφική κίνηση σε γραμμική κίνηση, δηλαδή να αλλάζει το άξονα από κινητικό επαφή σε κυλική επαφή.
Το 1898, οι άνθρωποι έκαναν την πρώτη προσπάθεια να προσθέσουν χάλκινες μπάλες μεταξύ του κάρβουνου και του σκριού, μετατρέποντας την κινητική επαφή του παραδοσιακού σκριού σε κυλική επαφή. Αντικαθιστούσε την κινητική δυναμική τριβή με κυλική τριβή, μετατρέποντας την περιστροφική κίνηση των χάλκινων μπάλων στο κάρβουνο σε γραμμική κίνηση και την τριμμή σε άξονα επαναλαμβανόμενη δύναμη, ώστε να βελτιωθεί η κακή θέση και η εύκολη ζημιά των παραδοσιακών σκριών.

Το μπαλ σκριου εφευρέθηκε από τον Ρούντολφ Γκ. Μποεμ από το Τέξας και έλαβε επτώμενο αμερικανικό πατέντο το 1929.

Όταν η βολική στροφή χρησιμοποιείται ως ενεργό σώμα, η φτεροειδής θάλαμος θα μετατρέπει την κίνηση σε γραμμική κίνηση σύμφωνα με το βήμα της αντίστοιχης κανονικής με την γωνία περιστροφής της στροφής. Το παθητικό έργο μπορεί να συνδεθεί με τον φτεροειδή θάλαμο μέσω του καταστήματος φτεροειδούς, επιτρέποντας έτσι την αντίστοιχη γραμμική κίνηση.

Η συσκευασία της βολικής στροφής είναι μεταλλική, συνήθως κατασκευασμένη από χάλυβα, και αποτελείται από έναν εσωτερικά θρεψιμένο θάλαμο και μια στροφή. Η σπειροειδής ρούχος του θαλάμου αντιστοιχεί με τον σπειροειδή ρούχο της στροφής.

Εντός των ροδιών, που είναι περιεκτικά στην καπάκια, υπάρχουν πολλά μικρά σφαίρια από χρωμιούχο χάλυβα. Όταν τα σφαίρια κυκλοφορούν στην καπάκια, τα σφαίρια παρέχουν ήπια κίνηση κάτω από το ξύλο. Το πλάτος ανακατεύθυνσης ή σύστημα επιστροφής κρατά τα σφαίρια και τα κάνει να κυκλοφορούν μέσω της καπάκιας.

Όταν χρησιμοποιούνται με μοτόρα, τα ξύλα με σφαίρες είναι μέχρι και το 90% αποδοτικά. Είναι επίσης αρκετά ακριβή, με ακρίβεια λίγων χιλιοστών της ίντσας ανά ποδάρι. Πολλές βιομηχανίες χρησιμοποιούν ξύλα με σφαίρες για ακριβή ελή, συμπεριλαμβανομένων των βιομηχανιών αεροπορικού, υπολογιστών, ηλεκτρονικών, αυτοκινήτων και ιατρικών.

Τα ξύλα με σφαίρες χρησιμοποιούνται επίσης συχνά σε διαδικασίες παραγωγής και είναι κοινά σε ρομπότ, αυτοματοποιημένες γραμμές συναρμολόγησης, εξοπλισμός υλικού, μεταφορείς, μηχανικά εργαλεία, ελαστικά ελέγχεια, και εξοπλισμός ακριβούς συναρμολόγησης.

Η συσκευασία του ξύλου με σφαίρες αποτελείται από ένα ξύλο και μια καπάκια, κάθε μία με ταιριασμένα σπείρια ροδιά. Τα σφαίρια κυλούν μεταξύ αυτών των ροδιών και παρέχουν τη μόνη επαφή μεταξύ της καπάκιας και του ξύλου.

Όταν το ζακί στροφεύει ή η μπουλιά, τα σταλάγματα αποκλίνονται από τον αποκλιντή στο σύστημα επαναφοράς σταλαγμάτων της μπουλιάς και περνάνε μέσω του συστήματος επαναφοράς σε συνεχή διάδρομο ως το αντίθετο άκρο της μπουλιάς. Στη συνέχεια, τα σταλάγματα βγαίνουν από το σύστημα επαναφοράς στις διαδρομές νήματος του ζακιού και της μπουλιάς για επανάληψη σε ένα κλειστό κύκλο.

Η μπουλιά καθορίζει τη φορτία και τη διάρκεια λειτουργίας του συστήματος ζακιού. Το όγκο των νήματων στον κύκλο μπουλιάς σε σχέση με τον αριθμό των νήματων στον ζάκι καθορίζει το βαθμό με τον οποίο η μπουλιά θα φθάσει σε κατάσταση κατάθλιψης (ξενοφορίας) γρηγορότερα από τον ζάκι.

Η μπουλιά περιέχει δύο τύπους μεθόδων επαναφοράς σταλαγμάτων: εξωτερικό κύκλο επανάληψης και εσωτερικό κύκλο επανάληψης.

Εξωτερικός κύκλος επανάληψης: Τα σταλάγματα επιστρέφουν στο αντίθετο άκρο του κύκλου μέσω του αναφερόμενου αγωγού, και ο αγωγός επανάληψης των σταλαγμάτων βγάζει πάνω από το έξω διάμετρο της μπουλιάς.

Τύπος εσωτερικής κυκλοφορίας: Οι σφαίρες επιστρέφουν μέσω ή κατά τον τοιχό της ψαλιδού, κάτω από το έξω διάμετρο της ψαλιδού μπάλας.

Ο τύπος εσωτερικής κυκλοφορίας έχει μια περιστρεφόμενη κυκλοφορία (όπως εμφανίζεται στο παραπάνω σχήμα). Οι σφαίρες υποχρεώνονται να ανεβάσουν πάνω από το κορύφωμα της λωρίδας στον ημιελικτικό μέσω του συστήματος επιστροφής. Αυτό ονομάζεται εσωτερικό σύστημα επιστροφής τύπου cross-deflector. Σε μια ψαλίδα μπάλας τύπου cross-deflector, η μπάλα κάνει να γυρίσει τον άξονα μόνο μια στροφή, και ο δρόμος επιστροφής κλείνεται από τον διαστροφικό (B) στην ψαλίδα (C), επιτρέποντας στις μπάλες να διασχίζουν μεταξύ γειτνιαζουσών λωρίδων στα σημεία (A) και (D).

Όταν μια μεγάλη ψαλίδα μπάλας περιστρέφεται με υψηλή ταχύτητα, θα ξεκινήσει να τρεμούν μόλις ο λόγος λεπτότητας φτάσει τη φυσική αρμονική των διαστάσεων του άξονα. Αυτό ονομάζεται κρίσιμη ταχύτητα και μπορεί να είναι πολύ βλαβερό για την ζωή λειτουργίας της ψαλιδού μπάλας. (Η ασφαλής ταχύτητα λειτουργίας δεν θα πρέπει να υπερβαίνει το 80% της κρίσιμης ταχύτητας του ημιελικτικού.)

Κάποιες εφαρμογές απαιτούν μεγαλύτερες μήκη άξονα και υψηλές ταχύτητες, και όλα αυτά είναι σημεία όπου είναι απαραίτητη η συσκευασία πινάκιδας με διαβρωτικά σφαιρίδια.