बॉल स्क्रू बैक ड्राइविंग तब होती है जब कोई बाहरी अक्षीय बल नट या स्क्रू को धक्का देता है और स्क्रू सिस्टम को घुमाने का कारण बनता है। मोटर द्वारा रोटरी गति को रैखिक यात्रा में परिवर्तित करने के बजाय, लोड रैखिक गति को वापस रोटेशन में परिवर्तित करता है।
यह व्यवहार ऊर्ध्वाधर अक्षों, उठाने वाले उपकरणों और बाहरी जोर के संपर्क में आने वाले तंत्रों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। यदि बिजली हटा दी गई है और कोई उपयुक्त होल्डिंग डिवाइस उपलब्ध नहीं है, तो लोड नीचे की ओर बढ़ सकता है और बॉल स्क्रू, मोटर और ट्रांसमिशन घटकों को घुमा सकता है।
चूँकि बॉल स्क्रू रोलिंग संपर्क का उपयोग करता है और इसमें अपेक्षाकृत कम घर्षण होता है, इसलिए इसे सामान्य रूप से स्वयं लॉकिंग घटक के रूप में नहीं माना जाना चाहिए। इसलिए व्यावहारिक इंजीनियरिंग प्रश्न न केवल यह है कि क्या बैक ड्राइविंग संभव है, बल्कि यह भी है कि क्या लोड द्वारा उत्पन्न टॉर्क संपूर्ण ड्राइव सिस्टम के प्रतिरोध और उपलब्ध होल्डिंग टॉर्क से अधिक है।
बैक ड्राइविंग का क्या कारण है?
सामान्य ऑपरेशन के दौरान, मोटर टॉर्क स्क्रू को घुमाता है और अक्षीय गति उत्पन्न करता है। बैक ड्राइविंग के दौरान, ऊर्जा हस्तांतरण की दिशा उलट जाती है। एक अक्षीय बल गेंद संपर्क पथ के माध्यम से कार्य करता है और स्क्रू शाफ्ट पर घूर्णी टोक़ उत्पन्न करता है।
एक क्षैतिज मशीन में, यह अक्षीय बल स्प्रिंग, प्रक्रिया बल, दबाव या बाहरी प्रभाव से आ सकता है। एक ऊर्ध्वाधर अक्ष में, गुरुत्वाकर्षण गतिशील द्रव्यमान के माध्यम से लगातार अक्षीय बल लागू करता है। एक बार जब ड्राइव टॉर्क या ब्रेक हटा दिया जाता है, तो यह बल स्क्रू को घुमाने का कारण बन सकता है।
बैक ड्राइव टॉर्क फॉर्मूला
बाहरी अक्षीय भार द्वारा बॉल स्क्रू शाफ्ट पर उत्पन्न अनुमानित टॉर्क की गणना निम्नानुसार की जा सकती है:
- Tb= बैक ड्राइविंग द्वारा उत्पन्न टॉर्क, N·m में
- Fएन में बॉल स्क्रू पर लगने वाला अक्षीय बल =
- L= बॉल स्क्रू लीड, मिमी/रेव में
- ηb= अनुमानित ड्राइविंग दक्षता
- 2π= एक क्रांति और कोणीय गति के बीच रूपांतरण
- 1000= मिलीमीटर से मीटर में रूपांतरण
पीछे की ओर से ड्राइविंग दक्षता स्वचालित रूप से आगे की दक्षता के समान नहीं होती है। यह बॉल स्क्रू डिज़ाइन, प्रीलोड, स्नेहन, सील, स्थापना स्थिति और ऑपरेटिंग स्थिति पर निर्भर करता है। अंतिम ब्रेक या सुरक्षा के लिए सिस्टम चयन, सत्यापित उत्पाद डेटा का उपयोग करें और केवल अनुमानित दक्षता मूल्य पर निर्भर रहने के बजाय संपूर्ण ट्रांसमिशन के प्रतिरोध पर विचार करें।
गणना उदाहरण
1,000 एन के अक्षीय भार के संपर्क में आने वाले बॉल स्क्रू पर विचार करें। स्क्रू लीड 10 मिमी है, और 0.80 की अनुमानित बैक ड्राइविंग दक्षता का उपयोग प्रारंभिक इंजीनियरिंग गणना के लिए किया जाता है।
दिए गए मान:
- F = 1,000 N
- एल=10 मिमी/रेव
- ηb = 0.80
Tb = 1,000 × 10 × 0.80 ÷ (2π × 1000)
Tb ≈ 1.27 N·m
इस उदाहरण में, अन्य सिस्टम हानियों पर विचार करने से पहले अक्षीय भार स्क्रू शाफ्ट पर लगभग 1.27 एनएम उत्पन्न कर सकता है। यह मान स्वचालित रूप से अंतिम ब्रेक विनिर्देश नहीं है। ब्रेक चयन में लोड भिन्नता, त्वरण, ट्रांसमिशन अनुपात, ब्रेक स्थान, स्वीकार्य रोक दूरी, टूट-फूट, तापमान, माउंटिंग ओरिएंटेशन और आवश्यक सुरक्षा मार्जिन को भी ध्यान में रखना चाहिए।
ड्राइविंग जोखिम का मूल्यांकन कैसे करें
एक सरलीकृत प्रारंभिक तुलना को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
| तुलना | संभावित परिणाम | आवश्यक क्रिया |
|---|---|---|
| लोड-उत्पन्न टॉर्क सिस्टम प्रतिरोध से अधिक है | एक्सिस बैक ड्राइव कर सकता है | नियंत्रित होल्डिंग या ब्रेकिंग प्रदान करें |
| होल्डिंग टॉर्क पीछे की ओर गणना किए गए ड्राइव टॉर्क से थोड़ा ही ऊपर है | छोटे-छोटे बदलाव से हलचल हो सकती है | सुरक्षा मार्जिन और सबसे खराब स्थिति वाले लोड की समीक्षा करें |
| सत्यापित ब्रेक टॉर्क डिज़ाइन आवश्यकता से अधिक है | ब्रेक डिज़ाइन के अनुसार अक्ष को पकड़ सकता है | ब्रेक प्रतिक्रिया, घिसाव और विफलता व्यवहार की पुष्टि करें |
सिस्टम प्रतिरोध में बॉल स्क्रू ड्रैग टॉर्क, सील प्रतिरोध, समर्थन घर्षण, गियरबॉक्स प्रतिरोध और मोटर संबंधित टॉर्क शामिल हो सकते हैं। हालाँकि, ये मान स्नेहन, तापमान, टूट-फूट और असेंबली स्थिति के साथ बदल सकते हैं। इस कारण से, मापा घर्षण को सकारात्मक रूप से कार्य करने वाले होल्डिंग डिवाइस को प्रतिस्थापित नहीं करना चाहिए जहां अनियंत्रित आंदोलन खतरा पैदा कर सकता है।
कारक जो बैक ड्राइविंग को बढ़ाते हैं
उच्च अक्षीय भार
बैक-ड्राइव टॉर्क अक्षीय बल के सीधे अनुपात में बढ़ता है। एक ऊर्ध्वाधर प्रणाली में, गणना में गतिमान द्रव्यमान और भार दिशा में कार्य करने वाले अन्य बल शामिल होने चाहिए। गतिशील भार, प्रक्रिया बल और अप्रत्याशित प्रभाव सामान्य स्थैतिक भार से अधिक हो सकते हैं।
बड़ा बॉल स्क्रू लीड
एक बड़ा लीड समान अक्षीय भार से अधिक शाफ्ट टॉर्क उत्पन्न करता है। उदाहरण के लिए, यदि लोड और दक्षता अपरिवर्तित रहती है, तो 5 मिमी लीड से 10 मिमी लीड में बदलने से गणना की गई बैक टॉर्क लगभग दोगुनी हो जाती है।
लीड चयन को अभी भी गति, मोटर टॉर्क और स्थिति आवश्यकताओं पर विचार करना चाहिए। एक छोटा लीड बैक ड्राइविंग द्वारा उत्पन्न टॉर्क को कम कर सकता है, लेकिन इसे एक स्वतंत्र सुरक्षा लॉक के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।
कम यांत्रिक प्रतिरोध
कुशल स्नेहन, कम {{0}प्रतिरोध सील और सही ढंग से संरेखित बीयरिंग असेंबली को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक टॉर्क को कम करते हैं। ये वांछनीय परिचालन विशेषताएं हैं, लेकिन इनका मतलब यह भी है कि स्क्रू को बैक ड्राइव करने के लिए कम अक्षीय बल की आवश्यकता हो सकती है।
मोटर होल्डिंग टॉर्क का नुकसान
एक संचालित मोटर सामान्य ऑपरेशन के दौरान लोड मूवमेंट का विरोध कर सकती है। बिजली की विफलता, आपातकालीन रोक, ड्राइव अलार्म या केबल खराबी के दौरान, यह सक्रिय होल्डिंग टॉर्क गायब हो सकता है। मशीन डिज़ाइन को यह परिभाषित करना होगा कि इनमें से प्रत्येक स्थिति के तहत लोड का क्या होगा।
बैक ड्राइविंग को नियंत्रित करने के तरीके
मोटर का ब्रेक
ब्रेक से सुसज्जित सर्वो या स्टेपर मोटर का उपयोग आमतौर पर एक स्थिर ऊर्ध्वाधर अक्ष को पकड़ने के लिए किया जाता है। ब्रेक का उद्देश्य आम तौर पर बार-बार गतिशील रूप से रुकने के बजाय उसे रोकना होता है, जब तक कि उसे विशेष रूप से उस कर्तव्य के लिए रेट नहीं किया गया हो। ब्रेक टॉर्क की जांच वास्तविक शाफ्ट पर की जानी चाहिए जहां ब्रेक स्थापित है।
यांत्रिक ताला
एक यांत्रिक लॉक, सेफ्टी नट, क्लैंप या लॉकिंग पिन एक स्वतंत्र होल्डिंग फ़ंक्शन प्रदान कर सकता है। यह आवश्यक हो सकता है जहां कर्मी खतरनाक क्षेत्र में प्रवेश कर सकते हैं या जहां गिराए गए भार से उपकरण को गंभीर क्षति हो सकती है।
प्रतिभार
एक काउंटरवेट, गैस स्प्रिंग, वायवीय सिलेंडर या अन्य संतुलन तंत्र बॉल स्क्रू पर कार्यरत शुद्ध अक्षीय बल को कम कर सकता है। प्रभावी भार को कम करने से टॉर्क भी कम हो जाता है जिसका होल्डिंग सिस्टम को विरोध करना पड़ता है।
ट्रांसमिशन में कमी
एक बेल्ट या गियरबॉक्स मोटर के साइड ब्रेक द्वारा देखे गए टॉर्क और गति को बदल देता है। जब कमी तंत्र का उपयोग किया जाता है, तो ब्रेक शाफ्ट पर टॉर्क की गणना करें और ट्रांसमिशन दक्षता शामिल करें। ट्रांसमिशन अनुपात को ध्यान में रखे बिना स्क्रू {{3}शाफ्ट बैक {{4}ड्राइव टॉर्क की तुलना सीधे मोटर {{5}ब्रेक टॉर्क से न करें।
छोटा सीसा
एक छोटे लीड का चयन करने से समान अक्षीय भार के लिए परिकलित बैक टॉर्क कम हो जाता है। हालाँकि, यह आवश्यक स्क्रू गति, मोटर टॉर्क और प्रति क्रांति रैखिक यात्रा को भी बदलता है। इसलिए लीड को ब्रेक के विकल्प के बजाय संपूर्ण गति डिजाइन के हिस्से के रूप में चुना जाना चाहिए।
प्रीलोड सुरक्षा ब्रेक क्यों नहीं है?
नट प्रीलोड बढ़ने से आंतरिक प्रतिरोध बढ़ जाता है और छोटे बाहरी बल के तहत हिलने की प्रवृत्ति कम हो सकती है। हालाँकि, प्रीलोड से ड्राइव टॉर्क, तापमान और संरेखण त्रुटियों के प्रति संवेदनशीलता भी बढ़ जाती है। इसका मुख्य उद्देश्य बैकलैश नियंत्रण और अक्षीय कठोरता है, न कि सुरक्षित लोड होल्डिंग।
सेवा के दौरान प्रीलोड और स्नेहक की स्थिति बदल सकती है। प्रारंभिक परीक्षण के दौरान स्थिर रहने वाली ऊर्ध्वाधर धुरी दौड़ने, चिकनाई करने या घिसने के बाद हिलना शुरू कर सकती है। इसलिए होल्डिंग रणनीति अनिश्चित आंतरिक घर्षण के बजाय सत्यापित ब्रेक या यांत्रिक सुरक्षा उपकरण पर आधारित होनी चाहिए।
बैक-ड्राइव जांच के लिए आवश्यक जानकारी
बैक{{0}ड्राइविंग टॉर्क की गणना करने या होल्डिंग सिस्टम का चयन करने से पहले, निम्नलिखित डेटा की पुष्टि करें:
- गतिमान द्रव्यमान और प्रक्रिया बल सहित अधिकतम अक्षीय भार
- गेंद पेंच व्यास और सीसा
- ऊर्ध्वाधर, झुकी हुई या क्षैतिज स्थापना दिशा
- गतिमान पेंच या गतिमान नट संरचना
- डायरेक्ट ड्राइव, बेल्ट ड्राइव या गियरबॉक्स अनुपात
- मोटर और ब्रेक होल्डिंग टॉर्क
- बिजली हानि के दौरान आवश्यक रुकने और पकड़ने का व्यवहार
- एक प्रतिसंतुलन या स्वतंत्र यांत्रिक लॉक की आवश्यकता
एक ईमानदार तंत्र में लोड व्यवहार की व्यापक व्याख्या के लिए, देखेंऊर्ध्वाधर भार को पकड़ने के लिए बॉल स्क्रू का उपयोग करना. आप लीड और परिचालन गति के बीच संबंध की भी समीक्षा कर सकते हैंउच्च गति बॉल स्क्रू चयन.
निष्कर्ष
बॉल स्क्रू बैक ड्राइविंग अक्षीय गति का स्क्रू रोटेशन में रिवर्स रूपांतरण है। इसकी संभावना और गंभीरता मुख्य रूप से अक्षीय बल, स्क्रू लीड, बैक{{1}ड्राइविंग दक्षता और संपूर्ण ड्राइव सिस्टम के प्रतिरोध पर निर्भर करती है।
लोड उत्पन्न टॉर्क की गणना एक उपयोगी प्रारंभिक बिंदु प्रदान करती है, लेकिन यह सुरक्षा मूल्यांकन को पूरा नहीं करती है। ऊर्ध्वाधर और सुरक्षा संबंधी महत्वपूर्ण अक्षों में उचित रूप से चयनित होल्डिंग डिवाइस शामिल होनी चाहिए और इसका मूल्यांकन अधिकतम भार, बिजली हानि और घटक विफलता स्थितियों के तहत किया जाना चाहिए।
DLY रोल्ड C7 और ग्राउंड C5 की आपूर्ति करता हैगेंद पेंचविभिन्न व्यासों, लीडों, नट संरचनाओं और शाफ्ट के साथ {{0}अंत मशीनिंग विकल्प। चयन से पहले लोड दिशा, गति, लीड, सटीकता और होल्डिंग आवश्यकताओं की पुष्टि की जानी चाहिए।
