مهره سرب ذوزنقه‌ای یکی از اجزای اساسی در سیستم‌های حرکتی خطی است که به همراه پیچ‌های ذوزنقه‌ای برای تبدیل حرکت چرخشی به حرکت خطی استفاده می‌شود. این مهره به دلیل طراحی خاص رزوه‌هایش، توانایی تحمل بارهای بالا و انتقال دقیق نیرو را دارد و در بسیاری از ماشین‌آلات صنعتی و تجهیزات مهندسی کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده است.
مهره سرب ذوزنقه‌ای چیست؟
مهره سرب ذوزنقه‌ای Trapezoidal Lead Nut یک قطعه مکانیکی است که با رزوه‌های ذوزنقه‌ای (Trapezoidal Threads) طراحی شده و به‌عنوان جفت مکمل پیچ سرب ذوزنقه‌ای عمل می‌کند. این مهره با حرکت روی پیچ، چرخش را به حرکت خطی تبدیل می‌کند یا برعکس، و به دلیل شکل خاص رزوه‌ها، استحکام و دوام بالایی در برابر بارهای محوری دارد. برخلاف مهره‌های معمولی با رزوه‌های متریک، مهره سرب ذوزنقه‌ای برای کاربردهای سنگین‌تر و حرکتی طراحی شده است.
مهره سرب ذوزنقه‌ای به‌عنوان بخشی از سیستم‌های انتقال قدرت خطی شناخته می‌شود که به دلیل کارایی بالا و قابلیت خودقفل‌شوندگی (Self-Locking) در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مهره معمولاً از موادی مانند برنز، فولاد یا پلاستیک‌های مهندسی ساخته می‌شود. اگر به یاتاقان‌های خطی علاقه‌مندید به صفحه لینیر بوشینگ سری بزنید.
ریشه‌ها و سیر تکامل
ایده استفاده از پیچ و مهره برای انتقال حرکت به دوران باستان بازمی‌گردد، اما رزوه‌های ذوزنقه‌ای و مهره‌های مرتبط با آن در قرن نوزدهم با پیشرفت مهندسی مکانیک توسعه یافتند. رزوه‌های ذوزنقه‌ای در اواخر قرن هجدهم توسط جوزف ویتورث (Joseph Whitworth) به‌عنوان جایگزینی برای رزوه‌های مثلثی معرفی شدند و بعدها در قرن نوزدهم با استانداردسازی (مانند DIN 103) به شکل امروزی تکامل یافتند. مهره سرب ذوزنقه‌ای در اوایل قرن بیستم با ظهور ماشین‌آلات صنعتی و نیاز به سیستم‌های حرکتی دقیق‌تر به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. این قطعه به‌ویژه در دوران جنگ جهانی دوم برای تجهیزات نظامی و پس از آن در صنایع خودروسازی و رباتیک محبوب شد.
ساختار فنی
مهره سرب ذوزنقه‌ای از نظر ساختاری شامل رزوه‌های داخلی ذوزنقه‌ای و بدنه‌ای است که با پیچ جفت می‌شود. طراحی آن به عوامل متعددی بستگی دارد. رزوه‌های ذوزنقه‌ای با زاویه 30 درجه (طبق استاندارد DIN 103) طراحی می‌شوند که نسبت به رزوه‌های مثلثی پهن‌تر و عمیق‌تر هستند. این شکل باعث افزایش سطح تماس و تحمل بارهای سنگین‌تر می‌شود. این رزوه‌ها به دلیل اصطکاک بالا، خاصیت خودقفل‌شوندگی دارند. بدنه مهره معمولاً استوانه‌ای یا مکعبی است و از موادی مانند برنز (برای کاهش اصطکاک)، فولاد (برای استحکام) یا پلاستیک‌های مهندسی (برای وزن سبک) ساخته می‌شود. انتخاب ماده به نوع کاربرد و شرایط محیطی بستگی دارد. دقت رزوه‌ها و تلورانس مهره باید با پیچ جفت‌شده هماهنگ باشد تا حرکت روان و بدون لقی تضمین شود.
مکانیزم تبدیل حرکت
مهره سرب ذوزنقه‌ای با حرکت روی پیچ ذوزنقه‌ای، چرخش پیچ را به حرکت خطی تبدیل می‌کند. این فرآیند بر اساس گام رزوه (Pitch) عمل می‌کند؛ به این معنا که با هر دور چرخش پیچ، مهره به اندازه گام رزوه جابه‌جا می‌شود. خاصیت خودقفل‌شوندگی این سیستم باعث می‌شود که در صورت قطع نیرو، مهره در موقعیت خود باقی بماند. کارایی این مهره به عواملی مانند روانکاری، جنس مواد و زاویه رزوه بستگی دارد. در صورت استفاده از روان‌کننده، اصطکاک کاهش یافته و عمر مفید سیستم افزایش می‌یابد.
بررسی انواع مختلف مهره سرب ذوزنقه‌ای
مهره‌های سرب ذوزنقه‌ای بر اساس جنس، طراحی و کاربرد به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. مهره سرب ذوزنقه‌ای برنزی، به دلیل اصطکاک کم و مقاومت در برابر سایش، برای کاربردهای سنگین و مداوم مناسب است. مهره سرب ذوزنقه‌ای پلاستیکی، از موادی مانند پلی‌استال (POM) ساخته می‌شود و برای بارهای سبک و محیط‌های بدون نیاز به روانکاری استفاده می‌شود. مهره سرب ذوزنقه‌ای فلنج‌دار، دارای فلنج برای نصب آسان‌تر و توزیع بهتر بار است.
کاربردهای عملی
مهره سرب ذوزنقه‌ای به دلیل استحکام و دقت، در بسیاری از حوزه‌ها استفاده می‌شود. در دستگاه‌های CNC و پرس‌ها، این مهره برای جابه‌جایی دقیق محورها به کار می‌رود. این سیستم در این کاربردها به دلیل دوام و قابلیت اطمینان ترجیح داده می‌شود. در ربات‌ها و سیستم‌های خودکار، مهره سرب ذوزنقه‌ای برای کنترل حرکت خطی استفاده می‌شود. در تخت‌های جراحی یا جک‌های خودرو، این مهره برای انتقال نیرو و تنظیم موقعیت به کار می‌رود.
سوالات متداول درباره مهره سرب ذوزنقه‌ای
1. مهره سرب ذوزنقه‌ای چه تفاوتی با مهره معمولی دارد؟
مهره سرب ذوزنقه‌ای با رزوه‌های ذوزنقه‌ای برای تبدیل حرکت چرخشی به خطی طراحی شده و استحکام بیشتری نسبت به مهره‌های معمولی با رزوه متریک دارد.
چرا به آن “سرب” می‌گویند؟
کلمه “سرب” (Lead) در اینجا به معنای هدایت یا جابه‌جایی است و به نقش آن در حرکت خطی اشاره دارد، نه جنس سرب.
3. آیا این مهره نیاز به روانکاری دارد؟
بله، در اکثر موارد برای کاهش اصطکاک و افزایش عمر مفید به روانکاری نیاز دارد، مگر اینکه از مواد خودروانکار استفاده شود.
4. چه موادی برای ساخت این مهره مناسب است؟
برنز، فولاد، و پلاستیک‌های مهندسی مانند POM یا PTFE از مواد رایج هستند که با توجه به کاربرد انتخاب می‌شوند. مهره سرب ذوزنقه‌ای برای سرعت بالا مناسب نیست. به دلیل اصطکاک بالا، برای سرعت‌های پایین تا متوسط مناسب‌تر است و برای سرعت بالا معمولاً از پیچ‌های بالسکرو استفاده می‌شود.
منبع: ابرار صنعتی
