طراحی و تحلیل عملکرد مکانیزم یکپارچه یاتاقان و رولراسکرو جهت ایجاد حرکت خطی دقیق

Abstract

هدف این پژوهش، توسعه مکانیزم یکپارچه رولراسکرو و یاتاقان غلتکی به منظور دستیابی به جابجایی خطی با رزولوشن بالا می‌باشد. به همین منظور یک مکانیزم یاتاقان و انتقال قدرت از نوع رولر‌اسکرو به‌طور همزمان بر روی یک پیچ طراحی و تحلیل شد تا بر این اساس، قابلیت تحمل بار محوری و شعاعی بهینه‌سازی شود. یک مدل اولیه برای یاتاقان و انتقال قدرت طراحی و ساخته شد. نتایج نشان دادند که در ابعاد درنظرگرفته شده برای مکانیزم انتقال قدرت، در صورت توقف چرخش غلتک‌ها، گشتاور مورد نیاز برای چرخاندن پیچ تا 9.5 نیوتون‌متر افزایش می‌یابد که این امر می‌تواند منجر به تخریب غلتک‌ها گردد. آزمایش‌ها نشان دادند که با یکسان بودن قطر و گام غلتک-پیچ و جهت معکوس رزوه‌ها، غلتش ایجاد شده و حرکت خطی به صفر می‌رسد. در شرایط ایده‌آل، مقدار حرکت خطی به‌ازای یک دور پیچ 0.2 میلی‌متر اندازه‌گیری شد. در این پژوهش، یک طرح برای یاتاقان و یک طرح برای انتقال قدرت انتخاب گردید. شبیه‌سازی‌های دینامیکی و المان محدود بر روی یاتاقان و انتقال‌قدرت انجام شد. در شبیه‌سازی دینامیکی، انتقال قدرت در سه اندازه مختلف و یاتاقان در یک اندازه بررسی گردید. نتایج نشان دادند که با افزایش بار محوری تا 100 کیلوگرم، سرعت‌خطی مهره و سرعت زاویه‌ای غلتک در گام‌های اولیه به دلیل فشردگی بین رزوه‌ها تا 4.5 درصد کاهش می‌یابد. در شبیه‌سازی المان‌محدود، توانایی تحمل بار محوری یاتاقان رولر‌اسکرو 8 کیلونیوتن و انتقال‌قدرت 7 کیلونیوتن تعیین گردید.