다양한 스크류 너트, 선택이 중요하다!

스크류 너트는 리드스크류 어셈블리의 핵심 부품이다. 이것은 회전 요소(모터와 스크류)와 선형 이동 하중 사이의 연결 역할을 하 여 회전 운동에서 선형 운동을 달성한다. 리드스크류의 효율성은 너트와 스크류 사이의 윤활(또는 마찰 계수)에 따라 달라진다. 용도에 따라 다양한 윤활 옵션이 있다.

스크류 수준에서 최대 성능이 필요한 경우 Kerkote 및 Black Ice TFE 코팅은 매우 균일한 윤활 분포를 제공하고 너트와 스크류 사이의 마찰을 약 30%까지 줄여준다. Kerkote 및 Black Ice TFE 코팅은 모두 건식 윤활의 장점을 제공한다. 유지 보수가 필요 없는 이 코팅은 제품의 수명을 지속하도록 설계되었다. 추가 윤활제 없이 사용하도록 고안되었으며, 이는 스크류 구동 드라이브의 가장 일반적인 고장인 윤활 고장을 사실상 없애 준다.

너트/스크류 인터페이스에서 최대 윤활 효과를 달성하는 Kerkote 무보수(maintenance-free) 코팅과 함께 모든 Kerk 리 드스크류 너트는 맞춤형 복합 Kerkite 복합 자체 윤활 폴리머를 특징으로 한다. Kerkite 폴리머는 사출 성형을 통해 제공되는 비용 및 설계 이점과 함께 탁월한 마모 특성을 제공하는 고성능 재 료 제품군이다.

마찰 고려 사항

리드스크류의 효율성은 스크류가 회전 에너지(토크)를 선형 운동 으로 얼마나 잘 변환하는지를 나타낸다.

스크류(나선 각도가 고정됨)에서 효율성은 주로 스크류와 너트 사이의 접촉 영역에 의해 생성되는 마찰에 의해 영향을 받는다. 과거의 전통적인 너트 재료는 필요한 내부 스크류산 가공에 적합한 청동 또는 황동이었고 물리적 안정성과 윤활성 사이의 전통적 인 절충안이었다. 리드스크류의 너트를 위한 훨씬 더 나은 재료는 윤활 처리된 열가소성 재료이다. 새롭게 엔지니어링 된 열가소성 수지의 발전으로 나사산은 보다 낮은 전체 마찰 계수로 이동할 수 있다. (그림1 참고)

애플리케이션 고려사항

일반적으로 고객의 성능 사양에는 모션 매개변수(부하, 속도, 방향, 듀티 사이클 등), 환경 조건(온도, 화학 물질, 복사, 진공, 부식 등), 기대 수명 및 생산 수량 비용 목표가 포함된다

축방향 하중과 임계 속도를 확인하는 것 외에도 최상의 너트 재료 선택을 보장하기 위한 첫 번째 단계는 PV(Pressure-Velocity; 압 력 속도) 계수를 계산하는 것이다. 압력 속도는 모든 열가소성 수 지의 기본 속성이며 폴리머 구성에 따라 다르다. 리드스크류 애플 리케이션의 PV는 리드스크류와 너트 사이의 인터페이스 표면 속도와 하중을 기반으로 계산된 값이다

‘PV 한계(Limiting PV)’는 부품의 형상과 같은 물리적 특성을 손상시키기 전에 플라스틱이 견딜 수 있는 열 발생량을 특성화하기 위해 제조업체에서 사용하는 용어이다. 모든 플라스틱에는 제조 업체가 정의한 최대 PV 값이 있으며 특정 상황에서만 초과해야 한다. 제조업체의 PV 한계 값은 어셈블리의 적절한 부하, 속도 및 듀티 사이클에 대한 결정을 내리는 데 고려되어야 한다.

적절한 PV 내에서 설계함으로써 리드스크류에서 작동하는 너 트에 일반적인 선형 마모가 발생한다. Kerkite 복합 폴리머는 가 장 까다로운 고객의 요구사항을 충족하기 위해 광범위한 PV 값으 로 제공된다. (그림2 참고)

비정질 대 반결정질

서로 다른 열가소성 중합체를 구분하는 정의적인 특성은 이들이 무정형 또는 반결정으로 간주되는지 여부다. Kerkite 재료는 조직 화되고 촘촘하게 채워진 분자 사슬을 나타내는 중합체인 반결정 성 열가소성 수지 부류에 속한다. (그림3 참고).

결정성(crystallinity) 영역을 구결정(spherulites) 이라고 하며 결정 영역 사이에 존재하는 비정질 영역과 함께 모양과 크기가 다양할 수 있다. 그 결과 정의된 융점을 초래하는 고도로 조직화된 분자 구조가 생성된다. 그들은 온도 상승에 따라 점차적으로 부드러워지지 않는다. 대신, 반결정 물질은 주어진 양의 열이 흡수될 때까지 고체 상태를 유지한 다음 빠르게 저점도 액체로 변한다.

이러한 폴리머는 흐름이 이방성(anisotropic)이므로 흐름이 아닌 흐름에 대해 더 큰 수축을 나타내기 때문에 때때로 일부 치수 불안정성이 발생할 수 있다. 반결정성 열가소성 플라스틱은 물성 면에서 강도, 내마모성, 내화학성이 우수하지만 일반적으로 내충격성이 부족하다. 또한 결정화도는 폴리머의 많 은 특성에 영향을 줄 수 있다.

반결정질 폴리머(semi-crystalline polymers)는 조직화되고 촘촘하게 채워진 분자 사슬을 나타내는 반면, 비정질 플라스틱의 폴리머 사슬은 더 질서가 없다. 이러한 유형의 물질에서 분자는 무작위로 배 향되고 서로 얽혀 있어 녹을 수 있는 온도 범위를 갖게 된다.

이러한 폴리머는 흐름이 등방성(isotropic)이므 로 흐름 방향으로 균일하게 수축하고 흐름을 가로지른다. 이는 일반적으로 수축이 적고 뒤틀림 경향이 적다. 특성 측면에서 비정질 중합체는 일반적으로 내충격성이 더 우수하지만 응력 균열이 발생하기 쉽고 피로 저항성이 낮다. 재료 성능, 특성 및 비용에 대한 개요 요약으로 오른쪽의 열가소성 삼각형을 참 조하면 된다. (그림 4 참고)

리드스크류는 극한의 온도, 화학적 또는 부식성 대 기, 방사선, 진공, 유체 및 습기와 같은 광범위한 작동 조건에 노출될 수 있다. 목표는 모션 성능, 환경적 견고성, 작동 수명 및 비용 제약에 대한 높은 표준을 충족하는 적절한 혼합 너트 재료를 사용하는 것이다.

Kerk는 열악한 환경에서 작동하도록 설계된 맞춤형 엔지니어링 폴리머를 제공함으로써 고온, 고하 중, 고듀티사이클 응용 분야의 문제에 대한 솔루션 을 갖고 있다. 애플리케이션에 따라 여러 고려할 요소가 있다. 일반적인 애플리케이션 요구 사항은 오른쪽 가이드를 참조하면 된다.

자료제공: Haydon Kerk Pittman(www.haydonkerkpittman.com)