मैकेनिकल असेंबली में सेट स्क्रू के क्या कार्य होते हैं?

यांत्रिक फास्टनिंग में सेट स्क्रू के मूल कार्य की व्याख्या

सेट स्क्रू क्या हैं? एक संरचनात्मक और कार्यात्मक अवलोकन

सेट स्क्रू वे छोटे फास्टनर होते हैं जिनके सिरे नहीं होते और जो अपने पूरे शाफ्ट में फैले होते हैं। ये सामान्य स्क्रू से अलग तरीके से काम करते हैं जो थ्रेडेड छिद्रों में जाते हैं। इसके बजाय, ये लोग शाफ्ट को सीधे उसके त्रिज्या में दबाव डालकर पकड़ते हैं। यहाँ मुख्य काम दो भागों को एक दूसरे के सापेक्ष गति करने से रोकना होता है। यह उन मशीनों में बहुत महत्वपूर्ण होता है जो चलती-फिरती हैं, क्योंकि अगर चीजें सरकने लगें, तो संरेखण की समस्याएँ तुरंत उत्पन्न हो जाती हैं। और जब संरेखण खराब हो जाता है, तो कभी-कभी पूरी प्रणाली भयंकर ढंग से विफल हो सकती है।

सेट स्क्रू कैसे काम करते हैं? क्लैम्पिंग बल और त्रिज्या दबाव की यांत्रिकी

सेट स्क्रूज़ को लगाते समय लगाए गए अक्षीय टोक़ के कारण कसने पर चिमटा बल उत्पन्न होता है। इसके बाद जो होता है वह काफी दिलचस्प है - यह बल वास्तव में अरीय दबाव उत्पन्न करता है, जिससे स्क्रू की नोक और शाफ्ट की सतह थोड़ी विकृत हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप हम जिसे घर्षण लॉक कहते हैं, वह बनता है। अधिकांश लोग उद्योग में इतने व्यापक रूप से उपयोग होने के कारण कप-पॉइंट स्क्रूज़ के साथ काम करते हैं। इनमें शाफ्ट सामग्री में धंसने वाले विशिष्ट कपदार किनारे होते हैं। कुछ इंजीनियर इसके बजाय नॉकर्ड टिप्स को वरीयता देते हैं, क्योंकि इन पर छोटे-छोटे धांसू अतिरिक्त पकड़ प्रदान करते हैं। 2019 में प्रकाशित एक अध्ययन में विभिन्न स्क्रू कॉन्फ़िगरेशन को देखा गया और एक ध्यान देने योग्य बात सामने आई: एक ही टोक़ के अधीन होने पर कप-पॉइंट स्क्रूज़ फ्लैट पॉइंट संस्करणों की तुलना में घूर्णन स्लिप का लगभग 30 प्रतिशत बेहतर प्रतिरोध करते थे। यह तर्कसंगत है, दरअसल, उनके द्वारा शाफ्ट सतह के विरुद्ध उत्पन्न संपर्क क्षेत्र को देखते हुए।

सामग्री, टिप कॉन्फ़िगरेशन, और उनका प्रदर्शन पर प्रभाव

संक्षारक वातावरण में स्टेनलेस स्टील (ग्रेड 18-8) को वरीयता दी जाती है, हालाँकि थर्मल-ब्लैकन एलॉय स्टील की तुलना में इसमें 15–20% अपरूपण शक्ति की कमी होती है।

सामान्य विफलता के तरीके: गतिशील भार के तहत सेट स्क्रू क्यों ढीले हो जाते हैं

कंपन अभी भी वह सबसे प्रमुख कारण है जिसके कारण समय के साथ चीजें ढीली हो जाती हैं, जो कसकर बंधे होने के कारण मिलने वाली प्रारंभिक तनाव को धीरे-धीरे कम कर देता है। उदाहरण के लिए कन्वेयर बेल्ट प्रणालियों जैसी उच्च आरपीएम (RPM) की स्थितियों को लीजिए। लगातार आगे-पीछे की गति इंजीनियरों द्वारा तनाव शिथिलन (stress relaxation) कही जाने वाली स्थिति पैदा करती है। मूल रूप से, धातु यह भूल जाती है कि उसे कहाँ रहना था, और यह 'स्मृति लोप' छह महीने के भीतर ही ASME मानकों के अनुसार कसावट बल (clamping force) में 25% से 40% तक की कमी कर सकता है। फिर घर्षण धर्षण (fretting wear) नामक एक ऐसी घटना होती है जो उन छोटी गतियों के कारण होती है जिन्हें कोई नहीं देखता, जब तक कि नुकसान पेंच के सिरों और उनसे जुड़ी सतहों पर दिखाई न दे। और अगर किसी ने प्रारंभ में पर्याप्त टोक (torque) नहीं लगाया हो? तो धारण शक्ति में 90% तक की गिरावट आ सकती है। तो लोग वास्तव में इसके बारे में क्या करते हैं? अधिकांश रखरखाव टीमें आजकल थ्रेड लॉकिंग यौगिकों (thread locking compounds) का उपयोग करती हैं, साथ ही हर 5,000 घंटे के संचालन के बाद नियमित निरीक्षण करके समस्याओं को शुरुआत में ही पकड़ लेती हैं, ताकि वे आपदा बनने से पहले ही ठीक की जा सकें।

औद्योगिक और सटीक मशीनरी में सेट स्क्रू के प्रमुख अनुप्रयोग

शाफ्ट-टू-हब कनेक्शन: पुली, गियर और कपलिंग्स को सुरक्षित करना

शाफ्ट को हब से जोड़ने के लिए सेट स्क्रू वास्तव में अच्छी तरह से काम करते हैं, जब चीजों को कसकर रहने की आवश्यकता होती है। वे पुली, गियर और कपलिंग जैसे घटकों को ड्राइव शाफ्ट के साथ एक साथ घूमना सुनिश्चित करते हैं। उचित ढंग से स्थापित होने पर, ये छोटे फास्टनर सतह पर दबाव डालते हैं, जिससे एक मजबूत यांत्रिक कनेक्शन बनता है जो अधिक टोक़ के बावजूद नहीं फिसलता। कई मैकेनिक गियर रिड्यूसर एप्लीकेशन में कप पॉइंट सेट स्क्रू को विशेष रूप से उपयोगी पाते हैं क्योंकि वे दिशा में अचानक बदलाव के बावजूद सब कुछ संरेखित रखते हैं। अधिकांश अनुभवी इंजीनियर आपको उन शाफ्ट के साथ इनका उपयोग करने की सलाह देंगे जिन पर नक्कासी (knurling) या स्कोरिंग होती है, क्योंकि उन बनावट वाली सतहों पर पकड़ बेहतर होती है और समय के साथ खिसकने के कारण होने वाले क्षरण (fretting corrosion) की समस्या कम हो जाती है। पारंपरिक कीवे की तुलना में, सेट स्क्रू कम जगह लेते हैं और आमतौर पर कम भागों की आवश्यकता होती है, जिससे तंग जगहों में स्थापना तेज और रखरखाव आसान हो जाता है।

स्वचालन प्रणालियों और सटीक उपकरणों में भूमिका

आजकल स्मार्ट विनिर्माण तेजी से बढ़ रहा है, और इसने रोबोटिक्स, सीएनसी मशीनों और उन स्वचालित असेंबली लाइनों के लिए सेट स्क्रू को लगभग आवश्यक बना दिया है जो अब हर जगह देखी जाती हैं। छोटे आकार का यहाँ विशेष महत्व है क्योंकि यह इंजीनियरों को रोबोटिक आर्म पर सेंसर और एक्चुएटर को ठीक उस स्थान पर रखने की अनुमति देता है जहाँ उनकी आवश्यकता होती है। फ्लैट पॉइंट वाले संस्करण विशेष रूप से उपयोगी होते हैं क्योंकि वे नाजुक पुर्जों को नुकसान पहुँचाए बिना क्लैंपिंग बल को फैला देते हैं। उदाहरण के लिए सेमीकंडक्टर निर्माण लें, जहाँ मशीनें अत्यधिक गति से चल रही होती हैं, फिर भी मिश्र धातु इस्पात के सेट स्क्रू मिलीमीटर के अंशों के भीतर सब कुछ बनाए रखते हैं—यह बड़े और भारी विकल्पों के साथ प्राप्त करना लगभग असंभव है।

कन्वेयर ड्राइव और उच्च घर्षण वाले वातावरण में उपयोग के मामले

खनन उपकरणों और पैकेजिंग मशीनों में उपयोग किए जाने वाले सेट स्क्रू दिन-दिन बहुत कठोर परिस्थितियों का सामना करते हैं। कन्वेयरों पर ड्राइव शाफ्ट्स पर लगातार कंपन के कारण चोट लगती है, जब बेल्ट फिसलते हैं या भारी सामग्री उन पर गिरती है। इसीलिए आजकल कई तकनीशियन उन छोटे नायलॉन इंसर्ट्स वाले हेक्स सॉकेट सेट स्क्रू को तरजीह देते हैं। ये खनन स्थलों के आसपास की धूल में चिपचिपे एडहेसिव्स के टूट जाने की आवश्यकता के बिना ही थ्रेड्स को सुरक्षित रूप से लॉक कर देते हैं। अंतर्राष्ट्रीय यांत्रिक इंजीनियरिंग जर्नल में 2022 में प्रकाशित एक अध्ययन के अनुसार, कुछ खदानों में पारंपरिक स्लॉटेड स्क्रू के स्थान पर कप-पॉइंट स्क्रू पर स्विच करने से कन्वेयर डाउनटाइम लगभग एक चौथाई तक कम हो गया। गर्म प्लास्टिक के साथ काम करने वाले एक्सट्रूडर्स के मामले में, निकललेपित सेट स्क्रू उस परेशान करने वाली गैलिंग प्रभाव का प्रतिरोध करने में कुछ भी नहीं बेहतर है। ये विशेष कोटिंग्स तब भी अपना प्रभाव बरकरार रखती हैं जब उन औद्योगिक मशीनों के अंदर तापमान 650 डिग्री फारेनहाइट तक पहुँच जाता है।

घटक गति को रोकने में तुलनात्मक लाभ और सीमाएँ

सेट स्क्रू के साथ घूर्णी और अक्षीय फिसलन से निपटना

कम टोक़ की स्थितियों के सामना करते समय सेट स्क्रू त्रिज्या और अक्षीय गति दोनों के खिलाफ काफी अच्छा काम करते हैं, क्योंकि वे केंद्रित क्लैम्पिंग बल लगाते हैं जो सबसे महत्वपूर्ण स्थान पर लगभग 300 से 500 psi का दबाव पैदा करता है। इससे गियर अपने शाफ्ट से फिसलने से रुक जाते हैं, जो पैकेजिंग मशीनों के लिए वास्तव में महत्वपूर्ण है। हमने बार-बार देखा है कि लगभग तीन चौथाई घूर्णी फिसलन समस्याओं का कारण नौकरी के लिए गलत तरह के फास्टनर का चयन करना होता है। हालांकि जब बात गंभीर हो जाती है, मान लीजिए जब 1,000 पाउंड से अधिक बल अक्षीय रूप से धकेल रहा होता है, तो सामान्य सेट स्क्रू अब काम नहीं करते। ऐसे समय में इंजीनियरों को पहले चर्चा किए गए पिन किए गए कॉलर जैसे बैकअप विकल्प लाने की आवश्यकता होती है।

कप-पॉइंट सेट स्क्रू का व्यावहारिक उपयोग: कन्वेयर ड्राइव स्थिरता पर केस अध्ययन

सीमेंट संयंत्र के कन्वेयर प्रणालियों में पारंपरिक सपाट-नोक वाले सेट स्क्रू के स्थान पर कठोर कप-पॉइंट सेट स्क्रू के उपयोग से काफी सुधार हुआ। पूरे एक वर्ष की परीक्षण अवधि के दौरान, इन विशिष्ट स्क्रू ने स्प्रोकेट हब के क्षरण को लगभग 40% तक कम कर दिया। इनके बेहतर काम करने का क्या कारण है? अवतल डिज़ाइन उन महत्वपूर्ण शाफ्ट कीवेज़ पर दबाव को बेहतर ढंग से फैला देता है। इसके अलावा, संयंत्रों के दैनिक तापीय प्रसार और संकुचन की प्रक्रिया से गुजरने के बाद भी ये क्लैंपिंग बल को बहुत लंबे समय तक बनाए रखते हैं। सबसे अधिक प्रभावशाली बात रखरखाव दल के साथ घटी थी। उन्होंने ध्यान दिया कि सुविधा के उन बहुत अधिक झटके वाले हिस्सों में ढीले स्क्रू के कारण अप्रत्याशित बंद होने की समस्याएं बहुत कम हो गईं। ऑपरेटर लॉग के अनुसार, संचालन के दौरान किसी स्क्रू के खुल जाने के कारण किसी को भी सब कुछ रोकने की आवश्यकता लगभग 63% कम बार पड़ी।

सेट स्क्रू बनाम कीवेज़ और स्प्लाइन: किस स्थिति में कौन-सा समाधान चुनें

सेट स्क्रू प्रोटोटाइपिंग और उपकरण परिवर्तन के लिए आदर्श हैं जिनमें त्वरित समायोजन की आवश्यकता होती है, जबकि बहुधा शाफ्ट टरबाइन ड्राइव और हाइड्रोलिक पंप लिंकेज के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं जो चरम मरोड़ के संपर्क में आते हैं।

डिज़ाइन में समझौता: कंपन के तहत सादगी बनाम दीर्घकालिक विश्वसनीयता

सेट स्क्रू अन्य स्थापना विधियों की तुलना में निश्चित रूप से चीजों को तेज करते हैं, जिससे समय लगभग 75% तक कम हो जाता है। लेकिन इसमें एक समस्या है - समय के साथ लगातार कंपन के अधीन होने पर वे ढीले होने की प्रवृत्ति रखते हैं। उदाहरण के लिए सीएनसी लेथ स्पिंडल्स को देखें, जहाँ अधिकांश खराबियाँ (लगभग 62%) वास्तव में इसलिए होती हैं क्योंकि थ्रेड पर्याप्त गहराई तक जुड़े नहीं थे, खराब सामग्री के कारण नहीं। इस समस्या से निपटने के लिए, कई दुकानों ने लॉकटाइट 243 थ्रेड लॉकर का उपयोग करने में सफलता पाई है, जो घटकों के आयुष्य को लगभग चार गुना तक बढ़ा सकता है। एक अन्य तरकीब एक-दूसरे के समकोण पर दो स्क्रू स्थापित करना है, जो सरकने की संभावना को लगभग 30% तक कम कर देता है। और याद रखें कि स्थापना में चिकनाई न छोड़ें क्योंकि ग्रीस टोक़ के पठन को प्रभावित करता है। विभिन्न फास्टनिंग विकल्पों के बीच चयन करते समय, यह सोचना फायदेमंद होता है कि शुरूआत में कोई चीज कितनी अच्छी तरह काम करती है और लगातार घूमने वाले मशीन भागों में उसके संचालन के जीवनकाल भर वह कितनी विश्वसनीय रहती है।

सामान्य प्रश्न

सेट स्क्रू का मुख्य कार्य क्या है?

सेट स्क्रू को रेडियल दबाव और क्लैंपिंग बल के माध्यम से मजबूत यांत्रिक पकड़ बनाकर भागों को एक दूसरे के सापेक्ष गति करने से रोकने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

सेट स्क्रू के लिए आम तौर पर उपयोग की जाने वाली सामग्री क्या हैं?

आम सामग्री में मिश्र इस्पात और स्टेनलेस स्टील शामिल हैं। मिश्र इस्पात टिकाऊ होता है और घिसावट का विरोध करता है, जबकि स्टेनलेस स्टील जंग लगने को रोकने में मदद करता है।

सेट स्क्रू कभी-कभी ढीले क्यों हो जाते हैं?

सेट स्क्रू कंपन, तनाव शिथिलता और अपर्याप्त प्रारंभिक टोक़ के कारण ढीले हो सकते हैं। नियमित रखरखाव और थ्रेड-लॉकिंग यौगिक इस समस्या को रोकने में मदद करते हैं।

सेट स्क्रू के कुछ प्रमुख अनुप्रयोग क्या हैं?

सेट स्क्रू का उपयोग शाफ्ट को हब से सुरक्षित करने, रोबोटिक्स, सीएनसी मशीनों और कन्वेयर सिस्टम जैसे तंत्रों में कसे हुए यांत्रिक कनेक्शन की आवश्यकता वाले वातावरण में किया जाता है।

कप-पॉइंट सेट स्क्रू मशीनरी स्थिरता में सुधार कैसे करते हैं?

कप-पॉइंट सेट स्क्रू स्प्रोकेट हब और अन्य घटकों पर दबाव को बड़े सतह क्षेत्र में फैलाकर, क्लैंपिंग बल बनाए रखकर और घिसावट को कम करके स्थिरता में सुधार करते हैं।