पेंच (सरल मशीन)

एक पेंच के संचालन को दर्शाने वाला एनिमेशन। जैसे ही स्क्रू शाफ्ट घूमता है, अखरोट (हार्डवेयर) शाफ्ट के साथ रैखिक रूप से चलता है। यह एक प्रकार है जिसे सीसे का पेंच कहा जाता है।

1912 से एक पेंच की कार्रवाई को प्रदर्शित करने के लिए स्कूलों में इस्तेमाल की जाने वाली मशीन। इसमें एक थ्रेडेड शाफ्ट होता है जो एक स्थिर माउंट में थ्रेडेड छेद के माध्यम से होता है। जब दाहिनी ओर क्रैंक घुमाया जाता है, शाफ्ट छेद के माध्यम से क्षैतिज रूप से चलता है।

एक पेंच एक तंत्र है जो घूर्णी गति को रैखिक गति में परिवर्तित करता है, और एक टोक़ (घूर्णी बल) को एक रैखिक बल में परिवर्तित करता है।^[1] यह छह शास्त्रीय सरल मशीनों में से एक है। सबसे आम रूप में एक बेलनाकार शाफ्ट होता है जिसमें पेचदार खांचे या लकीरें होती हैं जिन्हें बाहर के धागे कहा जाता है।^[2]^[3] पेंच किसी अन्य वस्तु या माध्यम में एक छेद के माध्यम से गुजरता है, छेद के अंदर धागे के साथ जो पेंच के धागे के साथ जाल होता है। जब स्क्रू के शाफ्ट को स्थिर थ्रेड्स के सापेक्ष घुमाया जाता है, तो स्क्रू अपने आस-पास के माध्यम के सापेक्ष अपनी धुरी पर चलता है; उदाहरण के लिए लकड़ी के पेंच को घुमाने से वह लकड़ी में बदल जाता है। स्क्रू तंत्र में, या तो स्क्रू शाफ्ट एक स्थिर वस्तु में एक थ्रेडेड छेद के माध्यम से घूम सकता है, या एक थ्रेडेड कॉलर जैसे नट एक स्थिर स्क्रू शाफ्ट के चारों ओर घूम सकता है।^[4]^[5] ज्यामितीय रूप से, एक पेंच को एक बेलन के चारों ओर लपेटे हुए एक संकीर्ण आनत तल के रूप में देखा जा सकता है।^[1]

अन्य साधारण मशीनों की तरह एक पेंच बल को बढ़ा सकता है; शाफ्ट पर एक छोटा घूर्णी बल (टोक़) एक भार पर एक बड़ा अक्षीय बल लगा सकता है। पिच (पेंच) जितनी छोटी होगी (स्क्रू के धागों के बीच की दूरी), उतना ही अधिक यांत्रिक लाभ (आउटपुट और इनपुट बल का अनुपात)। थ्रेडेड फास्टनरों में वस्तुओं को एक साथ रखने के लिए स्क्रू का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और कंटेनरों, विज़, पेंच जैक और प्रेस को छोड़ो के लिए पेंच का शीर्ष जैसे उपकरणों में।

अन्य तंत्र जो एक ही सिद्धांत का उपयोग करते हैं, जिन्हें पेंच भी कहा जाता है, जरूरी नहीं कि शाफ्ट या धागे हों। उदाहरण के लिए, एक पेंचकश एक हेलिक्स के आकार की छड़ है जिसमें एक नुकीला बिंदु होता है, और एक आर्किमिडीज़ का स्क्रू एक पानी का पंप होता है जो पानी को ऊपर की ओर ले जाने के लिए एक घूमने वाले हेलिकल कक्ष का उपयोग करता है। सभी पेंचों का सामान्य सिद्धांत यह है कि घूर्णन हेलिक्स रैखिक गति का कारण बन सकता है।

इतिहास

प्राचीन रोमन जैतून प्रेस में लकड़ी का पेंच

स्क्रू अंतिम सरल मशीनों में से एक थी जिसका आविष्कार किया गया था।^[6] यह पहली बार नव असीरियन काल (911-609) ईसा पूर्व के दौरान मेसोपोटामिया में दिखाई दिया,^[7] और फिर बाद में प्राचीन मिस्र और प्राचीन ग्रीस में दिखाई दिया।^[8]^[9]

अभिलेखों से पता चलता है कि पानी के पेंच, या पेंच पंप का पहली बार उपयोग प्राचीन मिस्र में किया गया था,^[10]^[11] ग्रीक दार्शनिक आर्किमिडीज द्वारा 234 ईसा पूर्व के आसपास आर्किमिडीज पेंच पानी पंप का वर्णन करने से कुछ समय पहले।^[12] आर्किमिडीज ने एक मशीन के रूप में पेंच का सबसे पहला सैद्धांतिक अध्ययन लिखा,^[13] और माना जाता है कि प्राचीन ग्रीस में पेंच का परिचय दिया था।^[9]^[14] ईसा पूर्व पहली शताब्दी तक स्क्रू प्रेस और आर्किमिडीज के स्क्रू के रूप में स्क्रू का उपयोग किया जाने लगा था।^[10]

ग्रीक दार्शनिकों ने पेंच को सरल मशीनों में से एक के रूप में परिभाषित किया और इसके (आदर्श) यांत्रिक लाभ की गणना कर सकते थे।^[15] उदाहरण के लिए, अलेक्जेंड्रिया के हेरोन (52 ईस्वी) ने पेंच को उन पांच तंत्रों में से एक के रूप में सूचीबद्ध किया जो गति में लोड सेट कर सकते थे, इसे एक सिलेंडर के चारों ओर लिपटे एक झुकाव वाले विमान के रूप में परिभाषित किया, और इसके निर्माण और उपयोगों का वर्णन किया,^[16] जिसमें महिला पेंच धागे काटने के लिए एक नल का वर्णन शामिल है।^[17]

क्योंकि उनके जटिल पेचदार आकार को श्रमसाध्य रूप से हाथ से काटना पड़ता था, प्राचीन दुनिया में स्क्रू का उपयोग केवल कुछ मशीनों में लिंकेज के रूप में किया जाता था। पेंच काटने वाला खराद विकसित होने के बाद, स्क्रू फास्टनरों का उपयोग केवल 15वीं शताब्दी में घड़ियों में किया जाने लगा।^[18] इस समय के आसपास ड्रिलिंग और चलती सामग्री (पानी के अलावा) पर पेंच भी स्पष्ट रूप से लागू किया गया था, जब बरमा (ड्रिल) और ड्रिल की छवियां यूरोपीय चित्रों में दिखाई देने लगीं।^[12]स्क्रू सहित सरल मशीनों का पूर्ण गतिशील सिद्धांत, इतालवी वैज्ञानिक गैलीलियो गैलीली द्वारा 1600 में ले मेकैनिके (यांत्रिकी पर) में तैयार किया गया था।^[9]^: 163^[19]

लीड और पिच

लीड और पिच सिंगल-स्टार्ट स्क्रू में समान होते हैं, लेकिन मल्टीपल-स्टार्ट स्क्रू में भिन्न होते हैं

स्क्रू के धागों की महीनता या खुरदरापन दो निकट संबंधित मात्राओं द्वारा परिभाषित किया जाता है:^[5]

*लीड को अक्षीय दूरी (स्क्रू की धुरी के समानांतर) के रूप में परिभाषित किया गया है, स्क्रू शाफ्ट के एक पूर्ण क्रांति (360°) में यात्रा करता है। सीसा पेंच के यांत्रिक लाभ को निर्धारित करता है; सीसा जितना छोटा होगा, यांत्रिक लाभ उतना ही अधिक होगा।^[20]

पिच को आसन्न धागे के शिखर के बीच अक्षीय दूरी के रूप में परिभाषित किया गया है।

अधिकांश स्क्रू में, जिन्हें "सिंगल स्टार्ट" स्क्रू कहा जाता है, जिनके चारों ओर एक ही पेचदार धागा लिपटा होता है, लेड और पिच बराबर होते हैं। वे केवल "मल्टीपल स्टार्ट" स्क्रू में भिन्न होते हैं, जिनमें कई आपस में जुड़े धागे होते हैं। इन शिकंजे में सीसा पिच के गुणनफल के बराबर होता है। मल्टीपल-स्टार्ट स्क्रू का उपयोग तब किया जाता है जब किसी दिए गए रोटेशन के लिए एक बड़ी रैखिक गति वांछित होती है, उदाहरण के लिए बोतलों पर स्क्रू कैप और बॉलपॉइंट कलम।

मनमानी

Right-हाथ और बाएं हाथ के पेंच धागे

स्क्रू के धागे का हेलिक्स दो संभावित दिशाओं में मुड़ सकता है, जिसे मनमानी के रूप में जाना जाता है। अधिकांश पेंच धागे उन्मुख होते हैं ताकि जब ऊपर से देखा जाए, तो पेंच शाफ्ट दर्शक से दूर चला जाता है (पेंच कड़ा हो जाता है) जब दक्षिणावर्त दिशा में घुमाया जाता है।^[21]^[22] इसे दाहिने हाथ (आरएच) धागे के रूप में जाना जाता है, क्योंकि यह दाहिने हाथ की पकड़ के नियम का पालन करता है: जब दाहिने हाथ की उंगलियां घुमाव की दिशा में शाफ्ट के चारों ओर घुमाई जाती हैं, तो अंगूठा गति की दिशा में इंगित करेगा। शाफ़्ट। विपरीत दिशा में उन्मुख थ्रेड्स को लेफ्ट-हैंडेड (एलएच) के रूप में जाना जाता है।

आम परिपाटी के अनुसार, स्क्रू थ्रेड्स के लिए दायां हाथ डिफ़ॉल्ट हैंडनेस है।^[21] इसलिए, अधिकांश थ्रेडेड भागों और फास्टनरों में दाहिने हाथ के धागे होते हैं। दाएं हाथ के धागे मानक क्यों बन गए, इसकी एक व्याख्या यह है कि दाएं हाथ के व्यक्ति के लिए, दाएं हाथ के पेंच को पेचकस से कसना बाएं हाथ के पेंच को कसने की तुलना में आसान है, क्योंकि यह हाथ की मजबूत सुपरिनेटर मांसपेशी का उपयोग करता है बजाय इसके कमजोर प्रोनेटर पेशी।^[21] चूंकि अधिकांश लोग दाएं हाथ के हैं, दाएं हाथ के धागे थ्रेडेड फास्टनरों पर मानक बन गए हैं।

एकल में स्क्रू लिंकेज अपवाद हैं, वे राइट- या लेफ्ट हैंड के हो सकते हैं, जिसके आधार पर यह अधिक लागू होता है। कुछ अन्य छात्राओं में बाएं हाथ के साउंडट्रैक का भी उपयोग किया जाता है:

जहां एक शाफ्ट के घूमने से एक पारंपरिक दाएं हाथ का नट ढीला हो जाता है, बजाय प्रीसेशन (मैकेनिकल) के कारण कसने के लिए। उदाहरणों में शामिल:
- साइकिल पर साइकिल पेडल^[21]^[23]
- बाएं हाथ का पेंच एक गोलाकार आरी ब्लेड या बेंच ग्राइंडर व्हील को पकड़े हुए है।
कुछ उपकरणों में जिनके दोनों सिरों पर धागे होते हैं, जैसे टर्नबकल और हटाने योग्य पाइप खंड। इन भागों में एक दाएं हाथ का और एक बाएं हाथ का धागा होता है, जिससे टुकड़ा घुमाने से एक ही समय में दोनों धागे कस जाते हैं या ढीले हो जाते हैं।
खतरनाक गलत कनेक्शनों को रोकने के लिए कुछ गैस आपूर्ति कनेक्शनों में। उदाहरण के लिए गैस वेल्डिंग में ज्वलनशील गैस आपूर्ति लाइन बाएं हाथ के धागों से जुड़ी होती है, इसलिए इसे गलती से ऑक्सीजन की आपूर्ति के साथ स्विच नहीं किया जाएगा, जो दाएं हाथ के धागों का उपयोग करता है।
उन्हें जनता के लिए अनुपयोगी बनाने के लिए (इस प्रकार चोरी को हतोत्साहित करने के लिए), कुछ रेलवे और मेट्रो स्टेशनों में बाएं हाथ के प्रकाश बल्बों का उपयोग किया जाता है।^[21]
कहा जाता है कि ताबूत के ढक्कन पारंपरिक रूप से बाएं हाथ के शिकंजे से पकड़े जाते थे।^[21]^[24]^[25]

पेच धागे

विभिन्न प्रयोजनों के लिए नियोजित पेंचों में धागे के विभिन्न आकार (प्रोफाइल) का उपयोग किया जाता है। स्क्रू थ्रेड्स को मानकीकृत किया जाता है ताकि विभिन्न निर्माताओं द्वारा बनाए गए पुर्जे सही ढंग से मिल सकें।

धागा कोण

थ्रेड एंगल शामिल कोण है, जिसे थ्रेड के दो असर वाले चेहरों के बीच अक्ष के समानांतर एक सेक्शन में मापा जाता है। अक्षीय भार बल और सामान्य असर वाली सतह के बीच का कोण लगभग थ्रेड कोण के आधे के बराबर होता है, इसलिए थ्रेड कोण का स्क्रू के घर्षण और दक्षता के साथ-साथ पहनने की दर और ताकत पर बहुत प्रभाव पड़ता है। थ्रेड एंगल जितना बड़ा होगा, लोड वेक्टर और सामान्य सतह के बीच का कोण उतना ही बड़ा होगा, इसलिए दिए गए लोड को सपोर्ट करने के लिए थ्रेड्स के बीच सामान्य बल जितना बड़ा होगा। इसलिए, थ्रेड एंगल बढ़ने से स्क्रू का घर्षण और घिसाव बढ़ जाता है।

भार बल द्वारा क्रिया किए जाने पर बाहर की ओर मुड़ी हुई थ्रेड बियरिंग सतह, अखरोट पर एक रेडियल (बाहरी) बल भी लागू करती है, जिससे तन्यता तनाव होता है। यह रेडियल फटने वाला बल बढ़ते थ्रेड कोण के साथ बढ़ता है। यदि अखरोट सामग्री की तन्य शक्ति अपर्याप्त है, तो बड़े थ्रेड कोण वाले अखरोट पर अत्यधिक भार अखरोट को विभाजित कर सकता है।

थ्रेड एंगल का थ्रेड्स की ताकत पर भी प्रभाव पड़ता है; बड़े कोण वाले धागों की जड़ उनके आकार की तुलना में चौड़ी होती है और मजबूत होती है।

स्क्रू थ्रेड्स के मानक प्रकार: (ए) वी, (बी) अमेरिकन नेशनल, (सी) ब्रिटिश स्टैंडर्ड, (डी) स्क्वायर, (ई) एक्मे, (एफ) बट्रेस, (जी) नक्कल

धागे के प्रकार

थ्रेडेड फास्टनरों में, बड़ी मात्रा में घर्षण स्वीकार्य होता है और आमतौर पर फास्टनर को खोलने से रोकने के लिए आवश्यक होता है।^[5] इसलिए फास्टनरों में इस्तेमाल होने वाले धागों में आमतौर पर 60° का बड़ा धागा कोण होता है:

(ए) वी धागा - इनका उपयोग स्वयं टैप करने वाला पेंच जैसे लकड़ी के स्क्रू और शीट मेटल स्क्रू में किया जाता है, जिसमें छेद को काटने के लिए तेज धार की आवश्यकता होती है, और जहां यह सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त घर्षण की आवश्यकता होती है कि स्क्रू स्थिर रहे, जैसे सेट पेंच और एडजस्टमेंट स्क्रू में, और जहां पिरोया हुआ पाइप ज्वाइंट्स की तरह जॉइंट को फ्लुइड टाइट होना चाहिए।
(बी) अमेरिकी नागरिक - इसे लगभग समान एकीकृत धागा मानक से बदल दिया गया है। इसमें V थ्रेड के समान 60° थ्रेड एंगल है लेकिन फ्लैट रूट के कारण मजबूत है। बोल्ट, नट और विभिन्न प्रकार के फास्टनरों में उपयोग किया जाता है।
(सी) मीट्रिक धागा - ये धागे आईएसओ और डीआईएन मानकों के लिए निर्दिष्ट और सामान्य हैं।
(डी) व्हिटवर्थ या ब्रिटिश मानक - यूनिफाइड थ्रेड स्टैंडर्ड द्वारा प्रतिस्थापित बहुत समान ब्रिटिश मानक।

मशीन लिंकेज जैसे लीड स्क्रू या जैकस्क्रू में, इसके विपरीत, घर्षण को कम किया जाना चाहिए।^[5] इसलिए छोटे कोण वाले धागे का उपयोग किया जाता है:

(ङ) चौकोर धागा - यह 0 ° थ्रेड कोण के साथ सबसे मजबूत और सबसे कम घर्षण धागा है,[5] और अखरोट को फोड़ने की शक्ति लागू नहीं करता है। हालांकि इसे बनाना मुश्किल है, किनारों को काटने की आवश्यकता के कारण एकल बिंदु काटने के उपकरण की आवश्यकता होती है।[5]इसका उपयोग उच्च-लोड अनुप्रयोगों जैसे कि जैकस्क्रू और लीड स्क्रू में किया जाता है, लेकिन इसे ज्यादातर एक्मे थ्रेड द्वारा बदल दिया गया है। एक छोटे 5° थ्रेड कोण के साथ एक संशोधित वर्ग धागा कभी-कभी इसके बजाय उपयोग किया जाता है, जो कि निर्माण के लिए सस्ता है।
'(एफ) एक्मे धागा' - इसके 28° थ्रेड एंगल के साथ इसमें स्क्वायर थ्रेड की तुलना में अधिक घर्षण होता है, लेकिन निर्माण करना आसान होता है और इसे पहनने के लिए समायोजित करने के लिए विभाजित अखरोट के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है।[5] यह व्यापक रूप से लेथ जैसी मशीनों में वीज़, सी क्लैंप, वाल्व, कैंची जैक और लीड स्क्रू में उपयोग किया जाता है।
(जी) बटन धागा - इसका उपयोग उच्च-लोड अनुप्रयोगों में किया जाता है जिसमें लोड बल केवल एक दिशा में लगाया जाता है, जैसे स्क्रू जैक।[5] बियरिंग सतह के 0° कोण के साथ यह वर्गाकार धागे जितना ही कुशल है लेकिन मजबूत और निर्माण में आसान है।
(ज) अंगुली का धागा - एक चौकोर धागे के समान जिसमें कोनों को नुकसान से बचाने के लिए गोल किया गया है, यह भी इसे उच्च घर्षण देता है। कम शक्ति वाले अनुप्रयोगों में इसे शीट स्टॉक से रोलिंग (धातु कार्य) द्वारा सस्ते में निर्मित किया जा सकता है। इसका उपयोग प्रकाश बल्ब और सॉकेट में किया जाता है।

उपयोग

एक पेंच वाहक बल्क सामग्री को स्थानांतरित करने के लिए घूर्णन हेलीकल स्क्रू ब्लेड का उपयोग करता है।

इसकी स्व-लॉकिंग संपत्ति के कारण (नीचे देखें) स्क्रू का व्यापक रूप से थ्रेडेड फास्टनरों में वस्तुओं या सामग्रियों को एक साथ रखने के लिए उपयोग किया जाता है: लकड़ी का स्क्रू, शीट मेटल स्क्रू, स्टड और बोल्ट और नट।

स्व-लॉकिंग संपत्ति अन्य अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में स्क्रू के उपयोग के लिए भी महत्वपूर्ण है, जैसे कॉर्कस्क्रू, स्क्रू टॉप कंटेनर ढक्कन, थ्रेडेड पाइप ज्वाइंट, वाइस, सी-क्लैंप और स्क्रू जैक।
वर्म गियर, लेड स्क्रू, बॉल स्क्रू और रोलर स्क्रू में पावर ट्रांसफर करने के लिए स्क्रू का उपयोग मशीनों में लिंकेज के रूप में भी किया जाता है। उनकी कम दक्षता के कारण, स्क्रू लिंकेज का उपयोग शायद ही कभी उच्च शक्ति को ले जाने के लिए किया जाता है, लेकिन अधिक बार कम शक्ति में नियोजित किया जाता है, पोजिशनिंग एक्ट्यूएटर्स जैसे आंतरायिक उपयोग।
आर्किमिडीज के स्क्रू, बरमा (ड्रिल), और स्क्रू कन्वेयर में सामग्री को स्थानांतरित करने के लिए घूर्णन पेचदार पेंच ब्लेड या कक्षों का उपयोग किया जाता है।
माइक्रोमीटर (डिवाइस) बड़ी त्रुटिहीनता के साथ लंबाई मापने के लिए एक त्रुटिहीन कैलिब्रेटेड स्क्रू का उपयोग करता है।

पेंच प्रोपेलर, हालांकि यह नाम स्क्रू साझा करता है, उपरोक्त प्रकार के स्क्रू से बहुत भिन्न भौतिक सिद्धांतों पर काम करता है, और इस लेख की जानकारी इस पर लागू नहीं होती है।

दूरी बदली

रैखिक दूरी $d\,$ एक स्क्रू शाफ्ट चलता है जब इसे कोण के माध्यम से घुमाया जाता है $\alpha \,$ डिग्री है:

d=l{\frac {\alpha }{360^{\circ }}}\,

कहाँ $l\,$ पेंच का नेतृत्व है।

एक साधारण मशीन के दूरी अनुपात को उस दूरी के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है जिस पर लागू बल चलता है और लोड चलता है। एक पेंच के लिए यह वृत्ताकार दूरी d का अनुपात है_inशाफ्ट के किनारे पर एक बिंदु रैखिक दूरी d तक जाता है_outशाफ़्ट चलता है। यदि r शाफ्ट की त्रिज्या है, तो एक चक्कर में स्क्रू की रिम पर एक बिंदु 2πr की दूरी तय करता है, जबकि इसका शाफ्ट लीड दूरी l द्वारा रैखिक रूप से चलता है। तो दूरी अनुपात है

{\mbox{distance ratio}}\equiv {\frac {d_{in}}{d_{out}}}={\frac {2\pi r}{l}}\,

घर्षण रहित यांत्रिक लाभ

एक स्क्रू जैक। जब शीर्ष पर छेद में एक बार डाला जाता है और मुड़ता है तो यह भार बढ़ा सकता है

स्क्रू के यांत्रिक लाभ MA को अक्षीय आउटपुट बल F के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है_outघूर्णी बल F के भार पर शाफ्ट द्वारा लागू किया गया_inइसे घुमाने के लिए शाफ्ट के रिम पर लगाया जाता है। बिना घर्षण वाले स्क्रू के लिए (जिसे एक आदर्श स्क्रू भी कहा जाता है), ऊर्जा के संरक्षण से, इनपुट बल द्वारा स्क्रू पर किए गए कार्य को स्क्रू द्वारा भार बल पर किए गए कार्य के बराबर होता है:

W_{in}=W_{out}\,

कार्य उस बल के गुणनफल के बराबर होता है जिस दूरी से वह कार्य करता है, इसलिए पेंच के एक पूर्ण चक्कर में किया गया कार्य है $W_{in}=2\pi rF_{in}\,$ और भार पर किया गया कार्य है $W_{out}=lF_{out}\,$ . तो पेंच का आदर्श यांत्रिक लाभ दूरी अनुपात के बराबर है:

$\mathrm {MA} _{ideal}\equiv {\frac {F_{out}}{F_{in}}}={\frac {2\pi r}{l}}\,$

यह देखा जा सकता है कि स्क्रू का यांत्रिक लाभ उसके लेड पर निर्भर करता है। इसके धागों के बीच की दूरी जितनी छोटी होती है, यांत्रिक लाभ उतना ही बड़ा होता है, और दिए गए बल के लिए स्क्रू जितना बड़ा बल लगा सकता है। हालाँकि अधिकांश वास्तविक स्क्रू में बड़ी मात्रा में घर्षण होता है और उनका यांत्रिक लाभ उपरोक्त समीकरण द्वारा दिए गए से कम होता है।

टॉर्क फॉर्म

पेंच पर लगाया गया घूर्णी बल वास्तव में एक बल आघूर्ण है $T_{in}=F_{in}r\,$ . इस वजह से, स्क्रू को घुमाने के लिए आवश्यक इनपुट बल इस बात पर निर्भर करता है कि इसे शाफ्ट से कितनी दूर लगाया गया है, शाफ्ट से दूर, इसे मोड़ने के लिए कम बल की आवश्यकता होती है। स्क्रू पर लगने वाला बल आमतौर पर रिम पर लागू नहीं होता जैसा कि ऊपर माना गया है। यह अक्सर लीवर के किसी रूप द्वारा लगाया जाता है; उदाहरण के लिए एक बोल्ट को रिंच द्वारा घुमाया जाता है जिसका हैंडल लीवर के रूप में कार्य करता है। इस मामले में यांत्रिक लाभ की गणना उपरोक्त समीकरण में r के लिए लीवर आर्म की लंबाई का उपयोग करके की जा सकती है। इस बाह्य कारक आर को उपरोक्त समीकरण से टोक़ के संदर्भ में लिखकर हटाया जा सकता है:

{\frac {F_{out}}{T_{in}}}={\frac {2\pi }{l}}\,

वास्तविक यांत्रिक लाभ और दक्षता

गतिमान और स्थिर धागों के बीच स्लाइडिंग संपर्क के बड़े क्षेत्र के कारण, स्क्रू में आमतौर पर बड़े घर्षण ऊर्जा नुकसान होते हैं। यहां तक कि अच्छी तरह से चिकनाई वाले जैक पेंच में केवल 15% - 20% की यांत्रिक दक्षता होती है, उन्हें मोड़ने में लगाया गया बाकी काम घर्षण के कारण खो जाता है। जब घर्षण शामिल किया जाता है, तो यांत्रिक लाभ अब दूरी अनुपात के बराबर नहीं होता है बल्कि पेंच की दक्षता पर भी निर्भर करता है। ऊर्जा संरक्षण से कार्य (भौतिकी) डब्ल्यू_inइनपुट बल द्वारा स्क्रू पर किए गए इसे घुमाने से भार W को स्थानांतरित करने के कार्य के योग के बराबर होता है_out, और काम घर्षण डब्ल्यू द्वारा गर्मी के रूप में छितराया हुआ है_fricपेंच में

W_{in}=W_{out}+W_{fric}\,

यांत्रिक दक्षता η 0 और 1 के बीच एक आयाम रहित संख्या है जिसे आउटपुट कार्य के इनपुट कार्य के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है

\eta =W_{out}/W_{in}\,

W_{out}=\eta W_{in}\,

कार्य (भौतिकी) को स्थानांतरित दूरी से गुणा बल के रूप में परिभाषित किया गया है, इसलिए $W_{in}=F_{in}d_{in}\,$ और $W_{out}=F_{out}d_{out}\,$ और इसलिए

F_{out}d_{out}=\eta F_{in}d_{in}\,

{\frac {F_{out}}{F_{in}}}=\eta {\frac {d_{in}}{d_{out}}}\,

$MA={\frac {F_{out}}{F_{in}}}=\eta {\frac {2\pi r}{l}}\,$

या टोक़ के संदर्भ में

गणित>\frac {F_{बाहर}}{T_{में}} = \frac {2 \pi \eta}{l} \qquad \, </math>

तो दक्षता द्वारा एक वास्तविक पेंच का यांत्रिक लाभ एक आदर्श, घर्षण रहित पेंच में क्या होगा से कम हो जाता है गणित>\एटा \,</गणित>। उनकी कम दक्षता के कारण, संचालित मशीनरी में शिकंजे का उपयोग अक्सर बड़ी मात्रा में शक्ति को स्थानांतरित करने के लिए लिंकेज के रूप में नहीं किया जाता है, लेकिन अधिक बार पोजिशनर्स में उपयोग किया जाता है जो रुक-रुक कर काम करते हैं।^[5]

स्व-लॉकिंग संपत्ति

बड़े घर्षण बल व्यावहारिक उपयोग में स्व-लॉकिंग होने के लिए अधिकांश शिकंजा का कारण बनते हैं, जिन्हें गैर-पारस्परिक या गैर-ओवरहालिंग भी कहा जाता है। इसका मतलब यह है कि शाफ्ट पर एक टोक़ लगाने से यह मुड़ जाएगा, लेकिन शाफ्ट के खिलाफ अक्षीय भार बल की कोई भी मात्रा इसे दूसरे तरीके से वापस करने का कारण नहीं बनेगी, भले ही लागू टोक़ शून्य हो। यह कुछ अन्य सरल मशीनों के विपरीत है जो पारस्परिक या गैर-लॉकिंग हैं, जिसका अर्थ है कि यदि भार बल काफी अधिक है तो वे पीछे की ओर या ओवरहाल चले जाएंगे। इस प्रकार, मशीन का उपयोग किसी भी दिशा में किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक उत्तोलक में, यदि लोड एंड पर बल बहुत बड़ा है तो यह लागू बल पर काम करते हुए पीछे की ओर जाएगा। अधिकांश स्क्रू को स्व-लॉकिंग के लिए डिज़ाइन किया गया है, और शाफ्ट पर टॉर्क के अभाव में वे जिस भी स्थिति में बचे हैं, वहीं रहेंगे। हालांकि, पर्याप्त बड़ी पिच और अच्छे स्नेहन के साथ कुछ पेंच तंत्र स्व-लॉकिंग नहीं होते हैं और ओवरहाल हो जाते हैं, और बहुत कम, जैसे छेद करना, इस पीछे की ओर पेंच का उपयोग करते हैं, पेंच को घुमाने के लिए शाफ्ट पर अक्षीय बल लगाते हैं। . स्क्रू के ढीले होने के अन्य कारणों में असेंबली का गलत डिज़ाइन और बाहरी बल जैसे शॉक, कंपन और डायनेमिक लोड के कारण थ्रेडेड और मैटेड/क्लैम्प्ड सतहों पर फिसलन होती है।^[26]

एक स्क्रूड्राइवर#रैचिंग स्क्रूड्राइवर्स, बहुत कम तंत्रों में से एक है जो रैखिक गति को घूर्णी गति में परिवर्तित करने के लिए पीछे की ओर स्क्रू का उपयोग करता है। इसमें केंद्रीय शाफ्ट के साथ बहुत बड़ी पिच के साथ पेचदार पेंच धागे हैं। जब हैंडल को नीचे धकेला जाता है, तो शाफ्ट थोड़ा मुड़ते हुए, ट्यूबलर स्टेम में पंजे में स्लाइड करता है। अधिकांश स्क्रू स्व-लॉकिंग होते हैं और शाफ्ट पर अक्षीय बल स्क्रू को चालू नहीं करेगा।

यह स्व-लॉकिंग संपत्ति थ्रेडेड फास्टनरों जैसे लकड़ी के स्क्रू, शीट मेटल स्क्रू, स्टड और बोल्ट में स्क्रू के बहुत बड़े उपयोग का एक कारण है। फास्टनर को मोड़कर कसने से सामग्री या भागों को एक साथ बांधा जा रहा है, लेकिन संपीड़न बल डालता है, लेकिन भागों से कोई भी बल पेंच को पीछे की ओर मुड़ने और खोलने का कारण नहीं बनता है। यह गुण स्क्रू कैप, वीज़, सी-क्लैंप और स्क्रू जैक में स्क्रू के उपयोग का आधार भी है। जैक शाफ्ट को घुमाकर एक भारी वस्तु को उठाया जा सकता है, लेकिन जब शाफ्ट को छोड़ दिया जाता है तो वह जितनी ऊंचाई तक उठाया जाता है, उतना ही रहेगा।

एक पेंच स्व-लॉकिंग होगा यदि और केवल तभी जब इसकी दक्षता हो $\eta \,$ 50% से नीचे है।^[27]^[28]^[29]

\eta ={\frac {F_{out}/F_{in}}{d_{in}/d_{out}}}={\frac {F_{out}}{F_{in}}}{\frac {l}{2\pi r}}<0.50\,

एक पेंच स्व-लॉकिंग है या नहीं यह अंततः पिच कोण और धागे के घर्षण के गुणांक पर निर्भर करता है; बहुत अच्छी तरह से चिकनाई युक्त, कम घर्षण वाले धागे पर्याप्त बड़ी पिच के साथ ओवरहाल हो सकते हैं। यह सुनिश्चित करने के लिए भी विचार किया जाना चाहिए कि क्लैंप किए गए घटकों को आंदोलन को पूरी तरह से रोकने के लिए पर्याप्त तंग किया गया है। यदि नहीं, तो थ्रेड्स में फिसलन या क्लैम्पिंग सरफेस हो सकता है।^[26]

संदर्भ

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