Cómo mejorar la eficiencia de un sistema de husillo de bolas lineal

Las formas más efectivas de mejorar la eficiencia de los husillos lineales de bolas son mantener una lubricación correcta, alinear el husillo y la tuerca con precisión, evitar una precarga excesiva, reducir la resistencia del sello y del rodamiento y mantener las pistas de rodadura libres de contaminación.Reemplazar el motor por uno más grande puede superar la resistencia, pero no corrige la fuente mecánica de pérdida de eficiencia.

Un husillo de bolas seleccionado correctamente utiliza contacto rodante y normalmente logra una eficiencia de transmisión mucho mayor que un husillo deslizante. Sin embargo, la eficiencia del eje completo es menor que la eficiencia teórica del par de tornillo y tuerca porque los cojinetes de soporte, los sellos, el acoplamiento, las guías y la alineación de la instalación también consumen torque.

¿Qué significa la eficiencia del husillo de bolas?

La eficiencia del husillo de bolas describe qué parte de la potencia rotacional de entrada se convierte en salida lineal útil. Para un tornillo que acciona una carga axial, la eficiencia mecánica aproximada se puede calcular a partir de:

Utilice el mismo sistema de unidades en todo el cálculo. El par de entrada debe ser el par requerido en el eje del tornillo en condiciones de funcionamiento estable, no el par nominal máximo del motor.

La eficiencia teórica y la eficiencia medida de la máquina no siempre son las mismas. El par medido puede incluir:

• Par de precarga de la tuerca de bolas
• Resistencia del sello y del lubricante
• Fricción de rodamientos de extremo fijo y apoyado
• Pérdidas de acoplamiento
• Resistencia del carril-guía y de la mesa
• Desalineación entre el tornillo, la tuerca y los cojinetes de soporte.
• Aceleración de los componentes giratorios y móviles.

Para una comparación significativa, mida el par con la misma carga, velocidad, temperatura y posición de viaje.

1. Utilice el lubricante y la cantidad correctos

La lubricación separa las superficies de contacto rodantes, reduce el desgaste y ayuda a que las bolas circulen suavemente. Tanto la lubricación insuficiente como la excesiva pueden aumentar el par de funcionamiento.

Muy poco lubricantepuede causar contacto de metal con metal, aumento de temperatura, ruido y desgaste de las pistas de rodadura.demasiada grasapuede crear resistencia al batido, especialmente a baja temperatura, durante el arranque o a alta velocidad de rotación.

Para mantener un funcionamiento eficiente:

• Utilice grasa o aceite adecuado para husillos de bolas, velocidad, carga y temperatura.
• No mezcle tipos de lubricantes incompatibles.
• Limpie el puerto de lubricación antes de agregar lubricante.
• Aplicar la cantidad especificada en lugar de llenar la tuerca por completo.
• Mueva la tuerca a lo largo de la carrera después de la lubricación para distribuir el lubricante.
• Ajuste el intervalo de relubricación según el tiempo de funcionamiento y el nivel de contaminación.

Si el par de funcionamiento aumenta inmediatamente después de la relubricación, verifique si se agregó demasiada grasa o si el nuevo lubricante es incompatible con el lubricante anterior.

2. Alinee el tornillo, la carcasa de la tuerca y los cojinetes de soporte.

La desalineación de la instalación es una de las causas más comunes de resistencia innecesaria. Un husillo de bolas está diseñado principalmente para transmitir fuerza axial. Si la carcasa de la tuerca tira de la tuerca hacia un lado, las bolas soportan una carga radial adicional y el par de giro se vuelve desigual.

Un procedimiento práctico de alineación es:

1. Instale las unidades de extremo fijo y de extremo apoyado sin forzar el tornillo en su posición.
2. Compruebe que el tornillo pueda girar suavemente antes de conectar la carcasa de la tuerca.
3. Fije la carcasa de la tuerca o la mesa móvil con los pernos de montaje inicialmente sueltos.
4. Mueva la mesa lentamente a lo largo del recorrido disponible.
5. Deje que la carcasa de la tuerca se asiente en su posición alineada natural.
6. Apriete los pernos de la carcasa de la tuerca gradualmente y vuelva a verificar el par de torsión.

3. No utilice más precarga de la que requiere la aplicación

La precarga reduce el juego axial y mejora la rigidez durante la inversión de dirección. Es valioso en sistemas de posicionamiento de precisión, pero la precarga no mejora la eficiencia de la transmisión por sí sola.

Una precarga más alta aumenta la fuerza de contacto interna entre las bolas y las pistas de rodadura. Esto aumenta el par de arranque y el par de funcionamiento, y puede aumentar el calor durante el funcionamiento continuo.

Seleccione la precarga según:

• Rigidez axial requerida
• Juego permitido o pérdida de movimiento
• Frecuencia de inversión de dirección
• Carga axial externa
• Margen de par motor
• Temperatura de funcionamiento esperada

Para automatización general donde el juego axial normal es aceptable, unHusillo de bolas de tuerca única SFUpuede proporcionar una menor resistencia que una estructura de doble tuerca fuertemente precargada. Sólo se debe seleccionar una precarga más alta cuando la rigidez requerida y la estabilidad de inversión justifiquen el par adicional.

4. Seleccione un diámetro y un cable adecuados

El diámetro del tornillo y el avance afectan la capacidad de carga, la rigidez, la velocidad de rotación y el par de accionamiento. Un tornillo más grande no es automáticamente más eficiente y el paso más pequeño disponible no siempre es la mejor opción.

Un paso más pequeño produce más empuje axial a partir del mismo par de entrada y proporciona un recorrido más fino por revolución. Un cable más grande produce más recorrido lineal por revolución y puede reducir la velocidad del motor necesaria para una velocidad lineal específica.

La selección debe equilibrar:

• Velocidad lineal requerida
• Empuje axial requerido
• Velocidad y par del motor
• Resolución de posicionamiento
• Longitud del tornillo y velocidad crítica.
• Resistencia al pandeo
• Espacio de instalación disponible

Un tornillo de gran tamaño aumenta la inercia de rotación y puede requerir más par de aceleración. Un tornillo de tamaño insuficiente puede deformarse, vibrar o funcionar demasiado cerca de sus límites de carga y velocidad. Ninguna condición produce un eje de movimiento eficiente.

5. Haga coincidir el husillo de bolas con el rango de carga real

La eficiencia a menudo se analiza como un porcentaje fijo, pero el par motor real cambia con la carga. Con una carga axial muy ligera, la resistencia del sello, el arrastre del lubricante y el par de precarga pueden representar una gran parte del par de entrada total.

Con una carga elevada, la deformación del contacto de la pista de rodadura y la carga de soporte se vuelven más importantes. Por lo tanto, el husillo de bolas debe seleccionarse teniendo en cuenta la carga continua real, la carga máxima, el ciclo de trabajo y la aceleración, no sólo el par máximo del motor.

DLYGama de husillos de bolas de movimiento linealIncluye opciones C7 laminadas y C5 rectificadas para diferentes requisitos de movimiento y posicionamiento, con longitud personalizada y mecanizado de extremos de eje según los dibujos.

6. Reducir la resistencia al soporte

Las unidades de soporte forman parte del sistema giratorio. La precarga incorrecta del rodamiento, la selección inadecuada del rodamiento o el mecanizado incorrecto del extremo del eje pueden aumentar la fricción incluso cuando la tuerca de bolas funciona normalmente.

Compruebe los siguientes puntos:

• La disposición de rodamientos de extremo fijo se adapta a la carga axial y la velocidad de rotación.
• El extremo soportado no está bloqueado de manera que impida la expansión térmica.
• Los muñones de los cojinetes son concéntricos con el eje del tornillo.
• La contratuerca se aprieta según el diseño del soporte.
• Los rodamientos no están contaminados ni dañados.
• Las carcasas de soporte están alineadas entre sí.

Suministros DLYUnidades de soporte de husillos de bolas BK/BF, FK/FF y EK/EF. El modelo de soporte debe coincidir con el diámetro del husillo de bolas, las dimensiones del extremo del eje, la carga y la estructura de montaje.

7. Mantenga limpio el tornillo y el sistema de retorno de bolas

El polvo, las virutas y el lubricante endurecido aumentan la resistencia y pueden dañar las pistas de rodadura o los componentes de retorno de bolas. La contaminación es especialmente grave en equipos de carpintería, mecanizado, rectificado y corte.

Utilice protecciones adecuadas como fuelles, cubiertas, rascadores o un eje cerrado cuando sea necesario. No confíe en las juntas de tuercas de bolas como única protección contra virutas grandes o polvo abrasivo.

Al limpiar:

• Elimine la contaminación suelta sin empujarla hacia la tuerca.
• Utilice un método de limpieza compatible con los sellos y el lubricante.
• No gire repetidamente una tuerca contaminada para intentar que funcione sin problemas.
• Vuelva a lubricar la pista de rodadura después de la limpieza.
• Inspeccione los sellos y los componentes de retorno de bola en busca de daños.

8. Verifique el acoplamiento y la conexión del motor.

Un acoplamiento flexible puede adaptarse a una cantidad limitada de errores de instalación, pero no debe usarse para corregir una desviación importante o una desalineación angular. La deformación excesiva del acoplamiento aumenta la pérdida de torsión y aplica una fuerza radial no deseada al tornillo y a los cojinetes del motor.

Confirma que:

• El eje del motor y el eje del husillo de bolas están alineados dentro del requisito de acoplamiento.
• El orificio del acoplamiento coincide con ambos diámetros de eje.
• Los tornillos de apriete están apretados correctamente.
• El acoplamiento está clasificado para el par y la velocidad requeridos.
• Los dos extremos del eje no se presionan entre sí dentro del acoplamiento.

Si el tornillo gira suavemente cuando se desconecta del motor pero se aprieta después de la instalación del acoplamiento, inspeccione la posición del motor y la alineación del acoplamiento.

9. Controlar la temperatura de funcionamiento

La temperatura cambia la viscosidad del lubricante, la precarga, el estado del rodamiento y la longitud del tornillo. La grasa se vuelve más resistente a bajas temperaturas, mientras que una temperatura excesiva puede reducir la vida útil del lubricante y cambiar la condición dimensional de un eje de precisión.

Para equipos que requieren un posicionamiento estable, permita que el eje alcance una temperatura de funcionamiento constante antes de verificar la precisión. Un aumento repentino de la temperatura o del par motor puede indicar una precarga excesiva, una lubricación insuficiente, problemas en los rodamientos o una desalineación de la instalación.

Ejemplos de husillos de bolas DLY existentes

La eficiencia del husillo de bolas depende del conjunto completo, incluido el husillo, la tuerca, el soporte y la alineación de la instalación.

El diámetro, el paso y la estructura de la tuerca deben seleccionarse según los requisitos de carga, velocidad y posicionamiento.

Cómo encontrar la fuente de la pérdida de eficiencia

La comprobación de eficiencia más útil no es simplemente si el motor puede mover el eje. Registre el par de funcionamiento, el par de arranque, la temperatura y la posición de desplazamiento en condiciones repetibles. Un cambio en estos valores puede revelar problemas de lubricación, alineación o rodamientos antes de que ocurran daños graves.

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