Los husillos de bolas se utilizan ampliamente en ejes de máquinas horizontales porque su contacto rodante proporciona una transmisión eficiente, un movimiento suave y un posicionamiento preciso. Sin embargo, la principal ventaja de una disposición horizontal no es que la tuerca de bolas soporte el peso de la mesa móvil. El peso de la mesa debe ser soportado por guías lineales, mientras que el husillo de bolas y la tuerca de bolas proporcionan la fuerza motriz axial.
En comparación con un eje vertical, un eje horizontal correctamente diseñado normalmente no requiere que el husillo de bolas levante continuamente la masa en movimiento contra la gravedad. Esto puede reducir la fuerza motriz continua, la necesidad de sujeción y el riesgo de un movimiento descendente incontrolado. El tamaño real del motor y del husillo de bolas aún debe calcularse a partir de la aceleración, la fricción, la fuerza externa del proceso, la carrera, la velocidad y el ciclo de trabajo.
Contenido
- Cómo se deben distribuir las cargas en un eje horizontal
- Principales ventajas de un eje de husillo de bolas horizontal
- Ejes de husillo de bolas horizontales versus verticales
- Cómo estimar la fuerza motriz requerida
- Elegir la tuerca de bolas adecuada
- Comprobaciones de instalación horizontal
- Errores de diseño comunes
- Opciones de tuercas y husillos de bolas DLY
- Preguntas frecuentes
Cómo se deben distribuir las cargas en un eje horizontal
Un eje lineal horizontal normalmente combina un husillo de bolas con una o más guías lineales. Estos componentes realizan diferentes funciones.
| Componente | Función principal | Cargas que debe llevar |
|---|---|---|
| Guías lineales y bloques. | Guiar y apoyar la mesa móvil. | Peso de la mesa, carga radial, momento de cabeceo, momento de guiñada y momento de balanceo |
| Husillo de bolas y tuerca de bolas | Convertir la rotación del motor en movimiento lineal. | Fuerza de aceleración axial, fricción de guía y fuerza de proceso externa a lo largo del eje del tornillo |
| Rodamiento de soporte lateral fijo | Ubique el tornillo axialmente y soporte la carga de empuje. | Reacción axial y parte de la carga del soporte del tornillo según la disposición del rodamiento. |
| Rodamiento del lado soportado | Apoye el extremo opuesto del tornillo. | Soporte radial permitiendo al mismo tiempo la disposición axial prevista. |
Si la carcasa de la tuerca de bolas se utiliza para soportar el peso de la mesa o corregir la desalineación de la guía, la tuerca recibe una carga radial o de momento no deseada. Esto puede crear un contacto desigual de la bola, un par de funcionamiento elevado y un desgaste prematuro de la pista de rodadura.
La brida de la tuerca de bolas conecta la tuerca a la mesa móvil o a la carcasa de la tuerca, mientras que las guías lineales soportan el peso de la mesa.
Principales ventajas de un eje de husillo de bolas horizontal
La gravedad no se opone continuamente al viaje horizontal.
En un eje horizontal nivelado, la gravedad actúa hacia abajo y es transportada principalmente por las guías lineales. Normalmente no crea una fuerza axial continua a lo largo del husillo de bolas. El accionamiento debe superar la fricción de la guía, la fuerza de aceleración y la fuerza de trabajo externa, pero no levanta continuamente toda la masa en movimiento.
Esto difiere de un eje vertical, donde la gravedad crea una carga axial continua y puede hacer que la mesa se mueva hacia abajo si el motor, el freno o el contrapeso no pueden sostenerla.
Menor necesidad de fuerza de sujeción en parada
Un eje horizontal sin fuerza axial externa puede requerir un par de torsión relativamente pequeño para permanecer estacionario. Un eje vertical normalmente necesita un freno de motor, un contrapeso u otro dispositivo de sujeción porque los husillos de bolas pueden retroceder.
Esto no significa que todos los ejes horizontales puedan permanecer estacionarios sin freno. Una instalación inclinada, la fuerza de un resorte, un cilindro neumático, una fuerza de corte u otra carga externa aún pueden impulsar el eje cuando se corta la energía.
Aceleración y posicionamiento eficientes
El contacto rodante entre las bolas y las pistas de rodadura proporciona al husillo de bolas una fricción mecánica menor que un husillo deslizante convencional. En un eje horizontal, esto puede permitir una aceleración eficiente y un posicionamiento repetido cuando el diámetro, el avance, la precarga, el motor y la disposición de soporte se seleccionan correctamente.
Un motor más pequeño no debe seleccionarse únicamente por la eficiencia. El motor también necesita suficiente par de aceleración, par máximo, velocidad y margen de seguridad para toda la masa en movimiento y la carga del proceso.
Distribución de lubricación más sencilla que algunos diseños verticales
En una disposición horizontal, es menos probable que la grasa migre consistentemente hacia un extremo solo debido a la gravedad. Sin embargo, la lubricación aún debe llegar a todas las pistas de rodadura cargadas y a las vías de retorno de las bolas. Las carreras largas, la alta velocidad, la contaminación y el acceso limitado pueden requerir un sistema de lubricación centralizado.
Sin caída de gravedad incontrolada en un eje verdaderamente nivelado
Normalmente, un eje horizontal no cae por su propio peso cuando se pierde la potencia motriz. Esto reduce uno de los importantes riesgos de seguridad asociados con los sistemas de husillos de bolas verticales. Aún es necesario considerar la energía almacenada y las fuerzas externas durante la evaluación de riesgos de la máquina.
Ejes de husillo de bolas horizontales versus verticales
| Punto de selección | Eje horizontal | Eje vertical |
|---|---|---|
| Efecto de la masa en movimiento | El peso se apoya principalmente en guías lineales. | El peso crea una carga axial continua a lo largo del tornillo. |
| Mantenerse parado | A menudo, el requisito de fuerza de sujeción es menor si no existe una fuerza axial externa. | Generalmente requiere un freno, contrapeso u otra medida de seguridad. |
| Riesgo de conducir hacia atrás | Normalmente no provoca un desplazamiento impulsado por la gravedad en un eje nivelado. | La carga puede descender cuando se elimina el par de sujeción. |
| Cálculo de fuerza primaria | Aceleración, fricción de guía y fuerza de proceso. | Aceleración, gravedad, fricción y fuerza de proceso. |
| Lubricación | Se debe comprobar la distribución a lo largo del trazo. | La migración y el acceso del lubricante pueden requerir atención adicional |
| Enfoque de seguridad | Topes finales, fuerzas de colisión y energía externa almacenada | Descenso incontrolado, capacidad de frenado y retención de carga. |
Cómo estimar la fuerza motriz requerida
Para un eje horizontal simplificado, la fuerza motriz axial requerida se puede estimar como:
La fuerza de aceleración es:
Dónde:
- metroes la masa móvil total, incluyendo la mesa, la pieza de trabajo, el dispositivo y los componentes móviles de la máquina.
- aes la aceleración lineal requerida.
- Ffricciónes la resistencia de guías, sellos, cubiertas y otras partes móviles.
- Fprocesoes la fuerza de corte, presión, sujeción o trabajo externo que actúa a lo largo del eje.
- Fotroincluye la resistencia de la cadena portacables, la resistencia del fuelle, la fuerza del resorte y otros efectos externos.
Esta fuerza simplificada se utiliza junto con el avance del tornillo y la eficiencia de la transmisión para estimar el par de accionamiento. La selección del motor también debe verificar el tiempo de aceleración, la inercia del motor, la inercia del tornillo, la velocidad máxima y el margen de seguridad requerido.
Para un eje inclinado, incluya la componente de gravedad que actúa a lo largo del tornillo:
Por lo tanto, un eje que parece casi horizontal aún puede requerir controles de fuerza de sujeción y retroceso si el ángulo de instalación no es cero.
Elegir la tuerca de bolas adecuada
La dirección de instalación por sí sola no determina la tuerca correcta. Seleccione la tuerca de bolas junto con el eje del tornillo de acuerdo con los requisitos de movimiento reales.
| Elemento de selección | Por qué es importante |
|---|---|
| carga axial | Se utiliza para verificar las capacidades de carga dinámica y estática y la vida útil esperada ante la fatiga. |
| Diámetro del tornillo | Afecta la resistencia, la rigidez, la velocidad permitida y la resistencia al pandeo bajo compresión. |
| Dirigir | Afecta el recorrido lineal por revolución, la velocidad, el par del motor y la resolución de posicionamiento. |
| Tipo de tuerca | Determina las dimensiones de las bridas, el espacio de instalación, la capacidad de carga y la estructura de circulación. |
| Juego axial o precarga | Afecta la precisión de inversión, la rigidez, el par de funcionamiento y el calor. |
| Grado de precisión | Seleccionado entre errores de guía permitidos y requisitos de posicionamiento |
| Dimensiones de montaje | La brida, el círculo de pernos, el cuerpo de la tuerca y la carcasa deben ajustarse a la estructura de la máquina. |
Se puede considerar un diseño precargado o de doble tuerca cuando se requiere una mayor rigidez axial o un juego reducido. No debe seleccionarse automáticamente porque la precarga adicional también aumenta el par y el calor.
Comprobaciones de instalación horizontal
Alinee el tornillo con el recorrido de la guía.
El eje del husillo de bolas debe seguir la dirección establecida de las guías lineales. No utilice la carcasa de la tuerca de bolas o el acoplamiento para colocar un tornillo desalineado en su posición.
Apoye correctamente los tornillos largos
Los tornillos horizontales pueden deformarse por su propio peso, especialmente cuando el tornillo es largo y de diámetro relativamente pequeño. Verifique la longitud del tornillo, el diámetro, la disposición del soporte, la velocidad de operación y la velocidad crítica en lugar de asumir que una instalación horizontal evita la flexión.
Mantenga la carga radial alejada de la tuerca de bolas.
La carcasa de la tuerca debe transferir la fuerza axial sin forzar a la tuerca de bolas a compensar una mesa colocada incorrectamente. Las caras de montaje deben estar limpias y correctamente alineadas antes de apretar completamente los pernos de la brida.
Verifique las direcciones de compresión y tensión.
Se debe comprobar que un husillo de bolas cargado a compresión no se pandee. El riesgo depende de la longitud sin soporte, el diámetro de la raíz, la disposición del soporte y la fuerza axial. Cuando sea posible, el diseño de la máquina puede disponerse de manera que la fuerza de trabajo principal ponga el tornillo en tensión, pero se debe revisar el ciclo de carga bidireccional completo.
Proporcionar cubiertas y acceso a la lubricación.
Los canales horizontales pueden acumular virutas, polvo y residuos de procesos a lo largo de su longitud expuesta. Se deben considerar fuelles o cubiertas, y el puerto de lubricación debe permanecer accesible después de ensamblar la mesa y el alojamiento de la tuerca.
Errores de diseño comunes
- Permitir que el husillo de bolas guíe la mesa móvil sin guías lineales adecuadas.
- Tratar la capacidad de carga de la tuerca de bolas como un permiso para aplicar carga radial o de momento.
- Seleccionar el motor únicamente a partir del peso de la tabla e ignorar la aceleración o la fuerza del proceso.
- Suponiendo que un eje horizontal nunca pueda retroceder, incluso cuando esté inclinado o cargado externamente.
- Ignorando el pandeo del tornillo largo, la velocidad crítica o el pandeo por compresión.
- Elección de la precarga máxima sin comprobar el par de funcionamiento ni el calor.
- Usar el acoplamiento para corregir una desalineación sustancial entre el tornillo y el motor.
- Montar la tuerca de bolas rígidamente antes de establecer la alineación de la guía y el tornillo.
- Dejando el tornillo expuesto a virutas porque la instalación es horizontal.
Opciones de tuercas y husillos de bolas DLY
DLY suministra tuercas de bolas separadas y conjuntos completos de husillos de bolas combinados. Las opciones comunes de husillos de bolas incluyen C7 y C10 laminados y C5, C3 o C0 rectificados según la especificación requerida. El material del eje del tornillo es S55C y el material de la tuerca de bolas es 20CrMo.
El soporte de suministro y procesamiento disponible incluye:
- SFU, DFU, SFNU, SFE y otras estructuras de nueces confirmadas.
- Separe las tuercas de bolas de repuesto o los conjuntos de tornillo y tuerca combinados.
- Cables comunes como 4 mm, 5 mm y 10 mm, con opciones SFE para aplicaciones con alto contenido de plomo.
- Longitud total personalizada de hasta 6 metros cuando las condiciones de fabricación y transporte lo permitan.
- Mecanizado de extremos de eje BK/BF, FK/FF y EK/EF.
- Mecanizado de extremos personalizado basado en dibujos.
Ver elGama de tuercas de recirculación de bolas DLYo aprender aElija el diámetro correcto del husillo de bolas.
Preguntas frecuentes
¿La tuerca de bolas soporta el peso de una mesa horizontal?
No. Las guías lineales deben soportar el peso de la mesa, cargas radiales y momentos. La tuerca de bolas debe transferir principalmente la fuerza axial a lo largo del tornillo.
¿Un husillo de bolas horizontal necesita un freno de motor?
No siempre. Un eje nivelado sin una fuerza axial externa normalmente no desciende por gravedad. Aún así, puede ser necesario un freno por motivos de seguridad, sujeción precisa, instalación inclinada o fuerzas externas.
¿Puede la instalación horizontal evitar que el husillo de bolas se hunda?
No. Un tornillo horizontal largo puede doblarse por su propio peso. Se deben comprobar el diámetro, la longitud, los apoyos, la velocidad y la desviación admisible.
¿Es necesaria una tuerca de bolas precargada en cada eje horizontal?
No. La precarga puede mejorar la rigidez axial y el rendimiento de inversión, pero también aumenta el par de funcionamiento y el calor. Selecciónelo según el posicionamiento real y los requisitos de rigidez.
¿Puedo reemplazar solo la tuerca de bolas?
Posiblemente, si la tuerca de reemplazo coincide con el diámetro del tornillo, el paso, la dirección de la rosca y la estructura de circulación y la pista de rodadura del tornillo existente permanece en buenas condiciones. Un eje muy desgastado, oxidado o dañado puede requerir un conjunto completo.
Contacto DLY
Envíenos la masa en movimiento, la velocidad, la aceleración, la carrera, la carga axial externa, la precisión requerida, el tipo de tuerca de bolas y el dibujo del extremo del eje para confirmar el modelo y cotizar.
Correo electrónico: export@dlybearing.com
