La principal diferencia entre un husillo de bolas de tuerca simple y de tuerca doble es cómo el conjunto de tuerca controla el juego axial y la precarga. Un diseño de tuerca única utiliza un cuerpo de tuerca, mientras que un diseño de tuerca doble utiliza dos secciones de tuerca cargadas entre sí, generalmente a través de un espaciador u otra estructura de ajuste.
Los husillos de bolas de doble tuerca se seleccionan habitualmente cuando se requiere una mayor rigidez axial y una precarga más controlada. Los husillos de bolas de una sola tuerca siguen siendo una opción práctica cuando las dimensiones compactas, la menor masa, la menor resistencia al funcionamiento y el coste son más importantes.
Importante:La cantidad de tuercas por sí sola no determina la precisión del cable, la capacidad de carga o la vida útil. También se deben comparar el modelo exacto, la precarga, el número de circuitos de bolas cargados, el diámetro del husillo, el paso y el grado de precisión.
Estructura de husillo de bolas de tuerca única
Un husillo de bolas de una sola tuerca contiene un cuerpo de tuerca con uno o más circuitos de recirculación de bolas. Las bolas ruedan entre la pista de rodadura del eje del tornillo y la pista de rodadura correspondiente dentro de la tuerca.
Los diseños de tuerca única están disponibles en varias estructuras, incluidas tuercas con brida estándar, tuercas cilíndricas, tuercas de circulación interna y tuercas de circulación con tapa de extremo. Las series DLY, como SFU, SFA, SFE y SFI, utilizan diferentes estructuras de tuerca única para diferentes requisitos de instalación y funcionamiento.
Una sola tuerca se puede suministrar con:
- Juego axial positivo
- Espacio libre reducido o controlado
- Precarga ligera lograda mediante la selección de bolas.
- Precarga interna compensada, dependiendo del diseño de la tuerca
Por lo tanto, no es correcto suponer que todos los husillos de bolas de una sola tuerca tengan un gran juego. Se debe confirmar el juego axial real o la especificación de precarga para el modelo seleccionado.
Estructura de husillo de bolas de doble tuerca
Un husillo de bolas de doble tuerca utiliza dos secciones de tuerca en el mismo eje del husillo. Las dos tuercas se cargan en direcciones axiales opuestas para que ambos lados del contacto bola-pista permanezcan acoplados.
Un diseño común coloca un espaciador entre las dos secciones de tuerca. Cambiar el espesor efectivo del espaciador cambia su posición axial relativa y, por lo tanto, la precarga aplicada a los contactos de bola.
Las series DLY DFU y DFI utilizan estructuras de doble tuerca. En comparación con una tuerca única estándar de diámetro y paso similares, generalmente requieren más espacio de instalación axial.
Tuerca simple versus tuerca doble: principales diferencias
| Artículo | tuerca única | Tuerca doble |
|---|---|---|
| Estructura | Un cuerpo de tuerca | Dos secciones de tuerca opuestas |
| Longitud axial | Generalmente más corto | Generalmente más largo |
| Peso | Generalmente más bajo | Generalmente más alto |
| Método de precarga | Selección de bolas o estructura de compensación interna, según el modelo. | Tuercas opuestas con espaciador o mecanismo de ajuste. |
| Juego axial | Depende del espacio libre seleccionado o de la especificación de precarga | Controlado más fácilmente a través de la estructura de precarga de tuercas opuestas |
| Rigidez axial | Adecuado para muchos sistemas de movimiento general; varía según la precarga y el diseño de la tuerca | Generalmente seleccionado cuando se requiere mayor rigidez bidireccional |
| Par de marcha | Generalmente es más bajo cuando se aplica poca o ninguna precarga. | Puede ser mayor debido a la precarga y a los contactos de bola adicionales |
| Generación de calor | Generalmente más bajo en condiciones comparables | Puede ser mayor si se utiliza una precarga sustancial |
| Costo | Generalmente más bajo | Generalmente más alto |
| Espacio de instalación | Mejor para ensamblajes compactos | Requiere más espacio a lo largo del eje del tornillo. |
Diferencia en juego y juego axial
El juego en un husillo de bolas es la pérdida de movimiento axial que puede ocurrir cuando se invierte la dirección del empuje. Está influenciado por la holgura entre las bolas y las pistas de rodadura, pero el movimiento perdido medido de un eje completo también puede incluir:
- Desplazamiento soporte-cojinete
- Movimiento de la carcasa de la tuerca
- Juego de acoplamiento
- Deformación elástica del eje del tornillo
- Deformación del bastidor y del soporte de la máquina.
- Respuesta del sistema de control
Una tuerca doble precargada reduce el juego axial interno al mantener el contacto en lados opuestos de las pistas de rodadura. Sin embargo, el "juego cero" no debe considerarse una garantía absoluta para todo el eje de la máquina.
Una tuerca única precargada correctamente diseñada también puede proporcionar un juego axial bajo y un posicionamiento estable. Por lo tanto, la selección final debe comparar el juego y la rigidez especificados, no sólo el número de cuerpos de tuerca.
Diferencia en rigidez axial
La precarga aumenta la rigidez axial al reducir el desplazamiento cuando la carga externa cambia de dirección. Una estructura de doble tuerca proporciona una forma práctica de aplicar precarga entre dos grupos de contacto de bolas opuestos.
Esto puede beneficiar a los ejes de máquinas que experimentan:
- Posicionamiento bidireccional frecuente
- Fuerza de corte reversible
- Requisitos de alta rigidez
- Pequeño desplazamiento elástico permitido
- Cambio de cargas axiales durante el funcionamiento.
La rigidez del eje completo también depende de la longitud y el diámetro del eje helicoidal, de los cojinetes de soporte, de la distancia de los cojinetes, del soporte de la tuerca y del bastidor de la máquina. La instalación de una tuerca doble no puede compensar una estructura de soporte flexible.
¿Una tuerca doble soporta el doble de carga?
No. No se debe suponer que un husillo de bolas de doble tuerca tenga el doble de capacidad de carga que un modelo de tuerca única.
Las capacidades de carga dinámica y estática básicas dependen de:
- Diámetro y paso del tornillo
- Diámetro de la bola
- Número de circuitos cargados
- Geometría de contacto interna
- Diseño de tuerca
- Tratamiento de materiales y calor.
- Precarga aplicada
La precarga es en sí misma una carga interna. Al calcular la vida a fatiga, se debe considerar la condición de precarga junto con la carga operativa externa. Una precarga excesiva puede reducir la vida incluso cuando mejora la rigidez.
Compare siempre los datos de capacidad de carga de los modelos exactos de tuerca simple y doble tuerca en lugar de estimar la capacidad a partir del número de tuercas.
¿Mejora una tuerca doble la precisión del avance?
No por sí solo. La precisión del avance describe qué tan cerca sigue el recorrido axial real del recorrido especificado a lo largo de la longitud del tornillo. Está determinado principalmente por el proceso de fabricación y el grado de precisión.
Por ejemplo, un husillo de bolas C5 de una sola tuerca puede tener una mejor precisión de avance que un husillo de bolas C7 de doble tuerca. La tuerca doble puede proporcionar una mayor rigidez axial y un menor espacio libre, pero no cambia automáticamente la precisión del avance del eje del tornillo.
Cuando el desempeño del posicionamiento es importante, evalúe ambos:
- Grado de precisión:controla la desviación del recorrido.
- Juego o precarga:Influye en el comportamiento de inversión y en la rigidez axial.
Par de funcionamiento, calor y velocidad
Una tuerca simple no precargada o ligeramente cargada generalmente tiene un par de arranque y funcionamiento más bajo que una tuerca doble sustancialmente precargada de un tamaño comparable.
A medida que aumenta la precarga:
- La rigidez axial generalmente aumenta.
- El movimiento perdido generalmente disminuye.
- El par de fricción aumenta.
- La generación de calor puede aumentar.
- Los requisitos de torsión del motor pueden aumentar.
- La vida a fatiga puede disminuir si la precarga es excesiva.
Para ejes de alta velocidad, la precarga debe equilibrarse con el aumento de temperatura y la resistencia de funcionamiento. No se debe seleccionar automáticamente un diseño de doble tuerca sólo porque la máquina se mueve rápidamente.
Diferencias de instalación y mantenimiento
Una sola tuerca es más corta y normalmente más fácil de empaquetar en una máquina compacta. El alojamiento de tuerca y la estructura circundante también pueden ser más pequeños.
Una tuerca doble requiere suficiente espacio axial para ambas secciones de tuerca y la estructura de precarga. La instalación debe evitar torcer o distorsionar el conjunto. El soporte de tuerca debe soportar toda la cara de montaje sin desalinear las dos tuercas.
No esmerile, reemplace ni modifique casualmente el espaciador de precarga. Un pequeño cambio en el espesor del espaciador puede alterar significativamente el par de precarga y la carga interna. El ajuste de la precarga debe seguir el procedimiento del fabricante y verificarse mediante medición de torque o desplazamiento.
Ninguno de los tipos debe retirarse del eje del tornillo sin un tubo de transferencia o una herramienta de retención adecuados. De lo contrario, las bolas podrían salirse de su recorrido de circulación.
Cuándo elegir una sola tuerca
Un husillo de bolas de tuerca única suele ser adecuado cuando:
- El espacio de instalación es limitado.
- Se prefiere una masa en movimiento más baja.
- Una rigidez axial moderada es suficiente.
- La aplicación puede aceptar el juego axial especificado.
- Un diseño de tuerca única precargado ya cumple con el requisito de inversión.
- Es importante un par de funcionamiento más bajo.
- El control de costes es una prioridad.
Los ejemplos comunes incluyen equipos de automatización compactos, ejes auxiliares CNC generales, impresoras 3D, maquinaria de embalaje y mecanismos de posicionamiento con requisitos de rigidez moderados.
DLYnueces SFAson un ejemplo de una estructura compacta de una sola tuerca.
Cuándo elegir una tuerca doble
Un husillo de bolas de doble tuerca puede ser más apropiado cuando:
- El eje frecuentemente invierte su dirección.
- Se requiere un juego axial bajo.
- Se necesita una mayor rigidez bidireccional.
- La aplicación es sensible al desplazamiento elástico bajo cargas cambiantes.
- La máquina dispone de suficiente espacio de instalación axial.
- El motor puede adaptarse al par de precarga especificado.
- El coste adicional y la complejidad del montaje se justifican por los requisitos de rendimiento.
Suministros DLYtuercas de doble bolapara aplicaciones que requieren una estructura de precarga de doble tuerca.
Información para confirmar antes de la selección
Antes de decidir entre una tuerca simple o doble, proporcione:
- Diámetro y paso del tornillo
- Carrera requerida y longitud total
- Carga axial máxima y media
- Velocidad y aceleración
- Precisión requerida del cable
- Juego axial permitido
- Rigidez axial requerida
- Espacio disponible para instalación de tuercas
- Ciclo de trabajo y vida requerida
- Dirección de montaje
- Dibujos de tuercas y extremos de eje
Conclusión
Los husillos de bolas de una sola tuerca son compactos, más ligeros y, en general, más económicos. Están disponibles con diferentes condiciones de holgura y precarga y pueden satisfacer los requisitos de muchos ejes de automatización y máquinas herramienta.
Los husillos de bolas de doble tuerca utilizan dos secciones de tuerca opuestas para proporcionar una precarga más controlable, un juego axial reducido y una mayor rigidez bidireccional. Sus compensaciones incluyen mayor longitud, peso, par de funcionamiento, generación de calor y costo.
La selección no debe basarse en el supuesto de que una tuerca doble siempre es más precisa o tiene el doble de capacidad de carga. Compare la capacidad de carga real, la precarga, el grado de precisión, la rigidez y los datos dimensionales de los modelos específicos.
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