La capacidad de carga dinámica básica de un husillo de bolas, normalmente escrita comoEso, no es la carga máxima que puede soportar el tornillo y no es la carga útil recomendada de una máquina.
Ca es un valor de referencia utilizado para calcular la vida a fatiga por rodadura. Para un husillo de bolas que funciona bajo una carga axial constante igual a su valor de Ca, la vida nominal de referencia es generalmente de un millón de revoluciones del husillo en condiciones estandarizadas.
Para utilizar este valor correctamente, el diseñador debe distinguir la clasificación de la tuerca del husillo de bolas de la clasificación del cojinete de soporte, calcular la carga axial equivalente real y convertir las revoluciones resultantes en distancia de recorrido u horas de funcionamiento.
Primero corrija el término: ¿Clasificación de husillo de bolas o clasificación de soporte-cojinete?
La frase "cojinete de husillo de bolas" se utiliza a menudo de forma vaga, pero puede referirse a dos componentes diferentes.
| Componente | Clasificación de carga | Qué evalúa |
|---|---|---|
| Conjunto de husillo de bolas y tuerca | Capacidad de carga axial dinámica básica Ca | Vida de fatiga por rodadura de las bolas, la pista de rodadura del tornillo y la pista de rodadura de la tuerca |
| Rodamiento de soporte lateral fijo | Clasificación de carga dinámica del rodamiento C o clasificación dinámica axial | Vida a fatiga de la disposición de contacto angular o de cojinete de empuje |
Estas calificaciones están separadas. Una tuerca de husillo de bolas puede satisfacer la vida útil requerida mientras el cojinete de soporte sea de tamaño insuficiente, o el cojinete de soporte puede ser adecuado mientras que la tuerca de bolas tenga Ca insuficiente.
Por lo tanto, ambos componentes deben comprobarse de forma independiente utilizando sus propios datos de catálogo y las condiciones de carga reales.
Conjunto de husillo de bolas y tuerca: Ca se refiere a la clasificación de fatiga por rodadura axial del sistema de husillo y tuerca.
Diferentes estructuras de nueces tienen diferentes valores de Ca. La apariencia de la tuerca por sí sola no puede determinar la capacidad de carga.
¿Qué significa realmente la clasificación de carga dinámica básica Ca?
La capacidad de carga dinámica básica Ca es la carga axial constante, que actúa en una dirección, bajo la cual un grupo de husillos de bolas idénticos tiene una vida nominal de un millón de revoluciones.
La vida nominal se expresa comúnmente comol10. Significa que se espera que el 90% de un grupo de husillos de bolas idénticos que funcionan en las mismas condiciones completen el número calculado de revoluciones sin descascararse por fatiga de rodadura.
| Ca se puede utilizar para | Ca no puede decírtelo directamente |
|---|---|
| Comparación de la capacidad de fatiga de diferentes modelos de husillos de bolas | La carga útil máxima de la máquina |
| Calcular la vida nominal en revoluciones. | El empuje máximo del motor |
| Estimación de horas de funcionamiento a partir de un ciclo de movimiento conocido | Resistencia a una carga de choque estacionaria. |
| Determinación del Ca necesario para una vida útil objetivo | Pandeo del tornillo, velocidad crítica o capacidad de soporte. |
Clasificación de carga dinámica Ca frente a clasificación de carga estática Coa
Las clasificaciones dinámicas y estáticas describen diferentes condiciones de falla y no deben sustituirse entre sí.
| Parámetro | Propósito principal | Verificación de diseño típico |
|---|---|---|
| Eso | Vida de fatiga por rodadura durante movimientos repetidos. | Calcular L10de la carga axial dinámica equivalente |
| con | Resistencia a la deformación permanente del contacto. | Compare Coa con la carga máxima estacionaria, pico, parada de emergencia o impacto |
Un husillo de bolas puede tener una vida de fatiga calculada aceptable pero aún así sufrir daños por una sola carga demasiado cercana o superior a su capacidad estática. Se requieren ambos controles.
Ejemplos de clasificación de carga de husillos de bolas DLY SFU
Los husillos de bolas con el mismo diámetro nominal pueden tener diferentes clasificaciones dinámicas porque el diámetro de la bola, el número de circuitos cargados, la longitud de la tuerca, la geometría de los contactos y el diseño interno no son necesariamente los mismos.
| Modelo | Dirigir | Circuitos de bolas | Eso | con |
|---|---|---|---|---|
| SFU1204-4 | 4 milímetros | 4 | 593 kgf / 5,82 kN | 1.129 kgf / 11,07 kN |
| SFU1604-4 | 4 milímetros | 4 | 629 kgf / 6,17 kN | 1.270 kgf / 12,45 kN |
| SFU1605-3 | 5mm | 3 | 765 kgf / 7,50 kN | 1.240 kgf / 12,16 kN |
| SFU1605-4 | 5mm | 4 | 780 kgf / 7,65 kN | 1.790 kgf / 17,55 kN |
| SFU1610-3/2 | 10 milímetros | 3/2 | 721 kgf / 7,07 kN | 1.249 kgf / 12,25 kN |
El sufijo completo importa. Por ejemplo, SFU1605-3 y SFU1605-4 tienen el mismo diámetro nominal y cable, pero su número de circuitos de bolas y clasificaciones estáticas son diferentes.
Más dimensiones del modelo DLY y datos de carga nominal están disponibles en elPágina de producto del husillo de bolas SFU.
Cómo calcular la vida útil del husillo de bolas L10
Bajo una carga axial constante y condiciones de funcionamiento ideales, la vida nominal del husillo de bolas se puede estimar con la siguiente fórmula:
| Símbolo | Significado | Unidad |
|---|---|---|
| l10 | Vida nominal de fatiga por rodadura | Revoluciones |
| Eso | Clasificación de carga axial dinámica básica | N, kN o kgf |
| Fa | Carga axial aplicada constante | Misma unidad que Ca |
Ca y la carga aplicada deben utilizar la misma unidad de fuerza. No ingrese la masa de la máquina en kilogramos directamente en la fórmula.
Si el catálogo da Ca en kilogramo-fuerza:
Incluir un factor de carga para vibración e impacto
Los equipos reales pueden experimentar aceleración, desaceleración, vibración, golpes, errores de instalación y fluctuaciones de carga. Un factor de carga fEnSe puede aplicar para obtener una carga modificada más conservadora:
PAGmetroes la carga axial media equivalente. Los siguientes rangos se utilizan comúnmente como referencias iniciales del factor de carga:
| Vibración o Impacto | Velocidad de referencia | Factor de carga fEn |
|---|---|---|
| Débil | V ≤ 0,25 m/s | 1,0–1,2 |
| Débil | 0,25 < V ≤ 1 m/s | 1,2–1,5 |
| Medio | 1 < V ≤ 2 m/s | 1,5–2,0 |
| Fuerte | V > 2 m/s | 2,0–3,5 |
Estos valores son referencias más que factores de seguridad universales. El factor final debe reflejar la estructura de la máquina, el perfil de movimiento, la fuerza del proceso, la precisión del montaje y los requisitos de confiabilidad.
Convertir revoluciones en horas de funcionamiento
Para un eje alternativo con carrera y frecuencia de ciclo constantes:
- lh= vida útil calculada en horas
- Dirigir= avance del husillo de bolas en milímetros por revolución
- Ataque= viaje de ida en milímetros
- Ciclos por minuto= ciclos completos de ida y vuelta por minuto
Ejemplo resuelto: DLY SFU1604-4
Considere un husillo de bolas SFU1604-4 con los siguientes datos de catálogo:
- Clasificación de carga dinámica Ca: 629 kgf
- Clasificación de carga estática Coa: 1270 kgf
- Plomo: 4mm
- Circuitos de bolas: 4
Suponga que la carga axial equivalente calculada es de 150 kgf y que la máquina utiliza un factor de carga de 1,2.
La carga de cálculo corregida es:
La vida nominal modificada calculada es:
Con un cable de 4 mm, el recorrido lineal teórico correspondiente es:
Si el eje tiene una carrera de 300 mm y realiza cinco ciclos de ida y vuelta por minuto:
Calcule el Ca necesario para una vida objetivo
Si se conoce la vida operativa objetivo, la fórmula se puede reordenar:
Para la misma carrera de 300 mm, cinco ciclos por minuto, avance de 4 mm, carga de 150 kgf y fEn= 1,2, una vida útil objetivo de 10.000 horas de funcionamiento requiere aproximadamente:
- Rotaciones de tornillo requeridas: 450 millones de revoluciones
- Ca requerido: aproximadamente 1379 kgf
- Ca requerido en unidades SI: aproximadamente 13,53 kN
Según esos supuestos, el SFU1604-4 no cumpliría la vida útil prevista. El diseñador necesitaría reducir la carga o la frecuencia del ciclo, seleccionar una estructura de tuerca de mayor capacidad o aumentar el tamaño del husillo de bolas.
Cómo determinar la carga axial equivalente
Un husillo de bolas debe soportar principalmente una fuerza de accionamiento axial. Las cargas radiales y de momento deben ser soportadas por el sistema de guía lineal en lugar de por la tuerca del husillo de bolas.
Para un eje horizontal, la carga axial puede incluir:
- Fuerza de aceleración y desaceleración.
- Fuerza de corte, presión, empuje o proceso.
- Fricción de la guía y los sellos.
- Resistencia de transmisión y otras pérdidas axiales.
Para un eje vertical, el cálculo también debe incluir la gravedad que actúa sobre la masa en movimiento:
Si la carga cambia durante diferentes partes del ciclo de movimiento, se puede estimar una carga media equivalente utilizando la media cúbica:
F1, f2, y otros valores son las magnitudes de carga axial durante diferentes etapas operativas. Los valores de n representan el número de revoluciones o la proporción del tiempo de funcionamiento en cada carga.
La aceleración, el movimiento a velocidad constante, el mecanizado, la desaceleración y el recorrido de retorno pueden tener diferentes cargas axiales. Usar solo la carga máxima para cada parte del ciclo puede sobreestimar la clasificación requerida, mientras que usar solo la carga aritmética promedio puede subestimar la fatiga.
Para obtener más información sobre cómo el tornillo y la guía comparten diferentes cargas, consulteCoordinación de husillo de bolas y guía lineal.
¿Qué determina el valor Ca del catálogo?
Ca es una clasificación de producto específica del modelo. Está determinado principalmente por la estructura interna y el diseño de fabricación del husillo de bolas.
| Factores que determinan el catálogo Ca | Condiciones que afectan la vida útil real |
|---|---|
| Diámetro de la bola | Carga axial equivalente real |
| Número de circuitos de bolas cargadas | Vibración y choque |
| Ángulo de contacto y geometría de la pista de rodadura. | condición de lubricación |
| Longitud efectiva cargada de la tuerca | Contaminación y sellado |
| Material de la pista de rodadura y tratamiento térmico. | Alineación de montaje |
| Distribución de carga interna | Temperatura y velocidad de funcionamiento. |
La mala lubricación o la alta temperatura no reescriben el catálogo Ca impreso en la tabla de especificaciones. En cambio, hace que la vida operativa real caiga por debajo del resultado calculado ideal.
De manera similar, no se debe suponer automáticamente que un diseño de doble tuerca tiene el doble de Ca que una sola tuerca. A menudo se seleccionan tuercas dobles para proporcionar precarga y reducir el juego axial. Su valor dinámico aún debe confirmarse a partir de las especificaciones exactas del modelo.
La capacidad de carga dinámica es solo una parte de la selección de husillos de bolas
Un valor alto de Ca no garantiza que todo el eje sea adecuado. También se deben realizar las siguientes comprobaciones:
- Capacidad estática:Compare Coa con la carga máxima máxima, estacionaria, de impacto y de parada de emergencia.
- Pandeo del tornillo:Un tornillo largo sometido a compresión puede pandearse con una carga mucho menor que el Coa de la tuerca.
- Velocidad crítica:Un tornillo giratorio largo puede vibrar o latir antes de alcanzar las RPM requeridas.
- Velocidad de circulación de la bola:Se debe comprobar la velocidad de rotación permitida de la tuerca o el límite DN.
- Rodamientos de soporte:Los rodamientos del lado fijo deben soportar el empuje axial y alcanzar la vida útil requerida.
- Par motor:El motor debe generar la aceleración requerida y procesar el empuje sin sobrecarga.
- Rigidez y precisión:La deformación elástica, la rigidez del soporte, la precarga y la precisión del montaje afectan el error de posicionamiento.
- Seguridad del eje vertical:Es posible que se requiera un freno, contrapeso u otro método de sujeción porque un husillo de bolas eficiente puede retroceder.
Información necesaria para la selección de carga y vida útil del husillo de bolas
Para calcular un husillo de bolas adecuado en lugar de elegir solo por diámetro, proporcione la siguiente información de aplicación:
- Instalación horizontal, vertical o inclinada
- masa en movimiento
- Fuerza de proceso axial máxima y media
- Trazo requerido
- Velocidad lineal máxima
- Aceleración y desaceleración
- Ciclos por minuto u horas de funcionamiento diarias
- Vida útil esperada
- Precisión y reacción requeridas
- Disposición de soporte de tornillo
- Temperatura de trabajo y contaminación.
- Condiciones conocidas de choque, impacto o parada de emergencia
Preguntas frecuentes
¿Un valor de Ca de 629 kgf significa que la máquina puede mover 629 kg?
No. El valor es una clasificación de fuerza axial utilizada para calcular la vida útil. La carga útil de la máquina debe convertirse en carga axial real y debe incluir orientación, aceleración, fricción, fuerza del proceso, frecuencia del ciclo y vida requerida.
¿Operar por debajo de Ca garantiza una larga vida útil?
No por sí solo. La vida cambia según el cubo de la relación Ca-carga, pero una alta frecuencia de ciclo puede acumular revoluciones rápidamente. La lubricación, la alineación, la contaminación, la vibración y los golpes también afectan la vida real.
¿Una tuerca doble tiene automáticamente el doble de capacidad de carga dinámica?
No. A menudo se utiliza una tuerca doble para crear precarga y reducir el juego. El Ca utilizable depende de la estructura interna y de la clasificación específica del modelo del fabricante y no simplemente del número de cuerpos de tuerca.
¿La velocidad cambia el valor de Ca del catálogo?
El Ca publicado es una calificación del producto. Una velocidad más alta no cambia directamente el valor del catálogo impreso, pero puede aumentar el calor, la vibración, la demanda de lubricación y las revoluciones totales acumuladas, lo que reduce la vida útil real.
¿Qué clasificación limita el sistema: la tuerca del husillo de bolas o el cojinete de soporte?
Cualquiera de los dos puede convertirse en el componente limitante. La tuerca del husillo de bolas, el cojinete de soporte del lado fijo, el eje del husillo, el acoplamiento, el motor y la estructura de montaje deben comprobarse como un sistema de transmisión axial completo.
Contacto DLY
Envíe a DLY su carrera requerida, masa en movimiento, dirección de montaje, velocidad, aceleración, frecuencia de ciclo, fuerza de trabajo, disposición de soporte, requisitos de precisión y vida útil objetivo. Podemos comparar la carga axial calculada con Ca, Coa, rigidez, velocidad y límites estructurales del modelo de husillo de bolas apropiado.
Correo electrónico: export@dlybearing.com
