Un husillo de bolas rectificado está diseñado principalmente para transmitir fuerza a lo largo del eje del husillo. No debe utilizarse como componente que soporta el peso de una mesa móvil, una fuerza de mecanizado radial o un momento de vuelco.
Por esta razón, no existe una "carga radial máxima permitida" universal que se aplique a todos los husillos de bolas rectificados. Los catálogos de husillos de bolas normalmente especifican capacidades de carga dinámica axial, capacidades de carga estática axial, carga axial permitida, velocidad crítica y vida útil. Generalmente no se utiliza una capacidad de carga radial separada para seleccionar el husillo de bolas en sí.
Respuesta práctica:Se debe evitar una carga radial intencionada sobre la tuerca de bolas y el eje del husillo. Utilice guías lineales u otro mecanismo de guía para soportar fuerzas y momentos radiales.
La carga axial y la carga radial son diferentes
Una carga axial actúa paralela a la línea central del eje del tornillo. Esta es la dirección en la que el husillo de bolas convierte el par del motor en empuje lineal.
Una carga radial actúa perpendicular al eje del tornillo. Las fuentes típicas incluyen:
- El peso de una mesa o componente móvil.
- Fuerzas de corte o mecanizado que actúan a través del eje.
- Una carga sobresaliente ubicada lejos de la línea central del tornillo.
- Alineación incorrecta entre el husillo de bolas y las guías lineales.
- Una carcasa de tuerca que no es perpendicular al eje del tornillo.
- Desalineación del motor, acoplamiento o cojinete de soporte
Las bolas y pistas de rodadura dentro de un husillo de bolas están dispuestas para transferir la fuerza axial de manera eficiente. Cuando se aplica una carga lateral, la carga ya no se distribuye a través de los circuitos de bolas como estaba previsto.
Por qué un husillo de bolas rectificado no debería soportar carga radial
Las pistas de rodadura rectificadas proporcionan un avance preciso y un movimiento suave, pero el proceso de rectificado no convierte el husillo de bolas en una guía radial. Los husillos de bolas rectificados y laminados siguen el mismo principio de diseño básico: transmiten movimiento axial y empuje, mientras que un sistema de guía independiente controla la mesa móvil.
Una carga radial excesiva o una desalineación pueden causar:
- Carga de bolas desigual:Algunas bolas y áreas de pistas soportan más carga que otras.
- Mayor par de funcionamiento:Es posible que el tornillo se sienta apretado o que requiera más torsión del motor para girar.
- Desgaste local:La tensión de contacto concentrada puede dañar las pistas de rodadura y acortar la vida útil.
- Vibración y ruido:La carga lateral puede interrumpir la circulación fluida de la bola.
- Precisión de posicionamiento reducida:La deflexión del tornillo y la fricción inestable pueden afectar la repetibilidad.
- Daños en el sello y el sistema de retorno:Una desalineación severa puede generar tensión adicional en los componentes internos de la tuerca.
- Fallo prematuro:El funcionamiento continuo bajo carga lateral no deseada puede dañar la tuerca, el eje del tornillo o la disposición de soporte.
¿Un diámetro de tornillo mayor permite una carga radial mayor?
Un eje de tornillo más grande es generalmente más resistente a la flexión que un eje más pequeño de la misma longitud efectiva. Sin embargo, esto no significa que su carga radial permitida pueda seleccionarse únicamente a partir del diámetro del eje.
El efecto real de una fuerza radial depende de varias condiciones:
- Diámetro de la raíz del eje del tornillo
- Longitud del eje sin soporte
- Posición en la que se aplica la fuerza lateral.
- Disposición de rodamientos fijo-fijo, fijo-apoyado o fijo-libre
- Posición de la tuerca a lo largo del recorrido
- Dimensiones del extremo del eje
- Deflexión permitida del tornillo
- Condiciones dinámicas de velocidad y vibración.
Incluso si el eje del tornillo es lo suficientemente fuerte como para resistir la deformación permanente, la deflexión radial aún puede ser demasiado grande para un sistema de posicionamiento de precisión. Más importante aún, la tuerca de bolas puede experimentar un contacto interno desigual antes de que el eje alcance su límite de resistencia del material.
Por lo tanto, la resistencia a la flexión del eje no debe considerarse como la carga radial permitida del conjunto completo del husillo de bolas.
¿Qué representan las capacidades de carga de los husillos de bolas?
Al seleccionar un husillo de bolas, las capacidades de carga más relevantes suelen ser las capacidades axiales.
Clasificación de carga dinámica básica
La clasificación de carga dinámica básica se utiliza al calcular la vida de fatiga nominal bajo cargas operativas axiales. No representa una carga radial recomendada en el husillo de bolas.
Clasificación de carga estática básica
La capacidad de carga estática básica se relaciona con la deformación permanente en el contacto entre las bolas y las pistas de rodadura bajo una carga estática axial. No debe interpretarse como la fuerza radial máxima que puede soportar el conjunto.
Carga axial permitida
La carga axial admisible también puede estar limitada por el pandeo del eje del tornillo, la tensión de tracción o compresión, la disposición de montaje y la posición de la tuerca. Estas condiciones se vuelven especialmente importantes con ejes de tornillo largos y ejes verticales.
Ahusillo de bolas de alta cargaestá diseñado para proporcionar una mayor capacidad en la dirección axial prevista. "Carga elevada" no significa que el tornillo pueda sustituir una guía lineal o soportar intencionadamente grandes fuerzas radiales.
Cómo se deben soportar las cargas radiales
La mesa móvil debe estar sostenida por guías lineales del tamaño adecuado, cojinetes lineales u otro mecanismo de guía dedicado. Estos componentes limitan la dirección de desplazamiento y soportan cargas radiales, fuerzas laterales y momentos de vuelco.
En un eje lineal típico:
- El husillo de bolasProporciona empuje axial y movimiento de posicionamiento.
- las guias linealesSoportar la masa en movimiento y las cargas radiales externas.
- Los bloques guíaResiste momentos de cabeceo, guiñada y balanceo.
- Los cojinetes de soportelocalizar el eje del tornillo y soportar las cargas generadas en los extremos del eje.
DLY proporcionaguías linealespara soportar cargas radiales y controlar el recorrido de ejes accionados por husillos de bolas.
No confunda la carga del tornillo con la carga del soporte
Los cojinetes de soporte en los extremos de un husillo de bolas pueden tener sus propias capacidades de carga axial y radial. Estos valores pertenecen a los rodamientos y su disposición de montaje, no a la tuerca de bolas.
Por ejemplo, una disposición de rodamientos de contacto angular en el lado fijo puede soportar un empuje axial y al mismo tiempo tolerar una carga de rodamiento radial específica. Esto no significa que la tuerca del husillo de bolas pueda utilizarse como cojinete radial para la mesa móvil.
La capacidad de carga, la resistencia del extremo del eje y la capacidad de carga axial del husillo de bolas deben comprobarse por separado.
Cómo comprobar un diseño con una posible carga lateral
Si una fuerza radial puede estar llegando al husillo de bolas, primero identifique su fuente en lugar de intentar asignar al husillo un límite de carga radial general.
- Dibuja las direcciones de la fuerza.Separe la fuerza axial, la fuerza radial y el momento de vuelco.
- Verifique el sistema de guía.Confirme que los bloques guía puedan soportar el peso en movimiento, las fuerzas laterales externas y los momentos aplicados.
- Verifique la alineación del tornillo con la guía.Mida el paralelismo entre el eje del tornillo y los rieles guía en toda su carrera.
- Inspeccione la carcasa de la tuerca.Confirme que su superficie de montaje sea perpendicular al eje del tornillo y no tire de la tuerca hacia los lados.
- Compruebe la disposición del extremo del eje.Verifique el ajuste de los cojinetes, la alineación de la carcasa y la instalación del acoplamiento.
- Gire el tornillo antes del ajuste final.El par de funcionamiento debe permanecer suave durante todo el recorrido.
- Consulte al fabricante sobre cargas combinadas inevitables.Se requiere un análisis específico si el diseño no puede eliminar la fuerza lateral en la tuerca.
Señales de advertencia de carga radial o desalineación
Los posibles síntomas incluyen:
- El par de torsión cambia a medida que la tuerca se mueve a lo largo de la carrera.
- El tornillo se aprieta después de que el soporte de la tuerca esté completamente apretado.
- Ruido o vibración anormal cerca de una posición específica
- Marcas de desgaste desiguales en la pista del tornillo.
- La corriente del motor aumenta sin el correspondiente aumento de la carga axial.
- La temperatura del rodamiento de soporte o de la tuerca aumenta rápidamente
- La precisión del posicionamiento cambia en diferentes puntos del recorrido.
Si estos síntomas aparecen después de la instalación, afloje la carcasa de la tuerca y las unidades de soporte en una secuencia controlada y vuelva a verificar la alineación. No intente resolver el problema simplemente aumentando el par del motor o agregando más precarga.
Conclusión
No existe una única carga radial máxima permitida que pueda aplicarse a cada husillo de bolas rectificado. Los husillos de bolas rectificados se seleccionan principalmente según la carga axial, la vida útil, la precisión, el paso, la velocidad, la resistencia al pandeo y la velocidad crítica.
Las cargas radiales y los momentos de vuelco se deben soportar mediante un sistema de guía lineal independiente. Cualquier fuerza lateral que llegue a la tuerca de bolas debe minimizarse mediante la selección correcta de la guía, el diseño estructural y la alineación de la instalación.
Para una aplicación específica, proporcione la carga axial, la carrera, la dirección de montaje, la velocidad, la precisión requerida, la disposición del soporte del tornillo y la disposición de la guía. DLY puede utilizar esta información para recomendar unhusillo de bolasy componentes de movimiento lineal coincidentes.
