El número de bloques de guía lineal no debe seleccionarse únicamente según el peso de la máquina. Un solo bloque puede ser suficiente para un carro corto, estrecho y ligeramente cargado con una carga centrada. Dos bloques en un riel aumentan la longitud efectiva del soporte y reducen la carga creada por los momentos de cabeceo o guiñada. Para la mayoría de las mesas CNC, ejes de pórtico y plataformas de automatización industrial, dos rieles paralelos con dos bloques en cada riel brindan la resistencia más equilibrada a cargas verticales, laterales y de momento.
Uno, dos o cuatro bloques guía lineales: ¿qué cambia?
Agregar bloques hace más que dividir la carga vertical. Cambia la geometría del soporte. Un patrón de soporte más ancho o más largo crea un brazo de palanca más grande contra los momentos de vuelco, mientras que una disposición compacta obliga a resistir una mayor parte del momento dentro del bloque individual.
| Disposición de la guía | Ventaja principal | Limitación principal | Uso típico |
|---|---|---|---|
| 1 carril + 1 bloque | La huella más pequeña y el menor número de piezas | Todos los momentos de balanceo, cabeceo y guiñada deben ser resistidos principalmente por un bloque. | Pequeños sensores, luminarias y mecanismos de ajuste compactos. |
| 1 carril + 2 bloques | Mayor tramo de soporte a lo largo de la dirección de desplazamiento | La resistencia a la rodadura todavía está limitada por el ancho y la capacidad de momento del sistema de un solo-riel | Ejes de automatización estrechos, correderas verticales compactas y módulos de un solo-riel |
| 2 rieles + 1 bloque por riel | El espaciado entre rieles mejora la resistencia a la rodadura | La corta longitud del soporte proporciona una resistencia limitada a los momentos de cabeceo y guiñada. | Placas móviles cortas, anchas y con poca carga. |
| 2 rieles + 2 bloques por riel | Soporte equilibrado contra balanceo, cabeceo y guiñada. | Requiere un paralelismo de rieles preciso y una placa de montaje suficientemente rígida | Mesas CNC, sistemas pórtico, máquinas herramienta y automatización industrial en general. |
| 2 rieles + 3 o más bloques por riel | Soporta mesas largas o varias zonas de carga concentrada | La carga compartida se vuelve muy sensible a la planitud del montaje, la variación-de la altura del bloque y la deformación de la placa. | Plataformas de máquinas largas, grandes plataformas de transferencia y estructuras especiales para cargas pesadas- |
La disposición común de cuatro-bloques no se requiere automáticamente para cada eje, pero a menudo se selecciona porque crea dos dimensiones de soporte útiles: el espaciado de los rieles resiste el balanceo, mientras que el espaciado de los bloques desde el frente-al-trasero resiste el cabeceo y contribuye a la resistencia a la guiñada.
Por qué la carga total no determina la cantidad de bloques
Dividir el peso de la máquina por el número de bloques es válido sólo para una carga centrada sobre una plataforma rígida, simétrica y instalada con precisión. En equipos reales, el centro de gravedad, la fuerza de corte, la tracción de la correa, la fuerza del cilindro, la cadena portacables y la fuerza de aceleración pueden actuar lejos del centro del grupo de bloques.
M = F × e
M=momento aplicado en N·mm o N·m
F=fuerza aplicada en N
e=desplazamiento perpendicular desde el centro de referencia de la guía
Una carga de 500 N centrada sobre un bloque y la misma carga de 500 N colocada a 200 mm de distancia no son equivalentes. La carga desplazada también crea un momento de 100.000 N·mm. Este momento adicional puede hacer que un bloque soporte varias veces la carga promedio o descargue parcialmente el bloque opuesto.
Antes de decidir cuántos bloques se necesitan, incluya:
- La masa en movimiento completa, incluida la mesa, el dispositivo, la pieza de trabajo, el husillo, el soporte del motor y la cadena portacables.
- La posición del centro-de-gravedad en las direcciones de desplazamiento, transversal y vertical.
- Máxima aceleración y desaceleración.
- Fuerzas de corte, prensado, sujeción, correas, cilindros y procesos externos.
- Instalación horizontal, vertical,-de pared o invertida.
- Rigidez requerida, estabilidad de posicionamiento, seguridad estática y vida útil en viaje.
¿Cuándo es suficiente un bloque guía lineal?
Se puede usar un bloque cuando el componente móvil es corto y angosto, la carga es liviana, el centro de gravedad está cerca del centro del bloque y la rigidez del momento requerido es modesta. El catálogo de guías real debe proporcionar suficiente capacidad de momento radial, radial-inverso, lateral y permisible para el modelo seleccionado.
Es más probable que un solo bloque sea aceptable cuando se cumplen todas las condiciones siguientes:
- La huella de carga útil no es mayor de lo necesario.
- La fuerza actúa cerca del centro del bloque.
- La aceleración, el impacto y la vibración son bajos.
- El bloque es lo suficientemente largo o ancho para la capacidad de momento requerida.
- Una pequeña desviación angular no afectará el proceso.
- La aplicación no es un eje vertical o elevado{0}}crítico para la seguridad.
No se debe seleccionar un bloque simplemente porque su capacidad de carga dinámica básica es mayor que el peso de la máquina. La clasificación de carga básica describe la capacidad de carga y la vida a fatiga en condiciones definidas; por sí solo no confirma que el bloque tenga suficiente rigidez a momento para un voladizo grande.
Señales de advertencia de que un bloque no es suficiente
- La placa móvil se balancea cuando se aplica fuerza en su borde.
- La carga útil se extiende mucho por delante o por detrás del bloque.
- Un soporte alto sitúa el centro de gravedad muy por encima del riel.
- Los cambios de dirección producen vibración o error angular.
- El momento calculado está cerca del límite del catálogo incluso antes de que se aplique un factor de seguridad.
¿Cuándo se deben utilizar dos bloques en un carril?
Dos bloques en un riel crean un par de soporte. Cuando los bloques están separados, el momento externo puede resistirse mediante reacciones opuestas en los dos bloques en lugar de transmitirse únicamente como un momento interno dentro de un bloque.
Esta disposición es útil cuando la máquina es estrecha pero necesita un mejor soporte en la dirección de desplazamiento. Es común en guías verticales compactas, ejes estrechos de recogida-y-colocación, equipos de inspección y estructuras de actuadores de un solo-riel.
P1 = F/2 + M/L
P2 = F/2 − M/L
F=carga total asignada al carril de dos-bloques
M=momento de tono que actúa sobre el par de bloques
L=distancia de centro-a-centro entre los dos bloques
P1y p2= reacciones estimadas en los dos bloques
La fórmula muestra por qué es importante el espacio entre bloques. Para el mismo momento, aumentar la distancia entre centros L reduce la carga adicional M/L. Si P2se vuelve negativo, el modelo simplificado predice la carga inversa o elevación en ese bloque. Luego se deben verificar la capacidad de carga-inversa, la precarga, los pernos de montaje y el contacto estructural.
No es lo mismo dos bloques colocados directamente uno al lado del otro que dos bloques muy espaciados. Los bloques de contacto cerrados-aumentan la carga local y la capacidad de momento, pero una mayor distancia entre centros proporciona un brazo de palanca externo más grande. Distinga siempre entre la clasificación del catálogo para dos bloques en estrecho contacto y el cálculo de reacción para bloques separados.
Por qué son comunes dos rieles con cuatro bloques
Un diseño de doble-riel y cuatro-bloques crea un patrón de soporte rectangular. Esto permite al diseñador utilizar tanto el espaciado entre rieles como entre bloques para reducir las reacciones de vuelco.
- Distancia entre carriles Wayuda a resistir el balanceo causado por una carga colocada a la izquierda o derecha del centro de la plataforma.
- Distancia entre bloques Layuda a resistir el cabeceo causado por una carga colocada delante o detrás del centro del grupo del bloque-.
- Ambas dimensiones contribuyen a la rigidez y estabilidad general de la plataforma bajo direcciones de fuerza cambiantes.
- Los cuatro bloques distribuyen la carga sobre una placa de montaje más grande, siempre que la placa y la base de la máquina sean suficientemente rígidas.
Pmáximo = Fz/4 + My/(2L)
Pmín. = Fz/4 − My/(2L)
Estas fórmulas suponen dos rieles idénticos, dos bloques idénticos en cada riel, posiciones simétricas, una placa móvil rígida y una alineación correcta. La combinación de balanceo, cabeceo, guiñada, fuerza lateral y aceleración requiere un cálculo más completo bloque-por-bloque. Ver DLYguía lineal guía de cálculo de carga de momentopara el modelo de reacción de cuatro-bloques.
Cómo calcular la distancia requerida entre bloques de guía lineal
No existe una regla universal que indique que los bloques deben estar separados por una, dos o tres longitudes de bloque. El espaciado correcto depende del momento aplicado, la carga de diseño permitida por bloque, la rigidez de la plataforma, la longitud de riel disponible y la envolvente de la máquina.
El espacio entre bloques siempre debe medirse desde el centro de un bloque hasta el centro del otro bloque. No utilice el espacio libre entre los extremos del bloque a menos que primero se haya convertido a distancia central.
Espacio requerido para dos bloques en un riel
Si la reacción de diseño máxima permitida en cualquiera de los bloques es Ppermitir, al reorganizar la fórmula de dos-bloques se obtiene:
El denominador debe ser positivo. PAGpermitirno es automáticamente igual a la clasificación de carga dinámica C del catálogo. Debería ser el límite de diseño restante después de verificar la seguridad estática, la vida útil requerida, la dirección de la carga, la precarga, las condiciones de operación y los factores de servicio aplicables.
Espaciado requerido del frente-al-trasero para cuatro bloques
Para una plataforma simétrica de doble-riel y cuatro-bloques bajo una fuerza vertical centrada más un momento de cabeceo solamente:
Una relación similar se aplica al espaciamiento entre rieles W para un momento de balanceo. El aumento del espaciado reduce la reacción adicional, pero sólo si la placa móvil es lo suficientemente rígida como para transferir fuerza entre todos los bloques. Es posible que un espacio amplio en una placa flexible no produzca la distribución de carga ideal supuesta por la fórmula.
Ejemplo resuelto: calcular el espacio entre bloques a partir de una carga permitida
Considere una plataforma simétrica con dos rieles y cuatro bloques:
| Fuerza vertical total, Fz | 2,000 N |
| Momento de tono, My | 300.000 N·mm |
| Carga de diseño permitida por bloque, Ppermitir | 900 N |
Paso 1: Calcule la carga centrada por bloque
Paso 2: Calcule el espacio mínimo entre bloques
L Mayor o igual a 300.000 ÷ 800
L Mayor o igual a 375 mm
Paso 3: compare dos diseños posibles
| Espaciado entre bloques | Suma de momentos por bloque | Reacción máxima del bloque | Resultado preliminar |
|---|---|---|---|
| 250 milímetros | 300,000 ÷ (2 × 250) = 600 N | 500 + 600 = 1,100 N | Por encima del límite de 900 N |
| 400 milímetros | 300,000 ÷ (2 × 400) = 375 N | 500 + 375 = 875 N | Por debajo del límite de 900 N |
En este único ejemplo de paso-simplificado, 400 mm son aceptables, mientras que 250 mm no lo son. El resultado es sólo una comprobación preliminar del espaciado. El bloque seleccionado aún debe pasar las comprobaciones de seguridad estática, vida dinámica, carga-inversa, rigidez y carga-combinada.
Ejemplo resuelto: cómo un mayor espaciamiento cambia la distribución de carga
Un conjunto móvil de 40 kg crea una fuerza vertical aproximada de:
Supongamos que su centro de gravedad está 150 mm por delante del centro de un grupo de cuatro-bloques:
| Espaciado entre bloques del frente-a-trasero | Carga base por bloque | Adición de momento | Carga pesada-de filas por bloque | Carga ligera-fila por bloque |
|---|---|---|---|---|
| 300 milímetros | 392/4 = 98 N | 58,800/(2 × 300) = 98 N | 196 N | 0 N |
| 450 milímetros | 98 N | 58,800/(2 × 450) = 65.3 N | 163.3 N | 32.7 N |
En este caso ideal, la disposición de 300 mm coloca la carga directamente sobre la fila de bloques delantera, sin dejar reacción hacia abajo en la fila trasera. La disposición de 450 mm proporciona una reacción más equilibrada. Este margen adicional se vuelve importante cuando el eje invierte su dirección, acelera o experimenta fuerzas externas del proceso.
El espaciado entre bloques también cambia la longitud requerida del riel
El aumento del espaciado de los bloques mejora la resistencia al momento, pero también aumenta la longitud del grupo de bloques móviles y, por lo tanto, la longitud mínima del riel.
Para dos bloques idénticos, la envolvente del grupo-del bloque es aproximadamente el espacio entre bloques de centro-a-centros más la longitud completa de un bloque.
Ejemplo: si el espacio entre bloques es de 400 mm, cada bloque tiene 85 mm de largo, la carrera requerida es de 600 mm y se reservan 50 mm en cada extremo:
Longitud preliminar del carril=600 + 485 + 50 + 50 =1.185 milímetros
Luego, la longitud final del riel debe ajustarse para el paso del-orificio de montaje, la distancia del-orificio final, los topes finales, los sensores, el acceso a la lubricación y el espacio de la máquina. Por lo tanto, la separación entre bloques debe optimizarse junto con la carrera y la longitud del carril, no calcularse como una dimensión aislada.
¿Debería simplemente colocar los bloques lo más separados posible?
Un espaciamiento mayor normalmente reduce la reacción causada por el mismo momento externo, pero un espaciamiento máximo no siempre es el mejor diseño completo de la máquina.
| Beneficio de un mayor espacio | Posible compensación- |
|---|---|
| Reacción del bloque inferior bajo el mismo momento. | Riel más largo, envolvente de máquina más grande y mayor costo |
| Mayor rigidez angular del patrón de soporte. | La placa móvil debe ser rígida en toda su extensión. |
| Soporte más estable para una carga útil sobresaliente | Menos carrera disponible en una longitud de riel fija |
| Menor sensibilidad a una posición de carga concentrada | Se debe mecanizar con precisión más superficie de montaje |
Un enfoque práctico es colocar los bloques tan separados como lo permitan razonablemente la estructura móvil rígida y la longitud del riel disponible, luego verificar las reacciones calculadas. No extienda el espaciado sobre una placa delgada o flexible sólo para mejorar la fórmula teórica.
¿Cuándo son útiles más de cuatro bloques?
Más bloques pueden ser útiles cuando una mesa móvil es muy larga, cuando se montan varios componentes pesados en diferentes posiciones o cuando la carga debe soportarse cerca de múltiples zonas de trabajo. Sin embargo, seis bloques no transportan automáticamente una-sexta parte de la carga cada uno.
En un sistema de múltiples-bloques, pequeñas diferencias en la altura de montaje, la rectitud del riel, la precarga y la deformación de la placa pueden hacer que algunos bloques soporten mucha más carga que otros. Agregar bloques también aumenta la sensibilidad del ensamblaje y puede crear tensión interna si los rieles no son coplanares.
Antes de agregar más bloques, primero verifique si el problema real se puede resolver de manera más efectiva mediante:
- Aumento del espaciamiento entre rieles o entre bloques.
- Utilizar un tipo de bloque más largo dentro de la misma serie de guías.
- Seleccionar un tamaño de guía más grande.
- Utilizando una guía de rodillos para mayor rigidez.
- Reducir el desplazamiento de carga o mejorar la estructura del soporte.
- Aumento de la rigidez de la placa móvil y la base de la máquina.
Errores comunes de cantidad y espaciado de bloques de guía lineal
Selección únicamente por clasificación de carga básica
Un bloque puede tener una C o C alta0valor pero aún así ser demasiado flexible para una herramienta en voladizo, un soporte alto o una plataforma ancha. La capacidad de carga, la capacidad de momento y la rigidez deben comprobarse conjuntamente.
Uso de la carga total dividida por la cantidad de bloques
La división igual ignora el desplazamiento del centro-de-gravedad, la aceleración y la fuerza del proceso. La selección debe basarse en el bloque más cargado, no en el bloque promedio.
Medir el espacio libre en lugar de la distancia central
Las fórmulas de momento utilizan la distancia entre los centros de los bloques. El uso del espacio vacío entre los cuerpos de los bloques sobreestima o subestima el brazo de palanca real.
Usar un riel debajo de una mesa ancha
Dos bloques en un riel mejoran el soporte a lo largo de la dirección de la marcha, pero no crean un tramo de soporte transversal amplio. Una mesa ancha con carga lateral suele beneficiarse más de dos carriles.
Agregar bloques sin mejorar la precisión del montaje
Los bloques adicionales aumentan la sensibilidad a la planitud, el paralelismo y la variación-de altura del bloque. Un sistema de seis-bloques mal mecanizado puede distribuir la carga de manera menos uniforme que un sistema de cuatro-bloques correctamente instalado.
Ignorar el efecto sobre la longitud y la carrera del riel
Un mayor espacio aumenta la envolvente del bloque-grupo. Si la longitud del riel es fija, el aumento del espacio reduce el recorrido disponible.
Procedimiento práctico de selección
- Definir el diseño de la máquina.Registre la dirección de desplazamiento, las posiciones de los rieles, la orientación de montaje y las dimensiones de la placa-móvil.
- Calcula todas las fuerzas.Incluye fuerzas de peso, aceleración, corte, presión, correas, cilindros y cadenas portacables.
- Localiza cada fuerza.Mida su desplazamiento desde el centro de la disposición propuesta de rieles-y-bloques.
- Elija una configuración inicial.Compare un bloque, dos bloques en un riel, dos rieles con un bloque cada uno o el diseño estándar de cuatro-bloques.
- Calcular reacciones en bloque.Determine la reacción radial,{0}}radial inversa y lateral máxima para cada condición de operación.
- Ajuste el espacio entre bloques y rieles.Aumente el espaciado aplicable cuando el momento de reacción sea demasiado alto.
- Consulta el modelo de guía real.Verificar C, C0, momentos admisibles, precarga, precisión y capacidades de carga direccional.
- Verifique la vida y la seguridad estática.Utilice las cargas operativas máximas y equivalentes en lugar de solo la carga estacionaria.
- Verifique la longitud del riel.Confirme el trazo, el bloque-la envolvente del grupo, los márgenes finales y la disposición de los-orificios de montaje.
- Verificar estructura e instalación.Confirme la rigidez de la placa, la planitud de la base, el paralelismo de los rieles, el acceso a los pernos y el espacio de lubricación.
DLY suministra guías de bolas de carga pesada-HD, guías de perfil bajo-ED, guías de rodillos RD y conjuntos de rieles-y-bloques combinados. La elección final dentro delGama de guías lineales DLYdebe basarse en el tamaño real del riel, el tipo de bloque, la dirección de la carga, la precisión, la precarga, la longitud del riel y el diseño de la máquina.
Información necesaria para confirmar la cantidad de bloques
| Información requerida | Ejemplo | Por qué es importante |
|---|---|---|
| masa en movimiento | 80 kg incluyendo mesa y accesorio | Define las fuerzas básicas de gravedad e inercia. |
| Compensaciones del centro-de-gravedad | X=180 mm, Y=60 mm, Z=220 mm | Determina los momentos de balanceo, cabeceo y guiñada. |
| Aceleración y velocidad | 3 m/s² y 1,2 m/s | Agrega fuerza dinámica y afecta la vida. |
| Fuerza del proceso | Fuerza de corte 1.500 N con un desplazamiento de 120 mm | Puede gobernar la reacción máxima del bloque. |
| Trazo requerido | 600 milímetros | Limita el espacio disponible entre bloques y la longitud del riel |
| Espacio de instalación | Luz de carril 280 mm y longitud de placa 520 mm | Define el práctico rectángulo de soporte. |
| Modelo o dibujo existente | HDH25, dos carriles y cuatro bloques | Permite la verificación dimensional y de carga- |
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el número mínimo de bloques de guía lineal?
Un bloque es el mínimo físico para una guía lineal perfilada, pero sólo es adecuado cuando los requisitos de carga, momento, rigidez y seguridad lo permiten. Muchas mesas móviles industriales utilizan cuatro bloques porque la disposición del soporte rectangular es más estable.
¿Puedo usar un bloque en cada uno de los dos rieles?
Sí, para un plato corto, ancho y poco cargado. Los dos rieles mejoran la resistencia al balanceo, pero el corto tramo de soporte desde el frente-hasta-la parte trasera puede proporcionar rigidez limitada de cabeceo y guiñada. Verifique las clasificaciones de momento de los bloques individuales y la deflexión angular esperada.
¿A qué distancia deben estar dos bloques guía lineales?
No existe una distancia universal fija. Utilice el momento aplicado y la reacción permitida del bloque para calcular un espacio mínimo entre centros, luego elija el espacio práctico más grande soportado por una placa rígida, longitud suficiente de riel y superficies de montaje precisas.
¿Dos bloques que se tocan equivalen a dos bloques separados?
No. Dos bloques de contacto cercano-pueden tener un momento combinado permitido publicado, pero los bloques separados crean un brazo de palanca de soporte externo más grande. Utilice la condición del catálogo que coincida con la instalación real.
¿Se pueden utilizar tres bloques en un riel?
Sí, pero no se debe dar por sentado un reparto equitativo de la carga. Tres o más bloques requieren una mayor precisión de montaje y una placa suficientemente rígida. La distribución de carga final puede necesitar software del fabricante o un cálculo estructural.
¿Se pueden mezclar diferentes longitudes de bloque o niveles de precarga en un eje?
La combinación de diferentes estructuras de bloques, niveles de precarga o clases de precisión puede producir una rigidez y un reparto de carga desiguales. Utilice bloques coincidentes de la misma serie, tamaño, precarga y precisión siempre que sea posible, y confirme la compatibilidad del reemplazo antes del ensamblaje.
Conclusión
El número correcto de bloques guía lineales depende de la geometría del soporte, no sólo del peso total de la máquina. Un bloque puede funcionar para un mecanismo de carga ligera-centrado y compacto. Dos bloques sobre un riel proporcionan un tramo de soporte más largo. Dos carriles con un bloque cada uno mejoran la estabilidad transversal. Dos rieles con dos bloques cada uno proporcionan la disposición de uso general-más equilibrada para resistir momentos de balanceo, cabeceo y guiñada.
El espaciamiento entre bloques debe calcularse a partir del momento aplicado y la reacción de diseño permitida en el bloque más cargado. Aumentar el espaciado puede reducir la carga inducida por el momento-, pero también aumenta la longitud del riel, los requisitos de montaje y el tamaño de la máquina. Por lo tanto, la selección final debe comprobar la capacidad de carga, el momento admisible, la rigidez, la vida útil, la rigidez de la placa, la precisión del montaje, la carrera y la longitud del carril juntos.
Envíe a DLY la masa en movimiento, la posición del centro-de-gravedad, la dirección de la carga, la aceleración, la fuerza del proceso, la carrera, el espacio disponible entre rieles, el espacio entre bloques y el plano de instalación. Podemos ayudarlo a verificar la serie de guías, la disposición de los bloques y la longitud del riel para su aplicación.
Correo electrónico: export@dlybearing.com
