Seleccionar un adecuadorodamiento de husillo de bolassignifica elegir la disposición de rodamientos que soporta los extremos mecanizados del eje del tornillo. Estos cojinetes controlan el movimiento axial, mantienen la alineación rotacional y transfieren el empuje del husillo de bolas a la estructura de la máquina.
El término no debe confundirse con las bolas que circulan por el interior de la tuerca de bolas. La tuerca de bolas convierte la rotación del tornillo en movimiento lineal, mientras que los cojinetes de soporte permiten que el eje del tornillo gire y lo inmovilice según la disposición fija, soportada o flotante seleccionada.
No se debe elegir un rodamiento únicamente a partir del diámetro nominal del husillo de bolas. La carga axial, la rigidez requerida, la velocidad de operación, la disposición de los rodamientos, la precarga, la lubricación, el espacio de instalación y el mecanizado de los extremos del tornillo- deben considerarse en conjunto.
Qué hace el rodamiento de soporte
Cuando un husillo de bolas acciona una mesa móvil, la fuerza del proceso no desaparece dentro de la tuerca. Pasa a través del eje del tornillo hasta los cojinetes de soporte y luego al bastidor de la máquina.
El rodamiento lateral fijo-normalmente realiza la función de posicionamiento axial más importante. Debe resistir el empuje en las direcciones requeridas limitando al mismo tiempo el desplazamiento axial del tornillo. El extremo opuesto soporta la rotación y estabiliza el eje según la configuración de soporte seleccionada.
| Parte del sistema | Función primaria | Efecto sobre el eje |
|---|---|---|
| Husillo de bolas y tuerca | Convertir el movimiento giratorio en movimiento lineal | Liderazgo, capacidad de empuje, eficiencia y comportamiento de posicionamiento. |
| Rodamiento lateral fijo- | Ubique el tornillo axialmente y lleve el empuje. | Rigidez axial, respuesta de inversión y estabilidad rotacional. |
| Lado apoyado o flotante | Apoye el extremo opuesto del tornillo según el diseño del eje. | Comportamiento crítico de velocidad, vibración y expansión térmica. |
| Guía lineal | Guíe el carro y transporte cargas radiales y de momento. | Rectitud, estabilidad del carro y soporte de carga. |
Configuraciones de soporte comunes
La configuración del soporte final- afecta la rigidez del tornillo, la velocidad permitida, el comportamiento térmico y la carga soportada por cada posición del rodamiento.
| Configuración | Estructura | Característica principal | Preocupación por el diseño |
|---|---|---|---|
| Fijo-soportado | Rodamiento fijo de localización axial en un extremo y rodamiento de soporte en el otro. | Equilibrio común de estabilidad, coste y acomodación térmica. | El lado apoyado debe coincidir con el movimiento térmico previsto y el extremo del eje. |
| Fijo-fijo | Disposiciones de rodamientos controladas axialmente en ambos extremos. | Mayor rigidez axial y soporte de tornillo mejorado | El crecimiento térmico puede cambiar la tensión del rodamiento o del tornillo si no se diseña correctamente |
| Fijo-gratuito | Rodamiento fijo en un extremo con el extremo opuesto del tornillo sin soporte. | Construcción simple y compacta | Menor resistencia al latigazo del tornillo y a la vibración en ejes largos o de alta-velocidad |
El soporte fijo se usa ampliamente en conjuntos de husillos de bolas industriales estándar. Se puede considerar fijo-fijo cuando se requiere mayor rigidez o velocidad, pero su comportamiento térmico y de precarga debe diseñarse cuidadosamente. Fijo-libre generalmente se limita a aplicaciones donde la longitud, la velocidad y la carga del tornillo permiten una estructura más simple.
Elija el tipo de rodamiento
Rodamientos de soporte de contacto angular
Los rodamientos axiales de bolas de contacto angular de precisión se utilizan comúnmente en el lado fijo de un husillo de bolas. Su ángulo de contacto interno les permite soportar la fuerza axial con mayor rigidez que un rodamiento radial general.
Un rodamiento de contacto angular único soporta principalmente la carga axial en una dirección. Por lo tanto, los extremos fijos de los husillos de bolas suelen utilizar rodamientos emparejados o juegos de rodamientos-emparejados de fábrica para que el empuje pueda controlarse en ambas direcciones.
Rodamiento radial en el lado apoyado
El extremo opuesto puede usar un cojinete radial en unidades de soporte destinadas a estabilizar el tornillo y al mismo tiempo permitir que la disposición completa responda al crecimiento térmico según lo diseñado.
No se debe esperar que este rodamiento proporcione la misma rigidez de posicionamiento axial que el juego de rodamientos del lado fijo-. Sus dimensiones y método de ajuste deben coincidir con la estructura de carcasa y mecanizado de extremos soportados.
Calcular la carga axial
La carga axial es el primer requisito mecánico para la selección de rodamientos de husillo de bolas. Puede incluir fuerza de aceleración, fuerza de proceso, resistencia de fricción y fuerza externa que actúa a lo largo del eje del tornillo.
Se debe incluir la gravedad cuando actúa a lo largo de la dirección del tornillo, como en un eje vertical. En un eje horizontal, el peso de la mesa móvil lo soportan principalmente las guías lineales, aunque todavía afecta los requisitos de fricción y aceleración.
La carga operativa constante no es la única condición a examinar. Arrancar, detener, desacelerar de emergencia, impactos cortantes y cambios en la dirección del movimiento pueden crear cargas más altas de corta-duración. Tanto la carga dinámica como la carga estática o de impacto máxima deben compararse con los datos del fabricante del rodamiento.
Minimizar la carga radial
Los rodamientos de soporte de husillo de bolas se seleccionan principalmente para controlar el empuje axial y la rotación del husillo. El peso, la fuerza lateral y el momento de vuelco de la mesa móvil normalmente deben ser transportados por la guía lineal en lugar de transferirse a través del husillo de bolas.
Una carga radial significativa en el cojinete de soporte puede indicar una desalineación entre el tornillo, la carcasa de soporte, el asiento de la tuerca, el acoplamiento y el motor. También puede deberse a un eje doblado o superficies de montaje que no comparten el mismo eje.
Seleccionar un rodamiento más grande sin corregir la alineación no puede reducir el calor ni el desgaste. La capacidad de carga y la fuente mecánica de la fuerza radial deben considerarse por separado.
Rigidez axial y posicionamiento
La rigidez axial describe cuánto se desvía la disposición del cojinete de soporte bajo el empuje. Una mayor rigidez reduce el movimiento en el extremo del tornillo cuando el eje acelera, invierte la dirección o encuentra una carga de proceso cambiante.
El cojinete de apoyo influye en la estabilidad del posicionamiento, pero por sí solo no determina la precisión total de la máquina. La precisión final también depende de:
- Precisión del avance del husillo de bolas y error de avance acumulativo
- Holgura o precarga de la tuerca de bolas
- Deformación axial y torsional del eje del tornillo
- Soporte-desplazamiento axial del rodamiento
- Acoplamiento, tuerca-asiento y rigidez de la carcasa
- Compensación del sistema de control y expansión térmica-
- Precisión de la base de la máquina y de la guía lineal-
Por lo tanto, es técnicamente incorrecto describir un rodamiento de soporte con una precisión de posicionamiento de la máquina de ±0,05 mm. La precisión de los rodamientos normalmente se expresa a través de la precisión dimensional, la precisión de rotación, el descentramiento y las características del juego-emparejado.
Disposición de rodamientos
Los rodamientos de contacto angular se pueden combinar en diferentes disposiciones. La disposición adecuada depende de la dirección del empuje, la rigidez requerida, el control del momento y la longitud de instalación disponible.
| Acuerdo | Comportamiento general | Nota de selección |
|---|---|---|
| Atrás-a-par anterior | Soporta fuerza axial en ambas direcciones con un espacio entre centros de presión efectivo-más amplio. | Común donde la rigidez axial y de momento son importantes |
| Par-cara a-cara | Soporta fuerza axial en ambas direcciones con una respuesta diferente a la alineación y al momento. | Úselo solo cuando la disposición del fabricante de la carcasa y el rodamiento lo especifique. |
| Conjunto tándem | Comparte la carga axial en una dirección principal. | Requiere un rodamiento opuesto o un juego cuando también se debe llevar empuje inverso |
Los juegos de rodamientos-emparejados de fábrica deben instalarse en el orden y la orientación especificados. No se deben mezclar rodamientos de diferentes juegos para crear una nueva combinación porque es posible que ya no se puedan controlar la precarga y la coincidencia dimensional.
Seleccione la precarga
La precarga del rodamiento elimina el juego axial interno y aumenta la rigidez del soporte. Puede mejorar la respuesta de inversión y ayudar a que el tornillo permanezca estable bajo cambios de empuje.
Más precarga no siempre es mejor. Una precarga excesiva aumenta el par de arranque, el calor por fricción y la tensión interna del rodamiento. El efecto se vuelve más grave cuando los asientos de los rodamientos, la contratuerca, los hombros del eje o los alojamientos no se fabrican y ensamblan correctamente.
La precarga debe seleccionarse entre las clases disponibles del fabricante del rodamiento de acuerdo con la rigidez, velocidad, temperatura de funcionamiento y carga externa requeridas. No cree una precarga adicional apretando demasiado arbitrariamente la contratuerca.
Comprobar velocidad y temperatura
La capacidad de velocidad del rodamiento y la velocidad crítica del husillo de bolas están relacionadas pero son límites separados. Un rodamiento puede ser adecuado para la velocidad de rotación mientras que el eje del tornillo sea demasiado largo o no esté suficientemente soportado para evitar vibraciones. La situación inversa también es posible.
Por lo tanto, la selección debe comprobar:
- Velocidad de rotación del tornillo máxima y continua
- Longitud del tornillo, diámetro y configuración del soporte.
- Velocidad límite del rodamiento bajo la precarga seleccionada
- Tipo y cantidad de lubricante
- Transferencia de calor a través de la carcasa de soporte.
- Expansión térmica del tornillo y la estructura de la máquina.
Un juego de rodamientos con alta precarga puede proporcionar una buena rigidez a baja velocidad-pero generar calor innecesario en un eje de alta velocidad- que gira continuamente. El ciclo de trabajo operativo debe incluirse en la decisión.
Lubricación y Sellado
Los rodamientos de soporte de husillo de bolas pueden suministrarse abiertos, sellados o pre-lubricados según el diseño del rodamiento y de la unidad-de soporte. Los rodamientos sellados y pre-engrasados simplifican la instalación, mientras que se pueden usar rodamientos abiertos cuando la máquina tiene un sistema de lubricación controlado.
Demasiado poco lubricante aumenta el desgaste y la temperatura. Demasiada grasa también puede aumentar el par de funcionamiento y el calor, especialmente a mayor velocidad. Se debe verificar la compatibilidad del lubricante antes de agregar una grasa diferente a un rodamiento existente.
En entornos que contienen virutas, refrigerante, polvo o humedad, se deben considerar juntos la carcasa de soporte y los sellos del rodamiento. El rodamiento no puede permanecer protegido si entran contaminantes a través de una interfaz de carcasa no sellada.
Haga coincidir el tornillo-Mecanizado de extremos
El cojinete de soporte se adapta al extremo mecanizado del husillo de bolas, no al diámetro nominal original del husillo. Un husillo de bolas de 20 mm, por ejemplo, no utiliza necesariamente un rodamiento con un diámetro interior de 20 mm.
La selección del rodamiento y el plano de mecanizado final-deben coincidir en:
- Diámetro y tolerancia del asiento del rodamiento-
- Posición y perpendicularidad del hombro del eje.
- Longitud del asiento del rodamiento-
- Disposición de la rosca y el espaciador de la contratuerca-
- Acoplamiento-diámetro y longitud del extremo
- Orificio de la carcasa, hombro y método de retención
Un ajuste demasiado holgado puede permitir movimientos o descentramiento no deseados. Un ajuste demasiado apretado puede alterar el juego interno, complicar el montaje o dañar el rodamiento. Las tolerancias correctas deben seguir las especificaciones de la unidad de soporte y rodamiento seleccionada-.
Vida útil del rodamiento
La vida útil básica del rodamiento depende de la capacidad de carga dinámica del rodamiento y de la carga operativa equivalente. Para los rodamientos de bolas, la relación básica comúnmente utilizada es:
C=clasificación de carga dinámica básica;
P=carga dinámica equivalente del rodamiento.
Esta fórmula no debe utilizarse únicamente con el peso de la mesa de la máquina. La carga equivalente del rodamiento depende de la fuerza axial, cualquier fuerza radial, la disposición del rodamiento, la precarga y el ciclo de trabajo. La seguridad estática también debe comprobarse por separado para condiciones máximas de carga e impacto.
Secuencia de selección
| Escenario | Determinar | Razón |
|---|---|---|
| 1 | Configuración fija-soportada, fija-fija o fija-libre | Define el papel de cada posición de rodamiento. |
| 2 | Cargas axiales continuas, máximas y en dirección-inversa | Determina la clasificación de carga y los requisitos de disposición. |
| 3 | Rigidez axial requerida y desplazamiento aceptable. | Juego de rodamientos de guías y selección de precarga. |
| 4 | Velocidad máxima, ciclo de trabajo y temperatura. | Comprueba los límites de calor, lubricación y velocidad. |
| 5 | Dimensiones del asiento y de la carcasa del rodamiento- | Garantiza la compatibilidad física y el ajuste correcto. |
| 6 | Vida dinámica y seguridad estática. | Confirma la idoneidad para el ciclo operativo y la carga máxima. |
Errores de selección comunes
- Seleccionar el rodamiento únicamente a partir del diámetro nominal del husillo de bolas.
- Tratar el peso total de la mesa móvil como carga axial sobre un tornillo horizontal.
- Ignorando la aceleración, el impacto y el empuje en dirección inversa-.
- Utilizando un rodamiento radial general donde se requiere alta rigidez axial.
- Selección de precarga máxima sin comprobar velocidad y calor.
- Mezcla de rodamientos de contacto angular de diferentes juegos combinados.
- Intentar solucionar la desalineación del tornillo o de la carcasa aumentando la capacidad de carga.
- Suponiendo que el rodamiento de soporte por sí solo determina la precisión del posicionamiento.
Conclusión
Un rodamiento de soporte de husillo de bolas adecuado debe soportar la carga axial real y al mismo tiempo proporcionar la rigidez, la capacidad de velocidad y la vida útil requeridas por la máquina. La decisión incluye el tipo de rodamiento, la disposición de pares, la precarga, la lubricación y la configuración del soporte.
La selección del rodamiento también debe coordinarse con la longitud del tornillo, la velocidad crítica, el mecanizado de extremos, la carcasa de soporte, la alineación del acoplamiento y la expansión térmica. La elección de un rodamiento basándose únicamente en el diámetro del tornillo o en el precio puede provocar juego axial, calor, vibración, mala respuesta de posicionamiento o fallos prematuros.
Explorar DLYunidades de soporte de husillo de bolas, revisarSelección de soporte BK/BF, FK/FF y EK/EF, o verProductos de husillo de bolas DLY.
