Um eixo linear autônomo normalmente não possui uma classificação de carga dinâmica básica no mesmo sentido que um rolamento de esferas linear ou um bloco guia de trilho perfilado. O valor de catálogo comumente identificado como classificação de carga dinâmica pertence ao rolamento ou bloco guia, e não automaticamente ao eixo redondo sobre o qual ele se desloca.
A capacidade de carga de um sistema de movimento linear de eixo redondo deve, portanto, ser avaliada em duas partes: a capacidade de fadiga do rolamento e o desempenho estrutural do eixo. Um rolamento pode ter capacidade de carga dinâmica suficiente enquanto o eixo ainda desvia muito porque seu diâmetro é pequeno, seu vão sem suporte é longo ou a carga é aplicada longe dos suportes.
- O que realmente significa classificação de carga dinâmica
- Classificação do eixo vs. classificação do rolamento
- Como a capacidade de carga linear do eixo é avaliada
- Por que oferecer suporte à capacidade de mudanças de extensão
- Como avaliar o sistema completo
- Informações necessárias para seleção do eixo
O que significa classificação de carga dinâmica básica?
Classificação básica de carga dinâmica, normalmente representada porC, é um parâmetro de resistência à fadiga usado para rolamentos lineares e blocos guia. Isso não significa que o componente irá quebrar imediatamente quando a carga aplicada exceder C, e não é igual à carga de trabalho máxima permitida.
O valor é usado junto com a carga dinâmica equivalente para estimar a vida útil nominal sob condições definidas. Para um rolamento linear tipo esfera, a relação geral é baseada em:
Onde:
- C= classificação de carga dinâmica básica do rolamento ou bloco guia
- P= carga dinâmica equivalente atuando naquele rolamento ou bloco
A distância de deslocamento de referência, os fatores de direção da carga e o método de cálculo devem ser retirados do catálogo ou padrão de produto aplicável. Choque, vibração, contaminação, má lubrificação, erros de instalação e distribuição desigual da carga podem reduzir a vida útil real.
Classificação do eixo linear vs. classificação do rolamento linear
| Componente | Parâmetro de seleção comum | O que avalia |
|---|---|---|
| Rolamento de esferas linear | Classificação básica de carga dinâmica C | Vida útil à fadiga por contato rolante sob carregamento dinâmico |
| Rolamento de esferas linear | Classificação básica de carga estática C0 | Resistência à deformação permanente sob carga estática ou de pico |
| Eixo linear | Diâmetro, material e extensão de suporte | Tensão de flexão, deflexão e rigidez estrutural |
| Superfície linear do eixo | Dureza, profundidade da caixa, rugosidade e tolerância | Compatibilidade com contato rolante, desgaste e movimento suave |
| Sistema de eixo completo | Distribuição de carga e geometria do sistema | Desempenho real de rolamentos, eixos, suportes e carro juntos |
Algumas páginas de produtos podem usar "capacidade de carga do eixo linear" como uma descrição geral conveniente. A menos que um método de teste e uma montagem nominal sejam claramente definidos, isso não deve ser interpretado como uma classificação de carga dinâmica básica padronizada apenas para o eixo.
Como é avaliada a capacidade de carga do eixo linear?
1. Tensão de flexão
Uma carga transversal cria um momento fletor no eixo. A tensão máxima de flexão depende da magnitude da carga, do diâmetro do eixo, da posição do suporte e da localização da carga.
Um eixo deve permanecer abaixo da tensão admissível selecionada após a aplicação de uma margem de projeto apropriada para choque, aceleração, variação de material e risco operacional.
2. Deflexão do eixo
Em muitos sistemas de movimento linear, a deflexão torna-se inaceitável antes que o eixo atinja o limite de resistência do material. A flexão excessiva pode causar inclinação do carro, carga irregular do rolamento, alteração da folga e erro de posicionamento.
Para um eixo simplesmente apoiado com uma carga concentrada em seu centro, a relação ideal da viga é:
Onde:
- δ= deflexão do eixo
- F= carga transversal aplicada
- eu= distância entre suportes
- E= módulo de elasticidade do material do eixo
- EU= segundo momento da área da seção do eixo
Esta equação se aplica apenas às condições ideais de suporte e carregamento declaradas. Diferentes arranjos de suporte, múltiplos rolamentos, cargas distribuídas e cargas radiais requerem diferentes cálculos de vigas.
3. Diâmetro do eixo
Para um eixo redondo sólido:
Como a rigidez do eixo está relacionada à quarta potência do diâmetro, um aumento moderado no diâmetro pode reduzir significativamente a deflexão. No entanto, a seleção de um eixo maior também altera os rolamentos lineares, blocos, suportes, peso e espaço de instalação necessários.
4. Dureza superficial e profundidade de endurecimento
A superfície do eixo atua como pista para um rolamento de esferas linear. A dureza adequada e a profundidade de endurecimento ajudam a resistir à indentação e ao desgaste na superfície de contato do rolamento.
Um eixo pode ser estruturalmente forte o suficiente para flexão, mas ainda assim inadequado para um rolamento de esferas se sua superfície for muito macia, áspera ou dimensionalmente imprecisa.
Os eixos lineares DLY podem ser produzidos com rugosidade superficial de aproximadamente Ra 0,4–0,8 μm, profundidades de camada de endurecimento de aproximadamente 0,6–3,5 mm e tolerâncias dimensionais selecionadas de acordo com o tipo de eixo e aplicação.
5. Retidão e precisão dimensional
A retilineidade do eixo afeta a resistência do rolamento e o alinhamento ao longo do curso. Variação de diâmetro, erro de circularidade ou desvio excessivo podem criar contato desigual e resistência local mesmo quando o eixo passa no cálculo básico de flexão.
Por que a extensão do suporte é tão importante?
Um eixo redondo sem suporte comporta-se como uma viga. Aumentar a distância entre os suportes aumenta rapidamente a deflexão. Na equação de carga central ideal acima, a deflexão é proporcional ao cubo do vão de apoio.
Isto significa que o mesmo diâmetro de eixo e carga podem funcionar de maneira muito diferente em duas máquinas com espaçamentos de suporte diferentes.
| Arranjo | Característica Estrutural | Consideração de seleção |
|---|---|---|
| Eixo com suporte final | Vão não suportado entre suportes de eixo | O diâmetro e o vão devem ser verificados quanto à flexão e deflexão |
| Eixo com suporte contínuo | O eixo é montado ao longo de uma base de suporte de alumínio | Maior resistência à flexão em percursos mais longos |
| Eixo em balanço | A carga é aplicada além ou longe do suporte principal | A deflexão e o estresse de suporte podem se tornar críticos |
| Dois eixos paralelos | A carga é compartilhada entre eixos e vários rolamentos | A distribuição real depende do alinhamento, espaçamento e posição da carga |
Um sistema de eixo suportado, como SBR ou TBR, pode reduzir a flexão do eixo em um curso longo. Sua carga admissível ainda depende dos mancais, suporte de alumínio, parafusos de montagem, estrutura de base e distribuição de carga.
Como o sistema de eixo linear completo deve ser avaliado?
A carga do sistema deve ser verificada em relação a todos os componentes relevantes, em vez de apenas a um valor de catálogo.
- Calcule as forças externas.
Inclui peso da mesa, carga útil, força do processo, aceleração, desaceleração e choque. - Localize o centro de gravidade.
Uma carga deslocada cria momentos e altera a carga transportada por cada rolamento. - Determine a carga equivalente em cada rolamento.
Não divida a carga total igualmente, a menos que a estrutura e a posição da carga justifiquem uma distribuição igual. - Verifique a vida dinâmica do rolamento.
Use o valor C, os fatores de carga e a equação de vida útil do fabricante do rolamento. - Verifique a carga estática e de choque.
Confirme se os picos de carga não causam deformação permanente no rolamento ou na superfície de contato do eixo. - Calcule a tensão de flexão e a deflexão do eixo.
Use a disposição real do suporte, o vão e a localização da carga. - Confirme as especificações da superfície do eixo.
Verifique dureza, profundidade da caixa, tolerância, rugosidade, circularidade e retilineidade. - Avalie o ambiente operacional.
Lubrificação, poeira, umidade, corrosão e temperatura podem alterar a vida útil real.
Quais informações são necessárias para a seleção de eixo linear?
Forneça as seguintes informações ao solicitar um eixo linear e sistema de rolamento:
- Peso total em movimento e carga útil
- Direção e magnitude das forças do processo
- Condições de aceleração, desaceleração e choque
- Diâmetro do eixo e comprimento total
- Distância e tipo de suportes de eixo
- Número e posição dos rolamentos lineares
- Distância entre dois eixos paralelos
- Posição do centro de carga
- Deflexão máxima aceitável do eixo
- Velocidade, curso e vida útil necessários
- Temperatura operacional e condições ambientais
- Material do eixo, dureza, tolerância e usinagem final necessários
Suprimentos DLYeixos linearesem aço para rolamento GCr15, aço de alto carbono C45, opções cromadas e aço inoxidável sujeitas a confirmação de especificação. O comprimento do eixo, o diâmetro e a usinagem final podem ser produzidos de acordo com o desenho da aplicação.
Ao calcular a vida dinâmica nominal, use os dados nominais para orolamento linearem vez de atribuir esse valor de rolamento diretamente ao eixo.
Material, tratamento térmico, acabamento superficial e inspeção dimensional são abordados emComo a qualidade do eixo linear é controlada durante a fabricação?
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