Uma guia linear rolante tem um coeficiente de atrito muito menor do que uma guia deslizante convencional, mas não existe um coeficiente único que se aplique a todos os trilhos, blocos e condições de operação. A resistência real ao funcionamento depende do tipo de elemento rolante, carga externa, pré-carga, vedações, lubrificante, velocidade, temperatura e precisão de instalação.
Os coeficientes de atrito de catálogo são úteis para cálculos preliminares, mas a seleção do motor deve ser baseada na resistência completa do eixo. O arrasto da vedação, a aceleração, os transportadores de cabos, os foles, os parafusos esféricos e as forças externas do processo podem ser mais significativos do que o atrito de rolamento teórico da guia.
O que significa coeficiente de atrito da guia linear?
Em uma guia linear rolante, esferas ou rolos circulam entre o bloco e as pistas do trilho. Os elementos rolantes reduzem o contato deslizante direto, permitindo que o bloco se mova com resistência relativamente baixa enquanto suporta cargas radiais, radiais reversas e laterais.
Uma relação simplificada entre a força de atrito e a carga normal aplicada pode ser escrita como:
Onde:
- FR= resistência ao rolamento associada à carga aplicada
- μ= coeficiente de atrito de referência
- P= carga atuando na guia
Esta equação simplificada não inclui resistência fixa de vedações finais, vedações inferiores, raspadores ou lubrificantes. Também pressupõe que a guia esteja instalada corretamente e que a carga esteja distribuída conforme planejado.
Para estimativas preliminares de engenharia, o atrito da guia linear de rolamento é frequentemente tratado como estando na faixa de poucos milésimos. O valor exato deve ser obtido nos dados técnicos da série e configuração selecionadas.
Coeficiente de Fricção vs. Resistência Real de Funcionamento
O coeficiente de atrito e a resistência ao movimento estão relacionados, mas não são intercambiáveis.
| Prazo | Significado | Uso típico |
|---|---|---|
| Coeficiente de atrito | Uma referência adimensional relacionando a resistência ao rolamento dependente da carga à carga aplicada | Cálculo preliminar e comparação de guias |
| Resistência de vedação | Resistência criada onde as vedações ou raspadores entram em contato com o trilho | Adicionado como um valor de força para cada bloco ou arranjo de vedação |
| Resistência à corrida | Força total medida necessária para manter o carro em movimento | Inspeção, dimensionamento de motores e diagnóstico de máquinas |
| Força separatista | Força necessária para iniciar o movimento após a parada do carro | Controle de baixa velocidade e avaliação de partida |
Em cargas externas baixas, a resistência da vedação pode representar uma grande percentagem da força total medida. Dividir esta resistência total por uma pequena carga pode produzir um coeficiente de atrito aparentemente elevado, mesmo quando o contato de rolamento interno é normal.
Por esta razão, é mais útil indicar a resistência medida real ao movimento e a condição de teste do que reportar apenas um coeficiente calculado.
Quais fatores afetam o atrito da guia linear?
1. Estrutura de esfera ou rolo
As guias de esferas usam contato pontual ou curvo entre as esferas e as pistas, enquanto as guias de rolos usam contato de linha. As guias de rolos geralmente proporcionam maior rigidez sob carga, mas a resistência real ao funcionamento depende da geometria específica da pista, da pré-carga, das vedações e do lubrificante.
Não é exato presumir que cada guia de esfera tenha menor atrito do que qualquer guia de rolo sem comparar as séries selecionadas sob condições equivalentes.
2. Pré-carregar
A pré-carga remove a folga interna e melhora a rigidez. Também aumenta a força de contato entre os elementos rolantes e as pistas, o que aumenta a resistência ao funcionamento.
Uma pré-carga mais alta não é automaticamente melhor. Deve ser selecionado de acordo com a rigidez da máquina, carga externa, precisão de instalação, velocidade e requisitos de posicionamento. A pré-carga excessiva pode aumentar o calor, a demanda do motor e a sensibilidade ao desalinhamento dos trilhos.
3. Selos finais e raspadores
As vedações finais retêm o lubrificante e ajudam a evitar a entrada de poeira ou lascas no bloco. O seu contacto com o carril cria uma resistência relativamente fixa que não aumenta em proporção direta com a carga externa.
Vedações duplas, raspadores metálicos e opções especiais de proteção contra contaminação podem aumentar ainda mais a resistência. Essa compensação pode valer a pena em ambientes empoeirados ou de usinagem onde a proteção é mais importante do que a força motriz mínima.
4. Tipo e quantidade de lubrificante
A consistência da graxa, a viscosidade do óleo base, a temperatura e a quantidade de enchimento afetam a força necessária para circular o lubrificante através do bloco. A graxa fria ou excessiva pode aumentar temporariamente a resistência, especialmente durante a partida.
A lubrificação insuficiente também pode aumentar a resistência, reduzindo a película protetora entre as superfícies de contato. O objetivo correto é uma lubrificação estável e não simplesmente a menor quantidade possível de lubrificante.
5. Velocidade e temperatura
A viscosidade do lubrificante muda com a temperatura e a velocidade. A resistência pode ser maior durante a partida a frio e diminuir à medida que o lubrificante aquece. Em velocidades mais altas, o comportamento da vedação, a circulação do lubrificante e os efeitos dinâmicos internos podem alterar a força medida.
O atrito deve, portanto, ser avaliado na velocidade operacional real e na temperatura estabilizada quando são necessários dados precisos da força motriz.
6. Alinhamento do trilho e precisão de montagem
O erro de paralelismo em um sistema de dois trilhos força os blocos lateralmente à medida que a mesa se desloca. Superfícies de montagem irregulares, diferenças de altura dos trilhos e aperto incorreto dos parafusos também podem criar cargas internas que não aparecem no cálculo de atrito teórico.
Se a resistência mudar em posições diferentes, inspecione o alinhamento e a precisão da montagem antes de trocar o lubrificante ou substituir os blocos.
7. Direção e momento de carga
A carga do carro nem sempre é compartilhada igualmente entre todos os blocos. Um centro de gravidade deslocado ou força de processo cria momentos de inclinação, guinada ou rotação e pode carregar pesadamente um bloco enquanto descarrega outro.
A carga equivalente em cada bloco deve ser calculada a partir do espaçamento real dos trilhos, do espaçamento dos blocos e da posição da carga.
8. Contaminação e Desgaste
Lascas de metal, poeira, graxa seca, corrosão ou danos nas pistas podem aumentar a resistência e causar pontos de aperto locais. A resistência relacionada à contaminação é uma condição de falha e não deve ser incluída como coeficiente de atrito normal.
Como a resistência de condução da guia linear pode ser estimada?
Uma estimativa simplificada para a porção guia de um eixo horizontal pode ser escrita como:
Onde:
- Fguia= resistência total estimada da guia
- μ= coeficiente de atrito de rolamento de referência
- P= carga equivalente atuando nos blocos
- Fselos= resistência total de vedação e raspagem para todos os blocos
Esta estimativa ainda não representa a força motora completa. O cálculo do eixo também pode precisar incluir:
- Força de aceleração da massa em movimento
- Componente de gravidade em um eixo vertical ou inclinado
- Resistência de fuso de esfera, correia, cremalheira ou cilindro
- Perdas em rolamentos e acoplamentos
- Resistência do transportador de cabos e da mangueira
- Resistência do fole e da capa protetora
- Força de corte, força de pressão ou outras cargas externas do processo
Como é medida a resistência ao funcionamento da guia linear?
A resistência ao movimento pode ser medida com um medidor de força ou célula de carga conectada em linha com o movimento do carro. Um teste útil separa a força de ruptura da força de funcionamento constante.
- Prepare a guia instalada.
Confirme se os trilhos estão alinhados, se os parafusos de montagem estão apertados corretamente e se os blocos contêm o lubrificante especificado. - Remova a resistência não relacionada sempre que possível.
Desconecte o parafuso esférico, a correia, o transportador de cabos ou outros componentes do acionamento se o objetivo for testar apenas a guia. - Aplique força paralela à direção de deslocamento.
Puxar em ângulo introduz carga lateral e altera o resultado. - Força de ruptura recorde.
Meça o pico de força necessário para iniciar o movimento depois que o carro estiver parado. - Registre a força de funcionamento constante.
Mova-se a uma velocidade constante controlada e exclua regiões de aceleração e desaceleração. - Meça em ambas as direções.
Uma grande diferença direcional pode indicar problemas de alinhamento, vedação ou distribuição de carga. - Compare a resistência ao longo do curso completo.
Picos locais podem indicar danos no trilho, erro de montagem ou contaminação.
O relatório de teste deve incluir modelo de bloco, quantidade, pré-carga, vedações, lubrificante, carga aplicada, velocidade, temperatura, posição de deslocamento e se a guia foi testada sozinha ou como parte do eixo completo.
Como a resistência anormal à corrida pode ser identificada?
| Condição observada | Possível causa | Verificação recomendada |
|---|---|---|
| Alta resistência durante todo o curso | Pré-carga elevada, graxa excessiva, desalinhamento do trilho ou distorção da mesa | Verifique a pré-carga, lubrificação e geometria de instalação |
| Pico de resistência em uma posição | Danos no trilho local, detritos ou erro na superfície de montagem | Inspecione o trilho correspondente e a área de montagem |
| Alta força de partida, mas menor força de funcionamento | Adesão de vedação, graxa fria ou longo período estacionário | Compare condições operacionais frias e estabilizadas |
| A resistência aumenta após apertar a mesa | As superfícies de montagem em bloco ou trilho não são coplanares | Verifique o nivelamento da mesa e a sequência de aperto dos parafusos |
| A resistência aumenta com ruído ou vibração | Contaminação, lubrificação insuficiente ou danos nas pistas | Pare e inspecione o trilho, blocos, vedações e lubrificante |
| Força diferente em direções opostas | Eixo inclinado, arrasto do cabo, condição da vedação ou erro de alinhamento | Separe a gravidade e os componentes externos da resistência do guia |
O atrito anormal também pode aparecer como vibração, aumento de temperatura ou corrente instável do motor. Para diagnóstico relacionado, consultePor que uma guia linear vibra durante a operação?
DLY fornece tipo bola e tipo rologuias linearespara diferentes requisitos de carga, rigidez, altura de instalação e movimento. A pré-carga do bloco, a disposição da vedação, o grau de precisão e a lubrificação devem ser confirmados de acordo com as condições completas da máquina.
Para aplicações pesadas guiadas por esfera, o DLYGuia Quadrado HDusa uma estrutura de esferas recirculantes de quatro fileiras. A resistência real ao funcionamento depende do tamanho do bloco, pré-carga, vedações, lubrificante, carga e condição de instalação, e não apenas do nome da série.
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