Deflexão linear do eixo: quando um eixo sem suporte precisa de suporte extra

 

Em muitos sistemas de movimento linear simples, um eixo linear sem suporte pode funcionar bem quando o curso é curto e a carga é leve. É econômico, fácil de instalar e amplamente utilizado com rolamentos lineares padrão. No entanto, quando o eixo fica mais longo ou a carga móvel fica mais pesada, a deflexão do eixo pode se tornar um problema real.

A deflexão linear do eixo nem sempre significa que o eixo está quebrado. Em muitos casos, o eixo apenas dobra ligeiramente sob carga. Mas mesmo uma pequena flexão pode afetar o movimento do rolamento linear. O rolamento pode parecer apertado em algumas posições, a força de deslizamento pode tornar-se irregular ou a máquina pode perder estabilidade durante movimentos repetidos.

Este artigo explica o que é a deflexão linear do eixo, por que os eixos sem suporte dobram mais facilmente e quando umeixo linear suportado, Trilho suportado por SBR, Trilho suportado por TBR, ou guia linear de perfil deve ser considerada.

O que é deflexão linear do eixo?

A deflexão linear do eixo refere-se à flexão ou flacidez de umeixo linear redondosob carga. É mais comum quando o eixo é apoiado apenas em ambas as extremidades e o vão não suportado é relativamente longo.

Em um sistema de rolamento linear, o eixo não é apenas uma superfície guia. Também passa a fazer parte da estrutura de suporte. Se o eixo dobrar durante a operação, a condição de contato entre o eixo e o rolamento linear muda. Isto pode aumentar o atrito, criar carga irregular nas esferas do rolamento e reduzir a suavidade do movimento.

Por esta razão, a deflexão do eixo deve ser considerada juntamente com o diâmetro do eixo, comprimento do eixo, peso da carga, tipo de rolamento, direção de instalação e rigidez da estrutura da máquina.

Por que eixos lineares sem suporte dobram com mais facilidade

Um eixo linear sem suporte geralmente é fixado em ambas as extremidades ou montado com blocos de suporte de eixo. A seção intermediária do eixo não possui suporte contínuo. Quando o eixo é curto, esta estrutura pode ser simples e eficaz. Mas quando a distância entre os suportes aumenta, o eixo fica mais fácil de dobrar sob o peso das partes móveis.

Isto é especialmente importante em sistemas de movimento horizontal. Na instalação horizontal, a gravidade atua diretamente no eixo e no carro móvel. Se o diâmetro do eixo for muito pequeno para o vão e a carga, o eixo poderá desviar no meio. Quanto maior o vão sem suporte, mais importante se torna a rigidez.

O problema nem sempre é visível à primeira vista. Um eixo pode parecer reto quando não há carga, mas após a adição do bloco de rolamento linear, placa de montagem, acessório ou peça de trabalho, o eixo pode dobrar o suficiente para afetar o movimento.

Quando a deflexão do eixo se torna um problema?

Uma pequena deflexão do eixo ainda pode ser aceitável em equipamentos de baixa-precisão ou-serviços leves. A deflexão do eixo se torna um problema quando começa a afetar o movimento do rolamento, a estabilidade do posicionamento ou a vida útil.

Em muitas aplicações reais, o primeiro sinal de alerta não é uma curvatura visível. Em vez disso, a máquina pode apresentar movimento instável ou resistência ao deslizamento irregular.

Se estes problemas aparecerem após aumentar o comprimento do eixo, o peso da carga ou a velocidade de trabalho, a deflexão do eixo deve ser verificada antes de substituir apenas o rolamento.

Referência de deflexão do eixo: quanto é demais

A tabela a seguir mostra valores aproximados de deflexão do ponto médio para um eixo horizontal simplesmente apoiado sob uma carga de ponto central. Estas figuras assumem um eixo de aço sólido (E=206 GPa) apoiado em ambas as extremidades com a carga aplicada no centro - a pior-posição de deflexão.

 

Diâmetro do eixo	Período não suportado	Carga de 5kg	Carga de 10kg	Carga de 20kg
16mm	400 milímetros	0,05mm	0,10mm	0,20 mm
16mm	600 milímetros	0,17mm	0,34 mm	0,68 mm
20mm	500 milímetros	0,04 mm	0,08 mm	0,16mm
20mm	800 milímetros	0,16mm	0,32mm	0,64 milímetros
25mm	600 milímetros	0,04 mm	0,08 mm	0,16mm
25mm	1000 milímetros	0,19 milímetros	0,38mm	0,76mm
32mm	800 milímetros	0,04 mm	0,08 mm	0,16mm
32mm	1200 milímetros	0,20 mm	0,40mm	0,80 mm

 

 

Observação: esses valores refletem a deflexão do peso próprio do eixo mais a deflexão da carga pontual combinadas. A deflexão real depende da posição do bloco do rolamento, da distribuição da massa do carro e da rigidez da estrutura da máquina. Use estes números como referência inicial e não como cálculo final do projeto.

 

Quanta deflexão é aceitável?

Como referência prática para selecionar um método de suporte de eixo:

 

Abaixo de 0,05 mm:Geralmente aceitável para a maioria-de aplicações leves e de automação geral

0,05–0,10 mm:O limite - pode causar variação perceptível de resistência no rolamento; considere um diâmetro maior ou eixo suportado

Acima de 0,10 mm:Provavelmente causará emperramento do rolamento, força de deslizamento desigual e desgaste acelerado; um eixo apoiado, trilho SBR ou guia linear de perfil deve ser avaliado

 

Para equipamentos de precisão, como máquinas de marcação a laser, sistemas de inspeção ou tabelas de medição por coordenadas, o limite aceitável é normalmente de 0,02 a 0,03 mm. Nestes casos, um eixo sem suporte raramente é a escolha correta, independentemente do diâmetro.

Eixo Linear Não Suportado versus Eixo Linear Suportado: A Verdadeira Diferença

A principal diferença entre um eixo linear sem suporte e um eixo linear com suporte não é apenas o formato do produto. É a forma como o eixo é apoiado durante a operação.

Um eixo sem suporte depende principalmente de suportes finais ou blocos de montagem. Um eixo linear suportado possui uma base de suporte sob o eixo ao longo de seu comprimento. Este suporte contínuo ajuda a reduzir a flexão e melhora a estabilidade em aplicações de deslocamento mais longo.

Isso não significa que um eixo apoiado seja sempre a melhor escolha. A escolha correta depende da carga real, curso, diâmetro do eixo, necessidade de precisão e espaço de montagem disponível.

Fatores que aumentam a deflexão linear do eixo

A deflexão do eixo não deve ser avaliada apenas pelo comprimento do eixo. Um eixo longo com diâmetro grande o suficiente e carga leve ainda pode funcionar bem. Um eixo mais curto com carga pesada e suporte deficiente ainda pode causar problemas de movimento. Vários fatores devem ser verificados em conjunto.

Comprimento do eixo

Quanto maior o vão sem suporte, mais facilmente o eixo dobra. Equipamentos de longo curso, mesas deslizantes, máquinas de corte e estruturas de automação devem prestar mais atenção ao suporte do eixo.

Diâmetro do eixo

Um diâmetro de eixo maior geralmente proporciona maior rigidez. Se o diâmetro do eixo for muito pequeno para o comprimento do percurso e a carga, pode ser necessário aumentar o diâmetro ou alterar o método de suporte.

Peso de carga

A placa móvel, o acessório, a ferramenta, a peça de trabalho e os blocos de rolamento adicionam carga ao sistema de guia. Se a carga real for maior que a esperada, o eixo poderá desviar mais do que o projeto original permitia.

Distância de suporte

Para eixos não apoiados, a distância entre os pontos de apoio é muito importante. Se os apoios estiverem muito afastados, a seção intermediária do eixo se tornará a área mais fraca sob carga.

Direção de instalação

Na instalação horizontal, a gravidade pode fazer com que o eixo ceda. Na instalação vertical, o eixo pode ser usado principalmente para orientação, mas o alinhamento e a rigidez ainda são importantes para um movimento estável.

Alinhamento de eixo paralelo

Muitas máquinas usam dois eixos paralelos. Se um eixo dobrar mais que o outro, ou se os dois eixos não forem instalados paralelamente, os rolamentos lineares poderão emperrar. Neste caso, o problema pode parecer uma falha no rolamento, mas a verdadeira causa pode ser o suporte ou o alinhamento.

Quando você deve escolher um eixo linear suportado?

Um eixo linear apoiado é geralmente considerado quando o sistema de movimento precisa de melhor suporte do que um simples eixo não suportado pode fornecer. É comumente usado em aplicações de curso mais longo, onde o eixo deve permanecer estável durante movimentos repetidos.

Você pode precisar de um eixo linear suportado ou trilho linear suportado por SBR quando:

• O eixo é longo e apoiado apenas em ambas as extremidades.
• A placa ou carro móvel não é muito leve.
• O rolamento fica apertado perto do meio do curso.
• A máquina precisa de um movimento mais suave durante um curso mais longo.
• O sistema é utilizado em roteadores CNC, máquinas para marcenaria, mesas de automação, máquinas de embalagem ou equipamentos similares.
• O comprador precisa de melhor estabilidade, mas não exige uma guia linear com perfil de alta-rigidez.

Os trilhos suportados por SBR são uma solução comum para sistemas econômicos de eixo redondo suportados. Trilhos apoiados em TBR podem ser considerados quando a estrutura necessita de melhor rigidez do que um sistema SBR padrão.

Quando um eixo sem suporte ainda é aceitável?

Um eixo linear sem suporte ainda é útil em muitas máquinas. Não deve ser substituído por um eixo apoiado em todas as aplicações. Para sistemas de curso curto e carga leve, um eixo sem suporte pode ser mais simples, mais compacto e mais econômico.

Um eixo linear sem suporte pode ser adequado quando:

• O comprimento do curso é curto.
• A carga móvel é leve.
• O diâmetro do eixo é grande o suficiente para o vão.
• A máquina não requer alta rigidez ou alta precisão de posicionamento.
• O equipamento possui suporte de estrutura suficiente e bom alinhamento.
• O projeto requer uma estrutura de movimento linear-simples e de baixo custo.

Para muitos dispositivos-para serviços leves, um eixo sem suporte com um rolamento linear adequado pode proporcionar um movimento suave e confiável. O segredo é verificar se o vão, a carga e a rigidez correspondem às condições reais de trabalho.

Quando você deve considerar uma guia linear de perfil?

Um eixo linear apoiado pode reduzir a deflexão, mas ainda é diferente de uma guia linear perfilada. Se a máquina exigir maior rigidez, maior capacidade de carga de momento, melhor precisão ou resistência à força de corte e vibração, uma guia linear de perfil pode ser mais adequada.

As guias lineares de perfil são frequentemente usadas em máquinas CNC, sistemas de automação de alta-velocidade, equipamentos de posicionamento de precisão e estruturas-de máquinas pesadas. Eles fornecem uma estrutura de trilho e bloco mais rígida do que um sistema de eixo redondo.

Em termos simples, um eixo com suporte costuma ser uma atualização prática de um eixo sem suporte. Uma guia linear de perfil é uma solução mais robusta quando a aplicação precisa de maior rigidez e precisão.

Lista de verificação prática antes de selecionar um sistema de eixo linear

Antes de escolher entre um eixo não suportado, um eixo suportado, um trilho SBR, um trilho TBR ou uma guia linear de perfil, os compradores devem confirmar a condição real de trabalho em vez de selecionar apenas pelo diâmetro do eixo ou preço.

Se a aplicação tiver curso longo, carga média ou pesada, flexão visível do eixo, força de deslizamento instável ou emperramento do rolamento, o método de suporte deverá ser revisado antes da seleção final.

Conclusão

Os eixos lineares sem suporte são simples e econômicos, e ainda são adequados para muitas aplicações de-curso curto e-de carga leve. No entanto, quando o eixo fica mais longo, a carga aumenta ou a máquina precisa de um movimento mais estável, a deflexão linear do eixo pode se tornar um sério problema de seleção.

A deflexão do eixo se torna um problema quando causa emperramento do rolamento, deslizamento irregular, ruído, marcas de desgaste, vibração ou precisão de posicionamento instável. Nestes casos, pode ser necessário um eixo linear apoiado, trilho apoiado em SBR, trilho apoiado em TBR ou guia linear perfilada.

A melhor solução deve ser selecionada de acordo com o diâmetro do eixo, comprimento, carga, curso, direção de instalação, tipo de rolamento e rigidez necessária. Um método de suporte correto pode ajudar o sistema de movimento linear a funcionar com mais suavidade e reduzir problemas de rolamento durante o uso-de longo prazo.