Desde la introducción del rodamiento lineal Ball Buje, una guía circular inventada por Thomson en la década de 1940, el campo de la guía lineal circular Ball se ha desarrollado constantemente.Con la mejora de la capacidad de carga, la vida útil y la simplificación de la fabricación, la guía lineal con fricción cercana a cero se utiliza cada vez más.Desde la introducción de las guías cuadradas y lineales en la década de 1970, la pregunta clave para los ingenieros de diseño ha sido: ¿debemos usar guías circulares o cuadradas?
Aunque varios requisitos de rectificado inherentes al diseño dan como resultado que el costo inicial de la guía cuadrada sea varias veces mayor que el de la guía circular, las nuevas técnicas de fabricación y la economía de escala han permitido que la guía cuadrada compita vigorosamente con la guía circular en una gama más amplia de aplicaciones .Después de ingresar al campo de las máquinas herramienta, el uso de guías cuadradas ahora se puede ver en muchas aplicaciones donde las guías circulares solo se usaban una vez.Sin embargo, las ventas de rodamientos lineales circulares siguen aumentando año tras año.Debido a cierta singularidad inherente y características favorables adecuadas para aplicaciones específicas, las guías de bujes de bolas siguen siendo populares, sobre todo porque son redondas, y los pasadores cuadrados a veces no encajan en agujeros redondos.
Para aplicar el tipo correcto de guía lineal a aplicaciones específicas, el ingeniero de diseño debe considerar las ventajas y capacidades de cada guía.La primera consideración debe ser los requisitos de diseño, que deben tener en cuenta la carga, la precisión, la rigidez, el acabado, el tamaño geométrico y otros factores importantes.En general, existe una interacción entre estos requisitos.
Los productos de guía cuadrada pueden satisfacer las necesidades de aplicaciones de alta carga que requieren alta rigidez. Por ejemplo, la carga máxima de la guía cuadrada de 25 mm puede ser de hasta 20 kN. Cuando se ejecuta en paralelo entre la guía del rodamiento y la guía, puede alcanzar la precisión de 3 ~ 10 m / m.La pista de la bola en este producto guía está rectificada con precisión para que la guía coincida exactamente con la bola, es decir, el asiento que corre sobre la guía de la bola solo puede ser ligeramente mayor que el diámetro de la bola.Esto da como resultado un área de contacto mayor entre la bola y el asiento bajo carga que el conjunto de guía circular, donde tanto la bola como el asiento interior (eje) son superficies convexas.Por lo tanto, a medida que la bola se aplana bajo carga, la rigidez del rodamiento guía cuadrado aumentará en un factor de cinco cuando se cargue.
Los rieles guía cuadrados también se pueden usar con condiciones de precarga, que van desde ligeros (3% de la carga dinámica nominal) hasta pesados (13% de la carga dinámica nominal).La aplicación típica de los cojinetes de guía cuadrados es en la industria de la máquina herramienta, que requiere una capacidad de carga, rigidez y precisión extremadamente altas.Dado que el rodamiento ya ha sufrido una deformación inicial, la recarga previa reduce aún más la cantidad de deformación bajo la carga.Hasta ahora, hemos discutido los rodamientos con los rodamientos de bolas esféricos.Vale la pena señalar que los rodamientos de guía cuadrados con elementos de tipo de rodillo cilíndrico también están disponibles si se requiere una capacidad de carga mayor (más del doble) que la guía de bola cuadrada sin aumentar el tamaño de la envoltura.
Después de que la guía cuadrada puede cumplir con los requisitos de capacidad de carga, rigidez y precisión, muchos ingenieros no realizarán más pruebas.Sin embargo, esto reduce el rendimiento del sistema y aumenta los costos iniciales y de mantenimiento.El producto de guía circular tiene muchas ventajas, una de las cuales es que puede funcionar sin problemas cuando se monta en una superficie inferior lisa con un error de planeidad superior a 150 mm / m.Cuando los rodamientos lineales rígidos se montan en rodillos, en inclinaciones y en ángulos de deslizamiento lateral, los errores de planitud en la superficie del ensamblaje a menudo causan atascamiento, lo que resulta en un mayor remolque y una reducción en la vida útil de hasta un 50%.Para resolver este problema, en el proceso de ensamblaje, es necesario recortar estrictamente la superficie correspondiente, o ajustar cada parte a la junta y ajustarla a la operación normal, lo que aumentará el costo.Para aplicaciones de mecanizado más sofisticadas, los costos iniciales y operativos aumentan debido a los mayores requisitos de mantenimiento.El costo varía ampliamente de menos de $ 100 a miles de dólares.Con productos de rieles de guía circulares, los rodamientos pueden instalarse en el marco tubular soldado o fijarse directamente al piso de concreto de la fábrica.
Los rodamientos lineales con casquillos de bolas se pueden adaptar a una variedad de condiciones debido a su capacidad para ajustar el centro.Debido a que el eje es circular, el buje de bolas gira libremente a medida que rueda alrededor del eje.La altura de montaje de las dos guías adyacentes puede ser ligeramente diferente, y una diferencia de 1 a 2 mm es aceptable cuando las guías se montan a intervalos de 300 mm o más.Del mismo modo, los anillos de la carcasa en la mayoría de los bujes de bolas están diseñados para garantizar que cada rodamiento lineal gire hasta 1/2 grado en los ángulos de inclinación y deslizamiento para acomodar los errores de alineación o planitud.La plataforma del eje utilizada para restringir el buje de bolas y el soporte del riel de guía generalmente está hecha de aluminio, que tiene menos flexibilidad para adaptarse al error de paralelismo máximo de 25 m entre cada eje.El resultado es una bota eficiente con un coeficiente de fricción de 0.001 a 0.004 en condiciones insatisfactorias.La instalación de guías lineales en marcos tubulares soldados es común en la automatización de fábrica.En muchas aplicaciones OEM, las superficies de ensamblaje son tubos estirados y chapa metálica.En estas condiciones, las guías circulares generalmente se instalan más rápidamente y funcionan más suavemente que las cuadradas.
Una ventaja significativa del producto de guía circular es que la placa circular puede soportar el eje al final, realizando el diseño de rodamiento lineal circular que abarca un espacio de 12 a 24 veces el diámetro del eje. Este diseño se puede utilizar en diversas aplicaciones, desde el sistema de grúas de pórtico en la automatización de fábricas hasta la selección y colocación de módulos en máquinas de muestras de ADN.El eje móvil está construido completamente por los dos extremos del eje fijo.No importa cuál sea la superficie de la máquina entre los dos puntos, no importa si solo hay un punto, la precisión del dispositivo no se verá afectada, solo depende de la precisión del dispositivo de soporte final.Además, si desea utilizar una guía lineal para un conjunto de sistema de accionamiento de tornillo, solo necesita perforar tres agujeros en una placa, es decir, en base al soporte de dos guías circulares y el cojinete de tornillo, que es el más fácil Método para hacer.Con este diseño, no hay necesidad de ajustar durante el montaje.
La solución de la guía cuadrada para el problema de alineación requiere el uso de una sola guía.Dado que puede soportar torque en todas las direcciones, no hay necesidad de usar rodamientos de guía cuadrados en pares de guía o incluso en pares de rodamientos.Para cargas ligeras, es decir, cargas dentro de la carga y la capacidad de torsión, un solo cojinete de guía cuadrado puede proporcionar la guía deseada, pero no todos los productos de guía cuadrada pueden diseñarse para este tipo de operación.Esta guía elimina el problema de alinear las dos guías en una superficie que se expande gradualmente.Sin embargo, aún debe considerarse que la guía cuadrada no está diseñada para atravesar el espacio y el soporte final alineándose a través del mecanismo de transmisión.Debido a la carga excéntrica, una sola guía puede no ser adecuada para aplicaciones con una huella de movimiento amplia, como 300 mm.Antes de tomar una decisión, se debe verificar la clasificación de torque de la guía y su rigidez bajo cargas de torque.
La flexibilidad de diseño es una consideración muy importante en la selección de componentes.A menudo, para lograr un rendimiento óptimo, los componentes deben modificarse para mejorar la funcionalidad o para que coincidan en el espacio deseado.Los rodamientos de guía cuadrados son más compactos que los rodamientos de bujes de bolas redondos en comparación con las capacidades de carga.De esta manera, si la geometría es compatible con los requisitos del sistema del usuario GG, el usuario tendrá un shell bastante optimizado.Sin embargo, si se requieren modificaciones, esto es más fácil de hacer en los sistemas de guía circular.El eje circular se puede configurar de varias maneras para que el extremo del eje esté fijo y se pueda usar como miembro estructural en el conjunto grande, y se puede centrar y radialmente a través de los orificios, planos y diámetros de la caja del eje .Con el eje circular, el buje de bolas se puede comprar por separado, lo que puede ser inherente a la perforación de componentes adyacentes, así como al aluminio o al acero.
La mesa del eje coincide.La mesa del eje facilita la instalación del rodamiento y permite un cierto margen de modificación.
En algunas aplicaciones, la planitud puede ser otro factor importante a considerar.Los rodamientos de los bujes de bolas tienden a funcionar muy suavemente, y la diferencia entre las guías cuadradas y redondas a menudo se siente con la mano, aunque puede haber ligeras diferencias entre los componentes y la aplicación y, por lo general, faltan datos de planitud relevantes para la industria.El contacto puntual en la superficie convexa entre la bola y la guía minimiza la posibilidad de abrasión.El buje de bolas generalmente opera con un espacio libre pequeño o una precarga ligera de 1 a 2% de carga dinámica nominal, lo que mejora la estabilidad.Debido a su alta consistencia y precarga, los rodamientos de guía cuadrados se pueden usar en algunos&"; muesca GG"; casos.En la mayoría de los casos, esto es factible, pero si se necesitan cojinetes de grado instrumental, las guías circulares pueden ser más ventajosas.Además, debido a su geometría circular simple, los sellos en los bujes circulares tienden a ser más confiables y producen menos resistencia.El limpiador de guía cuadrado debe ajustarse al riel de bola en la guía para lograr un sellado duradero.
La última consideración al instalar guías circulares son los bujes de polímero de tipo no esférico en el eje.Se pueden usar materiales de clase de rodamiento de alto rendimiento adecuados para aluminio u otros sustratos para proporcionar una buena capacidad de carga (equivalente al 20% de la capacidad de carga del buje de bolas) y un coeficiente de fricción más bajo en el rango de 0.05 a 0.25.Los cojinetes de buje pueden funcionar sin problemas en entornos hostiles con partículas capaces de dañar el buje de bolas herméticamente cerrado, o pueden funcionar normalmente en sistemas de cojinetes de bolas dañados por cargas de impacto.El ruido del ciclo de la bola, por otro lado, puede ser un problema en los bujes de bolas o en los rodamientos de guía cuadrados, pero en gran medida no lo es en el caso de estos rodamientos de bujes.No hay necesidad de ejes de acero endurecido con casquillo de bolas porque las superficies de contacto se distribuyen en un área grande.El eje de acero inoxidable se puede usar tanto para entornos limpios como semiconductores y productos farmacéuticos como para entornos hostiles como el procesamiento de alimentos.
En muchos casos, los diseñadores tienen una gran flexibilidad para elegir tecnologías.Ajustar el rendimiento de un sistema&con los mejores componentes para cada función produce la mejor solución, lo que se traduce en una ventaja competitiva en costo y rendimiento.Sin embargo, para lograr esta solución óptima, se deben tener en cuenta los costos totales de instalación, así como los costos de mecanizado, acabado de superficie e instalación.