Por que usar fusos de esferas?
Nos últimos anos, a necessidade de mini fusos de esferas tornou-se mais evidente através de conversas com nossos clientes e feedback do mercado. Especificamente, a crescente demanda é por fusos de esferas de alta qualidade, fabricados nos EUA e disponíveis em estoque. Em resposta, a FUYU Linear atendeu a essa demanda com uma linha de fusos de esferas de seis, oito e dez milímetros de diâmetro.
A FUYU Linear está focando em aplicações nas indústrias médica, de automação laboratorial e de semicondutores. Acreditamos que esses serão alguns dos setores com maior potencial de crescimento, visto que muitos dos robôs que viabilizam a automação requerem fusos de esferas em miniatura.
Precisão e exatidão do fuso de esferas
Na indústria, pode haver alguma confusão na terminologia quando se discute exatidão e precisão. Muitas vezes, os clientes se referem a esses termos como intercambiáveis, mas não são. Na verdade, são dois termos distintos usados para definir fusos de esferas e como eles são utilizados em uma aplicação.
A precisão é definida pelo parafuso e pode refletir como ele foi fabricado. Por exemplo, foi laminado ou retificado? A precisão é comparável a lançar um dardo em direção ao centro e acertar o alvo. Por outro lado, a exatidão define a porca e é a repetibilidade, ou seja, a frequência com que o sistema atinge o alvo pretendido.
Orientação do fuso de esferas
Outro fator que os engenheiros tendem a esquecer é a orientação do fuso de esferas. Os fusos de esferas são projetados para funcionar melhor quando suas cargas estão na posição axial. Isso ocorre porque geralmente há um trilho perfilado, um rolamento linear ou um guia que suporta a carga enquanto o próprio fuso de esferas realiza o movimento.
Uma vez que o sistema é posicionado verticalmente, a direção da carga torna-se unidirecional, com as forças atuando completamente para baixo. Isso tem múltiplos efeitos no projeto do sistema, incluindo o desgaste do fuso de esferas durante o movimento, tanto em velocidade quanto em aceleração. Conforme o dispositivo se move para cima e para baixo, a velocidade e a desaceleração adicionam carga extra ao sistema. O resultado pode ser uma carga de impacto implícita na parte inferior, portanto, inverter a carga torna-se crucial para o projeto do sistema.
Velocidade e aceleração do fuso de esferas
A velocidade é outro fator crítico, mas é melhor dividi-la em duas partes: velocidade da porca de esferas e velocidade do parafuso. A primeira parte se aplica ao próprio parafuso e se refere à rapidez com que ele gira. O comprimento do parafuso geralmente define os limites de sua velocidade. Por exemplo, quanto mais longo o parafuso, maior a vibração possível. A vibração no sistema leva à corrosão e à redução da vida útil. Muitos projetistas desejam que as cargas se movam o mais rápido possível para atingir a posição desejada o mais rápido possível. Infelizmente, existem limitações no parafuso que precisam ser consideradas.
A segunda parte da velocidade crítica aplica-se à porca. Aqui, a velocidade crítica refere-se à rapidez com que a porca pode girar dentro dos limites do sistema de retorno e reflete a velocidade de recirculação dos rolamentos de esferas internos. Os conjuntos de fusos métricos em miniatura da FUYU Linear possuem um retorno interno muito suave, silencioso e capaz de atingir velocidades de rotação mais elevadas da porca.
Ciclos de trabalho do fuso de esferas
O ciclo de trabalho por si só não é extremamente crítico. Geralmente, ele se presta mais a uma discussão sobre a vida útil do fuso, o que pode se tornar extremamente complexo ao se considerar o perfil de movimento. Um perfil de movimento tipicamente descreve um movimento trapezoidal, com aceleração inicial, movimento constante e, finalmente, desaceleração. Embora todos esses aspectos sejam muito importantes, a aceleração é um dos itens que geralmente é desconsiderado. De fato, encontrar limitações de aceleração para fusos de esferas em materiais de referência é extremamente desafiador, sendo frequentemente limitado a um valor padrão de 1,5 G. Esse número serve mais como uma diretriz, pois as velocidades máximas, acelerações e desacelerações reais dependem da aplicação específica e muitas vezes precisam ser definidas por meio de experimentação.
Uma das grandes vantagens dos fusos de esferas é a sua vida útil definida. As normas internacionais esclarecem como definimos a vida útil de um fuso de esferas. Para o sistema métrico, geralmente é uma função de um milhão de rotações, que corresponde à nossa vida útil L10, onde estatisticamente 90% dos fusos de esferas atingem esse valor. Na realidade, podem atingir muito mais, mas agora existe um valor mínimo estabelecido.
Curso do fuso de esferas
Com fusos de esferas em miniatura, existem alguns fatores diferentes relacionados ao curso. Em cenários de curso curto, de um ou dois milímetros, surgem dificuldades porque as esferas não recirculam completamente dentro da porca. Definir a vida útil do fuso de esferas nessas circunstâncias, juntamente com o projeto e a função do sistema de retorno, desempenhará um papel crucial em seu desempenho. Por exemplo, uma bomba de fluido requer um curso extremamente curto, de 10 a 100 milímetros. Esse último milímetro de curso estará sujeito à maior força, criando possíveis problemas na definição da vida útil do fuso de esferas.
Aplicações com longos cursos também podem gerar problemas. Por exemplo, quando um fuso de esferas de seis milímetros percorre um metro, a velocidade crítica e a prevenção de deflexão tornam-se fatores importantes. Assim, entre os extremos de curso curto e longo, encontra-se o ponto ideal, ou a faixa ideal onde um curso de 100 a 200 milímetros é o mais adequado para o melhor funcionamento desses tipos de fusos.
Capacidades de carga do fuso de esferas
Os fusos de esferas são projetados para suportar cargas 100% axiais. Se a instalação for feita corretamente, o fuso de esferas terá uma vida útil L10. Frequentemente, quando os fusos de esferas falham, ocorre uma deformação do fuso e da porca resultante de uma carga que não foi devidamente alinhada. Uma carga radial ou um momento de força em um fuso de esferas pode impactar essa vida útil L10, reduzindo a capacidade de carga em mais de 90%. A lição aqui é: se houver cálculos de projeto em um catálogo que recomendem uma estrutura de suporte paralela dentro de um parâmetro específico, é fundamental seguir essa recomendação.
Data da publicação: 23/10/2023




