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enero-2006 Depto. LinealPgina 2

El sistema de circulacin de bolas necesita la mxima precisin geomtrica, para garantizar una rodadura suave en todas las velocidades, con el mnimo rozamiento.

Los husillos a bolas IPIRANGA se fabrican en dos tipos de retorno interno:

-Retorno interior de bolas por deflector radial, para pasos cortos. Cada uno de los circuitos es independiente, y contiene una vuelta completa en la circunferencia.

-Retorno interior de bolas por Liner axial, para pasos largos. Se compone de un solo circuito de varias vueltas, con retorno por agujero a travs de la tuerca y reenvo de bolas con dos Liners.

Introduccin


Introduccin-recirculacin de las bolas

RETORNO CON DEFLECTOR: PASOS CORTOS

HUSILLOS DE UNA ENTRADA

RETORNO CON LINER: PASOS LARGOS

HUSILLOS MULTIENTRADA


Los husillos a bolas se fabrican con una estudiada seccin de rosca, para obtener las mximas prestaciones de suavidad, rendimiento, capacidad de carga y rigidez. Las pistas de rodadura de husillo y tuerca tienen perfil de rosca con arcos gticos simtricos (ojival), y el ngulo de contacto ptimo, que determina un juego axial Samuy reducido.

Perfil de la pista de rodadura


Sistema de precarga

Utilizando montajes de tuerca nica, entre las bolas y las pistas de rodadura existe un juego axial mnimo. En muchos casos es necesario anular este juego para aumentar la precisin de posicionamiento y la rigidez del conjunto. Esto se consigue precargando dos tuercas, lo cual produce una deformacin elstica de los elementos de rodadura. El valor de la precarga debe ser indicado por el usuario, en funcin de las caractersticas de su trabajo. Recomendamos que no sea superior al tercio de la fuerza media de trabajo Fm. Siempre que no se indique este valor, los husillos a bolas rectificados con tuerca doble se suministran con una precarga axial equivalente al 7% de la capacidad de carga dinmica Cam.

El sistema de precarga en las tuercas IPIRANGA es de TRACCIN al husillo, en el que las tuercas se separan forzadas por una arandela intermedia.

Tener en consideracin que los aumentos de temperatura pueden producir una disminucin de la precarga, por alargamiento del husillo.


Almacenaje y manipulacin

Los husillos a bolas son elementos de gran precisin, por lo que deben ser manipulados con sumo cuidado y almacenados en locales secos y limpios, manteniendo los husillos apoyados en varios puntos de su longitud, y en su embalaje original hasta el momento de ser montados.

El lugar de montaje debe estar limpio y en la manipulacin del husillo deben evitarse los golpes, los movimientos bruscos o las posiciones de apoyo que puedan producir pandeo. Los husillos a bolas deben ser utilizados evitando aplicar fuerzas excntricas o radiales; los husillos a bolas son apropiados para transmitir nicamente fuerzas axiales.

Si el husillo ha sido suministrado con la tuerca montada y, por cualquier motivo, es preciso desmontar sta, deben seguirse los pasos siguientes:

- Fabricar un tubo, de mayor longitud que la tuerca a desmontar, con un dimetro interior adaptado al extremo cilndrico del husillo y con un dimetro exterior igual al de fondo de rosca (d3 en Tabla de medidas). La longitud del tubo deber ser un 50% mayor que L1 o L5 de la tuerca.

- Colocar el tuvo en un extremo del husillo y hacer girar la tuerca hasta que salga de la rosca, quedando montada en el tubo.


Almacenaje y manipulacin

Inmovilizar la tuerca sobre el tubo con cinta adhesiva o tira de goma, para evitar que se desplace y caiga del tubo.

Para volver a montar la tuerca en el husillo, proceder de manera inversa, cuidando de no daar los rascadores de la tuerca.


Desviacin del paso

Desviacin del paso

La desviacin del paso respecto al recorrido nominal es uno de los parmetros que caracterizan a un husillo a bolas. La desviacin del paso e es la diferencia entre el recorrido nominal y el recorrido medio, siendo ste el centro de dos paralelas en los lmites del recorrido real:

La anchura de banda v 300 es la variacin del recorrido en 300 mm, paralela al recorrido medio

Los husillos a bolas estn concebidos como elementos de posicionado y se fabrican las calidades ISO 7 e ISO 8:


Capacidad de carga y duracin de vida

Capacidades de carga

Capacidad de carga dinmica C es la carga axial concntrica al husillo, constante en mdulo, direccin y sentido, bajo la que una cantidad suficientemente grande de husillos a bolas funcionando bajo las mismas condiciones, alcanzan una duracin de vida de 1 milln de revoluciones antes de que se presenten los primeros sntomas de fatiga del material.

Capacidad de carga esttica C0 es la carga axial concntrica al husillo, aplicada en reposo, que produce una deformacin permanente entre la pista de rodadura y las bolas del orden de 0,0001 x dimetro de las bola.

Duracin de vida

La duracin de vida de un husillo a bolas se expresa mediante el nmero de revoluciones alcanzado por el 90% de una cantidad suficientemente grande de husillos:

L: Duracin de vida, en revoluciones

C: Capacidad de carga dinmica, N

Fm: Carga axial media, N

63

10

=

mFCL

Lh: Duracin de vida, en horas de funcionamiento

nm: Velocidad media de rotacin, min-1

fn: Factor de utilizacin

O bien por el nmero de horas de funcionamiento:

60= nmh fnLL

3 6001,0 3 = nmmh fnFLL


Velocidad y carga media

En los ciclos de trabajo normales de una mquina, la velocidad de rotacin del husillo y las cargas suelen ser variables. Los valores medios se obtienen de:

...100100100 33

22

11 +++= nqnqnqnm

Con carga y velocidad variable, la carga media es:

3 2232

1131 ...100100

++= qnnFq

nnFF

mmm

Con carga variable y velocidad constante:

3 333

232

131 ...100100100

+++= qFqFqFFm


Carga axial admisible


Cuando una carga axial de compresin acta sobre un husillo a bolas, ste puede fallar por pandeo antes de alcanzar la capacidad de carga esttica C0. La carga de compresin que puede soportar un husillo depende de su dimetro, longitud y del tipo de apoyos.

La carga mxima admisible se obtiene de:

Fad: Carga mxima admisible (C0), kN

Fku: Carga de columna (diagrama), kN

fk: Factor de correccin del tipo de apoyos

8,0= kkuad fFF


Velocidad

Velocidad crtica

Los husillos a bolas deben funcionar a velocidad de rotacin inferior a la de su frecuencia natural de vibracin, en la que aparecen fuerzas desequilibradas.

La velocidad crtica de giro de un husillo est definida en funcin de su dimetro, longitud y del tipo de apoyos.

La velocidad mxima admisible es:

{ncr:velocidad crtica(diagrama), min.-1fc:factor de correccin del tipo de apoyos18,0 = minfnn ccrad

Velocidad perifrica

La velocidad de rotacin mxima del husillo, limitada por la recirculacin de las bolas, est definida por el producto del dimetro nominal del husillo y su velocidad de giro (Dpw . n)

Dpwn 90000mx =

Dpwn 60000mx =

(series 10 y 12)

(series 14 y 16)


Velocidad


Par motor

Par motor

Par necesario para convertir el movimiento rotativo del husillo en traslacin de la tuerca:

Ma: Momento de arranque, Nm

F: Carga de trabajo, N

S: Factor de seguridad (1,25 a 2)

P: Paso de la rosca del husillo

: Rendimiento (< 0,9)

=

2000SPFMa

Potencia

Potencia motriz en el arranque:

Pa: Potencia motriz, kW

n: Velocidad de rotacin, min-1

9550nMP aa=


Material constructivo

Para la fabricacin de los husillos a bolas laminados IPIRANGA, se utilizan aceros especiales templados, que garantizan un rendimiento ptimo. La dureza de las pistas tiene total importancia para asegurar la mxima capacidad de carga y duracin de vida. En esta tabla, se indican los materiales normalizados de cada componente, con sus equivalencias aproximadas, su tratamiento trmico y su dureza.


Lubricacin

Una lubricacin adecuada es fundamental par mantener un reducido rozamiento y para proteger contra la oxidacin y reducir el desgaste de los husillos a bolas.

En caso de lubricacin con grasa, son adecuadas las grasas a base de jabn de litio, reengrasando cada 200 a 1000 horas, segn las condiciones de funcionamiento.

La lubricacin con aceite puede ser continua o intermitente; en este segundo caso la aportacin de aceite puede oscilar entre 1 y 25 cm3/hora, en funcin del tamao de la tuerca del husillo, de la velocidad de rotacin y de la carga de trabajo.

Si se ha previsto la lubricacin por niebla de aceite, se puede estimar una cantidad de 6 a 120 gotas/minuto de aceite en el aire comprimido.

Para los husillos a bolas no deben ser utilizados, en ningn caso, lubricantes que contengan bisulfuro de molibdeno o grafito coloidal.

La viscosidad nominal del aceite base, necesaria para cada caso de aplicacin, en funcin de la temperatura, la velocidad, las cargas,etc., se indica, como orientacin, en la tabla siguiente. Las viscosidades altas se utilizaran para los husillos de menor dimetro.


Tolerancias de posicin

En los husillos a bolas, la precisin geomtrica de los elementos asegura una rotacin perfecta del conjunto husillo-tuerca.

Tolerancias de posicin segn DIN69051:


Husillos laminados de una entrada


Husillos laminados multientrada


Husillos rectificados estndar


Husillos rectificados bajo plano tuerca con brida


Husillos rectificados bajo plano tuerca lisa


Husillos rectificados bajo plano tuerca brida central


Mecanizado tipo A soporte lado fijo


Mecanizado tipo B soporte lado libre


Otros mecanizados

Mecanizado tipo A

Mecanizado tipo C

Mecanizado tipo B

Mecanizado tipo D


Otros mecanizados

Mecanizado tipo E

Mecanizado tipo G

Mecanizado tipo F

Mecanizado tipo H


Rodamientos de apoyo

Rodamientos

El sistema de apoyos de un husillo a bolas exige unos requisitos especiales que no cumplen, de manera ptima, los rodamientos convencionales. Por ello, INA ha desarrollado una gama de rodamientos para apoyos de husillos que:

- tienen una elevada precisin

- permiten altas velocidades de rotacin

- tienen una alta rigidez

- absorben elevadas cargas axiales

- presentan un reducido rozamiento

- requieren un volumen constructivo muy pequeo

- se montan de forma muy sencilla

- requieren un escaso mantenimiento


Rodamientos de apoyoSerie ZKLN...2RS (2Z)

Esta serie consta de rodamientos a bolas de dos hileras con un ngulo de contacto y disposicin en O. El anillo interior, en dos piezas, est ajustado con ambas coronas de bolas y con el anillo exterior, muy rgido, de tal manera que, al apretar la tuerca de fijacin, el rodamiento queda adecuadamente precargado.

Estos rodamientos disponen, por ambos lados, de obturaciones rozantes (2RS) o por paso estrecho (2Z), estn lubricados con engrase permanente y listos para el montaje.

Para aquellas aplicaciones en las que una precisin menor es suficiente, estn disponibles rodamientos con tolerancias ampliadas (sufijo PE) con los que se logra:

- una precisin adecuada a la aplicacin

- apoyos de husillos con costes menores de fabricacin.

Rodamientos a bolas de contacto angular ZKLN...2RS(PE)

Serie ZKLN...2RS 2AP

Esta serie est formada por dos rodamientos apareados de la serie ZKLN...2RS. Cada uno de los rodamientos de la pareja dispone, por su cara exterior, de una obturacin por rozamiento.

Rodamientos a bolas de contacto angular ZKLN...2RS 2AP



Serie ZKLF...2RS (PE)

Los rodamientos de esta serie coinciden con los de la serie ZKLN...2RS si bien se diferencian por la utilizacin de su anillo exterior como brida de fijacin.

Rodamiento a bolas de contacto angular ZKLF...2RS (PE)

Serie ZKLF...2RS 2AP

Esta serie est formada por dos rodamientos apareados de la serie ZKLF...2AP. Cada uno de los rodamientos de la pareja dispone, por su cara exterior, de una obturacin por rozamiento.

Rodamientos a bolas de contacto angular ZKLF...2RS 2AP



Serie ZARN

Estos rodamientos axial-radial combinados consisten en un rodamiento axial de rodillos cilndricos, de doble efecto, cuyo disco intermedio ejerce, al mismo tiempo, la funcin de anillo exterior de un rodamiento de agujas.

Rodamientos de agujas y axial de rodillos cilndricos ZARN Rodamientos de agujas y axial de rodillos cilndricos ZARF

Serie ZARF

Los rodamientos de la serie ZARF corresponden a los de la serie ZARN, si bien se diferencian por la utilizacin de su anillo exterior como brida de fijacin.


Soportes de rodamiento

Soportes

Los soportes INA para apoyos de husillos a bolas combinan las ventajas de los rodamientos a bolas de contacto angular y de los robustos soportes de acero, para formar unidades listas para montar y de reducido mantenimiento. Se pueden suministrar en las siguientes series:

Soportes lado fijo

Serie SGKF...2RS

Estas unidades estn formadas por un soporte de acero con un rodamiento a bolas INA de contacto angular de la serie ZKLN..2RS, obturado por ambos lados y con engrase inicial. Los soportes disponen de un agujero roscado M8x1 para un engrasador, en aquellos casos en los que sea necesario el reengrase. La base de los soportes tienen agujeros para los tornillos y para pasadores de fijacin, as como una cara de apoyo para la alineacin con la construccin anexa.

Serie SGKF...2RS 2AP

Estas unidades estn formadas por un soporte de acero con dos rodamientos a bolas INA de contacto angular, apareados, de la serie ZKLN..2RS, obturados por las caras exteriores de ambos rodamientos.

Soporte SGKF..2RS 2AP


Soportes de rodamiento

Soportes lado libre

Serie SGNL...2RS

Estos soportes se componen de un soporte de acero y de un rodamiento radial de agujas de la serie NA 49..2RS obturado por ambos lados y con engrase inicial. Es posible el reengrase a travs de un agujero roscado en el soporte.


Tuercas estriadas de precisin


Las tuercas estriadas de precisin INA se emplean siempre que:

- se deban transmitir grandes fuerzas axiales

- se exija una elevada precisin de salto lateral

- se deba fijar la posicin de la tuerca despus de apretarla

Las tuercas estriadas de precisin INA de las series AM, ZM y ZMA son apropiadas para precargar los rodamientos a bolas de contacto angular de las series ZKLN y ZKLF y los rodamientos de agujas y axiales de rodillos cilndricos ZARN y ZARF.

La rosca y la cara plana de la tuerca que se apoya contra el rodamiento estn fabricadas en una sola fijacin con lo que se garantiza la perpendicularidad entre ambas y una elevada precisin de salto lateral: salto lateral mx. 0,005 mm. Las tuercas estriadas de precisin INA se pueden utilizar varias veces si se emplean de manera adecuada.



Serie AM

Las tuercas de esta serie tienen unos segmentos para la aplicacin de las fuerzas de fijacin. Los cuatro o seis segmentos son deformados elsticamente apretando los tornillos DIN 912(Allen). Los flancos roscados de estos segmentos son presionados contra los flancos de la rosca del eje, provocando una elevada fuerza de rozamiento que se opone al aflojamiento de la tuerca. El salto lateral de la tuerca no queda afectado por este sistema de seguridad.

Series ZM y ZMA

Estas tuercas estriadas de precisin se aseguran contra el giro mediante dos elementos de bloqueo que se rectifican junto con la rosca de la tuerca, en la que encajan en forma de peine, sin que por ello se modifique el salto lateral. Los elementos de bloqueo quedan fijados mediante tornillos prisioneros con hexgono interior, centrados sobre dichos elementos.


Ejemplos de montaje

Husillo con ambos extremos empotrados, apoyado en rodamientos a bolas de contacto angular INA de la serie ZKLF...2RS, precargados mediante tuercas de precisin ZM.


Ejemplos de montaje

Husillo con extremo empotrado, apoyado en un rodamiento de agujas y axial de rodillos cilndricos ZARF, el cual incorpora un anillo porta-obturador. El otro apoyo, con un rodamiento de agujas INA de la serie NA 49...2RS.


Ejemplo de clculo Duracin de vida

Condiciones de trabajo:

Carga mxima F1 = 38.000 NCarga normal F2 = 15.000 NCarga mnima F3 = 8.000 N

Velocidad n1 = 30 r.p.m.Velocidad n2 = 80 r.p.m.Velocidad n3 = 300 r.p.m.

Tiempo q1 = 20 %Tiempo q2 = 50 %Tiempo q3 = 30 %

Vida mnima deseada para la mquina = 40.000 horas de trabajoFuncionamiento del husillo = 75 % del tiempo de la mquina



1- Clculo de la velocidad media:rpmqnqnqnnm 136%)30300%5080%2030()(01,0 332211 =++=++=

3- Factor de utilizacin:

75,010075 ==nf

4- Capacidad de carga necesaria:

== 3 3. 6001,0 nmmhnec fnFLC

NCnec 212.976075,0136540.15000.4001,0 33

. ==

2- Carga media:

=++= 3 333322321131 )(01,0 qnFqnFqnFnF mm

NFm 540.15%)303008000%508015000%203038000(13601,0

3 333 =++=



- En las tablas de dimensiones seleccionamos un husillo a bolas rectificado, de dimetro 63 y paso 20, el cual tiene una capacidad de carga dinmica = 114.100 N- Esta capacidad es ms alta de la necesaria, por tanto, ese ser el husillo propuesto.- Referencia: KGT 3.6320.5

5- Duracin de vida en horas:

vueltasL 663

108,39510540.15100.114 =

=

horasLh 677.646075,0136108,395 6 ==

6- Par motor:

NmSPFMa 18,969,0200075,120540.15

2000=

==

cata logo fusos ina

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