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O acionador de parafuso esférico é um conjunto que converte movimento rotatório em linear (ou vice versa). Ele consiste de um parafuso esférico e uma porca esférica em uma montagem com rolamentos de esferas recirculantes. A superfície de contato entre o parafuso esférico e a porca é feita por rolamentos de esferas que giram ao combinarem formas esféricas. Com elementos rolantes, o acionador do parafuso esférico tem um atrito muito baixo e tem tipicamente uma eficiência maior do que 90%. As forças são transmitidas e distribuídas sobre um grande número de rolamentos de esferas, com uma carga relativamente baixa por esfera, comparativamente.
Montado na base, parafuso usinado, classificado como fixo
FK – Suporte de rolamento fixo
Montado no flange, parafuso usinado, classificado como fixo
Universal Fixed Bearing Support
Flange or base mounted, screw is machined, classified fixed
BF – Suporte de rolamento flutuante
Montado na base, parafuso usinado, classificado como simples
Suporte de rolamento flutuante (simples) com flange
Montado no flange, parafuso usinado, classificado como simples
Suporte de rolamento flutuante (simples) universal
Flange or base mounted, screw is machined, classified simple
Como selecionar um conjunto de parafusos esféricos para sua aplicação
Um conjunto de parafusos esféricos é um dispositivo mecânico para converter movimento rotacional em movimento linear. Além de poderem aplicar ou suportar altas cargas de empuxo, eles podem fazê-lo com o mínimo de atrito interno. Eles são feitos com tolerâncias mínimas e, portanto, são adequados para uso em situações nas quais é necessária alta precisão. A seleção do conjunto correto de fusos de esferas para uma aplicação específica é um processo iterativo para determinar o envelope menor e uma solução de melhor custo-benefício. Abaixo está uma lista das considerações de design mais comuns (mas não completas) usadas para selecionar um conjunto de parafusos esféricos.
Carga de compressão ou tensão
Velocidade linear
Precisão da posição e repetibilidade
Expectativa de vida necessária
Configuração de montagem
Restrições dimensionais
Requisitos de alimentação de entrada
Condição ambiental
No mínimo, a carga do projeto, a velocidade linear e a precisão da posição devem ser as entradas conhecidas e são usadas para calcular o diâmetro, avanço e capacidade de carga do conjunto dos parafusos esféricos. Os componentes individuais dos fusos de esferas são selecionados com base na vida útil, restrições dimensionais, configuração de montagem e condições ambientais.
Como montar
Configuração do conjunto
ETAPA 1 – Perfil de movimento
Insira os parâmetros do perfil de movimento
Saída do perfil de movimento
Métrico
Imperial
Velocidade máxima
Aceleração
Velocidade média
Tempo de Movimentação
Perfil de Movimento
Trapezoidal: aceleração, velocidade constante, desaceleração
Triangular: aceleração, desaceleração
Multissegmento personalizado: crie quantos segmentos de perfil de movimento forem necessários e defina-os individualmente.
Selecione um tipo de fixidez da extremidade
A fixidez de extremidade é a configuração de rolamento que é utilizada para dar suporte às extremidades de um conjunto do parafuso esférico. As três configurações de fixidez de extremidade mais comuns são exibidas. O suporte fixo-livre oferece o menor suporte, enquanto suporte fixo-fixo oferece o maior suporte. A rpm máxima do parafuso e a carga de deformação são afetadas pela fixidez da extremidade.
Move Profile Type
O perfil de movimento será divido em três segmentos de tempos iguais ou em segmentos de distâncias iguais (aceleração, velocidade constante, desaceleração). Para mais personalizações, consulte a opção de perfil de movimento Multissegmento personalizado.
Comprimento da rosca
Distância entre os suportes de extremidade (comprimento da rosca do parafuso).
Distância de Movimentação
A distância completa da porca será percorrida durante o movimento. A distância não precisa ser o curso completo.
ETAPA 2 – Dados de aplicação
Insira forças de carga
Forças axiais calculadas
Métrico
Imperial
Força axial máxima
Carga de operação equivalente
Força para acelerar
Distância durante aceleração
Força em velocidade constante
Distância em velocidade constante
Força para desacelerar
Distância durante desaceleração
Coeficiente de fricção
Direção do percurso
Se a orientação do parafuso é Horizontal em relação ao solo ou Vertical (perpendicular ao solo). Para todas as outras orientações, use Personalizar, e o ângulo é medido da orientação Horizontal.
Tipo de rolamento guia
A carga é suportada pela guia. O coeficiente de fricção é para o sistema de rolamento de guia. No exemplo mostrado acima, a carga é suportada por um sistema de trilho de perfil (Ball).
Por exemplo, se você utilizar uma bucha de esfera, a fricção é menor do que se você utilizar um rolamento liso. Quanto menor o atrito, menos força necessária para mover a carga com o parafuso de esferas.
Esta força de atrito é calculada usando a fórmula: F = µ N
onde
F é a força de atrito
µ é o coeficiente de atrito
N é a força normal
Se o tipo de rolamento guia da aplicação for desconhecido, selecione Fluoronyliner na lista suspensa. Como o coeficiente de atrito deste rolamento é o mais alto, isso criará um "pior cenário" para a força adicional necessária para acionar o sistema.
Carregando
Carga de compressão: uma força que tende a apertar o parafuso em uma direção axial.
Carga de tensão: uma força em uma direção que tende a esticar o parafuso.
Se a Tensão e a Compressão forem selecionadas, a deformação de colunas será calculada.
Se apenas a Tensão for selecionada, a deformação de colunas não será calculada.
Massa da carga
Massa da carga = massa do item sendo movido.
A massa é usada para calcular forças de aceleração e de fricção.
Forças axiais
Além da massa, esta é uma força externa (se houver) que é aplicada à direção axial da porca. Alguns segmentos podem ser de força zero.
É possível definir diferentes segmentos de forças axiais aplicadas, dependendo da aplicação.
ETAPA 3 – Opções de componente
Selecione extremidades cortadas, apenas usinagem final ou usinagem final com suportes de extremidade
Você deve completar a etapa 1 antes de selecionar um suporte de extremidade.
Saída do tratamento da extremidade
Fixidez da extremidade:
Direção da porca:
Direção estendida do parafuso:
Suporte esquerdo:
Suporte direito:
Esta ferramenta permite configurar a usinagem para suportes de extremidade padrão da Thomson. Se for necessária usinagem especial, entre em contato com a Thomson.
Selecionar estilo de porca
As referidas opções de porca disponíveis são baseadas em suas seleções até o momento. Consulte os gráficos à direita.
Porca flangeada
671 disponível
176 Imperial
495 Métrico
Inclui flange rosqueado integrado ou opcional.
Porca roscada
253 disponível
154 Imperial
99 Métrico
Estas porcas vêm sem um flange rosqueado, mas podem ter flanges rosqueados adicionados à porca.
Porca cilíndrica
222 disponível
222 Métrico
Compacto, adequado para montagem personalizada.
Grade de disponibilidade de porcas (A tabela é atualizada conforme você avança da etapa 1 até a etapa 3)
Os códigos dos resultados de testes são baseados nas entradas à esquerda, identificando quais diâmetros e avanços atendem ao seu critério de aplicação. Talvez seja preciso ajustar as entradas para melhor personalizar os resultados. Por exemplo, reduzir a velocidade exigida para aumentar a pegada de combinações bem-sucedidas de diâmetros de parafuso e avanços.
Click any cell in the availability grid for more information.
Linha de produtos imperiais da Thomson
Diâmetro nominal do parafuso esférico (in)
Avanço (in)
0.125
0.200
0.250
0.413
0.473
0.500
0.660
1.000
1.500
1.875
2.000
0.375
0.500
0.631
0.750
0.875
1.000
1.150
1.171
1.500
2.000
2.250
2.500
3.000
4.000
Linha de produtos métricos da Thomson
Diâmetro nominal do parafuso esférico (mm)
Avanço (mm)
2
3
4
5
10
20
25
32
40
50
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
Chave
Passa nos testes
Falha de carga dinâmica
Falha do comprimento OAL
Falha da deformação (se a compressão estiver selecionada)
Falha de velocidade
Os suportes de extremidade selecionados não estão disponíveis
Falha do carregamento do suporte de extremidade
Indisponível neste diâmetro e avanço
Os suportes de extremidade Thomson estão disponíveis
Todas as cores (exceto cinza escuro) são porcas disponíveis.
Das porcas disponíveis, todas as cores, exceto a verde, indicam porcas que causarão uma porcentagem de falha.
Linha de produtos imperiais da Thomson
A linha de produtos imperiais da Thomson oferece parafusos esféricos laminados de precisão dimensionados em polegada disponíveis em uma gama completa de combinações de diâmetro e avanço. Porcas esféricas imperiais incluem sistemas de retorno externo disponíveis como não pré-carregada ou pré-carregada de duas porcas.
O gráfico de disponibilidade de produtos identifica os conjuntos de diâmetro/avanço disponíveis que atendem às especificações ou ao perfil inseridos. Verifique a chave do gráfico para consultar a disponibilidade de produtos e o motivo de pelo qual um produto não cumpre os requisitos, se for o caso.
Linha de produtos métricos da Thomson
A linha de produtos métricos da Thomson oferece parafusos esféricos de precisão de exatidão P5. As porcas esféricas métricas incluem sistemas de retorno interno para uma operação mais silenciosa e suave.
O gráfico de disponibilidade de produtos identifica os conjuntos de diâmetro/avanço disponíveis que atendem às especificações ou ao perfil inseridos. Verifique a chave do gráfico para consultar a disponibilidade de produtos e o motivo de pelo qual um produto não cumpre os requisitos, se for o caso.
Chave
Para outras cores exceto a verde, é possível que elas estejam em uma caixa definindo diversos motivos de falha.
Por fim, CLIQUE nos dois botões abaixo para selecionar os suportes finais que você deseja adicionar à sua montagem à direita.
Não sabe ao certo quais são as diferenças entre os suportes de extremidade ou precisa de mais informações sobre qualquer suporte de extremidade específico? ver mais
Todos os números de peça relevantes na tabela de soluções de processo refletirão as mesmas opções de suporte final para permitir uma comparação fácil de preços.
Tipos de suporte de extremidade
Para a maioria das aplicações, as extremidades dos parafusos de esferas serão apoiadas com um rolamento. As configurações geralmente usadas para apoiar as extremidades de um parafuso de esferas são:
Um par de apoios consecutivos (suporte fixo)
Rolamento radial de ranhura profunda (suporte flutuante ou simples)
Normalmente são usadas três combinações de suportes de rolamentos. Fixo em uma extremidade e livre na outra oferece o menor suporte, enquanto fixo nas duas extremidades oferece o maior suporte. Parafusos com mais suporte são capazes de suportar cargas mais altas sem flambagem e obter velocidades críticas mais altas.
Direções da porca
Em um parafuso assimétrico ou quando uma extremidade é diferente da outra, como em uma combinação fixa livre ou fixa flutuante, ao instalar a porca, a fábrica precisa saber como orientá-la. Se o parafuso for simétrico ou igual nos dois lados, fique à vontade para selecionar o padrão (direita).
Usinagem do suporte de extremidade
Para encaixar um suporte de rolamento em um parafuso de esferas, deve-se primeiro usinar um mancal de rolamento no parafuso. O diâmetro máximo do mancal é limitado pela geometria do parafuso. Deve-se usinar o suficiente do parafuso para fornecer um ressalto para o rolamento assentar. O diâmetro máximo recomendado do mancal geralmente fica próximo ao diâmetro da raiz dos parafusos de esferas.
Exemplo de extremidade usinada (superior) e extremidade usinada com um bloco de rolamentos instalado (inferior)
Para conectar um parafuso de esferas a um sistema de acionamento, uma extensão de acionamento é usinada no parafuso. Ao solicitar um conjunto de parafusos de esferas com blocos de rolamentos ou um parafuso de esferas com usinagem de extremidade padrão, é importante especificar se essa extensão de unidade é desejada em uma ou nas duas extremidades. A área sombreada no diagrama acima representa a extensão da unidade. Veja os detalhes específicos da usinagem final no catálogo ou nas especificações do produto na Web.
Seleção do suporte da extremidade
BK e BF: Configuração de montagem da base.
FK e FF: Configuração de montagem do flange.
MK: MK é um suporte de rolamento FK com um suporte de montagem do motor.
WK: Configuração de montagem de flange com rolamentos com maior capacidade de carga.
Ideais para aplicações de alta precisão e carga elevada, os parafusos de esfera métricos e em polegadas são fabricados de acordo com os mais altos padrões para transformar o movimento rotacional em movimento linear com atrito interno mínimo.
Por que escolher os parafusos de esfera da Thomson?
Nem todos os parafusos de esfera de precisão são criados iguais. Na Thomson, nossa atenção cuidadosa ao design, qualidade, materiais, fabricação e suporte à aplicação nos diferencia da concorrência e cria uma receita ideal para o sucesso que dura décadas.
Opções de personalização
Quando os parafusos de esferas padrão da Thomson não atendem às suas especificações exatas, nossos especialistas em engenharia podem ajudar a personalizar uma solução para a sua aplicação. Seja para um item ou uma grande quantidade, uma modificação simples de um componente ou uma montagem complexa, nossos recursos personalizados podem atender às suas necessidades e melhorar o desempenho da sua máquina.
Onde você pode começar?
A Thomson oferece muitos recursos on-line para ajudá-lo, não importa onde você esteja no processo de decisão de compra:
O que os parafusos esféricos da Thomson podem fazer por você?
Com uma história de sucesso global de quase um século, os parafusos esféricos da Thomson prosperaram graças à sua alta qualidade, desempenho de longa duração e nosso suporte confiável. Este vídeo aborda os processos de produção, seleção, opções de personalização, aplicações, recursos on-line, entre outros, de parafusos esféricos da Thomson. Depois de assistir, pergunte a si mesmo: "o que os parafusos esféricos da Thomson podem fazer por mim?"
VÍDEO: Atuadores inteligentes da Thomson: projetando máquinas inteligentes com ferramentas inteligentes
O que é atuação inteligente e como suas aplicações podem se beneficiar dela? Håkan Persson, o diretor global de linha de produtos para atuadores da Thomson, orienta você sobre as construções de um atuador elétrico inteligente, seus componentes eletrônicos integrados, onde é melhor aplicado e três famílias de atuadores Thomson que oferecem essas soluções.
VÍDEO: Maximize a capacidade de carga, o ciclo de vida e a compacidade dos seus projetos de movimento linear
Qualquer aplicação nova requer uma análise cuidadosa do desempenho, da vida e do custo do produto. Especialmente aqueles que lidam com cargas maiores. Descubra por que você deveria estar pensando em um parafuso de esfera de alta carga em vez de parafusos de esfera padrão para a sua próxima aplicação de movimento linear.
Apresentador: Markus Brändle, especialista em linha de produção – Screws, Screw Jacks e LB&G Thomson Neff Industries, Alemanha
VÍDEO: Dicas de tecnologia: como carregar rolamentos de esfera em uma porca esférica da série métrica
Como recarregar rolamentos de esferas em uma porca esférica. As porcas esféricas métricas costumam ser porcas esféricas de retorno de botão. Mas essa técnica também pode ser usada em porcas esféricas de retorno de tubo.
VÍDEO: Considerações e cálculos para escolher o parafuso de esfera certa para a sua aplicação
De todas as milhares de escolhas possíveis, como você poderia avaliar e selecionar o parafuso de esfera ideal para a sua aplicação de movimento linear?
VÍDEO: Dicas de tecnologia: como transferir uma porca esférica para um parafuso de esfera
Como instalar uma porca esférica em um parafuso com um mandril.
Como todas as porcas esféricas estão disponíveis tanto nas dimensões em polegadas quanto métricas, às vezes os designers começam o processo de especificação selecionando uma família de produto com base na unidade de medida. Essa decisão pode excluir prematuramente o produto ideal para a aplicação e levar a perdas significativas em termos de tempo, trabalho e custos. Este artigo explica como as perguntas sobre dimensionamento e seleção centradas no desempenho – em vez de nomes de produtos – podem levar a designs de movimento linear mais eficientes.
Parafusos de rolo foram promovidos como a única tecnologia a ser escolhida para lidar com grandes cargas e com limitações de tamanho. Mas, na verdade, avanços na tecnologia de parafuso de esfera agora permitem a capacidade de suportar também as aplicações de alta carga. Isso é importante porque um parafuso de esfera de alta carga costuma custar menos do que a metade de um parafuso de rolo com pontos de desempenho equivalentes.
Usados em aplicações de produção em larga escala envolvendo operações de elevação, mas que ainda necessitam de um toque humano, os robôs colaboradores (cobots) estão ganhando popularidade. Um francês criador de cobots desenvolveu uma solução que usa parafusos de esfera e atuadores de cabo em vez de engrenagens, criando uma nova referência de eficiência e segurança de cobots.
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