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Cojinetes de bolas lineales: selección, instalación y mantenimiento
Los cojinetes de bolas lineales son componentes importantes en muchas aplicaciones de ingeniería mecánica. La función de los cojinetes de bolas lineales es permitir un movimiento preciso y de baja fricción a lo largo de un eje. En este artículo se proporciona una guía importante sobre la selección, instalación y mantenimiento de cojinetes de bolas lineales, para que pueda tener la seguridad de encontrar el cojinete adecuado para su aplicación y aprovecharlo al máximo.
¿Qué es un cojinete de bolas lineal y cómo se construye?
Los cojinetes de bolas lineales son cojinetes de rodillos con una estructura especial. También funcionan con elementos rodantes (bolas). En general, el término cojinete de bolas se usa para referirse a un componente que tiene un anillo interior y exterior separado por bolas (elementos de rodadura) que está diseñado para soportar un elemento giratorio. Sin embargo, una guía lineal con un cojinete de bolas lineal está diseñada para guiar un movimiento lineal a lo largo de un eje cilíndrico con la menor fricción posible. Para este fin, se instala un mecanismo de bola de recirculación en un cojinete de bolas lineal. El mecanismo de bola de recirculación permite que las bolas giren linealmente en relación con el eje. Al final de la carrera, las bolas son devueltas por una pista de recirculación que no está en contacto con el eje. Los cojinetes de bolas lineales están diseñados para movimientos estrictamente lineales de alta precisión y no pueden adaptarse al movimiento giratorio.
- (1) Anillo de sellado lateral
- (2) Cilindro exterior
- (3) Jaula de bolas
- (4) Bolas de acero
- (MX) Unidad de lubricación
Los cojinetes de bolas lineales se utilizan junto con ejes lineales. El mecanismo de movimiento lineal suele utilizar bolas rodantes de acero para un movimiento lineal ilimitado. Las bolas de acero corren continuamente dentro de la pista especificada de la jaula de bolas mientras ruedan sobre la superficie del eje lineal. Los cojinetes de bolas lineales realizan un movimiento lineal con menor fricción y alta precisión en comparación con los cojinetes lisos. Los cojinetes de bolas lineales se utilizan en muchas aplicaciones, como equipos de manipulación de materiales y líneas de fabricación de semiconductores.
Además de los cojinetes de bolas lineales, también hay otras formas de cojinetes de rodillos que permiten el movimiento lineal. Esto incluye, por ejemplo, guías de jaula de bolas o guías de agujas. En el caso de las guías de jaulas de bolas, las bolas se encuentran en una jaula que gira y se desliza sobre las superficies interior y exterior. Sin embargo, la jaula también minimiza la trayectoria, por lo que esta forma de cojinetes de rodillos solo es adecuada para movimientos lineales cortos. Las guías de aguja requieren un eje de guía con superficies planas para que rueden los elementos rodantes. Están diseñadas de forma similar a la guía de la jaula de bolas, pero son capaces de absorber fuerzas más altas debido a los elementos rodantes en forma de aguja. La forma de la aguja también evita la torsión. Sin embargo, las guías de aguja solo son adecuadas para movimientos lineales cortos. Ninguna forma tiene un mecanismo de recirculación.
Por lo general, los cojinetes de bolas lineales no tienen una función antirrotación. Las alternativas de transferencia de par son los ejes ranurados de bola, también llamados ejes de par y guías de aguja. Dado que los ejes estriados también se pueden utilizar como ejes guía, pero no son ejes basados en rodillos, estos no se consideran aquí.
Consideraciones preliminares para seleccionar cojinetes de bolas lineales
Una pregunta básica para seleccionar cojinetes de bolas lineales es: ¿Cuál es la forma del eje? Los cojinetes de bolas lineales están diseñados para su uso con ejes redondos de alta precisión. Normalmente, se utilizan dos ejes lineales paralelos como enfoque basado en el diseño para evitar la posible rotación radial de los cojinetes de bolas lineales. Como alternativa, también se pueden utilizar rieles de perfil con carros para mayores índices de carga o cuando el espacio es limitado.
La siguiente pregunta es: ¿Cómo se integra el cojinete de bolas lineal? Esto tiene un impacto en la forma. Los cojinetes de bolas lineales con bridas pueden, por ejemplo, acoplarse directamente a la carcasa. La brida proporciona un soporte estable y una distribución uniforme de la fuerza. Los cojinetes lineales con carcasa ofrecen una mayor protección medioambiental que los cojinetes lineales sin carcasa, pero son menos flexibles. Las carcasas son más fáciles de instalar y suelen tener un tope fijo que facilita la alineación.
MISUMI tiene tres opciones de montaje para cojinetes de bolas lineales:
- Sin brida: montaje que ahorra espacio, ideal para diseños compactos y espacio de instalación restringido
- Con brida: brida redonda/cuadrada/compacta (proporciona flexibilidad de posicionamiento y fijación)
- Con forma de bloque/carcasa (proporciona estabilidad y, por lo tanto, alta capacidad de carga)
La siguiente tabla proporciona una descripción general de los diseños y formas disponibles, como con brida o abiertos:
| Forma | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Diseño | Con brida (brida redonda, brida compacta, brida cuadrada) |
Recto | Unidades de rodamientos de bolas lineales (casquillo en carcasa) |
||||
| Brida a cara (a ras) | Brida con guía (empotrada) | Brida centrada | Continuamente cilíndrico | Carcasa amplia | Bloques altos | Bloque de rodamiento | |
| Individual |  |
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| Doble |  |
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| Largo |  |
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Las siguientes variables de influencia deben considerarse en el último paso:
- Condiciones ambientales
- Capacidad de carga y velocidad requerida
- Precisión
- Resistencia química
- Número de pistas
- Tipo de carga
Dependiendo del tipo de carga, se puede, por ejemplo, elegir entre cojinetes de bolas lineales cortos o simples o cojinetes de bolas lineales dobles. Las primeras son más adecuadas para cargas ligeras, pero no cuando se ejerce una carga de momento elevado (carga de desplazamiento). Aquí se deben utilizar cojinetes de bolas lineales dobles/múltiples. En términos generales, los cojinetes de bolas lineales no son adecuados para el movimiento giratorio. Por ejemplo, debe utilizarse una guía de aguja para los movimientos oscilantes. Para cargas de choque o en entornos con mayor suciedad, los cojinetes lisos también pueden ser una posible alternativa a los cojinetes de bolas lineales. La elección del material para los elementos de rodillo también depende de la aplicación. Las bolas de acero tienen una alta dureza, son robustas y pueden absorber cargas altas. Aunque son rentables, también son susceptibles a la corrosión. Por lo tanto, los cojinetes de bolas lineales con cuerpos de rodillo de acero inoxidable son la mejor opción en entornos húmedos. La capacidad de carga y la resistencia a las influencias externas son, por tanto, la clave de la selección preliminar. La precisión es otro factor para tener en cuenta. En aplicaciones de alta precisión, el rango de tolerancia de los cojinetes no debe ser demasiado amplio; se recomienda el uso de cojinetes de bolas lineales más caros y especializados. Las guías de jaula de bolas también pueden ser una alternativa si la guía lineal está diseñada para cubrir solo una distancia de desplazamiento corta.
En aplicaciones de menor precisión, el uso de un artículo rentable a menudo puede ser una buena opción. Se recomienda evaluar la precisión requerida. Los costes pueden reducirse aún más utilizando elementos de valor C. Los cojinetes lineales rentables se pueden encontrar, por ejemplo, en la tienda de MISUMI. Encuentre estas variantes introduciendo el término de búsqueda “rentable” en el campo de búsqueda. También puede encontrar más información al respecto en nuestro artículo “Cojinetes lisos: Reducción de costes con productos rentables”.
Por ejemplo, están disponibles los siguientes cojinetes lineales rentables:
Instrucciones de instalación del cojinete de bolas lineal
La instalación precisa de los cojinetes de bolas lineales es esencial para un funcionamiento completo. La alineación exacta de los componentes del cojinete también es importante para garantizar un comportamiento de funcionamiento uniforme. Es importante evitar insertar a la fuerza el eje en ángulo en el cojinete, ya que la jaula de bolas puede dañarse.
A continuación se presentan varias variantes de montaje:
Montaje con placas de tope y espaciador
El manguito espaciador está diseñado para llenar con precisión el espacio entre los dos cojinetes creados por la profundidad del componente. Los topes evitan que se deslicen.
Las placas de tope permiten diseños flexibles independientemente de la longitud de la carcasa. Los cojinetes de bolas lineales y los ejes también pueden instalarse cerca de las caras de los extremos. También se pueden utilizar placas de tope para cerrar cojinetes de bolas lineales.
Montaje con anillos de retención
Los cojinetes de bolas lineales rectos suelen estar equipados con una o dos ranuras de anillo. Si se inserta un anillo de retención en la ranura del anillo, se puede utilizar para fijar el cojinete que se monta a presión en la carcasa. Si el anillo de retención se inserta en una ranura anular del alojamiento, puede servir como tope lateral y, por lo tanto, colocar el cojinete de bolas lineal de forma segura. El uso de anillos de retención es adecuado para limitaciones de espacio y cargas medias.
Montaje con topes
También se utilizan topes para colocar el cojinete de forma segura. El primer paso es insertar el cojinete de bolas lineal en los orificios de precisión correspondientes del alojamiento. Los topes y el alojamiento se atornillan entre sí, lo que hace que el cojinete de bolas lineal se desplace por los topes hasta que los topes descansen contra la pared exterior del alojamiento. Si es necesaria una compensación de longitud adicional, también se pueden utilizar elementos espaciadores y de compensación adicionales.
Montaje con brida
El montaje de cojinetes de bolas lineales con brida es una opción simple pero estable. La placa de brida integrada garantiza una alta rigidez y una fijación fiable. Durante la instalación, es importante prestar atención a la dirección (orificio pasante o roscado) y a las superficies de contacto. Siempre hay una superficie de acoplamiento para la alineación radial del cojinete de bolas lineal.
Para una integración optimizada de los cojinetes de bolas lineales, estos están disponibles en las versiones de cara de brida, centro de brida y brida con guía, así como en varias versiones de brida.
Consejo para los profesionales: Fácil montaje con anillo de sujeción acoplado y palancas de leva
El uso de un anillo de sujeción o una palanca de leva facilita el montaje. Esto puede ser muy útil, especialmente al alinear, por ejemplo, una mesa de posicionamiento para materiales en instalaciones manuales. El anillo de sujeción permite un posicionamiento fácil y seguro de la mesa de materiales sujetando manualmente los cojinetes de bolas lineales en el eje sin dañar el eje lineal.
Mantenimiento del cojinete de bolas lineal
Los cojinetes de bolas lineales MISUMI se tratan con aceite inhibidor de corrosión. El aceite inhibidor de corrosión no afecta a las grasas de los cojinetes. Además, se puede utilizar una unidad de lubricación MX para la lubricación continua durante el funcionamiento. A continuación se muestra la eficacia de las unidades de lubricación MX y se proporcionan instrucciones de mantenimiento adicionales.
Uso de unidades de lubricación MX
Las unidades de lubricación MX pueden dosificar la lubricación.
Se realizó una prueba a largo plazo en la unidad de lubricación MX sin mantenimiento.
- LMU12: Sin lubricante/normal
- LMU-MX12: Unidad de lubricación y grasa MX
- Distancia de desplazamiento especificada en km
Se utilizaron las siguientes condiciones de prueba: Como muestra se utilizó un cojinete de bolas lineal LMU12 con aceite inhibidor de corrosión y un cojinete de bolas lineal LMUX12 con unidad lubricante MX. Otros parámetros:
- Carga efectiva: 206 N (50 % de la capacidad de carga dinámica de 412 N)
- Velocidad media: 42 m/min (0,7 m/s)
- Lubricante: grasa lubricante, solo llenado inicial (solo LMU-MX12)
- Material del eje: EN 1.3505 Equiv. 58HRC
- Funcionamiento: funcionamiento continuo las 24 horas
El resultado de la prueba de resistencia: Con una carga de prueba efectiva del 50 % de la capacidad de carga, el diseño con la unidad de lubricación MX logró un rendimiento continuo 2,5 veces más largo que sin la unidad de lubricación MX. Estos son valores de referencia que no se consideran garantía del fabricante.
Error de montaje: brida y orificios avellanados u orificio pasante
La siguiente figura muestra la manipulación correcta e incorrecta de cojinetes de bolas lineales con brida y unidad de lubricación:
Las unidades de lubricación MX nunca deben utilizarse como guía, como se muestra aquí en la Figura (2). Esto puede dañar la carcasa. En su lugar, utilice un cojinete de bolas lineal con brida y guía como se muestra aquí como ejemplo de montaje en la Figura (3) o cambie a un diseño con una brida de extremo, que se muestra como ejemplo de montaje en la Figura (1). El desmontaje de la unidad de lubricación MX y los cojinetes de bolas lineales provocará errores y deberá evitarse.
Instrucciones generales de lubricación
Las hileras de bolas dentro de los cojinetes de bolas lineales deben engrasarse antes y durante el uso. Esto reduce la fricción y el desgaste. La grasa crea una capa entre las bolas y las superficies rodantes, lo que a su vez evita el agarrotamiento. Hay disponibles versiones de grasa L, G y H para requisitos específicos. Están adaptadas a diferentes condiciones de funcionamiento y cargas.
Un revestimiento LTBC también prolonga la vida útil de los cojinetes de bolas lineales y el eje lineal. El revestimiento de cromo negro (LTBC) de baja temperatura protege contra la corrosión y minimiza la reflexión. Obtenga más información sobre superficies de baja reflexión, LTBC y otras opciones en este blog.
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