A elevada fricção e os arranques lentos nos rolamentos lineares conduzem a movimentos bruscos, posicionamento inconsistente e desgaste. Ignorar o rácio 2:1 e o problema do deslizamento por stick piora o desempenho da máquina. Aprenda a corrigi-lo rapidamente.

Os rolamentos lineares seguem uma relação 2:1 - em que a pré-carga e a duplicação da carga afectam as caraterísticas do movimento - e o stick-slip é um problema comum que pode ser minimizado através da lubrificação, da otimização da pré-carga, do controlo da velocidade e do tratamento da superfície.

Aprofunde-se para dominar estes factores críticos de desempenho e melhorar a suavidade da máquina.

Exemplo da relação 2:1 para rolamentos lineares lisos

As chumaceiras lineares de deslizamento comportam-se de acordo com uma regra prática de "rácio 2:1"-duplicar a pré-carga ou a carga aplicada duplica aproximadamente a resistência ao atrito. Este efeito resulta da relação linear entre a pressão de contacto e a força de fricção em sistemas de deslizamento em conformidade com a lei de Coulomb. Por exemplo, se um rolamento suporta uma pré-carga de 10 N e resiste ao movimento a 0,5 N, aumentar a pré-carga para 20 N aumenta a resistência para cerca de 1 N.

Este rácio crítico influencia:

• Binário de arranque: Uma carga dupla ou pré-carga exige o dobro do binário para iniciar o movimento.

• Padrões de desgaste: Uma maior pressão de contacto acelera o desgaste da superfície.

• Efeitos térmicos: O aumento da fricção aumenta a temperatura linearmente, piorando o desempenho da lubrificação.

Compreender e calibrar a relação 2:1 permite aos engenheiros otimizar as definições de pré-carga e as cargas de funcionamento sem sacrificar o movimento suave.

O rácio de ligação

O rácio de ligação descreve a forma como a carga afecta a resistência ao movimento - especificamente, a força necessária para mover a carga útil sobre a linha de base da resistência de atrito. Para um rolamento liso com pré-carga P e coeficiente de atrito μ, a força de ligação é igual a μP. Duplique a pré-carga e a força de ligação duplica.

Principais implicações:

• Controlo de posicionamento: Uma relação de ligação duplicada aumenta o binário de acionamento necessário, o que pode levar a uma tensão no motor.

• Conformidade mecânica: O sistema pode bloquear ou encravar se o binário ou as definições do condutor não se adaptarem à relação de encravamento.

• Dimensionamento de potência: Os engenheiros devem dimensionar os motores e os accionamentos de modo a excederem o binário máximo de ligação durante o início do movimento.

A resolução deste rácio implica uma afinação precisa da pré-carga, a seleção da lubrificação adequada e a garantia de que os sistemas de transmissão podem acomodar o pior caso de fricção.

Compreender o Stick-Slip

Stick-slip é o movimento brusco que ocorre quando o atrito estático excede o atrito cinético. Nas chumaceiras lineares, o carro adere ("cola") até que a força aplicada ultrapasse o atrito estático, resultando num movimento súbito ("deslizamento") que depois se repete - criando oscilações e uma fraca repetibilidade da posição.

Caraterísticas:

• Histerese: Diferença entre fricção de arranque e fricção de funcionamento.

• Sensibilidade a baixa velocidade: Prevalente em velocidades <1 mm/s.

• Impacto na qualidade do movimento: Jitter a baixas velocidades; saltos durante os processos de digitalização.

O deslizamento reduz a precisão e aumenta as taxas de desgaste. A sua resolução exige a redução do atrito estático em relação ao atrito cinético, bem como a elevação dos limiares de atrito cinético.

Complicações e limitações

Vários factores complicam a gestão da relação 2:1 e do stick-slip em sistemas reais:

• Direção da carga: Os sistemas horizontais actuam de forma diferente dos verticais ou multieixos devido ao efeito da gravidade.

• Estado de lubrificação: A viscosidade e a integridade da película variam com a temperatura - os arranques a frio podem gripá-los mais do que os arranques a quente.

• Acabamentos de superfície: Os valores RMS superiores a 0,8 µm agravam o deslizamento, enquanto as superfícies demasiado finas (<0,1 µm) podem promover a aderência.

• Não uniformidade da pré-carga: O desalinhamento pode criar pontos quentes onde as pressões na superfície da chumaceira duplicam localmente.

• Desgaste e contaminação: As partículas presas em pontos quentes amplificam os efeitos de pré-carga e perturbam o deslizamento consistente.

Os engenheiros têm de avaliar as variáveis específicas do sistema para antecipar e solucionar eficazmente os problemas de ligação e de aderência-deslizamento.

Resolução de problemas de Stick-Slip

Para atenuar o stick-slip e as complicações do rácio 2:1, siga estas orientações práticas:

1. Otimização da lubrificação

   • Utilizar lubrificantes de alta qualidade e baixa viscosidade (por exemplo, óleos sintéticos com aditivos EP).

   • Aplique uma película ligeira - demasiado lubrificante aumenta a resistência viscosa, demasiado pouco aumenta a fricção.

   • Considerar lubrificantes de película sólida ou de limite quando é possível a rutura da película.

2. Ajuste da pré-carga

   • Reduzir a pré-carga ao mínimo necessário para controlar a vibração e a deflexão.

   • A pré-carga uniforme mantém o atrito consistente; isto é conseguido com ferramentas de montagem e de binário de precisão.

3. Condicionamento da superfície

   • Lapidar as superfícies dos carris até Ra ~0,2 µm para um comportamento de fricção ideal.

   • Aplicar revestimentos finos de DLC (carbono tipo diamante) ou Teflon para reduzir o atrito estático.

4. Controlo da velocidade e da aceleração

   • Evitar velocidades muito baixas (<1 mm/s); aumentar a velocidade de alimentação ou a rampa de arranque lentamente.

   • Assegurar que os accionamentos fornecem um binário suficiente acima dos limites de ligação.

5. Técnicas de movimento guiado

   • Utilizar guias de rolos cruzados ou rolamentos de recirculação abaixo de 5 mm/s, quando o deslizamento for inevitável.

   • Acrescentar um dither de vibração a níveis de micro-oscilação para ajudar a separação estática sem afetar a trajetória do movimento.

Resumo

Compreender o comportamento de fricção 2:1 e gerir o deslizamento através da lubrificação, pré-carga, acabamento da superfície e perfil de movimento garante um desempenho mais suave e preciso dos rolamentos lineares.Para mais informações, contactar [email protected]