Eixos lineares: extremidades do eixo e opções de montagem para eixos lineares

Os mecanismos de fixação para eixos lineares ou eixos guia em sistemas mecânicos requerem um planeamento cuidadoso. Extremidades diferentes do eixo permitem diferentes opções de montagem. Este artigo fornece uma visão geral das extremidades do eixo disponíveis e responde à pergunta sobre quais os suportes do eixo ou opções de suporte do eixo disponíveis e onde são apropriados. Como parte disto, também analisamos detalhadamente os tipos de rolamentos fixos e flutuantes para eixos.

O que é um suporte linear?

Os mecanismos de fixação para eixos lineares ou eixos guia atuam como mecanismos de localização de precisão em sistemas mecânicos. As opções de montagem comuns para eixos lineares incluem anilhas finais, fixadores de fixação ou anéis de ajuste. Muitas das opções de montagem também podem ser usadas para eixos de torque em pé, onde impedem o movimento axial enquanto absorvem e dissipam o torque exercido no eixo no compartimento da máquina.

Rolamentos fixos e flutuantes para eixos

Normalmente, são necessários dois rolamentos para suportar eixos e eixos. Para permitir a expansão, recomenda-se um rolamento flutuante fixo para eixos na maioria dos casos. O rolamento flutuante atua como o suporte radial e guia axial para o eixo, permitindo o movimento na direção axial. Ao contrário do rolamento flutuante, um rolamento fixo fixa o eixo na direção axial. O rolamento fixo torna-se o ponto de referência na combinação do rolamento flutuante e do rolamento fixo.

Porque é que a combinação de rolamentos flutuantes fixos é adequada para um eixo? Se, por exemplo, o eixo for instalado com dois rolamentos de roletes, existe uma folga definida inerente ao design. Este movimento muda à medida que o calor se acumula durante o funcionamento; o eixo expande-se. O rolamento flutuante compensa agora estas diferenças de distância, uma vez que permite movimentos axiais. Isto leva a uma vida útil mais longa dos rolamentos de rolamento instalados e do sistema como um todo.

Várias opções de ligação para eixos lineares

O ajuste de intertravamento é uma ligação criada quando os componentes a serem ligados são acoplados juntos com base na sua forma. A forma impede o movimento. Por exemplo, as ranhuras do eixo são utilizadas para eixos. Em combinação com um anel de retenção, posicionam precisamente o eixo axialmente. Este tipo de interbloqueio é, por exemplo, apropriado para prevenir positivamente movimentos lineares e para evitar a saída. No entanto, os ajustes de precisão são difíceis. Pelo contrário, um bloqueio de fricção gera uma força de contacto, geralmente com parafusos ou grampos, que liga os respetivos componentes uns aos outros. Para eixos, isto é conseguido, por exemplo, com parafusos de fixação ou mangas de fixação, que proporcionam uma ligação muito estável após o aperto. Um ajuste de precisão prévio permanece possível. Quando utilizado em conformidade, um bloqueio de fricção também pode evitar torções, além de fixar a posição axial.

Os bloqueios de fricção são normalmente implementados como um grampo circunferencial ou como um grampo com parafuso sem cabeça. Uma fixação circunferencial ou ligação de fixação cria uma compressão sobre a circunferência da haste, que fixa a haste contra torções e movimentos axiais. Também é apropriado para torques mais altos. Existem diferentes conceitos para implementar uma fixação circunferencial. Isto inclui, por exemplo, elementos de fixação cónicos ou ligações de fixação com semi-cúpulas. Em alguns destes, como a ligação do grampo com semi-cúpulas, a sua estrutura assimétrica pode causar uma compressão desigual da superfície e uma condição de desequilíbrio.

Se o eixo for fixado com um parafuso de fixação, o eixo é mantido na posição pelo parafuso de fixação. Apertar o parafuso de fixação danifica a superfície do eixo, o que pode subsequentemente interferir com a desmontagem devido à pequena folga. Isto pode, por exemplo, ser evitado perfurando o eixo antes da montagem. O grampo com parafusos de fixação só deve ser utilizado em aplicações com torques baixos, cargas axiais baixas e velocidades baixas. Permite uma montagem e desmontagem fáceis e rápidas em espaços de instalação de difícil acesso. Para uma ligação segura sem danificar os componentes, é necessário observar o torque de aperto necessário do parafuso de fixação.

Extremidades do eixo para suportar eixos lineares

A extremidade do eixo não é apenas a extremidade de um eixo. O design das extremidades do eixo influencia significativamente as opções de instalação do eixo, a precisão durante a montagem e alinhamento e a estabilidade da ligação entre o eixo e os rolamentos ou acoplamento do eixo ou compartimento da máquina. Uma extremidade do eixo também pode atuar como uma interface para outros componentes, e a energia mecânica é frequentemente fornecida ou dissipada sobre a extremidade do eixo. Existem várias normas para as diferentes versões das extremidades do eixo. As extremidades cilíndricas do eixo são, por exemplo, de acordo com a norma DIN 748 – Extremidades do eixo cilíndrico, dimensões, binários nominais.

A tabela a seguir fornece uma visão geral parcial de várias configurações de extremidade do eixo e suas opções de montagem:

tenha em atenção que a ilustração é simplificada. São possíveis diferentes extremidades à esquerda e à direita.

Suportes do eixo para fixar eixos lineares

Os suportes do eixo, também conhecidos como blocos almofadados, ligam eixos rígidos, eixos e outros componentes num sistema geral. Também atuam como rolamentos horizontais ou verticais para eixos e eixos lineares. As cargas compressivas e de tração são transferidas do eixo através dos suportes do eixo para o compartimento da máquina ou para a estrutura de suporte de carga da aplicação. As opções de fixação idênticas aplicam-se a eixos ocos. A variante com calha de suporte é também uma opção para rolamentos abertos com um recorte de segmento adequado para eixos lineares suportados. Esta calha de suporte evita que o eixo caia, apoiando o eixo ao longo de todo o seu comprimento.

Podem ser utilizados diferentes suportes do eixo, dependendo dos requisitos da aplicação. A MISUMI oferece diferentes formas de suportes de eixo:

• Forma em T: Este suporte do eixo está na vertical. Consiste numa base com um orifício vertical para o eixo e permite uma fixação estável.
• Forma em L: Forma angular que permite a fixação lateral da haste.
• Forma em bloco: Construção robusta e cubóide que proporciona alta estabilidade e capacidade de carga.
• Redonda: Forma cilíndrica para suporte uniforme do eixo.
• Flange redonda: Suporte redondo com flange para montagem estável e alinhamento preciso. Facilita a fixação a várias superfícies.

Seguem-se alguns suportes do eixo apresentados em detalhe:

Flanges do eixo

Os suportes com flange proporcionam uma elevada estabilidade porque a flange está fixada ao eixo. As flanges do eixo são frequentemente instaladas em aplicações com curso vertical. A MISUMI tem opções para configurar este pacote com grampo de fenda e parafuso de fixação. Uma flange de eixo redondo de baixo perfil pode ser usada se o espaço de instalação for limitado.

A MISUMI oferece uma opção de montagem traseira como forma especial para flanges do eixo. Para este fim, a parte traseira da flange do eixo tem um escareador para um parafuso de cabeça do cilindro usado para fixar o eixo. Este método de instalação requer um eixo linear com rosca interna na face frontal. Este tipo de fixação elimina a necessidade de fixação adicional.

Anéis de fixação e anéis de aperto como suportes do eixo

Os anéis de fixação, também chamados de anéis de aperto, são adequados para eixos de bloqueio e podem atuar como um batente e também como um dispositivo de posicionamento. Fixam o eixo numa posição pré-determinada. O anel de fixação pode ser montado em qualquer parte do eixo, eliminando a necessidade de um ombro do eixo. A montagem flexível também permite a utilização de anéis de fixação como suportes do eixo na extremidade do eixo. A MISUMI oferece uma variedade de designs:

• Anel de fixação com parafuso sem cabeça
• Anel de aperto com fenda
• Anel de fixação com fenda e alavanca de fixação
• Anel de fixação com ranhura

Os anéis de fixação de duas peças são divididos no centro. Utilizando dois parafusos, as cúpulas são apertadas umas contra as outras para gerar a força de fixação no eixo. O design de duas peças permite uma montagem fácil em espaços confinados. Durante a manutenção, o anel de fixação pode ser facilmente removido sem ter de remover o eixo.

Podem ocorrer forças de fixação elevadas ao fixar com anéis de fixação com fendas. A posição pode ser livremente selecionada, uma vez que a fixação não requer uma superfície plana no eixo. O anel de fixação ranhurado e de duas peças distribuem a força de fixação por toda a superfície de contacto, resultando num efeito de fixação elevado sem danificar a superfície do eixo.

Suporte do eixo para espaço de instalação limitado

Os suportes do eixo não são usados apenas em máquinas grandes. Os eixos e os suportes dos eixos também podem ser utilizados em mecânica de precisão, por exemplo, para dispositivos óticos. Para os casos com espaço limitado, a MISUMI oferece blocos de eixo particularmente pequenos e de baixo perfil. Nestes blocos do eixo, os orifícios de montagem estão localizados na parte lateral, permitindo que sejam instalados em espaços apertados. Dependendo do diâmetro do eixo, a altura do eixo resultante é, portanto, de aprox. 5 mm.