Elija el husillo, el avance, la carga y la velocidad. Obtenga el par del motor, la velocidad lineal, el rendimiento, si el husillo retiene la carga por sí solo, la velocidad crítica, el límite de pandeo y los pasos por milímetro para un motor paso a paso.
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Ph es el avance (desplazamiento por vuelta = paso × número de entradas; en husillos de varias entradas, indique el número de entradas; la comprobación de autobloqueo toma el rozamiento estático como 1,25 × el μ dinámico), d₂ el diámetro medio o del círculo de bolas, dr el diámetro de núcleo, F la carga axial y μ el coeficiente de rozamiento. La velocidad crítica y el pandeo usan las fórmulas de catálogo habituales con sus coeficientes de seguridad usuales (0,8 en velocidad, 0,5 en carga) ya incluidos.
Los tamaños trapeciales siguen la ISO 2904 (Tr d × P) y los ACME la ASME B1.5. Los diámetros de núcleo de los husillos de bolas son estimados; use el catálogo del fabricante para la comprobación final y compruebe también el valor DN (d · n) frente al límite del fabricante, normalmente 50 000 – 70 000 para husillos de bolas.
Esta calculadora dimensiona un accionamiento por husillo trapecial o de bolas. Introduzca el tipo de husillo, el diámetro, el avance, el rozamiento en la tuerca, la carga axial, la velocidad y la longitud libre. Devuelve el par de accionamiento y la potencia del motor, la velocidad lineal, el rendimiento, si el husillo es autoblocante, la velocidad crítica (de latigazo), el límite de pandeo y los pasos por milímetro para un motor paso a paso. La usan diseñadores de máquinas, constructores de CNC e impresoras 3D, ingenieros de automatización y estudiantes para elegir husillo y motor para un eje lineal, un elevador o una prensa.
El Tr16×4 necesita unos 3,05 N·m y 96 W para elevar 2000 N a 20 mm/s, y es autoblocante. La velocidad es solo el 11 % de la crítica, pero el empuje de 2000 N usa el 72 % del límite de pandeo; si la carga aumenta, tire de ella o apoye ambos extremos.
El par de accionamiento para mover una carga es T = F × Ph / (2π × η), donde F es la carga axial, Ph el avance (desplazamiento por vuelta) y η el rendimiento del husillo. Con F en N y Ph en mm, T resulta en N·mm. Un husillo de bolas de 16 mm con 5 mm de avance que empuja 2000 N con un 90 % de rendimiento necesita 2000 × 5 / (2π × 0,9) = 1768 N·mm, unos 1,77 N·m. Añada el par de aceleración y el arrastre de rodamientos y juntas antes de elegir el motor.
El rendimiento es η = tan λ / tan(λ + ρ'), donde λ es el ángulo de avance, atan(Ph / (π × d₂)), y ρ' el ángulo de rozamiento, atan(μ / cos(α/2)). Un husillo de deslizamiento trapecial o ACME de acero sobre bronce (μ aprox. 0,1–0,15) suele tener un rendimiento del 25–50 %, más con un avance mayor o varias entradas. Un husillo de bolas funciona por rodadura (μ aprox. 0,005) y alcanza un 90–95 %, por lo que necesita aproximadamente la mitad del par o menos.
Un husillo es autoblocante cuando su ángulo de avance es menor que el ángulo de rozamiento: λ ≤ ρ'. Entonces la carga no puede hacerlo girar hacia atrás y el eje mantiene su posición sin freno. Un Tr16×4 de una entrada tiene λ = 5,2° frente a ρ' = 7,1°, así que bloquea. Un Tr8×8 de cuatro entradas tiene λ = 20° y es reversible. Los husillos de bolas nunca son autoblocantes. Las vibraciones aún pueden hacer deslizar un husillo en el límite, así que use freno en ejes verticales donde la seguridad importe.
El paso es la distancia entre crestas de rosca contiguas. El avance es lo que se desplaza la tuerca en una vuelta completa del husillo. En un husillo de una entrada son iguales. En uno de varias entradas, avance = paso × número de entradas, así que un Tr8×8 P2 tiene un paso de 2 mm, cuatro entradas y un avance de 8 mm. La velocidad, el par, el rendimiento y los pasos por milímetro dependen del avance, no del paso.
La velocidad crítica es aquella a la que el husillo en giro empieza a vibrar como un látigo. Una fórmula de catálogo habitual es n_c = f × dr / L² × 10⁷ (rpm), con el diámetro de núcleo dr y la longitud libre L en mm, y un factor f de 3,4 empotrado–libre, 9,7 apoyado–apoyado, 15,1 empotrado–apoyado o 21,9 empotrado–empotrado, que ya incluye un coeficiente de seguridad de 0,8. Duplicar la longitud reduce la velocidad crítica a la cuarta parte, por eso los ejes largos suelen necesitar un montaje empotrado–empotrado o una tuerca giratoria.
Pasos por mm = pasos del motor por vuelta × micropasos / avance. Un motor paso a paso estándar de 1,8° tiene 200 pasos completos por vuelta. Con 16 micropasos en un husillo de 8 mm de avance: 200 × 16 / 8 = 400 pasos/mm. Con 2 mm de avance son 1600 pasos/mm. Un avance más corto da una resolución más fina y más empuje por unidad de par, pero menor velocidad máxima.
Lo que necesita para construir, medir o comprobar el resultado.
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