Optimización de la distribución de carga interna en husillos a bolas
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Resumen
Los husillos a bolas son actuadores lineales de altas prestaciones empleados en diversas aplicaciones. Estas pueden ir desde aplicaciones de alta precisión, como puede ser el posicionado de ejes en máquina herramienta, hasta aplicaciones de alta fuerza de empuje siendo estos elementos sustitutos de cilindros hidráulicos. En estas últimas se acentúa el efecto de la no-uniformidad de carga interna.
La no-uniformidad de carga interna, implica entre otros aspectos que hay bolas sobrecargadas respecto a la carga media, que a su vez afectan a la vida útil del componente. Otro riesgo existente es la posibilidad de tener bolas con muy baja carga o completamente descargadas, lo que puede conducir a una rodadura deficiente o deslizamientos excesivos.
En la bibliografía, existen trabajos que analizan el problema, desde una perspectiva teórica y en menor medida experimentalmente. En ellos quedan patentes ciertos aspectos, como la clasificación de la no-uniformidad en dos categorías: global y local y la influencia de diferentes variables geométricas, destacando el factor de esbeltez del husillo como la más influyente. No obstante, con el fin de mitigar los efectos negativos de la no-uniformidad se han encontrado pocas soluciones más allá de sugerencias de aplicar errores puntuales, cambiar el tamaño de bolas o modificar la sección externa de la tuerca como indican diferentes patentes de algunos fabricantes.
En este trabajo se presentan diferentes soluciones de optimización de la distribución de la carga interna en husillos a bolas. Se destacan tres métodos de optimización: i) por paso variable corregido, ii) por desplazamiento de bolas y iii) por diseño de tuerca doble en serie. Con las propuestas de optimización presentadas se puede llegar a reducir la no-uniformidad global en un 57% en sus valores de carga pico.
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