Eixos Lineares: o que são, quais as aplicações e como calcular as dimensões

Importante elemento de máquina, o eixo é utilizado para suportar peças rotativas e/ou fazer a transmissão de potência ou movimento rotativo ou axial. Ele atua sob condições variáveis de carregamento, por isso é muito utilizado na indústria.

Com alto grau de dureza superficial, os eixos lineares são um dos tipos de eixo mais utilizados nas fábricas, ideais para compor sistemas que permitem folga e vibração.

Neste artigo, vamos te mostrar tudo sobre esse elemento, incluindo o seu conceito e maneira de dimensioná-lo.

Boa leitura!

O que são eixos lineares?

Eixos lineares são barras de aço com a superfície altamente endurecida por indução (têmpera) e com núcleo resiliente. Com alta precisão dimensional, o eixo linear é adotado em movimentações que permitem vibração e folga axial (geralmente possui folga de 0,5°). É muito utilizado como pista de rolamento esférico, rolamentos paralelos e guia de roletes.

Sua fabricação é complexa, feita com aço de alta qualidade e seu acabamento costuma ser por meio de retífica com grãos finos.

Por se tratar de uma peça resistente e durável, pode ser utilizada em máquinas grandes e pesadas. Suas principais aplicações incluem:

• Sistemas de transporte de carga;
• Embaladoras automáticas;
• Robôs;
• Máquinas agrícolas, hidráulicas, pneumáticas e automobilísticas;
• Sistemas de abertura de portas;
• Mecanismos de proteção de máquinas industriais;
• Equipamentos de pintura e serigrafia;
• Processadores de madeira e alumínio;
• Aparelhos de ginástica e lazer; entre outras.

Como escolher um eixo?

É fundamental optar por um eixo linear de boa qualidade, com um fornecedor experiente.

Sua fabricação deve ser feita com materiais de primeira linha, que garantam durabilidade e resistência para suportar a movimentação do maquinário, sem sofrer danos e comprometer todo o sistema.

Os eixos retificados da Kalatec, por exemplo, são produzidos com aço cromo CK45, o que os torna apropriados para suportar carga e garantir a máxima vida útil.

Como dimensionar um eixo?

É importante saber que existem aplicações nas quais os eixos sofrem torção. Nesse caso, é necessário calcular o momento polar de inércia e o Torque de Torção. 

Já os eixos retificados para movimento de rolamentos lineares não sofrem torção, devendo ser calculada a flexão do eixo a partir da carga aplicada, a quantidade de rolamentos, a distância entre eles e o ponto de apoio das extremidades. Conheça também os rolamentos de rolo (rolamentos Winkel), você pode se interessar.

Para eixos torsores,veja abaixo a fórmula do cálculo:

Onde:

T = Torque

? = Tensão de torção induzida na superfície externa do eixo

J = Momento Polar de Inércia

r = raio do eixo

Como calcular o diâmetro de um eixo?

Para encontrar esse dado nos eixos lineares deve-se levar em conta a carga, o comprimento, a quantidade de rolamentos por eixos e calcular a máxima flexão. 

Onde:

D = Deflexão (mm)

W = Força peso da carga deslocada (kgf)

L = Comprimento entre apoios (mm)

a = Distância entre apoio e primeiro rolamento (mm)

S = Peso por comprimento do eixo (kgf/mm)

E = Módulo de elasticidade (kgf/mm²)

I = Momento de inércia do eixo (mm?)

d = Diâmetro do eixo cilíndrico (mm)

n = Número de rolamentos por eixo (1 ou 2)

Como exemplo: Considerando uma carga de 50Kg sobre 2 eixos de 25x1000mm (cada qual com 2 rolamentos lineares SMA25UU), o sistema sofrerá uma flexão máxima de 1.23mm. 

É recomendável contar com auxílio especializado para calcular o diâmetro e escolher o melhor produto.

Quais são os tipos de eixos?

Os eixos são classificados quanto à seção transversal e podem ser:

• Maciços – Com seção transversal circular e maciça, degraus ou apoios para ajuste dos elementos montados sobre eles. Têm extremidades chanfradas (que evitam o rebarbamento) e arestas internas arredondadas;
• Vazados – Apresentam maior resistência a esforços de torção e flexão, em comparação ao tipo anterior. São usados em sistemas leves;
• Cônicos – São ajustados em peças com furo de encaixe cônico. Sua parte ajustável é cônica e fixada usando uma porca;
• Roscados – Têm partes roscadas que podem atuar com porcas que, por sua vez, permitem prender outros elementos ao conjunto;
• Ranhurados – Possuem ranhuras longitudinais ao redor de sua circunferência, que se engrenam com os vincos correspondentes dos componentes a serem montados neles. São adotados em aplicações que requerem transmissão de grande esforço;
• Flexíveis – Apresentam camadas de arame de aço enrolado bem apertado, de forma alternada, em direções opostas. O mecanismo tem a proteção de um tubo flexível, e a junção com motores é realizada com uma braçadeira especial. 

Qual a diferença entre eixo linear e guia linear?

Eixos lineares não deixam de ser um tipo de guia linear e são utilizados em aplicações que permitem folga e vibrações.

Sua desvantagem é exatamente essa: por causa da folga axial ao longo da sua linearidade, de aproximadamente 0,5°, ele não é considerado um sistema rígido. Apresenta um limite de carga e, em tese, não tem suporte embaixo, o que pode ocasionar uma deflexão. Por isso, eixos lineares costumam ser usados em movimentação linear com transporte suave de carga.

Dependendo da aplicação, as guias se sobressaem em aspectos como maior movimentação e precisão. Elas também são compactas, o que é levado em consideração pelas empresas. Além disso, a instalação é mais simples do que a de eixos.

Conclusão

Concluímos que os eixos lineares são valiosos dentro de uma empresa, proporcionando precisão aos processos de fabricação.

Para aproveitar suas vantagens, como a resistência e o baixo atrito, é essencial contar um fornecedor reconhecido no mercado, que disponibilize produtos desenvolvidos com materiais selecionados.

Vimos que encontrar seu diâmetro não é tão simples, e existem diferentes fórmulas para isso, o que requer ajuda especializada.

A Kalatec pode te ajudar a encontrar o produto mais adequado, garantindo segurança e eficiência ao seu projeto. Entre em contato e saiba mais.

Até a próxima!