Guias e sistemas lineares – incluindo robôs cartesianos, sistemas de gantry e mesas XY – normalmente estão sujeitas a forças lineares devido a cargas para baixo, para cima e laterais e forças de rotação devido a cargas radiais. As forças rotacionais – também conhecidas como forças de momento – são normalmente definidas como roll, pitch e yaw, com base no eixo em torno do qual o sistema tenta girar.
Um momento é causado por uma força aplicada em um distância. Uma força de momento não causa rotação, embora seja freqüentemente confundida com torque, que é uma força que faz com que um corpo gire em torno de um eixo.
Para definir rotação, inclinação e guinada em sistemas lineares, primeiro precisamos estabelecer os três eixos primários: X, Y e Z.
Os dois eixos do plano horizontal são normalmente definidos como X e Y , com o eixo X estando na direção do movimento. O eixo Y é ortogonal (perpendicular) à direção do movimento e também está no plano horizontal. O eixo Z é ortogonal aos eixos X e Y, mas está localizado no plano vertical. (Para encontrar a direção positiva do eixo Z, use a regra da mão direita: aponte o dedo indicador na direção de X positivo, então gire-o na direção de Y positivo e o polegar indicará Z positivo.)
Em sistemas com vários eixos, a direção de deslocamento do eixo inferior é normalmente definida como o eixo X. Se o próximo eixo acima também for horizontal, esse eixo é definido como Y, e o eixo vertical (mesmo que seja o segundo eixo, diretamente no topo de X), é definido como o eixo Z.
Roll, pitch e yaw são forças rotacionais, ou momentos, sobre os eixos X, Y e Z. Assim como as forças lineares puras, essas forças de momento precisam ser consideradas ao calcular a vida útil do rolamento ou determinar a adequação de um sistema linear para suportar cargas estáticas.
Rolar: um momento de rolo é uma força que tenta causar um sistema para girar em torno de seu eixo X, de um lado para o outro. Um bom exemplo de roll é uma inclinação do avião.
Rolamentos recirculantes com um “costas com costas” ou ” O ”, o arranjo da pista tem capacidades de momento de rolagem mais altas do que os rolamentos com um arranjo” frente para frente “ou” X “, devido ao braço de momento maior formado pelas linhas de contato entre as esferas e as pistas.
Crédito da imagem: Bosch Rexroth
Pitch: um momento de inclinação tenta fazer com que um sistema gire em torno de seu eixo Y, da frente para trás. Para visualizar a inclinação, pense no nariz de um avião apontando para baixo ou para cima.
Yaw: Yaw ocorre quando uma força tenta fazer com que um sistema gire em torno de seu eixo Z. Para visualizar a guinada, imagine um aeromodelo suspenso por uma corda. Se o vento soprar corretamente, as asas e o nariz do avião permanecerão nivelados (sem rolar ou inclinar), mas ele irá girar em torno da corda da qual está suspenso. Isso é guinada.
Os momentos de inclinação e guinada colocam cargas em excesso nas esferas localizadas nas extremidades de um rolamento linear, uma condição às vezes chamada de carregamento de borda.
Crédito da imagem: NSK
Como neutralizar os momentos de rotação, inclinação e guinada
Guias e sistemas lineares têm capacidades mais altas para forças lineares puras do que para forças de momento, portanto, resolver forças de momento em forças lineares pode aumenta significativamente a vida útil do rolamento e reduz a deflexão. Para momentos de rotação, a maneira de fazer isso é usar duas guias lineares em paralelo, com um ou dois rolamentos por guia. Isso converte as forças do momento de rotação em cargas puras para baixo e levantamento em cada rolamento.
Da mesma forma, o uso de dois rolamentos em um guia pode eliminar as forças do momento de passo, convertendo-as em cargas puras para baixo e decolagem em cada rolamento. Usar dois rolamentos em um guia também contraria as forças de momento de guinada, mas, neste caso, as forças resultantes são forças laterais (laterais) em cada rolamento.
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