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Cómo afectan las cargas axiales y radiales a los sistemas de movimiento lineal

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El eje X está en el sentido de la marcha, el eje Y es horizontal y perpendicular al sentido de la marcha, y el eje Z es vertical.

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En cualquier sistema de movimiento, comprender el tipo y la dirección de las cargas aplicadas y resultantes es importante para determinar la vida útil de los rodamientos y analizar la deflexión. En los sistemas de movimiento lineal, solemos utilizar coordenadas cartesianas (X, Y y Z) para definir la ubicación y la dirección de las cargas. Pero en el caso de los componentes giratorios, como los tornillos, los accionamientos de cremallera o los sistemas de correas y poleas, las cargas suelen describirse como axiales o radiales, términos adoptados de la tecnología de los rodamientos giratorios. Estos términos también se utilizan a veces para describir las cargas en las guías lineales, aunque su relación con la dirección de la carga puede variar, según el fabricante y el tipo de guía.

A continuación, veremos cómo afectan las cargas radiales y axiales a los sistemas de movimiento lineal y explicaremos los términos utilizados habitualmente para describir las cargas en las guías lineales.

Cargas axiales: Paralelas al sentido de la marcha

La terminología de los rodamientos rotativos define las cargas axiales como aquellas que se producen en paralelo al eje de rotación (el eje X), y los accionamientos lineales rotativos -como los tornillos, los sistemas de correas y poleas o los accionamientos de cremallera- también utilizan esta terminología. Las cargas axiales son las que el sistema debe superar para producir el movimiento, y también se denominan comúnmente cargas de empuje. En los accionamientos de husillos de bolas y de plomo, las cargas axiales también pueden provocar la deflexión o el pandeo del eje del husillo.

Observe que las guías lineales no soportan cargas axiales porque su único grado de libertad (grado de movimiento) es a lo largo del eje X.

Cargas radiales: Perpendicular a la dirección de desplazamiento

Al igual que los rodamientos rotativos, la terminología de las guías lineales define las cargas radiales como aquellas que se producen perpendicularmente al eje de movimiento, en la dirección Y o Z. (Obsérvese que las cargas que se producen en un ángulo entre los tres ejes ortogonales pueden resolverse en componentes que se producen puramente en X, Y o Z)

Dado que los mecanismos de accionamiento lineal sólo están diseñados para soportar cargas axiales, no radiales, suelen utilizarse junto con guías lineales, que soportan cualquier carga radial en las direcciones Y (horizontal) o Z (vertical).

En el caso de las guías lineales, la terminología varía cuando se trata de describir las cargas que actúan perpendicularmente al eje de movimiento, dependiendo del tipo de guía y de si la carga actúa en la dirección Y o Z. Por ejemplo, como las guías lineales de eje redondo tienen la capacidad de girar, se suele utilizar el término "carga radial".

En el caso de las guías lineales no giratorias -como las guías de raíles perfilados, las guías de rodillos cruzados o las guías de cola de milano- las cargas radiales que se producen a lo largo del eje Z suelen describirse como "cargas normales", "cargas de tensión" (para las que se producen en la dirección Z positiva) o "cargas de compresión" (para las que se producen en la dirección Z negativa)

Las cargas que se producen a lo largo del eje Y (horizontal, perpendicular a la dirección del movimiento) suelen denominarse "cargas laterales" o "cargas transversales" Es importante tener en cuenta que, aunque las guías lineales están diseñadas para soportar cargas en las direcciones Y y Z, el tipo de rodamiento y la disposición de las pistas de rodadura pueden dar lugar a diferentes capacidades de carga en distintas direcciones.

La convención de nomenclatura para las cargas en las guías telescópicas, que a menudo se montan en sus lados, difiere de la de otras guías lineales. En las guías telescópicas, las cargas radiales, que se producen en la dirección vertical, actúan hacia el lado de la guía. Y las cargas axiales, que se producen en la dirección horizontal, perpendicular al sentido de la marcha, actúan hacia (o desde) la parte superior de la guía.