Como selecionar a correia dentada correta para o seu módulo linear

Selecionando uma correia dentada para ummódulo linearnão é uma questão de escolher o cinto mais largo e adequado ao perfil. A correia deve corresponder ao formato do dente da polia, transmitir a força necessária sem saltar o dente, fornecer rigidez de tração suficiente para o posicionamento, sobreviver a flexões repetidas ao redor das polias e permanecer estável sob a temperatura, velocidade e ciclo de trabalho reais.

Um corretoseleção de correia dentada para um módulo linearportanto, começa com o requisito de movimento e trabalha para trás através do perfil do dente, passo, largura da correia, elemento de tração, tamanho da polia e pré-tensão.

Este guia explica como tomar essas decisões e por que duas esteiras com a mesma largura podem se comportar de maneira muito diferente no mesmo eixo linear.

Comece com o requisito de movimento

Antes de escolher o perfil ou largura da correia, defina o que o módulo linear deve fazer.

As entradas úteis incluem:

• massa em movimento
• Curso necessário
• Velocidade linear máxima
• Aceleração e desaceleração
• Montagem horizontal ou vertical
• Força de processo externa
• Taxa de ciclo e horas de operação
• Repetibilidade necessária
• Temperatura e contaminação
• Diâmetro da polia e largura do módulo disponíveis

Regra de seleção:não escolha o cinto apenas pela carga útil. A aceleração, o tamanho da polia, o engate dos dentes e o ciclo de trabalho podem ser tão importantes quanto a carga estática.

Passo 1: Escolha o perfil dentário correto

O perfil do dente define como a correia engata na polia. As famílias comuns de correias síncronas industriais incluem perfis trapezoidais e perfis curvilíneos, com diversas variantes métricas e específicas do fabricante disponíveis.

A regra mais importante é simples:

O perfil do dente da correia e o perfil do dente da polia devem corresponder exatamente.

O mesmo passo nominal não significa que duas famílias de dentes diferentes sejam intercambiáveis.

Perfis trapezoidais

Os perfis trapezoidais da correia dentada possuem geometria de dente reto e são amplamente utilizados em sistemas de posicionamento e automação geral.

Eles podem ser uma escolha prática quando:

• O sistema já usa polias correspondentes
• Força e velocidade moderadas são necessárias
• A disponibilidade de substituição é importante
• O design do módulo existente é baseado na geometria do dente

Perfis curvilíneos

Formas de dentes curvos ou curvilíneos modificados são comumente usadas onde se deseja maior capacidade de carga do dente, engate mais suave ou melhor distribuição de carga.

Dependendo da família de correias, elas podem oferecer vantagens em eixos de alta aceleração ou de maior carga, mas a força real permitida deve ser obtida dos dados de classificação do fabricante da correia.

Não misture perfis por semelhança visual

Uma correia pode parecer encaixar em uma polia mesmo quando a geometria do dente não está correta. O engate incorreto pode concentrar tensões, aumentar o ruído e acelerar o desgaste dos dentes.

Etapa 2: selecione o passo da correia

Passo da correiaé a distância entre os pontos correspondentes nos dentes adjacentes da correia.

O tom afeta:

• Tamanho do dente
• Força transmitida permitida
• Tamanho mínimo prático da polia
• Distância linear movida por revolução da polia
• Dirija compacidade
• Resolução de posicionamento potencial da transmissão mecânica

Passo menor

Um passo menor pode suportar uma polia mais compacta e um incremento mecânico mais fino por dente da polia. É comumente atraente para sistemas de posicionamento compactos e de carga moderada.

Passo maior

Um passo maior geralmente fornece dentes maiores e pode suportar maior força quando usado com largura de correia e geometria de polia apropriadas. Pode ser mais adequado para movimentos mais pesados ​​ou mais agressivos.

No entanto, passo maior também tende a exigir polias maiores e mais espaço de instalação.

O pitch não é uma classificação de carga independente

Duas correias com o mesmo passo podem ter capacidades muito diferentes porque a largura da correia, o membro elástico, o material do dente, a contagem de dentes da polia e a velocidade de operação também afetam a classificação.

Portanto, não use uma regra como “este arremesso suporta tantos quilogramas”.

O processo correto é:

1. Calcule a força necessária da correia.
2. Selecione um perfil e passo de dente adequados.
3. Verifique a força permitida pelo fabricante da correia para saber a largura e a polia reais.
4. Confirme o engate dos dentes e os limites da polia.
5. Aplique os fatores de serviço ou correção do fabricante quando necessário.

Etapa 3: Determine a largura da correia

Largura da correiainfluencia diretamente a quantidade de carga de tração e de dente que a correia pode suportar e também afeta a rigidez axial.

Uma correia mais larga geralmente pode fornecer:

• Maior força transmitida permitida
• Maior rigidez à tração
• Menor alongamento elástico sob a mesma força
• Mais área de contato com os dentes

Mas um cinto mais largo também requer:

• Polias mais largas
• Mais espaço no módulo
• Custo potencialmente mais alto
• Alinhamento cuidadoso em toda a face mais larga do dente

Não superdimensione a largura sem verificar o resto do sistema

Se a limitação real for a carga do rolamento da polia, a rigidez do perfil do módulo ou o torque do motor, simplesmente aumentar a largura da correia não resolverá o problema completo do projeto.

Etapa 4: Calcule a força necessária da correia

Para um eixo horizontal simplificado, a força que a correia deve transmitir pode ser estimada a partir de:

F_mover= m × a + F_resistência+F_processo

onde:

• eu= massa total em movimento
• um= aceleração linear
• F_resistência= guia, vedação e resistência do cabo
• F_processo= força de processo externa

Para movimento vertical

A gravidade deve ser incluída:

F_acima=m(g + a) + F_resistência+F_processo

A correia e a transmissão devem então ser verificadas em relação ao segmento mais exigente do ciclo de movimento.

A força dinâmica costuma ser mais importante que a carga estática

Considere dois eixos transportando a mesma massa móvel de 15 kg. Acelera-se suavemente; o outro atinge a velocidade máxima em uma fração de segundo.

O segundo eixo produz uma força de correia muito maior, embora a carga útil seja idêntica.

É por isso que os sistemas pick-and-place de alta velocidade geralmente precisam de uma correia mais larga ou mais rígida do que os sistemas de transferência mais lentos com a mesma carga útil.

Etapa 5: verifique o envolvimento dos dentes

A correia transmite força através dos dentes que estão engatados na polia. O número de dentes em contato afeta a forma como a carga é compartilhada.

Fatores importantes incluem:

• Contagem de dentes da polia
• Ângulo de envoltório
• Tensão da correia
• Layout da unidade
• Força transmitida de pico

Poucos dentes encaixados podem criar sobrecarga local

Se apenas um pequeno número de dentes suportar a carga, a tensão dentária aumenta e o risco de salto dentário ou desgaste acelerado pode aumentar.

Use o engate mínimo e as recomendações de polia do fabricante da correia para o perfil selecionado.

Etapa 6: verifique o tamanho mínimo da polia

Uma polia menor torna o módulo mais compacto, mas dobra a correia dentada de forma mais acentuada.

Polias excessivamente pequenas podem aumentar:

• Tensão de flexão da correia
• Fadiga dos membros de tração
• Deformação dentária
• Velocidade do rolamento

Cada família de correias recomendou tamanhos mínimos de polias ou contagens de dentes. Esses limites devem ser tratados como parte da seleção da correia e não como uma reflexão tardia.

O diâmetro da polia também altera o torque do motor

Para um eixo acionado por correia, o raio do passo da polia vincula a força linear ao torque do motor:

T = F × r÷h

Uma polia maior move mais correia por revolução e pode reduzir a velocidade necessária do motor para uma determinada velocidade linear, mas também requer mais torque para a mesma força linear.

Uma polia menor faz o oposto, dentro dos limites permitidos de flexão e engate dos dentes da correia.

Etapa 7: Escolha o material do cinto

O material do corpo da correia afeta o desgaste, o comportamento da temperatura, a resistência química, o ruído e a adequação ambiental.

Duas famílias de materiais comuns são correias à base de poliuretano e correias síncronas à base de borracha/elastômero.

Correias dentadas em poliuretano

As correias de poliuretano são comuns em automação de precisão e sistemas de posicionamento linear porque podem fornecer boa resistência ao desgaste e estabilidade dimensional.

Dependendo da construção, eles podem ser selecionados para:

• Automação limpa
• Posicionamento de alto ciclo
• Aplicações que necessitam de boa resistência à abrasão
• Revestimentos especiais ou perfis de suporte

Correias dentadas de borracha ou elastômero

As correias à base de borracha são amplamente utilizadas na transmissão de energia industrial e podem fornecer boa flexibilidade e amortecimento.

A escolha correta depende da temperatura, ambiente, diâmetro da polia, rigidez necessária e classificações do fabricante.

A seleção de materiais deve seguir o ambiente real.Óleo, líquido refrigerante, produtos químicos de limpeza, umidade e temperatura podem alterar significativamente a vida útil da correia.

Etapa 8: Escolha o membro elástico

O membro elástico interno suporta a maior parte da tensão da correia e tem um efeito importante na rigidez axial.

Os materiais comuns para membros de tração podem incluir:

• Cabo de aço
• Fibra de aramida
• Fibra de vidro ou outros sistemas de reforço

Correias de cabo de aço

O reforço de aço pode fornecer alta rigidez à tração e baixo alongamento elástico, o que é atraente para posicionamento de longo curso.

As compensações podem incluir diâmetro mínimo da polia, massa e sensibilidade à fadiga se a correia for dobrada com mais força do que o pretendido.

Correias reforçadas com fibra

O reforço de aramida ou fibra de vidro pode oferecer diferentes combinações de flexibilidade, peso, rigidez e comportamento ambiental.

O elemento de tração correto deve ser escolhido a partir dos dados do fabricante da correia e não apenas do nome do material.

A rigidez da correia afeta o desempenho de posicionamento

A mesma força transmitida produz um deslocamento mais elástico numa correia menos rígida.

Conceitualmente:

Deslocamento elástico ≈ força da correia ÷ rigidez à tração efetiva

Isto se torna cada vez mais importante quando:

• O golpe é longo
• A massa em movimento é alta
• A aceleração é alta
• A precisão absoluta do posicionamento é importante
• A carga muda significativamente durante o ciclo

Para eixos de posicionamento exigentes, a largura da correia e a rigidez do elemento de tração devem, portanto, ser consideradas em conjunto.

Etapa 9: Defina a pretensão correta

As correias dentadas requerem tensão de instalação adequada para manter o engate dos dentes e a estabilidade de posicionamento.

Pouca pretensão

Possíveis problemas incluem:

• Vibração da correia
• Salto de dente
• Maior erro de reversão
• Fraca consistência de posicionamento

Muita pretensão

Possíveis problemas incluem:

• Maior carga no rolamento da polia
• Maior demanda de torque do motor
• Fadiga acelerada da correia
• Carga estrutural adicional

A pré-tensão correta é o valor especificado para a geometria real da correia e da transmissão – não “tão apertada quanto possível”.

Como é definida a tensão da correia?

Dependendo do fabricante da correia e do projeto do módulo, a tensão pode ser verificada por:

• Deflexão especificada da correia sob uma força conhecida
• Medição de frequência
• Medidores de tensão mecânica
• Dimensões de ajuste definidas de fábrica

O mesmo método aprovado deve ser usado quando a correia for substituída ou retensionada.

Etapa 10: Verifique a velocidade e a frequência de flexão

A alta velocidade linear aumenta a frequência do ciclo da correia ao redor das polias. Mesmo que a força transmitida seja moderada, a flexão repetida pode tornar-se um fator vital.

Verificar:

• Velocidade máxima da correia
• Velocidade de rotação da polia
• Diâmetro mínimo da polia
• Frequência do ciclo
• Horas de funcionamento por dia

Uma correia adequada para transferências ocasionais pode não ser a melhor escolha para um eixo de alto ciclo que inverte a cada poucos segundos.

Eixos de curso longo precisam de atenção extra ao comprimento da correia

Uma vantagem das correias dentadas é que elas se adaptam bem a viagens longas. Porém, um comprimento maior da correia livre aumenta a quantidade de material elástico no caminho da força.

Isso pode afetar:

• Conformidade de posicionamento
• Vibração
• Mudança de comprimento térmico
• Estabilidade de pretensão

Para movimentos precisos de curso longo, alta rigidez da correia, tensão correta e feedback adequado tornam-se mais importantes.

Módulos abertos e fechados podem usar diferentes requisitos de correia

Módulos abertos

A correia é mais fácil de inspecionar, mas está mais exposta a poeira, névoa de óleo e detritos do processo. A compatibilidade de materiais e o controle de contaminação tornam-se importantes.

Módulos fechados

A correia recebe mais proteção ambiental, mas a temperatura interna e o acesso para serviço podem se tornar mais importantes. O design da tampa não deve interferir no alinhamento ou na manutenção da correia.

Quando suportes ou revestimentos especiais de correia são úteis

Algumas correias de automação estão disponíveis com superfícies de apoio especiais, coberturas ou perfis personalizados.

Eles podem ser úteis quando a própria correia carrega, indexa ou entra em contato com o produto, por exemplo:

• Transporte de produtos
• Manuseio de vácuo
• Transporte por contato suave
• Transferência de alta fricção

Para um módulo linear convencional onde a correia transmite força apenas internamente, estes suportes especiais podem não ser necessários.

Erros comuns na seleção da correia dentada

Escolhendo apenas pela largura

A largura é apenas uma parte da capacidade. O perfil do dente, o passo, o tamanho da polia e o membro elástico também são importantes.

Supondo que correias com o mesmo passo sejam intercambiáveis

Diferentes perfis de dentes podem compartilhar o mesmo passo nominal, mas requerem polias diferentes.

Ignorando a aceleração

A alta aceleração pode produzir uma força de correia muito maior do que a carga estática sugere.

Usando a menor polia que cabe fisicamente

Não vale a pena reduzir a vida útil da correia ou violar as recomendações mínimas de polias.

Usando pretensão excessiva para melhorar a precisão

Muita tensão aumenta a carga do rolamento e da correia e não garante um melhor posicionamento.

Ignorando o meio ambiente

Óleo, poeira, produtos químicos e temperatura podem reduzir a vida útil mesmo quando a correia é mecanicamente grande o suficiente.

Substituindo a correia sem verificar as polias

Polias gastas, contaminadas ou desalinhadas podem danificar rapidamente uma correia nova.

Um fluxo de trabalho prático de seleção de correia dentada

1. Defina o perfil de movimento.Curso, velocidade, aceleração, tempo de ciclo e direção de montagem.
2. Calcule a força linear necessária.
3. Selecione uma família de perfis dentários compatível com o design do módulo.
4. Selecione um argumento de venda prático.
5. Escolha preliminarmente a contagem e o diâmetro dos dentes da polia.
6. Verifique os requisitos mínimos de polia e engate dos dentes.
7. Selecione a largura da correia a partir da força transmitida permitida.
8. Verifique a rigidez à tração para requisitos de posicionamento.
9. Selecione o corpo da correia e o material do membro elástico de acordo com o meio ambiente.
10. Defina a pré-tensão usando o método especificado.
11. Verifique o torque e a velocidade do motor com o tamanho final da polia.
12. Verifique o ciclo de trabalho, a velocidade da correia e a vida útil esperada.

O que QRXQ precisa para selecionar uma correia para um módulo linear

• Modelo do módulo ou tamanho do perfil
• Curso necessário
• massa em movimento
• Velocidade máxima
• Aceleração
• Instalação horizontal ou vertical
• Força de processo externa
• Repetibilidade necessária
• Largura do módulo disponível e espaço da polia
• Temperatura de operação
• Exposição a poeira, óleo ou produtos químicos
• Contagem de ciclo diário

A correia dentada correta é uma escolha do sistema.O perfil do dente, o passo, a largura, o membro elástico, o tamanho da polia e a pré-tensão devem trabalhar juntos. A alteração de um parâmetro pode alterar o torque do motor, a rigidez, o posicionamento e a vida útil da correia.

QRXQ avalia a seleção da correia dentada a partir do requisito completo de movimento linear, em vez de escolher o tamanho da correia apenas com base na carga útil.