На нашем веб-сайте используются файлы cookies, которые запоминают Ваши предпочтения, и позволяют улучшить Ваше взаимодействие с сайтом. Когда вы посещаете данный веб-сайт, Вы даете согласие на использование файлов cookies в соответствии с настоящим уведомлением об их использовании и пользовательским соглашением.. Если вы не согласны с этими условиями, пожалуйста, отключите файлы cookies, чтобы они не записывались на вашем устройстве с этого веб-сайта.

Линейный вал или рельсовая направляющая? 7 Критериев подбора

Линейные рельсовые направляющие

Линейные рельсовые направляющие

При проектировании линейной системы движения, у инженеров есть два основных варианта – линейные валы или рельсовые направляющие. Выбор неправильной системы линейного передвижения может быть дорогостоящей ошибкой, что приводит к конструктивным или структурным изменениям, плохой производительности машины или негабаритным компонентам с более высокими затратами. Хотя как круглые линейные валы, так и рельсовые направляющие могут оказаться подходящими вариантами для большинства случаев. Обычно существует несколько критериев, которые определяют, какой вид линейной направляющей является более подходящий.

Телескопическая направляющая

Линейные валы

Система линейных направляющих с использованием цилиндрических валов была изобретена в 1940-х годах и успешно применяется практически во всех отраслях промышленности с момента их создания. Но их ограничения в жесткости заставили производителей прецизионного оборудования, такого как станки, использовать рельсовые направляющие или рельсовые направляющие телескопические для достижения требуемой грузоподъемности и точности. Внедрение профильных рельсовых направляющих в 1970-х годах предлагало менее дорогостоящую и менее трудоемкую альтернативу, обеспечивающую высокую грузоподъемность и высокую жесткость в довольно компактном виде. Но конструкторам стало менее понятным, когда использовать прецизионные валы, поскольку рельсовые направляющие могли использоваться во многих решениях, где до этого использовались только круглые валы. В результате выбор типа направляющей основывался (иногда и до сих пор) на прошлых успешных решениях. К счастью, есть некоторые ключевые критерии, которые помогут определиться между круглыми валами и профилированными рельсами при первоначальном выборе.

Грузоподъемность

Коефициент коррекции нагрузки в зависимости от ориентации нагрузки

Преимущество: рельсовая направляющая

Если провести соответствие между шариками и дорожками качения, то профилированные рельсовые системы имеют большую площадь контакта и, следовательно, более высокую грузоподъемность при одинаковом типоразмере, чем системы с круглым валом. Профилированные рельсы также лучше подходят для резких пиковых нагрузок, чем круглые валы, и, как правило, имеют одинаковые грузоподъемности во всех четырех направлениях. И наоборот, грузоподъемность для круглых валов зависит от направления загрузки, которое является ориентацией нагрузки на шарикоподшипник.

Жесткость

Прогиб вала

Преимущество: рельсовая направляющая

Большая площадь контакта между шариками и дорожками качения дает меньше прогиба для профилированной системы рельс, чем для круглого вала. Профилированные рельсовые системы часто поставляются с преднатягом от 2 до 8 процентов, что обеспечивает дополнительную жесткость направляющей системы.

Точность

Преимущество: рельсовая направляющая

Линейная рельса

Благодаря каленым ходовым дорожкам профилированные рельсы обычно достигают точности перемещения гораздо более высокой, чем круглые направляющие валы. Последние же ценятся за способность самовыравнивания, хоть и проигрывают в точности перемещения.

Скорость

Преимущество: рельсовая направляющая

Направляющие валы могут достигать максимальной скорости 2 м/с. Это обусловлено ограниченной возможностью сепарацией шариков по мере их перемещения в зону нагрузки и из нее. Рельсовые направляющие с более сложным методом рециркуляции могут достигать скорости 5 м/с.

Монтаж

Линейные подшипнковые блоки компенсируют несоосность вала

Преимущество: линейный вал

Если рельсовые направляющие должны полностью поддерживаться и крепиться по всей своей длине, то линейные валы могут поддерживаться только на их концах, длина до 20 раз больше диаметра вала. Круглые валы также не требуют обработки поверхности платформы для монтажа, поскольку подшипниковые блоки могут работать в условиях несоосности, уменьшая затраты и время на проектирование и подготовку монтажных поверхностей.

Суровые условия работы

Преимущество: круглый вал

Круглые валы, как правило, менее чувствительны к мусору, чем линейные рельсы, и доступны в различных материалах, покрытиях и вариантах уплотнения, чтобы выдерживать каустическое или абразивное загрязнение. Они варьируются от втулок со стальными шариками до узлов, состоящих из валов из втулок скольжения.

Обслуживание

Преимущество: круглый вал

Из-за меньшей площади контакта между шарами, несущими нагрузку, и ходовыми дорожками, круглые валы менее требовательны к смазке, чем линейные рельсы. Круглые валы и подшипниковые блоки также являются одним из немногих линейных компонентов движения, которые в большинстве случаев взаимозаменяемы между производителями. Благодаря этому возможен быстрый поиск и замена деталей.

Преимущества и недостатки различных видов подшипников линейного перемещения

Подшипники скольжения

Подшипник скольжения на валу

Подшипники скольжения имеют большую площадь контакта с валом. Благодаря этому они обладают более высокими показателями несущей нагрузки. Недостатки – высокие требования к качеству смазки, больший коэффициент трения и расход смазки, большие усилия при пуске и более быстрый износ.

Подшипник качения “втулка - вал”

Подшипниковый узел на валу

Линейный подшипник качения «втулка – вал» технологичней, а значит при равных технических характеристиках дешевле, чем его коллега, выполненный на основе рельса - каретка. Но он имеет больший люфт, а поэтому обеспечивает меньшую точность позиционирования. Из-за цилиндрической поверхности уменьшается и его несущая способность. Ведь только один ряд шариков может полностью взять на себя усилия. А остальные ряды, на которых воздействия приходятся под углом, лишь частично.

Подшипник качения “каретка - рельса”

Линейная каретка на линейной рельсе

Наличие плоской поверхности на каретке позволяет увеличить несущую способность подшипника – нагрузку на себя могут взять два ряда шариков. Также такой тип конструкции имеет меньший люфт, а значит, обеспечивает более точное позиционирование.

Заключение

Расчет в голове

В то время как линейные рельсы имеют преимущество в нескольких базовых технических параметрах: нагрузка, жесткость, точность, скорость – круглые валы обеспечивают уникальные преимущества, которые в конечном итоге могут привести к снижению общей стоимости при более простом внедрении в оборудование, большей пригодности для работы в суровых условиях и меньшем обслуживании.

Учитывая все вышеописанные преимущества и недостатки каждого вида направляющих вы можете подобрать наиболее оптимальное решение для ваших условий работы оборудования.

Комментарии: Линейный вал или рельсовая направляющая? 7 Критериев подбора