Лінійний вал або рейкова напрямна? 7 Критеріїв підбору

15 грудня 2017AM15120012CDecth

Переглядів: 11008

Коментарів: 0

При проектуванні лінійної системи руху, в інженерів є два основні варіанти - лінійні вали або рейкові напрямні . Вибір неправильної системи лінійного пересування може бути дорогою помилкою, що призводить до конструктивних або структурних змін, поганої продуктивності машини або негабаритних компонентів з більшими витратами. Хоча як круглі лінійні вали, так і рейкові напрямні можуть виявитися підходящими варіантами для більшості випадків. Зазвичай існує кілька критеріїв, які визначають, який вид лінійної напрямної є більш відповідним.

Система лінійних напрямних з використанням циліндричних валів була винайдена в 1940-х роках і успішно застосовується практично у всіх галузях промисловості з моменту їх створення. Але їх обмеження у жорсткості змусили виробників прецизійного обладнання, такого як верстати, використовувати рейкові направляючі або рейкові напрямні телескопічні для досягнення необхідної вантажопідйомності та точності. Впровадження профільних рейкових напрямних у 1970-х роках пропонувало менш дорогу і менш трудомістку альтернативу, що забезпечує високу вантажопідйомність та високу жорсткість у досить компактному вигляді. Але конструкторам стало менш зрозумілим, коли використовувати прецизійні вали, оскільки рейкові напрямні могли використовуватися в багатьох рішеннях, де до цього використовувалися лише круглі вали. У результаті вибір типу напрямної ґрунтувався (іноді й досі) на минулих успішних рішеннях. На щастя, є деякі ключові критерії, які допоможуть визначитися між круглими валами та профільованими рейками під час початкового вибору.

Вантажопідйомність

Перевага: рейкова напрямна

Якщо провести відповідність між кульками та доріжками кочення, то профільовані рейкові системи мають більшу площу контакту і, отже, більш високу вантажопідйомність при однаковому типорозмірі, ніж системи з круглим валом. Профільовані рейки також найкраще підходять для різких пікових навантажень, ніж круглі вали, і, як правило, мають однакові вантажопідйомності у всіх чотирьох напрямках. І навпаки, вантажопідйомність для круглих валів залежить від напрямку завантаження, який є орієнтацією навантаження на шарикопідшипник.

Жорсткість

Перевага: рейкова напрямна

Велика площа контакту між кульками та доріжками кочення дає менше прогину для профільованої системи рейок, ніж для круглого валу. Профільовані рейкові системи часто поставляються з натягом від 2 до 8 відсотків, що забезпечує додаткову жорсткість спрямовуючої системи.

Точність

Перевага: рейкова напрямна

Завдяки розжареним ходовим доріжкам профільовані рейки зазвичай досягають точності переміщення набагато вищої, ніж круглі напрямні вали. Останні цінуються за здатність самовирівнювання, хоч і програють точно переміщення.

Швидкість

Перевага: рейкова напрямна

Напрямні вали можуть досягати максимальної швидкості 2 м/с. Це обумовлено обмеженою можливістю сепарацією кульок у міру їхнього переміщення в зону навантаження та з неї. Рейкові напрямні з більш складним методом рециркуляції можуть досягати швидкості 5 м/с.

Монтаж

Перевага: лінійний вал

Якщо рейкові напрямні повинні повністю підтримуватися і кріпитися по всій своїй довжині, лінійні вали можуть підтримуватися тільки на їх кінцях, довжина до 20 разів більше діаметра валу. Круглі вали також не вимагають обробки поверхні платформи для монтажу, оскільки підшипникові блоки можуть працювати в умовах неспіввісності, зменшуючи витрати та час на проектування та підготовку монтажних поверхонь.

Суворі умови роботи

Перевага: круглий вал

Круглие вали, як правило, менш чутливі до сміття, ніж лінійні рейки, і доступні в різних матеріалах, покриттях та варіантах ущільнення, щоб витримувати каустичне або абразивне забруднення. Вони варіюються від втулок зі сталевими кульками до вузлів, що складаються з валів із втулок ковзання.

Обслуговування

Перевага: круглий вал

Через меншу площу контакту між кулями, що несуть навантаження, та ходовими доріжками, круглі вали менш вимогливі до мастила, ніж лінійні рейки. Круглі вали та підшипникові блоки є одним з небагатьох лінійних компонентів руху, які в більшості випадків взаємозамінні між виробниками. Завдяки цьому можливий швидкий пошук та заміна деталей.

Переваги та недоліки різних видів підшипників лінійного переміщення

Підшипники ковзання

Підшипники ковзання мають велику площу контакту з валом. Завдяки цьому вони мають більш високі показники несучого навантаження. Недоліки – високі вимоги до якості мастила, більший коефіцієнт тертя та витрата мастила, більші зусилля при пуску та швидший знос.

Підшипник кочення “втулка - вал”

Лінійний підшипник кочення «втулка – вал» технологічніший, а отже за рівних технічних характеристик дешевше, ніж його колега, виконаний на основі рейки - каретка. Але він має більший люфт, тому забезпечує меншу точність позиціонування. Через циліндричну поверхню зменшується і його несуча здатність. Адже лише одна низка кульок може повністю взяти на себе зусилля. А решта лав, на яких дії припадають під кутом, лише частково.

Підшипник кочення “каретка - рейки”

Наявність плоскої поверхні на каретці дозволяє збільшити несучу здатність підшипника – навантаження на себе можуть взяти два ряди кульок. Також такий тип конструкції має менший люфт, а отже забезпечує більш точне позиціонування.

Висновок

У той час як лінійні рейки мають перевагу в кількох базових технічних параметрах: навантаження, жорсткість, точність, швидкість – круглі вали забезпечують унікальні переваги, які в кінцевому підсумку можуть призвести до зниження загальної вартості за більш простого впровадження в обладнання, більшої придатності. для роботи в суворих умовах та меншому обслуговуванні.

Враховуючи всі вищеописані переваги та недоліки кожного виду напрямних, ви можете підібрати найбільш оптимальне рішення для ваших умов роботи обладнання.