В любой системе движения понимание типа и направления приложенных и результирующих нагрузок важно для определения срока службы подшипника и анализа прогиба. В системах линейного движения мы обычно используем декартовы координаты (X, Y и Z) для определения размещения и направления нагрузок. Но для вращающихся компонентов, таких как винты, реечные передачи или системы ремней и шкивов, нагрузки обычно описываются как осевые или радиальные — термины, заимствованные из технологии вращающихся подшипников. Эти термины также иногда используются для описания нагрузок на линейных направляющих, хотя их отношение к направлению нагрузки может различаться в зависимости от производителя и типа направляющей.

Здесь мы рассмотрим, как радиальные и осевые нагрузки влияют на системы линейного перемещения, и объясним термины, обычно используемые для описания нагрузок на линейные направляющие.

Осевые нагрузки: Параллельно направлению движения

Терминология вращающихся подшипников определяет осевые нагрузки как те, которые возникают параллельно оси вращения (оси X), и вращающиеся линейные приводы — такие как винты, ременные и шкивные системы или реечные передачи — также используют эту терминологию. Осевые нагрузки — это нагрузки, которые система должна преодолеть для осуществления движения, и их также обычно называют осевыми нагрузками. В шариковых и ходовых винтовых приводах осевые нагрузки также могут привести к прогибу или изгибу вала винта.

Обратите внимание, что линейные направляющие не выдерживают осевых нагрузок, поскольку их единственная степень свободы (степень движения) находится вдоль оси X.

Радиальные нагрузки: перпендикулярно направлению движения

Как и в случае с вращающимися подшипниками, терминология линейного привода определяет радиальные нагрузки как нагрузки, возникающие перпендикулярно оси движения в направлении Y или Z. (Обратите внимание, что нагрузки, возникающие под углом между тремя ортогональными осями, можно разложить на компоненты, которые возникают исключительно в направлениях X, Y или Z.)

Поскольку линейные приводные механизмы рассчитаны только на осевые нагрузки, а не радиальные, они обычно используются в сочетании с линейными направляющими, которые выдерживают любые радиальные нагрузки в направлениях Y (горизонтальном) или Z (вертикальном).

Для линейных направляющих терминология различается, когда речь идет об описании нагрузок, действующих перпендикулярно оси движения, в зависимости от типа направляющей и от того, действует ли нагрузка в направлении Y или Z. Например, поскольку линейные направляющие с круглым валом имеют возможность вращаться, обычно используется термин «радиальная нагрузка».

Для невращающихся линейных направляющих, таких как профильные рельсовые направляющие, направляющие с перекрестными роликами или направляющие типа «ласточкин хвост», радиальные нагрузки, возникающие вдоль оси Z, часто описываются как «нормальные нагрузки», «растягивающие нагрузки» (для нагрузок в положительном направлении Z) или «сжимающие нагрузки» (для нагрузок в отрицательном направлении Z).

Нагрузки, возникающие вдоль оси Y (горизонтальной, перпендикулярной направлению движения), часто называют «боковыми нагрузками», «поперечными нагрузками» или «поперечными нагрузками». Важно отметить, что хотя линейные направляющие рассчитаны на нагрузку как в направлениях Y, так и Z, тип подшипника и расположение дорожек качения могут привести к разной грузоподъемности в разных направлениях.

Соглашение об именовании нагрузок на телескопических направляющих, которые часто устанавливаются на боковинах, отличается от соглашения об именовании других линейных направляющих. В телескопических направляющих радиальные нагрузки, возникающие в вертикальном направлении, действуют по направлению к боковой стороне направляющей. А осевые нагрузки, возникающие в горизонтальном направлении, перпендикулярном направлению движения, действуют по направлению к (или от) верхней части направляющей.