Системы линейного перемещения подвергаются воздействию целого ряда экстремальных промышленных условий. Тщательный подбор и определение характеристик компонентов системы перемещения, а также продуманный инженерный анализ могут снизить риски в суровых промышленных условиях.

Критически важным шагом при проектировании любой механической системы линейного перемещения является понимание условий окружающей среды, в которых она будет работать. Ключевые проектные соображения включают: температуру, уровень пыли и грязи, воздействие химических веществ, процессы мойки, вибрационную и ударную нагрузку, радиацию, а также любые другие соответствующие факторы окружающей среды, с которыми может столкнуться система перемещения. Обязательно задокументируйте эти ключевые факторы до выбора материалов. Соберите фактические данные и изучите коды ошибок предыдущих продуктов, чтобы убедиться, что вы работаете с фактами, а не с мнениями.

Используйте опыт вашей цепочки поставок для выбора подходящих компонентов линейного перемещения, подобрав соответствующие материалы, покрытия и смазки на основе собранных данных. Затем разработайте надежный план испытаний, включающий как испытания на долговечность, так и испытания на воздействие окружающей среды, чтобы убедиться, что выбранные материалы обеспечат ожидаемый срок службы и эксплуатационные характеристики. Также рассмотрите возможность использования ускоренных испытаний на долговечность (HALT), которые обеспечивают постепенно возрастающие нагрузки на окружающую среду, значительно превышающие те, которым оборудование будет подвергаться в процессе эксплуатации. Испытания HALT обычно проводятся на этапе разработки для выявления конструктивных проблем и некачественных компонентов.

Выбор компонентов с учетом экологических соображений.
Новое поколение веб-инструментов для расчета размеров и выбора упрощает задачу подбора подходящих материалов для компонентов с учетом экологических аспектов проектирования систем линейного перемещения. Вы вводите ключевые параметры применения, которые инструмент использует для расчетов, такие как нагрузка/срок службы линейных подшипников, нагрузка/срок службы шариковинтовых передач и критическая скорость шариковинтовых передач. Вы также вводите условия окружающей среды, которые имеют решающее значение для выбора правильного материала, стратегии покрытия и схемы смазки. Например, вы можете выбрать:

• Вода/химический спрей/туман
• Ударное воздействие/давление/вибрация
• Умеренное или высокое содержание пылевых частиц
• Мойка под высоким давлением/при высокой температуре
• Брызги воды/химических веществ
• Чистая комната

Приложение порекомендует линейные направляющие элементы, такие как хромирование, компоненты из нержавеющей стали или полимерные подшипники скольжения, для учета условий окружающей среды.

Характеристики компонентов
Шариковая направляющая или подшипниковый рельс, вал или алюминиевая поверхность поддерживают подшипник и обычно изготавливаются из стандартной стали, нержавеющей стали, стали с покрытием Armoloy или хромом. Линейные подшипники обеспечивают нагрузочную и моментную способность системы. Примеры включают линейные шариковые подшипники с круглыми направляющими, профильные направляющие, колесные направляющие или полимерные направляющие. Большинство из них доступны в виде стандартных, коррозионностойких («CR») линейных подшипников или полимерных подшипников скольжения. Варианты крепежных элементов для винтов, болтов и гаек, скрепляющих линейный блок, обычно предлагаются из стандартной стали или нержавеющей стали. Уплотнение или защитное покрытие линейного блока может быть выполнено в различных вариантах: от полного отсутствия покрытия до сильфона, кожуха или закрытого корпуса (идеальное уплотнение). Наконец, для смазки внутри линейного блока можно использовать стандартную смазку или смазку для чистых помещений.

1 • Экологические решения: Чистота— Данная среда характеризуется как цех механической обработки. Можно ожидать наличия некоторого количества взвешенных частиц в воздухе и определенной влажности; однако персонал, как правило, работает в этой среде без каких-либо средств защиты (масок, респираторов, защитных зонтов от пыли или химических веществ).

Решение:
• Направляющая для шарика: Стандартная
• Линейный подшипник: стандартный
• Аппаратное обеспечение: Стандартное
• Обложка: Нет обложки
• Смазка: Стандартная консистентная смазка

Обоснование выбора данного набора решений:В таких условиях допустимо использование стандартных алюминиевых и стальных деталей, поскольку опасность попадания частиц или коррозии невелика.

2 • Умеренное и высокое содержание пылевых частиц—Для этой среды характерно достаточное количество взвешенных в воздухе частиц, чтобы оператору требовалось использовать средства защиты органов дыхания. Примерами сред с высоким содержанием пылевых частиц являются целлюлозно-бумажные комбинаты и заводы с крупными промышленными полировальными машинами.

Решение:
• Направляющая для шарика: Стандартная
• Линейный подшипник: стандартный
• Аппаратное обеспечение: Стандартное
• Крышка: закрытая (идеально), также допустимы саван или сильфон.
• Смазка: Стандартная

Обоснование выбора данного набора решений:Стандартные стальные компоненты приемлемы, поскольку нет опасений по поводу коррозии. Скорее, проблема заключается в предотвращении попадания частиц в подшипник, направляющие шариков и приводной механизм (который может представлять собой винт или ремень). Для крупных частиц может быть приемлемым сильфонный кожух или алюминиевый защитный кожух. Для более мелких частиц система линейного перемещения должна иметь надежную систему герметизации, защищающую указанные выше внутренние детали. Существует два варианта такой герметизации. Первый — это магнитная полосовая герметизация, состоящая из магнитных лент из нержавеющей стали, простирающихся от одного конца канала в системе несущей конструкции до другого. Ленты закреплены на торцевых крышках и подпружинены для поддержания натяжения. Они проходят через полость в каретке, так что полоса поднимается над магнитами непосредственно перед и позади каретки по мере ее перемещения по системе. Вторая потенциальная технология герметизации — пластиковые защитные ленты, использующие эластичные резиновые полоски, которые соединяются с базовым профилем, подобно пакету для заморозки с застежкой-молнией. Соединяющиеся пазогребневые соединения образуют лабиринтное уплотнение, предотвращающее попадание частиц внутрь.

3 • Вода / Химические брызгиh — Эта среда представляет собой условия, при которых продукт может подвергаться периодическому воздействию брызг жидкости. Например, крупномасштабная печать, где резервуары с чернилами могут периодически меняться, что приводит к случайным разливам. Контакт жидкости с линейными направляющими в этой среде может быть результатом неправильного обращения с продуктом или смещения компонентов, но обычно не является частью обычного процесса нанесения.

Решение:
• Шариковая направляющая: хромированная
• Линейный подшипник: коррозионностойкий
• Фурнитура: нержавеющая сталь
• Крышка: может быть закрытой (идеальный вариант) или с сильфонным механизмом.
• Смазка: Стандартная

Обоснование выбора данного набора решений:Для таких применений шариковые направляющие и линейные подшипники должны быть коррозионностойкими. Для технологии подшипников круглых рельсов это означает использование валов из хромированной стали или нержавеющей стали 440C. Линейные подшипники должны иметь хромированные опорные пластины и шарики из нержавеющей стали. Более мягкие шариковые подшипники и валы из нержавеющей стали обычно приводят к снижению нагрузки на 30%, что необходимо учитывать при проектировании. Для подшипников профильных рельсов рекомендуется тонкое плотное хромирование, например, из сплава Duralloy. Подшипники скольжения, часто называемые призматическими направляющими, являются альтернативой подшипникам качения. Призматические направляющие представляют собой конструкционный полимер с высокой устойчивостью к химической коррозии. Для герметизации может быть достаточно сильфона в зависимости от интенсивности химического воздействия, но идеальным вариантом является полностью герметичный узел.

4 • Вода Химическое распыление/туман— Это условие по степени тяжести на ступень выше описанной ранее среды. Здесь распыление или туман являются частью процесса, и линейные направляющие будут непосредственно подвергаться воздействию этого элемента. Это также можно охарактеризовать как конденсационную среду, аналогичную той, что встречается в холодильных установках. Распыление охлаждающей жидкости на детали машин во время обработки также относится к этому классу. В этом сценарии окружающей среды подшипники и направляющие будут контактировать с жидкостью, если не будет обеспечена механическая защита.

Решение:
• Шариковая направляющая: хромированная
• Линейный подшипник: коррозионностойкий
• Фурнитура: нержавеющая сталь
• Обложка: В комплекте
• Смазка: Стандартная

Обоснование выбора данного набора решений:Для таких применений крайне необходим полностью герметичный блок. Из-за агрессивного характера химического распыления настоятельно рекомендуется избегать использования подшипников качения и применять призматические направляющие подшипники, как отмечалось ранее. По той же причине в таких условиях следует по возможности избегать системы привода с шариковинтовой передачей. Вместо этого, для работы в агрессивной химической среде лучше подойдет система привода с полиуретановым ремнем.

5 • Высокое давление, высокая температура/промывка— Эта среда обычно описывает применение оборудования в пищевой промышленности. Здесь оборудование может довольно часто промываться под давлением. Слайды будут не только контактировать с жидкостью, но и подвергаться значительной нагрузке в процессе очистки.

Решение:
• Шариковая направляющая: хромированная
• Линейный подшипник: коррозионностойкий
• Фурнитура: нержавеющая сталь
• Обложка: Нет обложки
• Смазка: Стандартная или, при необходимости, пищевая или высокотемпературная смазка.

Обоснование выбора данного набора решений:В условиях промывки стандартные стальные детали заржавеют. Следует использовать хромированные и коррозионностойкие подшипники и шариковые направляющие, а также крепежные элементы из нержавеющей стали. Можно использовать и призматические направляющие, но их следует избегать в условиях высоких температур из-за полимерного материала, который не так термостойкий, как металлические роликовые элементы. Линейный блок должен быть открытым (без уплотнений) и иметь продувочные фитинги или сливные отверстия для удаления промывочной жидкости. Для условий высоких температур можно использовать специальную высокотемпературную смазку. В таких случаях все уплотнения и другие пластиковые элементы следует удалить из системы.

6 • Чистая комната— Здесь, как правило, речь идет о чистых помещениях класса ISO 3 (иногда называемых классом 1000), хотя некоторые семейства линейных устройств могут быть сконфигурированы для чистых помещений класса 100.

Решение:
• Шариковая направляющая: хромированная
• Линейный подшипник: Устойчив к коррозии, а также позволяет снимать уплотнения/заслонки.
• Фурнитура: нержавеющая сталь
• Обложка: Нет обложки
• Смазка: Смазка для чистых помещений

Обоснование выбора данного набора решений:Для чистых помещений линейные направляющие должны содержать минимальное количество частиц, образующихся в результате их движения. Для предотвращения ржавления необходимы металлические покрытия. Также необходимо удалить все скользящие элементы из линейной системы. Это означает отсутствие уплотнений/скребков в направляющих подшипников и защитного кожуха на линейном блоке. Следует использовать специальную смазку, предназначенную для чистых помещений.

7 • Воздействие/Нажатие/Вибрация—Для данного типа применения часто характерно несколько различных процессов. К этой категории относятся вибрационные шейкеры и вибростолы, обычно используемые в сортировочном оборудовании. К этому же классу относятся и прессовые устройства, которые создают повышенные нагрузки на каретки или опоры из-за начальных ударных воздействий.

Решение:
• Направляющая для шарика: Стандартная
• Линейный подшипник: Полимерный подшипник скольжения
• Аппаратное обеспечение: Стандартное
• Обложка: по желанию
• Смазка: Стандартная

Обоснование выбора данного набора решений:Использование полимерных втулок, также называемых призматическими направляющими, как отмечалось ранее, лучше справляется с высокими ударными нагрузками, чем роликовые направляющие. В таких условиях роликовые направляющие могут расколоться пополам или заклинить дорожки качения подшипника из-за точечного контакта с поверхностью подшипника. Призматические направляющие, однако, обеспечивают равномерное распределение нагрузки по гладкой поверхности, что идеально подходит для вибраций. При необходимости, в зависимости от количества частиц, использование призматических направляющих может сочетаться с защитным кожухом.