Системы линейного движения подвергаются воздействию ряда экстремальных промышленных сред. Тщательная спецификация и выбор компонентов системы движения, а также вдумчивый инженерный обзор могут снизить риски в суровых промышленных условиях.

Критически важным шагом в проектировании любой механической линейной системы движения является понимание условий окружающей среды, в которых будет работать система. Основные соображения по проектированию включают: температуру, уровень пыли и грязи, химическое воздействие, процессы промывки, вибрационные и ударные нагрузки, излучение, а также любые другие соответствующие факторы окружающей среды, с которыми может столкнуться система движения. Обязательно задокументируйте эти ключевые факторы до выбора материала. Соберите фактические данные и изучите коды неисправностей предыдущих продуктов, чтобы убедиться, что вы работаете с фактами, а не с мнениями.

Используйте экспертные знания вашей цепочки поставок для выбора подходящих компонентов линейного перемещения, выбрав соответствующие материалы, покрытия и смазочные материалы на основе собранных вами данных. Затем разработайте надежный план проверки испытаний, включающий как испытания на прочность, так и испытания на воздействие окружающей среды, чтобы убедиться, что выбранные вами материалы обеспечат ожидаемый вами срок службы и эксплуатационную пригодность. Также рассмотрите возможность использования высокоускоренных испытаний на долговечность (HALT), которые обеспечивают постепенно более серьезные нагрузки окружающей среды, достигая уровня, значительно превышающего тот, который оборудование испытает в эксплуатации. HALT обычно проводится на этапе разработки, чтобы отсеять проблемы проектирования и незначительные компоненты.

Выбор компонентов с учетом экологических соображений
Новое поколение веб-инструментов для определения размеров и выбора упрощает задачу выбора соответствующих материалов компонентов с учетом экологических аспектов проектирования систем линейного перемещения. Вы вводите ключевые параметры применения, которые инструмент вводит в расчеты, такие как нагрузка/срок службы линейного подшипника, нагрузка/срок службы шарико-винтовой передачи и критическая скорость шарико-винтовой передачи. Вы также вводите условия окружающей среды, которые имеют решающее значение для выбора правильного материала, стратегии покрытия и схемы смазки. Например, вы можете выбрать:

• Водный/химический спрей/туман
• Ударное/прессовое применение/вибрация
• От умеренного до высокого содержания частиц пыли
• Мойка под высоким давлением/температурой
• Брызги воды/химических веществ,
• Чистая комната

В заявке будут рекомендованы линейные характеристики скольжения, такие как хромирование, компоненты из нержавеющей стали или полимерные подшипники скольжения, соответствующие условиям окружающей среды.

Характеристики компонента
Шариковая направляющая или рельс подшипника, вал или алюминиевая поверхность будут поддерживать подшипник и обычно доступны в стандартной стали, нержавеющей стали, с покрытием Armoloy или хромированным покрытием. Линейные подшипники обеспечивают нагрузочную способность и моментную нагрузку системы. Примерами являются круглые рельсовые линейные шариковые подшипники, профильные рельсы, колесные направляющие или полимерные направляющие. Большинство из них доступны в виде стандартных, коррозионно-стойких («CR») линейных подшипников или полимерных подшипников скольжения. Варианты оборудования для винтов, болтов и гаек, которые удерживают вместе линейный блок, обычно доступны в виде стандартной или нержавеющей стали. Уплотнительное или защитное покрытие для линейного блока предоставляет варианты, варьирующиеся от полного отсутствия покрытия до сильфона, кожуха или закрытого (идеальное уплотнение). Наконец, для смазки внутри линейного блока доступны стандартные варианты смазки или смазки для чистых помещений.

1 • Решения по охране окружающей среды: чистота—Эта среда характеризуется как обстановка механического цеха. Можно ожидать присутствия некоторых частиц в воздухе и некоторой степени влажности; однако персонал обычно работает в этой среде без какой-либо формы защитного снаряжения (масок, респираторов, местных пылевых или химических колпаков).

Решение:
• Шариковая направляющая: стандартная
• Линейный подшипник: стандартный
• Аппаратное обеспечение: Стандартное
• Крышка: Без крышки
• Смазка: Стандартная смазка

Причина выбора данного решения:В этих условиях приемлемы стандартные детали из алюминия и стали, поскольку они не представляют большой опасности для твердых частиц или коррозии.

2 • Умеренное или высокое содержание частиц пыли—Эта среда характеризуется достаточным количеством взвешенных в воздухе частиц, что требует от оператора носить какую-либо форму защиты органов дыхания. Бумажные фабрики и заводы с большими промышленными полировальными машинами являются примерами сред с высоким содержанием частиц пыли.

Решение:
• Шариковая направляющая: стандартная
• Линейный подшипник: стандартный
• Аппаратное обеспечение: Стандартное
• Крышка: закрытая (идеально), кожух или сильфон могут быть приемлемы
• Смазка: Стандартная

Причина выбора данного решения:Стандартные стальные компоненты приемлемы, поскольку нет опасений по поводу коррозионной активности. Скорее, проблема заключается в предотвращении попадания частиц в подшипник, направляющие дорожки шариков и приводной механизм (который может быть винтом или ремнем). Для крупных частиц может быть приемлемым сильфонное покрытие или алюминиевый кожух. Для более мелких частиц система линейного перемещения должна иметь надежную систему герметизации, которая защищает внутренние детали, указанные выше. Существует два варианта такого уплотнения. Первый вариант — это уплотнение с магнитной полосой, которое состоит из магнитных полос из нержавеющей стали, простирающихся от одного конца канала в системе структурной поддержки до другого. Полосы крепятся к торцевым крышкам и подпружинены для поддержания натяжения. Они проходят через полость в каретке, поэтому полоса поднимается с магнитов прямо перед и позади каретки, когда она проходит через систему. Вторая потенциальная технология герметизации, пластиковые покрытия, используют податливые резиновые полосы, которые сцепляются с базовым профилем, как пакет для заморозки с застежкой-молнией. Сопрягающиеся профили типа «шип-паз» создают лабиринтное уплотнение, которое препятствует проникновению твердых частиц.

3 • Вода / Химические брызгиh — Эта среда представляет собой состояние, при котором продукт может подвергаться периодическому воздействию брызг жидкости. Например, крупное печатное приложение, где резервуары с чернилами могут периодически меняться, что приводит к случайным/случайным проливам. Контакт жидкости с линейными направляющими в этой среде может быть результатом неправильного обращения с продуктом или ненадлежащего расположения компонентов, но обычно не является частью обычного процесса нанесения.

Решение:
• Шариковая направляющая: хромированная
• Линейный подшипник: устойчив к коррозии
• Фурнитура: нержавеющая сталь
• Крышка: закрытая (идеально) или сильфонная может быть приемлемой
• Смазка: Стандартная

Причина выбора данного решения:Для этих применений шариковые направляющие и линейные подшипники должны быть устойчивы к коррозии. Для технологии круглых рельсовых подшипников это будет означать либо хромированный вал, либо вал из нержавеющей стали 440C. Линейные подшипники должны иметь хромированные подшипниковые пластины и шарики из нержавеющей стали. Более мягкие шариковые подшипники из нержавеющей стали и вал обычно приводят к снижению нагрузки на 30%, что должно рассматриваться как часть конструкции. Для профильных рельсовых подшипников рекомендуется тонкое плотное хромовое покрытие, такое как Duralloy. Подшипники скольжения, часто называемые призматическими направляющими, являются альтернативой подшипникам качения. Призматические направляющие представляют собой разработанный полимер с высокой устойчивостью к химической коррозии. Для уплотнения может быть достаточно сильфонов в зависимости от интенсивности химического всплеска, но идеальным вариантом является полностью герметичный блок.

4 • Водный химический распылитель/туман— Это условие на ступень выше ранее описанной среды с точки зрения серьезности. Здесь брызги или туман являются частью процесса, и линейные направляющие будут напрямую подвергаться воздействию этого элемента. Это также можно охарактеризовать как конденсирующую среду, похожую на ту, что встречается в холодильных установках. Охлаждающая жидкость, попавшая на детали машины во время обработки, также является частью этого класса. В этом сценарии среды подшипник и направляющие будут контактировать с жидкостью, если не будет предложена механическая защита.

Решение:
• Шариковая направляющая: хромированная
• Линейный подшипник: устойчив к коррозии
• Фурнитура: нержавеющая сталь
• Обложка: прилагается
• Смазка: Стандартная

Причина выбора данного решения:Для этих приложений полностью герметичный блок является обязательным. Из-за суровой природы химического распыления также настоятельно рекомендуется избегать технологии подшипников качения и использовать подшипники с призматическими направляющими, как отмечалось ранее. По той же причине следует избегать системы шарико-винтового привода, когда это возможно, в этих средах. Вместо этого система полиуретанового ременного привода будет лучше подходить для работы в коррозионной химической среде.

5 • Высокое давление, температура/промывка— Эта среда обычно описывает применение в пищевой промышленности. Здесь оборудование может промываться под давлением довольно часто. Слайды будут не только контактировать с жидкостью, но и будут испытывать значительную силу от процесса очистки.

Решение:
• Шариковая направляющая: хромированная
• Линейный подшипник: устойчив к коррозии
• Фурнитура: нержавеющая сталь
• Крышка: Без крышки
• Смазка: стандартная или, возможно, пищевая или высокотемпературная смазка

Причина выбора данного решения:Среда промывки приведет к ржавчине стандартных стальных деталей. Хромированные и коррозионно-стойкие подшипники и шариковые направляющие следует использовать вместе с крепежом из нержавеющей стали. Призматические направляющие также можно использовать, но их следует избегать в высокотемпературных приложениях из-за их полимерного материала, который не так термостоек, как металлические элементы качения. Линейный блок должен быть открытым (без уплотнения) и иметь продувочные фитинги или дренажные отверстия для удаления промывочной жидкости. Для высокотемпературных приложений можно использовать специальную высокотемпературную смазку. В таких высокотемпературных случаях все уплотнения и другие пластиковые элементы следует удалить из системы.

6 • Чистая комната— Здесь мы обычно имеем в виду среду чистого помещения класса 3 по ИСО (иногда называемую классом 1000), хотя некоторые семейства линейных устройств могут быть сконфигурированы для среды чистого помещения класса 100.

Решение:
• Шариковая направляющая: хромированная
• Линейный подшипник: устойчив к коррозии, плюс удаление уплотнений/грязесъемников
• Фурнитура: нержавеющая сталь
• Крышка: Без крышки
• Смазка: смазка для чистых помещений

Причина выбора данного решения:Для чистых помещений линейный слайдер должен иметь минимальное количество частиц, образующихся в результате его движения. Металлические покрытия необходимы для предотвращения любого вида ржавчины. Также необходимо удалить все скользящие элементы из линейной системы. Это означает отсутствие уплотнений/грязесъемников в направляющих подшипников и отсутствие крышки на линейном блоке. Следует использовать специальную смазку для чистых помещений.

7 • Удар/Нажатие/Вибрация—Это приложение часто характеризуется несколькими различными процессами. Вибростенды и вибростолы, обычно связанные с сортировочным оборудованием, попадают в эту категорию. Прессовые приложения, которые будут передавать более высокие, чем обычно, нагрузки на каретки или седла из-за начальной динамики удара, также считаются частью этого класса приложений.

Решение:
• Шариковая направляющая: стандартная
• Линейный подшипник: полимерный подшипник скольжения
• Аппаратное обеспечение: Стандартное
• Крышка: необязательно
• Смазка: Стандартная

Причина выбора данного решения:Использование втулок полимерного типа, также называемых призматическими направляющими, как отмечалось ранее, лучше справляется с высокими ударными нагрузками, чем элементы качения. В таких условиях элементы качения могут треснуть пополам или заклинить дорожки качения подшипника из-за их точечных контактов с поверхностью подшипника. Призматические направляющие, однако, позволяют равномерно распределять нагрузку по ровной поверхности, что идеально подходит для вибраций. Использование призматических направляющих можно сочетать с крышкой, если это необходимо, в зависимости от количества частиц.