Включая декартовых роботов, портальные системы и XY-столы.

Линейные направляющие и системы обычно подвергаются как линейным силам из-за нисходящих, восходящих и боковых нагрузок, так и вращательным силам из-за нависающих нагрузок. Вращательные силы — также называемые моментными силами — обычно определяются как крен, тангаж и рыскание, в зависимости от оси, вокруг которой система пытается вращаться.

Чтобы определить крен, тангаж и рыскание в линейных системах, нам сначала необходимо установить три основные оси: X, Y и Z.

Две оси горизонтальной плоскости обычно определяются как X и Y, причем ось X совпадает с направлением движения. Ось Y ортогональна (перпендикулярна) направлению движения и также находится в горизонтальной плоскости. Ось Z ортогональна как осям X, так и Y, но расположена в вертикальной плоскости. (Чтобы найти положительное направление оси Z, используйте правило правой руки: направьте указательный палец в направлении положительного X, затем согните его в направлении положительного Y, и большой палец укажет положительное Z.)

Крен, тангаж и рыскание — это вращательные силы или моменты относительно осей X, Y и Z. Как и чисто линейные силы, эти моментные силы необходимо учитывать при расчете срока службы подшипника или определении пригодности линейной системы для выдерживания статических нагрузок.

Roll: Момент крена — это сила, которая пытается заставить систему вращаться вокруг своей оси X из стороны в сторону. Хорошим примером крена является вираж самолета.

Тангаж: Момент тангажа пытается заставить систему вращаться вокруг своей оси Y, спереди назад. Чтобы представить себе тангаж, представьте нос самолета, направленный вниз или вверх.

Рыскание: Рыскание происходит, когда сила пытается заставить систему вращаться вокруг своей оси Z. Чтобы визуализировать рыскание, представьте себе модель самолета, подвешенную на веревке. Если ветер дует правильно, крылья и нос самолета останутся на одном уровне (без крена или тангажа), но он будет вращаться вокруг веревки, на которой он подвешен. Это рыскание.

Моменты тангажа и рыскания создают избыточную нагрузку на шарики, расположенные на концах линейного подшипника, — состояние, которое иногда называют краевой нагрузкой.

Как противодействовать моментам крена, тангажа и рыскания

Линейные направляющие и системы имеют более высокую емкость для чистых линейных сил, чем для моментных сил, поэтому преобразование моментных сил в линейные силы может значительно увеличить срок службы подшипников и уменьшить прогиб. Для моментов качения способ достижения этого заключается в использовании двух линейных направляющих параллельно, с одним или двумя подшипниками на направляющую. Это преобразует силы моментов качения в чистые нисходящие и подъемные нагрузки на каждом подшипнике.

Аналогично, использование двух подшипников на одной направляющей может устранить силы момента тангажа, преобразуя их в чистые нисходящие и отрывные нагрузки на каждом подшипнике. Использование двух подшипников на одной направляющей также противодействует силам момента рыскания, но в этом случае результирующие силы являются боковыми (поперечными) силами на каждом подшипнике.