Дизайнеры и инженеры обычно стараются избегать или смягчить трение в линейных системах движения. Хотя трение не всегда плохое - в некоторых приложениях оно может обеспечить эффект демпфирования и помочь улучшить настройку сервопривод - когда речь идет о линейных системах движения, оно увеличивает количество силы, необходимой для перемещения нагрузки, создает тепло, увеличивает износ и уменьшает срок службы.
Линейные системы движения испытывают трение из ряда источников, некоторые из которых можно смягчить посредством проектирования и надлежащего обслуживания. Здесь мы рассмотрим факторы, которые способствуют трению в линейных системах движения, и обсудим способы уменьшения трения за счет выбора компонентов и проектирования системы.

Скольжение против прокатного контакта
Одним из основных способов уменьшения трения в линейных системах движения является использование компонентов с калпингом, а не скольжением, контактом. Например, свинцовые винты и простые подшипники, которые полагаются на скользящее движение, естественным образом испытывают более высокие трения, чем элементы катания, из-за большей области контакта между поверхностями, несущими нагрузку.
Подшипники с скользящим контактом также испытывают большую разницу между статическим (стартапом) и динамическим (кинетическим) трением, что приводит к эффекту, известному как скольжение, или жалу. Слитель может привести к тому, что система преодолевает свою целевую позицию в начале движения из-за перехода от (более высокого) статического трения к (более низкому) динамическому трениям.
Геометрия гоночной трассы

Несмотря на то, что подшипники каллинг-элемента имеют гораздо более низкое трение, чем раздвижные типы, они не полностью без трения. Ряд факторов - многие из них, присущие конструкции подшипника - способствуют трению в подшипнике катания. Одним из факторов является геометрия гоночной трассы, или тип и область контакта между ездами и гоночной дорожкой.
В холминге, как правило, используется одна из двух геометрии гоночной трассы: двухточечная геометрия круглой дуги или четырехточечная геометрия готической арки (хотя существуют некоторые вариации этих двух конструкций). Для применений с низким содержанием фонаря обычно предпочтительнее геометрии круговой дуги с двумя точками, потому что она испытывает меньшую дифференциальную проскальзывание и, следовательно, более низкое трение, чем четырехточечная готическая арка.

Рециркуляция

При рециркуляции шариковых и роликовых подшипников количество элементов, несущих нагрузку, непрерывно колеблется, когда вращающиеся элементы переходят в зону нагрузки. Это вызывает различия в силе трения, которые могут нанести ущерб высокочувствительным приложениям, таким как микрообработка и метрология. Чтобы уменьшить эти изменения трения, производители рециркуляции линейных руководств (и шариковых винтов) предприняли значительные исследования и разработки, чтобы оптимизировать компоненты рециркуляции и процесс. В целом, подшипники в более высоких классах точности имеют более плавные, более последовательные профили трения.

Предварительная нагрузка

Предварительная нагрузка устраняет зазор между подшипником и направляющим (или гайкой и винтом) путем увеличения площади контакта между компонентами. Это обеспечивает подшипник с более высокой жесткостью и уменьшает отклонение, но также приводит к более высоким трениям. Вот почему рекомендуется использовать самый низкий уровень предварительной нагрузки, который может обеспечить необходимую жесткость и точность.

Уплотнения

Из всех конструктивных и эксплуатационных функций линейных направляющих и винтов, то, что часто способствует наибольшему трение, - это использование уплотнений. В большинстве приложений линейные подшипники, которые полагаются на шарики или ролики (будь то рециркуляция или нет) требуют уплотнений, чтобы держать смазку и не допустить загрязняющих веществ. И в высокогрязненных средах обычно требуются обе стороны (боковые) и конечные уплотнения.
В то время как производители предлагают разнообразные материалы и типы уплотнений-от уплотнений с небольшим зазором и до двухсторонних профилей полного контакта-наиболее эффективными уплотнениями, конечно, являются те, которые вступают в силу наибольшего контакта с направляющим или винтовым компонентом. Но больше контактов означает больше трения. Как и в случае с предварительной загрузкой, когда дело доходит до герметизации, используйте параметры, подходящие для приложения и среды, но не переходите за борт.

Смазка

Одной из ключевых функций смазки является уменьшение трения между каллянными или скользящими элементами. Но использование слишком большой смазки или использование смазки с высокой вязкостью может фактически увеличить трение. Поэтому важно следовать инструкциям производителя и использовать как правильный тип, так и правильное количество смазки.

Радиальные подшипники

Радиальные подшипники присутствуют практически во всех линейных системах движения, поддерживая вращающиеся компоненты, такие как шаровые или свинцовые винтовые валы или шкивы в системах ременного привода. Несмотря на то, что эти радиальные подшипники также относительно невелики по сравнению с линейным руководством или винтом, также вводят трение, которое следует учитывать во время проектирования и размеров системы.