Найкращий підхід до специфікації та визначення розмірів лінійних рейок полягає в тому, щоб спочатку визначити найважливіші параметри застосування; звузити вибір на основі цих вимог; а потім застосувати критичні змінні, щоб зробити остаточний вибір лінійної рейки.

Спочатку основи:Лінійні напрямні рейки, напрямні та ковзання — це механічні системи, що складаються з рейок і підшипників, які витримують і переміщують фізичні навантаження вздовж лінійної траєкторії з низьким коефіцієнтом тертя. Зазвичай вони класифікуються як елементи кочення або плоскі втулки. Оскільки доступно багато форм і розмірів від різних виробників, призначених для задоволення конкретних інженерних потреб, ваша унікальна програма визначає перелік критичних параметрів, які ви повинні враховувати, а також порядок їх важливості.

До найбільш поширених типів напрямних і підшипників відносяться профільні (квадратні) рейки з рециркуляційними шарикопідшипниковими блоками, напрямні для роликових підшипників і круглі рейки з рециркуляційними кульковими втулками або плоскими втулками. Профільовані рейки підходять для застосувань, які вимагають виняткової жорсткості та точності, наприклад, у головках верстатів і точних рухах друкованих плат. Системи роликових підшипників призначені для ширшого спектру застосувань, таких як підйом і перенесення деталей або застосування підбору й розміщення.

Щоб вибрати, яка з рейок найкраще підходить для програми, спочатку проаналізуйте конкретні потреби системи. Потім зрозумійте вимоги замовника або програмні вказівки, які включають кількість осей, повторюваність, допуск і точність, необхідні для досягнення кінцевого результату. Нарешті, розглянемо забруднення навколишнього середовища, наприклад пил, воду, волокна та інші речовини.

Для будь-якої системи робоче середовище визначає тип підшипників, які необхідно вибрати. Наприклад, брудне середовище може забруднити вузол і перешкодити належному функціонуванню шляхів рециркуляції кульок. Забруднення легше контролювати в роликових системах, оскільки тіла кочення, як правило, більші. Плоскі підшипники підходять для застосувань, де не рекомендується змащувати поверхню або не можна піддавати впливу навколишнього середовища, наприклад у певних дослідницьких лабораторіях або на підприємствах з виробництва кремнієвих мікросхем.

Після вибору системи встановіть параметри, щоб правильно визначити її розмір. Для кожного руху в системі лінійних напрямних враховуйте наступні параметри: хід, навантаження, швидкість, робочий цикл, монтажну площу та монтажну орієнтацію.

Розміри лінійно-направляючої системи

Статичне навантаження складається з ваги сідла, кріплення гнізда, корисного навантаження та підшипників. Якщо 40,0 фунтів відцентрувати горизонтально вперед/назад і зліва направо в типовому наборі з подвійною рейкою та чотирма каретками, кожен із блоків підшипників матиме статичне навантаження 10,0 фунтів.

Гірки бувають двох основних типів: сідлоподібні та консольні. Стандартна горизонтальна сідловина використовує сідло або блок, який рухається між двома фіксованими кінцевими блоками. З консольним ковзанням основний корпус і циліндр залишаються статичними, тоді як інструментальна пластина висувається і втягується. Друге консольне застосування існує при вертикальному переміщенні вантажів. З однією рейкою та двома каретками обидві підшипникові каретки можуть бути однаково навантажені в радіальному напрямку. Для визначення розміру підшипника або каретки загальне навантаження для повзуна з найбільшою статичною напругою зазвичай встановлюється як найгірший сценарій.

Під час визначення розмірів підшипників визначте параметр навантаження та його відстань до центру ваги (CG) або центру маси. Навантаження означає вагу або силу, прикладену до системи, яка включає як статичне, так і динамічне навантаження. Статичне навантаження включає вагу сідла, гнізда, корисного навантаження та підшипників. Динамічне (або кінетичне) навантаження має враховувати прикладені навантаження, коли вони взаємодіють із навантаженим підшипником сідлом. Зазвичай таке навантаження створює вимогу до кручення підшипників. CG для сідла забезпечує одне значення навантаження на деякій відстані від опорних центрів.

Ці динамічні значення, а також значення статичного навантаження можна організувати як радіальні (Corad), осьові (Coax), крутний момент навколо осі «X» (Mx), крутний момент навколо осі «Y» (My) і крутний момент навколо «Z» вісь (Mz). Змінні потім можна використовувати в більшості будь-яких програм визначення розмірів підшипників для вибору відповідного розміру каретки. Значення навантаження зазвичай представлені в фунтах або ньютонах (Н) для статичного навантаження та в дюймах-фунтах або ньютон-метрах (Нм) для динамічного навантаження.

Центр окремих навантажень – це відносна відстань до центру системи напрямних або опорних центрів, загальна маса має відстань CG до напрямних 1,5 дюйма (60 дюймів-фунтів/40 фунтів). Підшипники повинні справлятися з навантаженням крутного моменту в 60 дюймів-фунтів, особливо коли сідло швидко прискорюється або сповільнюється.

швидкість:Швидкість є критично важливою для розгляду, оскільки прикладені навантаження по-різному впливають на систему під час прискорення та уповільнення порівняно з рухом із постійною швидкістю. Швидкість зазвичай подається як дюйми/с або метричний еквівалент у м/с. Такі фактори, як тип профілю руху, визначають прискорення, необхідне для досягнення бажаної швидкості або часу циклу. Вантаж швидко прискорюється в трапецієподібному профілі руху, а потім рухається з постійною швидкістю перед уповільненням. Трикутний профіль руху, однак, швидко прискорюється та сповільнюється. Більше того, під час розрахунку швидкості програми враховуйте максимальну швидкість руху, а також прискорення та уповільнення, необхідні для досягнення загального часу руху.

Робочий цикл:Параметр робочого циклу повинен враховувати повний рух сідла протягом повного циклу, який найчастіше становить подвійний хід плюс операції холостого ходу протягом бажаного проміжку часу. Хід аплікації - це довжина повного загального руху в одному напрямку по лінійній траєкторії. Як правило, параметр робочого циклу організований як кількість циклів, необхідних за хвилину.

Монтажна площа:Область кріплення для направляючої рейки та опорних підшипників допомагає визначити загальну довжину (OAL) і відстань між рейками системи напряму. У більшості застосувань найкраще розглядати якомога більшу площу для роботи підшипників. Якщо ви не використовуєте телескопічні лінійні підшипники, які діють подібно до простих висувних шухляд, OAL напрямної рейки має включати хід лінійного руху, а також відбиток підшипника.

Монтажна площа також повинна брати до уваги підкладку або каркасну систему для утримання напрямної. Відбиток пеленга — це відстань від передньої частини каретки до задньої частини найдальшої каретки вздовж однієї лінійної напрямної. Багато профільованих валів необхідно монтувати на повністю оброблені та відшліфовані поверхні, щоб відповідати програмним вимогам щодо точності. Інші конструкції можна застосувати безпосередньо до конструкційного алюмінієвого або трубчастого каркасу без втрати ємності чи жорсткості.

Орієнтація:Орієнтація кріплення шляхів має вирішальне значення для налаштування параметра навантаження, оскільки сідло може рухатися горизонтально, вертикально, уздовж настінного кріплення або навіть у перевернутому положенні. Для найкращої продуктивності керуйте завантаженням програми за допомогою найміцнішої частини несучої системи. Наприклад, повзун із радіальним кульковим підшипником має бути орієнтований на перенесення навантаження радіально, а не аксіально.

Тепер зробіть виділення лінійної напрямної

Це приклад застосування, що містить стандартне середовище, забруднене легким пилом, яке вимагає середньої повторюваності. Через ці два фактори вибрано систему роликових підшипників із попереднім натягом, що працює на доріжках кочення із загартованої сталі. Швидкість є високою, і можна досягти довшого терміну служби без необхідності натискати на максимальні рівні потужності.

Як правило, для 1-in. напрямна, площинні підшипники не повинні перевищувати 20 дюймів/с, рециркуляційні кулькові системи 80 дюймів, а ролики приблизно 200 дюймів/с. Щоб досягти повного ходу 118 дюймів за 3 с, ми будемо прискорювати та сповільнювати 6 дюймів за 0,5 с кожен. Це дозволить досягти цільового часу за 106 дюймів гребка та 2 с. Довжина кожної з напрямних повинна бути щонайменше 162 дюйми, оскільки хід становить 118 дюймів, а довжина сідла становить 44 дюйми у вимірі, що проходить уздовж напрямної. Іноді корисно залишити додатковий дюйм або два на кожному кінці ходу для кінцевих вимикачів, амортизаторів або датчиків.

Кожен із підшипників буде однаково навантажений на 100 фунтів, оскільки підшипники встановлені в кожному куті сідла, а центр ваги зосереджений спереду назад і зліва направо. Кожна з підшипникових кареток може витримувати 500 фунтів максимального радіального навантаження, тому тут розраховується достатній термін служби, оскільки підшипники навантажуються в діапазоні від 20 до 50% загальної вантажопідйомності.