С момента появления линейного шарикового подшипника, круговой направляющей, изобретенной Томсоном в 1940-х годах, сфера круговой шариковой линейной направляющей неуклонно развивается.С улучшением грузоподъемности, срока службы и упрощением производства линейное направляющее устройство с почти нулевым трением используется все шире.С момента появления квадратных и линейных направляющих в 1970-х годах ключевым инженером-конструктором был ключевой вопрос: должны ли мы использовать круглые или квадратные направляющие?
Хотя различные требования к шлифованию, присущие конструкции, приводят к тому, что первоначальная стоимость квадратной направляющей в несколько раз превышает стоимость круглой направляющей, новые технологии изготовления и экономия на масштабе позволили квадратной направляющей активно конкурировать с круговой направляющей в более широком диапазоне применений. ,После входа в область станков использование квадратных направляющих теперь можно увидеть во многих приложениях, где когда-то использовались только круглые направляющие.Тем не менее, продажи круглых линейных подшипников продолжают расти с каждым годом.Из-за определенной уникальности и благоприятных характеристик, подходящих для конкретных применений, направляющие шариковой втулки по-прежнему популярны, главным образом потому, что они круглые, а квадратные штифты иногда не вписываются в круглые отверстия.
Чтобы применить правильный тип линейного руководства к конкретным приложениям, инженер-конструктор должен учитывать преимущества и возможности каждого руководства.Первым соображением должны быть требования к конструкции, которые должны учитывать нагрузку, точность, жесткость, отделку, геометрические размеры и другие важные факторы.В общем, между этими требованиями существует взаимодействие.
Квадратные направляющие могут хорошо соответствовать потребностям в условиях высоких нагрузок, требующих высокой жесткости. Например, максимальная нагрузка на квадратную направляющую 25 мм может составлять до 20 кН. При параллельном перемещении между направляющей подшипника и направляющей он может достигать точности 3 ~ 10 м / м.Шариковая дорожка в этом направляющем изделии точно отшлифована, так что направляющая точно совпадает с шариком, то есть посадочное место на направляющей шарика может быть только немного больше диаметра самого шарика.Это приводит к большей площади контакта между шариком и седлом под нагрузкой, чем у узла круглой направляющей, где и шарик, и внутреннее седло (вал) являются выпуклыми поверхностями.Таким образом, когда шарик сплющивается под нагрузкой, жесткость квадратного направляющего подшипника увеличивается в пять раз при нагрузке.
Квадратные направляющие также можно использовать в условиях предварительной нагрузки, от легких (3% от номинальной динамической нагрузки) до тяжелых (13% от номинальной динамической нагрузки).Типичное применение подшипников с квадратными направляющими в станкостроительной промышленности, где требуется чрезвычайно высокая грузоподъемность, жесткость и точность.Поскольку подшипник уже подвергся первоначальной деформации, перегрузка дополнительно уменьшает величину деформации под нагрузкой.До сих пор мы обсуждали подшипники со сферическими шарикоподшипниками.Стоит отметить, что квадратные направляющие подшипники с цилиндрическими роликовыми элементами также доступны, если требуется большая (более чем в два раза) несущая способность по сравнению с квадратной шариковой направляющей без увеличения размера оболочки.
После того, как квадратная направляющая сможет удовлетворить требования по несущей способности, жесткости и точности, многие инженеры не будут проводить дальнейшие испытания.Однако это приводит к снижению производительности системы и увеличению первоначальных затрат и затрат на обслуживание.Изделие с круговой направляющей имеет много преимуществ, одним из которых является то, что оно может работать плавно при установке на недостаточно гладкой поверхности с погрешностью плоскостности, превышающей 150 мм / м.Когда жесткие линейные подшипники установлены на роликах, под наклоном и под углами скольжения, ошибки плоскостности на сборочной поверхности часто вызывают скрепление, что приводит к увеличению буксировки и сокращению срока службы до 50%.Чтобы решить эту проблему, в процессе сборки необходимо строго обрезать подходящую поверхность или отрегулировать каждую деталь под прокладку и отрегулировать ее для нормальной работы, что увеличит стоимость.Для более сложных применений обработки, предварительные и эксплуатационные расходы увеличиваются из-за повышенных требований к обслуживанию.Стоимость варьируется в широких пределах от менее чем 100 до тысяч долларов.С кольцевыми направляющими рельсы подшипники могут быть установлены на сварной трубчатой раме или непосредственно прикреплены к бетонному полу завода.
Линейные подшипники с шариковыми втулками могут быть адаптированы к различным условиям благодаря их способности регулировать центр.Поскольку вал является круглым, шариковая втулка свободно вращается при вращении вокруг вала.Высота установки двух смежных направляющих может немного отличаться, и допустима разница от 1 до 2 мм, если направляющие установлены с интервалом 300 мм или более.Аналогично, кольца корпуса на большинстве шариковых втулок спроектированы так, чтобы каждый линейный подшипник поворачивался на угол до 1/2 градуса под углами наклона и скольжения для учета плоскостности или ошибок выравнивания.Платформа вала, используемая для ограничения шариковой втулки и опоры направляющей, обычно изготавливается из алюминия, который обладает меньшей гибкостью для адаптации к максимальной ошибке параллельности 25 м между каждым валом.В результате получается эффективный ботинок с коэффициентом трения от 0,001 до 0,004 в неудовлетворительных условиях.Установка линейных направляющих на сварные трубчатые рамы является обычной для автоматизации производства.Во многих OEM-приложениях монтажными поверхностями являются тянутые трубы и листовой металл.В этих условиях круглые направляющие обычно устанавливаются быстрее и работают более плавно, чем квадратные.
Значительным преимуществом изделия с круговой направляющей является то, что круглая пластина может поддерживать вал на конце, реализуя конструкцию круглого линейного подшипника, которая имеет зазор в 12-24 раза больше диаметра вала. Эта конструкция может использоваться в различных приложениях от системы козловых кранов при автоматизации производства до выбора и размещения модулей в пробоотборных машинах ДНК.Движущаяся ось полностью состоит из двух концов неподвижной оси.Независимо от того, что поверхность машины между двумя точками не является, независимо от того, есть ли только одна точка, точность устройства не будет затронуто, зависит только от точности конечных опорного устройства.Кроме того, если вы хотите использовать линейную направляющую для набора винтовых приводов, вам нужно всего лишь пробить три отверстия в пластине, то есть на основе опоры двух круглых направляющих и винтового подшипника, что является самым простым способ сделать.Благодаря такой конструкции нет необходимости регулировать во время сборки.
Квадратная направляющая для решения проблемы выравнивания требует использования только одной направляющей.Поскольку он может поддерживать крутящий момент во всех направлениях, нет необходимости использовать квадратные направляющие подшипники в направляющих парах или даже в подшипниковых парах.Для легких нагрузок, т. Е. Нагрузок в пределах нагрузки на подшипник и крутящего момента, один квадратный направляющий подшипник может обеспечить желаемое направление, но не все квадратные направляющие изделия могут быть разработаны для этого типа работы.Это руководство устраняет проблему выравнивания двух направляющих на постепенно расширяющейся поверхности.Тем не менее, следует учитывать, что квадратная направляющая не предназначена для перекрытия зазора и концевой опоры путем выравнивания через механизм передачи.Из-за эксцентрической нагрузки одна направляющая может не подходить для приложений с большой площадью перемещения, например, 300 мм.Перед принятием решения следует проверить номинальный крутящий момент направляющей и ее жесткость при нагрузке крутящим моментом.
Гибкость дизайна является очень важным фактором при выборе компонентов.Зачастую для достижения оптимальной производительности компоненты должны быть модифицированы для улучшения функциональности или соответствия требуемому пространству.Квадратные направляющие подшипники более компактны, чем подшипники с круглыми шариковыми втулками, по сравнению с номинальными нагрузками.Таким образом, если геометрия поддерживает системные требования пользователя GG, у пользователя будет довольно оптимизированная оболочка.Однако, если требуются модификации, это проще сделать в системах с круглыми направляющими.Круговой вал может быть сконфигурирован несколькими способами так, чтобы конец вала был зафиксирован и мог использоваться в качестве конструктивного элемента в большой сборке, а также мог быть центрирован и радиален по отверстиям, плоскостям и диаметрам полуоси ,С круглым валом шариковую втулку можно приобрести отдельно, что может быть присуще расточке соседних компонентов, а также алюминия или стали
Таблица валов совпадает.Стол вала облегчает установку подшипника и обеспечивает определенный запас для модификации.
В некоторых приложениях плоскостность может быть еще одним важным фактором для рассмотрения.Подшипники шариковых втулок имеют тенденцию работать очень плавно, и различие между квадратными и круглыми направляющими часто ощущается рукой, хотя между компонентами и применением могут быть небольшие различия, и обычно не хватает отраслевых данных о плоскостности.Точечный контакт на выпуклой поверхности между шариком и направляющей сводит к минимуму возможность истирания.Шариковая втулка обычно работает при небольшом зазоре или небольшой предварительной нагрузке от 1 до 2% от номинальной динамической нагрузки, что повышает устойчивость.Из-за их высокой консистенции и предварительной нагрузки, квадратные направляющие подшипники могут быть использованы в некоторых&"Notch GG"; случаев.В большинстве случаев это выполнимо, но если требуются подшипники класса инструмента, круглые направляющие могут быть более выгодными.Кроме того, из-за своей простой круглой геометрии уплотнения на круглой втулке имеют тенденцию быть более надежными и производить меньшее сопротивление.Для достижения прочного уплотнения квадратный направляющий стеклоочиститель должен соответствовать шариковой направляющей в направляющей.
Последнее соображение при установке круглых направляющих - это полимерные втулки не шарикового типа на валу.Высокопроизводительные материалы класса подшипников, подходящие для алюминия или других поверхностей, могут быть использованы для обеспечения хорошей несущей способности (эквивалентной 20% несущей способности шариковой втулки) и более низкого коэффициента трения в диапазоне от 0,05 до 0,25.Подшипники втулки могут плавно работать в суровых условиях с частицами, способными повредить плотно закрытые шариковые втулки, или могут нормально работать в системах шариковых подшипников, поврежденных ударными нагрузками.С другой стороны, шум от шарикового цикла может быть проблемой в шариковых втулках или подшипниках с квадратными направляющими, но это в основном не относится к этим подшипникам втулок.Нет необходимости в закаленных стальных валах с шариковой втулкой, поскольку поверхности контакта распределены по большой площади.Вал из нержавеющей стали может использоваться как для чистых сред, таких как полупроводники и фармацевтические препараты, так и для жестких условий, таких как обработка пищевых продуктов.
Во многих случаях дизайнеры имеют большую гибкость в выборе технологий.Тонкая настройка производительности системы&с использованием лучших компонентов для каждой функции дает наилучшее решение, которое приводит к конкурентному преимуществу в стоимости и производительности.Однако для достижения этого оптимального решения следует учитывать общие затраты на установку, а также затраты на механическую обработку, отделку поверхности и установку.