Направляющие роликовых рельсов, в которых для несущих элементов используются цилиндрические или бочкообразные ролики вместо сферических шариков, обычно связаны с применением станков. Но преимущества производительности, которые ролики приносят в обрабатывающие центры, могут быть полезны и в других приложениях. Если вы проектируете машину или систему, которая требует линейного движения, рассмотрите эти три преимущества, которые предлагают направляющие роликовых направляющих.
Более высокая грузоподъемность
При воздействии нагрузки ролики образуют линейный контакт с направляющей поверхностью, которая намного больше точечного контакта, который образуется, когда шарики подвергаются нагрузке. Это дает направляющие рельсы для станков более высокой грузоподъемности, чем шариковые направляющие того же размера.
Эта более высокая нагрузочная способность дополнительно усиливается уравнением срока службы подшипников для роликов. Вместо того, чтобы поднимать до 1/3 мощности, как с шариковыми направляющими , уравнение ресурса для роликовых направляющих повышается до 10/3, что означает, что даже небольшая дополнительная нагрузочная способность для роликового подшипника по сравнению с шариковой подшипник позволяет значительно увеличить срок службы роликовой версии. Например, шаровая направляющая размером 25 с грузоподъемностью 20000 Н и приложенным усилием 2000 Н будет иметь динамический срок службы 100 000 км. Направляющая роликового рельса того же размера, с нагрузкой 24 000 Н и приложенным усилием 2000 Н, будет иметь динамический срок службы 395 600 км!
В случаях, когда шариковые направляющие рельсы не могут обеспечить достаточный срок службы или когда требуемый размер будет слишком большим, чтобы быть практичным, роликовые направляющие могут обеспечить решение.
Скотт Спенглер, менеджер по продукции линейного перемещения и станкостроения в Schaeffler Group, приводит пример компании, производящей литье под давлением, которая хотела внедрить автоматическую загрузку и разгрузку деталей, но конструкция машины не позволяла получить доступ к оборудованию для загрузки / разгрузки. Решение состояло в том, чтобы удалить четыре вала, которые поддерживали валик по углам, и заменить их роликовыми направляющими, которые поддерживают валик снизу. Это открыло верхнюю область, чтобы загрузчик / разгрузчик деталей мог получить доступ к машине. В этом случае роликовые направляющие были единственным решением, которое могло обеспечить грузоподъемность и срок службы, которые были необходимы клиенту из-за чрезвычайно высоких моментов нагрузки.
Возможность уменьшить
Как показывает пример выше, более высокая грузоподъемность и более длительный срок службы роликовых подшипников означают, что разработчики могут часто использовать роликовые подшипники, которые на один или два размера меньше (например, размер 25, а не 45), чем шариковые подшипники, которые потребуются чтобы достичь той же жизни путешествия.
Такое уменьшение размеров линейных подшипников может быть особенно выгодным в многоосных или портальных приложениях, где вес, сэкономленный на одной оси, оказывает эффект замедления на опорных осях, потенциально экономя десятки тысяч долларов на стоимости компонентов.
В трехосной декартовой или портальной системе уменьшение массы оси Z уменьшает статические и динамические силы на оси Y, что означает, что ось Y потенциально может быть уменьшена. Аналогично с осью X — уменьшая массу осей Y и Z, можно уменьшить размер оси X, поскольку силы, действующие на нее, уменьшены. И это уменьшение относится не только к линейным направляющим, но также и к приводному механизму (линейный двигатель, шариковый винт и т. Д.), Двигателю и другим компонентам, таким как муфты, коробки передач и кабелепроводы. Это обеспечивает экономию затрат на материалы, использование энергии и пространства.
Более высокая жесткость
Линейный контакт, образованный роликами, также обеспечивает более высокую жесткость, чем точечный контакт, образованный шариками, что является основной причиной, по которой направляющие роликовых направляющих так широко применяются в станках. Тем не менее, Джейсон Уинберн (Jason Winburn), инженер по приложениям в Bosch Rexroth, отмечает, что процессы печати, включающие печать, такие как флексографская печать и узкая веб-печать, также выигрывают от жесткости направляющих роликовых направляющих. Меньшее отклонение направляющего блока означает меньшее отклонение печатающей головки, что приводит к более высокому качеству печати.
Spangler видит клиентов в деревообрабатывающей промышленности, которые используют направляющие роликовых направляющих для их большей жесткости, особенно в процессах с высокими ударными нагрузками, таких как фанера. Он также отмечает, что уплотнение даже более важно для направляющих роликовых направляющих, чем для шариковых направляющих. Это связано с тем, что в направляющей шариковой направляющей шарики могут выталкивать мусор в место за пределами зоны контакта, поскольку шарики имеют только точечный контакт с дорожкой качения. Но линейный контакт, который ролики образуют с дорожкой качения, не оставляет мусора, который будет выходить за пределы зоны нагрузки, поэтому любое количество мусора, попадающего в подшипник, будет влиять на срок службы и производительность.