Suunnittelijat ja insinöörit pyrkivät tyypillisesti välttämään tai lieventämään kitkaa lineaariliikejärjestelmissä. Vaikka kitka ei ole aina huono asia – joissakin sovelluksissa se voi tarjota vaimennusvaikutuksen ja auttaa parantamaan servon viritystä – lineaariliikejärjestelmissä se lisää kuorman siirtämiseen tarvittavaa voimaa, tuottaa lämpöä, lisää kulumista ja lyhentää käyttöikää.
Lineaariliikejärjestelmissä esiintyy kitkaa useista eri lähteistä, joista osaa voidaan lieventää suunnittelulla ja asianmukaisella huollolla. Tässä tarkastelemme tekijöitä, jotka vaikuttavat lineaariliikejärjestelmien kitkaan, ja keskustelemme tavoista vähentää kitkaa komponenttivalinnoilla ja järjestelmäsuunnittelulla.

Liukuva vs. vierivä kosketus
Yksi tärkeimmistä tavoista vähentää kitkaa lineaariliikejärjestelmissä on käyttää komponentteja, joissa on vierintäkosketus liukuvien sijaan. Esimerkiksi johtoruuvit ja liukulaakeriohjaimet – jotka perustuvat liukuvaan liikkeeseen – kokevat luonnostaan ​​suuremman kitkan kuin vierintäelementit, koska niiden kuormaa kantavien pintojen välinen kosketuspinta-ala on suurempi.
Liukukosketuksella varustetuissa laakereissa on myös suurempi ero staattisen (käynnistys) ja dynaamisen (kineettinen) kitkan välillä, mikä johtaa ilmiöön, joka tunnetaan nimellä tikku-luisto eli staatio. Tikku-luisto voi aiheuttaa järjestelmän ylityksen tavoiteasennostaan ​​liikkeen alussa johtuen siirtymisestä (suuremmasta) staattisesta kitkasta (pienempään) dynaamiseen kitkaan.
Kilparadan geometria

Vaikka vierintälaakerien kitka on paljon pienempi kuin liukulaakerien, ne eivät ole täysin kitkattomia. Vierintälaakerin kitkaan vaikuttaa useita tekijöitä, joista monet ovat laakerin rakenteeseen liittyviä. Yksi tekijä on vierintäradan geometria eli vierintäosan ja vierintäradan välinen kosketuspinta-ala ja tyyppi.
Vierintälaakereissa käytetään tyypillisesti yhtä kahdesta vierintäradan geometriasta: kaksipisteistä pyöreää kaarigeometriaa tai nelipisteistä goottilaista kaarigeometriaa (vaikka näistä kahdesta rakenteesta on olemassa joitakin muunnelmia). Vähäkitkaisissa sovelluksissa kaksipisteistä pyöreää kaarigeometriaa suositaan tyypillisesti, koska siinä on vähemmän erittelyluistoa ja siten pienempi kitka kuin nelipisteisessä goottilaisessa kaarirakenteessa.

Kierrätys

Kiertokuulla- ja rullalaakereissa kuormaa kantavien elementtien määrä vaihtelee jatkuvasti vierintäelementtien siirtyessä kuormitusalueelle ja sieltä pois. Tämä aiheuttaa kitkavoiman vaihteluita, jotka voivat olla haitallisia erittäin herkissä sovelluksissa, kuten mikrokoneistuksessa ja metrologiassa. Näiden kitkavaihteluiden vähentämiseksi kiertojohteiden (ja kuularuuvien) valmistajat ovat panostaneet merkittävästi kiertokomponenttien ja -prosessin optimointiin. Yleisesti ottaen korkeamman tarkkuusluokan laakereilla on tasaisempi ja yhdenmukaisempi kitkaprofiili.

Esilataus

Esijännitys poistaa laakerin ja ohjaimen (tai mutterin ja ruuvin) välisen välyksen lisäämällä komponenttien välistä kosketuspinta-alaa. Tämä antaa laakerille suuremman jäykkyyden ja vähentää taipumaa, mutta se johtaa myös suurempaan kitkaan. Siksi on suositeltavaa käyttää alhaisinta esijännitystasoa, joka tarjoaa vaaditun jäykkyyden ja tarkkuuden.

Tiivisteet

Lineaarijohteiden ja -ruuvien kaikista suunnittelu- ja käyttöominaisuuksista tiivisteiden käyttö on usein se, joka aiheuttaa eniten kitkaa. Useimmissa sovelluksissa kuulilla tai rullilla (riippumatta siitä, kierrättävätkö ne vai eivät) toimivat lineaarilaakerit tarvitsevat tiivisteitä voitelun pitämiseksi sisällä ja epäpuhtauksien poissa pitämiseksi. Ja erittäin likaantuneissa ympäristöissä tarvitaan tyypillisesti sekä sivutiivisteitä että päätytiivisteitä.
Vaikka valmistajat tarjoavat erilaisia ​​tiivistemateriaaleja ja -tyyppejä – pienen välyksen omaavista tiivisteistä kaksipuolisiin, täysin kosketusprofiileihin – tehokkaimmat tiivisteet ovat tietenkin ne, jotka koskettavat eniten ohjainta tai ruuvikomponenttia. Mutta enemmän kosketusta tarkoittaa enemmän kitkaa. Kuten esijännityksenkin kohdalla, tiivistyksessä on käytettävä sovellukseen ja ympäristöön sopivia vaihtoehtoja, mutta älä liioittele.

Voitelu

Yksi voitelun keskeisistä tehtävistä on vähentää kitkaa vierintä- tai liukuosien välillä. Mutta liian suuren voitelumäärän tai korkean viskositeetin omaavan voiteluaineen käyttö voi itse asiassa lisätä kitkaa. Siksi on tärkeää noudattaa valmistajan ohjeita ja käyttää sekä oikean tyyppistä että oikeaa voiteluainetta.

Radiaalilaakerit

Radiaalilaakereita on käytännössä kaikissa lineaariliikejärjestelmissä, ja ne tukevat pyöriviä komponentteja, kuten kuula- tai johtoruuviakseleita tai hihnakäyttöjärjestelmien hihnapyöriä. Vaikka nämä radiaalilaakerit ovat suhteellisen pieniä verrattuna lineaarijohteeseen tai ruuviin, ne aiheuttavat myös kitkaa, joka on otettava huomioon järjestelmän suunnittelussa ja mitoituksessa.