Suunnittelijat ja insinöörit yrittävät yleensä välttää tai lieventää kitkaa lineaarisissa liikejärjestelmissä.Vaikka kitka ei ole aina pahasta – joissakin sovelluksissa se voi tarjota vaimennusvaikutuksen ja auttaa parantamaan servoviritystä – lineaarisissa liikejärjestelmissä se lisää kuorman siirtämiseen tarvittavaa voimaa, synnyttää lämpöä, lisää kulumista, ja vähentää elämää.
Lineaariset liikejärjestelmät kokevat kitkaa useista lähteistä, joista osaa voidaan lieventää suunnittelulla ja asianmukaisella huollolla.Tässä tarkastellaan tekijöitä, jotka vaikuttavat kitkaan lineaarisissa liikejärjestelmissä, ja keskustellaan tavoista vähentää kitkaa komponenttien valinnan ja järjestelmän suunnittelun avulla.

Liukuva vs. vierivä kosketin
Yksi tärkeimmistä tavoista vähentää kitkaa lineaarisissa liikejärjestelmissä on käyttää komponentteja, joissa on rullaava kosketus liukuvan sijaan.Esimerkiksi lyijyruuvit ja liukulaakeriohjaimet – jotka perustuvat liukuliikkeeseen – kärsivät luonnollisesti suuremmasta kitkasta kuin vierintäelementit, koska kantavien pintojen välinen kosketuspinta-ala on suurempi.
Liukukoskettimilla varustetuissa laakereissa on myös suurempi ero staattisen (käynnistys) ja dynaamisen (kineettisen) kitkan välillä, mikä johtaa vaikutukseen, joka tunnetaan nimellä stick-slip tai stiction.Stick-slip voi saada järjestelmän ylittämään tavoiteasennon liikkeen alussa, johtuen siirtymisestä (suuremmasta) staattisesta kitkasta (pienempään) dynaamiseen kitkaan.
Kilparadan geometria

Vaikka vierintälaakereissa on paljon pienempi kitka kuin liukutyypeissä, ne eivät ole täysin kitkattomia.Monet tekijät – monet niistä ovat laakerin rakenteelle ominaisia ​​– vaikuttavat vierintälaakerin kitkaan.Yksi tekijä on juoksuradan geometria tai vierintäelementin ja radan välinen kosketustyyppi ja -alue.
Vierintälaakerit käyttävät tyypillisesti toista kahdesta ratageometriasta: kahden pisteen ympyräkaaren geometriaa tai nelipisteen goottikaaren kaarigeometriaa (vaikka näistä kahdesta mallista on olemassa joitain muunnelmia).Matalakitkaisissa sovelluksissa kahden pisteen ympyräkaaren geometria on tyypillisesti parempi, koska siinä on vähemmän differentiaalista luistoa ja siten pienempi kitka kuin nelipisteen goottikaarimallissa.

Kierrätys

Kierrätyskuula- ja rullalaakereissa kuormaa kantavien elementtien lukumäärä vaihtelee jatkuvasti vierintäelementtien siirtyessä kuormitusalueelle ja sieltä pois.Tämä aiheuttaa vaihteluita kitkavoimassa, mikä voi olla haitallista erittäin herkille sovelluksille, kuten mikrokoneistukselle ja metrologialle.Näiden kitkavaihteluiden vähentämiseksi kierrättävien lineaaristen ohjainten (ja kuularuuvien) valmistajat ovat panostaneet merkittäviin tutkimus- ja kehitysponnisteluihin kierrätyskomponenttien ja -prosessin optimointiin.Yleensä korkeampien tarkkuusluokkien laakereissa on tasaisemmat ja tasaisemmat kitkaprofiilit.

Esilataus

Esijännitys eliminoi laakerin ja ohjaimen (tai mutterin ja ruuvin) välisen välyksen lisäämällä komponenttien välistä kosketusaluetta.Tämä antaa laakerille suuremman jäykkyyden ja vähentää taipumaa, mutta se johtaa myös suurempaan kitkaan.Tästä syystä on suositeltavaa käyttää alinta esijännitystasoa, joka voi tarjota vaaditun jäykkyyden ja tarkkuuden.

Tiivisteet

Kaikista lineaaristen ohjainten ja ruuvien suunnittelu- ja toimintaominaisuuksista eniten kitkaa aiheuttaa usein tiivisteiden käyttö.Useimmissa sovelluksissa lineaarilaakerit, jotka perustuvat palloihin tai rulliin (kierrättäessä tai ei), vaativat tiivisteet pitämään voitelun sisällä ja pitämään epäpuhtaudet poissa.Ja erittäin saastuneissa ympäristöissä tarvitaan yleensä sekä sivutiivisteitä (sivutiivisteitä) että päätytiivisteitä.
Vaikka valmistajat tarjoavat erilaisia ​​tiivistemateriaaleja ja -tyyppejä – tiivisteistä, joissa on pieni välys kaksipuolisilla, täydellisillä kosketusprofiileilla varustettuihin, tehokkaimpia tiivisteitä ovat tietysti ne, jotka koskettavat eniten ohjain- tai ruuvikomponenttia.Mutta enemmän kontaktia tarkoittaa enemmän kitkaa.Kuten esikuormituksessa, käytä tiivistämisessä sovellukselle ja ympäristölle sopivia vaihtoehtoja, mutta älä mene liioittelemaan.

Voitelu

Yksi voitelun tärkeimmistä tehtävistä on vähentää vierintä- tai liukuelementtien välistä kitkaa.Mutta liiallinen voitelu tai voiteluaineen, jolla on korkea viskositeetti, voi itse asiassa lisätä kitkaa.Siksi on tärkeää noudattaa valmistajan ohjeita ja käyttää sekä oikeantyyppistä että oikeaa määrää voiteluainetta.

Radiaalilaakerit

Radiaalilaakereita on käytännössä kaikissa lineaarisissa liikejärjestelmissä, ja ne tukevat pyöriviä komponentteja, kuten kuula- tai lyijyruuviakseleita tai hihnakäyttöjärjestelmien hihnapyöriä.Vaikka nämä radiaalilaakerit ovat suhteellisen pieniä verrattuna lineaariseen ohjaimeen tai ruuviin, ne aiheuttavat myös kitkaa, joka tulee ottaa huomioon järjestelmän suunnittelussa ja mitoituksessa.