В любой системе перемещения понимание типа и направления приложенных и результирующих нагрузок важно для определения срока службы подшипников и анализа прогиба. В системах линейного перемещения мы обычно используем декартовы координаты (X, Y и Z) для определения расположения и направления нагрузок. Но для вращающихся компонентов, таких как винты, реечные передачи или ременные и шкивные системы, нагрузки обычно описываются как осевые или радиальные — термины, заимствованные из технологии вращающихся подшипников. Эти термины также иногда используются для описания нагрузок на линейные направляющие, хотя их связь с направлением нагрузки может варьироваться в зависимости от производителя и типа направляющей.

Здесь мы рассмотрим, как радиальные и осевые нагрузки влияют на системы линейного перемещения, и объясним термины, обычно используемые для описания нагрузок на линейные направляющие.

Осевые нагрузки: параллельны направлению движения.

В терминологии, касающейся вращающихся подшипников, осевые нагрузки определяются как нагрузки, возникающие параллельно оси вращения (оси X), и в линейных приводах с вращающимися шестернями — таких как винтовые, ременные и шкивные системы или реечные приводы — также используется эта терминология. Осевые нагрузки — это нагрузки, которые система должна преодолеть для создания движения, и их также часто называют осевыми нагрузками. В шариковых и винтовых приводах осевые нагрузки также могут приводить к прогибу или изгибу винтового вала.

Обратите внимание, что линейные направляющие не выдерживают осевых нагрузок, поскольку их единственная степень свободы (степень перемещения) направлена ​​вдоль оси X.

Радиальные нагрузки: перпендикулярны направлению движения.

Подобно вращающимся подшипникам, в терминологии линейных приводов радиальные нагрузки определяются как нагрузки, возникающие перпендикулярно оси движения, в направлении Y или Z. (Следует отметить, что нагрузки, возникающие под углом между тремя ортогональными осями, могут быть разложены на компоненты, возникающие исключительно в направлениях X, Y или Z.)

Поскольку линейные приводные механизмы рассчитаны только на осевые нагрузки, а не на радиальные, их обычно используют в сочетании с линейными направляющими, которые воспринимают любые радиальные нагрузки в направлениях Y (горизонтальное) или Z (вертикальное).

В случае линейных направляющих терминология, касающаяся описания нагрузок, действующих перпендикулярно оси движения, варьируется в зависимости от типа направляющей и от того, действует ли нагрузка в направлении оси Y или Z. Например, поскольку линейные направляющие с круглым валом могут вращаться, обычно используется термин «радиальная нагрузка».

Для невращающихся линейных направляющих — таких как профилированные направляющие, направляющие с перекрестными роликами или направляющие типа «ласточкин хвост» — радиальные нагрузки, возникающие вдоль оси Z, часто описываются как «нормальные нагрузки», «нагрузки на растяжение» (для нагрузок в положительном направлении оси Z) или «нагрузки на сжатие» (для нагрузок в отрицательном направлении оси Z).

Нагрузки, возникающие вдоль оси Y (горизонтальные, перпендикулярные направлению движения), часто называют «боковыми нагрузками», «поперечными нагрузками» или «поперечными нагрузками». Важно отметить, что, хотя линейные направляющие рассчитаны на нагрузки как в направлении Y, так и в направлении Z, тип подшипника и расположение дорожек качения могут приводить к различной несущей способности в разных направлениях.

Система обозначений нагрузок на телескопические направляющие, которые часто устанавливаются на боку, отличается от системы обозначений нагрузок на другие линейные направляющие. В телескопических направляющих радиальные нагрузки, возникающие в вертикальном направлении, действуют в сторону направляющей. А осевые нагрузки, возникающие в горизонтальном направлении, перпендикулярном направлению движения, действуют в сторону (или от) верхней части направляющей.