Системы линейного перемещения подвергаются воздействию различных экстремальных промышленных условий. Тщательное проектирование и выбор компонентов системы перемещения, а также продуманный инженерный анализ могут снизить риски в суровых промышленных условиях.

Важнейшим этапом проектирования любой механической системы линейного перемещения является понимание условий окружающей среды, в которых она будет работать. При проектировании необходимо учитывать следующие факторы: температуру, уровень пыли и грязи, воздействие химических веществ, промывку, вибрацию и ударные нагрузки, излучение, а также любые другие факторы окружающей среды, с которыми может столкнуться система перемещения. Обязательно задокументируйте эти ключевые факторы перед выбором материалов. Соберите фактические данные и изучите коды неисправностей предыдущих моделей, чтобы убедиться, что вы работаете с фактами, а не с субъективными мнениями.

Используйте опыт вашей цепочки поставок в области практического применения для выбора подходящих компонентов линейного перемещения, выбирая соответствующие материалы, покрытия и смазочные материалы на основе собранных данных. Затем разработайте надежный план валидационных испытаний, включающий испытания на долговечность и воздействие окружающей среды, чтобы убедиться, что выбранные вами материалы обеспечат ожидаемый срок службы и эксплуатационную надежность. Также рассмотрите возможность проведения ускоренных испытаний на ресурс (HALT), которые предусматривают постепенное увеличение нагрузки, достигая уровня, значительно превышающего тот, который оборудование будет испытывать в процессе эксплуатации. HALT обычно проводится на этапе разработки для выявления конструктивных проблем и выявления неисправных компонентов.

Выбор компонентов с учетом экологических соображений
Новое поколение веб-инструментов для подбора и определения размеров упрощает выбор подходящих материалов компонентов с учётом экологических аспектов проектирования систем линейного перемещения. Вы вводите ключевые параметры применения, которые инструмент учитывает в расчётах, такие как нагрузка/ресурс линейного подшипника, нагрузка/ресурс шарико-винтовой передачи и критическая скорость шарико-винтовой передачи. Вы также вводите условия окружающей среды, критически важные для выбора правильного материала, стратегии покрытия и схемы смазки. Например, вы можете выбрать:

• Вода/химический спрей/туман
• Ударное/прессовочное нанесение/вибрация
• От умеренного до высокого содержания пылевых частиц
• Мойка под высоким давлением и температурой
• Брызги воды/химических веществ,
• Чистая комната

В заявке будут рекомендованы линейные характеристики скольжения, такие как хромирование, компоненты из нержавеющей стали или полимерные подшипники скольжения, соответствующие условиям окружающей среды.

Характеристики компонентов
Шариковая направляющая или рельс подшипника, вал или алюминиевая поверхность будут поддерживать подшипник и обычно доступны из стандартной стали, нержавеющей стали, с покрытием Armoloy или хромированные. Линейные подшипники обеспечивают нагрузочную способность системы. Примерами являются круглые рельсовые линейные шариковые подшипники, профильные рельсы, колесные направляющие или полимерные направляющие. Большинство из них доступны в виде стандартных, коррозионно-стойких («CR») линейных подшипников или полимерных подшипников скольжения. Варианты оборудования для винтов, болтов и гаек, которые скрепляют линейный блок, обычно доступны в виде стандартной или из нержавеющей стали. Уплотнительное или защитное покрытие для линейного блока предлагает варианты от полного отсутствия покрытия до сильфонного, кожуха или закрытого (идеальное уплотнение). Наконец, для смазки внутри линейного блока доступны стандартные варианты смазки или смазки для чистых помещений.

1 • Решения по охране окружающей среды: чистота—Эта среда характеризуется как обстановка механического цеха. В воздухе может присутствовать некоторое количество частиц и определённая влажность; однако персонал, как правило, работает в этой среде без каких-либо средств защиты (масок, респираторов, пылезащитных или химических вытяжных шкафов).

Решение:
• Шариковая направляющая: стандартная
• Линейный подшипник: стандартный
• Аппаратное обеспечение: стандартное
• Крышка: Без крышки
• Смазка: стандартная смазка

Причина выбора данного решения:В таких условиях приемлемы стандартные детали из алюминия и стали, поскольку они не представляют особой опасности для твердых частиц или коррозии.

2 • От умеренного до сильного содержания частиц пыли— В этой среде содержание частиц в воздухе настолько велико, что оператору необходимо использовать средства защиты органов дыхания. Бумажные фабрики и заводы с крупными промышленными полировальными станками — примеры сред с высоким содержанием пыли.

Решение:
• Шариковая направляющая: стандартная
• Линейный подшипник: стандартный
• Аппаратное обеспечение: стандартное
• Крышка: закрытая (в идеале), кожух или сильфон могут быть приемлемы
• Смазка: стандартная

Причина выбора данного решения:Стандартные стальные компоненты приемлемы, поскольку коррозионная стойкость не вызывает опасений. Задача заключается в предотвращении попадания частиц в подшипник, направляющие дорожки шариков и приводной механизм (который может быть винтовым или ременным). Для крупных частиц может подойти сильфонный кожух или алюминиевый кожух. Для более мелких частиц система линейного перемещения должна иметь прочную систему герметизации, защищающую внутренние детали, указанные выше. Существует два варианта такого уплотнения. Первый вариант – это уплотнение с магнитной полосой, состоящее из магнитных полос из нержавеющей стали, простирающихся от одного конца канала в системе структурной поддержки до другого. Полосы крепятся к торцевым крышкам и подпружинены для поддержания натяжения. Они проходят через полость в каретке, так что полоса приподнимается над магнитами непосредственно перед и за кареткой по мере ее перемещения по системе. Вторая потенциальная технология герметизации – пластиковые защитные полосы – использует эластичные резиновые полосы, которые зацепляются за выступ основания, подобно пакету для заморозки с застежкой-молнией. Сопрягающиеся профили типа «шип-паз» создают лабиринтное уплотнение, которое препятствует проникновению твердых частиц.

3 • Брызги воды/химикатовh — Эта среда представляет собой условия, при которых изделие может подвергаться периодическому воздействию брызг жидкости. Например, крупномасштабное печатное производство, где резервуары с чернилами периодически меняются, что приводит к случайным/случайным проливам. Контакт жидкости с линейными направляющими в такой среде может быть результатом неправильного обращения с изделием или неправильного расположения компонентов, но обычно не является частью обычного процесса нанесения.

Решение:
• Шариковая направляющая: хромированная
• Линейный подшипник: устойчив к коррозии
• Фурнитура: нержавеющая сталь
• Крышка: закрытая (в идеале) или сильфонная может быть приемлема
• Смазка: стандартная

Причина выбора данного решения:Для этих применений шариковые направляющие и линейные подшипники должны быть коррозионно-стойкими. Для технологии круглых рельсовых подшипников это будет означать либо хромированный вал, либо вал из нержавеющей стали 440C. Линейные подшипники должны иметь хромированные подшипниковые пластины и шарики из нержавеющей стали. Более мягкие шарикоподшипники и валы из нержавеющей стали обычно обеспечивают снижение нагрузки на 30%, что необходимо учитывать при проектировании. Для профильных рельсовых подшипников рекомендуется тонкое плотное хромовое покрытие, например, Duralloy. Подшипники скольжения, часто называемые призматическими направляющими, являются альтернативой подшипникам качения. Призменные направляющие представляют собой конструкционный полимер с высокой стойкостью к химической коррозии. Для герметизации может быть достаточно сильфонов в зависимости от интенсивности химического выплеска, но идеальным вариантом является полностью герметичный узел.

4 • Водный химический распылитель/туман— Эти условия по степени опасности превосходят описанные ранее. В данном случае речь идёт о брызгах или тумане, которые непосредственно воздействуют на линейные направляющие. Это также можно охарактеризовать как конденсационную среду, подобную той, что используется в холодильных установках. К этому классу также относится и хладагент, попавший на детали машин во время обработки. В этой среде подшипник и направляющие будут контактировать с жидкостью, если не предусмотрена механическая защита.

Решение:
• Шариковая направляющая: хромированная
• Линейный подшипник: устойчив к коррозии
• Фурнитура: нержавеющая сталь
• Обложка: прилагается
• Смазка: стандартная

Причина выбора данного решения:Для таких условий применения полностью герметичный узел является обязательным. В связи с агрессивностью химического распыления настоятельно рекомендуется отказаться от подшипников качения и использовать подшипники с призматическими направляющими, как уже упоминалось. По той же причине в таких условиях следует по возможности избегать использования шарико-винтовой передачи. Вместо этого для работы в коррозионной химической среде лучше подойдет система с полиуретановым ремнём.

5 • Высокое давление, температура/промывка— Эта среда обычно относится к пищевой промышленности. Здесь оборудование может довольно часто промываться под давлением. Направляющие не только контактируют с жидкостью, но и подвергаются значительным нагрузкам в процессе очистки.

Решение:
• Шариковая направляющая: хромированная
• Линейный подшипник: устойчив к коррозии
• Фурнитура: нержавеющая сталь
• Крышка: Без крышки
• Смазка: стандартная или, возможно, пищевая или высокотемпературная смазка

Причина выбора данного решения:В условиях промывки стандартные стальные детали могут ржаветь. Следует использовать хромированные и коррозионно-стойкие подшипники и шариковые направляющие, а также крепеж из нержавеющей стали. Также можно использовать призматические направляющие, но их следует избегать в условиях высоких температур из-за полимерного материала, который менее термостоек, чем металлические тела качения. Линейный модуль должен быть открытым (без уплотнений) и иметь продувочные штуцеры или сливные отверстия для удаления промывочной жидкости. Для высокотемпературных условий можно использовать специальную высокотемпературную смазку. В условиях высоких температур все уплотнения и другие пластиковые элементы следует снять с системы.

6 • Чистая комната— Здесь мы обычно имеем в виду среду чистого помещения класса 3 по ИСО (иногда называемого классом 1000), хотя некоторые линейки продукции линейных блоков могут быть сконфигурированы для среды чистого помещения класса 100.

Решение:
• Шариковая направляющая: хромированная
• Линейный подшипник: устойчив к коррозии, плюс удаление уплотнений/грязесъемников
• Фурнитура: нержавеющая сталь
• Крышка: Без крышки
• Смазка: смазка для чистых помещений

Причина выбора данного решения:В условиях чистых помещений линейная направляющая должна содержать минимальное количество частиц, образующихся в процессе её перемещения. Для предотвращения коррозии необходимо использовать металлические покрытия. Также необходимо удалить все скользящие элементы из линейной системы. Это означает отсутствие уплотнений/грязесъемников в направляющих подшипников и отсутствие защитного кожуха на линейном модуле. Следует использовать специальную смазку, предназначенную для чистых помещений.

7 • Удар/Нажатие/Вибрация— Эта область применения часто характеризуется несколькими различными процессами. Вибростенды и вибростолы, обычно используемые в сортировочном оборудовании, попадают в эту категорию. Прессы, которые создают повышенные нагрузки на каретки или опорные седла из-за начальной динамики удара, также относятся к этому классу применений.

Решение:
• Шариковая направляющая: стандартная
• Линейный подшипник: полимерный подшипник скольжения
• Аппаратное обеспечение: стандартное
• Крышка: опционально
• Смазка: стандартная

Причина выбора данного решения:Использование полимерных втулок, также называемых призматическими направляющими, как уже упоминалось, лучше справляется с высокими ударными нагрузками, чем тела качения. В таких условиях тела качения могут треснуть пополам или заклинить дорожки качения подшипника из-за их точечного контакта с поверхностью подшипника. Призматические направляющие, однако, обеспечивают равномерное распределение нагрузки по гладкой поверхности, что идеально подходит для работы в условиях вибрации. При необходимости, в зависимости от количества частиц, призматические направляющие можно комбинировать с защитным кожухом.