Более подробная информация о геометрии двойных направляющих рельсов.

Системы линейных направляющих включают в себя направляющие рельсы, салазки и направляющие. В промышленности их также классифицируют на несколько основных типов, включая профильные направляющие, направляющие для выдвижных ящиков, линейные подшипники, направляющие колеса и подшипники скольжения. Типичная конструкция включает в себя рельс или вал, а также каретки и направляющие блоки. Их также можно различать по способу контакта: скользящий или катящийся.

Основная функция направляющих роликов — снижение трения в машинах. Они используются в самых разных областях, от современных устройств для производства полупроводников до крупных станков и строительной техники.

Оборудование для производства полупроводников или контрольно-измерительные приборы, требующие высокоточной позиционирования, хорошо подходят для применения линейных направляющих. В случае станков для резки линейные направляющие используются вместо подшипников скольжения для линейного перемещения, чтобы справиться с повышением температуры и проблемами долговечности, связанными с постоянно увеличивающимися скоростями подачи.

Классическое применение профильных направляющих — в станкостроительной промышленности, где первостепенное значение имеют грузоподъемность, жесткость и точность. В медицинском оборудовании, таком как компьютерные томографы, аппараты МРТ и рентгеновские аппараты, чаще используются квадратные направляющие.

С другой стороны, круглые направляющие могут обладать рядом преимуществ, одним из которых является возможность плавного хода при установке на поверхности с неидеальной плоскостностью, определяемой как поверхность с погрешностью более 150 мкм/м.

Для чистых помещений и предприятий пищевой промышленности, где недопустимо загрязнение, линейные направляющие с роликовыми элементами (а также системы с подшипниками скольжения) непригодны из-за необходимости смазки.

В некоторых областях применения, требующих чрезвычайно высокой точности, используются подшипники с жидкостным охлаждением для достижения максимально возможной точности. Это гидростатические или аэростатические подшипники, в которых между направляющей и кареткой находится жидкость под высоким давлением. Они дороже и сложнее в производстве, чем другие линейные варианты, но обеспечивают высочайшую точность.

При выборе линейной направляющей следует учитывать такие важные факторы, как нагрузка (как статическая, так и приложенная), ход и скорость, а также требуемая точность и погрешность, и необходимый срок службы. В зависимости от требований применения иногда также требуется предварительная нагрузка. Смазка является еще одним важным фактором, как и любой метод минимизации загрязнения системы линейной направляющей от факторов окружающей среды, таких как пыль и другие загрязнения, с использованием сильфонов или специальных уплотнений.

Линейные направляющие и подшипники обладают высокой жесткостью и хорошей точностью перемещения. Они способны выдерживать не только нагрузки вниз, вверх и в стороны, но и консольные или моментные нагрузки. Конечно, чем больше линейная направляющая и система подшипников, тем больше моментная нагрузка, но расположение дорожек качения подшипников — лицевая или обратная сторона — также влияет на величину консольной нагрузки, которую они могут выдержать.

Хотя конструкция с расположением опор лицом друг к другу (также известная как X-образная схема) обеспечивает одинаковую несущую способность во всех направлениях, она приводит к уменьшению плеча момента, вдоль которого прикладываются консольные нагрузки, что снижает несущую способность по моменту. Расположение опор спина к спине (также известное как O-образная схема) обеспечивает большее плечо момента и более высокую несущую способность по моменту.

Однако даже при расположении направляющих друг за другом расстояние между дорожками качения в линейных направляющих относительно невелико (практически равно ширине направляющей), что ограничивает их способность выдерживать моменты крена, возникающие из-за консольных нагрузок в направлении оси Y. Для преодоления этого ограничения использование двух параллельных направляющих — с одним или двумя подшипниками на каждой направляющей — позволяет разложить момент крена на силы в каждом подшипниковом блоке. Поскольку линейные подшипники обладают гораздо большей несущей способностью по отношению к силам, чем к моментам (особенно к моментам крена), срок службы подшипников может быть значительно увеличен. Еще одним преимуществом использования двойных направляющих и возможности разложения моментов на силы является то, что линейные подшипники, как правило, меньше деформируются под действием чистых сил, чем под действием моментных нагрузок.

Во многих конструкциях линейных актуаторов используются две параллельные направляющие, между которыми расположен приводной механизм — ременный, винтовой или линейный двигатель. Хотя центрирование привода между направляющими не является обязательным, это помогает обеспечить равномерную нагрузку на все подшипники и уменьшает заедание, или неравномерность приводных усилий на каждой направляющей и подшипниковом комплекте. Такое расположение также уменьшает высоту актуатора, делая его относительно компактным, учитывая высокую грузоподъемность и моментную способность, обеспечиваемые двойными направляющими.