Подробнее о геометрии двойных направляющих.

Линейные направляющие системы включают в себя направляющие рельсы, салазки и направляющие. В промышленности их также подразделяют на несколько основных типов: профильные рельсы, выдвижные направляющие, линейные подшипники, направляющие колёса и подшипники скольжения. Типичная система включает рельс или вал, а также каретки и каретки. Их также можно различать по способу контакта: скольжение или качение.

Основная функция направляющих качения — снижение трения в машинах. Они используются в различных областях: от современных устройств для производства полупроводников до крупногабаритных станков и строительного оборудования.

Оборудование для производства полупроводников или контрольно-измерительная аппаратура, требующие высокоточного позиционирования, являются хорошим вариантом для линейных направляющих. В случае станков для резки линейные направляющие используются вместо линейных подшипников скольжения, чтобы справиться с проблемами нагрева и долговечности, связанными с постоянно растущими скоростями подачи.

Традиционно профильные рельсы применяются в станкостроении, где первостепенное значение имеют грузоподъёмность, жёсткость и точность. В медицинском оборудовании, таком как компьютерная томография, МРТ и рентгеновские аппараты, чаще используются квадратные рельсы.

С другой стороны, круглые рельсы могут предложить ряд преимуществ, одним из которых является возможность плавного хода при установке на неидеальные поверхности (которые определяются как имеющие отклонение от плоскостности более 150 мкм/м).

Для применения в чистых помещениях и на предприятиях по переработке пищевых продуктов, где недопустимо загрязнение, линейные направляющие, использующие элементы качения (а также системы подшипников скольжения), не подходят из-за необходимости смазки.

В некоторых приложениях, требующих исключительно высокой точности, используются гидростатические или аэростатические подшипники, обеспечивающие максимальную точность. Это гидростатические или аэростатические подшипники, в которых между рельсом и кареткой используется жидкость под высоким давлением. Они дороже и сложнее в производстве, чем другие линейные решения, но обеспечивают высочайшую точность.

Важными факторами при выборе линейной направляющей качения являются нагрузка (как статическая, так и приложенная), ход и скорость, а также требуемая точность и надёжность, а также требуемый срок службы. В зависимости от условий эксплуатации иногда требуется предварительный натяг. Ещё одним важным фактором является смазка, а также любой метод минимизации загрязнения линейной направляющей такими факторами окружающей среды, как пыль и другие загрязняющие вещества, с помощью сильфонов или специальных уплотнений.

Линейные направляющие и подшипники обеспечивают высокую жёсткость и точность перемещения. Они способны воспринимать не только направленные вниз, вверх и боковые нагрузки, но и радиальные и моментные нагрузки. Конечно, чем больше система линейных направляющих и подшипников, тем выше её способность воспринимать моментные нагрузки, но расположение дорожек качения подшипников — «лицом к лицу» или «спина к спине» — также влияет на величину радиальной нагрузки, которую она может выдерживать.

Хотя схема «лицом к лицу» (также известная как схема «X») обеспечивает одинаковую грузоподъёмность во всех направлениях, она приводит к уменьшению плеча момента, вдоль которого действуют радиальные нагрузки, что снижает допустимую моментную нагрузку. Схема «спина к спине» (также известная как схема «О») обеспечивает большее плечо момента и более высокую допустимую моментную нагрузку.

Но даже при расположении «спина к спине» линейные направляющие имеют относительно короткое расстояние между дорожками качения (практически равное ширине рельса), что ограничивает их способность выдерживать моменты качения, вызванные грузами, нависающими в направлении Y. Чтобы преодолеть это ограничение, использование двух параллельных рельсов — с одним или двумя подшипниками на каждом рельсе — позволяет разложить момент качения на силы, действующие на каждый подшипниковый узел. Поскольку линейные подшипники имеют гораздо большую грузоподъемность по силам, чем по моментам (особенно по моментам качения), срок службы подшипников может быть значительно увеличен. Еще одним преимуществом использования двух направляющих рельсов и возможности разложения моментов на силы является то, что линейные подшипники, как правило, меньше прогибаются под действием чистых сил, чем под действием моментных нагрузок.

Многие конструкции линейных приводов включают в себя две параллельные направляющие с приводным механизмом — ремнём, винтом или линейным двигателем, — установленным между направляющими. Хотя центрирование привода между направляющими не является обязательным, это обеспечивает равномерную нагрузку на все подшипники и уменьшает синхронизацию (неравномерность усилия привода на каждую направляющую и комплект подшипников). Такая конструкция также уменьшает высоту привода, делая его относительно компактным, учитывая высокую грузоподъёмность и момент, обеспечиваемые двумя направляющими.