Сделайте правильный выбор для вашей системы линейного позиционирования

Линейная направляющая (или линейный подшипник) — это механический элемент, обеспечивающий относительное движение двух поверхностей, при котором одна поверхность опирается на другую, с минимальным трением между ними. Существует два основных типа линейных направляющих: скольжения и качения. Хотя их общая функция одинакова, их конструкция и эксплуатационные характеристики существенно различаются.

【Линейные направляющие с плавным (скользящим) движением】

Подшипники скольжения — простейший тип линейных направляющих, работающий на основе скользящего контакта между двумя поверхностями. Их конструкция может быть коробчатой, типа «ласточкин хвост» или типа «вал-втулка». Подшипники коробчатой конструкции способны выдерживать самые высокие нагрузки, в то время как конструкции типа «ласточкин хвост» требуют менее точной обработки и сборки. Втулки подшипников скольжения просты в изготовлении и установке, но отсутствие опорных валов ограничивает их грузоподъемность и делает их подверженными прогибу.

Хотя металлические поверхности обеспечивают максимальную жёсткость и грузоподъёмность, подшипники скольжения также могут быть изготовлены из пластика или композитных материалов, обладающих высокой коррозионной стойкостью и естественными смазывающими свойствами. Важно отметить, что скользящий контакт всегда должен происходить между разнородными материалами, причём один элемент должен быть твёрже другого. Это позволяет концентрировать износ в более мягком элементе.

Подшипники скольжения имеют высокий коэффициент трения, обычно от 0,05 до 0,1, по сравнению с подшипниками качения. Однако, в отличие от подшипников качения, они способны выдерживать ударные нагрузки и вибрации без значительного повреждения поверхности. Подшипники скольжения также менее чувствительны к загрязнениям и редко выходят из строя.

【Линейные направляющие с роликовым движением】

В линейных направляющих с элементами качения между двумя опорными поверхностями устанавливаются шарики или ролики. Подшипники качения могут быть рециркуляционными (профилированные рельсовые направляющие или направляющие с шариковыми втулками/линейными подшипниками) или нерециркуляционными (направляющие с кулачковыми роликами или направляющие с перекрещивающимися роликами). Конструкции с рециркуляцией обеспечивают неограниченное перемещение по длине направляющей или вала, в то время как конструкции без рециркуляции ограничивают ход длиной подшипника.

Существенным преимуществом линейных направляющих качения является их низкий коэффициент трения, который обычно составляет от 0,005 до 0,01. Благодаря изготовлению из подшипниковой стали они обладают значительно большей грузоподъёмностью и могут быть предварительно нагружены для обеспечения очень высокой жёсткости. Однако предварительный натяг увеличивает трение и должен учитываться при выборе размера линейных направляющих качения.

В то время как линейные подшипники скольжения могут быть изготовлены из самых разных материалов, разнообразие подшипников качения профильного рельсового типа определяется геометрией дорожек качения и их расположением. Геометрия дорожек определяет, как тела качения контактируют с дорожками качения. Геометрия профилированного рельса может быть либо дугообразной, что обеспечивает меньшее трение, либо готической аркой, что обеспечивает большую несущую способность. Кроме того, дорожки качения на профильном рельсе могут быть расположены как «лицом к лицу», так и «спина к спине». Расположение «лицом к лицу» обеспечивает одинаковую грузоподъемность во всех направлениях, в то время как расположение «спина к спине» обеспечивает большую несущую способность по крутящему моменту.