Більше про геометрію подвійних напрямних рейок.

Лінійні напрямні системи включають напрямні рейки, ковзаючі та напрямні. У промисловості їх також класифікують на кілька основних типів, включаючи профільні рейки, ковзаючі для висувних шухляд, лінійні підшипники, напрямні колеса та підшипники ковзання. Типова конструкція включає рейку або вал, а також каретки та напрямні. Їх також можна розрізнити за способом контакту: ковзання або кочення.

Головною функцією напрямних кочення є зменшення тертя в машинах. Вони використовуються в різних сферах застосування, починаючи від передових пристроїв для виробництва напівпровідників і закінчуючи великими верстатами та будівельним обладнанням.

Обладнання для виробництва напівпровідників або контрольні прилади, що потребують високоточного позиціонування, є гарним застосуванням лінійних напрямних. У випадку верстата для різання замість ковзних підшипників лінійного руху використовуються лінійні напрямні, щоб впоратися з проблемами підвищення температури та довговічності, пов'язаними зі зростаючими швидкостями подачі.

Класичне застосування профільних рейок — у верстатобудуванні, де вантажопідйомність, жорсткість і точність мають першочергове значення. У медичному обладнанні, такому як комп'ютерна томографія, МРТ та рентгенівські апарати, квадратні рейки є більш поширеними.

З іншого боку, круглі рейки можуть пропонувати кілька переваг, однією з яких є здатність плавно рухатися при монтажі на неідеальні поверхні, що визначається як похибка площинності понад 150 мкм/м.

Для чистих приміщень та харчової промисловості, де не допускається забруднення, лінійні напрямні, що використовують елементи кочення (а також системи підшипників ковзання), не підходять через необхідність змащування.

У деяких випадках, що вимагають надзвичайно високої точності та плавності, використовуються гідродинамічні підшипники для досягнення найвищої можливої ​​точності та плавності. Це гідростатичні або аеростатичні підшипники, що використовують рідину під високим тиском між рейкою та кареткою. Вони дорожчі та складніші у виготовленні, ніж інші лінійні варіанти, але забезпечують найвищу точність та плавність.

Важливими міркуваннями щодо вибору лінійної напрямної котушки є навантаження (як статичне, так і прикладене), хід і швидкість, а також бажана точність і правильність, а також необхідний термін служби. Іноді також потрібне попереднє навантаження залежно від вимог застосування. Змащення є ще одним важливим фактором, як і будь-який метод мінімізації забруднення лінійної напрямної системи факторами навколишнього середовища, такими як пил та інші забруднювачі, за допомогою сильфонів або спеціальних ущільнень.

Лінійні напрямні рейки та підшипники забезпечують високу жорсткість і хорошу точність переміщення. Вони можуть витримувати не лише навантаження, спрямовані вниз, вгору та вбік, але й поперечні або моментні навантаження. Звичайно, чим більша система лінійних рейок та підшипників, тим більшу моментну здатність вона має, але розташування доріжок кочення підшипників — лицем до лиця або спина до спини — також впливає на величину поперечного навантаження, яке вона може витримувати.

Хоча конструкція «лицьова сторона до лиця» (також відома як X-подібне розташування) забезпечує однакову вантажопідйомність у всіх напрямках, вона призводить до коротшого плеча моменту, вздовж якого прикладаються поперечні навантаження, що зменшує вантажопідйомність. Конструкція «спина до спини» (також відома як O-подібне розташування) забезпечує більше плече моменту та дає вищу вантажопідйомність.

Але навіть за умови розташування «спина до спини» лінійні напрямні мають відносно коротку відстань між доріжками кочення (по суті, рівну ширині рейки), що обмежує їхню здатність справлятися з моментами крену, які викликані навантаженнями, що нависають у напрямку Y. Щоб подолати це обмеження, використання двох рейок паралельно — з одним або двома підшипниками на кожній рейці — дозволяє розділити момент крену на сили на кожному підшипниковому блоці. Оскільки лінійні підшипники мають набагато більшу здатність до сил, ніж до моментів (особливо моментів крену), термін служби підшипників може бути значно збільшений. Ще однією перевагою використання подвійних напрямних рейок та можливості розділення моментів на сили є те, що лінійні підшипники зазвичай менше прогинаються під дією чистих сил, ніж під дією моментних навантажень.

Багато конструкцій лінійних приводів включають дві рейки, паралельні механізму приводу — ремінному, гвинтовому або лінійному двигуну — вбудованому між рейками. Хоча не обов'язково, щоб привід був по центру між напрямними рейками, це допомагає забезпечити рівномірне навантаження на всі підшипники та зменшує зубчастість або нерівномірні приводні сили на кожній рейці та комплекті підшипників. Таке розташування також зменшує висоту приводу, роблячи його відносно компактним, враховуючи високу вантажопідйомність і крутний момент, що забезпечуються подвійними напрямними рейками.