Дизайнери та інженери зазвичай намагаються уникнути або зменшити тертя в системах лінійного руху.Хоча тертя не завжди погане — у деяких випадках воно може забезпечити амортизаційний ефект і допомогти покращити налаштування сервоприводу — коли йдеться про системи лінійного руху, воно збільшує кількість сили, необхідної для переміщення вантажу, створює тепло, збільшує знос, і зменшує життя.
Системи лінійного руху відчувають тертя через низку джерел, деякі з яких можна пом’якшити за допомогою проектування та належного обслуговування.Тут ми розглянемо фактори, які сприяють тертю в системах лінійного руху, і обговоримо способи зменшення тертя за допомогою вибору компонентів і дизайну системи.

Ковзання проти кочення
Одним із основних способів зменшення тертя в системах лінійного руху є використання компонентів з контактом кочення, а не ковзання.Наприклад, ходові гвинти та напрямні підшипників ковзання, які засновані на ковзанні, природно відчувають більше тертя, ніж тіла кочення, через більшу площу контакту між несучими поверхнями.
Підшипники з контактом ковзання також відчувають більшу різницю між статичним (запуск) і динамічним (кінетичним) тертям, що призводить до ефекту, відомого як прилипання-ковзання, або зчеплення.Ковзання може спричинити перевищення цільової позиції системи на початку руху внаслідок переходу від (вищого) статичного тертя до (нижчого) динамічного тертя.
Геометрія доріжки

Хоча підшипники кочення мають набагато нижчий тертя, ніж типи ковзання, вони не повністю вільні від тертя.Багато факторів, багато з яких властиві конструкції підшипника, сприяють тертю в підшипнику кочення.Одним із факторів є геометрія доріжки кочення, або тип і площа контакту між тілом кочення та доріжкою кочення.
У підшипниках кочення зазвичай використовується одна з двох геометрій доріжки кочення: двоточкова геометрія дуги кола або чотириточкова геометрія готичної арки (хоча існують деякі варіації цих двох конструкцій).Для застосувань із низьким коефіцієнтом тертя, як правило, перевага віддається двоточковій геометрії кругової дуги, оскільки вона відчуває менше диференціального ковзання, а отже, нижче тертя, ніж чотириточкова готична арка.

Рециркуляція

У рециркуляційних кулькових і роликових підшипниках кількість елементів, що несуть навантаження, безперервно коливається, оскільки тіла кочення переходять у зону навантаження та виходять із неї.Це спричиняє коливання сили тертя, що може бути шкідливим для дуже чутливих програм, таких як мікрообробка та метрологія.Щоб зменшити ці коливання тертя, виробники рециркуляційних лінійних напрямних (і кулькових гвинтів) доклали значних зусиль у дослідженнях і розробках для оптимізації компонентів і процесу рециркуляції.Загалом підшипники вищого класу точності мають більш плавні та стабільніші профілі тертя.

Попереднє навантаження

Попереднє натяг усуває зазор між підшипником і направляючою (або гайкою і гвинтом) за рахунок збільшення площі контакту між компонентами.Це забезпечує підшипнику більшу жорсткість і зменшує прогин, але також призводить до більшого тертя.Ось чому доцільно використовувати найнижчий рівень попереднього натягу, який може забезпечити необхідну жорсткість і точність.

Пломби

З усіх конструктивних і робочих особливостей лінійних напрямних і гвинтів найбільше тертя часто створює використання ущільнень.У більшості застосувань лінійні підшипники, які спираються на кульки або ролики (рециркуляційні чи ні), потребують ущільнень для утримання мастила та запобігання потраплянню забруднень.А в сильно забрудненому середовищі зазвичай потрібні бічні (бокові) і торцеві ущільнення.
Незважаючи на те, що виробники пропонують різноманітні матеріали та типи ущільнювачів — від ущільнень із невеликим зазором до ущільнень із двостороннім профілем повного контакту — найефективнішими ущільненнями є, звичайно, ті, які забезпечують найбільший контакт із напрямним або гвинтовим компонентом.Але більше контакту означає більше тертя.Як і у випадку з попереднім натягом, коли йдеться про ущільнення, використовуйте параметри, які відповідають умовам застосування та навколишньому середовищу, але не перестарайтеся.

Змащення

Однією з ключових функцій змащення є зменшення тертя між елементами кочення або ковзання.Але використання занадто великої кількості мастила або використання мастила з високою в’язкістю може фактично збільшити тертя.Тому важливо дотримуватись інструкцій виробника та використовувати як правильний тип, так і правильну кількість мастила.

Радіальні підшипники

Радіальні підшипники присутні практично у всіх системах лінійного руху, підтримуючи обертові компоненти, такі як кулькові або ходові гвинти або шківи в системах пасового приводу.Хоча ці радіальні підшипники відносно малі порівняно з лінійною напрямною або гвинтом, вони також створюють тертя, яке слід враховувати під час проектування та визначення розмірів системи.